JP2009504925A - ロウ付けプレートおよび抵抗ヒーターを有する基板サポート - Google Patents

Abstract

基板サポートが、一緒にロウ付けされている上部、中間および底部プレートを備える。該上部プレートが、凹状ポケット全体に分散されている複数の外側突出メサと、凹状溝のネットワークと、該凹状溝で終端する真空ポートと、複数のガスポートとを具備する上部表面を有する。該中間プレートが、該上部プレートの対応する上部フィードスルーに整列されている複数の中間フィードスルーを有しており、該底部プレートが、該中間プレートの該中間フィードスルーに整列されている複数の底部フィードスルーを有する。該上部および中間プレートが第１のロウ付け接着層によって接合されており、該中間および底部プレートが第２のロウ付け接着層によって接合されている。
【選択図】 図１Ａ

Description

背景

本発明の実施形態は、基板処理チャンバに基板を保持するための基板サポートに関する。

電子回路およびディスプレイの製作において、半導体、誘電体および導電性材料が、例えば半導体ウェーハ、セラミックまたはガラス基板などの基板上に形成される。材料は、例えば化学気相堆積法（ＣＶＤ）、物理気相堆積法（ＰＶＤ）、イオン注入、酸化、窒化および他のこのようなプロセスによって形成される。その後、堆積された基板材料は、ゲート、ビア、コンタクトホールおよび配線などの特徴部を形成するためにエッチング可能である。これらのプロセスは通常、例えばＫａｌｙａｎａｍ らに共に譲渡された米国特許第６，４９１，９７８号に説明されているようなプロセスチャンバで実施され、これは全体が参照によって本明細書に組み入れられる。このようなプロセスにおいて、基板は基板サポートに置かれて、チャンバのプロセスゾーンに暴露される。サポートはしばしば、処理中に基板の温度をさらに調節するためのヒーターを含んでいる。プラズマは通常、エネルギーをプロセスガスに誘導または容量結合することによって、あるいはマイクロ波をプロセスガスに結合することによってプロセスゾーンで形成され、このプラズマは基板を処理して、材料を基板上に堆積またはエッチングする。

ますます小型化する基板上に形成された層および特徴部の寸法要件として、基板全体の温度均一性はより均一にならなければならず、また基板全体の温度はより狭い許容範囲となる。例えば、ＣＶＤプロセスにおいて、基板表面の温度ばらつきは、様々な厚さを有するＣＶＤ層の堆積をもたらす可能性がある。このような厚さばらつきの許容範囲は、堆積層が薄い程小さくなる。同様に、エッチングプロセスでは、基板の異なるエッチングレートが、基板全体の異なる形状やサイズを有する部材のエッチングをもたらす可能性がある。従って、処理異常をもたらす恐れのある基板全体の温度ばらつきを最小化することが基板サポートには望ましい。

処理中の基板表面に必要とされる狭い温度範囲は従来のサポートでは達成が困難である。従来のサポートの１つは、基板受け取り表面と、種々の真空ポートと、パージ／熱伝達ガス導管と、下地サポートプレートとを有する、アルミニウム、ステンレス鋼またはセラミックから形成されたチャックを備える。金属ペデスタルおよび下地サポートプレートは一緒に溶接されているため、プレートの表面全体に位置決めされている溶接接合ジョイントが隣接プレートに接触する。一実施形態では、電子ビームは溶接接合ジョイントに焦点を合わせられて、接合ジョイントを隣接プレートに溶接する。しかしながら、ガス／真空導管周辺に位置決めされている電子ビームの溶接接合ジョイントは、しばしば平滑または連続的に相互に溶接されないため、このような従来のポートはしばしば基板全体の所望の狭い温度範囲を提供することができない。これは、基板全体の不均一温度をもたらすこれらのジョイントからの真空圧力やパージ／熱伝達ガスの漏洩を招く。溶接プロセスはまたしばしば、多数のプロセスサイクル後でサポートをワープやバックルさせるアセンブリの後に、プレートの局所的ストレスを誘導する。プレートのワープは、上部基板から、かつ下地サポートプレートを介して不均等な熱伝達レートをもたらす様々な厚さや間隔を有するプレート間にギャップをもたらす。

従来のサポートに伴うもう１つの問題は、このヒーターおよび真空ポートの構成から生じる。通常、単一の真空ポートが、基板を保持するためにサポート表面で使用され、これは、基板の裏側全体に不均等または均等な弱い真空チャック圧力を提供する。結果として、基板は、サポートの真空経路に沿った溶接ジョイントからの真空圧力の漏洩によってもたらされる裏側圧力の変動がある場合に飛び出しやすい。また、単一ポートにすぐ隣接している過剰な吸引力は処理中に基板をワープさせる恐れがある。不適切に保持された基板はまた、下地サポートによる不良なコンタクトやギャップを有する領域から生じる温度ばらつきを有する恐れがある。プレート間に適切に位置決めされていない内蔵型抵抗ヒーター要素を具備するサポートはさらに、上部基板に適用される不均一な熱をもたらし、これは基板全体の非対称的処理を招く。

従って、均一かつ一貫した温度で、および狭い範囲内に基板を維持することができる基板サポートを有することが望ましい。また、処理中の真空圧力の損失、基板上の不均等な真空力、およびジョイントからのガスの漏洩を最小化する真空／ガスポートおよび導管を有することが望ましい。さらに、処理中に基板に均一な熱負荷を印加するヒーターを有することが望ましい。

