JP5019726B2 - 化学気相成長用の加熱基板支持 - Google Patents

Description

発明の背景

発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的に基板の処理に関し、とりわけ化学気相成長チャンバにおいて基板を加熱するための基板支持アセンブリに関する。より具体的には、本発明は、高温での基板を処理するのための方法および装置に関する。加えて、本発明の他の実施形態を、例えば物理気相成長（ＰＶＤ）、エッチングおよび他の処理に使用して、基板材料を堆積、合金化、エッチングあるいはアニーリングすることができる。

関連技術の説明
[0002]化学気相成長（ＣＶＤ）は薄膜層を基板上に堆積するためのプロセスである。一般的に、基板は真空堆積プロセスチャンバにおいて支持されており、基板は例えば摂氏数百度の高温に加熱される。堆積ガスがチャンバ内に注入され、化学反応が起こり薄膜層を基板上に堆積する。薄膜層は誘電体層、半導体層または金属層であってもよい。堆積プロセスはプラズマ強化（ＰＥＣＶＤ）または熱強化（熱ＣＶＤ）であってもよい。

[0003]液晶ディスプレイやフラットパネルが、コンピュータおよびテレビモニタなどのアクティブマトリクスディスプレイに広く使用されている。一般的に、ＰＥＣＶＤは、前駆体ガスまたはガス混合物を、フラットパネルを含有する真空チャンバに導入することによって薄膜を（フラットパネル用の）透明なガラス基板上に堆積するために用いられる。チャンバ内の前駆体ガスまたはガス混合物は、チャンバに結合されている１つ以上のＲＦソースからチャンバに無線周波数（ＲＦ）電力を印加することによってプラズマに活性化（例えば励起）される。励起されたガスまたはガス混合物は反応して、温度制御された基板支持体上に位置付けられたフラットパネルの表面上に材料の層を形成する。反応時に生成された揮発性副生成物は排気システムを介してチャンバから排出される。

[0004]フラットパネルは通常大きく、しばしば３７０ｍｍ×４７０ｍｍを超え、また１平方メートル以上にわたる。４平方メートル以上の大きな面積の基板が近い将来想定されている。通常、サセプタおよびヒータ台座などの基板支持構成が基板を保持するために用いられ、また通常、真空プロセスチャンバ内の処理および非処理位置に基板を上昇および低下させるためのリフトアセンブリに沿って、その上に置かれている基板のステム上に搭載されているプレート状構成を含む。また、加熱要素はプレート状構成内に埋め込まれて、基板の処理および加熱を容易にする。

[0005]フラットパネル処理に利用される大きなガス分配プレートは、高い製造コストを招く多数の生産上の問題を有している。例えば、基板支持構成は一般的にアルミニウム、アルミニウム合金またはセラミック材料から構成されており、これらの材料の高い腐食耐性および高い熱伝導特性を活かしている。しかしながら、加熱要素と基板支持構成の部分を成す材料との間は熱伝導および腐食耐性が悪く、基板支持構成が製造された後に基板支持構成の望ましくない反りと基板の不均一な加熱が観察される可能性がある。

[0006]加えて、基板支持構成の種々の部分／パーツ用の種々の材料の熱膨張特徴は、基板支持構成の設計および製造において補償されなければならない。例えば、基板支持構成を作成するのに容易に入手可能ないくつかの材料は硬くかつ脆いことがあり、それらを加工するのは難しく、またこれらは、十分な熱勾配に繰り返しさらされると熱ショックによって簡単に割れてしまうことがある。基板支持構成のパーツ／部分として使用されている異なる熱膨張係数を有する異なる材料の遷移界面での異なる熱膨張からも割れは生じることがある。溶接、ボルト締め、ろう付け、鍛造およびねじ止めなどの、基板支持構成用の異なる材料パーツを組み立てるのに使用される多数のアセンブリ方法およびデバイスは不当に難しく、または不確実でありうるため、同材料から生産された接合パーツでさえも難問である。さらに、他の問題は、加熱要素および基板支持構成の種々の部分の材料を購入し、基板支持構成を製造するために必要な高いコストに関わっている。

[0007]温度の均一性を達成することは、基板処理システムにおいて高温で動作されるヒータを有する基板支持構成のもう１つの関心事である。周知のように、堆積およびエッチングレートは基板の温度に影響される。従って、基板を保持する基板支持構成の表面にわたる温度差分は差分堆積またはエッチングを招くかもしれない。いくつかの従来のヒータおよび基板支持構成の設計は基板にわたって熱を均一に分配しない。この問題は高温になるほどより顕著になり、ここでは熱勾配はより大きい可能性がある。

[0008]従って、製造コストを減らし、良好な堆積および基板加熱性能を有する改良された基板支持の必要性がある。

発明の概要

[0009]発明の実施形態は、処理チャンバにおいて基板を加熱するための基板支持アセンブリを提供する。一実施形態において、処理チャンバ用の基板支持アセンブリが提供される。該基板支持アセンブリは、基板接触表面と第１の表面とを有する第１のプレートと、第２の表面を有する第２のプレートとを含む。該第１の表面はその上に配置された１つ以上の溝の第１のセットを含んでおり、該第２の表面はその上に配置された１つ以上の溝の第２のセットを備える。該基板支持アセンブリは、さらに、該第１のプレートと該第２のプレートとの間に配置された１つ以上の加熱要素を含んでおり、ここで該第１のプレートと該第２のプレートは相互に接着しており、該１つ以上の溝の該第１のセットは、該１つ以上の加熱要素を受け取るために該１つ以上の溝の該第２のセットと整列している。また、該第１および第２のプレートはさらに１つ以上の第１の構成と１つ以上の第２の構成とをそれぞれ含んでおり、該基板支持アセンブリの製造時に共に整列し対応付けられる。別の実施形態において、該第１のプレートと第２のプレートは、約２０度以上の温度で静水圧圧縮によって共に押圧される。

