JP2016508288A - 基板処理チャンバ構成要素用の熱放射バリア - Google Patents

Abstract

低減されたエネルギー損失を有する基板支持ヒータおよび関連チャンバ構成要素のための装置が提供される。一実施形態では基板支持ヒータが提供される。この基板支持ヒータは、基板を受け取るための第１の表面および第１の表面の反対側の第２の表面を有するヒータ本体と、第１の表面と第２の表面の間のヒータ本体内に配置された加熱要素と、ヒータ本体の第２の表面に配置された熱バリアであって、第１の層および第１の層上に配置された第２の層を備える熱バリアとを含む。

Description

本発明の実施形態は、基板上に電子デバイスを製造する際の熱プロセスで利用されるチャンバ内およびチャンバ構成要素内で使用する熱バリアに関する。

基板処理チャンバは、半導体製造において、基板上に電子デバイスを製造するために一般的に使用されている。これらのチャンバはヒータを含み、このヒータは通常、円板形本体の形態を有し、セラミック材料でできており、加熱要素を含み、加熱要素は円板形本体に埋め込まれている。このヒータは、基板を支持するために使用され、加熱要素は、堆積、注入またはエッチングを含む基板上での電子デバイス製造プロセスを容易にするために基板を所望の温度に加熱するために使用される。ヒータおよびヒータに埋め込まれた加熱要素は通常、通常は円板形本体の上面であるセラミック本体の基板受取り面に均一な熱エネルギーを供給するように構築される。
ヒータの加熱要素には大量のエネルギーが供給され、加熱要素に供給された熱は一般に、放射、伝導および／または対流によって基板に伝達される。しかしながら、加熱要素に供給されたエネルギーの大きな部分は、円板形本体の裏側（基板受取り面の反対側）および円板形本体の小表面（ｍｉｎｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ）（側面）を通して失われる。この失われたエネルギーは一般に、これらの表面から、ヒータが設置されたチャンバへ放射される。失われなければ基板を加熱するために使用されたであろう熱エネルギーを解放することによって、これらの表面からの失われたエネルギーが、プロセスの効率を低下させることがある。この失われたエネルギーが、別のチャンバ構成要素によって吸収されることもある。一部のチャンバ構成要素は、それらのチャンバ構成要素上での堆積を防ぐために、ヒータの温度および／または基板の温度よりもはるかに低い温度に維持される必要がある。その結果、それらのチャンバ構成要素は、ヒータによって放射された熱エネルギーを除去するために、冷却流体によって冷却されなければならない。したがって、従来のヒータは、熱エネルギーに変換される電力の非効率な使用を提供し、周辺チャンバ構成要素の加熱は、この余分な熱を除去する補足の冷却装置および冷却方法を必要とし、これらはともに所有コストの増大に寄与する。さらに、その中で実行されたプロセスによって加熱されたチャンバ側壁などのチャンバ構成要素の表面が、その熱エネルギーを周囲環境へ失うこともある。この失われたエネルギーは製造プロセスの効率をさらに低下させ、これが所有コストを増大させることがある。

したがって、チャンバ構成要素に張り付けられて熱エネルギーの損失を低減させる熱放射バリアが求められている。

基板支持ヒータおよび関連チャンバ構成要素の熱損失を低減させる方法および装置が提供される。一実施形態では、基板支持ヒータが円板形本体を含み、円板形本体の少なくとも１つの主要面（ｍａｊｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ）に、コーティング、膜、箔またはシートが、放射バリアとして結合される。円板形本体の小表面（側面）にも、コーティング、膜、箔またはシートの形態の放射バリアを結合することができる。この放射バリアを利用して、熱エネルギーを反射し、かつ／または円板形本体の外側への熱伝達を最小限に抑えることができる。この放射バリアは、円板形本体の少なくとも１つの主要面の熱均一性を少なくとも２倍に向上させる。このコーティング、膜、箔またはシートは、イットリウム（Ｙ）を含む材料、例えばイットリウムによって安定化された酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）を含むことができる。このコーティング、膜、箔またはシートは、灰チタン石（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）などの酸化物鉱物種を含むことができる。このコーティング、膜、箔またはシートは、焼結、プラズマ溶射、電子ビーム堆積、物理的気相堆積およびこれらの組合せによって円板形本体の表面に接着された単層または複数の層とすることができる。このコーティング、膜、箔またはシートは、ナノ材料、ならびにナノサイズの元素材料および化合物を含むことができる。このコーティング、膜またはシートは、厚さ、密度、放射率（ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）およびこれらの組合せなどの異なる特性を有する複数の層を含むことができる。

