KR20060028820A - 기판 유지구조물 및 기판 처리장치 - Google Patents

기판 유지구조물 및 기판 처리장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060028820A
KR20060028820A KR1020067003232A KR20067003232A KR20060028820A KR 20060028820 A KR20060028820 A KR 20060028820A KR 1020067003232 A KR1020067003232 A KR 1020067003232A KR 20067003232 A KR20067003232 A KR 20067003232A KR 20060028820 A KR20060028820 A KR 20060028820A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate holder
substrate
flange portion
circumferential surface
holding structure
Prior art date
Application number
KR1020067003232A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100796051B1 (ko
Inventor
스미 다나카
데쓰야 사이토
마스히로 나쓰하라
히로히코 나카타
Original Assignee
동경 엘렉트론 주식회사
스미토모덴키고교가부시키가이샤
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 동경 엘렉트론 주식회사, 스미토모덴키고교가부시키가이샤 filed Critical 동경 엘렉트론 주식회사
Publication of KR20060028820A publication Critical patent/KR20060028820A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100796051B1 publication Critical patent/KR100796051B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/683—Apparatus 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
    • H01L21/687—Apparatus 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
    • H01L21/68714—Apparatus 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
    • H01L21/68792—Apparatus 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

본 발명은, 피처리 기판을 유지하는 기판 유지구조물에 있어서, 기판 유지대의 열응력에 의한 파손을 억제하는 것을 목적으로 하고 있다. 지주 선단부에 기판 유지대를 설치한 기판 유지구조물에 있어서, 상기 지주와 상기 기판 유지대와의 접합부에, 안둘레면과 바깥둘레면으로 구획형성된 플랜지부를 형성하고, 그 때, 상기 안둘레면을, 상기 기판 유지대의 아랫면을 향하여 상기 플랜지부의 안지름이 연속적으로 증대하는 경사면에 의해 형성하고, 계속해서 상기 플랜지부가 결합하는 상기 기판 유지대의 아랫면에, 상기 플랜지부의 바깥둘레면에 대응하여 U자형 홈을 형성한다.

