JP2005286071A - Wafer support - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主にウェハを加熱する際に用いるウェハ支持部材に関するものであり、例えば半導体ウェハや液晶基板あるいは回路基板等のウェハ上に薄膜を形成したり、前記ウェハ上に塗布されたレジスト液を乾燥焼き付けしてレジスト膜を形成する際に好適なウェハ支持部材に関するものである。 The present invention relates to a wafer support member mainly used for heating a wafer. For example, a thin film is formed on a wafer such as a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate or a circuit substrate, or a resist solution applied on the wafer. The present invention relates to a wafer support member suitable for forming a resist film by dry baking.
ウェハ支持部材は、半導体ウェハや液晶装置あるいは回路基板等のウェハを加熱する装置で、ウエハ上に半導体薄膜を形成し、又は、塗布されたレジスト液を乾燥焼き付けてレジスト膜を形成する等に使用されている。 A wafer support member is a device that heats a wafer such as a semiconductor wafer, a liquid crystal device, or a circuit board, and is used to form a semiconductor thin film on the wafer, or to form a resist film by drying and baking the applied resist solution. Has been.
従来の半導体製造装置は、複数のウェハを一括して加熱するバッチ式と、1枚ずつ加熱する枚葉式とがあり、枚葉式は、温度制御性に優れているので、半導体素子の配線の微細化とウェハ熱処理温度の精度向上が要求されるに伴ない、広く使用されている。 Conventional semiconductor manufacturing apparatuses include a batch type that heats a plurality of wafers at once, and a single wafer type that heats one wafer at a time. As a result of demands for miniaturization of wafers and improved accuracy of wafer heat treatment temperature, they are widely used.
近年生産効率の向上のために、ウェハサイズの大型化が進んでいるが、半導体素子自体も多様化し、必ずしも大型ウェハで製造することが生産効率の向上にはつながらず、寧ろ、単一の装置を使用して、多種多様サイズのウェハをそれぞれの熱処理条件に対応して加熱できることが望まれている。 In recent years, the wafer size has been increased in order to improve the production efficiency, but the semiconductor elements themselves have also diversified, and manufacturing with a large wafer does not necessarily improve the production efficiency, but rather a single device. It is desired that wafers of various sizes can be heated in accordance with the respective heat treatment conditions.
特許文献1には、発熱体を下面に備えて上面でウエハを加熱するホットプレートとこれを支持するケースからなるウェハ支持部材に関して、ウェハ面を支持してウェハの授受を行うウェハリフトピンを利用して、多種サイズのウェハに対応できる装置を開示している。 In Patent Document 1, a wafer lift pin for supporting a wafer surface and transferring a wafer is used with respect to a wafer support member including a hot plate that has a heating element on the lower surface and heats the wafer on the upper surface and a case that supports the hot plate. Thus, an apparatus capable of dealing with wafers of various sizes is disclosed.
この従来装置は、図4に示すように、ケース69の上の開口部にセラミックのホットプレート54を固定し、ホットプレートには、下面59に発熱体として抵抗パターン55を備え、上面を、加熱すべきウエハWを載置する載置面53としている。ケースの底部には、ピン挿通スリーブ62が立設されて、上記のホットプレート54の下面59と接触して、そのスリーブ62の挿通孔が、ホットプレート54に開設した貫通孔76と連通されている。リフトピンは、ピン挿通スリーブ62の挿通孔とホットプレート54の貫通孔76に挿通されて、リフトピンの上端でウエハを保持しながら降下して、ウエハをホットプレート上に載置し、加熱処理後には、ホットプレートの上方に上昇させて、ウエハの脱着を容易にしている。
In this conventional apparatus, as shown in FIG. 4, a ceramic
この装置は、また、ケース69内部に冷却用の空気を流通させるための流体供給用のポート67が、上記のケース底部に設けられ、加熱処理した後のウエハを放冷する過程で、ポート67から空気をホットプレートに吹き付けて、その降温の速度を高めて、ウエハの冷却時間を短縮することがなされている。
In this apparatus, a
また、ウェハ支持部材として、例えば、特許文献2には、図5(a)に示すようなセラミック基板211の底面に抵抗発熱体212が形成され、さらに中底板が形成されたウェハ支持部材250を模式的に表す断面図であり、(b)は、このウェハ支持部材のケースを構成する底板を模式的に示す斜視図である。この図では、冷媒である空気は、底板260まで循環する構成となっている。
As a wafer support member, for example,
このウェハ支持部材250では、セラミック基板211の表面に絶縁性膜218が形成されており、絶縁性膜218を有するセラミック基板211の表面には、支持ピン259が設置され、シリコンウエハ219をセラミック基板211の加熱面より一定距離離間して保持している。
In this wafer support member 250, an insulating film 218 is formed on the surface of the ceramic substrate 211, and
また、セラミック基板211の絶縁性膜218の表面には、抵抗発熱体212が形成され、抵抗発熱体212の端部に給電端子213が接続されている。この給電端子213は、ソケット255および導電線262を介して電源(図示せず)と接続されており、導電線262等を介して電圧を印加することにより、抵抗発熱体212を発熱させ、セラミック基板211を加熱することができるようになっている。さらに、図示はしていないが、セラミック基板211には、温度制御のための熱電対(測温素子)が埋設されている。
Further, a
また、絶縁性膜218が形成されたセラミック基板211は、ケース270上に設置された断熱補強部材252に嵌め込まれており、断熱補強部材252は、この断熱補強部材252を挿通するピン251により断熱補強部材252に固定され、一方、セラミック基板211は、ピン251および固定金具253により断熱補強部材252に固定されている。
Further, the ceramic substrate 211 on which the insulating film 218 is formed is fitted into a heat insulating reinforcing
このケース270には、ケース270に一体的に形成された底板260および空気排出に使用される開口260aが形成されるともに、冷媒供給管258が設けられている。また、シリコンウエハを搬送機に移送させるためのリフターピンを保護するスリーブ257が、ケース270に設置されている。
The
さらに、ケース270の内部には、板バネ254により支持された中底板256が設けられており、中底板には開口256aが形成されている。また、図5(b)に示すように、底板260には、窪み260kが碁盤の目のように縦横に形成されている。このように多数の窪み260kが設けられているのは、これらの窪み260kにより、底板の歪みを補正するためである。
Further, an
また、特許文献3には、図6に示すように、セラミック基板を支持するための中底板、底板を有するケースの構造において、板11に窪み20を形成し、平面度を0.2mm以下に抑えたウェハ支持部材が提案されている。
In addition, in Patent Document 3, as shown in FIG. 6, in the structure of a case having a bottom plate and a bottom plate for supporting a ceramic substrate, a
又、特許文献4には、図7に示すように、ケース10に設置されたセラミック基板21の冷却を迅速に行うため、ケース10の冷媒供給管14の周囲の板状体12に開口20を形成したウェハ保持部材が提案されている。
Further, in
以上のウェハ支持部材の厚みは50mmと大きかった。また、上記ケース10は底面を成す円板の外周部の上面、或いは前記円板の外周面に側面を成す円筒を溶接して形成されていたことからケース10の角にRがなくエッジが形成されていた。
ところで、近年注目されている枚葉式のウェハ支持部材に使用されるウェハ支持部材は、ウェハWに対する処理のタイムタクトを短縮するために、板状セラミック体2の板厚みを1〜7mmと薄くし、加熱および冷却のサイクルタイムが短くなるように調整されている。しかしながら、板状セラミック体2の板厚みを1〜7mmと小さくしたものでは、ウェハWの表面全体を±0.5℃というレベルの温度バラツキとなるように均一に加熱することはできなかった。
By the way, a wafer support member used for a single wafer type wafer support member which has been attracting attention in recent years has a plate thickness of the plate-like
すなわち、板状セラミック体2の板厚みを1〜7mmと小さくすると、板状セラミック体2が反ったりして、ウェハWとの距離が変化することから、ウェハWの表面温度にバラツキが発生していた。
That is, when the plate thickness of the plate-like
また、近年更なる細密化が進み、レジスト膜の光源に対する感度が敏感になってため、従来のウェハ支持部材は、セラミック基板が薄いために、セラミック基板の平面度が大きくなり、セラミックス基板の平面度がウェハに転写され均一に焼き付けることが出来ないとの課題があった。 Further, in recent years, since further densification has progressed and the sensitivity of the resist film to the light source has become sensitive, the conventional wafer support member has a thin ceramic substrate. There was a problem that the temperature was transferred to the wafer and could not be baked uniformly.