本発明のこれらの特徴、態様および利点は以下の説明、添付の特許請求の範囲、および本発明の実施例を図示する添付の図面を参照してより良好に理解されることになる。しかしながら、この特徴の各々は具体的な図面と関連してだけではなく一般的に使用可能であり、また本発明はこれらの特徴の任意の組み合わせを含む点が理解されるべきである。

説明

基板１０４をサポートするための、基板受け取り表面１０２を備える基板サポート１００の例示的実施形態が図１Ａおよび１Ｂに概略的に図示されている。基板サポート１００は、複数のプレート１１０、例えば上部プレート１１０ａ、中間プレート１１０ｂおよび底部プレート１１０ｃから作成されるペデスタル１０８を備える。プレート１１０ａ〜ｃおよびこれらのインタフェースは、基板１０４に対する熱伝達のレートをコントロールする。上部プレート１１０ａ、中間プレート１１０ｂおよび底部プレート１１０ｃは、基板１０４の形状に整合するように成形およびサイズ設定されている。例えば、一変形例では、基板１０４が半導体ウェーハの場合、上部プレート１１０ａは直円柱形状のディスクであり、また中間プレート１１０ｂおよび底部プレート１１０ｃもまた直円柱形状である。上部、中間および底部プレート１１０ａ〜ｃを備える例示的変形例は基板サポート１１０を図示するために使用されているが、当業者に明らかであるように、より少数またはさらなるプレートを有する他の変形例も使用可能である。また、プレート１１０ａ〜ｃは、例えば、相互に噛合して一体型ペデスタル１０８を形成する凹部および突出部（図示せず）を具備する非平面である断面プレートを有する可能性がある。従って、本発明は本明細書に説明されている例示的実施形態に制限されるべきではない。

ペデスタル１０８はまた、基板受け取り表面１０２を中心に延び、かつ周縁リング１２２を受け取るように作用する周辺出っ張り１１４を備えており、これは、基板１０４の周縁の周りのリングの下方に提供されたガスを偏向して、基板１０４の周辺領域１２４を中心とした堆積をコントロールする。基板受け取り表面１０２と周辺出っ張り１１４間の遷移は、プラズマ環境で縁部の腐食感受性を低減するように正確に成形されているチャンバ化コーナー１２６を備える。リング１２２は通常、基板受け取り表面１０２で受け取られる基板１０４の直径より約２〜約１０％大きい直径を有するようにサイズ設定されている。ヘリウム、窒素または反応ガスなどのガスが、周辺出っ張りで終端する複数のガスポート１２８を介してサポート１００の周辺出っ張り１１４を中心に提供されて、基板の周辺縁１２４の堆積または処理レートをコントロールする。例えば、ガスは、基板１０４の裏側および縁部への材料の堆積を防止するために、基板１０４の周辺領域１２４から堆積ガスをパージするように提供可能である。ガスはまた、例えば基板の周辺縁での堆積品質の堆積レートをコントロールするために、他の特徴部に提供可能である。ガスポート１２８はフィードスルー１２９、１３０、１３２を介して外部ガスソース（図示せず）に接続されている。例えば、ポート１２４は、それぞれ上部プレート１０２ａ、中間プレート１１０ｂおよび底部プレート１１０ｃにおいて１つ以上の上部、中間および底部のフィードスルー１２９、１３０ａ〜ｃおよび１３２に接続可能である。フィードスルー１２９、１３０ａ〜ｃおよび１３２は相互に整列されており、またガスを提供し、真空圧力を供給し、あるいはプレート１１０ａ〜ｃへの電気接続を許容するように作用する。ガスポート１２８は、これらのホールにおけるガスのプラズマグロー放電を低減する程度に十分小さい直径を有している。

受け取り表面１０２は上部プレート１１０ａの上部表面であり、これは種々の突出部および凹部を含んでいる。表面１０２は、表面１０２の周縁付近に延び、また表面１０２周辺の周辺シールを形成するために表面１０２上に置かれた基板１０４に直接接触するシーリングリム１３３を含んでいる。表面１０２はまた、複数の外側突出メサ１３４と、表面１０２の中央領域付近の中央隆起ステップ１３５とを有している。表面１０２はさらに、シーリングリム１３３によって囲まれている下部平面部分である凹状ポケット１３８を備える。凹状ポケット１３８は、基板１０４の裏側とサポート１００間のギャップを形成する。シーリングリム１３３、メサ１３４および隆起中央ステップ１３５は、基板１０４を持ち上げてサポートして、基板１０４の裏側との上部表面１０２の接触面積を低減する。低減された接触面積は、プロセスチャンバにおける基板１０４の処理中にこれらの接触領域で形成する恐れのあるホットスポットを低減する。

メサ１３４は相互に間隔をあけられており、また凹状ポケット１３３において表面１０２を中心に分散されている。示されている変形例では、メサ１３４は概して同心リングに配列されているが、これらはまた、放射状直線に沿って整列されても、非対称的に配列されてもよい。メサ１３４の数、間隔、サイズおよびパターン全体は、表面１０２上のホットスポットを低減するように選択される。高さおよび空間はまた、基板１０４を保持するために印加された真空保持力の量によって判断され、そうでない場合、基板１０４はメサ１３４間でカップ型であっても弓型であってもよい。概してメサ１３４はシリンダーであるが、しかしながら、例えば陥凹状、三角形または矩形などの他の形状もまた使用可能である。メサの形状および高さもまた、例えば基板１０４の下方の特定の領域にガスをチャネリングすることによって、あるいは真空保持力を調整して基板１０４からサポート１００への良好な熱伝導を達成することによって、基板１０４下方へのガス流を容易にするように選択可能である。一変形例では、メサ１３４は概して円筒形である。

