JP2006517740A - ウェーハ加工装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ウェーハ加工装置、すなわち加熱装置又は静電チャックは、平面支持プラテンと、中央に位置するボアを有する支持シャフトと、シャフト内に位置する導電体のペアとを備える。一実施形態では、導電体は、シャフトボア内に同軸に位置し、第1の導線は、熱分解グラファイトロッドの形態であり、熱分解窒化ホウ素(pBN)コーティングで外側の第2のグラファイト導線から分離される。第2の実施形態では、支持プラテン及び支持シャフトは単一の一体型グラファイト体から形成される。本発明の装置のさらに別の実施形態では、接続ポストは、炭素繊維複合材料を含み、導電体の露出端部は、動作中の寿命延長を図るために保護セラミックペーストで被覆される。
Description
図1を参照すると、抵抗基板ホルダ12及び取付構造体14を備えた本発明のウェーハ加熱装置10の一実施形態の概略断面図を示す。基板ホルダは平面を有しており、その上に半導体材料(図示せず)の基板を載置して半導体ウェーハ製造チャンバで処理することができる。
本発明の一実施形態では、接続ポスト(又はピン)は炭素繊維複合材料で作られ、ウェーハ加工環境での化学的浸食から保護するため、誘電コーティング層(例えばpBN)で被覆される。本明細書で用いる炭素繊維複合材料とは、例えば、炭素/炭素複合体又は炭素繊維複合体のような炭素マトリクスを含む材料をいう。かかる材料は、高いスチフネス及び低い密度を有し、熱膨張率(CTE)が実質的にゼロであり、未硬化熱硬化性エポキシ樹脂バインダーで予め含浸した状態、又はバインダーを後で添加する繊維など様々な形態で多数の供給元から市販されている。
本発明の一実施形態では、2つの導体すなわち導線は、図4に示すようにシャフト14内で同軸設計である。本明細書で用いる同軸とは、一方の導電体が他方の導電体内にあることを意味し、例えば、一方の導線が他方の導線の外側にあって囲繞している。一実施形態では、第1の導電体は、第2の導電体内にあり、両導電体が共通の中心又は互いにほぼ共通の中心を有している。第3の実施形態では、第1及び第2の導電体は同軸設計のものであり、本質的に中実のシャフトを形成する。
上述の通り、出願人は、基板ホルダ/プラットフォーム12及び取付構造体14のアセンブリ用構造材料としてグラファイトを使用すると、従来技術のウェーハ支持装置と比較して格段に高いレベルの熱応力耐性を有するウェーハ支持装置が得られるという予想外の知見を得た。
上述の通り、本発明のウェーハ加熱装置内の導体(32、33、42、42)は、抵抗加熱電極、すなわち機械加工/パターン形成された熱分解グラファイトコーティング層(21又は22)の終端端子を電源に接続する。
ウェーハ全体での均一な温度は、半導体ウェーハ加工の極めて重要なプロセス変数であり、典型的な温度均一性の要件は、600℃でウェーハ全体で±1%である。図8Aに示すように、プラットフォーム12から離隔したシャフト14の端部は、半導体ウェーハ加工環境から離れており、通常は大気圧及び周囲温度にある。シャフト構成のため、シャフト14は大きなヒートシンクのように機能し、プラットフォーム12中心部に低温域が生じる。
12 プラットフォーム、抵抗基板ホルダ
14 取付構造体
Claims (26)
- 加熱すべき対象物を支持するためのグラファイトからなるプラットフォームであって、上下に比較的平坦な面を有する基板を備えるプラットフォーム、
プラットフォームに実質的に横断方向に延在するグラファイトからなるシャフト、
上記平坦面の少なくとも一方に設けられた第1のコーティングであって、B、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及びこれらの組合せからなる群から選択される元素の窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物からなる群から選択される1種以上の材料からなる第1コーティング、
所定の幾何形状のパターン配列で第1コーティング上に設けられた熱分解グラファイトからなる第2のコーティング層であって、1以上の電極の形成に適合した2以上の別個の端部を有する第2コーティング層、及び
第1及び第2コーティング上に積層した誘電材料の第3のコーティングであって、B、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及びこれらの組合せからなる群から選択される元素の窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物からなる群から選択される1種以上の材料からなる第3コーティング
を備えるウェーハ加工装置。 - 当該装置が静電チャックであって、前記電極がチャック電極である、請求項1記載のウェーハ加工装置。
- 当該装置がヒータであって、前記電極が加熱素子電極である、請求項1記載のウェーハ加工装置。
