陶瓷基座

技术领域

本发明涉及一种陶瓷基座(ceramic susceptor)，尤其，涉及一种具有降低高频电极部的发热的结构的陶瓷基座。

背景技术

通常，通过在玻璃基板、柔性基板或半导体晶圆基板上按顺序堆叠包括介电层和金属层的多个薄膜层，然后进行图案化的方式来制造半导体器件或显示装置。这些薄膜层通过化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)工艺或物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition，PVD)工艺按顺序沉积在基板上。所述CVD工艺包括低压化学气相沉积(Low Pressure CVD，LPCVD)工艺、等离子体增强化学气相沉积(Plasma Enhanced CVD，PECVD)工艺、有机金属化学气相沉积(Metal Organic CVD，MOCVD)工艺等。陶瓷基座配置于这种CVD装置和PVD装置，所述陶瓷基座用于支撑玻璃基板、柔性基板、半导体晶圆基板等，并产生规定的热量或产生用于生成等离子体的高频信号。为了半导体器件的布线精细化等精密的工艺，基于精确的温度控制和热处理的要求等，所述陶瓷基座被广泛地应用于等离子体沉积等工艺中，并且，在半导体晶圆基板上形成的薄膜层的蚀刻工艺(etchingprocess)、或光刻胶(photoresist)的烧成工艺等中，用于等离子体的形成或基板的加热。

如图1所示，传统的陶瓷基座包括结合至轴体20的绝缘板件10，绝缘板件10包括配置于陶瓷材料中的高频(RF)电极12，并且高频(RF)电极12通过并联高频(RF)电极用杆体21、23和连接构件41连接至一个杆体29而连接至外侧电源部，以减小负载。授权专利第10-2369346号(2022年2月24日)公开了如下现有技术：为了实现半导体工艺的精细化以及生产性的提高，RF功率不断增加，故将轴体20中的高频电极用杆体21、23分离成两个来设置，以减小负载。

然而，在这种传统结构中，由于向两个高频(RF)电极用杆体21、23分别施加的热膨胀的程度可能会不同，故存在如下问题：两个高频(RF)电极用杆体21、23中的任意一个以上出现裂纹或者发生短路，从而发生无法正常供电的故障。

发明内容

发明要解决的技术问题

因此，本发明是为了解决上述问题而完成的。本发明的目的在于，提供一种陶瓷基座，其中，当在连接底座内将轴体内的两个以上的高频电极杆体进行连接时，即便高频电极杆体之间存在热膨胀差异，也可通过应用可吸收所述热膨胀差异的连接构件来保持电气特性，从而不会导致高频电极杆体出现裂纹或者发生短路。

用于解决技术问题的手段

首先，概括本发明的特征如下：用于实现上述目的的根据本发明的一方面的陶瓷底座包括：绝缘板件，其配置有高频电极；轴体，其一端连接至绝缘板件，另一端具有隔离板；连接底座，其上部连接至所述轴体的另一端；第一杆体和第二杆体，其连接至所述高频电极，并贯通所述隔离板向所述连接底座的内部延伸；以及连接构件，其将所述第一杆体和所述第二杆体连接至导入杆体，所述第一杆体和所述第二杆体配置于所述连接底座内，并向所述连接底座的内部延伸。并且，所述连接构件包括弹性构件，所述弹性构件用于吸收因所述第一杆体、所述第二杆体和所述导入杆体之间的热量而引起的变形的差异。

所述弹性构件包括：用于紧固第一杆体的第一紧固部；用于紧固所述第二杆体和所述导入杆体的第二紧固部；所述第一紧固部和所述第二紧固部之间的弯曲板件。

所述连接构件包括：用于结合所述第一杆体的第一结合构件；用于结合所述第二杆体的第二结合构件；用于结合所述导入杆体的第三结合构件；以及用于将所述第一结合构件、所述第二结合构件和所述第三结合构件结合为一个的具有弹性的所述弹性构件。