Description

기판 유지구조물 및 기판 처리장치{SUBSTRATE HOLDING STRUCTURE AND SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}
본 발명은, 기판 처리장치에 있어서 피처리 기판을 유지하는 데에 사용되는 기판 유지구조물, 및 이러한 기판 유지구조물을 이용한 기판 처리장치에 관한 것이다.
CVD 장치, 플라즈마 CVD 장치, 열처리 장치, 에칭 장치 등의 기판 처리장치에서는, 피처리 기판을 유지하기 위해서, 처리용기 내부에 기판 유지구조물이 설치된다. 이러한 기판 유지구조물은, 피처리 기판을 유지하는 기판 유지대와, 상기 기판 유지대를 지지하는 지주를 포함한다. 기판 유지대의 내부에는, 기판을 소정 온도로 가열하기 위한 가열기구가 설치된다.
플라즈마 CVD 장치를 포함한 CVD 장치 및 열처리 장치에서는, 기판 처리시에 피처리 기판을 400℃ 이상, 경우에 따라서는 600℃ 이상의 온도로 가열할 필요가 있다. 이러한 가열에 따라서, 기판 유지대에는 큰 온도 구배가 발생한다.
기판 유지대는, 일반적으로, AIN 등의 내식성이 뛰어난 세라믹에 의해 형성된다. 기판 유지대에, 온도 구배에 기인한 열응력이 발생하면, 기판 유지대가 파손될 가능성이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위한 구성이 일본 특허공개공보 평성 2002-373837호에 개시되어 있다. 도 1은 일본 특허공개공보 평성 2002-373837호에 기재된 기판 유지구조물의 전체를, 또한 도 2는 상기 기판 유지구조물에 있어서의 기판 유지대와 지주와의 접합부 근방을, 각각 개략적으로 나타내고 있다.
도 1을 참조하면, 기판 유지대(10)는 지주(11) 위에 유지되고 있으며, 지주(11)의 기판 유지대(10)와의 접합부에는 플랜지부(11A)가 형성되고 있다. 도 2를 참조하면, 지주(11)의 본체부로부터 플랜지부(11A)에의 천이부(遷移部)에는 곡면부(11B)가 형성되어 있으며, 천이부에서의 열응력의 집중을 완화하고 있다. 또한, 기판 유지대(10)의 플랜지부(11A)측에는, 곡면(10B)에 의해 구획형성됨과 함께 플랜지부(11A)를 향하여 연속적으로 천이하는 외형을 가진 두꺼운 접합부(10A)가 형성되어 있다.
도 1 및 도 2의 구성에 의하면, 기판 유지대(10)의 다른 부분을 두꺼운 접합부(10A)보다 얇게 형성함으로써 기판 유지대(10) 내를 전도하는 열전도량이 감소하고, 또한, 두꺼운 접합부(10A)의 측벽면을 플랜지부(11A)의 측벽면을 향하여 연속적으로 이행하도록 하는 곡면으로 함으로써, 접합부에 있어서의 열응력의 집중이 회피된다.
한편, 상기 기술 분야에 있어서의 선행기술 문헌으로서는, 그 외에, 일본 특허공개공보 2000-169268호, 특허공개공보 2000-290773호, 특허공개공보 2002-184844호, 특허공개공보 평성 5-101871호 및 특허공개공보 평성 7-230876호가 있다.
상술한 일본 특허공개공보 2002-373837호에 개시된 기판 유지구조물에서는, 기판 유지대(10)의 이면 중의 두꺼운 접합부(10A)를 제외한 거의 전체면을 연삭가공할 필요가 있다. 그러나, 기판 유지대(10)는 AIN 등의 연삭이 곤란한 세라믹 재료로 이루어지기 때문에, 이러한 큰 면적에 걸친 연삭가공은 기판 유지구조물의 제조 비용을 크게 증대시켜 버린다.
한편, 이와 같이 기판 유지대(10)를 연삭가공하지 않은 경우에는, 기판 유지대(10) 내에 발생하는 온도 구배에 기인하여 플랜지부(11A)와 기판 유지대(10)와의 경계부에 열응력이 집중함으로써 기판 유지대(10)가 파손되는 문제가 발생한다.
본 발명의 목적은, 염가로 제조할 수 있고, 또한 열응력의 집중을 억제할 수 있는 기판 유지구조물, 및 이러한 기판 유지구조물을 이용한 기판 처리장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 기판 유지대에 발생하는 온도 구배를 억제하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 상단부에 플랜지부가 형성된 지주와, 상기 플랜지부에 접합된 기판 유지대를 구비한 기판 유지구조물로서, 상기 기판 유지대는 가열기구를 포함하고, 상기 기판 유지대의 아랫면에, 상기 플랜지부의 바깥둘레면을 따라서 이어지는 U자형 홈이 형성되어 있으며, 상기 U자형 홈의 안둘레면과 상기 플랜지부의 바깥둘레면이, 연속된 단일한 면을 형성하도록, 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 유지구조물을 제공한다.
바람직한 일실시형태에 있어서, 단면에서 보았을 경우에, 상기 U자형 홈의 안둘레면의 윤곽선의 상기 플랜지부측의 끝단부와, 상기 플랜지부의 바깥둘레면의 윤곽선이 연직 방향으로 이어지는 단일의 선분 위에 위치한다.
바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 기판 유지구조물은, 상기 플랜지부 및 상기 기판 유지대를 개별적으로 형성한 후에 이것들을 접합함으로써 제조된 것이며, 상기 플랜지부와 상기 기판 유지대와의 접합면은, 상기 연직 방향으로 이어지는 단일의 선분에 대응하는 범위 내에 위치하고 있다.