表面１０２上のメサ１３４は、上部表面に延びる凹状溝１５０のネットワーク間に分散されている。概して、上部表面１０２は、基板１０４の中央領域１５４の下方にある中央部分１５２と、基板１０４の周辺部１５８の下にある周辺部分１５６とを備える。一変形例では、例えば、凹状溝１５０は、上部表面１０２の中央部分１５２から周辺部分１５６へ半径方向外側に延びる複数の間隔のあいた放射状アーム１６４を備える。中央部分１５２において、放射状アーム１６４は、真空ポート１７４を含有する円形溝１６８に終端する。円形溝１６８は隆起ディスク１７０付近にある。真空ポート１７４を介して提供される真空圧力は、円形溝１６８を介して放射状に間隔のあいたアーム１６４に広められる。上部表面１０２の周辺部分１５６では、放射状アーム１６４は半円形溝１７８に終端する。例えば、示されている変形例は、上部表面１０２をカバーするために約６０°間隔を開けられている６つの放射状アーム１６４を有している。放射状アーム１６４の各々は、表面１０２の周辺部分１５６で自身の半円形溝１７８に終端する。各半円形溝１７８は、基板をサポートし、かつリフトピンホール１７９をシールするように作用する隆起三日月型領域１８０によって、リフトピン（図示せず）をサポート１００に通過させることができるリフトピンホール１７９を囲んでいる。

真空ポート１７４は、それぞれ上部、中間および底部プレート１１０ａ〜ｃを通過するフィードスルー１２９ａ、１３０ｂ、１３２ｂを介して接続され、チャンバ外部で１つ以上の真空ポンプに接続している真空コネクタカップリング（図示せず）に接続されている。アセンブリにおいて、フィードスルー１２９ａ、１３０ｂ、１３２ｂは相互に整列されており、またこれらの縁周辺にシールされているため、真空圧力は、過剰な圧力損失なく、プレート１１０ａ〜ｃを流れて真空ポート１７４に達することが可能である。同様に、ガスポート１２８もまた、それぞれ上部プレート１１０ａ、中間プレート１１０ｂおよび底部プレート１１０ｃを通過し、かつ整列されて、製作に際しては縁周辺にシールされている複数の整列フィードスルー１２９ａ、１３０ａ、ｃ、１３２ａに接続されている。例えば、フィードスルー１２９、１３０、１３２は相互に整列されて、これらの縁周辺に適用されているロウ付け化合物によってシール可能である。

抵抗ヒーター１９０はまた、プレートを相互にロウ付けする前に、プレート１１０のうちの１つに位置決め可能である。抵抗ヒーター１９０は、抵抗への電圧印加時に熱を生成する電気抵抗を備える。サポート１００はまた、抵抗ヒーター１９０に電力を伝導するための、ペデスタル１０８から延びるヒーターリード（図示せず）を備える。生成された熱量は、抵抗ヒーター１９０に印加される電力に関連している。抵抗ヒーター１９０は望ましくは、約２００〜約８００℃の温度に基板１０４を維持することができる。抵抗ヒーター１９０は、金属、例えばタングステン、モリブデン、ケイ化モリブデン、鉄、ニッケル、銅、Ｉｎｃｏｎｅｌ（商標）あるいはこれらの合金および混合物などの熱伝導性材料から作成される１つ以上の抵抗要素１９６を備える。モリブデンは良好な熱伝導率と、非酸化環境における腐食耐性とを有している。電力を抵抗ヒーター１９０に伝導するヒーターリードはモリブデンおよびニッケルなどの導体を備えることが可能であり、これらはサポート１００における通路を通過させられる。

抵抗ヒーター１９０はまた、上部基板１０４の形状に準拠するように成形された、２つ以上の、独立してコントロール可能な第１および第２の抵抗加熱素子１９６ａ、ｂを備えることが可能である。一変形例では、抵抗加熱素子１９６ａ、ｂは、形状およびサイズが上部基板１０４のものに対応する面積をカバーする同心円（図示せず）のパターンを形成するワイヤを備える。もう１つの例として、抵抗加熱素子１９６ａ、ｂは、実質的に基板１０４全体の下方に延びる熱伝導性ワイヤ（図示せず）のメッシュを備える。

さらに別の変形例では、図４に示されているように、抵抗加熱素子１９６ａ、ｂは、コイル状にされてスパイラル１９３を形成し、かつ中空チューブ１９４に挿入されている円筒形の電気抵抗ワイヤ１９２を備える。チューブ１９４はそして、粉末酸化マグネシウムなどの絶縁性粉末１９５によって充填されて、コイル状ワイヤ１９２を絶縁する。ワイヤ１９２を含有するチューブ１９４はプレート１１０のうちの１つ、例えば上部プレート１１０ａの下側の溝１９７に位置決めされる。チューブ１９４とプレート１１０ａの周囲溝１９７の間かつこれらの周辺の空間に粉末の熱伝導性充填剤１９９をパックすることは、抵抗ヒーター１９０によって提供される温度均一性を実質的に改良することが、さらに発見されている。熱伝導性充填剤１９９なしでは、溝１９７の被覆表面または周囲表面にチューブが接触していないか、あるいは不適切に接触しているギャップおよび空間は、抵抗加熱素子１９０ａ、ｂから周囲プレート１１０ａに伝達される熱の大きなばらつきをもたらすと思われる。一変形例では、熱伝導性充填剤１９９は、例えばステンレス鋼粒子などの金属を備える。さらに、場合により、この粒子は、ニッケル、インジウム、錫、鉛などの融点が低いつまりフラックス金属と混合されたステンレス鋼粉末を含むことができ、プレート１１０ａの溝１９７でチューブ１９４を囲む熱伝導性充填剤１９９を形成するために、粒子を上記ロウ付け熱処置で軟化または液化させる。

