JP5683063B2 - 窒化アルミニウム又は酸化ベリリウムのセラミックカバーウェハ - Google Patents
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Description
本願に記載の実施形態は、処理チャンバを洗浄するための方法及び装置に関する。
化学気相蒸着（ＣＶＤ）処理の間、反応ガスがチャンバの内側表面上に蒸着する組成物を生成する場合がある。これらの蒸着物が堆積するにつれ、残留物が剥落し、続く処理工程において汚染を引き起こす可能性がある。このような残留蒸着物は蒸着の均一性、蒸着速度、膜強度その他等の諸処理条件に悪影響を及ぼす場合がある。
従って、典型的には処理チャンバを定期的に洗浄し、残留物を除去する。典型的には、各処理ごと又はチャンバで幾つかの処理を行った後にエッチングガスを用いてチャンバを洗浄する。長い時間を経た後、典型的には約１０００〜２０００枚のウェハを処理した後、チャンバを開け、すすぎ水を用いて手作業で洗浄しきれいに拭き取る。当然ながら、必要な洗浄時間を最短とし、処理チャンバでのウェハのスループットを向上させることが望ましい。
洗浄ガスを用いた洗浄には、一般的にはプラズマドライ洗浄技法が関わる。これらの技法では洗浄ガスをチャンバに導入し、洗浄ガスからプラズマを発生させ、プラズマを用いて汚染残留物を除去することを必要とする別々の処理工程が必要である。典型的には、フッ素を洗浄ガス種として使用する。このような洗浄処理の説明は、例えば同一人に譲渡された米国特許第４９６０４８８号及び第５１２４９５８号に見出すことができ、これらの文献の開示は参照により全て本願に組み込まれる。
ドライ洗浄作業の欠点は、通常はアルミニウムから成るサセプタの劣化に関与することである。サセプタは通常、その表面上に陽極酸化層を有しており、これが保護に役立っている。しかしながら、プラズマ洗浄処理中、処理におけるフッ素化学作用により陽極酸化層にフッ素が侵入し、フッ化アルミニウムが形成されてしまう。これは通常、サセプタ上の陽極酸化層の点欠陥位置で起こる。フッ化アルミニウム生成により団塊の形成、亀裂の発生及び剥離が起こり、その結果、後にサセプタ上に配置されるウェハで均一性・粒子問題が生じる。
上記のサセプタ劣化に対処するためのある方法では、参照により本願に組み込まれるところの同一人に譲渡された米国特許第５１５８６４４号に記載されるように、２工程方式の洗浄処理を用いる。この２工程方式の処理においては、まず最初にサセプタを下降させてガス排気マニホルドから十分に離す拡張状態で洗浄を行い、サセプタとガス排気ヘッドとの間の距離によりプラズマが減ることで、サセプタに到達するプラズマの量が限られる。この構成によりプラズマはチャンバの接地壁部にいくらか再指向され、その部位の洗浄を行う。第2工程において、サセプタをガス排気ヘッドの近くに戻し、サセプタそれ自体の洗浄を行う。この２工程処理により、サセプタが高強度のプラズマに曝露される時間が短縮される。
本発明の実施形態は、洗浄剤をチャンバに導入する前に窒化アルミニウムセラミックウェハ又は酸化ベリリウムセラミックウェハを含むセラミックカバー基板をサセプタ上にローディングすることで、洗浄作業中にサセプタを保護する方法及び装置を提供する。
一実施形態においては１６０Ｗ／ｍ−Ｋより高い熱伝導率と、約１１インチから約１３インチの範囲内の直径の円形形状と、約０．０３０インチから約０．０６０インチの範囲内の厚さと、約０．０１０インチ以下の平面度を有する窒化アルミニウムセラミックウェハを含む窒化アルミニウムセラミックカバー基板を提供する。熱伝導率は約１８０Ｗ／ｍ−Ｋ以上であってもよく、一部の実施例において熱伝導率は約１９０Ｗ／ｍ−Ｋ以上であってもよい。厚さは約０．０３５インチから約０．０５０インチの範囲内であってもよい。一実施例において、厚さは約０．０４０インチであってもよい。平面度は約０．００８インチ以下、例えば約０．００６インチ以下であってもよい。別の実施例において、窒化アルミニウムセラミックウェハの直径は約１１．２インチから約１２．８インチの範囲内、好ましくは約１１．５インチから約１２．５インチ、例えば約１１．８インチであってもよい。