所述高频电极包括第一高频电极和第二高频电极。并且，所述第一杆体和所述第一高频电极电连接，所述第二杆体和所述第二高频电极电连接。

所述陶瓷基座还可以包括用于测定所述连接底座的内部温度的温度传感器。

所述陶瓷基座还可以包括用于冷却所述连接底座的冷却结构物。

所述连接底座是密封的形态，其包括用于冷却介质的循环的导入口和排除口，并且所述导入杆体贯通密封的所述连接底座，从而向外部暴露。

所述陶瓷基座还包括固定所述导入杆体的固定板。并且，所述导入杆体可以贯通所述固定板并贯通所述连接底座，从而向外部暴露。

发明效果

就根据本发明的陶瓷基座而言，当在连接底座内将轴体内的两个以上的高频电极杆体进行连接时，即便高频电极杆体之间存在热膨胀差异，也可在连接构件中通过弹性构件(具有优异弹性的中间媒介构件)来吸收其变形，故即便高频电力增加，也能够防止高频电极杆体出现裂纹、防止发生由于氧化而引起的短路、并且防止高频电极部产生电弧或者局部发热，从而保持恒定的电气特性，由此使得基板工艺中的薄膜不发生异常，还可通过稳定的半导体工艺来帮助实现收率的提升。

附图说明

为了帮助理解本发明，作为详细说明的一部分而包括的附图用于提供本发明的实施例，并且与详细说明一起来说明本发明的技术思想。

图1是传统的陶瓷基座的剖面示意图。

图2是根据本发明一实施例的陶瓷基座的剖面示意图。

图3是在右侧观察根据本发明的一实施例的连接构件的立体示意图。

图4是在左侧观察根据本发明的一实施例的连接构件的立体示意图。

图5是在右下侧观察根据本发明的一实施例的连接构件的立体示意图。

图6是根据本发明的一实施例的弹性构件的立体示意图。

附图标记说明

10：绝缘板件

12：高频电极

21、23：高频电极用杆体

29：杆体

41：连接构件

100：陶瓷基座

110：绝缘板件

112：高频电极

114：发热体

120：轴体

121、122：连接杆体

129：导入杆体

130：隔离板

140：连接底座

144：弹性构件

150：固定板

180：温度传感器

181、182：凹槽

190：冷却结构物

191：导入口

192：排出口

149：连接构件

141：第一结合构件

142：第二结合构件

143：第三结合构件

145：第一紧固部

146：第二紧固部

147：弯曲板件

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明进行详细说明。此时，每个附图中相同的构成要素尽可能用相同的附图标记表示。另外，将省略对已知的功能和/或构成的说明。以下公开的内容，将主要说明理解多种实施例的操作所需的部分，并且将省略对于可能使说明的要点模糊的要素的说明。另外，附图中的一部分构成要素可能会放大、省略或示意性地示出。每个构成要素的大小不能完全反应实际大小，因此，这里记载的内容不受每个附图中示出的构成要素的相对大小或间距的限制。

在对本发明的实施例进行说明时，如果判断对与本发明相关的已知技术的具体说明会不必要地使本发明的主旨模糊时，将省略对其的详细说明。并且，后述的术语是考虑到本发明的功能而定义的术语，可以根据使用者、操作者的意图或判例而有所不同。因此，其定义应以整个说明书的内容为基础进行解释。本说明书中所使用的术语，仅仅是为了说明本发明的实施例而使用的，并不用于限定。除非另有说明，单个形式的表述应包括多个形式的表述。本说明书中的“包括”或“具有”等表述，是用于指任意特征、数字、步骤、动作、构件或它们的组合，不应理解为排除一个以上的其他特征、数字、步骤、动作、构件或它们的组合的存在或附加可能性。

另外，“第一”、“第二”等术语虽然可以用于说明各种构成要素，但所述构成要素不被所述术语所限定。所述术语仅用于区分一个构成要素与另一构成要素。

图2是对于根据本发明的一实施例的陶瓷基座100的剖面示意图。

参照图2，根据本发明的一实施例的陶瓷基座100包括绝缘板件110、轴体(shaft)120和连接底座(mount)140。绝缘板件110、轴体120和连接底座140按顺序连接，轴体120和连接底座140之间包括隔离板130，所述隔离板130形成于轴体120的长度方向的端部，以隔离彼此的内部空间。

