JP5544061B2 - 基板支持体及びその製造方法 - Google Patents

基板支持体及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5544061B2
JP5544061B2 JP2008006487A JP2008006487A JP5544061B2 JP 5544061 B2 JP5544061 B2 JP 5544061B2 JP 2008006487 A JP2008006487 A JP 2008006487A JP 2008006487 A JP2008006487 A JP 2008006487A JP 5544061 B2 JP5544061 B2 JP 5544061B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate support
particle size
heating element
aluminum
leg
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2008006487A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008177572A (ja
JP2008177572A5 (ja
Inventor
デサイ アビヒ
ティー ヒラハラ ロバート
アウガソン カルビン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Applied Materials Inc filed Critical Applied Materials Inc
Publication of JP2008177572A publication Critical patent/JP2008177572A/ja
Publication of JP2008177572A5 publication Critical patent/JP2008177572A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5544061B2 publication Critical patent/JP5544061B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68792Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the construction of the shaft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)

Description

発明の背景
(技術分野)
本発明の実施形態は、一般的には、高温半導体プロセスシステム(semiconductor processing system)における使用に適しているアルミニウム基板支持体(aluminum substrate support)に関する。
(関連技術の説明)
集積回路は、1つのチップ上に数百万個のトランジスタ、キャパシタ、及び抵抗器を含むことのできる複雑なデバイスにまで発展した。チップ設計の発展のためには、より高速な回路と、より高い回路密度とがつねに要求され、従ってますます正確な製造プロセスが求められている。化学気相成長法(CVD)は、頻繁に使用される製造プロセスの1つである。
化学気相成長法は、一般的には、半導体ウェハなどの基板上に薄膜を堆積させるために使用される。化学気相成長法は、一般的には、真空チャンバの中に前駆体ガスを導入することによって達成される。前駆体ガスは、一般に、チャンバの上部付近に位置しているシャワーヘッドを通じて導かれる。前駆体ガスは反応して、加熱型(heated)基板支持体上に配置されている基板の表面上に、材料の層を形成する。パージガスを支持体における穴を通じて基板の縁部に送り込み、これにより、縁部に基板が堆積する(これに起因してプロセス中に基板が支持体に付着したり剥離することがある)ことを防止する。反応中に生成される揮発性の副生成物は、排出システムを通じてチャンバから排出させる。
化学気相成長法を使用して基板上に形成される頻度の高い材料の1つは、タングステンである。タングステンを形成するために使用できる前駆体ガスとしては、六フッ化タングステン(WF)及びシランが挙げられる。シランと六フッ化タングステンが混合すると、「浮遊」タングステン(“stray” tungsten)(すなわち基板上に堆積しないタングステン)が、シャワーヘッド及びその他のチャンバの構成要素上に堆積する。浮遊タングステンの膜がシャワーヘッド上に形成され、チャンバの汚染源となることがある。最終的には、シャワーヘッドにおける穴(前駆体ガスがシャワーヘッドを容易に通過できるようにする)が浮遊タングステンによって詰まることがあり、シャワーヘッドを取り外して洗浄又は交換する必要が生じる。化学気相成長法のチャンバは、例えば誘電体材料(SiOなど)など他の材料が堆積した後の定期的な洗浄を必要とすることがしばしばある。