また、近年の細密化に伴い、レジスト膜の光源に対する感度が敏感になってため、従来のホットプレートでは、温度変更直後のウェハ載置温度の均熱性や、温度が一定に保たれずに、均一な製品を維持できないことから歩留りが著しく低下するという問題が生じた。 In addition, with recent miniaturization, the sensitivity of the resist film to the light source has become more sensitive, so with the conventional hot plate, the temperature uniformity of the wafer mounting temperature immediately after the temperature change and the temperature cannot be kept constant, The problem was that the yield was significantly reduced because a uniform product could not be maintained.
また、温度変更によるセラミック基板とケースの温度上昇カーブが異なることから温度が安定するまでの時間が異なり、ウェハの処理を繰り返すうちに、徐々にケースの温度が上がったり下がったりしてレジスト膜の焼き付けにばらつきが生じるという課題があった。 In addition, the temperature rise curve differs between the ceramic substrate and the case due to temperature changes, so the time until the temperature stabilizes is different, and as the wafer processing is repeated, the case temperature gradually rises and falls, and the resist film is baked. There was a problem that variations occurred.
そこで、本発明者たちは、上記の課題について鋭意検討した結果、板状セラミックス体の一方の主面或いは内部に複数の抵抗発熱体を備え、他方の主面にウェハを載せる載置面を備えたウェハ支持部材であって、前記抵抗発熱体の各々に独立して電力を供給する給電部と、該給電部を囲むケースとを有し、上記板状セラミックス体を冷却するためのガス噴射口を備え、前記ケースの底面にその面積の10〜70%の開口部を形成し、前記ウェハ支持部材の厚みが10〜40mmであり、その厚みのバラツキが1mm以下であることを特徴とする。
Thus, as a result of intensive studies on the above problems, the inventors have provided a plurality of resistance heating elements on one main surface or inside of the plate-like ceramic body, and a mounting surface on which the wafer is placed on the other main surface. A gas injection port for cooling the plate-shaped ceramic body, the wafer support member having a power supply section that supplies power independently to each of the resistance heating elements, and a case surrounding the
また、前記底面の周辺の円環状領域の平面度が100μm以下であることを特徴とする。 The flatness of the annular region around the bottom surface is 100 μm or less.
また、前記底面と前記ケースの側面との間が面取り形状或いはR形状であることを特徴とする。 Further, the space between the bottom surface and the side surface of the case is a chamfered shape or an R shape.
また、上記面取りの大きさが0.1〜2mm、或いは上記のR形状のRの大きさが0.2〜50mmであることを特徴とする。 Further, the size of the chamfer is 0.1 to 2 mm, or the R shape of the R shape is 0.2 to 50 mm.
また、前記底面を成すケースの厚みが2〜7mmであり、前記ケースの底面にその面積の20〜60%の開口部を備えたことを特徴とする。 Further, the thickness of the case forming the bottom surface is 2 to 7 mm, and an opening of 20 to 60% of the area is provided on the bottom surface of the case.
また、前記開口部の形状が円弧と直線からなることを特徴とする。 Moreover, the shape of the said opening part consists of a circular arc and a straight line, It is characterized by the above-mentioned.
また、前記開口部の形状が円弧と直線からなる開口部の面積と、円からなる開口部の面積の比率が30〜70%であることを特徴とする。 In addition, the ratio of the area of the opening formed of a circular arc and a straight line to the area of the opening formed of a circle is 30 to 70%.
また、前記円弧と直線からなる開口部を前記底面の中心部に設けたことを特徴とする。 In addition, an opening made of the arc and a straight line is provided at the center of the bottom surface.
また、前記ケースの底面の中心部の開口率が外周部の開口率より大きいことを特徴とする。 In addition, the opening ratio of the central portion of the bottom surface of the case is larger than the opening ratio of the outer peripheral portion.
ウェハ支持部材の載置面に載せたウェハの昇降温の時間が短くなり、かつ、ウェハ支持部材が安定するまでの時間が短くなり、温度変更直後から、繰り返し精度良くウェハの熱処理ができるウェハ支持部材を提供できる。 Wafer support that heats the wafer repeatedly and accurately from immediately after the temperature change because the time required for raising and lowering the temperature of the wafer placed on the mounting surface of the wafer support member is shortened and the time until the wafer support member is stabilized is shortened. A member can be provided.
以下本発明を実施するための実施の形態について説明する。 Embodiments for carrying out the present invention will be described below.
まず、図1は本発明の一例であるウェハ保持部材1の一例を示す断面図であり。図2は本発明のウェハ保持部材1をウェハ熱処理用のチャンバー31、32、33に取り付けた断面図を示す。チャンバー上部33とチャンバー下部32および補強部材31からなる主な部品からチャンバーは構成されている。
First, FIG. 1 is a sectional view showing an example of a wafer holding member 1 which is an example of the present invention. FIG. 2 shows a cross-sectional view in which the wafer holding member 1 of the present invention is attached to the wafer
また、近年、スループットの短縮に伴い、チャンバー上部33にも、ヒータ(
不図示)を組み込んだ装置が採用されるようになってきた。チャンバー上部33にヒータの組み込まれた方式では、チャンバー33と板状セラミックス体2との距離がウェハWの面内温度差を小さくする上で重要であることから、図2にチャンバー33を記載している。
In recent years, with the reduction in throughput, the chamber
Devices incorporating (not shown) have come to be adopted. In the method in which the heater is incorporated in the chamber
本発明のウエハ支持部材1は、図1に示すように、ホットプレート4が、上部主面をウェハの戴置面3とする板状セラミック体2と、該板状セラミック体2の内部もしくは下部主面に配置した発熱体5とから構成され、ウェハ支持部材1には、ホットプレート4を貫通した貫通孔26を挿通してウエハWを昇降させるリフトピン25と、これらウェハリフトピンを挿通して案内するガイド部材12を設けている。そして、ウェハ支持部材1は、このホットプレート4の周縁部を支持する円筒状のケース19を備えて、ケースの内部空所には、ホットプレート下部にリフトピン25とそのガイド部材12とを備えている。
As shown in FIG. 1, the wafer support member 1 of the present invention includes a plate-like
板状セラミック体2は、セラミック焼結体からなり、酸化物、炭化物、窒化物の焼結体からなることが好ましい。そして、通常は、円板状を成している。板状セラミック体2の一方の主面がウエハWの載置に利用され、他方の主面ないし内部に発熱抵抗体5が配置され、リフトピン25を挿通するための貫通孔26を備えている。また、板状セラミックス体2の周縁部が、上記筒状のケース19の上部開口部の周縁部に固定されている。
The plate-like
そして、リフトピン25を上方の持ち上げた状態でウェハWを支え、リフトピンを降下させて、載置面3にウェハWを載せて、発熱体5に外部から電流を供給して発熱させ、ウェハWを一定温度で加熱することができる。 Then, the wafer W is supported with the lift pins 25 lifted upward, the lift pins are lowered, the wafer W is placed on the mounting surface 3, current is supplied to the heating element 5 from the outside, and the wafer W is heated. It can be heated at a constant temperature.