別の実施形態においては、約１６０Ｗ／ｍ−Ｋ以上の熱伝導率と、円形形状と、約０．０３０インチから約０．０６０インチの範囲内の厚さと、約０．０１０インチ以下の平面度を有する窒化アルミニウムセラミックウェハを含む窒化アルミニウムセラミックカバー基板を提供する。熱伝導率は約１６０Ｗ／ｍ−Ｋから約２００Ｗ／ｍ−Ｋの範囲内、好ましくは約１８０Ｗ／ｍ−Ｋ以上、例えば約１８７Ｗ／ｍ−Ｋであってもよい。実施例において厚さは約０．０３５インチから約０．０５０インチの範囲内であってもよい。また、平面度は約０．００８インチ以下、例えば約０．００６インチ以下であってもよい。
一実施例において、窒化アルミニウムセラミックウェハは円形形状と、約１１インチから約１３インチ、好ましくは約１１．２インチから約１２．８インチ、より好ましくは約１１．５インチから約１２．５インチの範囲内、例えば１１．８インチの直径を有していてもよい。別の実施例において、窒化アルミニウムセラミックウェハは円形形状と、約７インチから約９インチ、好ましくは約７．２インチから約８．８インチ、より好ましくは約７．５インチから約８．５インチの範囲内、例えば７．８インチの直径を有していてもよい。別の実施例において、窒化アルミニウムセラミックウェハは円形形状と、約５インチから約７インチ、好ましくは約５．２インチから約６．８インチ、より好ましくは約５．５インチから約６．５インチの範囲内、例えば約５．８インチの直径を有していてもよい。
別の実施例においては、約１８５Ｗ／ｍ−Ｋ以上の熱伝導率と、約１１．５インチ以上の直径を有する円形形状と、約０．０３０インチから約０．０６０インチの範囲内の厚さと、約０．００８インチ以下の平面度を有する窒化アルミニウムセラミックウェハを含む窒化アルミニウムセラミックカバー基板を提供する。
実施例において、窒化アルミニウムセラミックウェハは平滑度約１２０マイクロインチ以下、好ましくは約１００マイクロインチ以下、好ましくは約８０マイクロインチ以下、好ましくは約５０マイクロインチ以下、より好ましくは約１０マイクロインチ以下の上面を有していてもよい。一部の実施例では、窒化アルミニウムセラミックカバー基板の上面には鏡面仕上げが施されている。
窒化アルミニウムセラミックウェハは少なくともアルミニウムと窒素を含有するが、酸素、イットリウム、スカンジウム、エルビウム、ベリリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、その合金、その誘導体、又はその組み合わせ等のその他の材料又は元素も含有していてもよい。窒化アルミニウムセラミックウェハの組成物は窒化アルミニウムを含有しており、酸化アルミニウム又はアルミナ、酸化イットリウム又はイットリア、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化ベリリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、その合金、又はその組み合わせを更に含有させることで変更を加えてもよい。一実施形態において、窒化アルミニウムセラミックウェハは約９０重量％以上、好ましくは約９５重量％以上、より好ましくは約９８重量％以上の窒化アルミニウムを含有する。他の実施形態においては、窒化アルミニウムセラミックウェハは約９０重量％未満の窒化アルミニウムを含有していてもよい。
その他の実施形態においては、２００Ｗ／ｍ−Ｋより高い熱伝導率と、約１１インチから約１３インチの範囲内の直径の円形形状と、約０．０３０インチから約０．０６０インチの範囲内の厚さと、約０．０１０インチ以下の平面度を有する酸化ベリリウムセラミックウェハを含む酸化ベリリウムセラミックカバー基板を提供する。熱伝導率は約２５０Ｗ／ｍ−Ｋより高くてもよく、一部の実施例において、熱伝導率は約３００Ｗ／ｍ−Ｋより高く、例えば約３３０Ｗ／ｍ−Ｋ又は３５０Ｗ／ｍ−Ｋであってもよい。厚さは約０．０３５インチから約０．０５０インチの範囲内であってもよい。一実施例において、厚さは約０．０４０インチであってもよい。平面度は約０．００８インチ以下、例えば約０．００６インチ以下であってもよい。別の実施形態において、酸化ベリリウムウェハの直径は約１１．５インチから約１２．５インチの範囲内、例えば約１１．８インチであってもよい。
