JP2022018790A - Manufacturing method of ceramic assembly, and ceramic assembly - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、セラミックスアセンブリの製造方法及びセラミックスアセンブリに関する。 The present disclosure relates to a method for manufacturing a ceramic assembly and a ceramic assembly.
ウェハ等の基板に所望の処理(成膜処理、エッチング処理等)を施す基板処理装置が知られている。 A substrate processing apparatus that applies a desired treatment (film formation treatment, etching treatment, etc.) to a substrate such as a wafer is known.
特許文献1には、CVD成膜処理を施すチャンバー内に、被処理体を存在させない状態で、パッシベーション用ガスを供給し、チャンバー内壁および/またはチャンバー内部材表面にパッシベーション膜を形成する工程と、引き続き前記チャンバー内に、被処理体を存在させない状態で、プリコート用ガスを供給し、前記パッシベーション膜の表面にプリコート膜を形成する工程と、前記チャンバー内に被処理体を装入する工程と、前記チャンバー内に成膜用ガスを供給し、被処理体に対し成膜処理を行う工程とを具備することを特徴とするCVD成膜方法が開示されている。
ところで、基板処理装置の処理容器内に配置される部材として、金属をろう材として複数のセラミックス部材を貼り合わせて構成されるセラミックスアセンブリが検討されている。セラミックスアセンブリのろう付け部がプロセスガスに曝されることにより、ろう付け部が浸蝕されるおそれがある。 By the way, as a member arranged in a processing container of a substrate processing apparatus, a ceramic assembly composed of a plurality of ceramic members bonded together using a metal as a brazing material has been studied. Exposure of the brazed portion of the ceramic assembly to the process gas can erode the brazed portion.
一の側面では、本開示は、プロセスガスに対する耐食性を向上するセラミックスアセンブリの製造方法及びセラミックスアセンブリを提供する。 In one aspect, the present disclosure provides a method of manufacturing a ceramic assembly and a ceramic assembly that improves corrosion resistance to process gas.
上記課題を解決するために、一の態様によれば、第1のセラミックス部材と第2のセラミックス部材とをろう材を用いて貼り合わせることにより形成されるセラミックスアセンブリの製造方法であって、前記ろう材を用いて前記第1のセラミックス部材と前記第2のセラミックス部材とが貼り合わされた前記セラミックスアセンブリの露出した前記ろう材の表面に不動態膜を形成する、セラミックスアセンブリの製造方法が提供される。 In order to solve the above problem, according to one aspect, there is a method for manufacturing a ceramic assembly formed by bonding a first ceramic member and a second ceramic member together using a brazing material. Provided is a method for manufacturing a ceramic assembly, which forms a passivation film on the surface of the exposed brazing material of the ceramic assembly in which the first ceramic member and the second ceramic member are bonded to each other using a brazing material. To.
一の側面によれば、プロセスガスに対する耐食性を向上するセラミックスアセンブリの製造方法及びセラミックスアセンブリを提供することができる。 According to one aspect, it is possible to provide a method for manufacturing a ceramic assembly and a ceramic assembly having improved corrosion resistance to a process gas.
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate explanations may be omitted.