板状セラミック体2の厚みが2〜7mmであると、ホットプレート4の強度を確保して、ホットプレート4の熱容量を小さくすることができる。更に、加熱および冷却時の温度が定常化するまでの時間を短くすることができる。また、板状セラミック体2は、好ましくは、ヤング率200GPa以上の材料が用いられ、熱応力に対して変形量が小さく板厚を小さくできる。
When the thickness of the plate-shaped
また、板状セラミック体2は、好ましくは、60W/(m・K)以上の熱伝導率を有する材料から形成され、薄い板厚でも抵抗発熱体5の発熱を伝導し、ウェハ載置面3の温度ばらつきを小さくすることができる。これらの点から、炭化珪素質または窒化アルミニウム質の焼結体が好ましい。
The plate-like
本発明のウェハ支持部材1は、板状セラミック体2の一方の主面或いは内部に複数の抵抗発熱体5を備え、他方の主面にウェハを載せる載置面3を備えたウェハ支持部材1であって、前記抵抗発熱体5の各々に独立して電力を供給する給電部6と、該給電部を囲むケースが設けられており、また板状セラミック体2を冷却するための開口23が設けられている。
A wafer support member 1 of the present invention includes a plurality of resistance heating elements 5 on one main surface or inside of a plate-like
また、開口23は、ケース19の底板21上にあり、底板21の面積の10〜70%の開口部を形成することにより、板状セラミックス体2の下面が適度に冷却されウェハ面内の温度ばらつきが小さくなるので好ましい。上記の底板21に面積に対する開口部の比率を開口率として、この開口率を10%以上にすることにより底板の熱容量が小さくなるので温度変更後のウェハの温度のオーバーシュートが小さくなり好ましい。また、開口率を70%以下にすることにより、底板の剛性が保たれるので、熱板の平面形状の変形がなく、熱板とウェハとの距離が均一に保たれるのでウェハWの面内温度のばらつきを抑えることができるので好ましい。
Further, the
尚、開口率は底板21の下面の開口部の総面積を底板21の面積を除した値を100倍した値である。
The aperture ratio is a value obtained by multiplying the total area of the openings on the lower surface of the
また、ウェハ支持部材1の厚みLが40mm以下であることにより、装置が小型化され、また、冷却媒体の循環の効率が良くなるので好ましい。40mm以下ではウェハ支持部材1が小型化されるので、装置の熱容量が小さくなり、温度変更後の底板等の各部材が安定するまでの時間が短くなり好ましい。 Further, it is preferable that the thickness L of the wafer support member 1 is 40 mm or less because the apparatus is downsized and the efficiency of circulation of the cooling medium is improved. When the thickness is 40 mm or less, the wafer support member 1 is reduced in size, so that the heat capacity of the apparatus is reduced, and the time until each member such as the bottom plate after the temperature change is shortened is preferable.
また、ウェハ支持部材1の厚みLのばらつきが1mm以下とすることにより、ウェハWの面内の温度ばらつきが小さくなるので好ましい。 Further, it is preferable that the variation in the thickness L of the wafer support member 1 is 1 mm or less because the temperature variation in the surface of the wafer W is reduced.
上記により、ウェハ支持部材の昇降温の時間が短くなり、かつ、ヒータが安定するまでの時間が短くなり、温度変更直後から、繰り返し精度良くウェハの処理ができるウェハ支持部材を提供できる。 As described above, the time required for raising and lowering the temperature of the wafer support member is shortened, the time until the heater is stabilized is shortened, and a wafer support member capable of processing wafers with high repeatability immediately after the temperature change can be provided.
以下に詳細を説明する。ホットプレート4を120℃から150℃に加熱した際、ホットプレート4の温度上昇により、板状セラミック板2の直下に発熱体5が形成されている板状セラミック体2と、ホットプレート4からの熱伝達による熱電対27や空気からの直接接触して温度上昇するケース19の底板21の昇温カーブは異なり、各々が安定するまでの時間に差が生じてしまう。そのためウェハ支持部材1は、昇温直後には、熱電対27、ケース19の底板21、および空気からの熱引きが大きい為、設定温度を維持するために、ウェハ支持部材1は温度が低いと感知するため、通常P.I.D制御により、余分な電力を供給してしまい、オーバーシュートをしてしまう。オーバーシュートを小さくして、ウェハ温度を小さくするため、熱板、筐体、チャンバーとの熱容量のバランス取りにより、ウェハ温度のばらつきを小さくできる。また、熱電対27は、セラミック支持部材1の正確な温度を検知するため、板状セラミック体2の凹溝部10に形成なれなければならない。本件では、ケース19の底板21の開口率、形状、平面度、および平面度について着目して、ウェハ表面温度が均一になる方法を検討した。
Details will be described below. When the
まず、支持容器の底板21の開口率が10%を下回った場合、板状セラミック体2は設定温度に到達しても、底板21の金属部分の熱容量が大きいため、ウェハWの温度変更が遅くなってしまう。つまり、昇温直後にウェハWを載置した際、底板21の熱容量が大きいので底板の温度の上昇が緩やかになるため、セラミックス体2の熱電対27での温度検知が低くなってしまい、出力を上げるように制御してしまう。よって、ウェハの温度が徐々に上がってしまう。
First, when the opening ratio of the
逆に、開口率が80%より大きいと、底板21の開口部分が大きいので、底板21の熱容量が小さくなり、底板21の温度の上昇が早くなるため、熱電対27で温度が高いと検知してしまい、出力を下げるように制御してしまう。よって、ウェハWの温度が徐々に下がってしまう傾向があるからである。また、開口率を80%以上とすると、底板21の剛性がなくなり、外周の平面度、平面度が所定の値に入れることができず、ウェハWの温度精度が0.5℃以上になってしまうからである。
On the other hand, if the aperture ratio is greater than 80%, the opening portion of the
また、ウェハ支持部材1の厚みLとは、板状セラミック体2と冷却媒体(冷媒)が循環する空間の厚さとケース19からなる、ウェハ載置面3からケース19の底板21の底部までの距離である。ウェハ支持部材1の厚みLは、40mm以下であることが好ましい。ケース19内の容積が小さく、軽量化することができるからである。また、40mmより大きいと、支持容器内の大きさが大きくなり、熱容量が大きくなり、また、空間が大きくなると、空気により断熱され、板状セラミックス体2から支持容器への熱伝導が妨げられるので、支持容器の昇温カーブが緩やかになり、安定するまでの時間が大きくなり過ぎるからである。
The thickness L of the wafer support member 1 is the thickness of the space through which the plate-like
また、ウェハ支持部材の厚みLが10mmより小さいと、ホットプレート4と底板21との距離が近すぎるため、底板19の開口部23の輻射の影響により、ウェハ表面の温度ばらつきが大きくななり、ウェハWの面内温度差が0.5℃以上になってしまう虞がある。
Further, if the thickness L of the wafer support member is smaller than 10 mm, the distance between the
ウェハ支持部材1の厚みLが10〜40mmにすると、昇降温特性に優れ、また、小型化、軽量化が可能になる。また、その厚みLのバラツキが1mm以下であることが好ましい。厚みLのばらつきを小さくすることで、チャンバー上部33とウェハWとの距離が均一に保たれるので、チャンバー上部33からのウェハWへの熱輻射の影響を抑えることができるからである。近年、スループットを改善する目的で、チャンバー上部33にヒータを組み込んだ方式もとられている。すなわち、チャンバー上部33にヒータの温度分布がウエハWの温度に影響を与える虞があるからである。
When the thickness L of the wafer support member 1 is 10 to 40 mm, the temperature rise and fall characteristics are excellent, and the size and weight can be reduced. Moreover, it is preferable that the variation of the thickness L is 1 mm or less. This is because by reducing the variation in the thickness L, the distance between the chamber
また、本発明のケース19の底板21の外周部の平面度が100μm以下とすることにより、ウェハの温度が良くなるので好ましい。外周部とは底板21の直径の70〜99%より外側の範囲を示す。上記平面度とは同一円の円上を8箇所測定し、その最大値から最小値を引いた値を示す。底板21の平面度を100μm以下にすることにより、精度良く加工されたチャンバー下部32の補強部材31とボルト16で固定される際、補強部材31の端面に沿って変形する量が小さくなり好ましい。更に好ましくは底板21の外周部の平面度が50μm以下である。
Further, it is preferable that the flatness of the outer peripheral portion of the
尚、チャンバー下部32の補強部材31はケースを固定する基準の面となるため、平面度は50μm以下であり、更に小さなものは、20μm以下である。