一実施形態では、基板支持ヒータが提供される。この基板支持ヒータは、基板を受け取るための第１の表面および第１の表面の反対側の第２の表面を有するヒータ本体と、第１の表面と第２の表面の間のヒータ本体内に配置された加熱要素と、ヒータ本体の第２の表面に結合されたステム（ｓｔｅｍ）と、ヒータ本体の第２の表面に配置された熱バリアであって、コーティング、シートまたは箔を備える熱バリアとを含む。
他の実施形態では、堆積チャンバが提供される。この堆積チャンバは、チャンバの１つまたは複数の側壁によって画定された内容積と、内容積内に配置された基板支持ヒータとを含む。この基板支持ヒータは、基板を受け取るための第１の表面および第１の表面の反対側の第２の表面を有するヒータ本体と、第１の表面と第２の表面の間のヒータ本体内に配置された加熱要素と、ヒータ本体の第２の表面に結合されたステムと、ヒータ本体の第２の表面に配置された熱バリアであって、コーティング、シートまたは箔を備える熱バリアとを備える。

上に挙げた本発明の諸特徴を詳細に理解することができるように、そのうちのいくつかが添付図面に示された実施形態を参照することによって、上に概要を示した発明をより具体的に説明する。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態だけを示したものであり、したがって添付図面を本発明の範囲を限定するものと考えるべきではないことに留意すべきである。等しく有効な別の実施形態を本発明が受け入れる可能性があるためである。

堆積システムの略断面図である。 図１の基板支持ヒータの簡略化された断面図である。 図２のヒータ本体および熱バリアの拡大された部分断面図である。 基板支持ヒータの他の実施形態の側断面図である。 図４Ａの基板支持ヒータの一部分の拡大された断面図である。 図４Ａの基板支持ヒータの一部分の拡大された断面図である。 図１の堆積システム内で使用することができる基板支持ヒータの他の実施形態の簡略化された断面図である。 図１の堆積システム内で使用することができる基板支持ヒータの他の実施形態の簡略化された断面図である。

理解を容易にするため、可能な場合には、上記の図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照符号を使用した。特段の言及なしに、１つの実施形態に開示された要素を他の実施形態で有利に利用することが企図される。
低減されたエネルギー損失を有する基板支持ヒータおよび関連チャンバ構成要素のための方法および装置が提供される。本発明の実施形態は、基板上に膜を堆積させるための基板支持ヒータと、摂氏約４００度よりも高い温度の腐食性のプラズマ環境中での関連洗浄プロセスとを使用するシステム、方法および装置を提供する。
図１は、堆積システム１００の略断面図である。堆積システム１００は、化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセス、プラズマＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）プロセスまたは原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスにおいて、基板上に、薄膜の形態の材料を、前駆体流体の解離によって堆積させるように構成することができる。堆積システム１００は、リアクタチャンバ１０５、リアクタチャンバ１０５の内容積内に配置された基板支持ヒータ１１０およびガス分配シャワーヘッド１１５を含む。高周波（ＲＦ）電源が、プラズマ増強プロセスのための高周波電力をリアクタチャンバ１０５に供給する。リアクタチャンバ１０５の内容積内の指定された圧力を維持するため真空システムが使用され、この真空システムはさらに、ガス状副生物および使用済みのガスをリアクタチャンバ１０５の内容積から除去する。

処理位置にある基板支持ヒータ１１０が示されており、この処理位置では、ガス分配シャワーヘッド１１５がある側の反対側から基板支持ヒータ１１０が基板１２０を支持している。基板支持ヒータ１１０はリフトシステム１２５に結合されており、リフトシステム１２５は、ガス分配シャワーヘッド１１５に近づく方向およびガス分配シャワーヘッド１１５から遠ざかる方向へ基板支持ヒータ１１０を移動させる。リフトシステム１２５にリフトプレート１３０を結合することもできる。リフトシステム１２５は、リアクタチャンバ１０５の本体１４０に形成された基板移送ポート１３５に隣接した位置まで基板支持ヒータ１１０を下降させるように動作することができる。ロボットブレード（図示せず）が基板移送ポート１３５を通して基板１２０を移送することができる間隔だけ基板１２０を基板支持ヒータ１１０から離隔させるため、リフトシステム１２５は、リフトプレート１３０を上昇させてリフトピン１４５を作動させることもできる。