[0010]別の実施形態において、基板を処理するための装置が提供される。該装置は処理チャンバと、該処理チャンバ内に配置されて、その上の該基板を支持するように適合されている基板支持アセンブリと、該処理チャンバ内に配置されて、該基板支持アセンブリの上方に１つ以上のプロセスガスを送るためのガス分配プレートアセンブリとを含む。該基板支持アセンブリは第１のプレートと、第２のプレートと、該第１のプレートと該第２のプレートとの間に配置された１つ以上の加熱要素とを備えており、ここで該第１のプレートと該第２のプレートは相互に接着されている。

[0011]別の実施形態において、プレート状構成を有する基板支持アセンブリを製造する方法が提供される。該プレート状構成は第１のプレートと第２のプレートとを含む。該方法は、該プレート状構成を形成するために該第１のプレートと該第２のプレートとを共に対応付けるステップと、静水圧圧縮によって該プレート状構成の周囲すべてに圧力を印加するステップと、該第１のプレートおよび該第２のプレートを該プレート状構成に圧縮するステップとを含む。一態様において、該第１のプレートと該第２のプレートは、例えば約２０度以上の温度で、熱間静水圧成形法や冷間静水圧成形法によってプレート状構成に圧縮される。別の態様において、該第１のプレートと該第２のプレートは、該プレート状構成の周囲に高圧を印加することによって圧縮される。好ましくは、約１００，０００ｐｓｉ以上の圧力が印加されることが可能である。

詳細な説明

[0012]本発明の上記の特徴が詳細に理解されるように、簡潔に要約された本発明のより特定的な説明は実施形態を参照してなされてもよく、その一部は添付の図面に図示されている。しかしながら、添付の図面は発明の通常の実施形態のみを図示しており、従ってその範囲を限定するものではなく、発明のために他の同様に効果的な実施形態を許容できる点に注目すべきである。

[0021]発明は一般的に、処理チャンバ内に均一な加熱を提供するための基板支持アセンブリを提供する。発明を、カリフォルニア州サンタ・クララ（Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のアプライドマテリアルズ社の一事業部であるＡＫＴより入手可能なプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）システムなどの、面積の大きい基板を処理するために構成された化学気相成長システムを参照して以下に例示的に説明する。しかしながら、発明は、エッチングシステム、他の化学気相成長システム、および、円形基板を処理するために構成されたシステムを含む、処理チャンバ内での基板加熱が望まれる他のシステムなどの他のシステム構成において有用である点が理解されるべきである。

[0022]図１は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）構成の概略断面図を示している。一般のＴＦＴ構成は、図１に示されているバックチャネルエッチング（ＢＣＥ）の逆スタガ（つまりボトムゲート）ＴＦＴ構成である。ゲート誘電体（ＳｉＮ）と、真性およびｎ＋ドープアモルファスシリコン膜は同じＰＥＣＶＤポンプダウンランで堆積可能であるために、ＢＣＥプロセスは好ましい。ここに示されているＢＣＥプロセスは４つのパターニングマスクにのみ関わっている。基板１０１は、例えばガラスや透明プラスチックなどの、可視スペクトルにおいて基本的に光学的に透明な材料を備えていてもよい。基板は様々な形状や寸法であってもよい。通常、ＴＦＴの適用については、基板は、約５００ｍｍ^２を超える表面積のガラス基板である。ゲート電極層１０２が基板１０１上に形成される。ゲート電極層１０２は、ＴＦＴ内の電荷キャリアの動きを制御する導電層を備える。ゲート電極層１０２は、例えば、とりわけアルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）またはこれらの組み合わせなどの金属を備えていてもよい。

[0023]ゲート電極層１０２は、従来の堆積、リソグラフィおよびエッチング技術を使用して形成されてもよい。基板１０１とゲート電極層１０２との間に、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）などの任意の絶縁性材料があってもよく、これはここで説明されているＰＥＣＶＤシステムの実施形態を使用して形成されてもよい。そしてゲート電極層１０２は従来の技術を使用してリソグラフィパターニングおよびエッチングされて、ゲート電極を画成する。

[0024]ゲート誘電体層１０３がゲート電極層１０２上に形成される。ゲート誘電体層１０３は、この発明に従ったＰＥＣＶＤシステムの実施形態を使用して堆積された二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）または窒化シリコン（ＳｉＮ）であってもよい。ゲート誘電体層１０３は約１００Å〜約６０００Åの範囲の厚さに形成されてもよい。

[0025]バルク半導体層１０４がゲート誘電体層１０３上に形成される。バルク半導体層１０４は、この発明に組み込まれているＰＥＣＶＤシステムの実施形態や、当業において既知の他の従来の方法を使用して堆積されることも可能な多結晶シリコン（ポリシリコン）やアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）を備えていてもよい。バルク半導体層１０４は約１００Å〜３０００Åの範囲の厚さに堆積されてもよい。