Since the reinforcing
また、ケース19の角部(側板22と底板21の接続部の外側)は面取り形状或いはR形状が形成されていることが好ましい。例えば、角部のばりが除去できていないと、板状セラミックス体2の平面度が大きくなりウェハWの面内温度差が大きくなる虞がある。また、底板21とチャンバー下部31との接触面積が小さくなるため、底板が断熱されるので温度が下がりにくい傾向があり、温度変更後のウェハWの温度が安定しないからである。側板22と底板21との接続部のバリを除去し、補強部材31への取り付けに隙間が生じないようにするためである。
Moreover, it is preferable that the corner | angular part (outside of the connection part of the
上記面取りの大きさは0.1〜2mmが好ましい。面取りの大きさが0.1mmを下回ると角部のバリを十分除去できない可能性がある。また、面取りの大きさが2mmを超えるとケース19の板厚との兼ね合いからケース19の強度が低下する虞があった。そして、これらのケース19はは底面を成す底板21の外周部の上面、或いは前記底板21の外周面に側板22を成す円筒を溶接して形成した有底ケースの角部を研削等の機械加工して面取り形状を得ることができる。
The chamfer size is preferably 0.1 to 2 mm. If the size of the chamfer is less than 0.1 mm, burrs at the corners may not be sufficiently removed. Further, if the size of the chamfer exceeds 2 mm, the strength of the
また、ケース19の角部(側板22と底板21の接続部)はR形状であると好ましい。上記R形状の大きさは0.2〜50mmであることが好ましい。R形状の大きさが0.2mmを下回るとR形状を形成することが困難で前記の面取り形状で代用できるからであり、R形状が50mmを超えると、ウェハ支持部材1の厚みとの兼ね合いから円筒部が少なくなりケース19の剛性が低下する虞があるからである。より望ましくは、ケース19の剛性を高める上で、R形状の大きさが3以上が望ましい。更に好ましくは5〜10Rである。尚、Rは直径で表示している。
Moreover, it is preferable that the corner | angular part (connection part of the
また、上記の形状を形成するには、ケース19の側板22と底板21は一体ものであることが好ましい。一体もののケース19は円板から絞り加工により側板を形成し作製することができる。そして、上記絞り加工によりケースを作製したものは板厚が比較的小さいにも関わらず剛性が大きくウェハ保持部材1を装置に取り付けたり、昇温降温を繰り返しても変形が少なく温度精度の極めて高いウェハ保持部材1を提供できる。
Moreover, in order to form said shape, it is preferable that the
また、一体ものの場合、接続部が簡素化されることから熱容量を小さく、且つ剛性を大きくできる。 Further, in the case of an integral one, the connecting portion is simplified, so that the heat capacity can be reduced and the rigidity can be increased.
また、温度変更直後からの温度安定性の繰り返し精度については、以下に示す昇温温度変更後のウェハ平均温度変化量と、降温温度変更後のウェハ平均温度変化量により表す事ができる。 In addition, the repeatability of temperature stability immediately after the temperature change can be expressed by the wafer average temperature change amount after the temperature rise temperature change and the wafer average temperature change amount after the temperature fall temperature change shown below.
ホットプレート4の温度(板状セラミックス体2に組み込まれた熱電対27が示す温度)を120℃で1時間安定させた状態から、設定温度を150℃へ加熱し、最も昇温が遅い板状セラミックス体2に組み込まれた熱電対27の温度を150℃に到達させる。上記温度変更開始から150秒後に、室温に冷却された測温素子付きのシリコンウェハを載置面に載置させてウェハの温度の平均温度を測定し、これを初期のウェハ温度T1とした。また、1時間後の17ポイントのウェハの温度の平均値T2を測定した。そして、T1からT2を引いた差を昇温温度変更後のウェハ平均温度変化量とした。
From the state in which the temperature of the hot plate 4 (the temperature indicated by the
また、ホットプレート4の温度(板状セラミックス体2に組み込まれた熱電対27が示す温度)を180℃で1時間安定させた状態から、設定温度を150℃へ降温し、また、同時に、冷却ノズル24からエアーを発熱体5へ吹きつけて、降温が最も遅い板状セラミックス体2に組み込まれた熱電対27の温度が150℃到達させる。上記温度変更開始から150秒後に、室温に冷却された17ポイントの測温素子付きのシリコンウェハを載置面に載せてウェハの平均温度T3の測定をし、初期のウェハ温度とした。そして、1時間後の17ポイントのウェハ温度の平均値T4を測定した。そして、T4からT3を引いた差を降温温度変更後のウェハ平均温度変化量とした。そして、昇温温度変更後のウェハ平均温度変化量と降温温度変更後のウェハ平均温度変化量は、より小さいことが好ましく、小さいと温度再現性も優れ好ましい。
Further, the temperature of the hot plate 4 (temperature indicated by the
一方、底板21の厚みが2〜7mmであることが好ましい。底板21の厚みが2mmより小さい底板21の剛性が弱くなり、変形量が大きくなるので板状セラミック体2の平面度が悪化してしまう。また、底板21の厚みが7mmより厚いと、底板21の剛性は高くなるが、底板21の熱容量が大きくなるので、底板21の温度上昇が遅れてしまい応答性が悪くなるので、セラミック支持部材1を昇温させた際に、板状セラミック体2と底板21との温度差が生じてしまう。そのためウェハ支持部材1は、昇温直後には、熱電対27、ケース19の底板21、および空気からの熱引きが大きい為、設定温度を維持するために、ウェハ支持部材1はP.I.D制御により、熱引きのため低いと見地した分余分な電力を供給するようになり、オーバーシュートしてしまい、昇温温度変更後のウェハ平均温度変化量0.05℃を満足できない。
On the other hand, it is preferable that the thickness of the
また、上記に加えて、底板21の開口率は20〜70%であることが好ましい。底板21の開口率が20%より小さく、かつ、底板21の厚みが7mmを越えて底板21の熱容量が大きいの場合、セラミック支持部材1の昇温の温度変化に対して、底板21の温度が上昇して安定するまでの時間がかかる為、セラミック板状体2との熱容量の差が大きくなり、底板21が熱を引いてしまい、セラミックスヒータ1が加熱の制御をしてしまう。そのため、板状セラミック体2に載置されたウェハWの表面温度は上がってしまう虞があるからでる。
In addition to the above, it is preferable that the aperture ratio of the
逆に、底板21の開口率が70%を超えて、かつ、板厚2mmを下回り熱容量が小さい場合では、オーバーシュートはないが、底板21の剛性がなくなり、初期のウェハWの表面温度差が0.5℃を超える虞があるからである。
Conversely, when the aperture ratio of the
また、開口部23の形状としては、特に限定されず、例えば、円弧と直線からなる形状、台形状、長方形状等が挙げられる。なお、複数の開口の形状は、同一の形状よりも異なった形状を組み合わせることが好ましい。また、開口部21の形状が円弧と直線と円とからなり混在する事が好ましい。
Moreover, it does not specifically limit as a shape of the
また、中心(直径の50%の領域)の開口部の面積比率が外周部(直径の50〜99%)の開口部の面積比率より大きい方が好ましい。何故なら、板状セラミック体2の中心部は熱が集まり易く、冷えにくい傾向があるので、中心部に円弧と直線からなる開口部を設けることにより、冷却効率が良くなるからである。また、底板21の外周部の開口の形は、円の形状の方が好ましい。底板の外周部の平面度を極力抑える効果があるからである。逆に、円弧と直線では、底板の剛性が弱くなり平面度やそりが発生しやすい傾向があるからである。
Moreover, it is preferable that the area ratio of the opening at the center (region having a diameter of 50%) is larger than the area ratio of the opening at the outer periphery (50 to 99% of the diameter). This is because the central part of the plate-like
また、図3に示すように、前記開口部23の形状が円弧と直線からなる開口部101の面積と、円からなる開口部102の面積の比率が30〜60%であることが好ましい。上記開口部の面積比率を円弧と直線からなる開口部の面積と円からなる開口部の面積比率を30%〜60%とすることにより、冷却効率もよく、底板の剛性も保たれるからである。また、円弧と直線からなる開口部101を前記底板21の中心部に設けることが好ましい。円弧と直線からなる開口部101を中心に設けることにより、中心部への冷媒の循環が良くなるからである。また、外周部には、円の開口部102を設けることにより、底板のそりを小さくできるからである。
Moreover, as shown in FIG. 3, it is preferable that the ratio of the area of the
さらに、中央部の開口率が外周部の開口率の方が大きい場合で、開口部の総面積が20〜60%とすることにより更に改善できるからである。 Furthermore, it is because it can improve further by making the total area of an opening part into 20 to 60% in the case where the opening ratio of a center part is larger than the opening ratio of an outer peripheral part.