- 前記グラファイトプラットフォームがディスク、プラテン及びシリンダのいずれかである、請求項1記載のウェーハ加工装置。
- 前記グラファイトシャフトがロッド及び中空コアのいずれかである、請求項1記載のウェーハ加工装置。
- 第2コーティングが、スパイラルパターン、サーペンタインパターン、螺旋パターン、ジグザグパターン、連続ラビリンスパターン、螺旋コイル状パターン、スワールパターン、不規則回旋状パターン及びこれらの組合せの1以上を有する電気流路の1以上に配置された熱分解グラファイトの細長い連続ストリップを形成するようにパターン化されている、請求項1記載のウェーハ加工装置。
- パターン形成された第2コーティングがプラットフォームの下面に形成される、請求項6記載のウェーハ加工装置。
- 熱分解グラファイトの第2コーティング層が、B、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及び希土金属、或いはこれらの複合体及び/又は組合せからなる群から選択される元素の少なくとも窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物で封入される、請求項1記載のウェーハ加工装置。
- 熱分解グラファイトの第2コーティング層がAIN又は熱分解窒化ホウ素で封入される、請求項8記載のウェーハ加工装置。
- 前記グラファイトシャフト及びグラファイトプラットフォームが単一の一体ボディをなす、請求項1記載のウェーハ加工装置。
- グラファイトシャフトがさらに、電極を外部電源に接続するための2以上の導電体を含む、請求項1記載のウェーハ加工装置。
- 2つの導電体が同軸であって、第1の導電体が第2の導電体内部に配置される、請求項11記載のウェーハ加工装置。
- 2つの導電体がグラファイトシャフトの両側に対称的に配置される、請求項11記載のウェーハ加工装置。
- シャフトが本質的に中実であって、2つの導電体がグラファイトシャフトの両側に対称的に配置されたコーティング層である、請求項13記載のウェーハ加工装置。
- シャフトが中空コアであって、2つの導電体がシャフト内に配置され、しかも2つの導電体が同軸である、請求項11記載のウェーハ加工装置。
- 2つの同軸導電体が共通の中心を有する、請求項15記載のウェーハ加工装置。
- 第1の導電体がグラファイトロッドの形態であり、第2の導電体が中空グラファイトロッドであり、第1及び第2の導電体がB、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及び希土金属、或いはこれらの複合体及び/又は組合せからなる群から選択される元素の少なくとも窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物からなる群から選択される材料からなるコーティング層で分離される、請求項11記載のウェーハ加工装置。
- 当該装置が、1以上の電極を外部電源に接続する2以上の導電体を備えており、各導電体が外部電源との接続に適合した端部を有し、導電体の各々の端部が圧電セラミックペースト、可塑剤、導体及びこれらの組合せの1以上を含む少なくともセラミックペーストで被覆される、請求項11記載のウェーハ加工装置。
- 加熱すべき対象物を支持するためのグラファイトからなるプラットフォームであって、上下に比較的平坦な面を有する基板を備え、少なくとも貫通コンタクトホールボアを有するプラットフォーム、
プラットフォームに実質的に横断方向に延在するグラファイトからなるシャフトであって、プラットフォームのコンタクトホールに挿入してプラットフォームと結合するシャフト、
上記平坦面の少なくとも一方に設けられた第1のコーティングであって、B、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及びこれらの組合せからなる群から選択される元素の窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物からなる群から選択される材料からなる第1コーティング、
所定の幾何形状のパターン配列で第1コーティング上に設けられた熱分解グラファイトからなる第2コーティング層であって、1以上の電極の形成に適合した2以上の別個の端部を有する第2コーティング層、及び
第1及び第2コーティング上に積層した誘電材料の第3のコーティングであって、B、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及びこれらの組合せからなる群から選択される元素の窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物からなる群から選択される1種以上の材料からなる第3コーティング
を備えるウェーハ加工装置であって、プラットフォームのコンタクトホールが実質的にR付き縁部を有するウェーハ加工装置。 - 前記コンタクトホールの穿孔にボールミルが使用される、請求項19記載のウェーハ加工装置。
- 前記シャフトとプラットフォームが拡散接合されている、請求項19記載のウェーハ加工装置。