第1実施形態に係る基板処理装置1について、図1を用いて説明する。図1は、第1実施形態に係る基板処理装置1の構成を説明する断面模式図の一例である。
The
基板処理装置1は、処理容器2と、ステージヒータ(セラミックスアセンブリ)3と、プロセスガス供給源4と、パッシベーション用ガス供給源5と、排気装置6と、を備える。基板処理装置1は、プロセスガス供給源4から処理容器2内にプロセスガスを供給して、処理容器2内のステージヒータ3に載置されたウェハWに所望の処理を施す装置である。以下の説明において、基板処理装置1は、ウェハWに成膜処理やエッチング処理を施す基板処理装置であるものとして説明する。
The
処理容器2は、ステージヒータ3を収容する。また、処理容器2の側面には、開閉可能なゲートバルブ(図示せず)が設けられ、ウェハWを搬入・搬出することができるように構成されている。
The
ステージヒータ3は、処理容器2内に配置され、ウェハWが載置される。ステージヒータ3は、セラミックス部材31とセラミックス部材32とをろう付け部33でろう付けすることにより貼り合わされて構成されている。ここで、セラミックス部材31,32は、例えば、AlNの円板状の部材が用いられる。ろう付け部33は、ろう材として金属、例えば、Niが用いられる。セラミックス部材31,32をろう付け部33で貼り合わせてステージヒータ3を形成することにより、例えば、内部に冷媒流路を有するステージヒータ3の形成が容易となる。また、例えば、セラミックス部材31,32の貼り合わせ部におけるシール部材を不要とすることができる。
The
また、ステージヒータ3は、ろう付け部33のうち、処理容器2内に露出する面(換言すれば、プロセスガスに曝される面)に、パッシベーション膜34が形成されている。パッシベーション膜34は、後述するプロセスガスに対して耐食性を有する不動態膜となる。ここで、パッシベーション膜34は、ろう材としての金属(Ni)をパッシベーション用ガス(ハロゲン含有ガス、フッ素含有ガス、例えば、ClF3)で処理した膜(ハロゲン化処理膜、フッ化処理膜)である。具体的には、パッシベーション膜34は、例えば、NiF2膜である。
Further, in the
プロセスガス供給源4は、ウェハWに所望の処理を施すためのプロセスガスを処理容器2内に供給する。ここで、プロセスガス(成膜ガスやエッチングガス)として、例えば、HClガスが用いられる。プロセスガス(成膜ガスやエッチングガス)は、ろう付け部33のろう材としての金属(Ni)を浸蝕する作用を有する。
The process
パッシベーション用ガス供給源5は、ステージヒータ3にパッシベーション膜34を形成させるためのパッシベーション用ガスを処理容器2内に供給する。ここで、パッシベーション用ガスとしては、例えば、ハロゲン含有ガス、フッ素含有ガスが用いられる。具体的には、パッシベーション用ガスは、例えば、ClF3ガスが用いられる。
The passivation
排気装置6は、処理容器2内のガスを排気する。また、排気装置6は、処理容器2内の所望の圧力に制御することができる。
The
処理容器2、ステージヒータ3には、ヒータ(図示せず)が設けられていてもよい。ヒータは、ステージヒータ3に載置されたウェハWに所望の処理(成膜処理やエッチング処理)を施す際、ウェハWの温度を所定の温度に昇温する。また、ステージヒータ3のパッシベーション膜34を形成する際に、ステージヒータ3の温度を所定の温度に昇温する。
The
次に、第1実施形態に係る基板処理装置1の動作の一例について、図2を用いて説明する。図2は、第1実施形態に係る基板処理装置1における処理工程の一例を説明するフローチャートである。
Next, an example of the operation of the
ステップS101において、ステージヒータ3のろう付け部33の表面にパッシベーション膜34を形成する。
In step S101, the
図3は、パッシベーション膜34の形成処理時における基板処理装置1の断面模式図の一例である。ステップS101において、図3に示すように、処理容器2内には、セラミックス部材31,32がろう付け部33で貼り合わされたステージヒータ3が配置されている。ここでは、ろう付け部33の側面が処理容器2内に露出している。
FIG. 3 is an example of a schematic cross-sectional view of the
基板処理装置1の制御部(図示せず)は、パッシベーション用ガス供給源5から処理容器2へパッシベーション用ガスを供給させる。また、基板処理装置1の制御部は、排気装置6を制御して、処理容器2内を所定の圧力とする。また、基板処理装置1の制御部は、ヒータ(図示せず)を制御して、ステージヒータ3の温度を所定の温度とする。なお、プロセスガス供給源4から処理容器2へのプロセスガスの供給は停止されている。
The control unit (not shown) of the
パッシベーション膜34の形成時のレシピの一例を示す。
パッシベーション用ガス:ClF3ガス
ステージヒータ温度:200℃~500℃
処理容器内圧力:1Torr~10Torr(133Pa~1330Pa)
処理時間:1時間~7時間
An example of the recipe at the time of forming the
Passivation gas: ClF 3 gas stage heater temperature: 200 ° C to 500 ° C
Pressure inside the processing vessel: 1 Torr to 10 Torr (133 Pa to 1330 Pa)