[0026]ドープ半導体層１０５が半導体層１０４の上部に形成される。ドープ半導体層１０５は、この発明に組み込まれているＰＥＣＶＤシステムの実施形態や、当業において既知の他の従来の方法を使用して堆積されることも可能なｎ型（ｎ＋）またはｐ型（ｐ＋）ドープ多結晶（ポリシリコン）またはアモルファスシリコン（α−Ｓｉ）を備えていてもよい。ドープ半導体層１０５は約１００Å〜約３０００Åの範囲内の厚さに堆積されてもよい。ドープ半導体層１０５の一例はｎ＋ドープα−Ｓｉ膜である。バルク半導体層１０４とドープ半導体層１０５は従来の技術を使用してリソグラフィパターニングおよびエッチングされて、記憶キャパシタ誘電体としても作用するゲート絶縁体上にこれら２つの膜のメサを画成する。ドープ半導体層１０５はバルク半導体層１０４の部分に直接接触し、半導体接合を形成する。

[0027]そして導電層１０６が露出表面上に堆積される。導電層１０６は、例えば、とりわけアルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）およびこれらの組み合わせなどの金属を備えていてもよい。導電層１０６は従来の堆積技術を使用して形成されてもよい。導電層１０６とドープ半導体層１０５の両方はリソグラフィパターニングされて、ＴＦＴのソースおよびドレインコンタクトを画成してもよい。

[0028]その後、パッシベーション層１０７が堆積されてもよい。それによってパッシベーション層１０７は露出表面を被覆する。パッシベーション層１０７は一般的に絶縁体であり、例えば二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）を備えていてもよい。パッシベーション層１０７は、例えばＰＥＣＶＤや、当業において既知である他の従来の方法を使用して形成されてもよい。パッシベーション層１０７は約１０００Å〜約５０００Åの範囲の厚さに堆積されてもよい。そしてパッシベーション層１０７は従来の技術を使用してリソグラフィパターニングおよびエッチングされて、パッシベーション層にコンタクトホールを開ける。

[0029]そして透明導電層１０８が堆積およびパターニングされて、導電層１０６と接触する。透明導電層１０８は、可視スペクトルにおいて基本的に光学的に透明であり、かつ導電性である材料を備える。透明導電層１０８は、例えば、とりわけインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）や酸化亜鉛を備えていてもよい。透明導電層１０８のパターニングは従来のリソグラフィおよびエッチング技術によって遂行される。液晶ディスプレイ（つまりフラットパネル）に使用されているドープまたは非ドープ（真性）アモルファスシリコン（α−Ｓｉ）、二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）および窒化シリコン（ＳｉＮ）の膜はすべて、この発明に組み込まれているプラズマ強化化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）システムの実施形態を使用して堆積可能である。

[0030]図２Ａは、カリフォルニア州サンタ・クララ（Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）のＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社の一事業部であるＡＫＴより入手可能なプラズマ強化化学気相成長システム２００の一実施形態の概略断面図である。システム２００は一般的に、ガスソース２０４に結合されている処理チャンバ２０２を含む。処理チャンバ２０２は、部分的にプロセス容積２０２を画成する壁２０６と底部２０８を有している。プロセス容積２１２は通常、処理チャンバ２０２の内外への基板２４０の動きを容易にする壁２０６のポート（図示せず）を介してアクセスされる。壁２０６と底部２０８は通常、アルミニウムや、処理にふさわしい他の材料の一体型ブロックから生産される。壁２０６は、プロセス容積２１２を（図示していない、種々のポンプコンポーネントを含む）排気ポートに結合させるポンププレナム２１４を含有する蓋アセンブリ２１０を支持する。排気ポンプシステム（図示せず）に結合されているポンププレナム２１４は、チャネルガスと、プロセス容積２１２から、および処理チャンバ２０２から均一に副生成物を処理することとに利用される。

[0031]温度制御された基板支持アセンブリ２３８が処理チャンバ２０２内の中心に配置される。基板支持アセンブリ２３８は、処理時にガラス基板などの基板２４０を支持する。一実施形態において、基板支持アセンブリ２３８は、１つ以上の埋め込みヒータ／加熱要素２３２を封入するボディ２２４を含む。ボディ２２４は一般的にアルミニウムなどの熱導電性材料から作成される。セラミックなどの、当業において既知の他の材料もまた使用可能である。

[0032]基板支持アセンブリ２３８に配置され、かつ任意の電源２７４に結合されている１つ以上のヒータ／加熱要素２３２は一般的に抵抗要素から作成され、基板支持アセンブリ２３８と、その上に位置付けられているガラス基板２４０とを所定の温度に制御可能に加熱する。通常、ＣＶＤプロセスにおいて、１つ以上の加熱要素２３２は、基板上に堆積されている材料の堆積処理パラメータに応じて、例えば摂氏約６０度以上の、少なくとも室温より高い均一の温度、通常は摂氏約１５０度〜少なくとも約４６０度の温度でガラス基板２４０を維持する。

[0033]一般的に、基板支持アセンブリ２３８は下部サイド２２６と基板接触表面２３４とを有している。基板接触表面２３４はガラス基板２４０を支持する。下部サイド２２６はこれに結合されているステム２４２を有している。ステム２４２は基板支持アセンブリ２３８を、（図示されているような）直立処理位置と、処理チャンバ２０２に対する基板の転送を容易にする下部位置との間で基板支持アセンブリ２３８を移動させるリフトシステム（図示せず）に結合させる。加えてステム２４２は、基板支持アセンブリ２３８とシステム２００の他のコンポーネントとの間に、電気的かつ熱電対リード用の導管を提供する。本発明の利点を享受するように適合可能な基板支持アセンブリは、１９９８年１２月１日にＷｈｉｔｅらに発行された同一出願による米国特許第５，８４４，２０５号、２０００年３月７日にＳａｊｏｔｏらに発行された米国特許第６，０３５，１０１号に説明されており、これらはその全体を参照として本明細書中に組み入れられる。