シャワーヘッドの定期保守の間隔を延ばすため、一般的にはフッ素ベースの化学物質を使用して浮遊タングステン膜を取り除く(すなわちエッチング除去する)。また、フッ素ベースの化学物質は、反応すると、加熱型支持体(一般にはアルミニウムから作製されている)上にフッ化アルミニウム(AlFx)の層を形成する。フッ化アルミニウム(AlFx)の層は、制御下で均一な状態に存在しているならば、加熱型支持体を保護する犠牲被膜層となる。しかしながら、フッ化アルミニウム(AlFx)の成長が、加熱型支持体の領域によって不均一になる、或いは過度になると、AlFx層に欠陥が生じたり、薄片及び粒子を発生させる起点が選択的に形成されることがあり、これにより粒子の有害な発生源及び汚染源となる。
従来の多くのアルミニウム基板支持体は、鍛造物又は鋳造物である。鍛造工程は制御することが難しく、従って、鍛造された基板支持体は、一般的に幅広い材料特性(幅広い粒径など)を示す。鋳造工程も制御が難しいことがあり、結果として幅広い材料特性(幅広い粒径など)につながりうる。本発明者は、大きな粒径を示す、鍛造による基板支持体及び鋳造による基板支持体では、フッ化アルミニウム(AlFx)の能力特性が低い、すなわち、フッ化アルミニウム(AlFx)膜に大量の欠陥があり、大量の粒子を発生させ、結果として耐用年数が短いことを発見した。従って、付着したフッ化アルミニウム(AlFx)膜の能力特性を高める有利な粒径分布を有する、加熱型のアルミニウム基板支持体を作製することは有益であろう。
更には、基板支持体のヒーター本体及び脚部結合部を、そのようなヒーターを高温で使用できるように構成しなければならない。基板支持体は、400℃以上480℃までの範囲の工程温度にて使用でき、この温度範囲は、推奨されるアルミニウム動作温度(aluminum operational temperature)を十分に上回っている。溶接割れは、付着したフッ化アルミニウム(AlFx)膜の損傷と、真空漏れの問題を助長することがある。
従って、この技術分野には、化学気相成長法の工程における使用に適している改良された加熱型支持体のニーズが存在している。
発明の概要
高温の基板プロセスシステムにおける使用に適するアルミニウム加熱型基板支持体と、このような基板支持体を製造する方法とを提供する。いくつかの実施形態においては、加熱型アルミニウム基板支持体は、アルミニウム本体と、本体に埋め込まれている加熱素子と、本体に結合されている脚部とを含むことができる。アルミニウム本体は、約250μm未満の平均粒径を有する。脚部は、完全溶け込み重ね溶接継手を使用して本体の底部に結合されている。
いくつかの別の実施形態においては、加熱型アルミニウム基板支持体は、埋め込まれている加熱素子を有する鋳造アルミニウム本体を含むことができる。この鋳造アルミニウム本体は、約250μm未満の平均粒径を達成する粒径改良材料(grain enhancer)を含んでいる。特定の実施形態においては、この粒径改良材料はチタン(Ti)である。1つの実施形態においては、約0.03〜約0.1重量パーセントの粒径改良材料を使用して、約250μm未満の平均粒径を達成する。脚部は、完全溶け込み重ね溶接継手を使用して本体の底部に結合することができる。
いくつかの別の実施形態においては、加熱型アルミニウム基板支持体は、約250μm未満の平均粒径を有する圧延鍛造板状素材(rolled wrought plate stock)から作製されているアルミニウム本体を含むことができる。この本体には、加熱素子が中に機械的に埋め込まれている。
詳細な説明
図1は、半導体プロセスシステム(図示していない)において高温で使用するのに適している加熱型アルミニウム基板支持体100の1つの実施形態を示している。本発明を利用する目的で適合化することのできる1つの好適な半導体プロセスシステムは、Applied Materials社(カリフォルニア州サンタクララ)から入手可能なCENTURA(商標名)CVDプロセスシステムである。なお、本発明の加熱型アルミニウム基板支持体100は、別のプロセスシステム(例えば、別の製造業者から入手可能なプロセスシステム)において使用することも考慮されている。
加熱型アルミニウム基板支持体100は、円盤状の本体102と、脚部104と、加熱素子106とを含んでいる。脚部104は、一般的には管状部材であり、本体102に結合されている第1の端部132と、反対側の第2の端部134とを有する。脚部104は、第1の端部132に配置されている取付けフランジ136を含んでおり、この取付けフランジ136は、後から更に説明するように、脚部104を本体102の底面112に結合している。脚部104は、上側メインシャフト138と下側メインシャフト140も含んでいる。上側メインシャフト138は、下側メインシャフト140よりも大きい直径を有する。下側メインシャフト140は、上側メインシャフト138のほぼ直径まで外側に延在している環状リブ142を含んでいる。