바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 플랜지부의 안둘레면은, 상기 기판 유지대의 아랫면을 향하여 상기 플랜지부의 안지름이 연속적으로 증대하도록 경사한 경사면을 이룬다.
바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 기판 유지대의 아랫면의 상기 플랜지부와 마주보는 부분의 일부에 홈이 형성되고, 상기 플랜지부는, 그 가장 바깥둘레측의 링형상의 영역에서만 상기 기판 유지대의 아랫면에 접합되고 있다.
바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 가열기구는, 안쪽 가열기구 부분과, 상기 안쪽 가열기구 부분의 바깥쪽에 형성된 바깥쪽 가열기구 부분을 포함하고, 상기 안쪽 가열기구 부분과 바깥쪽 가열기구 부분은, 상기 지주 내부를 연재(延在)하는 제1 및 제2 구동 전원계에 의해 각각 구동된다.
이 경우, 바람직하게는, 상기 기판 유지대는 상기 가열기구 아래에, 상기 제2 구동 전원계를 구성하는 제1 및 제2 전원 라인에 각각 접속된 반원 형상의 제1 및 제2 도체 패턴을 가지며, 상기 제1 및 제2 도체 패턴은, 상기 기판 유지대의 전체면을, 상기 제1 및 제2 도체 패턴의 사이에 형성되는 갭 영역을 제외하고 실질적으로 덮는다.
본 발명은, 또한, 상단부에 플랜지부가 형성된 지주와, 상기 플랜지부에 접합된 기판 유지대를 구비한 기판 유지구조물로서, 상기 기판 유지대는 가열기구를 포함하고, 상기 지주는 상기 기판 유지대와의 접합부에, 안둘레면과 바깥둘레면을 가진 플랜지부를 포함하며, 상기 안둘레면은, 상기 기판 유지대의 아랫면을 향해 상기 플랜지부의 안지름이 연속적으로 증대하도록 경사한 경사면을 이루고, 상기 바깥둘레면은, 상기 기판 유지대의 아랫면을 향하여 상기 플랜지부의 바깥지름이 연속적으로 증대하도록 경사한 경사면을 이루고, 상기 바깥둘레면을 이루는 상기 경사면은, 상기 기판 유지대의 아랫면으로 연속적으로 이행하는 것을 특징으로 하는 기판 유지구조물을 제공한다.
바람직한 일실시형태에 있어서, 상기 기판 유지대의 아랫면은, 상기 플랜지부와 접합부분 및 그 주위의 영역에서 평탄한 면으로 이루어진다.
본 발명은, 또한, 배기계에 결합된 처리용기와, 상기 처리용기 내에 처리가스를 공급하는 가스 공급계와, 상기 처리용기 내에 설치된 상기의 기판 유지구조물을 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 제공한다.
도 1은 종래의 기판 유지 구조물의 구성을 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 유지 구조물의 일부를 확대하여 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 기판처리장치의 구성을 개략적으로 나 타내는 종단면도이다.
도 4는 도 3의 기판처리장치에서 사용되는 기판 유지구조물의 구성을 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 5는 도 4의 기판 유지구조물에서 사용되는 가열기구의 히터 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 4의 기판 유지구조물에서 사용되는 가열기구의 급전 패턴을 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 4의 기판 유지구조물에서 사용되는 응력 완화를 위한 구조를 나타내는 종단면도이다.
도 8의 (A), (B)는, 도 7의 기판 유지구조물내에 발생하는 열응력 분포를, 각각 센터 쿨(cool) 상태 및 센터 핫(hot) 상태에 대하여 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 의한 기판처리장치의 구성을 나타내는 종단면도이다.
[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]
[제1 실시예]
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 기판 처리장치(20)의 구성을, 또한 도 4∼7은 도 3의 기판처리장치(20)에서 사용되는 기판 유지구조물(50)의 구성을 나타낸다.
도 3을 참조하면, 기판 처리장치(20)는 배기 포트(21A)에 있어서 배기계(미 도시)에 접속된 처리용기(21)를 포함한다. 처리용기(21)의 상부에는, 외부의 가스원(미도시)으로부터 라인(L)을 통하여 공급된 처리가스를, 다수의 개구부(22A)로부터 처리용기(21) 중의 처리 공간으로 방출하는 샤워 헤드(22)가 설치되어 있다. 처리용기(21)내에는, 샤워 헤드(22)에 대향하도록 피처리 기판(미도시)을 유지하는 기판 유지대(23)가 설치되어 있다.