別の実施形態においては、約２００Ｗ／ｍ−Ｋ以上の熱伝導率と、円形形状と、約０．０３０インチから約０．０６０インチの範囲内の厚さと、約０．０１０インチ以下の平面度を有する酸化ベリリウムセラミックウェハを含む酸化ベリリウムセラミックカバー基板を提供する。熱伝導率は約２００Ｗ／ｍ−Ｋから約３５０Ｗ／ｍ−Ｋの範囲内、好ましくは約２５０Ｗ／ｍ−Ｋより高く、より好ましくは約３００Ｗ／ｍ−Ｋより高く、例えば約３３０Ｗ／ｍ−Ｋであってもよい。実施例においては、厚さは約０．０３５インチから約０．０５０インチの範囲内であってもよい。また、平面度は約０．００８インチ以下、例えば約０．００６インチ以下であってもよい。
一実施例において、酸化ベリリウムセラミックウェハは円形形状と、約１１インチから約１３インチ、好ましくは約１１．２インチから約１２．８インチ、より好ましくは約１１．５インチから約１２．５インチの範囲内、例えば１１．８インチの直径を有していてもよい。別の実施例において、酸化ベリリウムセラミックウェハは円形形状と、約７インチから約９インチ、好ましくは約７．２インチから約８．８インチ、より好ましくは約７．５インチから約８．５インチの範囲内、例えば７．８インチの直径を有していてもよい。別の実施例において、酸化ベリリウムセラミックウェハは円形形状と、約５インチから約７インチ、好ましくは約５．２インチから約６．８インチ、より好ましくは約５．５インチから約６．５インチの範囲内、例えば約５．８インチの直径を有していてもよい
別の実施例においては、約２５０Ｗ／ｍ−Ｋ以上の熱伝導率と、直径約１１．５インチ以上の円形形状と、約０．０３０インチから約０．０６０インチの範囲内の厚さと、約０．００８インチ以下の平面度を有する酸化ベリリウムセラミックウェハを含む酸化ベリリウムセラミックカバー基板を提供する。
実施例において、酸化ベリリウムセラミックウェハは平滑度約１２０マイクロインチ以下、好ましくは約１００マイクロインチ以下、より好ましくは約８０マイクロインチ以下、より好ましくは約５０マイクロインチ以下、より好ましくは約１０マイクロインチ以下の上面を有していてもよい。一部の実施例においては酸化ベリリウムセラミックウェハの上面には鏡面仕上げが施されている。
酸化ベリリウムセラミックウェハは少なくともベリリウムと酸素を含有するが、窒素、イットリウム、スカンジウム、エルビウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、その合金、その誘導体、又はその組み合わせ等のその他の元素も含んでいてもよい。酸化ベリリウムセラミックウェハの組成物は酸化ベリリウム（ＢｅＯ）を含有しており、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム又はアルミナ、酸化イットリウム又はイットリア、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、その合金、又はその組み合わせを更に含有させることで変更を加えてもよい。一実施形態において、酸化ベリリウムセラミックウェハは約９５重量％以上、好ましくは約９８重量％以上、好ましくは約９９重量％以上、好ましくは約９９．５重量％以上、より好ましくは約９９．９重量％以上の酸化ベリリウムを含有する。代替の実施形態においては、酸化ベリリウムセラミックウェハは約９０重量％未満の酸化ベリリウムを含有していてもよい。