根据本发明的一实施例的陶瓷基座100可以是支撑用于多种目的的加工对象基板(例如半导体晶圆、玻璃基板、柔性基板等)并以规定温度加热该加工对象基板的半导体装置。此外，陶瓷基座100可以包括用于支持静电吸盘功能的吸盘电极，并且，陶瓷基座100还可以包括用于支持加热功能发热体或者用于支持等离子体增强化学气相沉积等的工艺的高频电极等。

绝缘板件110的结构为高频电极112配置(埋设)于陶瓷材料之间的结构，并且在一些情况下，还可以是发热体以与高频电极112相隔规定间隔的方式配置(埋设)的结构。绝缘板件110能够稳定地支撑加工对象基板，同时能够利用发热体114进行加热和/或能够进行利用高频电极112的等离子体增强化学气相沉积等多种半导体工艺。并且，根据本发明的一实施例的陶瓷基座100可以用作静电吸盘，所述静电吸盘利用吸盘电极来吸紧(chucking)和释放(dechucking)加工对象基板。绝缘板件110可以形成为具有规定形状的板状结构物。作为一示例，绝缘板件110可以形成为圆形的板状结构物，但不一定限于此。其中，陶瓷材料可以是Al

高频电极112可以由钨(W)、钼(Mo)、银(Ag)、金(Au)、铌(Nb)、钛(Ti)、氮化铝(AlN)或其合金制成，优选地，可以由钼(Mo)制成。高频电极112可以通过导入杆体129连接至电源(例如，地线(ground))，所述导入杆体129连接至用于使连接杆体121、122连接(短路)的连接构件。连接杆体121、122配置为通过轴体120的内部并贯通隔离板130。以下，以连接杆体121、122为两个的情况举例说明，但在一些情况下，也可以是三个以上。

连接底座140连接至轴体120的长度方向的端部，贯通隔离板130的连接杆体121、122通过配置于密封形态的连接底座140的内部的连接构件149进行连接，其中，所述隔离板130形成于轴体120的长度方向的端部，并且，连接至连接构件149的导入杆体129贯通连接底座140的下部并延伸以向外部暴露。高频电极112具有线型(wire type)或片型(sheettype)的网状(mesh)结构。其中，网状结构是沿第一方向排列的多个金属和沿第二方向排列的多个金属相互交错交叉而形成的网格状的结构。

发热体114可以形成为基于发热线(或电阻线)的板状线圈或平平的板件(plate)的形态。并且，为了精确地控制温度，发热体114可以形成为多层结构。这种发热体114通过发热体用连接杆体(未图示)连接至发热体用电源，并且在半导体制造工艺中，执行以预定温度加热绝缘板件110上的加工对象基板的功能，以执行基板的加热或者沉积工艺和蚀刻工艺等。虽然图2中未图示，但发热体用连接杆体可以配置为通过轴体120的内部并贯通隔离板130。贯通隔离板130的发热体用连接杆体可以贯通密封形态的连接底座140的下部并延伸，以向外部暴露。

轴体120为具有贯通孔的管(pipe)状，其结合至绝缘板件110的下表面。轴体120可以用与绝缘板件110相同的陶瓷材料形成并结合。其中，陶瓷材料可以是Al

如下所述，轴体120可以通过陶瓷膏体(paste)等接合物质125与绝缘板件110进行结合。在一些情况下，轴体120可以利用螺栓、螺母等与绝缘板件110进行机械结合。轴体120的贯通孔容纳向高频电极112和/或发热体114提供电力的每个杆体(121、122等)，所述杆体通过密封形态的连接底座140并延伸，以向外部暴露。