[0034]ベローズ２４６は基板支持アセンブリ２３８（つまりステム２４２）と処理チャンバ２０２の底部２０８との間に結合されている。ベローズ２４６は、基板支持アセンブリ２３８の垂直の動きを容易にしつつ、チャンバ容積２１２と処理チャンバ２０２の外側の大気との間に真空シールを提供する。

[0035]基板支持アセンブリ２３８は一般的に、蓋アセンブリ２１０と基板支持アセンブリ２３８（またはチャンバの蓋アセンブリの内部または近くに位置づけられている他の電極）との間に位置づけられているガス分配プレートアセンブリ２１８に電源２２２によって供給されたＲＦ電力が、基板支持アセンブリ２３８と分配プレートアセンブリ２１８との間のプロセス容積２１２に存在するガスを励起するように接地される。電源２２２からのＲＦ電力は一般的に、化学気相成長プロセスを駆動する基板のサイズに比例して選択される。

[0036]加えて基板支持アセンブリ２３８は、シャドウフレーム２４８によって制限されている。一般的に、シャドウフレーム２４８は、ガラス基板２４０および基板支持アセンブリ２３８の縁部での堆積を防止し、基板が基板支持アセンブリ２３８に付着しないようにする。基板支持アセンブリ２３８は、これを介して配置され、複数のリフトピン２５０を受容する複数のホール２２８を有している。リフトピン２５０は通常セラミックや陽極酸化アルミニウムから構成されている。リフトピン２５０は任意のリフトプレート２５４によって基板支持アセンブリ２３８に対して起動されて支持表面２３０から突出することができ、それによって基板を、基板支持アセンブリ２３８に対してスペースをあけて置くことができる。

[0037]蓋アセンブリ２１０は上部境界をプロセス容積２１２に提供する。蓋アセンブリ２１０は通常処理チャンバ２０２を使用可能にするために除去または開放可能である。一実施形態において、蓋アセンブリ２１０はアルミニウムから生産される。蓋アセンブリ２１０は通常、ガスソース２０４によって提供されたプロセスガスが処理チャンバ２０２に導入されるエントリポート２８０を含む。エントリポート２８０はまたクリーニングソース２８２に結合されている。クリーニングソース２８２は通常、処理チャンバ２０２に導入されて、ガス分配プレートアセンブリ２１８を含む処理チャンバハードウェアから堆積した副生成物および膜を除去する、分離フッ素などのクリーニング剤を提供する。

[0038]ガス分配プレートアセンブリ２１８は蓋アセンブリ２１０の内部サイド２２０に結合されている。ガス分配プレートアセンブリ２１８は通常、例えば面積の大きいフラットパネル基板に対しては多角形でありウェーハに対しては円形であるガラス基板２４０のプロファイルに実質的に従うように構成されている。ガス分配プレートアセンブリ２１８は、ガスソース２０４から供給されたプロセスおよび他のガスがプロセス容積２１２に送られる穴のあいたエリア２１６を含む。ガス分配プレートアセンブリ２１８の穴のあいたエリア２１６は、処理チャンバ２０２に、ガス分配プレートアセンブリ２１８を通過するガスの均一な分配を提供するように構成されている。

[0039]ガス分配プレートアセンブリ２１８は通常ハンガープレート２６０から吊り下げられた拡散プレート２５８を含む。拡散プレート２５８およびハンガープレート２６０は代替的に単一の一体型部材を備えていてもよい。複数のガス通路２６２が拡散プレート２５８を介して形成されており、ガス分配プレートアセンブリ２１８を通過し、プロセス容積２１２への所定のガス分配を可能にする。ハンガープレート２６０は拡散プレート２５８と蓋アセンブリ２１０の内部表面２２０とをスペースをあけて維持し、これによってこれらの間にプレナム２６４を画成する。プレナム２６４によって蓋アセンブリ２１０を介して流れるガスは拡散プレート２５８の幅にわたり均一に分配され、ガスは中央の穴のあいたエリア２１６の上方に均一に提供され、ガス通路２６２を介して均一な分配で流れる。

[0040]拡散プレート２５８は通常アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルまたは他のＲＦ導電性材料から生産される。拡散プレート２５８は十分な平坦さを維持する厚さで構成され、あるいは基板処理に悪影響を与えないように開口２６６にわたって等角である。一実施形態において、拡散プレート２５８は約１．０インチ〜約２．０インチの厚さを有している。拡散プレート２５８は半導体ウェーハの製造については円形であってもよく、またフラットパネルディスプレイの製造については矩形などの多角形であってもよい。

[0041]発明の利益を享受するように適合されたガス分配プレートは、Ｋｅｌｌｅｒらによって２００１年８月８日に提出された同一出願による米国特許出願第０９／９２２，２１９号、Ｂｌｏｎｉｇａｎらによって２００２年５月６日に提出された１０／１４０，３２４号、２００３年１月７日に提出された１０／３３７，４８３号、Ｃｈｏｉらによって２００３年４月１６日に提出された１０／４１７，５９２号、Ｗｈｉｔｅらに２００２年１１月１２日に発行された米国特許第６，４７７，９８０号に説明されており、これらはその全体を参照として本明細書中に組み入れられている。

[0042]図２Ｂは、真空堆積プロセスチャンバにおいてガラスパネルなどの基板を支持するための、プレート状構成３１０と基板接触表面２３４とを含む基板支持アセンブリ２３８の一例を示している。発明のプレート状構成３１０は図２Ａに示されているようにボディ２２４を作成するために使用されてもよい。プレート状構成３１０は共に整列されかつ対応付けられた少なくとも２つのプレートから作成される。発明の一実施形態は、上部プレート３２０とベースプレート３６０との間に配置されている１つ以上の加熱要素２３２を受け取るために対応付けおよび整列されたベースプレート３６０と上部プレート３２０から全一体型ボディに製造されたプレート状構成３１０を提供する。プレート状構成３１０は、例えば高圧チャンバ内にプレート状構成３１０を置くことによって、全３次元方向から来る圧力によって全一体型ボディに作成される。