기판 유지대(23)는 AIN 등의 내식성이 뛰어나고, 높은 열전도율과 저항율, 또한 뛰어난 열충격 내성을 가진 세라믹 재료로 이루어진다. 기판 유지대(23)는, 이 기판 유지대(23)와 마찬가지로 AIN 등의 세라믹으로 이루어지는 지주(23A) 상에 지지되고 있다. 이들 세라믹 부품(23, 23A)끼리의 접합은, 바람직하게는 고상(固相) 접합에 의해 이루어지지만, 고액(高液) 접합 또는 납땜에 의해 실시하는 것도 가능하다. 지주(23A)는, 처리용기(21)의 하부에 연재하는 연재부(21B)속을 연재하여, 연재부(21B)의 끝단부(21C)상에 고정되어 있다. 지주(23A)중에는 기판 유지대(23)중에 매설된 가열기구(히터)를 구동하는 전원 라인(23a, 23b)이 연재하고 있다. 전원 라인(23a, 23b)은, 끝단부(21C)에 전원 라인의 산화 혹은 부식 방지를 위해서 설치된 단자실(21D)을 통하여 외부로 꺼내진다. 또한 단자실(21D)에는, 지주(23A)내부를 배기하는 배기 포트(21d)가 설치되어 있다.
처리용기(21D)에는, 기판 유지대(23)에 대응하는 높이로 피처리 기판을 출입시키는 개구부(21E)가 형성되어 있다. 기판 유지대(23)에는 도시는 생략하지만, 처리를 종료한 기판을 들어 올리기 위한 리프터 핀이 설치되어 있다.
도 3의 기판 유지대(23)는, 다음에 설명하는 열응력을 완화시키기 위한 구조 를 구비하고 있지만, 도면을 간략하게 하기 위해서 도 3 및 도 4∼도 6에는, 이 구조는 도시하고 있지 않다.
도 4∼도 6은 기판 유지대(23) 내에 매설되어 있는 가열기구를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 상기 가열기구는, 기판 유지대(23)의 중앙부 근방에 형성된 안쪽 히터 패턴(24A)과 안쪽 히터 패턴(24A)의 바깥쪽에 형성된 바깥쪽 히터 패턴(24B)을 가진다. 안쪽 히터 패턴(24A)에는, 전원 라인(23a)을 통하여 전력이 공급된다. 바깥쪽 히터 패턴(24B)에는, 전원 라인(23b)과 히터 패턴(24A, 24B)의 아래쪽에 형성된 급전 패턴(24C)을 통하여 전력이 공급된다.
도 5는, 히터 패턴(24A 및 24B)의 평면적 배치를 나타내는 도면이며, 이 도 5에서는 히터 패턴(24A 및 24B)에 해칭이 들어가 있다. 히터 패턴(24A 및 24B)는, 기판 유지대(23)를 형성하는 AIN와 대체로 동일한 열팽창 계수를 가진 내열 금속 예를 들면 W 또는 Mo에 의해 형성되어 있다. 히터 패턴(24A 및 24B)는, 기판 유지대(23)상에 상기 내열 금속으로 이루어지는 막을 일정하게 형성한 후, 해당 막에 컷(24c)을 패터닝함으로써 형성할 수 있다. 이에 대신하여, 히터 패턴(24A 및 24B)은, 기판 유지대(23)상에 소정의 패턴으로 홈을 형성하고, 해당 홈에 상기 내열 금속을 채움으로써 형성할 수 있다. 히터 패턴(24A)은, 전원 라인(23a)의 한 쪽의 급전선에 기판 유지대(23)의 중앙부의 접속부(23a)에서 접속되고, 다른 쪽의 급전선에 기판 유지대(23)의 중앙부의 접속부(23a')에서 접속되고 있다. 히터 패턴(24B)은, 전원 라인(23b)의 한 쪽의 급전선에 접속된 급전 패턴(24C1)으로 접속부 (23c)에서 접속되고, 다른 쪽의 급전선에 접속된 급전 패턴(24C2)으로 접속부(23c')에서 접속되고 있다.
한편, 히터 패턴(24A 및 24B)의 형상은 도시된 것에 한정되지 않고, 각 히터 패턴 내에 있어서의 발열량 분포를 작게 할 수 있으면, 다른 형상, 예를 들면 나선 모양이라도 좋다. 또한, 가열기구의 발열체는, 도시된 판형상 혹은 막형상체에는 한정되지 않고, 코일형상의 저항 발열선에 의해 형성해도 좋다.
도 6은 급전 패턴(24C1 및 24C2)의 평면적 배치를 나타내는 도면이며, 이 도 6에서는 급전 패턴(24C1 및 24C2)에 해칭(hatching)이 들어가 있다. 여기에 나타낸 바와 같이, 급전 패턴(24C1 및 24C2)은 반원형으로 형성된 복수의 도체막으로 이루어진다. 급전 패턴(24C1 및 24C2), 히터 패턴(24A 및 24B)와 동일한 재료 및 동일한 제법으로 형성할 수 있다. 급전패턴(24C1 및 24C2)은, 판형상, 막형상 또는 메쉬(mesh) 형상으로 형성할 수 있다. 급전패턴(24C1)은 전원 라인(23b)의 한 쪽의 급전선에 접속부(23d)에서 접속되고, 급전패턴(24C2)은 전원 라인(23b)의 다른 쪽의 급전선에 접속부(23d')에서 접속되고 있다.
이와 같이 본 실시예에 의한 기판 유지대(23)에 있어서는 안쪽의 히터 패턴(24A)과 바깥쪽의 히터 패턴(24B)이 독립하여 급전되기 때문에, 기판 유지대(23) 내에 형성되는 온도 구배를 최소화할 수 있고, 온도 구배에 기인하는 크랙 발생 등의 파손을 경감시킬 수 있다. 또한, 이렇게 기판 유지대(23)의 온도를 안쪽 영역 과 바깥쪽 영역으로 독립적으로 제어할 수 있기 때문에, 기판 처리시의 균일성을 향상시킬 수 있다. 한편, 히터 패턴(24A 및 24B)에 급전할 때에 급전 패턴(24C1 및 24C2)이 발열하지만, 급전 패턴(24C1 및 24C2)이 기판 유지대(23)의 대략 전체면에 걸쳐서 설치되어 있기 때문에, 급전 패턴(24C1 및 24C2) 발열에 기인하여 발생하는 기판 유지대(23)의 온도 분포는 최소한으로 억제된다.