一変形例では、独立してコントロール可能な抵抗加熱素子１９６は、サポート１００の異なる領域に独立加熱を提供する。例えば、抵抗要素１９６ａ、ｂは、図１Ａに示されているように、サポート１００のプレート１１０ａの中央領域１５２および周辺領域１５６に少なくとも２つの同心ループを形成可能である。一実施形態では、各々が約２．５オーム〜約５オームの電気抵抗を有する２つの、独立してコントロール可能な抵抗加熱素子１９６ａ、ｂは、上部プレート１１０ａの、２つの空間的同心ゾーンの個別加熱を提供するために使用可能である。２つの抵抗加熱素子１９６ａ、ｂは各々、ペデスタル１０８を介して外部電源（図示せず）まで延びる個別ヒーターリード（図示せず）が提供されている。基板サポート１００は場合により、サポート１００の種々の領域の温度を監視し、かつ独立加熱ゾーンに送出される電力調整する基準を提供するための、基板１０４付近に終端する、つまり基板１０４にタッチしている複数の熱電対（図示せず）を備えてもよい。

製作フローチャートの例示的実施形態が図３に図示されている。製作において、上部、底部および中間プレート１１０ａ〜ｃはそれぞれ、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、ステンレス鋼、鉄、および「ＨＡＹＮＥＳ２４２」、「ＡＩ−６０６１」、「ＳＳ３０４」、「ＳＳ３１６」およびＩＮＣＯＮＥＬなどの、市販の合金などの金属から製作される。一変形例では、プレート１１０ａ〜ｃは、図３のフローチャートに図示されているように、プレートストックを従来の加工技術で加工して所望の溝、メサパターン、ポートおよびフィードスルーを提供することによって、ステンレス鋼から作られる。例えば、プレート１１０ａ〜ｃは、ＳＳ−３１６を備えるステンレス鋼から加工可能である。プレート１１０はまた、フィードスルー１２９、１３０、１３２として作用する他のホール、ヒーターリード、リフトピン、熱電対および他の測定用のホール、電源またはコントロールリードを備えてもよい。従来の加工技術は掘削、中継、フライス加工およびＣＭＣ加工を含んでいる。加工後、プレート１１０はクリーニングされて、例えば振動する超音波浴において、アルコールなどの溶媒で汚れおよび粒子を除去する。

その後、ロウ付け化合物が３つのプレート１１０の少なくとも１つの表面、通常は、図３に示されているように、もう１つのプレート１１０上の、もう１つのインタフェース表面に接合されるインタフェース表面に適用される。適切なロウ付け化合物は、プレート１１０の溶融点より低いフラックス温度を有しているはずである。例えば、プレート１１０がステンレス鋼から製作される場合、ロウ付け化合物は、例えばステンレス鋼の溶融温度より少なくとも２００℃低いフラックス温度を有するように選択される。製作において、ロウ付け化合物のスラリーはプレート１１０間に適用可能であり、あるいはロウ付けフォイルの薄いシートがプレート１１０間に置かれることが可能である。ロウ付け化合物は通常、アルミニウム、銅、インジウム、鉛、マグネシウム、ニッケル、錫、シリコンおよびこれらの合金のうちの少なくとも１つを備える合金を備える。例えば、適切なロウ付け化合物は、Ｃｕｓｉｎ−１−ＡＢＡ（商標）、つまりたいてい銀および銅を含有しており、またＷＥＳＧＯ Ｉｎｃ．（カナダ、ベルモント）から入手可能であり、７７５℃で溶融するロウ付け合金ペーストを備える。適切なロウ付けフォイルはＭＢＦ−２０ロウ付けフォイル、ＭＥＴＧＬＡＳ（商標）を備えており、これはホウ素、鉄、シリコン、クロムおよびコバルトを含有するニッケルベースのロウ付けフォイルであり、また約１０００℃の溶融点を有している。

ロウ付け化合物によって被覆されたり、間にロウ付けフォイルを有したりした後のプレート１１０は次いで相互に整列させられてアセンブリを形成し、フィードスルー１２９、１３０および１３２は、上部プレート１１０ａの上部表面上のガスポート１２８および真空ポート１７４に至る、また電気リードを介してプレート１１０ａ〜ｃ間の抵抗ヒーター１９０までの電源に至る、プレートを介する連続通路を形成する。図２は、整列されたロウ付け前の３つのプレート１１０ａ〜ｃを示している。アセンブリは次いで加熱されて、図１Ａに示されているように、ロウ付け化合物に一方の側の金属プレート１１０ａ〜ｃを軟化させ、かつこれと反応させて、第１および第２のロウ付け接着層１０６ａ、ｂを形成する。アセンブリは、適切な圧力をアセンブリに印加しつつロウ付けオーブンやロウ付けホットプレスで加熱可能である。プレート１１０ａ〜ｃのアセンブリは、ロウ付け化合物を金属プレート１１０ａ〜ｃにフラックスおよび接合させるのに十分高い温度に加熱される。その後、ロウ付けプレートは室温に冷却されて、サポート１００のペデスタル１０８である接合アセンブリを形成する。適切なロウ付け方法および材料は、例えば、２０００年６月２９日に出願された、共に譲渡されたＫｈｏｌｅｎｄｅｎｋｏらへの米国特許第６，５０３，３６８号、２０００年８月１８日に出願された、Ｗａｎｇらへの米国特許第６，５８３，９８０号、２００１年８月１３日に出願された、Ｗａｎｇらへの米国特許第６，４９０，１４６号に説明されており、これらの全体が参照によって本明細書に組み入れられる。