その他の実施形態においては、電磁場を変化させて洗浄作業中にサセプタからプラズマを離して拡散させ、より多くのプラズマをチャンバ壁部に向かって指向させるのに十分な誘電率となるように窒化アルミニウムセラミックウェハ又は酸化ベリリウムセラミックウェハを選択する。窒化アルミニウムセラミックウェハ又は酸化ベリリウムセラミックウェハのチャンバへの導入は、セラミックウェハをローディングし、次に洗浄処理後にアンローディングするのに必要な時間が加わることでウェハスループットに負の影響を及ぼす。しかしながら、セラミックウェハでプラズマを再指向することで、洗浄時間それ自体は、セラミックウェハの取扱いに必要な時間を相殺する以上に短縮される。本願に記載の方法を用いてサセプタの寿命を延長し、サセプタ交換の回数を低下させることでチャンバの休止時間を短縮し、ウェハスループットを向上させることができる。
図１は実施形態で説明の方法を実行するのに適した処理チャンバを図示している。図１は真空チャンバ１５を有する、簡略化した平行板化学気相蒸着（ＣＶＤ）反応装置である処理チャンバ１０の縦方向の断面図である。処理チャンバ１０は蒸着ガスをサセプタ１２上に載っている基板又はウェハに拡散させるためのガス注入マニホルド１１を含む。サセプタ１２の熱応答性は高く、支持フィンガ１３上に取り付けられており、サセプタ１２（及びサセプタ１２の上面上に支持されたウェハ）を下方のローディング／アンローディング位置とガス注入マニホルド１１に近接した上方の処理位置１４との間で制御しながら移動可能である。
サセプタ１２及びウェハが処理位置１４にある際、これらは環状真空マニホルド２４へと通気している複数の離間して配置された穴部２３を有するバッフル板１７によって取り囲まれる。処理中、ガスはガス注入マニホルド１１の穴部３０を通って流れ、矢印２１及び２２で示されるように表面又はウェハ全体に亘って半径方向に均一に分配される。次にガスは離間して配置された穴部２３を通って環状真空マニホルド２４へと真空ポンプシステム（図示せず）によって排気される。ガス注入マニホルド１１に達するに先立って、蒸着及びキャリアガスはガス管１８を通ってガス混合システム１９へと送られ、ここで混合され、続いてガス注入マニホルド１１へと送られる。
処理チャンバ１０で実行される蒸着処理は熱処理又はプラズマ処理のいずれもが可能である。プラズマ処理の場合は、ＲＦ電源２５からガス注入マニホルド１１に印加されたＲＦエネルギーにより、ウェハに近接して制御されたプラズマを発生させる。ガス注入マニホルド１１はＲＦ電極でもあり、サセプタ１２は接地されている。ＲＦ電源２５は単一又は二重周波数ＲＦ電力のいずれかをガス注入マニホルド１１へと供給し、真空チャンバ１５に導入された反応種の分解を促進可能である。
外部ランプモジュール２６により、石英製窓部２８を介してコリメートされた環状パターンの光２７がサセプタ１２の環状外周部へと照射される。このような熱の分配によりサセプタの自然な熱損失パターンが相殺され、蒸着を生じさせるための迅速かつ均一なサセプタとウェハの加熱が行われる。
通常、チャンバのライナ、ガス注入マニホルドフェイスプレート、支持フィンガ１３、及び反応装置ハードウェアのその他各種部品のいずれか又は全てを陽極酸化アルミニウム等の材料から形成することができる。このようなＣＶＤ装置の例は同一出願人による米国特許第５０００１１３号に記載されており、参照により全て本願に組み込まれる。
セラミックウェハ４０はサセプタ１２上に置かれた状態で図示されており、窒化アルミニウムセラミックウェハ、酸化ベリリウムセラミックウェハ、又はその組み合わせを含んでいてもよい。セラミックウェハ４０によりサセプタ１２は洗浄作業中にガス注入マニホルド１１を通してチャンバに注入されたフッ素ガスから保護される。窒化アルミニウム又は酸化ベリリウムのセラミックウェハ４０は誘電体として機能し、ガス注入マニホルド１１とサセプタ１２との間のＲＦ場を局限することでプラズマを拡散させ、プラズマをチャンバ壁部及びその他洗浄が必要なチャンバ面に向かって再指向させる。実験結果から、この拡散効果により洗浄時間が５０％短縮されることが観察されている。
メモリ４５内に保存されたプログラムの制御下にあるプロセッサ４３を用いて、ＲＦ電源２５、ガス注入マニホルド１１、ガス混合システム１９を含む図１のチャンバと、サセプタ１２の昇降を操作することができる。プロセッサは図２に図示の装置を介して窒化アルミニウム又は酸化ベリリウムのセラミックウェハ４０の挿入と除去も制御可能である。