도 7은, 도 3의 기판 유지대(23)에 있어서 사용되는 열응력을 완화하기 위한 구조를 나타낸다. 도 7을 참조하면, 기판 유지대(23)를 지지하는 지주(23A)는, 지주(23A)의 상단부에 설치된 플랜지부(23B)와, 플랜지부(23B)의 아래쪽에 설치된 바깥지름 d를 가지는 원통형의 본체부를 가지고 있다. 한편, 기판 유지대(23) 및 지주(23A)는 실질적으로, 기하학 용어로서의 회전체(평면을 소정의 축선 둘레로 회전함으로써 얻을 수 있는 입체)를 이루고 있다.
기판 유지대(23)의 아랫면(231)에는, U자형 단면을 가진 링형상의 홈(23U)(이하, 'U자형 홈(23U)'이라고 한다)이 형성되어 있다. U자형 홈(23U)은, 안둘레면(23U1)과, 안둘레면에 대향하는 바깥둘레면(23U2)과, 안둘레면(23U1)과 바깥둘레면(23U2)을 접속하는 바닥면(23U3)에 의해 구획형성되고 있다. 안둘레면(23U1)과 바닥면(U3) 및 바깥둘레면(23U2)과 바닥면(23U3)은, 곡률반경이 R1인 곡면을 통하여 매끄럽게 접속되고 있다. 곡률반경 R1는 U자형 홈(23U)의 깊이 D보다 작다. 플랜지부(23B)의 바깥둘레면(23B1)의 윤곽선은 연직 방향으로 이어지고, 또한 U자형 홈 (23U)의 안둘레면(23U1)의 윤곽선은 바깥둘레면(23B1)의 윤곽선의 연장선 위를 연직방향으로 이어지고 있다. 즉, 바깥둘레면(23B1)의 윤곽선 및 안둘레면(23U1)의 윤곽선은, 연직방향으로 이어지는 연속된 단일의 직선(선분)을 이루고, 양 윤곽선의 접속점 P에는 단차는 실질적으로 존재하지 않는다. 즉, 바깥둘레면(23B1)과 안둘레면(23U1)은 기판 유지대(23)와 지주(23A)와의 접합면(235)(접속점 P)의 근방에서, 원통형상의 연속된 단일의 곡면을 이룬다. 곡률반경이 R1인 곡면의 윤곽선은, 접속점 P로부터 소정 거리 떨어진 점 P'로부터 시작하여 점 P'와 같은 높이에 위치하는 점 O를 중심으로 하는 중심각이 90도의 원호를 이룬다. 이러한 구성에 의하면, 열응력이 최대가 되는 부위를, 곡률반경이 R1의 곡면에 대응하는 부위에 위치시킬 수 있고, 바꾸어 말하면, 재료 강도가 약한 기판 유지대(23)와 지주(23A)와의 접합면(235)(접속점 P) 이외의 장소에 위치시킬 수 있다.
이 기판 유지구조물(50)이 직경 300mm의 웨이퍼용인 것인 경우의 각 부의 치수는, 예를 들면, 기판 유지대(23)의 직경이 약 340mm, 기판 유지대(23)의 두께가 19mm, 지주(223A)의 본체부의 직경 d가 약 56mm, 지주(223A)의 플랜지부(23B)의 바깥둘레면(23B1)의 직경이 약 86mm, U자형 홈(23U)의 폭 W가 약 5mm, U자형 홈(23U)의 깊이 D가 약 2.5mm, 곡률반경 R1가 약 2mm이다. 이로부터, U자형 홈(23U)의 형성에 해당하는 연삭량은 매우 작은 것을 알 수 있다. 기판 유지대(23)는 연삭이 곤란한 세라믹 재료로 이루어지기 때문에, 연삭량을 작게 할 수 있는 것은, 기판 유 지대(23), 나아가서는 기판 유지구조물(50)의 제조 비용을 대폭 삭감할 수 있는 것을 의미하고 있다.
한편, 기판 유지대(23)의 각 부의 치수는, 이하와 같이 설정하는 것이 바람직하다.
- 점 P로부터 P'까지의 거리: 0.1∼0.5mm, 보다 바람직하게는 0.5∼1mm
- 곡률반경 R1 : 0.5∼5mm, 보다 바람직하게는 1∼3mm
- U자형 홈(23U)의 폭 W : 1∼20mm, 보다 바람직하게는 5∼10mm
- U자형 홈(23U)의 깊이 D : 1∼10mm, 보다 바람직하게는 1∼5mm
한편, 도 7에 도시한 실시 형태에 대해서는, U자형 홈(23U)은, 수평 방향으로 이어지는 바닥면(23U3)을 가지고 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 도 7의 오른쪽에 파선으로 나타낸 바와 같이, 안둘레면(23U1)과 바깥둘레면(23U2)을, 단일한 소정의 곡률반경을 가진 면(236)에 의해 접속해도 좋다.
기판 유지대(23)의 아랫면(231)에는, 또한, 링형상의 홈(232)이 형성되어 있다. 홈(232)의 깊이는, 크게 할 필요는 없고, 예를 들면 약 1mm이다. 홈(232)을 형성함으로써, 지주(23A)의 플랜지부(23B)의 윗면(234)과 기판 유지대(23)와의 사이에 틈새를 형성하고, 이에 따라, 기판 유지대(23)와 지주(23A)와의 접합면(235)의 면적을 작게 하고 있다. 가열기구를 내장하는 기판 유지대(23)와 가열기구를 가지지 않는 지주(23A)와의 온도차는 크기 때문에, 접합면(235)의 면적을 너무 크게 하면 접합면(235) 근방에 있어서의 열응력이 커진다. 또한, 접합면(235)의 면 적을 너무 크게 하면, 기판 유지대(23)로부터 지주(23A)에 흘러드는 열량이 커지고, 기판 유지대(23)의 온도 균일성을 악화시킨다. 이러한 문제를 회피하기 위해서, 접합면(235)의 폭 W'는, 기판 유지대(23)와 지주(23A) 사이의 충분한 접합 강도를 확보할 수 있는 한, 되도록 작은 값, 예를 들면 약 4mm로 설정된다. 한편, U자형 홈(23U) 및 링형상의 홈(232)은, 단일한 수평면 내에 위치하는 기판 유지대(23)의 평탄한 아랫면(231)을 연삭가공함으로써 형성된다. 또한, 접합면(235)은, 지주(23A)의 직경 d와 동일한 직경을 가진 지주(23A)와 동일한 축의 원통보다 바깥쪽에 위치하고 있다.