Processing time: 1 hour to 7 hours
ここで、一例として以下の化学式(1)で示すように、ろう付け部33の表面で、ろう付け部33の金属(Ni)とパッシベーション用ガス(ClF3ガス)が反応することにより、ろう付け部33の表面にパッシベーション膜34としてのNiF2膜が形成される。これにより、図1に示すように、ろう付け部33のうち、処理容器2内に露出する面(換言すれば、プロセスガスに曝される面)に、パッシベーション膜34が形成される。
Here, as an example, as shown by the following chemical formula (1), brazing is performed by the reaction between the metal (Ni) of the
3Ni+2ClF3→3NiF2+Cl2 ・・・(1) 3Ni + 2ClF 3 → 3NiF 2 + Cl 2 ... (1)
図4は、パッシベーション膜34の形成処理後のX線光電子分光の一例を示すグラフである。横軸は結合エネルギ、縦軸は強度を示す。ここでは、パッシベーション用ガスとしてClF3ガスを用い、ステージヒータ3温度300℃、処理容器2内圧力1.2Torr(160Pa)、処理時間5時間、として処理を施した。図4に示すように、NiFxと対応する結合エネルギの位置で、強度のピークを確認できた。即ち、ろう付け部33の表面にパッシベーション膜34が形成されることを確認できた。
FIG. 4 is a graph showing an example of X-ray photoelectron spectroscopy after the formation treatment of the
パッシベーション膜34の形成が終了すると、パッシベーション用ガス供給源5から処理容器2へパッシベーション用ガスの供給は停止され、排気装置6により処理容器2内のパッシベーション用ガスが排気され、ステップS102に進む。
When the formation of the
ステップS102において、処理容器2の側面に設けられたゲートバルブ(図示せず)を介して、ウェハWが処理容器2内に搬入される。そして、ステージヒータ3にウェハWが載置される。
In step S102, the wafer W is carried into the
ステップS103において、ウェハWに所望の処理を施す。ステップS103において、図1に示すように、処理容器2内には、セラミックス部材31,32がろう付け部33で貼り合わされたステージヒータ3が配置されている。また、ろう付け部33の側面には、パッシベーション膜34が形成されている。また、ステージヒータ3には、ウェハWが載置されている。
In step S103, the wafer W is subjected to a desired process. In step S103, as shown in FIG. 1, a
基板処理装置1の制御部(図示せず)は、プロセスガス供給源4から処理容器2へプロセスガスを供給させる。また、基板処理装置1の制御部は、排気装置6を制御して、処理容器2内を所定の圧力とする。また、基板処理装置1の制御部は、ヒータ(図示せず)を制御して、ステージヒータ3の温度(ステージヒータ3に載置)を所定の温度とする。なお、パッシベーション用ガス供給源5から処理容器2へのパッシベーション用ガスの供給は停止されている。
The control unit (not shown) of the
ウェハWのエッチング処理時のレシピの一例を示す。
プロセスガス:HClガス
ステージヒータ温度:800℃
An example of the recipe at the time of the etching process of the wafer W is shown.
Process gas: HCl gas Stage heater temperature: 800 ° C
ここでは、ウェハWに所望の処理(エッチング処理)を施す。この際、処理容器2内に配置されたステージヒータ3は、高温(例えば、800℃)のプロセスガスに曝される。また、ステージヒータ3のろう付け部33のうち、処理容器2内に露出する面(換言すれば、プロセスガスに曝される面)には、プロセスガスに対して耐食性を有するパッシベーション膜34が形成されている。これにより、ステージヒータ3のろう付け部33のにおけるプロセスガスに対する耐食性を向上させることができる。また、プロセスガスによるろう付け部33の浸蝕を抑制することができ、ろう付け部33の浸蝕によるクラックを防止することができる。
Here, the wafer W is subjected to a desired treatment (etching treatment). At this time, the
ウェハWの所望の処理(エッチング処理)が終了すると、プロセスガス供給源4から処理容器2へプロセスガスの供給は停止され、排気装置6により処理容器2内のプロセスガスが排気される。そして、処理容器2の側面に設けられたゲートバルブ(図示せず)を介して、処理済みのウェハWが処理容器2から搬出される。
When the desired processing (etching processing) of the wafer W is completed, the supply of the process gas from the process
以上、第1実施形態に係る基板処理装置1によれば、ステージヒータ3の耐食性を向上させることができる。