脚部104の中には2本のセラミックヒーターチューブ130が配置されている。これらのチューブ130は、第2の端部134付近に配置されている脚部104の内部フランジ144に結合されている。チューブ130のそれぞれを貫いて導電性ロッド146が配置されており、それぞれのヒーターリード線108に結合されている。コネクタピン148は、導電性ロッド146にろう付けされている、又は他の方法によって導電性ロッド146に結合されている。このピン148は、加熱素子106への電力の結合を容易にするためチューブ130よりも突き出している。
本体102内へのセンサー(図示していない)の配置を容易にするため、脚部104の中にガイドチューブ150も設けられている。図1に示した実施形態においては、チューブ150は、本体102の底面112に形成されている止まり穴152の中に入っている。
本体102は、アルミニウムから作製されており、約250μm未満の平均粒径を有する。約250μm未満の平均粒径により、本体102を構成しているアルミニウム材料中の不純物が、より均一に分散する。本体102のこの粒子サイズにおいては、粒界の表面積が増すことと、粒界に存在している不純物に起因する点欠陥のサイズが制限されることとによって、不純物の分散がより均一なものとなる。
従って、本体102は、点欠陥が少なく、より分散しており、従って、従来の支持体と比較して、フッ化アルミニウムAlFx膜の欠陥につながる起点が少なく、より分散しており、結果として、粒子の生成量が減少し、支持体の耐用年数が長くなる。この小さな粒子サイズの予測外の恩恵として、本体102のいくつかの実施形態を覆っている陽極酸化被膜の均一性(consistency)、再現性、及び品質が向上する。陽極酸化被膜の均一性及び品質が向上することにより、ヒーターの動作性能が向上する。
約250μm未満の平均粒径を有する本体102は、多数の方法において得ることができるが、例示的な1つの方法について以下に説明する。なお、約250μm未満の平均粒径は、本発明の恩恵が得られる別の方法によって達成することも考慮されている。本体102を鍛造する実施形態においては、鍛造した本体を粒子サイズに基づいて等級分けすることにより、約250μm未満の平均粒径を有する本体のみを選択し、それらをアルミニウム基板支持体100に製造する。
いくつかの実施形態においては、約250μm未満の平均粒径が得られる方法で本体102を鋳造する。本体102は、所望の粒子サイズを得るため適切な量の粒径改良材料を加えた、実質的に純粋なアルミニウムから鋳造することができる。特定の実施形態においては、粒径改良材料はチタン(Ti)である。1つの実施形態においては、約0.03〜約0.1重量パーセントの粒径改良材料(チタン(Ti)など)を使用して、約250μm未満の平均粒径を達成することができる。
加熱素子106は、本体102の中に配置されている、又は埋め込まれている、又はその他の方法で本体102に結合されている。加熱素子106は、抵抗発熱体、又は熱伝導流体を循環させる導管、又はその他の適切な熱発生器とすることができる。いくつかの実施形態においては、加熱素子106は、本体102の温度を約480℃まで上昇させることができる。
1つの実施形態においては、加熱素子106は、本体102の底面112から延びているリード線108を有する抵抗発熱体である。リード線108は、発熱体に給電する電源に加熱素子106を容易に結合できるように、本体102のうち脚部104によって囲まれている領域内から出て脚部104の中に配線されている。
図1に示した実施形態においては、加熱素子106は、本体102の中央に配置されている、すなわち、本体102の底面112及び反対側の上面114から実質的に等しい距離にある。なお、加熱素子106を別の方向に配置することも考慮されている。
図2に示した本体102の断面図を参照すると、加熱素子106は、一般的に、リフトピン穴204より半径方向外側に配置されている二重の輪202として編成されている。加熱素子106の中間点206は、一般的には、2つの隣接するリフトピン穴204から実質的に等しい距離に配置されている。加熱素子106は、所定の位置に鋳造する、溝の中に埋め込む、又は別の方法で本体102内に配置することができる。
図3は、溝304の中に埋め込まれている加熱素子106を有する本体302の部分断面図を示している。本体302は、上述した本体102と実質的に類似している。溝304は、鋳造時、鍛造時、又はその他の本体形成工程時に、本体302に形成することができる。或いは、溝304は、本体302の凹部(blank)を作製した後、本体302に機械加工する、又はそれ以外の方法で形成することができる。