[0043]プレート状構成３１０の上部プレート３２０は基板接触表面２３４と第１の表面３８０を含むのに対して、ベースプレート３６０は第１の表面３８０を係合する第２の表面３９０を含む。上部プレート３２０上の第１の表面とベースプレート３６０上の第２の表面は、図４に示されている１対の加熱要素５４および５６などの１つ以上の加熱要素２３２が上部プレート３２０の第１の表面３８０とベースプレート３６０の第２の表面３９０との間に配置されるように、対応付けおよび整列される。

[0044]１つ以上の加熱要素２３２はプレート状構成３１０の基板接触表面２３４の下方に配置されている。例えば、図４で示され後に説明されるような２つの加熱要素５４および５６などの２つの加熱要素は基板接触表面２３４の内外の部分を取り囲むようにプレート状構成３１０の表面の下に配置されて、また基板接触表面２３４を被覆するように広く分配してもよい。プレート状構成３１０は基板支持アセンブリのステム２４２に取り付けられてもよい。プレート状構成３１０は、高純度アルミニウムや合金非陽極酸化（ｕｎａｎｏｄｉｚｅｄ）鋳造アルミニウムから生産された矩形ボディであってもよい。しかしながら、とりわけセラミックなどの他の材料も使用可能である。

[0045]加えて、ベースプレート３６０と上部プレート３２０との間に配置されているコンパクト化領域３７０がある。発明の別の実施形態は、コンパクト化領域３７０が等しく圧縮され、プレート状構成３１０が加熱されるときにプレート状構成３１０の基板接触表面２３４にわたって温度が均一になるように、プレート状構成３１０の製造時に、上部プレート３２０とベースプレート３６０が（図３でさらに説明されているように）静水圧圧縮によって共に圧縮またはコンパクト化されることを提供する。

[0046]発明はさらに、１つ以上の加熱要素２３２を受け取るための第１の表面３８０や第２の表面３９０上にそれぞれ形成された１つ以上の溝、くぼみ、チャネル、他の溝状構成３５０、３５２などを提供する。一実施形態において、第１の表面３８０と第２の表面３９０の両方は、基板支持アセンブリ２３８のプレート状構成３１０の製造時に１つ以上の加熱要素２３２を受け取るために整列／対応付けられた溝状構成３５０、３５２を含んでいてもよい。溝状構成３５０、３５２は構造において類似しており、第１の表面３８０または第２の表面３９０、あるいは両方の一般的に半円形の凹部によって特徴付けられている。発明はまた、他の形状およびサイズの溝状構成３５０および／または１つ以上の加熱要素２３２を包含している。

[0047]あるいは、図２Ｃに示されているように、１つ以上の加熱要素２３２を受け取るための第１の表面３８０上の溝状構成３５０と第２の表面３９０上の対応する溝状構成３５２の深さは等しく比例していなくてもよい。結果として、一方の表面上の溝状構成の深さは対応する表面上の溝状構成の深さよりも深い。すなわち、加熱要素２３２の大部分は第１の表面３８０、第２の表面３９０のいずれかまたは両方の上に配置されていてもよい。

[0048]別の実施形態において、上部プレート３２０とベースプレート３６０間の１つの表面のみが１つ以上の加熱要素２３２を受け取るための溝状構成を含む。図２Ｄに示されているように、第１の表面３８０上の溝状構成３５０は１つ以上の加熱要素２３２を取り囲み受け取るのに十分に深く、第２の表面３９０上に対応する溝状構成はない。

[0049]上記のとおり、フラットパネル処理に利用される大きなガス分配プレートの生産に関する問題は高い製造コストを招く。従来技術の基板支持アセンブリ設計の製造コストもまた比較的高い。アセンブリは均一な基板加熱プロファイルを有するプレート状構成用の全一体型ボディに形成されることはできず、熱はコンパクト化領域３７０周辺に等しく分配可能である。例えば、２つのプレートを共にろう付け、溶接、ねじ止め、ボルト締めおよび鍛造する従来技術の方法を使用して、プレート間の界面は共にきつく圧縮されることはできず、加熱要素、上部プレートおよび底部プレート間の熱接触は弱くなる。

[0050]図３は基板支持アセンブリ２３８の部分的断面図であり、発明のプレート状構成３１０の圧縮の一実施形態を示している。プレート状構成３１０を有する基板支持アセンブリ２３８は、コンパクト化領域３７０における第１の表面３８０および第２の表面３９０と、１つ以上の加熱要素２３２とを見るために省略されたステム２４２によって示されている。

[0051]図３に示されているように、第１の表面３８０はさらに１つ以上の構成４２０、４３０を含んでおり、第２の表面３９０はさらに１つ以上の対応する構成４４０、４５０を含む。構成４２０、４３０、４４０および４５０の各々は発明の実施形態から逸脱することなく形状が変化してもよく、これらは第１の表面３８０と第２の表面３９０に沿って共に整列および対応付けられる限り、くぼみ、チャネル、突出、溝、トング、歯などの構成であってもよい。一実施形態において、基板支持アセンブリ２３８のプレート状構成３１０の製造時に、構成４２０、４３０と、構成４４０、４５０は、上部プレート３２０とベースプレート３６０を共に押圧し、静水圧圧縮後にプレート状構成３１０を一体型ボディに形成するのを助けるのを簡単にするために共に整列および対応付けられている。