図２は窒化アルミニウム又は酸化ベリリウムのセラミックウェハ４０をローディングし、次の使用まで格納しておくための装置の図である。図２は図１に図示されているもの等の処理チャンバ５２を含む処理システム５０を図示している。ロボットアーム５４を用いてセラミックウェハ４０を格納エレベータ５６からローディングする。格納エレベータ５６は多数のウェハを次の処理工程までの間保持し、又、本願の実施形態で説明されるような窒化アルミニウム又は酸化ベリリウムのセラミックウェハ４０の保持にも使用することができる。セラミックウェハ４０は、処理チャンバ５２と格納エレベータ５６との間をロボットアーム５４で搬送することことができる。
図３は本願の実施形態による洗浄処理を表すフロー図である。洗浄工程はメモリ４５内のプログラムに沿ってプロセッサ４３によって制御することができる。処理中のウェハへの最終処理工程が完了し、プロセッサ４３からＲＦ電源２５への命令によりＲＦ電力が切断された後（工程Ａ）、プロセッサ４３からの命令に応答してガス混合システム１９内の適当な弁を制御することで窒素等の不活性ガスでチャンバをパージする（工程Ｂ）。最後のパージガスが真空ポンプにより排除されたら、プロセッサ４３で真空弁を制御して真空を停止し（工程Ｃ）、プロセッサからの命令に応じてロボット５４によりウェハをチャンバから取り出し（工程Ｄ）、格納エレベータ５６内に配置する。
次にセラミックウェハ４０をロボットアーム５４により格納エレベータ５６から回収し、チャンバ５２内に配置する（工程Ｅ）。ウェハを図１のチャンバの側面のスロット４２を介して挿入する。次に、プロセッサによって制御されたモータによりサセプタを洗浄プラズマに望ましい高さまで上昇させ（工程Ｆ）、プロセッサからガス混合システム１９、真空絞り弁及びサセプタヒータへの命令の指示に従って、典型的にはフッ素を含む洗浄剤を適当な圧力と温度条件下でチャンバ内に導入する（工程Ｇ）。
フッ素ガスからの発光を検出するための終点検出装置を用いて、洗浄作業の終了を決定する（工程Ｈ）。或いは、時間ベースの洗浄を行ってもよい。洗浄が完了し、ＲＦ電力を切った後、再度、窒素等の不活性ガスを用いてチャンバをパージする（工程Ｉ）。真空を停止し（工程Ｊ）、次に窒化アルミニウム又は酸化ベリリウムのセラミックウェハをチャンバから取り出す（工程Ｋ）。
本発明の構想を依然として使用しつつ、この洗浄処理を多数のやり方に変更することが可能である。例えば、参照により全て本願に組み込まれるところの同一出願人による米国特許第５１５８６４４号に記載されるように、２工程方式の処理を使用してもよい。このような２工程方式の処理では、サセプタはセラミックウェハと共に下降位置におかれ、第１洗浄作業へと供される。続いて、セラミックウェハを取り除き、サセプタをガス排気ヘッド近くまで上昇させ、第２の局所洗浄作業に供する。一実施形態においては、２工程方式の洗浄処理を定期的な洗浄にのみ利用し、単一工程処理を大半の洗浄処理に用いてもよく、又はその逆であってもよい。
窒化アルミニウム又は酸化ベリリウムのセラミックウェハの厚み及び誘電率は洗浄対象であるチャンバに応じて変更してもよい。特に、参照により本願に全て組み込まれるところの同一出願による米国特許第５３６６５８５号に記載されるように、チャンバ壁部がセラミックライナで被覆されている場合、ライナによって被覆されていないチャンバで使用のセラミックウェハよりも厚いセラミック、又は低い誘電率のセラミックであるべきである。これは、このようなライナで被覆されたチャンバではセラミックライナによりプラズマが壁部から離れて指向されるからであり、セラミックウェハをより厚く又は誘電率をより低くしてプラズマを壁部に再指向させ、セラミックライナの絶縁特性を克服する必要がある。