図3に示した実施形態においては、本体302は、冷間加工によるアルミニウム板状素材(6061−T651鍛造板状素材(wrought tooling plate)など)から作製されており、溝304が機械加工されている。加熱素子106は、一例においては6061−T651板状素材によって溝304内に配置されており、溝304が機械加工されている。溝304は、中に加熱素子106が収容されるサイズとすることができ、1つの実施形態においては、溝304は、加熱素子106が溝304に圧入される、又はぴったり嵌るようなサイズとすることができる。
加熱素子106を溝304に収容しておくため、キャップ306が溝304を閉じている。キャップ306は、本体302とキャップ306との間に漏れのない継手を形成する任意の適切な手法(電子ビーム溶接など)を使用して、本体302に溶接することができる。キャップ306及び溝304の幾何形状により、電子ビーム溶接をキャップ306より奥、本体材料の中に完全に溶け込ませて、応力が加わる位置(stress application point)を、縦方向の溶接に垂直な方向に変化させることができ、これにより漏れの可能性が大幅に減少する。
図3は、本体302と脚部104との間の溶接も示している。図1に示した本体102及び脚部104も同様に結合することができる。本体302は、脚部104の第1の端部132に形成されている取付けフランジ136を受け入れるように構成されているくぼみ308を含んでいる。
取付けフランジ136は、脚部104の上側メインシャフト138から外方に外側フランジ壁314まで広がっている傾斜壁312を含んでいる。外側フランジ壁314は、ほぼ円形であり、傾斜壁312とは反対側の、フランジ壁314の端部から半径方向外方に延びているリップ316を含んでいる。リップ316は、くぼみ308の側壁310にぴったり嵌る、若しくは圧入される、又はその両方となるような寸法を有する。溶接(この実施形態では重ね継手として示してある)は、くぼみ308の側壁310と脚部104のフランジ壁314との間に画成されている隙間を満たしている。溶接322のうち露出している端部は、溶接後に機械加工していない。更に、溶接322は、リップ316を超えて、脚部104と、本体のくぼみ308の底部318まで完全に溶け込んでいる(破線320によって示してある)、結果として、溶接322のうち応力が加わる位置324が、脚部104の第1の端部132の平面に沿った、溶接322の側面に位置する。従って、リップ316が、脚部104と同種の材料における溶接ルート部を形成するための犠牲下地(sacrificial backing)となり、これにより、基板支持体302の平均耐用年数を短縮しうる亀裂先端の形成が排除される。応力が加わる位置324を溶接322の側面に位置させることにより、溶接322の耐用年数が大幅に増大する。本発明の基板支持体は、温度が400℃以上480℃までの用途において使用できるため、溶接322の平面と、応力が加わる位置との間の角度的なずれ(この場合には約90度)による溶接322の耐損傷性によって、従来の突合せ継手設計と比較して相当な改良が提供される。
図1に戻り、基板支持体100の本体102は、一般的には、本体102の上面114の中央に形成されている止まり穴160を含んでいる。この穴160は、プロセス時に基板が乗るセラミックカバープレート(図示していない)を位置決めする目的に使用されている。これにより、上面114が例えば46μin〜62μin(RMS)に粗面化されているとき、セラミックカバープレートと本体102との間の良好な熱接触が確保される。
図4は、図2の切断線4−4に沿って切断したときの基板支持体100の部分断面図であり、本体102のリフトピン穴204の中に配置されているリフトピンガイド402を示している。このガイド402は、下端部408付近にショルダー部406が形成されている管状セラミック本体404を有する。ショルダー部406は、リフトピン穴204に形成されている棚部(ledge)410に面している。本体102の底面112に形成されている環状タブ412は、半径方向内方に、ガイド402の下端部408に押し付けられており、リフトピン穴204の中にガイド402を固定している。ガイド402の上面414は、一般的に、本体102の上面114よりもくぼんでいる。本体102の上面114には、リフトピン穴204と同心の座ぐり穴416が設けられており、リフトピン(図示していない)の末端部が表面114より下に配置されるときこれを収容する。