- 加熱すべき対象物を支持するためのグラファイトからなるプラットフォームであって、上下に比較的平坦な面を有する基板を備えるプラットフォーム、
プラットフォームに実質的に横断方向に延在する1以上のシャフト、
上記平坦面の少なくとも一方に設けられた第1のコーティングであって、B、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及びこれらの組合せからなる群から選択される元素の窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物からなる群から選択される材料からなる第1コーティング、
所定の幾何形状のパターン配列で第1コーティング上に設けられた熱分解グラファイトからなる第2のコーティング層であって、1以上の電極の形成に適合した2以上の別個の端部を有する第2コーティング層、
第1及び第2コーティング上に積層した誘電材料の第3のコーティングであって、B、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及びこれらの組合せからなる群から選択される元素の窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物からなる群から選択される1種以上の材料からなる第3コーティング、
加熱素子電極を外部電源に接続するためにシャフト内に配置された2以上の導電体、及び
加熱素子電極の別個の端部をシャフト内に配置された導電体と接続するための複数の接続ポスト
を備えるウェーハ加工装置であって、接続ポストが炭素繊維複合材料からなるウェーハ加工装置。 - 加熱すべき対象物を支持するためのグラファイトからなるプラットフォームであって、上下に比較的平坦な面を有する基板を備えるプラットフォーム、
プラットフォームに実質的に横断方向に延在する1以上のシャフト、
上記平坦面の少なくとも一方に設けられた第1のコーティングであって、B、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及びこれらの組合せからなる群から選択される元素の窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物からなる群から選択される材料でからなる第1コーティング、
所定の幾何形状のパターン配列で第1コーティング上に設けられた熱分解グラファイトからなる第2のコーティング層であって、加熱素子電極の形成に適合した2つの別個の端部を有する第2コーティング層、
第1及び第2コーティング上に積層した誘電材料の第3のコーティングであって、B、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及びこれらの組合せからなる群から選択される元素の窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物からなる群から選択される1種以上の材料からなる第3コーティング、及び
加熱素子電極を外部電源に接続するためにシャフト内に配置された2以上の導電体であって、互いに内部に配置されて本質的に中実のシャフトを形成する導電体
を備えるウェーハ加工装置。 - 加熱すべき対象物を支持するためのグラファイトからなるプラットフォームであって、上下に比較的平坦な面を有する基板を備えるプラットフォーム、
プラットフォームに実質的に横断方向に延在するシャフト長を有する1以上のシャフト、
上記平坦面の少なくとも一方に設けられた第1のコーティングであって、B、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及びこれらの組合せからなる群から選択される元素の窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物からなる群から選択される材料でからなる第1コーティング、
第1のコーティング上及びシャフトの少なくとも一部の上に設けられた熱分解グラファイトからなる第2コーティング層であって、所定の幾何形状のパターン配列を形成し、1以上の電極の形成に適合した2つの別個の端部を有する第2コーティング層、
第1及び第2コーティング上に積層した誘電材料の第3のコーティングであって、B、Al、Si、Ga、耐火性硬質金属、遷移金属及びこれらの組合せからなる群から選択される元素の窒化物、炭化物、炭窒化物又は酸窒化物からなる群から選択される1種以上の材料からなる第3コーティング、及び
1以上の電極を外部電源に接続するためシャフト内に配置された2以上の導電体
を備えるウェーハ加工装置。 - 第2コーティング層がシャフト長の少なくとも5%下方に延在してシャフトの少なくとも一部を覆う、請求項24記載のウェーハ加工装置。
- 第2コーティング層がシャフト長の少なくとも10%下方に延在してシャフトの少なくとも一部を覆う、請求項25記載のウェーハ加工装置。
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