また、底板21の材料のヤング率が150GPa以上であることが好ましい。底板21は剛性を高めて底板21の厚みを薄くできるからである。底板21の材料のヤング率が150GPaを下回ると、底板の剛性が小さので、基板もたわんでしまう虞がある。
Moreover, it is preferable that the Young's modulus of the material of the
また、底板21の材質はSUS板が好ましい。さらに、底板は熱処理により均一な組織になったものが最適である。また、底板21の材質はセラミックスでも構わない。
The material of the
次にその他の構成について説明する。 Next, other configurations will be described.
ホットプレート4に設ける発熱体5は、抵抗材料のストリップからパターン形成されて、図示しないが、板状セラミック体2の内部に埋設されるか、図1に示すように、下部主面に取着されている。抵抗体ストリップは、同心円状、又は渦巻き状のパターンで配置して構成することができ、板状セラミック体2の面域でいくつかに分割した発熱体5にし、各発熱体5は、連続したストリップで形成される抵抗回路にし、各発熱体5を電力制御して、板状セラミック体2全体で温度が均一化するように発熱量の分布を与えることができる。
The heating element 5 provided on the
ホットプレート4はケース19上に固定されるが、ケース19は、有底筒状を成して、底部にはウェハリフトピン25を挿通する底部貫通孔26を有してガイド部材12の下端側を定置し、上部の開口部が、上記のホットプレート4の周縁部を固定している。
The
リフトピン25は、ケース19下部に配置した駆動装置により、上下動可能に立設され、好ましくは、3本以上のウェハリフトピン25が利用される。リフトピン25は、ケース19の貫通孔26を貫通して、リフトピン保持部材のガイド孔を挿通して、板状セラミック体2の貫通孔を挿通して、基板上面から先端が突出するように配設される。リフトピン25は、外部から運搬してきたウェハWをウェハリフトピン25の上端で受け取り、ウェハリフトピン25を下降させてホットプレート4のウェハ戴置面3に戴置することができ、加熱処理後には、ウェハリフトピン25を同時に上昇させて熱処理を終えたウェハを戴置面から離脱するのである。
The lift pins 25 are erected so as to be movable up and down by a driving device disposed under the
リフトピン25は、金属の細い線条で形成され、好ましくは、2〜6mmの直径を有している。リフトピン25が、この直径2mmより細いと、十分な剛性を確保できず、ウェハの荷重で、曲がりやすくなり、ウェハの載置離脱の安定性に欠けるので好ましくない。直径6mmより太いと、板状セラミック体2の貫通孔26の直径が大きくなり、この上のウェハWにクールスポットを発生させるので好ましくない。
The
板状セラミック体2の貫通孔26は、リフトピン25を挿通するが、貫通孔26の内径が2〜8mmであると、貫通孔周辺部の温度ばらつきを抑制でき、ウェハを短時間で均一に加熱することができるので好ましい。貫通孔26の内径が8mmを越えると、ホットプレート4の非加熱領域である貫通孔26が広くなり過ぎて、周囲の抵抗発熱体5の熱密度を調整しても、均熱性を確保できないので好ましくない。
The through
ガイド部材12は、底部21に固定され、ホットプレート4の下部主面側に配置されて、内部に形成されたガイド孔を有する筒体であり、ガイド孔でリフトピン25をその先端が板状セラミック体2の上記貫通孔26に挿入できるように方向付ける機能を有している。
The
このようなガイド部材12は、一般に、金属、セラミック、耐熱性ポリマから選ばれる。ガイド部材は、共通して、横断面が矩形または円形、その他の変形を含む柱状ないし筒状である。ガイド部材12のガイド孔は、リフトピン26を挿通することのできる直径を有し、リフトピン25の直径に対応して、ガイド孔の内径は、2〜8mmであるのが好ましい。
Such a
ガイド部材12の上端面は、細くされて、肉厚0.1〜3.0mmの環状の形状とし、基板から上端面への熱伝達量を低減することができる。上端面の肉厚は、端面の外周とガイド孔内周との間の厚みないし幅を言う。ガイド部材の上端面の肉厚が、3.0mmを越えると、板状セラミック体2−ガイド部材間の熱伝達の量が大きくなり、板状セラミック体2の厚みが小さいと、ウエハW上で、基板の貫通孔26に対応する部位の温度が他の部位よりも低くなる虞れがある。肉厚を0.1mmより小さくすると、ガイド部材の上端面が加熱処理時に熱変形する虞れがあり、十分な強度を得ることができない。
The upper end surface of the
ガイド部材上端面の環状の肉厚は、0.1〜0.5mmであるのがいっそう好ましい。このような肉厚のガイド部材は、ホットプレートのガイド部材の直上部位からガイド部材に移動する熱量が軽減され、これにより、ホットプレートの接触面周辺部温度の低下が抑制され、ウェハ表面のクールスポットの発生を防止することができる。 The annular thickness of the upper end surface of the guide member is more preferably 0.1 to 0.5 mm. Such a thick guide member reduces the amount of heat transferred from the portion directly above the guide member of the hot plate to the guide member, thereby suppressing a decrease in temperature around the contact surface of the hot plate and cooling the wafer surface. The generation of spots can be prevented.