上部プレート１１０ａの被覆サポート１００は従って、第１のロウ付け接着層１０６ａによって中間プレート１１０ｂに接合され、中間プレート１１０ｂは第２のロウ付け接着層１０６ｂによって底部プレート１１０ｃに接合される。基板処理中、概して、プラズマで生成される熱またはペデスタル１０８に埋め込まれている電気抵抗ヒーター１９０から生じるプレート１１０ａ〜ｃ間の温度差がある。ロウ付け接着層１０６ａ、ｂによってプレート１１０ａ〜ｃを相互に接着することは、プレート１１０ａ〜ｃ間のインタフェースジョイントの熱特性ならびにプレートアセンブリの熱安定性を著しく改良し、上部基板１０４全体のより均一な温度をもたらすことが発見された。概して、基板１０４の処理中、基板上のプラズマは基板１０４を加熱して、この熱エネルギーは基板１０４を介してサポート１００に発散される。同時に、抵抗ヒーター１９０は、上部基板１０４に熱を供給するために電源投入可能である。温度勾配は、サポート１００を介する基板１０４への熱の伝導によってサポート１００において確立される。温度勾配は、アセンブリのワープを招く恐れのあるプレート１１０ａ〜ｃの熱ストレスをもたらす基板処理中に、サポート１００の異なるプレート１１０ａ〜ｃを異なる温度にすることもある。

本アセンブリのロウ付け接着層１０６ａ、ｂは、異なるプレート間の熱伝達インタフェースのばらつきを低減することによって、複数のプレート１１０ａ〜ｃを介する均一な熱伝達を許容する。従来の電子ビーム溶接方法において、プレート間のギャップはこのプレートを介する不均一な熱伝達レートをもたらしており、これは本構造で回避される。反対に、ロウ付け接着層１０６ａ、ｂは、プレート１１０間の連続熱インタフェースを供する２つの隣接プレート１１０ａ〜ｃ間の連続平面層を提供する。連続熱インタフェースは熱伝達の均質媒体を提供する。従来技術の電子ビーム溶接モデルでは、電子ビームの接合ジョイントは周囲の非接合エリアよりも良好な熱伝達レートを提供しており、基板１０４の裏側表面全体の熱伝達勾配をもたらす。反対に、本ロウ付け接着層１０６ａ、ｂは積層接合部分に均一な熱伝達インピーダンスおよび結果としてより均一な熱伝達レートを提供する。

ロウ付け接着層１０６ａ、ｂは、プレート１１０ａ〜ｃを通過する真空およびガスフィードスルー１２９、１３０、１３２のより良好なシーリングを提供するためさらに別の利点が生じる。結果として、プレート１１０ａ〜ｃ間のインタフェースでの真空漏洩から生じる真空圧力損失が少ない。同様に、ロウ付け化合物はガスフィードスルー１２９、１３０、１３２周辺の気密シールを形成し、これはこれらのジョイントからのガス漏洩を低減することによって、上部基板１０４の温度不安定性を防止することができる。

本発明に従った基板サポート１００は、さらに厳しいプロセス仕様、例えば、集積回路およびディスプレイ製作の進歩をサポートするのに必要な基板１０４全体の約３％（１σ）の堆積厚均一性を満たすことができる。このようなプロセス仕様はより均一な温度が基板の表面全体に維持されることを必要とする。本サポート１００は、基板１０４との接触面積の低減を提供して、またより均一な基板温度を提供するための熱バッファとして作用する熱伝達ガスを保持可能な基板１０４とサポート１００の表面１０２間のギャップを有することによって、優れた温度均一性およびコントロールを提供する。抵抗ヒーター１９０の不均等な温度、または抵抗ヒーター１９０から周囲の構造への一貫性のない熱伝導によって作成された局所的なホットまたはクールスポットは、この熱バッファゆえにより均一にされる。これによって基板１０４はほぼ平らな熱プロファイルで加熱される。加えて、抵抗ヒーター１９０は、半径方向内側および外側ゾーンを含む２つのゾーンに配置列されている二重ヒーター要素１９６ａ、ｂを有している。この２つのゾーンの個別コントロールによって、第１および第２の抵抗加熱素子１９６ａ、ｂからの熱が、基板１０４全体の温度ばらつきをさらに補償するように個別調整可能になる。

さらに、凹状ポケット１３８と、上部表面１０２上の凹状真空溝１５０のネットワークはまた、真空ポート１７４を介して印加される真空力が基板１０４の裏側に均等に分布されることを保証することによって、基板１０４全体の良好な熱プロファイルを維持することを支援する。真空ポート１７４は円形溝１７８に端部を有して、溝１５０のパターンを介して基板１０４の裏側全体の真空圧力や転送を可能にする。一変形例では、溝１５０のパターンは、真空ポート１７４を含有する中央部分１５２で内部円形溝１６８から始まり、基板全体を放射状に延びてサポート１００の周辺部分１５６の半円形溝１７８で終端する間隔のあいた溝１５０のネットワークを備える。真空溝１５０のこのネットワークは均一な真空力を提供し、基板１０４を保持して、処理中に基板が滑り落ちたり飛び出したりするのを防止する。さらに、基板１０４はこの裏側表面全体に均一なクランプ力で保持されているため、基板１０４はサポート１００の表面１０２に、より良好かつ均一な熱接触をなして、基板１０４とサポート１００間のより良好な熱伝導を提供することによって、基板１０４全体により均一な温度を提供する。

