JP2022050879A - ウエハ支持体 - Google Patents
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Abstract
Description
ウエハ支持体は、シリコンウエハ等の半導体基板を支持できればよく、吸着機構や加熱機構を備えていてもよい。例えば、ウエハ支持体は、単にウエハを搭載するサセプタであってもよい。また、ウエハ支持体は、搭載されたウエハに対して吸着力を生じる静電チャックや、ウエハを加熱するヒータであってもよい。また、ウエハ支持体が支持する対象物は、主にウエハであるが、その他の部材や部品を支持するものであってもよい。
本発明者は、ウエハ支持体に適した材料を見出すために鋭意検討した結果、加工性がよい(快削性を有する)いわゆるマシナブルセラミックスからなる焼結体が好ましいことを見出した。
まず、後述する各実施例や各比較例の配合量に応じて、窒化硼素、酸化ジルコニウム、窒化珪素および炭化珪素等のセラミックス成分となる主原料粉末と、セラミックス成分の合計を100質量%とした場合に、3~25質量%の焼結助剤粉末と、を混合して原料粉末を調製する。この混合は、例えば、湿式ボールミル等により行うことができる。
ウエハ支持体を静電チャックとして用いる場合、適正な吸着力を発生させるために支持部18の体積抵抗率が所望の範囲である必要がある。例えば、クーロン型(高抵抗材)の静電チャックの場合、体積抵抗率は1014Ωcm前後が望ましい。一方、ジョンソンラーベック型(低抵抗材)の静電チャックの場合、体積抵抗率は109~1011Ωcmの範囲が望ましい。そこで、静電チャックとして機能する本実施の形態に係るウエハ支持体の体積抵抗率は、25~500℃の温度範囲において106~1016Ωcm程度の範囲となるように調整されている。これにより、ウエハ支持体を静電チャックとして用いることができる。
次に、ウエハ支持体の吸着力について説明する。図1に示すように、ウエハ支持体10は、チャンバ側に露出する搭載面18aから柱状部20の内部を通過して外部のガス供給源(不図示)まで繋がっているガス導入口18bが形成されている。ガス導入口18bは、搭載面18aに吸着されたウエハWを裏面側から冷却するガスを供給するためのものである。ガス導入口18bから搭載面18a側に流入したガスは、放射状の溝18c(図2参照)によってウエハWの裏面側全体に供給される。したがって、搭載面18aとウエハWとの間で十分な吸着力が発生していないと、搭載面18aとウエハWとの隙間からガスがリークすることになる。そこで、実施例1に係るウエハ支持体を用いて静電チャック電極に所定の電圧(±350V)を印加してウエハWを吸着したところ、ガス供給源からのArガス圧が25Torrまでリークが発生しないことが確認された。
本実施の形態に係るウエハ支持体のように、接合部がないシームレス品のシャフトや筒といった柱状部20の気密性評価を行った。ヘリウムリークディティクターに接続して、シャフトや筒と呼ばれる部分の内部を真空にし、外部からヘリウムを吹き付けた。ヘリウムリークディティクターとして、アルバック株式会社製HERIOT901D2を用いた。実施例1~3、6に係るウエハ支持体で評価をした結果、1×1012Pa・m3/sec以下のリーク量で装置の検出限界以下であった。
ウエハ支持体は、高温プロセスで使われる場合があり、急激な温度変化にどこまで耐えられるかという耐熱衝撃性が求められる。耐熱衝撃性ΔTは下記式で表される。
ΔT=σ/(E×α)(E:ヤング率、α:熱膨脹係数、σ:強度)
図1に示すウエハ支持体10は、接合や削り出しにより外見的につなぎ目がない一部品であるが、必ずしも一部品である必要はない。例えば、基材12における支持部18を構成する部分と、柱状部20とを別部品にし、ネジなどの接合部品で一体化したウエハ支持体であってもよい。この場合、柱状部20はセラミックス材料でも金属材料でもよい。
Claims (7)
- マシナブルセラミックスからなる基材と、前記基材に少なくとも一部が内包された導電部材と、を備え、
前記基材は、ウエハが搭載される搭載面を有する支持部と、前記支持部の前記搭載面と反対側に設けられている柱状部と、を有し、
前記導電部材は、前記支持部に内包されており、前記柱状部の上方に設けられている第1の加熱体と、前記第1の加熱体に隣接し、前記柱状部の上方から外れた位置に設けられている第2の加熱体と、を備え、
前記第1の加熱体および前記第2の加熱体は、それぞれ独立した通電制御が可能なように構成されていることを特徴とするウエハ支持体。 - 前記基材は、前記支持部と前記柱状部とがつなぎ目のない一部品で構成されており、
前記柱状部は、円筒状または円柱状であることを特徴とする請求項1に記載のウエハ支持体。 - マシナブルセラミックスからなる基材と、前記基材に少なくとも一部が内包された導電部材と、を備え、
前記基材は、ウエハが搭載される搭載面を有する支持部を有し、
前記支持部は、前記搭載面と反対側の面に、ウエハ支持体が用いられる装置本体から延びる柱状部が接する接触部を有し、
前記導電部材は、前記支持部に内包されており、前記接触部の上方に設けられている第1の加熱体と、前記第1の加熱体に隣接し、前記接触部の上方から外れた位置に設けられている第2の加熱体と、を備え、
前記第1の加熱体および前記第2の加熱体は、それぞれ独立した通電制御が可能なように構成されていることを特徴とするウエハ支持体。 - 前記マシナブルセラミックスは、窒化硼素、酸化ジルコニウム、窒化珪素および炭化珪素からなる群より選択された窒化硼素を必須とする少なくとも二つ以上の材料からなる焼結体であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のウエハ支持体。
- 前記マシナブルセラミックスは、
窒化硼素、酸化ジルコニウム、窒化珪素および炭化珪素のセラミックス成分の合計を100質量%とした場合に、窒化硼素を10~80質量%含有し、窒化珪素を0~80質量%含有し、酸化ジルコニウムを0~80質量%含有し、炭化珪素を0~40質量%含有し、
前記セラミックス成分の合計を100質量%とした場合に、更に焼結助剤成分を3~25質量%含有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のウエハ支持体。 - 前記導電部材は、モリブデン、タングステン、タンタルおよびそれらを含む合金からなる群から選択される金属材料で構成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のウエハ支持体。
- 前記マシナブルセラミックスは、耐熱衝撃温度が600℃以上の材料であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のウエハ支持体。
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