動作について説明すると、リアクタチャンバ１０５の本体１４０上に配置されたリッドプレート（ｌｉｄ ｐｌａｔｅ）１５０に、１つまたは複数のガス源から前駆体ガスを供給する。それらの前駆体ガスは、リッドプレート１５０の下面とガス分配シャワーヘッド１１５の上面の間に形成された介在容積１５５へ流れる。前駆体ガスは次いで、ガス分配シャワーヘッド１１５に形成された開口１６０を通って流れる。ＲＦ電源を使用して、ガス分配シャワーヘッド１１５を基板支持ヒータ１１０内の電極１６２に対してバイアスして、基板１２０とガス分配シャワーヘッド１１５の下面の間の処理容積１６５内で前駆体ガスのプラズマを生成する。リッドプレート１５０およびガス分配シャワーヘッド１１５は、絶縁部材１６７によって、リアクタチャンバ１０５の本体１４０から絶縁することができる。処理容積１６５内において前駆体ガスは解離しており、基板１２０の上面に種を堆積させて、基板１２０上に電子デバイスを形成する。

この堆積プロセスの間、基板１２０は、埋め込まれた加熱要素１７０によって所望の温度に加熱される。基板１２０上での堆積を促進するため、基板１２０の温度は、摂氏約２００度〜摂氏約７００度またはこれよりも高い温度に維持することができる。基板支持ヒータ１１０の堆積が望まれていない他の部分は堆積リング１７５によって遮蔽される。加えて、基板支持ヒータ１１０に近接したリアクタチャンバ１０５の他の構成要素および処理容積１６５に近接したリアクタチャンバ１０５の他の構成要素は、それらの上での堆積を防ぐために、低温（例えば摂氏約１００度未満）に維持される。

基板支持ヒータ１１０内の加熱要素１７０からの熱の隔離を支援するため、基板支持ヒータ１１０の表面に熱バリア１８０が配置される。熱バリア１８０は例えば、基板支持ヒータ１１０の下面に配置することができる。熱バリア１８０を、基板支持ヒータ１１０の小側面（ｍｉｎｏｒ ｓｉｄｅ）（すなわち端面）の一部分に沿って延ばすこともできる。熱バリア１８０は、基板支持ヒータ１１０の本体内に熱エネルギーを閉じ込めることによって、加熱要素１７０に供給された電力のより効率的な使用を提供する。熱バリア１８０は、加熱要素１７０からの熱エネルギーを、基板１２０および基板支持ヒータ１１０の基板受取り面の方へ向ける放射バリアを提供する。したがって、熱バリア１８０は、温度制御および／または基板１２０を横切る温度均一性を増強し、同時に、より少ないエネルギーを利用して加熱要素１７０を動作させる。熱バリア１８０を利用して、基板支持ヒータ１１０の本体の外へ熱が放射することを防ぐこともでき、それによって、リアクタチャンバ１０５の本体１４０などのチャンバ構成要素およびチャンバ構造体の内面の加熱を最小限に抑えることができる。

熱バリア１８０は、基板支持ヒータ１１０からの放射を最小限に抑えて、チャンバ構成要素およびチャンバ構造体の加熱を低減させるが、リアクタチャンバ１０５の本体１４０の温度が、本体１４０上での堆積を促進しうる温度になることがある。したがって、リアクタチャンバ１０５の内面での堆積を防ぐために、本体１４０と基板支持ヒータ１１０の間にライナ１８５を配置することができる。リアクタチャンバ１０５に熱交換システムを結合して、リアクタチャンバ１０５の本体１４０に冷却流体を流すこともでき、それによって、リアクタチャンバ１０５から熱を放散させ、リアクタチャンバ１０５のある部分を、安定した処理に適した温度に維持することができる。リアクタチャンバ１０５の本体１４０の外面に熱バリア１８０を配置して、リアクタチャンバ１０５を断熱することもできる。基板支持ヒータ１１０上の熱バリア１８０の方へ熱を反射する研磨された表面などの熱反射面１９０をリフトプレート１３０が含むこともできる。基板支持ヒータ１１０の方への熱エネルギーの反射を促進するため、リフトプレート１３０はさらに、その下面にコーティング１９５を含むことができる。コーティング１９５の例は、窒化ホウ素または硬質陽極処理アルミニウムを含むことができる。