ケース19は、金属製(例えば、ステンレス鋼SUS304)で、底部21と円筒側面22とからなり、円筒容器状にされている。ケースは、底部21の上面から板状セラミック体2の下部主面7までの距離を10〜40mmとし、ケース内部に空所を形成している。この距離は、ホットプレート4とケース19内面との相互の輻射熱によりウェハ載置面の均熱化を容易にし、外部との断熱効果があるので、載置面3が均熱されるまでの時間が短くなるので好ましい。
The
ケース19の底部21には、リフトピン用の貫通孔10を設けて、ガイド部材12の下面がネジ止め固定されて、ガイド孔14がこの貫通孔10に連通している。ケース19は、また、この例では、底部21には、ガス噴射口24とガス排出口23とを配設して、内部空所に冷却ガス(通常は、空気)を供給して、熱処理後に板状セラミック体2を強制冷却することができるようにされている。底部21には、さらに、導通端子11と熱電対27と電気絶縁的に貫通するようにされている。
The
ホットプレートは、このケース19の開口部に、上側からボルト16を貫通させ、断熱部17を介在させ、ナット20を螺着して弾性的に固定されている。
The hot plate is elastically fixed to the opening of the
ケース19は、円筒形状の外枠22の内側底部には、底板21が一体的に設けられ、略有底円筒形状となっている。なお、外枠22と底板21とが一体的に設けられておらず、底板21が外枠22にボルト、溶接等に連結固定されていてもよい。また、底板21には、複数の開口23が設けられている。
The
熱伝導率が80W/(m・K)の炭化珪素質焼結体に研削加工を施し、板厚3mm、外径330mmの円板状をしたホットプレートを複数作製し、各ホットプレートの一方の主面に絶縁層を被着するため、ガラス粉末に対してバインダーとしてのエチルセルロースと有機溶剤としてのテルピネオールを混練して作製したガラスペーストをスクリーン印刷法にて敷設し、150℃に加熱して有機溶剤を乾燥させた後、550℃で30分間脱脂処理を施し、さらに700〜900℃の温度で焼付けを行うことにより、ガラスからなる厚み200μmの絶縁層を形成した。 A silicon carbide sintered body having a thermal conductivity of 80 W / (m · K) is ground to produce a plurality of disk-shaped hot plates having a plate thickness of 3 mm and an outer diameter of 330 mm. In order to deposit an insulating layer on the main surface, a glass paste prepared by kneading glass cellulose with ethyl cellulose as a binder and terpineol as an organic solvent was laid by screen printing and heated to 150 ° C. for organic After drying the solvent, degreasing treatment was performed at 550 ° C. for 30 minutes, and baking was performed at a temperature of 700 to 900 ° C. to form an insulating layer made of glass having a thickness of 200 μm.
次いで絶縁層上に抵抗発熱体を被着させるため、導電材として20重量%のAu粉末と10重量%のPt粉末と70重量%のガラスを混合したペーストを所定量のパターン形状に印刷した後、150℃に加熱して有機溶剤を乾燥させ、さらに450℃で30分間脱脂処理を施した後、500〜700℃の温度で焼付けを行うことにより、厚みが50μmの抵抗発熱体を形成した。抵抗発熱体は、中心部と外周部を周方向に4分割した5パターン構成とした。そして、上記ホットプレートをケースに取り付け、測温素子や給電端子等を取り付け各種のウェハ支持部材を作製した。 Next, in order to deposit a resistance heating element on the insulating layer, a paste in which 20 wt% Au powder, 10 wt% Pt powder and 70 wt% glass are mixed as a conductive material is printed in a predetermined pattern shape. The organic solvent was dried by heating to 150 ° C., degreased at 450 ° C. for 30 minutes, and baked at a temperature of 500 to 700 ° C. to form a resistance heating element having a thickness of 50 μm. The resistance heating element has a five-pattern configuration in which the central portion and the outer peripheral portion are divided into four in the circumferential direction. And the said hot plate was attached to the case, the temperature measuring element, the electric power feeding terminal, etc. were attached, and various wafer support members were produced.
ケースの底板の開口は、レーザーにて開口率を5〜80%のものを作製した。また、ウェハ支材部材のケースの側板の厚みは、底板の上下面を研削加工して、2〜8mmのものを作製した。また、支持部材の厚みLは、ケースの側面の高さを変えて、8〜50mmのものを作製した。また、ウェハ支持部材の厚みLのばらつきは、約2mm、1mmと0.5mmの3種の作製した。2mm品は、底板をレーザーで穴あけしたままのもの、1mm品は金属板で上下面を挟んでプレス加工し、平面度を良くした。また、0.2、0.5mm品は、底板を研削加工して平面度をさらに良くした。上記3種の底板を用いて、ホットプレートを作製した。 The opening of the bottom plate of the case was manufactured with a laser having an aperture ratio of 5 to 80%. Moreover, the thickness of the side plate of the case of the wafer supporting member member was 2-8 mm by grinding the upper and lower surfaces of the bottom plate. Moreover, the thickness L of the supporting member was 8 to 50 mm by changing the height of the side surface of the case. In addition, three types of variations of the thickness L of the wafer support member were produced: about 2 mm, 1 mm, and 0.5 mm. The 2 mm product was obtained by punching the bottom plate with a laser, and the 1 mm product was pressed by sandwiching the upper and lower surfaces with a metal plate to improve the flatness. In addition, for 0.2 and 0.5 mm products, the flatness was further improved by grinding the bottom plate. A hot plate was produced using the above three kinds of bottom plates.
以下に、評価方法を示す。 The evaluation method is shown below.
(1)昇温時間
昇温時間は、ホットプレートの温度(板状セラミックス体に組み込まれた熱電対27が示す温度)を120℃で1時間安定させた状態から、設定温度を150℃へ加熱し、最も昇温が遅い板状セラミックス体に組み込まれた熱電対27の温度が150℃に到達する時間を昇温時間とした。
(1) Temperature rise time The temperature rise time is to heat the set temperature to 150 ° C from the state where the temperature of the hot plate (the temperature indicated by the
(2)降温時間
降温時間は、ホットプレートの温度(板状セラミックス体に組み込まれた熱電対27が示す温度)を180℃で1時間安定させた状態から、設定温度を150℃へ降温すると同時に、冷却ノズル24からエアーを発熱体へ吹きつけて、降温が最も遅い板状セラミックス体に組み込まれた熱電対の温度が150℃に達するまでの時間を降温時間とした。
(2) Temperature drop time The temperature drop time is the same as when the temperature of the hot plate (the temperature indicated by the
(3)初期のウェハ温度レンジ
測温素子付きのシリコンウェハを載置面に載せてホットプレートを加熱し、1時間安定させた後、ウェハ全体の温度の平均が150℃になるように分割された抵抗発熱体の温度を調整する。前記の測温素子付きのシリコンウェハを用いてウェハ表面の温度を測定し、その最大値から最小値を引いた差を初期のウェハ温度レンジとした。
(3) Initial wafer temperature range After placing a silicon wafer with a temperature sensor on the mounting surface and heating the hot plate and stabilizing it for 1 hour, it is divided so that the average temperature of the entire wafer is 150 ° C. Adjust the temperature of the resistance heating element. The temperature of the wafer surface was measured using the silicon wafer with the temperature measuring element, and the difference obtained by subtracting the minimum value from the maximum value was defined as the initial wafer temperature range.
(4)昇温温度変更後のウェハ平均温度変化量
ホットプレートの温度(板状セラミックス体に組み込まれた熱電対が示す温度)を120℃で1時間安定させた状態から、設定温度を150℃へ加熱し、最も昇温が遅い板状セラミックス体に組み込まれた熱電対27の温度を150℃に到達させる。上記温度変更開始から150秒後に、室温に冷却された測温素子付きのシリコンウェハを載置面に載置させてウェハの温度の平均温度を測定し、これを初期のウェハ温度T1とした。また、1時間後の17ポイントのウェハの温度の平均値T2を測定した。そして、T1からT2を引いた差を昇温温度変更後のウェハ平均温度変化量とした。
(4) Change in wafer average temperature after temperature rise temperature change The temperature of the hot plate (temperature indicated by the thermocouple incorporated in the plate-shaped ceramic body) is stabilized at 120 ° C for 1 hour, and then the set temperature is 150 ° C. And the temperature of the
(5)降温温度変更後のウェハ平均温度変化量(℃)
ホットプレートの温度(板状セラミックス体に組み込まれた熱電対27が示す温度)を180℃で1時間安定させた状態から、設定温度を150℃へ降温し、また、同時に、冷却ノズルからエアーを発熱体へ吹きつけて、降温が最も遅い板状セラミックス体に組み込まれた熱電対の温度が150℃到達させる。上記温度変更開始から150秒後に、室温に冷却された17ポイントの測温素子付きのシリコンウェハを載置面に載せてウェハの平均温度T3の測定をし、初期のウェハ温度とした。そして、1時間後の17ポイントのウェハ温度の平均値T4を測定した。そして、T4からT3を引いた差を降温温度変更後のウェハ平均温度変化量とした。
(5) Wafer average temperature change after temperature change (℃)
From a state where the temperature of the hot plate (temperature indicated by the
それぞれの結果は表1に示すとおりである。
表1に示した結果から明らかなように、底板の開口率が10%より小さい試料No.1は、開口率が小さく、熱容量が大きくなるので、降温時間が140秒と大きく遅い結果が得られた。また、開口率が80%の試料No.4は降温時間が115秒で良好な結果が得られたが、底板の剛性が小さくなり、均熱板の平面度が悪くなったので、初期ウェハ温度レンジが0.6℃と悪い結果となった。 As is clear from the results shown in Table 1, the sample No. No. 1 has a small aperture ratio and a large heat capacity, so that the temperature drop time was as large as 140 seconds and a slow result was obtained. Sample No. with an aperture ratio of 80% was used. No. 4 showed good results with a temperature drop time of 115 seconds, but the rigidity of the bottom plate decreased and the flatness of the soaking plate deteriorated, so the initial wafer temperature range was 0.6 ° C, which was a bad result. It was.