[0052]発明の一実施形態において、基板支持アセンブリ２３８の製造時に、圧力４１０が、とりわけ溝、チャネル、トング、突出、くぼみ、歯などの構成４２０、４３０、４４０、４５０の使用によって上部プレート３２０とベースプレート３６０を共にコンパクト化するためにプレート状構成３１０の周り全体に印加される。従って、圧力４１０は、プレート状構成３１０が全一体型ボディに形成可能であるように、全３次元方向からプレート状構成３１０を取り囲んでいる。最終的に、１つ以上の圧縮可能な加熱要素をその中に有するプレート状構成が、相当するサイズおよび形状を有する基板を加熱するための真空堆積プロセスチャンバで使用される基板支持アセンブリの任意のサイズおよび形状に製造される。代替実施形態において、加熱要素２３２は上部プレート３２０またはベースプレート３６０にのみ設置されている溝に圧縮可能である。

[0053]別の実施形態において、第１の表面３８０と第２の表面３９０は、約２０度以上の温度で静水圧圧縮によって共に押圧される。さらに別の実施形態において、第１の表面３８０と第２の表面３９０は、全方向からプレート状構成３１０のボディ全体の周りに高圧を印加することによって圧縮される。加えて、コンパクト化領域３７０、１つ以上の加熱要素２３２を取り囲むスペース、および基板支持アセンブリ２３８における任意の他の空きスペースは、コンパクト化され、かつ静水圧圧縮時の高圧によるプレート状構成３１０の崩壊を防ぐ砂や、他の金属や、セラミックパウダーや充填材料で充填されてもよい。

[0054]例えば、プレート状構成３１０を製造するために熱間静水圧成形法を使用することができる。別の例として、熱間静水圧成形法よりも低温で動作する冷間静水圧成形法が使用可能である。一般的に、静水圧成形法によって共に接合されるパーツは静水圧成形法内に準備され置かれており、これは高圧チャンバに類似しており、または高圧の印加を可能にする炉である。静水圧成形法はアルゴンが多い大気を有していてもよい。あるいは、他のガス混合物を使用して、圧縮するパーツの周りのスペースを充填することができる。静水圧成形法は、２０度以上の温度、例えば約２００度にまで加熱されて、約１００ｐｓｉ以上の圧力、例えば約１００，０００ｐｓｉ以上にまで加圧されてもよい。動作に際して、上部プレート３２０とベースプレート３６０は、両者間に１つ以上の加熱要素とコンパクト化領域３７０の充填材料とを有しており、静水圧圧縮用のアルゴンが多い炉内部で対応付けおよび整列されている。そして、プレート状構成３１０は、上記の望ましい温度、およびプレート状構成３１０のボディ全体の周りすべてに印加されている望ましい圧力のもとで炉内部の一体型ボディに形成される。従って、形成済みプレート状構成の上部プレート３２０とベースプレート３６０間に不均一な接合をもたらし、基板の処理時に不均一な熱接触および温度の不均一を招きうる溶接、ボルト締め、ろう付け、鍛造、ねじ止め、または他の意図しない力はない。

[0055]使用に際して、本発明に従って圧縮された加熱要素は１インチ当たり７５ワットを超える熱密度を保つことができた。加えて、発明の方法によって製造されたプレート状構成３１０は第１の表面３８０と第２の表面３９０との間にギャップ、界面またはコンパクト化領域３７０を保ち、上部プレート３２０と、ベースプレート３６０と、加熱要素２３２と上部およびベースプレート３２０、３６０との間の熱接触領域との部分／パーツ間の材料の熱膨張を補償することができる。

[0056]発明の基板支持アセンブリ２３８は、従来技術の設計と比較して、その中に加熱要素を有する一体型プレート状構成に製造するのが簡単である。従って、基板支持アセンブリを製造する歩留まりとコストは改良される。製造の簡単さに加えて、基板支持アセンブリ２３８はまた、基板処理後のデバイスの性能の改良をもたらす均一な基板加熱プロファイルの利点を有する。

[0057]発明は加熱要素２３２の配置を意図しており、上部プレート３２０および／またはベースプレート３６０の構成４２０、４３０、４４０、４５０の分配が均一な基板加熱プロファイルを提供するために選択される。例えば、図４Ａおよび４Ｂは、均一な基板加熱プロファイルを有する例示的基板支持アセンブリ２３８の水平断面図である。発明の加熱要素２３２は、図４Ａおよび４Ｂに示され、かつプレート状構成３１０の内外の溝付き領域に沿ってあるように提供されている内部加熱要素５４および外部加熱要素５６などの１つ以上の加熱要素を含んでいてもよい。内部加熱要素５４と外部加熱要素５６は構成において同一であり、基板支持アセンブリ２３８の部分を中心とする長さおよび位置付けにおいてのみ異なっている。内部加熱要素５４と外部加熱要素５６はプレート状構成３１０内部に製造されて、ステム２４２の中空コア内に配置される適切な端部に１つ以上の加熱要素チューブ５５、５７、５９および６１を形成してもよい。各加熱要素および加熱要素チューブは導体リードワイヤや、その中に埋め込まれたヒータコイルを含む。

[0058]加えて、プレート状構成３１０の内部加熱要素５４および外部加熱要素５６のルーティングは、図４Ａに示されているように幾分、一般的に平行な二重ループであってもよい。あるいは、加熱要素５４などの内部加熱要素はプレート状構成の表面を幾分均一に被覆するためにリーフレット状のループであってもよい。この二重ループパターンは、表面の縁部でのより大きな熱損失を見込みつつ、プレート状構成３１０にわたって一般的に軸方向に対称な温度分配を提供する。