図２は、図１の基板支持ヒータ１１０の簡略化された断面図である。基板支持ヒータ１１０は、ペデスタルアセンブリ２０５上に配置されたヒータ本体２００を含む。ヒータ本体２００は加熱要素１７０および電極１６２を含み、電極１６２はＲＦ電源に結合されており、接地面として機能することができる。ペデスタルアセンブリ２０５はシャフト２１０を含み、シャフト２１０は、ＲＦ電力用の信号導管２１５Ａ、加熱要素１７０を制御するための信号導管２１５Ｂおよびヒータ本体２００の温度を監視するための熱電対２２０を含む。熱電対２２０は、加熱要素１７０の温度および／またはヒータ本体２００の温度を測定する。一実施形態では、熱電対２２０が、ヒータ本体２００に少なくとも部分的に埋め込まれた先端セクション２１８を含む。温度信号の応答時間を短縮するため、先端セクション２１８は、高い熱伝導率を有する材料またはコーティングを含む。一実施形態では、先端セクション２１８が、約３８５ワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍＫ）以上、例えば約４０６Ｗ／ｍＫ〜約１，０００Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する材料を含む。先端セクション２１８の材料の例は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、ダイヤモンド、合金およびこれらの派生物を含む。熱伝導性の高い材料またはコーティングを有する先端セクション２１８は、熱電対２２０の応答時間を約１０％超短縮することができ、このことは、より速くより正確な電力供給が加熱要素１７０の温度を制御することを可能にすることによって、改良されたプロセス制御を提供する。

ヒータ本体２００は、腐食性のプラズマ環境の存在下における最低でも摂氏約４００度以上の温度での使用に適合した材料からなることができる。例えば、いくつかの実施形態では、ヒータ本体２００が、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセラミック材料を含む。他の実施形態では、ヒータ本体２００が、ステンレス鋼、ニッケル、それらの合金およびそれらの組合せからなることができる。シャフト２１０は、ＡｌＮなどのセラミック材料でできた管状部材とすることができる。信号導管２１５Ａおよび２１５Ｂを電気的に隔離するため、ならびに熱電対２２０を断熱するために、シャフト２１０の内部に、１つまたは複数の誘電体プラグ２２５Ａ〜２２５Ｅを配置することができる。一実施形態では、シャフト２１０が、拡散溶接法などの拡散接合２３０または他の適当な接合法によってヒータ本体２００に結合される。

図２に示されているように、ヒータ本体２００は、基板受取り面を画定する頂面または第１の表面２３５と、第１の表面２３５の反対側の底面または第２の表面２４０と、側壁または側面２４５とを含む。基板（図示せず）のセンタリング（ｃｅｎｔｅｒｉｎｇ）を容易にする基板受取りポケットを第１の表面２３５に形成するため、いくつかの実施形態では、第１の表面２３５が、第１の表面２３５から突き出た位置合わせ部材２５０を含む。他の実施形態では、第１の表面２３５が、堆積リング（図１の１７５に示されている）のヒータ本体２００への取付けおよびインデキシング（ｉｎｄｅｘｉｎｇ）を容易にするために側面２４５の近くに機械加工された、面取りされた面、切れ込みが入れられた面または段が切られた面を含むことができる。

この実施形態では、熱バリア１８０が、コーティング、膜、箔またはシート材料としてヒータ本体２００に結合される。熱バリア１８０は、すぐに取り外すことが容易ではない方法でヒータ本体２００に接着または固定される。一実施形態では、熱バリア１８０が、少なくともヒータ本体２００の第２の表面２４０に接着され、シャフト２１０に外接する。他の実施形態では、熱バリア１８０が、少なくとも部分的に側面２４５に沿って、第１の表面２３５および／または側面２４５に結合している堆積リング１７５を妨げない位置まで延びる。