一実施形態において、セラミックウェハは窒化アルミニウムセラミックカバー基板を含む。窒化アルミニウムセラミックカバー基板により、１６０Ｗ／ｍ−Ｋを越える熱伝導率を有するウェハが得られる。熱伝導率は、本願にて記載されるように、又、特に記載がない限り、セラミック基板が室温（例えば、約２０℃）の状態で示される又は測定される。一実施例において、熱伝導率は約１６０Ｗ／ｍ−Ｋから約２００Ｗ／ｍ−Ｋの範囲内、好ましくは約１８０Ｗ／ｍ−Ｋ以上、例えば約１８７Ｗ／ｍ−Ｋ又は約１９０Ｗ／ｍ−Ｋ以上であってもよい。
窒化アルミニウムセラミックカバー基板は少なくともアルミニウムと窒素を含有するが、酸素、イットリウム、スカンジウム、エルビウム、ベリリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、その合金、その誘導体、又はその組み合わせ等のその他の材料又は元素も含んでいてもよい。窒化アルミニウムセラミックウェハの組成物に変更を加えてもよく、酸化アルミニウム又はアルミナ、酸化イットリウム又はイットリア、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化ベリリウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、その合金、又はその組み合わせを含んでいてもよい。多くの実施形態において、窒化アルミニウムセラミックウェハは約９０重量％以上、好ましくは約９５重量％以上、より好ましくは約９８重量％以上の窒化アルミニウムを含有する。例えば、窒化アルミニウムセラミックウェハはアイン・セラロイ１３７０−ＣＳ（ＡＩＮ ＣＥＲＡＬＬＯＹ。商標名）又はアイン・セラロイ１３７０−ＤＰを含有していてもよく、各材料はカリフォルニア州コスタメサのセラダイン社（Ｃｅｒａｄｙｎｅ， Ｉｎｃ）から入手可能である。代替の実施形態においては、窒化アルミニウムセラミックウェハは約９０重量％未満の窒化アルミニウムを含有していてもよい。
一実施例において、基板又はウェハは円形形状と、約１１インチから約１３インチ、好ましくは約１１．２インチから約１２．８インチ、より好ましくは約１１．５インチから約１２．５インチの範囲内、例えば約１１．８インチの直径を有してもよい。例えば、直径１２インチのウェハを処理する場合、直径１２インチのセラミックウェハを使用することができる。別の実施例において、基板又はウェハは約７インチから約９インチ、好ましくは約７．２インチから約８．８インチ、より好ましくは約７．５インチから約８．５インチの範囲内、例えば約７．８インチの直径を有していてもよい。別の実施例において、基板又はウェハは約５インチから約７インチ、好ましくは約５．２インチから約６．８インチ、より好ましくは約５．５インチから約６．５インチの範囲内、例えば約５．８インチの直径を有していてもよい。酸化ベリリウムセラミックウェハの厚さは約０．０３０インチから約０．０６０インチ、好ましくは約０．０３５インチから約０．０５０インチの範囲内、例えば約０．０４０インチであってもよい。
窒化アルミニウムセラミックウェハの平面度値は、ウェハの熱亀裂の防止に役立つように小さくてもよい。台座部上のチャックは平面と見なされることから、可能な限りチャックと接触させるために窒化アルミニウムセラミックウェハも同等に平面であるべきである。処理中、ウェハを加熱している間、チャックは冷却される。ウェハは、チャックと接触していない点よりもチャックと接触している点でより熱くなる。このため、窒化アルミニウムセラミックウェハは窒化アルミニウム材料全体の温度勾配が不均一なことでストレス下におかれやすく、最終的にセラミック基板の亀裂につながる場合がある。平面度は約０．０１０インチ以下、好ましくは約０．００８インチ以下、例えば約０．００６インチ以下であってもよい。
実施例において、窒化アルミニウムセラミックウェハは平滑度約１２０マイクロインチ以下、好ましくは約１００マイクロインチ以下、より好ましくは約８０マイクロインチ以下、より好ましくは約５０マイクロインチ以下、より好ましくは約１０マイクロインチ以下の上面を有していてもよい。一部の実施例において、上面には鏡面仕上げが施されている。