在根据本发明的一实施例的陶瓷基座100中，特别地，将与高频电极112连接的轴体内的两个以上的多个连接杆体121、122在具有冷却结构(包含用于循环冷却介质的导入口191和排出口192)的密封形态连接底座140内进行连接，由此即便高频(RF)电力增加，也可以通过使多个连接杆体121、122中的电流分支，使得在高频电极112以及与高频电极112连接的连接杆体121、122周边不出现裂纹(crack)，且也不产生电弧(arching)，实现基于发热的基板上的成膜特性的均匀性，并保持电气特性而不会发生由于连接至高频电极112的连接杆体121、122的氧化而引起的短路。尤其，即便高频电极杆体之间存在热膨胀差异，由于可在连接构件149中通过弹性构件144(具有优异弹性的中间媒介构件)来吸收其变形，故即便高频电力增加，也可防止高频电极杆体(121、122)出现裂纹、防止发生由于氧化而引起的短路、并且防止高频电极部(包括高频电极112、连接杆体121、122等)产生电弧或者局部发热，从而保持恒定的电气特性，由此使得基板工艺中的薄膜不发生异常，还可通过稳定的半导体工艺来帮助实现收率的提升。

并且，在本发明中，由于连接底座140保持冷却状态，故不会如传统轴体的内部，暴露于高温，且由于连接杆体121、122位于连接底座140内，因此不会轻易被氧化，并且基于连接底座140内部的冷却而能够保持电气特性而不会发生氧化以及短路。并且，在现有技术中，在轴体的具有微小直径的孔隙中不容易进行连接多个高频电极杆体的操作，但在本发明中，连接构件149配置于连接底座140中，而没有位于轴体120内，故与现有的结构相比，通过连接构件149连接多个连接杆体121、122的操作变得更加容易。

如图2所示，在本发明中，虽然以将连接至一个高频电极112的多个连接杆体121、122在连接底座140内通过连接构件149进行连接的结构进行了说明，但不限于此，在一些情况下，高频电极112可以配置成两个以上的多个分离电极(例如，包含第一高频电极和第二高频电极的两个分离电极)形式。此时，所述多个连接杆体可以分别电连接至所述多个分离电极。其中，在将多个连接杆体连接至一个高频电极112的前者的情况下，为了将连接杆体121、122与高频电极112端子进行连接而形成于绝缘板件110的贯通孔的大小将被最小化，由此可以使其成为有利于防止由于连接杆体121、122和绝缘板件110的热膨胀系数的差异而出现的裂纹的结构。

如图2所示，连接底座140连接至轴体120的长度方向上的端部。连接底座140可以与轴体120实现机械结合，并且在轴体120的长度方向的端部形成的隔离板130位于其中。轴体120与隔离板130的连接可以是通过利用螺栓、螺母等来实现的机械结合。并且，结合至轴体120的隔离板130与连接底座140上部的连接可以是通过利用螺栓、螺母等来实现的机械结合。用于贯通隔离板130的连接杆体(121、122等)的多个贯通孔(holes)的周围利用如上所述的陶瓷材料的膏体(paste)等来进行密封，使其中不存在缝隙，并且连接底座140以包裹隔离板130的周围的方式实现紧固。连接底座140的上部和隔离板130之间也可以用如上所述的陶瓷材料的膏体等进行密封，使其中不存在缝隙。

连接底座140的下表面也同样用如上所述的陶瓷材料的膏体(holes)等进行密封，使得用于贯通导入杆体129和温度传感器180的多个贯通孔(holes)周围不存在缝隙。如图2所示，连接底座140的下表面可以以与连接底座140的本体壁表面呈一体型的方式制成，但不限于此，也可以利用螺栓、螺母等来使得单独的下表面的板件(plate)与连接底座140的本体壁表面实现机械结合，并且使连接底座140变成密封的形态。

如图2所示，在轴体120的内部，与高频电极112连接的连接杆体121、122通过轴体120的长度方向的端部并向连接底座140延长。换言之，连接杆体121、122配置为贯通形成于轴体120的长度方向的端部的隔离板130。贯通隔离板130的连接杆体121、122分离为两个，并且通过具有弹性构件144的连接构件149进行连接(短路)，其中，所述连接构件149配置于密封形态的连接底座140的内部，并且连接至连接构件149的导入杆体129贯通连接底座140的下部并延伸以向外部暴露。导入杆体129可以连接至电源(例如，地线(ground))，以使高频电极112形成高频电源的一侧电极。