サポート１００上に保持されている基板１０４の温度均一性を改良するさらに別の特徴は、上部表面１０２上の凹状ポケット１３８から上に延びる複数のメサ１３４を備える。メサ１３４は、基板１０４に接触してこれをサポートする実際の接触表面を提供して、表面１０２の凹状ポケット１３８内の非接触面積と関連して、基板１０４と実際に接触しているコントロール可能な接触面積を提供する。一変形例では、メサ１３４は約１０〜約１０００個、あるいは２０〜１００個に及び、また約０．０５〜０．５インチ、あるいは約０．１０インチにサイズ設定された直径を有している。一変形例では、メサ１３４およびシーリングリムにおいて、各々は例えば約２０〜１００ミクロンの表面平坦さと、約４〜約２０マイクロインチの表面仕上げとを有しており、上部基板１０４の底部表面との均一な熱接触インタフェースを提供する。メサ１３４は、基板１０４が平坦さのばらつきを有していたり、ワープされたり弓型にされたりする場合にとりわけ重要であり、従ってサポート１００の均一な力によって保持されないこともある。基板が弓型にされる場合、溝１５０のネットワークおよびポケット１３８と組み合わさったメサ１３４によって基板１０４は、基板１０４の裏側全体に十分な力で保持されて、基板を平坦化および保持することができる。

メサ１３４間の凹状ポケット１３８はメサ１３４の上部表面の接触面積と関連した深さを有しており、従って基板１０４の底部表面と凹状ポケット１３８の表面間に間隔のあいたギャップ領域を提供する。これらの凹状ポケット１３８の表面平坦さや反射光沢のばらつきもまた、基板１０４全体の温度均一性に大きく影響を与えうることが発見された。例えば、高反射凹状ポケット１３４、つまり反射光沢が変化する凹状ポケット１３４はそれぞれ、基板１０４の被覆部分からの熱伝達レートの低減または違いを招くことがある。一変形例では、凹状ポケットはビーズブラストによって粗化されて、表面反射率のばらつきやこの総量を低減する表面粗化凹状ポケット１３４を提供して、基板全体のより良好な新たな転送レートを達成する。適切な表面粗さは約２ミクロン（１０マイクロインチ）〜８０ミクロン（４００マイクロインチ）、あるいは約４ミクロン（２０マイクロインチ）〜約１６ミクロン（８０マイクロインチ）である。メサ１３４の上部表面からの凹状ポケット１３８の深さは約２５ミクロン（０．００１インチ）〜約２５０ミクロン（０．０１０ミル）である。

凹状ポケット１３８の非接触面積に対するメサ１３４の上部表面の接触領域の比は、基板１０４のより均一な温度コントロールを提供するために抵抗ヒーター１９０の内側および外側の抵抗加熱素子１９６ａ、ｂに電源投入するのに必要な電力を判断するために使用可能であると判断された。さらに、本基板サポート１００はまた、基板の縁部の堆積または低減堆積を高めた１つまたは複数のガスを導入することによって基板１０４の縁部の堆積をチューニングすることによって、基板１０４の周辺縁のプロセス堆積を防止したり、基板１０２のこの領域のプロセス特徴を改良したりするための、縁部のパージまたは反応ガス能力を有する。

温度コントロール能力および堆積コントロール特徴の上記組み合わせを有するサポート１００は一意であり、また従来の基板サポートに対して有利である。ＣＶＤプロセスにおいて、サポート１００は、従来のサポートによって達成された、５〜７％の堆積層厚均一性に対して、２．３〜３．５％の厚さ均一性を有する堆積層を提供すると判断された。これは、本基板サポートによって達成された堆積膜均一性の等倍〜２倍の増加を表しており、これは予想外の驚くべき結果である。

本発明は特定の好ましい変形例を参照してかなり詳細に説明されてきたが、多数の他の変形例も当業者には明らかであるはずである。例えば、サポート１００およびこの接着層１０６ａ、ｂの他の断面構成や配列も当業者には明らかであるはずである。サポート１００は、例えばＣＶＤ、ＰＶＤ、イオン注入、ＲＴＤまたは他のチャンバを含む多数のタイプのチャンバで使用可能である。従って、添付の特許請求の範囲の精神および範囲は本明細書に含有されている好ましい変形例の説明に制限されるべきではない。

共にロウ付けされ、かつ真空溝およびコンタクトメサを具備する基板受け取り表面を有する組み立てプレートを示すサポートの概略側断面図である。 サポートの上部表面の真空溝およびメサのパターンを示す図１Ａのサポートの平面図である。 アセンブリの前の３つのプレートを示す図１Ａのサポートの分解斜視図である。 サポートアセンブリを製作するプロセスを示すフローチャートである。 電気絶縁体で充填されたチューブに抵抗加熱素子を備えており、またチューブとプレートの周辺溝間に熱伝導性粉末を具備する抵抗ヒーターを具備する２つのロウ付けプレートの概略斜視図である。

符号の説明

１００…基板サポート、１０２…基板受け取り表面、１０４…基板、１０８…ペデスタル、１１０…プレート、１１４…周辺出っ張り、１２２…周縁リング、１２４…周辺領域、１２８…ガスポート、１２９、１３０、１３２…フィードスルー、１３３…シーリングリム、１３４…メサ、１３８…凹状ポケット、１５０…凹状溝、１５２…中央領域、１５４…中央領域、１５６…周辺領域、１６４…アーム、１６８…円形溝、１７０…隆起ディスク、１７４…真空ポート、１７８…半円形溝、１７９…ピンホール、１９０…抵抗ヒーター、１９２…ワイヤ、１９３…スパイラル、１９４…チューブ、１９６…抵抗加熱素子、１９７…溝