別の実施形態においては、約２００Ｗ／ｍ−Ｋ以上の熱伝導率と、円形形状と、約０．０３０インチから約０．０６０インチの厚さと、約０．０１０インチ以下の平面度を有する酸化ベリリウムセラミックウェハを含む酸化ベリリウムセラミックカバー基板を提供する。熱伝導率は約２００Ｗ／ｍ−Ｋから約３５０Ｗ／ｍ−Ｋの範囲内、好ましくは約２５０Ｗ／ｍ−Ｋより高く、より好ましくは約３００Ｗ／ｍ−Ｋより高く、例えば約３３０Ｗ／ｍ−Ｋであってもよい。
酸化ベリリウムセラミックウェハは少なくともベリリウムと酸素を含有するが、窒素、イットリウム、スカンジウム、エルビウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、その合金、その誘導体、又はその組み合わせ等のその他の材料又は元素も含んでいてもよい。酸化ベリリウムセラミックウェハの組成物は酸化ベリリウム（ＢｅＯ）を含有しており、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム又はアルミナ、酸化イットリウム又はイットリア、酸化スカンジウム、酸化エルビウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化バナジウム、酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化クロム、酸化モリブデン、酸化タングステン、その合金、又はその組み合わせを更に含有させることで変更を加えてもよい。一実施形態において、酸化ベリリウムセラミックウェハは約９５重量％以上、好ましくは約９８重量％以上、好ましくは約９９重量％以上、好ましくは約９９．５重量％以上、より好ましくは約９９．９重量％以上の酸化ベリリウムを含有する。代替の実施形態においては、酸化ベリリウムセラミックウェハは約９０重量％未満の酸化ベリリウムを含有していてもよい。
一実施例において、基板又はウェハは円形形状と、約１１インチから約１３インチ、好ましくは約１１．２インチから約１２．８インチ、より好ましくは約１１．５インチから約１２．５インチの範囲内、例えば約１１．８インチの直径を有してもよい。例えば、直径１２インチのウェハを処理する場合、直径１２インチのセラミックウェハを使用することができる。別の実施例において、基板又はウェハは約７インチから約９インチ、好ましくは約７．２インチから約８．８インチ、より好ましくは約７．５インチから約８．５インチの範囲内、例えば約７．８インチの直径を有していてもよい。別の実施例において、基板又はウェハは約５インチから約７インチ、好ましくは約５．２インチから約６．８インチ、より好ましくは約５．５インチから約６．５インチの範囲内、例えば約５．８インチの直径を有していてもよい。酸化ベリリウムセラミックウェハの厚さは約０．０３０インチから約０．０６０インチ、好ましくは約０．０３５インチから約０．０５０インチの範囲内、例えば約０．０４０インチであってもよい
酸化ベリリウムセラミックウェハの平面度値は、ウェハの熱亀裂の防止に役立つように小さくてもよい。台座部上のチャックは平面と見なされることから、可能な限りチャックと接触させるために酸化ベリリウムセラミックウェハも同等に平面であるべきである。処理中、ウェハを加熱している間、チャックは冷却される。ウェハは、チャックと接触していない点よりもチャックと接触している点でより熱くなる。このため、酸化ベリリウムセラミックウェハは酸化ベリリウム材料全体の温度勾配が不均一となることでストレス下におかれ易く、最終的にセラミック基板の亀裂につながることがある。平面度は約０．０１０インチ以下、好ましくは約０．００８インチ以下、例えば約０．００６インチ以下であってもよい。
実施例において、酸化ベリリウムセラミックウェハは平滑度約１２０マイクロインチ以下、好ましくは約１００マイクロインチ以下、より好ましくは約８０マイクロインチ以下、より好ましくは約５０マイクロインチ以下、より好ましくは約１０マイクロインチ以下の上面を有していてもよい。一部の実施例においては上面に鏡面仕上げが施されている。