また、ウェハ支持部材の厚みが10mmより小さい試料No.5では、厚みが8mmと小さく、ホットプレートと底板との距離が小さくなりすぎるので、底板に組み込まれた部材の輻射熱の影響により、熱板の均熱が悪くなり、ウェハ表面の温度の初期ウェハ温度レンジが0.7℃と大きくなった。 In addition, the sample No. 1 in which the thickness of the wafer support member is smaller than 10 mm. 5, the thickness is as small as 8 mm, and the distance between the hot plate and the bottom plate becomes too small, so that the soaking of the hot plate deteriorates due to the influence of the radiant heat of the members incorporated in the bottom plate, and the initial wafer temperature at the wafer surface The temperature range became as large as 0.7 ° C.
また、ウェハ支持部材の厚みが40mmより大きい試料No.8では、降温時間が130秒と大きく悪い結果が得られた。 In addition, the sample No. 4 in which the thickness of the wafer support member is larger than 40 mm. In No. 8, the temperature drop time was 130 seconds, and a bad result was obtained.
また、ウェハ支持部材の厚みばらつきが1mmより大きい試料No.11は、昇温温度変更後のウェハ平均温度差が0.11℃と大きく悪い結果が得られた。ウェハ支持部材の厚みばらつきが2mmと大きいので、載置面に載置されたウェハWとチャンバー上部との距離が一定でなく近接したので、チャンバー上部に(図示していない)組み込まれたヒータの温度むらの影響により、温度ばらつきが大きくなったものと思われる。 In addition, sample No. with a wafer support member thickness variation of more than 1 mm. For No. 11, the wafer average temperature difference after changing the temperature rise was 0.11 ° C., and a bad result was obtained. Since the thickness variation of the wafer support member is as large as 2 mm, the distance between the wafer W placed on the placement surface and the upper portion of the chamber is not constant but close, so that the heater incorporated in the upper portion of the chamber (not shown) It seems that the temperature variation became large due to the influence of temperature unevenness.
一方、開口率が10〜70%、ウェハ支持部材の厚みが10〜40mm、ウェハ支持部材厚みLばらつきが1mm以下である試料No.2、3、6、7、9、10では降温時間が113秒、111秒、113秒、114秒、110秒、109秒と小さく、昇温温度変更後のウェハ平均温度変化量は0.050℃以下と小さく良好な結果が得られた。 On the other hand, Sample No. with an aperture ratio of 10 to 70%, a wafer support member thickness of 10 to 40 mm, and a wafer support member thickness L variation of 1 mm or less. In 2, 3, 6, 7, 9, and 10, the temperature drop time is as small as 113 seconds, 111 seconds, 113 seconds, 114 seconds, 110 seconds, and 109 seconds, and the amount of change in the average wafer temperature after changing the temperature rise is 0.050. Good results were obtained which were as small as below ° C.
さらに、ウェハ支持部材の厚みのばらつきが0.5mm以下である試料No.9、10は、昇温/降温温度変更後のウェハ平均温度変化量が、0.04℃以下と小さく、さらに好ましい結果が得られた。 Further, the sample No. 1 in which the thickness variation of the wafer support member is 0.5 mm or less. In Nos. 9 and 10, the wafer average temperature change after changing the temperature increase / decrease temperature was as small as 0.04 ° C. or less, and more preferable results were obtained.
ケース19の底板21の外周部の平面度を変えて評価を行った。所定の平面度は、下記方法で作製した。底板21の開口部をレーザーにて加工して、外周の平坦度が200μmのものを作製した。また、上記底板を上下2枚の金属板ではさんで100μmのものを作製した。また、更に、上記底板の上下面を研削して50μmの底板を作製した。上記3枚の底板を用いて、実施例1と同様の方法でウェハ支持部材1を作製した。尚、底板の平面度の影響を確認するため、板状セラミックス体2は3種とも同一のものを使用した。
Evaluation was performed by changing the flatness of the outer peripheral portion of the
尚、外周部の平面度の測定方法は板状セラミック体2の直径の80%の同心円上を8箇所同間隔に測定し、最大値−最小値との差を平面度として測定した。評価方法は実施例1と同様に行った。
In addition, the measuring method of the flatness of an outer peripheral part measured 80 places on the concentric circle of 80% of the diameter of the plate-shaped
その結果を表2に示す。
表2に示めすように、ケース19の底板の外周部の平面度が100μmより大きい試料No.18は、初期ウェハ温度レンジ、および、昇降温温度変更後のウェハ平均温度変化量は0.050℃であった。しかしながら、外周部の平面度が100μm以下である試料No.16、17は、昇温温度変更後のウェハ平均温度変化量と降温温度変更後のウェハ平均温度変化量はともに0.045℃以下となり良好な結果が得られた。
As shown in Table 2, the sample No. 1 in which the flatness of the outer peripheral portion of the bottom plate of the
ケースの底板の角部のR形状について、種々検討を行った。ケース19の底板21は、外周角部を面取り形状およびR形状の品と面取り無し品を作製した。また、外周部の面取りの大きさは0.5mm、1mmで行った。また、ケースを深絞り加工して作製したケースの角部のRの大きさは約2mmとした。実施例1と同仕様にて組立、同じ方法で評価した。
Various studies were made on the R shape of the corner of the bottom plate of the case. As the
その結果を表3に示す。
表3に示すように、面取りが施されていない試料No.21は、初期のウェハ温度レンジが0.2℃で、昇温温度変更後のウェハ温度変化量が0.05℃であった。 As shown in Table 3, the sample No. which is not chamfered. In No. 21, the initial wafer temperature range was 0.2 ° C., and the change in wafer temperature after changing the temperature rise temperature was 0.05 ° C.
しかしながら、ケース19の底板21の角部に0.5mmの面取りやR形状が施されている試料No.22、23は、初期のウェハ温度レンジが0.15℃で、昇温温度変更後のウェハ温度変化量が0.04℃と小さく改善されていた。
However, the sample No. 1 in which the corner of the
また、試料No.24は、R形状の大きさが20mmと大きく、底板との接触が安定したので、さらに昇温温度変更後のウェハ平均温度変化量が0.035℃とさらに小さく好ましかった。 Sample No. In No. 24, since the size of the R shape was as large as 20 mm and the contact with the bottom plate was stable, the change in the average temperature of the wafer after changing the temperature rise temperature was further preferably as small as 0.035 ° C.
実施例1と同様の方法で、SUS製からなるケースの底板の厚みを1mm〜8mm、開口率を10%〜70%に変えた底板を用いてウェハ支持部材を作製した。 In the same manner as in Example 1, a wafer support member was fabricated using a bottom plate in which the thickness of the bottom plate of the case made of SUS was changed from 1 mm to 8 mm and the aperture ratio was changed from 10% to 70%.