Claims (40)

1. （ａ）フィードスルーおよび上部表面を備える上部プレートであって、
   （i）凹状ポケット間に分散された複数の外側突出メサ、
   （ii）凹状溝のネットワーク、
   （iii）前記凹状溝で終端し、かつフィードスルーに接続されている真空ポート、
   （iv）もう１つのフィードスルーに接続されている複数のガスポート、
   を備える、前記上部プレートと、
   （ｂ）前記上部プレートの前記フィードスルーに整列されている複数の中間フィードスルーを備える中間プレートであって、第１のロウ付け接着層によって前記上部プレートに接合されている、前記中間プレートと、
   （ｃ）前記中間プレートの前記中間フィードスルーに整列されている複数の底部フィードスルーを備える底部プレートであって、第２のロウ付け接着層によって前記中間プレートに接合されている、前記底部プレートと、
   を備える基板サポート。
2. 前記第１のロウ付け接着層または第２のロウ付け接着層が、アルミニウム、銅、インジウム、鉛、マグネシウム、ニッケル、錫、シリコンおよびこれらの合金のうち少なくとも１つを備えるロウ付け化合物を備える、請求項１に記載のサポート。
3. 前記上部表面が中央部分および周辺部分を備えており、前記凹状溝が、前記真空ポートを含有する前記中央部分の円形溝から始まり、前記基板全体に放射状に延びて前記周辺部分の半円形溝に終端する複数の間隔のあいたアームを備える、請求項１に記載のサポート。
4. 前記メサが実質的に円筒形である、請求項１に記載のサポート。
5. 約１０〜１０００個のメサを備える、請求項４に記載のサポート。
6. 前記メサを中心にシーリングリムをさらに備える、請求項１に記載のサポート。
7. 前記メサおよびシーリングリムが各々、約２０〜約１００ミクロンの表面平坦さと、約４〜約２０マイクロインチの表面仕上げとを有する、請求項６に記載のサポート。
8. 前記凹状ポケットが、約２〜約８０ミクロンの表面粗さを備える、請求項１に記載のサポート。
9. 前記メサの前記上部表面からの前記凹状ポケットの深さが約２５〜約２５０ミクロンである、請求項１に記載のサポート。
10. 前記上部プレートの前記底部表面の溝に抵抗ヒーターをさらに備える、請求項１に記載のサポート。
11. 前記抵抗ヒーターが、前記上部プレートの周辺領域を中心とした第１の抵抗加熱素子と、前記上部プレートの中央領域を中心とした第２の抵抗加熱素子とを備える、請求項１０に記載のサポート。
12. 前記第１および第２の抵抗加熱素子が各々２つの同心ループを備える、請求項１１に記載のサポート。
13. 各抵抗加熱素子が、チューブの絶縁性粉末によって囲まれたスパイラルコイルとして成形されている、請求項１２に記載のサポート。
14. 前記チューブが、前記上部プレートの前記溝の熱伝導性充填剤によって囲まれている、請求項１３に記載のサポート。
15. 基板サポートを形成するための方法であって、
    （ａ）凹状溝のネットワーク間にある凹状ポケットから延びる複数の外側突出メサと、真空ポートおよび複数のガスポートに終端する上部フィードスルーとを有する上部表面を備える上部プレートを形成するステップと、
    （ｂ）複数の中間フィードスルーを備える中間プレートを形成するステップと、
    （ｃ）複数の底部フィードスルーを備える底部プレートを形成するステップと、
    （ｄ）前記上部、中間および底部プレートのうちの少なくとも２つの表面にロウ付け化合物を適用するステップと、
    （ｅ）前記上部、中間および底部フィードスルーが相互に整列されるように前記上部、中間および底部プレートを整列させることによってアセンブリを形成するステップと、
    （ｆ）前記ロウ付け化合物のフラックス温度に前記アセンブリを加熱するステップと、
    （ｇ）前記上部、中間および底部プレート間にロウ付け接着を形成するために前記アセンブリを冷却するステップと、
    を備える方法。
16. 前記上部、中間および底部プレートの溶融温度より低いフラックス温度を有するロウ付け化合物を適用するステップを備える、請求項１５に記載の方法。
17. 前記ロウ付け化合物が、アルミニウム、銅、インジウム、鉛、マグネシウム、ニッケル、錫、シリコンおよびこれらの合金のうちの少なくとも１つを備える、請求項１５に記載の方法。
18. 前記上部プレートの前記中央部分から前記周辺部分に放射状外側に延びる複数の間隔のあいた放射状アームを備える凹状溝を形成するステップを備える、請求項１５に記載の方法。
19. 円筒柱であるメサを形成するステップを備える、請求項１５に記載の方法。
20. 抵抗ヒーターを保持するために前記上部プレートの前記底部表面上に溝を形成するステップと、前記プレートを相互にロウ付けする前に前記溝に抵抗ヒーターを置くステップと、を備える、請求項１５に記載の方法。
21. （ａ）約２〜約８０ミクロンの表面粗さを備える凹状ポケットを備える上部表面と、
    （ｂ）前記凹状ポケット全体に分散されている複数のメサと、前記凹状ポケットを囲むシーリングリムであって、前記メサおよびシーリングリムが各々、約２０〜約１００ミクロンの表面平坦さと、約４〜約２０マイクロインチの表面仕上げとを有する複数のメサおよびシーリングリムと、
    （ｃ）前記上部表面上の凹状溝のネットワークと、