セラミックウェハそれ自体を定期的に交換又は洗浄することで、セラミックウェハ上に堆積した残留物により洗浄処理中にチャンバ内に汚染物質が入り込むことを回避する。但し、何千回もの洗浄作業を、このようなウェハ洗浄や交換を必要とすることなく行うことができる。
本発明の精神又はその骨子から逸脱することなく、本発明の実施形態を別の特定形態で具現化し得ることを当業者は理解するであろう。例えば、部分的にセラミック製である、セラミックで被覆してある、又はセラミックと同様の誘電特性を有するその他の合金又は材料のウェハを使用することが可能である。窒化アルミニウムセラミックウェハの誘電率と厚さは、チャンバ特性だけでなく、プラズマ洗浄処理中に使用したサセプタの高さに応じて変更することが可能である。記載の実施形態はＣＶＤチャンバだが、本発明はＰＶＤチャンバ、ＡＬＤチャンバ、又はエッチングチャンバ等の蒸着物の堆積が起こるいずれのチャンバにも応用可能である。
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明のその他及び更なる実施形態はその基本的な範囲から逸脱することなく創作することができ、その範囲は特許請求の範囲に基づいて定められる。
Claims (12)
- 上面及び下面を含み、１６０Ｗ／ｍ−Ｋより高い熱伝導率を有する窒化アルミニウムセラミックウェハと、
１１インチ（２７９．４ｍｍ）から１３インチ（３３０．２ｍｍ）の範囲内の直径を含む円形形状と、
０．０３５インチ（０．８８９ｍｍ）から０．０５０インチ（１．２７ｍｍ）の範囲内の上面・下面間の厚さと、
下面の誤差が０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）以下の平面度を含む窒化アルミニウムセラミックカバー基板。 - 熱伝導率が１８０Ｗ／ｍ−Ｋ以上である請求項１記載の窒化アルミニウムセラミックカバー基板。
- 厚さが０．０４０インチ（１．０１６ｍｍ）である請求項２記載の窒化アルミニウムセラミックカバー基板。
- 平面度が０．００６インチ（０．１５２４ｍｍ）以下である請求項３記載の窒化アルミニウムセラミックカバー基板。
- 窒化アルミニウムセラミックウェハの上面が１２０マイクロインチ（３．０４８μｍ）以下の表面粗さを更に含む請求項１記載の窒化アルミニウムセラミックカバー基板。
- 表面粗さが１０マイクロインチ（０．２５４μｍ）以下である請求項５記載の窒化アルミニウムセラミックカバー基板。
- 上面に鏡面仕上げが施されている請求項５記載の窒化アルミニウムセラミックカバー基板。
- 窒化アルミニウムセラミックウェハがベリリウム、酸化ベリリウム、又はその誘導体を更に含む請求項１記載の窒化アルミニウムセラミックカバー基板。
- 窒化アルミニウムセラミックウェハがエルビウム、酸化エルビウム、又はその誘導体を更に含む請求項１記載の窒化アルミニウムセラミックカバー基板。
- 窒化アルミニウムセラミックウェハがイットリウム、イットリア、アルミナ、又はその誘導体を更に含む請求項１記載の窒化アルミニウムセラミックカバー基板。
- 窒化アルミニウムセラミックウェハがチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、その合金、その誘導体、及びその組み合わせから成る群から選択された金属を含有する金属酸化物を更に含む請求項１記載の窒化アルミニウムセラミックカバー基板。
- 上面及び下面を含み、１６０Ｗ／ｍ−Ｋ以上の熱伝導率を有する窒化アルミニウムセラミックウェハと、
１１．２インチ（２８４．４８ｍｍ）から１２．８インチ（３２５．１２ｍｍ）の範囲内の直径を含む円形形状と、
０．０３５インチ（０．８８９ｍｍ）から０．０５０インチ（１．２７ｍｍ）の範囲内の上面・下面間の厚さと、
下面の誤差が０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）以下の平面度を含む窒化アルミニウムセラミックカバー基板。
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