또한, 플랜지부(23B)의 안둘레면은 경사면(23f)이 되고 있으며, 이에 따라 해당 부분에의 열응력의 집중이 완화된다. 또한, 지주(23A)의 본체부로부터 플랜지부(23B)에의 천이부에도 곡률 R2의 곡면(23R)이 형성되고 있으며, 이에 따라 해당 부분에 있어서의 열응력의 집중이 완화된다.
도 8(A)은, 도 7의 기판 유지구조물에 있어서, 기판 유지대(23)에 중심부의 온도가 낮고 주변부의 온도가 높은, 소위 센터 쿨의 온도 구배가 생겼을 경우의 응력 분포를 나타낸다. 각 영역에 붙여진 알파벳은 응력의 레벨을 나타내고 있으며, A가 +6.79 kgf·mm-2 초과의 응력이 발생하고 있는 영역, B가 +5.43∼+6.79 kgf·mm-2의 응력이 발생하고 있는 영역, C가 +4.07∼+5.43 kgf·mm-2의 응력이 발생하고 있는 영역, D가 +2.71∼+4.07 kgf·mm-2의 응력이 발생하고 있는 영역, E가 +1.35∼ +2.71 kgf·mm-2의 응력이 발생하고 있는 영역, F가 0∼+1.35 kgf·mm-2의 응력이 발생하고 있는 영역, G가 -1.37∼0 kgf·mm-2의 응력이 발생하고 있는 영역을 각각 나타내고 있다. 덧붙여, 플러스는 인장 응력, 마이너스는 압축 응력을 의미하고 있다.
도 8(A)을 참조하면, 센터 쿨 상태에서는 기판 유지대(23)에는, 중앙부가 주변부에 대해서 수축하기 때문에, 특히 플랜지부(23B)의 바깥둘레면(23B1)에 대응하는 위치에 큰 인장 응력이 발생하는 경향이 있다. 그러나, 바깥둘레면(23B1) 에 대응하는 위치에 U자 홈(23U)을 형성함으로써, 응력의 집중이 현저하게 완화되는 것을 알 수 있다. 도 8(A) 상태에서는, 최대 인장 응력(그 값은 8.15kgf·mm-2 초과이다)이 U자형 홈(23U)의 곡률반경이 R1인 곡면부에서 발생하고 있는 것을 알 수 있다(화살표 MAX를 참조). 특히 주의해야 할 점은, 응력 집중이 기판 유지대(23)와 지주(23A)와의 접합부에 발생하지 않는 점이다.
이에 대해서, 도 8(B)은, 상기 기판 유지대(23B)의 중심부가 고온이고 주변부가 저온인, 이른바 센터 핫 상태에 있어서의 응력 분포를 나타낸다. 이 경우에는, 기판 유지대(23)의 지주(23A)와의 접합부 근방에 있어서의 열응력의 집중은 거의 발생하지 않는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 관한 기판 유지 구조물에 대해서는, 기판 유지대 아랫면의 연삭가공량을 최소한으로 하면서(도 1 및 도 2에 나타내는 종래 기 술을 비교 참조), 열응력의 집중을 완화할 수 있다. 또한, 히터(24A 및 24B)를 독립적으로 구동함으로써, 기판 유지대(23)에 발생하는 온도 구배를 최소화할 수 있다. 이에 따라, 파손의 우려가 없는, 신뢰성이 높은 기판 유지 구조물을, 염가로 형성하는 것이 가능하게 된다.
[제2 실시예]
도 9는, 본 발명에 의한 기판 유지구조물의 제2 실시예의 구성을 나타낸다. 도 9에 있어서, 제1 실시예와 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 중복 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 제2 실시예에 관한 기판 유지 구조물(40)은, 제1 실시예에 관한 기판 유지구조물(20)과 유사한 구성을 가지지만, 지주(23A)의 플랜지부(23B)의 바깥둘레면이, 플랜지부(23)의 바깥지름이 기판 유지대(23)의 이면에 근접함에 따라 지름이 증대하도록 경사하고 있는 경사면(33B1)이 되고 있는 것이 주로 다르다.
경사면(33B1)의 윤곽선은, 기판 유지대(23)의 아랫면의 윤곽선에 연속적으로 천이하도록 만곡하고 있다. 바꾸어 말하면, 경사면(33B1)의 윤곽선의 접선의 수평면에 대한 기울기는, 기판 유지대(23)의 아랫면에 가까워짐에 따라서 서서히 0도에 근접하도록 되어 있다. 그 결과, 바깥둘레면(33B1)과 기판 유지대(23)의 아랫면과의 사이에, 응력 집중을 초래하는 단차가 형성되는 경우가 없다.
본 실시예에서는 기판 유지대(23)의 아랫면을 연삭가공할 필요가 없고, 이 때문에 기판 유지구조물의 제조 비용을 더욱 더 저감시킬 수 있다.
본 실시예에서도, 기판 유지대(23) 중의 안쪽 히터(23A) 및 바깥쪽 히터(23B)를 따로 따로 구동함으로써, 기판 유지대(23)에 있어서의 온도 구배의 발생을 최소화할 수 있어, 열응력의 발생 자체를 억제할 수 있다.
한편, 이상의 설명에서는, 기판 유지 구조물(20 혹은 40)은, 도 3에 나타내는 CVD장치에서 사용되는 것으로 했지만, 이에 한정되는 것이 아니고, 플라즈마 CVD 장치, 열처리(RTP) 장치, 에칭 장치 등의 기판처리장치 일반에 적용 가능하다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니고, 특허청구의 범위에 기재된 요지 내에서 여러가지 변형ㆍ변경이 가능하다.