    （ｄ）間を通過するフィードスルーであって、前記上部表面上の真空ポートおよび複数のガスポートに接続されており、前記真空ポートが凹状溝に終端する、前記フィードスルーと、
    を備える金属プレートを備える、基板サポート。
22. （１）前記金属プレートの前記フィードスルーに整列されている複数の中間フィードスルーを備える中間プレートであって、第１のロウ付け接着層によって前記金属プレートに接合されている、前記中間プレートと、
    （２）前記中間プレートの前記中間フィードスルーに整列されている複数の底部フィードスルーを備える底部プレートであって、第２のロウ付け接着層によって前記中間プレートに接合されている、前記底部プレートと、
    をさらに備える、請求項２１に記載のサポート。
23. 前記第１のロウ付け接着層または第２のロウ付け接着層が、アルミニウム、銅、インジウム、鉛、マグネシウム、ニッケル、錫、シリコンおよびこれらの合金のうちの少なくとも１つを備えるロウ付け化合物を備える、請求項２２に記載のサポート。
24. 前記上部表面が中央部分および周辺部分を備えており、前記凹状溝が、前記真空ポートを含有する前記中央部分の円形溝から始まり、前記基板全体を放射状に延びて、前記周辺部分の半円形溝に終端する複数の間隔のあいた溝を備える、請求項２１に記載のサポート。
25. 前記メサが実質的に円筒形であり、その数が約１０〜約１０００個のメサに及ぶ、請求項２１に記載のサポート。
26. 前記金属プレートがステンレス鋼を備える、請求項２１に記載のサポート。
27. 前記メサの上部表面からの前記凹状ポケットの深さが約２５〜約２５０ミクロンである、請求項２１に記載のサポート。
28. 前記金属プレートの前記底部表面の溝に抵抗ヒーターをさらに備えており、前記抵抗ヒーターが、前記金属プレートの周辺部分を中心とする第１の抵抗加熱素子と、前記金属プレートの中央部分を中心とする第２の抵抗加熱素子と、
    を備える、請求項２１に記載のサポート。
29. 前記第１の抵抗加熱素子および第２の抵抗加熱素子が各々２つの同心ループを備える、請求項２８に記載のサポート。
30. 前記抵抗加熱素子が、チューブの絶縁性粉末によって囲まれているスパイラルコイルを備える、請求項２８に記載のサポート。
31. 前記チューブが、前記金属プレートの裏側の溝の熱伝導性充填剤によって囲まれている、請求項３０に記載のサポート。
32. （ａ）金属プレートであって、
    （i）凹状ポケット、前記凹状ポケット全体に分散されている複数のメサ、前記凹状ポケットを囲むシーリングリム、凹状溝のネットワークを備える上部表面、
    （ii）前記金属プレートを通過するフィードスルーであって、前記上部表面上の真空ポートおよび複数のガスポートに接続されており、前記真空ポートが凹状溝で終端するフィードスルー、
    （iii）１つ以上の溝を有する底部表面、
    を備える、前記金属プレートと、
    （ｂ）前記上部プレートの前記底部表面の溝における抵抗ヒーターであって、前記金属プレートの周辺領域を中心とする第１の抵抗加熱素子、前記金属プレートの中央領域を中心とする第２の抵抗加熱素子を備えており、各抵抗加熱素子がチューブの絶縁性粉末によって囲まれている、前記抵抗ヒーターと、
    を備える、基板サポート。
33. 前記第１の抵抗加熱素子および第２の抵抗加熱素子が各々、スパイラルコイルとして成形されている２つの同心ループを備える、請求項３２に記載のサポート。
34. 前記チューブが熱伝導性充填剤によって囲まれている、請求項３２に記載のサポート。
35. （１）前記金属プレートの前記フィードスルーに整列されている複数の中間フィードスルーを備える中間プレートであって、第１のロウ付け接着層によって前記金属プレートに接合されている、前記中間プレートと、
    （２）前記中間プレートの前記中間フィードスルーに整列されている複数の底部フィードスルーを備える底部プレートであって、第２のロウ付け接着層によって前記中間プレートに接合されている、前記底部プレートと、
    をさらに備える、請求項３２に記載のサポート。
36. 前記第１のロウ付け接着層または第２のロウ付け接着層が、アルミニウム、銅、インジウム、鉛、マグネシウム、ニッケル、錫、シリコンおよびこれらの合金のうちの少なくとも１つを備えるロウ付け化合物を備える、請求項３５に記載のサポート。
37. 前記上部表面が中央部分および周辺部分を備えており、前記凹状溝が、前記真空ポートを含有する前記中央部分の円形溝から始まり、前記基板全体を放射状に延びて前記周辺部分の半円形溝で終端する複数の間隔のあいた溝を備える、請求項３２に記載のサポート。
38. 前記メサを中心としたシーリングリムをさらに備えており、前記メサおよびシーリングリムが各々、約２０〜約１００ミクロンの表面平坦さと、約４〜約２０マイクロインチの表面仕上げとを有する、請求項３２に記載のサポート。
39. 前記メサ間の前記凹状ポケットが約２〜約８０ミクロンの表面粗さを備える、請求項３２に記載のサポート。
40. 前記メサの上部表面からの前記凹状ポケットの深さが約２５〜約２５０ミクロンである、請求項３２に記載のサポート。

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