上述した微粒子の基板支持体では、特に、400℃以上480℃までの範囲の工程温度(推奨されるアルミニウム動作温度を十分に上回っている)において、従来の粒子の大きな支持体と比較して、フッ化アルミニウム膜のすぐれた能力特性と、長い耐用年数とが実証された。例えば、約500μmの平均粒径を有する基板支持体では、約21000回のウェハプロセスサイクルの後、フッ化アルミニウム膜の相当な量の欠陥(従って許容されない粒子生成量)を示したが、約180μmの平均粒径を有する基板支持体では、約335000回のウェハプロセスサイクルの後、フッ化アルミニウム膜の欠陥はほとんど示さなかった。
図5は、加熱型基板支持体を作製する方法500の1つの実施形態の流れ図である。方法500はステップ502から始まり、このステップにおいて、約250μmの平均粒径を有するアルミニウム本体を形成する。
1つの実施形態においては、形成するステップ502は、粒径改良材料を用いて本体を鋳造するステップを含むことができる。チタン又はその他の適切な粒径改良材料を使用することができる。1つの実施形態においては、粒径改良材料として約0.03〜約0.1重量パーセントのチタンを使用する。
別の実施形態においては、形成するステップ502は、アルミニウム本体を等級分けし、約250μmの平均粒径を有する本体のみを選択して更に製造するステップを含むことができる。本体は、鍛造、鋳造、又はその他の方法によって製造することができる。1つの実施形態においては、形成される本体は、圧延アルミニウム板である。
形成するステップは、加熱素子を本体内に組み込むステップを含んでいる。本体を鋳造するいくつかの実施形態においては、加熱素子を板の中に鋳造する。本体が、鋳造、鍛造、又は圧延アルミニウム板である別の実施形態においては、本体に形成される溝に加熱素子を配置する。溝は、電子ビーム溶接又はその他の適切な方法を使用してキャップをかぶせることができる。
ステップ504において、脚部を本体に溶接する。1つの実施形態においては、溶接部に応力が加わる位置が縦方向の溶接に実質的に垂直であるように、脚部及び本体に完全に溶け込んだ重ね継手を使用して、脚部を本体に溶接する。
オプションのステップ506においては、本体、脚部、それらの選択された表面、のうちの1つ以上を表面処理する(texturing)ことができる。1つの実施形態においては、本体の上面を表面処理する。
オプションのステップ508においては、本体のうちの選択された部分を被膜処理することができる。1つの実施形態においては、脚部が無処理のアルミニウム面のままとなるように、脚部をマスキングした状態で本体を陽極酸化する。別の実施形態においては、本体及び脚部をフッ化アルミニウム(AlFx)の層によって処理する(seasoned)。
このように、熱間プロセス環境において基板の改良されたプロセスを可能とする、加熱型アルミニウム基板支持体と、それを製造する方法とを提供する。基板支持体の本体が微粒子構造であることにより、粒界の表面積が増すことと、粒界に存在している不純物に起因する点欠陥のサイズが制限されることとによって、不純物の分散がより均一なものとなり、この結果として、フッ化アルミニウム膜の損傷や粒子生成の発生原因となる欠陥点(defeat point)が減少する。更に、微粒子の本体は、結果としてすぐれた陽極酸化被膜と、ヒーターの堅牢な動作性能につながり、これは有利な再現可能な基板支持体である。従って、微粒子構造の基板支持体は、従来の設計よりもすぐれたフッ化アルミニウム膜の能力特性と、これに相応する長い耐用年数とを提供する。更には、本発明の脚部と本体との間の改良された溶接継手により、従来の設計よりも溶接部が損傷する可能性が減少し、これにより、本発明の基板支持体の耐用年数が更に延びる。
上記の説明は、本発明のいくつかの実施形態を対象としたものであるが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、本発明のそれ以外の更なる実施形態を案出することができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲に基づいて定められる。
本発明の上述した構成を達成し、詳しく理解できるように、上に簡潔に要約した本発明について、添付図面に図解した本発明の実施形態を参照しながら、更に具体的に説明する。
高温のプロセス環境における使用に適する加熱型基板支持体の1つの実施形態の垂直断面図である。 図1の加熱型基板支持体の水平断面図である。 高温のプロセス環境における使用に適する加熱型基板支持体の別の実施形態の垂直断面図である。 図2の切断線4−4に沿って切断したときの加熱型基板支持体の部分断面図である。 加熱型基板支持体を作製する方法500の1つの実施形態の流れ図である。
しかしながら、添付図面は本発明の代表的な実施形態を示しているにすぎず、従って、本発明の範囲を制限するものとはみなされず、本発明は、同等の効果を有する他の実施形態を含むことに留意すべきである。更に、1つの実施形態の構成を、更に記載することなく別の実施形態において有利に利用することができる。