[0059]ディスプレイアプリケーション用の基板支持アセンブリ２３８は図４Ａおよび４Ｂに示されているように正方形または矩形であってもよい。ガラスパネルなどの基板を支持するための基板支持アセンブリ２３８の例示的寸法は幅約３０インチ、長さ約３６インチを含んでいてもよい。しかしながら、発明のプレート状構成のサイズは限定的ではなく、発明は円形や多角形などの他の形状も包含している。一実施形態において、プレート状構成３１０は幅約２６．２６インチ、長さ約３２．２６インチ以上の形状の矩形であり、これは、約５７０ｍｍ×７２０ｍｍ以上のサイズのフラットパネルディスプレイ用のガラス基板の処理を見込んでいる。

[0060]一般的に軸方向に対称な温度分配は、基板支持アセンブリ２３８の平面に垂直で、かつ基板支持アセンブリ２３８のステム２４２に平行な（かつこの内部に配置されている）基板支持アセンブリ２３８の中心を通って延びている中心軸から等距離にある全ポイントについて実質的に均一である温度パターンによって特徴付けられている。内部および外部の加熱要素ループは異なる温度で動作でき、外部ループは通常より高温で動作される。

[0061]加熱基板支持アセンブリとその上にある基板との間の熱伝導に起因する、減少したガス圧（真空）の動作条件下では、たとえ加熱・支持プレートの温度が均一でも均一な基板温度は生み出されない。これは、加熱時に、加熱基板支持アセンブリ上にある基板が基板の縁部で熱損失の増加を経験することになるからである。従って、表面全体にわたってほぼ均一な温度分配を有する加熱基板支持アセンブリは基板の不均一な熱損失特徴を補償しない。内部ループの加熱要素よりも高温で外部ループの加熱要素を動作することによって、基板の最外部または縁部のより高い熱損失を補償することができる。従って実質的に均一な温度分配はこのように基板にわたって生成される。

[0062]外部加熱要素５６がより高温で動作される場合、加熱要素５６の外部ループ近くのプレート状構成３１０にホットエリアがある。発明の一実施形態は、外部加熱要素５６の内部の近くに分配されて、かつ基板接触表面２３４の外部を取り囲んでいる構成４２０、４３０、４４０、４５０などの構成４０、例えば溝、チャネル、トング、突出、くぼみ、歯などを含む。図４Ａおよび４Ｂに示されている構成４０はプレート状構成３１０のホットエリアの比較的近くに位置付けられ、熱抵抗を提供し、熱膨張差分を補償し、プレート状構成３１０の反りを防ぎ、基板支持アセンブリの全体の温度均一性を改良することが意図されている。

[0063]本発明の教示を組み入れている複数の好ましい実施形態が詳細に示されまた説明されているが、当業者はこれらの教示をさらに組み入れている多数の他の様々な実施形態を容易に考案することができる。加えて、上記は本発明の実施形態を目的としているが、発明のその他および更なる実施形態もその基本的範囲から逸脱することなく考案されてもよく、その範囲は以下の請求項によって判断される。

ボトムゲート薄膜トランジスタの概略断面図を示している。 発明の基板支持アセンブリの一実施形態を有する例示的処理チャンバの概略断面図である。 発明の基板支持アセンブリの一実施形態の概略断面図を示している。 発明の一実施形態に従った基板支持アセンブリの一部の概略断面図を示している。 発明の別の実施形態に従った基板支持アセンブリの一部の概略断面図を示している。 基板支持アセンブリを圧縮する一実施形態の垂直な概略断面図を示している。 その中に加熱要素を有する基板支持アセンブリの一実施形態の水平な上面図を示している。 その中に加熱要素を有する基板支持アセンブリの別の実施形態の水平な断面図を示している。

符号の説明

２００…プラズマ強化化学気相成長システム、２０２…処理チャンバ、２０４…ガスソース、２０６…壁、２０８…底部、２１０…蓋アセンブリ、２１２…プロセス容積、２１４…ポンププレナム、２１６…エリア、２１８…分配プレートアセンブリ、２２０…内部表面、２２２…電源、２２４…ボディ、２２６…下部サイド、２２８…ホール、２３０…支持表面、２３２…加熱要素、２３４…基板接触表面、２３８…基板支持アセンブリ、２４０…ガラス基板、２４２…ステム、２４６…ベローズ、２４８…シャドウフレーム、２５０…リフトピン、２５４…シャドウフレーム、２５８…拡散プレート、２６０…ハンガープレート、２６２…ガス通路、２７４…電源、２８０…エントリポート、２８２…クリーニングソース。

Claims (20)