图3是在右侧观察根据本发明的一实施例的连接构件149的立体示意图。

图4是在左侧观察根据本发明的一实施例的连接构件149的立体示意图。

图5是在右下侧观察根据本发明的一实施例的连接构件149的立体示意图。

图6是根据本发明的一实施例的弹性构件144的立体示意图。

参照图3至图6，连接构件149包括用于结合(第一)连接杆体121的第一结合构件141、用于结合(第二)连接杆体122的第二结合构件142、用于结合导入杆体129的第三结合构件143、以及用于将第一结合构件141、第二结合构件142和第三结合构件143结合在一起(结合为一体)的具有弹性的弹性构件144。

如图6所示，弹性构件144包括：用于紧固(第一)连接杆体121的第一紧固部145、用于紧固(第二)连接杆体122和导入杆体129的第二紧固部146、以及第一紧固部145和第二紧固部146之间的弯曲板件147。

弹性构件144用于吸收因(第一)连接杆体121、(第二)连接杆体122和导入杆体129之间的热量而引起的变形的差异。换言之，与第一结合构件141、第二结合构件142和第三结合构件143一起，(第一)连接杆体121、(第二)连接杆体122和导入杆体129结合在一起(结合为一体)时，在如上所述的等离子体增强化学气相沉积工艺等多种半导体工艺中，即便在(第一)连接杆体121、(第二)连接杆体122和导入杆体129之间存在温度差，且各个的变形程度上存在差异，柔性的弯曲板件147也可以灵活地吸收这种变形的差异。

为此，连接构件149的如上所述的各个构成要素可以由具有优异导电性的金属材料制成，例如，Cu、铍铜(BeCu)、对于其(Cu、铍铜)涂覆Au的金属、Au或Ag等的金属。弹性构件144可以由第一紧固部145、第二紧固部146和弯曲板件147以呈一体型的方式形成，并且出于柔性目的，弯曲板件147的厚度可以小于第一紧固部145和第二紧固部146的厚度。

在弹性构件144的第一紧固部145和第二紧固部146中，可以具有一个以上的螺孔。基于紧固在第一紧固部145的螺孔和与此对应的第一结合构件141的螺孔上的螺杆(Screw)，并利用螺孔的螺纹或者相对侧的螺母来紧固第一结合构件141的相互隔开且彼此相对的板件，从而可以固定插入至第一结合构件141一侧的插入孔中的(第一)连接杆体121。

并且，第二结合构件142在“L”形本体的一侧具有用于结合(第二)连接杆体122的插入孔和一个以上的螺孔，在另一侧具有用于结合第三结合构件143和导入杆体129以及第二紧固部146的一个以上的螺孔。换言之，将(第二)连接杆体122的端部插入至第二结合构件142的一侧插入孔中，并基于紧固至该螺孔的螺杆，并利用螺孔的螺纹或者相对侧的螺母来紧固第二结合构件142的相互隔开且彼此相对的板件，从而可以固定(第二)连接杆体122。

并且，为了在第二结合构件142的“L”形本体的另一侧，使得第三结合构件143与导入杆体129和第二紧固部146结合，一侧的该第二紧固部146的螺孔和另一侧的第三结合构件143的螺孔形成为与第二结合构件142的螺孔相对应，并且可基于紧固至这三个构件的对应螺孔的螺杆，并利用螺孔的螺纹或者相对侧的螺母可实现如下的固定结构：第三结合构件143和第二紧固部146以使第二结合构件142的本体位于其中的方式实现紧密结合，与此同时，所述导入杆体129插入至形成于第二结合构件142的端部侧上的凹槽181和形成于第三结合构件143的端部侧上的凹槽182之间而能够实现导入杆体129的固定。