また、ケースの底板の外周部の平面度は100μm以下、底板全体の平面度300μm以下のものを使用した。評価方法は実施例1と同様に行った。 The flatness of the outer peripheral portion of the bottom plate of the case was 100 μm or less, and the flatness of the entire bottom plate was 300 μm or less. The evaluation method was the same as in Example 1.
その結果を表4に示す。
表4に示すように、ケースの底板の厚みが1mm、開口率が60%である試料No.31は、初期ウェハ温度レンジが0.2℃、昇降温温度変更後のウェハ平均温度変化量は0.040℃であった。 As shown in Table 4, the sample No. 1 in which the thickness of the bottom plate of the case is 1 mm and the aperture ratio is 60%. In No. 31, the initial wafer temperature range was 0.2 ° C., and the wafer average temperature change amount after the temperature change was 0.040 ° C.
また、底板の厚みが2mm、開口率が10%、70%である試料No.32、35は、昇降温温度変更後のウェハ平均温度変化量は0.040℃であった。 Further, Sample No. 2 having a bottom plate thickness of 2 mm, an aperture ratio of 10%, and 70%. Nos. 32 and 35 had a wafer average temperature change amount of 0.040 ° C. after changing the temperature rise / fall temperature.
また、底板の厚み8mm、開口率60%の試料No.40では、昇降温温度変更後のウェハ平均温度変化量は0.040℃であった。 Further, Sample No. having a bottom plate thickness of 8 mm and an aperture ratio of 60% was used. In No. 40, the wafer average temperature change amount after the temperature change was 0.040 ° C.
一方、ケースの底板の厚みが2〜7mmで、ケースの底板の開口率が20〜60%である試料No.33、34、37、38では、昇温時間は50秒、降温時間は100秒、昇降温温度変更後のウェハ平均温度変化量は、0.030℃と小さく良好な結果が得られた。 On the other hand, the sample No. 2 in which the thickness of the bottom plate of the case is 2 to 7 mm and the opening ratio of the bottom plate of the case is 20 to 60%. In 33, 34, 37, and 38, the temperature rise time was 50 seconds, the temperature drop time was 100 seconds, and the wafer average temperature change after changing the temperature rise / fall temperature was as small as 0.030 ° C., and good results were obtained.
実施例1と同様の方法で、円弧と直線からなる開口部と円からなる開口部のケースの底板をレーザー加工にて穴開けしたケースを作製した。円からなる開口は外周部に多くし、ケースの底板の強度の低下を抑えた。また、開口部の形状の比率を変えて試験を行った。円弧と直線からなる開口部S1と円からなる開口部S2の比率(S1/S2×100)を20%、30%、70%、80%の4種類のケースの底板を作製した。また、底板全体の開口率は40%に固定した。評価方法は実施例1と同一とした。 In the same manner as in Example 1, a case was produced in which a bottom plate of a case having an opening made of an arc and a straight line and an opening made of a circle was drilled by laser processing. The number of circular openings was increased on the outer periphery, and the decrease in the strength of the bottom plate of the case was suppressed. Moreover, the test was performed by changing the ratio of the shape of the opening. Four types of case bottom plates were produced in which the ratio (S1 / S2 × 100) of the opening S1 made of an arc and a straight line to the opening S2 made of a circle (S1 / S2 × 100) was 20%, 30%, 70%, and 80%. The opening ratio of the entire bottom plate was fixed at 40%. The evaluation method was the same as in Example 1.
その結果を表5に示す。
表5で示すように、円弧と直線からなる開口部と円からなる開口部の比率が30%より小さい試料No.41では、昇降温温度変更後のウェハ温度変化量は0.030℃であった。 As shown in Table 5, the sample No. 5 has a ratio of the opening made of an arc and a straight line to the opening made of a circle smaller than 30%. In No. 41, the amount of change in wafer temperature after changing the temperature rise / fall was 0.030 ° C.
また、比率が80%である試料No.44も、昇降温温度変更後のウェハ温度変化量は0.030℃と大きかった。 Sample No. with a ratio of 80%. 44, the change in wafer temperature after the change in temperature was as high as 0.030 ° C.
しかしながら、円弧と直線からなる開口部と円からなる開口部の比率が30〜70%である試料No.42、43では、昇降温温度変更後のウェハ温度変化量は昇温、降温ともに0.020℃と良好であった。 However, Sample No. with a ratio of the opening made of an arc and a straight line to the opening made of a circle of 30 to 70%. In Nos. 42 and 43, the change in wafer temperature after changing the temperature rise / fall temperature was as good as 0.020 ° C. for both temperature rise and fall.
底板21の中心から底板21の直径の50%までの領域である中心部とその外側の外周部で開口率の比率を変えてウェハ支持部材を作製し実施例4と同様に評価した。
A wafer support member was produced by changing the ratio of the aperture ratio between the center portion of the
尚、中心部(径方向0〜50%)の開口率は、中心部の開口面積/(π×(底板の半径/2)2)×100%、外周部(径方向50%〜100%)の開口率は、外周部の開口面積/(π×(底板の半径)2−π×(底板の半径/2)2)で算出した。
The opening ratio of the central portion (
その結果を表6に示す。
表6で示すように、外周部に比べ中央部の開口率が大きい試料No.51は、中央部の開口率が小さい試料No.52に比べ昇降温温度変更後のウェハ平均温度変化量が、さらに小さくなり、0.015℃と良好な結果が得られた。中央部は熱が集まり易い傾向があるので、開口率が大きい方が良い傾向が得られたと考えられる。 As shown in Table 6, the sample No. Sample No. 51 with a small opening ratio in the center part. Compared with No. 52, the wafer average temperature change amount after changing the temperature rise / fall temperature was further reduced, and a good result of 0.015 ° C. was obtained. Since the central part tends to collect heat, it is considered that the larger the aperture ratio, the better.
実施例1と同様の方法で、開口率10%、20%、60%、70%の4種類のケースの底板を試料No.51のように、外周部に比べ中心部の開口率が大きな試料を作製した。評価方法は実施例1と同様に行った。 In the same manner as in Example 1, four types of case bottom plates having an aperture ratio of 10%, 20%, 60%, and 70% were prepared as Sample Nos. As shown in FIG. 51, a sample having a larger opening ratio in the central portion than in the outer peripheral portion was produced. The evaluation method was the same as in Example 1.
その結果を表7に示す。
表7で示すように、底板の開口率が20%より小さい、または、60%より大きい試料No.61、64は、昇降温温度変更後のウェハ平均温度変化量が0.015℃であった。 As shown in Table 7, Sample No. with an opening ratio of the bottom plate smaller than 20% or larger than 60%. Nos. 61 and 64 had a wafer average temperature change amount of 0.015 ° C. after changing the temperature increase / decrease temperature.
しかしながら、開口率が20〜60%である試料No.62、63では、昇降温温度変更後のウェハ温度の変化量は0.010℃と小さく良好であった。 However, Sample No. with an aperture ratio of 20 to 60%. In 62 and 63, the change amount of the wafer temperature after changing the temperature rise / fall temperature was as small as 0.010 ° C. and good.
W:半導体ウェハ
L:ウェハ支持部材の厚み
1:ウェハ支持部材
2:板状セラミック体
3:ウェハ載置面
4:ホットプレート
5:抵抗発熱体
6:給電部
8:支持ピン
10:測温素子、熱電対
11給電端子
16:ボルト
18:弾性体
19:ケース
20:ナット
23:開口
25:ウェハリフトピン
26:貫通孔
31:補強部材
32:チャンバー下部
33:チャンバー上部
100:ホットプレート
101:円弧と直線からなる開口部
102:円からなる開口部
W: Semiconductor wafer L: Thickness of wafer support member
1: Wafer support member 2: Plate-like ceramic body 3: Wafer mounting surface 4: Hot plate 5: Resistance heating element 6: Power supply unit 8: Support pin 10: Temperature measuring element,
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