熱バリア１８０は多くの方法でヒータ本体２００に結合することができる。熱バリア１８０は、電子ビーム／物理的気相堆積（ＥＢ／ＰＶＤ）、プラズマ溶射、レーザ焼結およびこれらの組合せなどの多くの堆積技法によって、ヒータ本体２００上に堆積させることができる。熱バリア１８０は、変化する組成および／または徐々に変わる組成を有する１つまたは複数の層または膜を備えることができる。熱バリア１８０は、異なる材料から形成されかつ／または異なる物理特性を有する複数の層からなることができる。熱バリア１８０は、締め具または接合法によってヒータ本体に結合されたシートの形態をとることができる。一実施形態では、熱バリア１８０が、セラミック材料または他の高融点材料の１つまたは複数の層からなる。熱バリア１８０の材料の例は、ジルコニウム（Ｚｒ）、イットリウム（Ｙ）、これらの酸化物およびこれらの組合せ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、金属材料、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、ならびに／または金属合金、例えばｘＣｒＡｌＹ（ｘは、コバルト、ニッケルまたはコバルトとニッケルの組合せである）を含む。熱バリア１８０の材料の例はさらに、イットリウムによって安定化された酸化ジルコニウム（ＹＺｒＯ₂またはＹＳＺ）および酸化ジルコニウムマグネシウム（ＭｇＺｒＯ₂）を含む。ＹＳＺ材料またはＭｇＺｒＯ₂材料と組み合わせて、ｘＣｒＡｌＹの金属結合コーティングを使用することができる。熱バリア１８０は、低い放射率（約０．７〜約０．９、例えば約０．８８）、および／またはロックウェルＣスケールで約３０よりも大きい硬さを含むことができる。熱バリア１８０の材料の例はさらに、灰チタン石などの酸化物鉱物種を含む。熱バリア１８０は、コーティング、膜、箔またはシートの形態をとることができる。熱バリア１８０は、ナノ材料、ならびにナノサイズの元素材料および化合物を含むことができる。本明細書で使用されるナノ材料は、約１０ナノメートルの長径（ｍａｊｏｒ ｄｉａｍｅｔｅｒ）（または他の断面測定値）を有する材料（例えば粒子）を含む。熱バリア１８０の熱伝導率は約０．６Ｗ／ｍＫ〜約３Ｗ／ｍＫとすることができ、一実施形態ではこれが例えば約２Ｗ／ｍＫから約２．４Ｗ／ｍＫである。

図３は、図２のヒータ本体２００および熱バリア１８０の拡大された部分断面図である。熱バリア１８０は、１つまたは複数の層３０５〜３１５を備える。熱バリア１８０の公称厚さは、約２００μｍ〜約３００μｍまたはそれ以上の厚さ±約５０μｍとすることができる。層３０５〜３１５のうちの１つまたは複数の層は、異なる材料を含み、または熱伝導率、密度、放射率および／もしくは多孔率（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）などの異なる特性を含むことができる。１つまたは複数の層３０５〜３１５は多孔性とすることができる。一実施形態では、１つまたは複数の層３０５〜３１５が、光学的方法を利用した約１０％未満、例えば約０．５％〜約１０％、例えば約８％〜約１０％の多孔率を含む。他の実施形態では、１つまたは複数の層３０５〜３１５が、アルキメデス法を利用した１５％未満、例えば約０．５％〜約１５％、例えば約１０％〜約１５％の間の多孔率を含む。１つまたは複数の層３０５〜３１５はさらに、異なる厚さを有することができる。一実施形態では、熱バリア１８０に対して２つの層３０５および３１０が使用される。この例のベース層３１０は、中間層３０５の厚さの約２／３である厚さを含むことができる。さらに、中間層３０５をベース層３１０よりも多孔性とすることができる。加えて、ベース層３１０と中間層３０５のうちの一方の層の密度を、約５グラム／ｃｍ³〜約７グラム／ｃｍ³とすることができる。

図４Ａは、基板支持ヒータ１１０の他の実施形態の側断面図である。熱バリア１８０は、基板支持ヒータ１１０の第２の表面２４０に示されており、少なくとも部分的に、基板支持ヒータ１１０の側面２４５に配置されている。一実施形態では、熱バリア１８０が、基板支持ヒータ１１０の側面２４５の熱バリア１８０の終端４１５に、テーパ４００を含む。テーパ４００は、次第に薄くなり終端４１５でゼロになる厚さを含むことができる。テーパ４００を使用して、ヒータ本体２００の側面２４５に堆積物が付着することを防ぐことができる。