Claims (11)

  1. 상단부에 플랜지부가 형성된 지주와, 상기 플랜지부에 접합된 기판 유지대를 구비한 기판 유지구조물로서,
    상기 기판 유지대는 가열기구를 포함하고,
    상기 기판 유지대의 아랫면에, 상기 플랜지부의 바깥둘레면을 따라 연이어지는 U자형 홈이 형성되어 있으며,
    상기 U자형 홈의 안둘레면과 상기 플랜지부의 바깥둘레면이, 연속된 단일면을 형성하도록 접속되어 있는 것을 특징으로 하는, 기판 유지구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단면에서 본 경우에, 상기 U자형 홈의 안둘레면의 윤곽선의 상기 플랜지부측의 끝단부와, 상기 플랜지부의 바깥둘레면의 윤곽선이 연직방향으로 연이어지는 단일의 선분 위에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 기판 유지 구조물.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 유지구조물은, 상기 플랜지부 및 상기 기판 유지대를 개별적으로 형성한 후에 이것들을 접합함으로써 제조된 것이며,
    상기 플랜지부와 상기 기판 유지대와의 접합면은, 상기 연직방향으로 연이어지는 단일의 선분에 대응하는 범위 내에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는, 기판 유지구조물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플랜지부의 안둘레면은, 상기 기판 유지대의 아랫면을 향해 상기 플랜지부의 안지름이 연속적으로 증대하도록 경사한 경사면을 이루는 것을 특징으로 하는, 기판 유지 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 유지대의 아랫면의 상기 플랜지부와 마주보는 부분의 일부에 홈이 형성되고,
    상기 플랜지부는, 그 가장 바깥둘레측의 링형상의 영역에서만 상기 기판 유지대의 아랫면에 접합되고 있는 것을 특징으로 하는, 기판 유지 구조물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가열기구는, 안쪽 가열기구 부분과, 상기 안쪽 가열기구 부분의 바깥쪽에 형성된 바깥쪽 가열기구 부분을 포함하고, 상기 안쪽 가열기구 부분과 상기 바깥쪽 가열기구 부분은, 상기 지주 내부를 연재(延在)하는 제1 및 제2 구동 전원계에 의해 각각 구동되는 것을 특징으로 하는, 기판 유지 구조물.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판 유지대는 상기 가열기구 아래에, 상기 제2의 구동 전원계를 구성하는 제1 및 제2 전원 라인에 각각 접속된 반원 형상의 제1 및 제2 도체 패턴을 가지고, 상기 제1 및 제2 도체 패턴은, 상기 기판 유지대의 전체면을, 상기 제1 및 제2 도체 패턴의 사이에 형성되는 갭 영역을 제외하고 실질적으로 덮는 것을 특징으로 하는, 기판 유지 구조물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 유지대 및 지주는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 기판 유지 구조물.
  9. 배기계에 결합된 처리용기와,
    상기 처리용기 중에 처리가스를 공급하는 가스 공급계와,
    상기 처리용기 중에 설치된, 제 1 항에 기재된 기판 유지구조물을 구비한 것을 특징으로 하는, 기판처리장치.
  10. 상단부에 플랜지부가 형성된 지주와, 상기 플랜지부에 접합된 기판 유지대를 구비한 기판 유지구조물로서,
    상기 기판 유지대는 가열기구를 포함하고,
    상기 지주는 상기 기판 유지대와의 접합부에, 안둘레면과 바깥둘레면을 가진 플랜지부를 포함하며,
    상기 안둘레면은, 상기 기판 유지대의 아랫면을 향하여 상기 플랜지부의 안지름이 연속적으로 증대하도록 경사한 경사면을 이루고,
    상기 바깥둘레면은, 상기 기판 유지대의 아랫면을 향하여 상기 플랜지부의 바깥지름이 연속적으로 증대하도록 경사한 경사면을 이루며,
    상기 바깥둘레면을 이루는 상기 경사면은, 상기 기판 유지대의 아랫면으로 연속적으로 이행하는 것을 특징으로 하는, 기판 유지 구조물.
  11. 제 11 항에 있어서, 상기 기판 유지대의 아랫면은, 상기 플랜지부와 접합하는 부분 및 그 주위의 영역에서 평탄한 면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 유지구조물.
KR1020067003232A 2003-08-18 2004-08-18 기판 유지구조물 및 기판 처리장치 KR100796051B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003294425 2003-08-18
JPJP-P-2003-00294425 2003-08-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060028820A true KR20060028820A (ko) 2006-04-03
KR100796051B1 KR100796051B1 (ko) 2008-01-21