一方面，如上所述，贯通隔离板130而连接至高频电极112的连接杆体121、122分离为两个，并通过配置于连接底座140的内部的连接构件149进行连接(短路)，并且连接至连接构件149的导入杆体129贯通密封形态的连接底座140的下表面并延伸以向外部暴露。

另一方面，在图2中，根据本发明的陶瓷基座100还包括用于测定连接底座140内部的温度的温度传感器180(例如，热电偶(thermocouple))，并且，连接底座140还可以包括用于冷却连接底座140的冷却结构物。

冷却结构物190包括用于使空气、水、气体或冷却油等的冷却介质循环的导入口191和排出口192。冷却结构物190可以包括规定的马达泵(未图示)，以通过导入口191向连接底座140注入冷却介质，并通过排出口192从连接底座140排出冷却介质。

并且，温度传感器180可以与计算机等的控制装置(未图示)进行连接，并且可以通过控制装置(未图示)的显示界面来监测连接底座140内部的温度。

进一步地，控制装置(未图示)可以根据温度传感器180测定的温度值来控制泵(未图示)的操作。例如，当温度传感器180测定的温度值为阈值(例如，80℃)以上时，控制装置(未图示)通过使连接至导入口191和排出口192的所述泵(未图示)运行来冷却连接底座140，并且当温度传感器180测量的温度值小于阈值(例如，80℃)时，可以控制泵(未图示)停止运行。

并且，如图2所示，在根据本发明的陶瓷基座100的连接底座140中，还可以包括用于固定导入杆体129或其他连接杆体的固定板150。

换言之，导入杆体129和以连接至发热体114的方式通过轴体120内部并贯通隔离板130的一个以上的杆体被固定板150再次固定，从而可以防止因摇晃等而引起的短路，由此保持安全。导入杆体129和以连接至发热体114的方式通过轴体120内部并贯通隔离板130的一个以上的杆体贯通固定板150，并贯通连接底座140的下表面而向外部暴露。

上述的连接底座140、隔离板130、固定板150等可以是诸如铝(Al)的金属材料，或者也可以由如上所述的陶瓷材料制成。换言之，所述陶瓷材料可以是Al

并且，如上所述的连接杆体(121、122等)和导入杆体129的内芯的所有导体可以是被如上所述的陶瓷材料包覆的形态。换言之，优选地，轴体120内部的连接杆体(121、122等)被陶瓷材料的管体(tube)包覆。并且，贯通隔离板130后贯通固定板150并贯通连接底座140的下表面的暴露部分为止的连接杆体、以及贯通隔离板130后的连接构件149为止的连接杆体121、122可以是被如上所述的陶瓷材料的管体包覆的形态。进一步地，从连接构件149延伸至贯通固定板150并贯通连接底座140的下表面的暴露部分为止的导入杆体129可以是被如上所述的陶瓷材料的管体包覆的形态。

如上所述，根据本发明的陶瓷基座100，当在连接底座140内将轴体内的两个以上的高频电极杆体(121、122)进行连接时，即便高频电极杆体(121、122)之间存在热膨胀差异，也能够在连接构件149中通过弹性构件144(具有优异弹性的中间媒介构件)来吸收其变形，故即便高频电力增加，也能够防止高频电极杆体(121、122)出现裂纹、防止发生由于氧化而引起的短路、并且防止高频电极部产生电弧或者局部发热，从而保持恒定的电气特性，由此使得基板工艺中的薄膜不发生异常，还可通过稳定的半导体工艺来帮助实现收率的提升。

如上所述，在本发明中，已经说明了如具体构成要素等的特定事项和有限的实施例和附图，但这仅是为了帮助对本发明整体的理解而提供的，而本发明并不限于所述实施例，本发明所属领域的普通技术人员能够在不脱离本发明的本质特征的范围内进行各种修改和变更。因此，本发明的主旨不应仅限于所说明的实施例而确定，除所附的权利要求之外，与所述权利要求等同或等效变更的所有技术思想都应被解释为包括在本发明的范围内。