図４Ｂは、図４Ａの基板支持ヒータ１１０の一部分の拡大された断面図である。ヒータ本体２００とシャフト２１０の間の接触点に熱バリア１８０を配置することができる。ヒータ本体２００とシャフト２１０の接触点間のスペーサとして熱バリア１８０を構成することができる。この実施形態の熱バリア１８０を使用して、ヒータ本体２００とシャフト２１０の間の接触点における熱伝達を防ぎまたは最小限に抑えることができる。ヒータ本体２００をシャフト２１０に接合することができるインターフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）またはジョイント（ｊｏｉｎｔ）４０２がシャフト２１０に外接している。ジョイント４０２は、ろう付けなどの適当な接合法による溶接材料または他の塗布された材料を含むことができる。ジョイント４０２の近くのシャフト２１０とヒータ本体２００の間の熱バリア１８０は、ジョイント４０２を妨げないように位置決めされるべきである。

図４Ｃは、図４Ａの基板支持ヒータ１１０の一部分の拡大された断面図である。熱バリア１８０の１つまたは複数の部分がその上に配置されたヒータ本体２００内に加熱要素１７０が示されている。熱バリア１８０の１つの部分は円弧状とすることができ、加熱要素１７０を少なくとも部分的に取り囲むことができ、別の部分は直線的とすることができ、キャッププレート４０５と加熱要素１７０の間に配置することができる。熱バリア１８０のこれらの部分の一方または両方を使用することができる。一実施形態では、加熱要素１７０とヒータ本体２００の間の熱伝達があまり影響を受けないように、熱バリア１８０が加熱要素１７０の周りに配置される。一態様では、図４Ｃに示されているように加熱要素１７０の一部分を取り囲む熱バリア１８０が、加熱要素１７０と接触していないエリアまたはヒータ本体２００への熱エネルギーの放射を防ぐことによって、加熱要素１７０の増強された効率を促進する。

図５は、図１の堆積システム１００内で使用することができる基板支持ヒータの他の実施形態５００の簡略化された断面図である。この実施形態の基板支持ヒータ５００は、ヒータ本体部分５０５とベース本体部分５１０とを備えるツーピース（ｔｗｏ ｐｉｅｃｅ）本体を含む。ベース本体部分５１０はシャフト２１０に結合されている。この実施形態ではヒータ本体部分５０５がベース本体部分５１０を取り囲み、基板支持ヒータ５００の下面に配置されたジョイント５１５のところで接合されている。ベース本体部分５１０の上面とヒータ本体部分５０５内に配置された加熱要素１７０との間に熱バリア１８０が示されている。熱バリア１８０は、平らで直線的な１つまたは複数の層と、加熱要素１７０を少なくとも部分的に取り囲む円弧状の１つまたは複数の層とのうちの一方または両方とすることができる。

図６は、図１の堆積システム１００内で使用することができる基板支持ヒータの他の実施形態６００の簡略化された断面図である。この実施形態の基板支持ヒータ６００は、ヒータ本体部分６０５とベース本体部分６１０とを備えるツーピース本体を含む。ベース本体部分６１０はシャフト２１０に結合されている。この実施形態ではヒータ本体部分６０５がベース本体部分５１０の上に重なり、基板支持ヒータ５００の側面に配置されたジョイント６１５のところで接合されている。ベース本体部分６１０の上面とヒータ本体部分６０５内に配置された加熱要素１７０との間に熱バリア１８０が示されている。図４Ｃに記載された実施形態と同様に、熱バリア１８０は、平らで直線的な１つまたは複数の層と、加熱要素１７０を少なくとも部分的に取り囲む円弧状の１つまたは複数の層とのうちの一方または両方とすることができる。

本明細書に記載された熱バリア１８０は、基板支持ヒータの少なくとも１つの主要面の熱均一性を向上させ、これが、堆積プロセス中の基板の熱均一性を向上させる。本明細書に記載された熱バリア１８０を基板支持ヒータ１１０などの基板支持ヒータ上に実装し、徹底的に試験した。試験結果は、基板受取り面（すなわち第１の表面２３５）を横切る温度差が、同じドエル温度（ｄｗｅｌｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）（摂氏約４００度）で約１／２以下に抑えられたことを示した。例えば、従来のヒータの基板受取り面における温度のデルタ（ｄｅｌｔａ）は、摂氏４００度のドエル温度を維持するための２，５０１ワットの平均電力消費で摂氏約＋／−１４〜１６度であることがある。しかしながら、熱バリア１８０の実施形態を使用した本明細書に記載された基板支持ヒータ１１０は、温度デルタを大幅に低下させた。一例では、摂氏４００度のドエル温度を維持するための３，４９７ワットの平均電力消費で、基板支持ヒータ１１０の温度デルタが摂氏約＋／−６度であった。さらに、これらの肯定的な結果を、基板支持ヒータ１１０上の基板を用いて確認した。温度均一性は基板上でも向上することが示された。