Claims (17)

  1. 半導体プロセスシステムに使用される基板支持体であって、
    250μm未満の平均粒径を有するアルミニウム本体と、
    前記本体に埋め込まれている加熱素子と、
    完全溶け込み重ね溶接継手によって前記本体の底部に結合されている脚部とを備えている基板支持体。
  2. 前記加熱素子が前記脚部の中に延びているリード線を更に備えている請求項1に記載の基板支持体。
  3. 前記本体を貫いて形成されているリフトピン穴に配置されているセラミックガイドを更に備えている請求項1に記載の基板支持体。
  4. 前記本体が粒径改良材料を更に備えている請求項1に記載の基板支持体。
  5. 前記本体がチタン粒径改良材料を更に備えている請求項1に記載の基板支持体。
  6. 前記本体が0.03〜0.1重量パーセントの間のチタン粒径改良材料を更に備えている請求項1に記載の基板支持体。
  7. 前記本体が鋳造され又は鍛造される請求項1に記載の基板支持体。
  8. 半導体プロセスシステムに使用される基板支持体であって、
    250μm未満の平均粒径を有する圧延アルミニウム本体と、
    前記本体内に配置されている加熱素子と、
    脚部であって、前記脚部の取付フランジの端部に形成され、完全溶け込み重ね溶接継手によって前記本体の底部に結合されている脚部とを備えている基板支持体。
  9. 前記本体が機械加工されている溝を有する6061−T651鍛造板状素材を更に備えており、
    前記加熱素子が前記溝に配置されている請求項8に記載の基板支持体。
  10. 半導体プロセスシステムに使用される基板支持体を製造する方法であって、
    250μm未満の平均粒径を有するアルミニウム本体を選択するステップであって、前記本体が中央の止まり穴を有する上面と、反対側の底面とを有する前記ステップと、
    管状の脚部を前記本体の前記底面に形成されているくぼみの中に重ね溶接するステップであって、前記脚部のリップは溶接ルート部を形成するための犠牲下地を形成し、前記本体内に配置されている加熱素子のリード線が前記管の中に延びている前記ステップとを含む方法。
  11. 前記選択するステップが、
    250μmより大きい平均粒径を有する本体を含む、複数の鍛造された本体から、250μm未満の平均粒径を有する鍛造された本体を選択するステップを更に含む請求項10に記載の方法。
  12. 前記本体を鋳造するステップを更に含む請求項10に記載の方法。
  13. 鋳造するステップが、
    粒径改良材料を含むアルミニウム材料から前記本体を鋳造するステップを更に含む請求項12に記載の方法。
  14. 鋳造するステップが、
    チタン粒径改良材料を含むアルミニウム材料から前記本体を鋳造するステップを更に含む請求項12に記載の方法。
  15. 鋳造するステップが、
    0.03〜0.1重量パーセントの間のチタン粒径改良材料を含むアルミニウム材料から前記本体を鋳造するステップを更に含む請求項12に記載の方法。
  16. 前記本体を形成するための圧延アルミニウム板に、前記加熱素子を受け入れるように構成されている溝を形成するステップを更に含む請求項10に記載の方法。
  17. 前記本体を形成するための6061−T651鍛造アルミニウム板状素材に、前記加熱素子を受け入れるように構成されている溝を形成するステップを更に含む請求項10に記載の方法。
JP2008006487A 2007-01-18 2008-01-16 基板支持体及びその製造方法 Active JP5544061B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US88562207P 2007-01-18 2007-01-18
US88561207P 2007-01-18 2007-01-18
US60/885,622 2007-01-18
US60/885,612 2007-01-18