As described above, according to the
なお、セラミックス部材31とセラミックス部材32とをろう付け部33でろう付けすることにより貼り合わされて構成されるセラミックスアセンブリの一例として、ステージヒータ3を例に説明したが、これに限られるものではない。例えば、処理容器2内に設けられるシャワーヘッド(図示せず)に適用してもよい。
The
また、第1実施形態に係る基板処理装置1では、In-Situでステージヒータ3にパッシベーション膜34を形成するものとして説明したが、これに限られるものではない。
Further, in the
図5は、第2実施形態に係る基板処理装置における処理工程の一例を説明するフローチャートである。ここで、第2実施形態に係る基板処理装置は、第1実施形態に係る基板処理装置1と比較して、パッシベーション用ガス供給源5が除かれている点で相違する。また、第1実施形態のステージヒータ3は、In-Situ(基板処理装置1の処理容器2内)でパッシベーション膜34が形成されるのに対し、第2実施形態のステージヒータ3は、Ex-Situ(基板処理装置1の処理容器2外)でパッシベーション膜34が形成される点で相違する。
FIG. 5 is a flowchart illustrating an example of a processing process in the substrate processing apparatus according to the second embodiment. Here, the substrate processing apparatus according to the second embodiment is different from the
ステップS201において、ステージヒータ3は、処理装置11(21)に搬入される。ステップS202において、ステージヒータ3にパッシベーション膜34が形成される。
In step S201, the
ここで、処理装置11の一例を図6に示す。図6は、パッシベーション膜34を形成する処理装置11の断面模式図の一例である。処理装置11は、処理容器12と、パッシベーション用ガス供給源15と、排気装置16と、を備える。
Here, an example of the
図6に示すように、処理容器2内には、セラミックス部材31,32がろう付け部33で貼り合わされたステージヒータ3が配置されている。ここでは、ろう付け部33の側面が処理容器2内に露出している。
As shown in FIG. 6, a
処理装置11の制御部(図示せず)は、パッシベーション用ガス供給源15から処理容器12へパッシベーション用ガスを供給させる。また、処理装置11の制御部は、排気装置16を制御して、処理容器12内を所定の圧力とする。また、処理装置11の制御部は、ヒータ(図示せず)を制御して、ステージヒータ3の温度を所定の温度とする。これにより、Ex-Situでステージヒータ3にパッシベーション膜34を形成する。
The control unit (not shown) of the
また、他の処理装置21の一例を図7に示す。図7は、パッシベーション膜34を形成する処理装置21の断面模式図の一例である。処理装置21は、処理容器22と、処理容器22に貯留された処理液23と、を備える。
Further, an example of another
図7に示すように、セラミックス部材31,32がろう付け部33で貼り合わされたステージヒータ3が処理液23内に配置されている。ここでは、処理液23としては、ハロゲン含有液、フッ素含有液、具体的には、HF溶液を用いることができる。これにより、Ex-Situでステージヒータ3にパッシベーション膜34を形成する。
As shown in FIG. 7, the
ステップS203において、ステージヒータ3を第2実施形態に係る基板処理装置の処理容器内に搬入(配置)する。
In step S203, the
ステップS204において、処理容器2の側面に設けられたゲートバルブ(図示せず)を介して、ウェハWが処理容器2内に搬入される。そして、ステージヒータ3にウェハWが載置される。
In step S204, the wafer W is carried into the
ステップS205において、ウェハWに所望の処理を施す。処理容器2内には、セラミックス部材31,32がろう付け部33で貼り合わされたステージヒータ3が配置されている。また、ろう付け部33の側面には、パッシベーション膜34が形成されている。また、ステージヒータ3には、ウェハWが載置されている。
In step S205, the wafer W is subjected to a desired process. In the
基板処理装置1の制御部(図示せず)は、プロセスガス供給源4から処理容器2へプロセスガスを供給させる。また、基板処理装置1の制御部は、排気装置6を制御して、処理容器2内を所定の圧力とする。また、基板処理装置1の制御部は、ヒータ(図示せず)を制御して、ステージヒータ3の温度(ステージヒータ3に載置)を所定の温度とする。なお、パッシベーション用ガス供給源5から処理容器2へのパッシベーション用ガスの供給は停止されている。
The control unit (not shown) of the
ウェハWのエッチング処理時のレシピの一例を示す。
プロセスガス:HClガス
ステージヒータ3温度:800℃
An example of the recipe at the time of the etching process of the wafer W is shown.