以上の説明は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく本発明の他の追加の実施形態を考案することができる。

Claims (17)

1. 基板を受け取るように構成された第１の表面および前記第１の表面の反対側の第２の表面を有するヒータ本体と、
   前記第１の表面と前記第２の表面の間の前記ヒータ本体内に配置された加熱要素と、
   前記ヒータ本体の前記第２の表面に配置された熱バリアであって、前記第２の表面に結合された第１の層および前記第１の層上に配置された第２の層を備える熱バリアと
   を備える基板支持ヒータ。
2. 前記ヒータ本体が側面を含み前記側面の一部分に前記熱バリアが配置された、請求項１に記載の基板支持ヒータ。
3. 前記側面の前記熱バリアが、およそゼロの厚さまで次第に薄くなる終端を含む、請求項２に記載の基板支持ヒータ。
4. 前記ヒータ本体の前記第２の表面に結合されたステムをさらに備え、前記ステムと前記ヒータ本体の間に前記熱バリアが配置された、請求項１に記載の基板支持ヒータ。
5. 前記第１の層の多孔率が前記第２の層の多孔率とは異なる、請求項１に記載の基板支持ヒータ。
6. 前記第１の層の放射率が前記第２の層の放射率とは異なる、請求項１に記載の基板支持ヒータ。
7. 前記第１の層が、前記第２の層の厚さよりも薄い厚さを含む、請求項１に記載の基板支持ヒータ。
8. 前記第１の層が、前記第２の層の厚さの約２／３である厚さを含む、請求項１に記載の基板支持ヒータ。
9. 内容積と、
   前記内容積内に配置された基板支持ヒータと
   を備え、前記基板支持ヒータが、
   基板を受け取るための第１の表面および前記第１の表面の反対側の第２の表面を有するヒータ本体と、
   前記第１の表面と前記第２の表面の間の前記ヒータ本体内に配置された加熱要素と、
   前記ヒータ本体の前記第２の表面に結合されたステムと、
   前記ヒータ本体の前記第２の表面に配置された第１の熱バリアであって、第１の層および前記第１の層上に配置された第２の層を少なくとも有するコーティングを備え、前記第１の層の特性が前記第２の層の特性とは異なる第１の熱バリアと
   を備える、堆積チャンバ。
10. 前記ステムと前記ヒータ本体の間に配置された第２の熱バリアをさらに備える、請求項９に記載のチャンバ。
11. 前記加熱要素の一部分を取り囲む第２の熱バリアをさらに備える、請求項９に記載のチャンバ。
12. 前記チャンバの側壁上に前記第１の熱バリアが配置された、請求項９に記載のチャンバ。
13. 前記ヒータ本体が側面を含み、前記側面の一部分に前記第１の熱バリアが配置された、請求項９に記載のチャンバ。
14. 基板を受け取るように構成された第１の表面および前記第１の表面の反対側の第２の表面を有するヒータ本体と、
    前記第１の表面と前記第２の表面の間の前記ヒータ本体内に配置された加熱要素と、
    前記ヒータ本体の前記第２の表面に結合されたステムと、
    前記ヒータ本体の前記第２の表面に配置された熱バリアであって、第１の層および第２の層を備え、前記第１の層の特性が前記第２の層の特性とは異なる熱バリアと
    を備える基板支持ヒータ。
15. 前記第１の層の多孔率が前記第２の層の多孔率とは異なる、請求項１４に記載の基板支持ヒータ。
16. 前記第１の層の放射率が前記第２の層の放射率とは異なる、請求項１４に記載の基板支持ヒータ。
17. 前記第１の層が、前記第２の層の厚さよりも薄い厚さを含む、請求項１４に記載の基板支持ヒータ。

Images