1. 処理チャンバ用の基板支持アセンブリであって、
   基板接触表面と第１の表面とを有する第１のプレートであって、前記第１の表面がその上に配置されている１つ以上の溝の第１のセットを備える第１のプレートと、
   第２の表面を有する第２のプレートであって、前記第２の表面がその上に配置されている１つ以上の溝の第２のセットを備える第２のプレートと、
   １つ以上の加熱要素と、を備え、
   前記第１のプレートの前記第１の表面と前記第２のプレートの前記第２の表面とは、静水圧圧縮によって共に押圧されて、一体型ボディに形成され、
   前記１つ以上の溝の前記第１のセットは、前記１つ以上の溝の前記第２のセットに対向して配置され、
   前記１つ以上の加熱要素は、前記第１のプレートと前記第２のプレートの間にあって、対向して配置された前記１つ以上の溝の第１のセットと第２のセット内に配置されていて、
   前記第１のプレートがさらに１つ以上の第１の構成を備えており、前記第２のプレートがさらに１つ以上の第２の構成を備えており、前記第１の構成と前記第２の構成とは、嵌め合うように対応付けられていて、
   前記第１の構成および第２の構成が、くぼみ、チャネル、突出、溝、トング、歯およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、基板支持アセンブリ。
2. 前記第１の構成及び第２の構成は、前記加熱要素によって温度が上昇するホットエリアの近くに配置される、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
3. 前記第１のプレートおよび第２のプレートが、高純度アルミニウムや合金非陽極酸化（ｕｎａｎｏｄｉｚｅｄ）鋳造アルミニウムから生成される、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
4. 前記第１の構成と第２の構成の対応の少なくとも１つが前記基板接触表面の外側部分の近くに設置されている、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
5. 前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間の空きスペースに充填されるコンパクト化充填材料をさらに備え、
   コンパクト化充填材料は、砂、金属、又は、セラミックパウダーを含む、請求項１に記載の基板支持アセンブリ。
6. 基板を処理する装置であって、
   処理チャンバと、
   前記処理チャンバに配置され、かつその上の前記基板を支持するように適合されている基板支持アセンブリであって、前記基板支持アセンブリが第１の表面を有する第１のプレートと、第２の表面を有する第２のプレートと、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に配置されている１つ以上の加熱要素とを備えており、前記第１のプレートの前記第１の表面と前記第２のプレートの前記第２の表面とは、静水圧圧縮によって共に押圧されて、一体型ボディに形成され、前記第１のプレートがさらに１つ以上の第１の構成を備えており、前記第２のプレートがさらに１つ以上の第２の構成を備えており、静水圧圧縮時に前記第１の構成と前記第２の構成とが嵌め合うように対応付けられ、前記第１の構成および第２の構成が、くぼみ、チャネル、突出、溝、トング、歯およびこれらの組み合わせから成る群から選択される基板支持アセンブリと、
   前記処理チャンバに配置されて、前記基板支持アセンブリの上方に１つ以上のプロセスガスを送るガス分配プレートアセンブリと、
   を備える装置。
7. １つ以上の溝状構成が、前記１つ以上の加熱要素を受け取るために、前記第１の表面または前記第２の表面のいずれか、あるいは両方の上に配置されている、請求項６に記載の装置。
8. 前記第１の構成及び第２の構成は、前記加熱要素によって温度が上昇するホットエリアの近くに配置される、請求項６に記載の装置。
9. 前記第１のプレートおよび第２のプレートが、高純度アルミニウムや合金非陽極酸化（ｕｎａｎｏｄｉｚｅｄ）鋳造アルミニウムから生成される、請求項６に記載の装置。
10. 前記第１の構成と第２の構成の対応の少なくとも１つが前記第１のプレートおよび第２のプレートの外側部分の近くに設置されている、請求項６に記載の装置。
11. 前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間の空きスペースに充填されるコンパクト化充填材料をさらに備え、コンパクト化充填材料は、砂、金属、又は、セラミックパウダーを含む、請求項６に記載の装置。
12. プレート状構成を有する基板支持アセンブリを製造する方法であり、前記プレート状構成が基板受け取り表面と第１の表面とを有する第１のプレートと、第２の表面を有する第２のプレートとを含む方法であって、
    前記プレート状構成を形成するために、前記第１のプレートの前記第１の表面と前記第２のプレートの前記第２の表面とを共に対応付けるステップであって、さらに、前記第１のプレートの前記第１の表面上の１つ以上の第１の構成を前記第２のプレートの前記第２の表面上の１つ以上の第２の構成と嵌め合うように対向して配置する工程を含み、前記第１の構成および第２の構成が、くぼみ、チャネル、突出、溝、トング、歯およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、対応付けるステップと、
    前記プレート状構成の周りすべてに、それを取り囲んで静水圧圧縮によって圧力を印加するステップであって、前記第１のプレートの前記第１の表面と前記第２のプレートの前記第２の表面とは、静水圧圧縮によって共に押圧され、一体型ボディに形成されるように、前記第１のプレートと前記第２のプレートが前記プレート状構成に相互に接着されているステップと、
    を含む方法。
13. 前記印加するステップが１００，０００ｐｓｉ以上の圧力で高圧炉において実行される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記印加するステップが熱間静水圧成形法によって実行される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記印加するステップが冷間静水圧成形法によって実行される、請求項１２に記載の方法。
16. 前記印加するステップが２０度以上の温度で実行される、請求項１２に記載の方法。
17. 静水圧圧縮時の高圧によるプレート状構成の崩壊を防ぐために、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間の空きスペースに充填材料を提供するステップをさらに含み、前記充填材料は、砂、金属、又は、セラミックパウダーを含む、請求項１２に記載の方法。
18. 前記対応付けるステップがさらに、前記第１のプレートの前記第１の表面上の前記１つ以上の溝状構成の第１のセットを、前記第２のプレートの前記第２の表面上の前記１つ以上の溝状構成の第２のセットと対向して配置する工程を含み、対向して配置された１つ以上の溝状構成で、１つ以上の加熱要素を受け取る、請求項１２に記載の方法。
19. 前記第１の構成及び第２の構成は、加熱要素によって温度が上昇するホットエリアの近くに配置される、請求項１２に記載の方法。
20. 前記第１の表面または前記第２の表面のいずれか、あるいは両方の上に配置されている１つ以上の溝状構成によって１つ以上の加熱要素を受け取るステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。

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