Family

ID=34191032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067003232A KR100796051B1 (ko) 2003-08-18 2004-08-18 기판 유지구조물 및 기판 처리장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7618494B2 (ko)
KR (1) KR100796051B1 (ko)
CN (1) CN100413024C (ko)
WO (1) WO2005017984A1 (ko)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4731365B2 (ja) * 2006-03-20 2011-07-20 日本碍子株式会社 加熱装置及びその製造方法
JP2007258115A (ja) * 2006-03-24 2007-10-04 Ngk Insulators Ltd 加熱装置
US8647438B2 (en) * 2007-04-27 2014-02-11 Applied Materials, Inc. Annular baffle
JP5135915B2 (ja) * 2007-06-28 2013-02-06 東京エレクトロン株式会社 載置台構造及び熱処理装置
CN103081084A (zh) * 2010-09-03 2013-05-01 东电电子太阳能股份公司 基板加热装置
KR101713628B1 (ko) * 2011-10-11 2017-03-09 주식회사 원익아이피에스 기판처리장치 및 그에 사용되는 히터 조립체
CN103208409B (zh) * 2012-01-17 2015-10-28 中国科学院微电子研究所 一种载片台
TWI533401B (zh) 2013-08-29 2016-05-11 Bridgestone Corp 晶座
KR102225236B1 (ko) * 2017-03-06 2021-03-10 엔지케이 인슐레이터 엘티디 웨이퍼 지지대
KR102545967B1 (ko) * 2017-03-28 2023-06-20 스미토모덴키고교가부시키가이샤 웨이퍼 유지체
WO2019088203A1 (ja) * 2017-11-02 2019-05-09 日本碍子株式会社 半導体製造装置用部材、その製法及び成形型
KR102447586B1 (ko) * 2018-05-28 2022-09-26 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤 유지 장치의 제조 방법, 및, 유지 장치
JP6873178B2 (ja) * 2019-03-26 2021-05-19 日本碍子株式会社 半導体製造装置用部材、その製法及び成形型

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69432383D1 (de) * 1993-05-27 2003-05-08 Applied Materials Inc Verbesserungen betreffend Substrathalter geeignet für den Gebrauch in Vorrichtungen für die chemische Abscheidung aus der Dampfphase
JP3165938B2 (ja) * 1993-06-24 2001-05-14 東京エレクトロン株式会社 ガス処理装置
JPH11354526A (ja) 1998-06-10 1999-12-24 Sukegawa Electric Co Ltd 板体加熱装置
JP3810216B2 (ja) * 1998-07-01 2006-08-16 京セラ株式会社 試料加熱装置および処理装置並びにそれを用いた試料の処理方法
JP3323135B2 (ja) * 1998-08-31 2002-09-09 京セラ株式会社 静電チャック
JP3554555B2 (ja) * 2001-02-09 2004-08-18 日本碍子株式会社 サセプターの支持構造
US6997993B2 (en) * 2001-02-09 2006-02-14 Ngk Insulators, Ltd. Susceptor supporting construction
JP4646461B2 (ja) * 2001-08-10 2011-03-09 京セラ株式会社 電極内蔵セラミック部材及びその製造方法
JP3909248B2 (ja) * 2002-01-28 2007-04-25 京セラ株式会社 試料加熱装置
JP3520074B2 (ja) * 2002-03-28 2004-04-19 日本碍子株式会社 セラミックサセプターの取付構造、セラミックサセプターの支持構造およびセラミックサセプターの支持部材
JP4026751B2 (ja) * 2002-06-18 2007-12-26 日本碍子株式会社 半導体製造装置およびその製造方法
JP4060684B2 (ja) * 2002-10-29 2008-03-12 日本発条株式会社 ステージ

Also Published As

Publication number Publication date
KR100796051B1 (ko) 2008-01-21
CN1868031A (zh) 2006-11-22
US20060191639A1 (en) 2006-08-31
WO2005017984A1 (ja) 2005-02-24
US7618494B2 (en) 2009-11-17
CN100413024C (zh) 2008-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100796051B1 (ko) 기판 유지구조물 및 기판 처리장치
JP4627164B2 (ja) 基板保持構造物および基板処理装置
US20200161165A1 (en) Edge ring for a substrate processing chamber
JP4732351B2 (ja) 処理装置及びヒーターユニット
KR100929455B1 (ko) 플라즈마 챔버용의 현가형 가스 분배 매니폴드
US6787739B2 (en) Apparatus for processing a substrate including a heating apparatus
KR101719444B1 (ko) 기판 지지 장치
JP5058862B2 (ja) 加熱装置
US9153466B2 (en) Wafer boat
CN106715753B (zh) 常压外延沉积腔室
JPH11251324A (ja) 半導体ウェハーの加熱装置
CN102714146A (zh) 用以修改晶圆边缘与斜面沉积的遮蔽环
KR20140071467A (ko) 온도 제어되는 정전기 척
CN101772837A (zh) 载置台构造以及处理装置
KR100939588B1 (ko) 표면 텍스쳐링을 구비한 플라즈마 반응기 기판
WO2020153079A1 (ja) セラミックヒータ
CN102612571A (zh) 化学气相沉积反应器
WO2006030857A1 (ja) 熱処理装置及び基板の製造方法
US10237917B2 (en) Heater and apparatus for manufacturing semiconductor device using heater
JP2009182139A (ja) 載置台構造及び処理装置
JP2016529718A (ja) 薄い基板をハンドリングするための静電キャリア
KR102193326B1 (ko) 기판 지지대, 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
JP5686467B2 (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
KR20210033447A (ko) 심선 홀더, 실리콘 제조 장치 및 실리콘 제조 방법
CN114068349A (zh) 基板支撑架及包括此的基板处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121227

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131218

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141230

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151217

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161221

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171219

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200106

Year of fee payment: 13