Process gas: HCl
ここでは、ウェハWに所望の処理(エッチング処理)を施す。この際、処理容器2内に配置されたステージヒータ3は、高温(例えば、800℃)のプロセスガスに曝される。また、ステージヒータ3のろう付け部33のうち、処理容器2内に露出する面(換言すれば、プロセスガスに曝される面)には、プロセスガスに対して耐食性を有するパッシベーション膜34が形成されている。これにより、ステージヒータ3のろう付け部33のにおけるプロセスガスに対する耐食性を向上させることができる。また、プロセスガスによるろう付け部33の浸蝕を抑制することができ、ろう付け部33の浸蝕によるクラックを防止することができる。
Here, the wafer W is subjected to a desired treatment (etching treatment). At this time, the
ウェハWの所望の処理(エッチング処理)が終了すると、プロセスガス供給源4から処理容器2へプロセスガスの供給は停止され、排気装置6により処理容器2内のプロセスガスが排気される。そして、処理容器2の側面に設けられたゲートバルブ(図示せず)を介して、処理済みのウェハWが処理容器2から搬出される。
When the desired processing (etching processing) of the wafer W is completed, the supply of the process gas from the process
以上、第2実施形態に係る基板処理装置によれば、ステージヒータ3の耐食性を向上させることができる。
As described above, according to the substrate processing apparatus according to the second embodiment, the corrosion resistance of the
以上、第1~第2実施形態に係る基板処理装置について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。 Although the substrate processing apparatus according to the first and second embodiments has been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and the like, and is within the scope of the gist of the present disclosure described in the claims. , Various modifications and improvements are possible.
W 基板
1 基板処理装置
2 処理容器
3 ステージヒータ(セラミックスアセンブリ)
4 プロセスガス供給源
5 パッシベーション用ガス供給源
6 排気装置
31,32 セラミックス部材
31 セラミックス部材
32 セラミックス部材
33 ろう付け部
34 パッシベーション膜
4 Process
Claims (8)
前記ろう材を用いて前記第1のセラミックス部材と前記第2のセラミックス部材とが貼り合わされた前記セラミックスアセンブリの露出した前記ろう材の表面に不動態膜を形成する、
セラミックスアセンブリの製造方法。 A method for manufacturing a ceramic assembly formed by bonding a first ceramic member and a second ceramic member together using a brazing material.
A passivation film is formed on the exposed surface of the brazing material of the ceramic assembly in which the first ceramic member and the second ceramic member are bonded to each other using the brazing material.
How to manufacture ceramic assemblies.
前記不動態膜は、ハロゲン含有ガスまたはハロゲン含有溶液を用いて、前記ろう材を処理して形成される、
請求項1に記載のセラミックスアセンブリの製造方法。 The brazing material is made of nickel and is made of nickel.
The passivation film is formed by treating the brazing material with a halogen-containing gas or a halogen-containing solution.
The method for manufacturing a ceramic assembly according to claim 1.
請求項2に記載のセラミックスアセンブリの製造方法。 The passivation film is formed by treating the brazing material with a fluorine-containing gas or a fluorine-containing solution.
The method for manufacturing a ceramic assembly according to claim 2.
請求項3に記載のセラミックスアセンブリの製造方法。 The fluorine-containing gas is ClF 3 gas.
The method for manufacturing a ceramic assembly according to claim 3.
請求項4に記載のセラミックスアセンブリの製造方法。 The passivation film is formed by exposing the surface of the brazing filler metal to ClF 3 gas at 200 ° C. or higher and 500 ° C. or lower in an atmosphere of 1 Torr or higher and 10 Torr or lower for 1 hour or more and 7 hours or less.
The method for manufacturing a ceramic assembly according to claim 4.
請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のセラミックスアセンブリの製造方法。 The first ceramic member and the second ceramic member are AlN.
The method for manufacturing a ceramic assembly according to any one of claims 1 to 5.
前記不動態膜を形成した後、前記基板処理装置に搬入する、
請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のセラミックスアセンブリの製造方法。 In the ceramic assembly, the passivation film is formed on the surface of the brazing material in a processing device different from the substrate processing device for processing the substrate.
After forming the passivation film, it is carried into the substrate processing apparatus.
The method for manufacturing a ceramic assembly according to any one of claims 1 to 6.
第2のセラミックス部材と、
前記第1のセラミックス部材と前記第2のセラミックス部材とをろう材を用いて貼り合わせるろう付け部と、を備え、
露出した前記ろう付け部の表面に不動態膜を有する、セラミックスアセンブリ。 The first ceramic member and
The second ceramic member and
A brazing portion for bonding the first ceramic member and the second ceramic member to each other using a brazing material is provided.
A ceramic assembly having a passivation film on the surface of the exposed brazed portion.
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