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2008177572A JP2008177572A (ja) 2008-07-31
JP2008177572A5 JP2008177572A5 (ja) 2013-10-03
JP5544061B2 true JP5544061B2 (ja) 2014-07-09

Family

ID=39183077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008006487A Active JP5544061B2 (ja) 2007-01-18 2008-01-16 基板支持体及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1947689A3 (ja)
JP (1) JP5544061B2 (ja)
KR (1) KR101059060B1 (ja)
SG (1) SG144830A1 (ja)
TW (1) TWI478214B (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102278081B1 (ko) * 2019-06-27 2021-07-19 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 방법

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06326081A (ja) * 1993-05-17 1994-11-25 Fuji Electric Co Ltd 乾式薄膜加工装置用加熱装置
JP3746878B2 (ja) * 1997-07-23 2006-02-15 株式会社神戸製鋼所 ガス耐食性とプラズマ耐食性に優れるアルマイト皮膜形成性および耐熱性に優れた半導体製造装置用Al合金および半導体製造装置用材料
JP4627392B2 (ja) * 2001-09-26 2011-02-09 株式会社アルバック 真空処理装置および真空処理方法
US7048814B2 (en) * 2002-02-08 2006-05-23 Applied Materials, Inc. Halogen-resistant, anodized aluminum for use in semiconductor processing apparatus
JP4010170B2 (ja) * 2002-04-11 2007-11-21 ソニー株式会社 光電変換素子の製造方法
JP4008401B2 (ja) * 2003-09-22 2007-11-14 日本碍子株式会社 基板載置台の製造方法
JP2005109169A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Ngk Insulators Ltd 基板加熱装置とその製造方法
JP4133958B2 (ja) * 2004-08-04 2008-08-13 日本発条株式会社 ワークを加熱または冷却するための装置と、その製造方法
US20060075970A1 (en) * 2004-10-13 2006-04-13 Guenther Rolf A Heated substrate support and method of fabricating same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008177572A (ja) 2008-07-31
SG144830A1 (en) 2008-08-28
EP1947689A3 (en) 2011-03-30
TW200903593A (en) 2009-01-16
EP1947689A2 (en) 2008-07-23
TWI478214B (zh) 2015-03-21
KR20080068592A (ko) 2008-07-23
KR101059060B1 (ko) 2011-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8540819B2 (en) Ceramic heater
TWI629727B (zh) 加熱單元
US8203104B2 (en) Mounting table structure and heat treatment apparatus
JP3338593B2 (ja) 半導体処理装置およびその製造方法
TWI413438B (zh) 半導體製造裝置用之保持單元、及裝載有該保持單元之半導體製造裝置
US8829397B2 (en) Corrosion-resistant multilayer ceramic member
WO2017026206A1 (ja) ヒータユニット
JPH0871408A (ja) 化学的攻撃ガス環境に露出されるプラズマ処理室の加熱金属表面用セラミック保護及びその加熱金属表面の保護方法
JP5476726B2 (ja) 半導体製造装置用ウエハ保持体、及びそれを備えた半導体製造装置
JP2005166354A (ja) セラミックヒーター
JP6836663B2 (ja) 発熱部材
US9917001B2 (en) High temperature fine grain aluminum heater
JP2022530906A (ja) 静電チャックシステム
US20090283034A1 (en) Wafer holder, manufacturing method thereof and semiconductor manufacturing apparatus
JP2008004926A (ja) ウエハ保持体とその製造方法及び半導体製造装置
JP3642746B2 (ja) セラミックスヒータ
JP5544061B2 (ja) 基板支持体及びその製造方法
US20210084719A1 (en) Ceramic heater and method of forming using transient liquid phase bonding
US20070274021A1 (en) Electrostatic chuck apparatus
JPH0677148A (ja) 半導体ウエハー加熱装置
JPH09235166A (ja) 金属部材とセラミックス部材との接合構造およびその製造方法
KR101305760B1 (ko) 세라믹스 히터
JP3842695B2 (ja) 半導体処理装置
TW202101661A (zh) 用於改良基板處理的基板底座
JP2008270400A (ja) 半導体製造装置用ウエハ保持体及びそれを搭載した半導体製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110114

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111122

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120222

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120227

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120322

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120330

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20120422

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20120426

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120521

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130219

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130516

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130521

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130609

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130613

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20130719

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20130724

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20130819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130910

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20131210

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20131213

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20140110

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20140116

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20140210

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20140214

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140309

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140415

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140511

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5544061

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250