KR20080091072A - 웨이퍼 유지체와 그 제조 방법 및 반도체 제조 장치 - Google Patents

Abstract

상온 이하의 온도에서의 웨이퍼의 처리에 적용할 수 있으며, 특히 CVD 장치에서의 사용에 적합한 웨이퍼 유지체를 제공한다. 웨이퍼 재치면을 갖는 웨이퍼 유지체(1)이며, 세라믹스로 이루어지고, 그 내부에 웨이퍼 유지체(1)를 냉각하기 위한 냉매를 흘리는 유로(3)를 갖고, 바람직하게는 또한 고주파 발생용 전극(2)을 구비하고 있다. 이 웨이퍼 유지체(1)는, 1매의 세라믹스 기판 상에 유로(3)를 형성하고, 그 유로(3)를 덮도록 세라믹스 기판에 별도의 적어도 1매의 세라믹스 기판을 접합하고, 바람직하게는 고주파 발생용 전극(2)을 형성한 세라믹스 기판을 더 접합하여, 제조할 수 있다.

웨이퍼 유지체, CVD 장치, 유로, 고주파 발생용 전극, 세라믹 기판

Description

웨이퍼 유지체와 그 제조 방법 및 반도체 제조 장치 {WAFER HOLDER, METHOD FOR PRODUCING THE SAME AND SEMICONDUCTOR PRODUCTION APPARATUS}

본 발명은, 반도체 제조 장치에 사용되는 웨이퍼 유지체에 관한 것으로，보다 특정적으로는 상온보다 낮은 온도에서 웨이퍼를 처리하기 위한 웨이퍼 유지체, 및 그것을 탑재한 반도체 제조 장치에 관한 것이다.

종래부터 반도체 제조 프로세스에 있어서, 예를 들어 CVD 장치 등에 있어서는, 웨이퍼를 가열하고, 혹은 플라즈마를 발생시키거나 하여, 웨이퍼 표면에 절연막이나 도체막 등의 성막을 행하고 있다. 그들의 처리를 행하기 위한 웨이퍼 유지체, 소위 서셉터로서, 세라믹스제의 웨이퍼 유지체가 알려져 있다.

예를 들어, 일본 특공평06-028258호 공보 등에는, 세라믹스제의 웨이퍼 유지체에 발열체를 매설하고, 또한 볼록 형상 지지부를 설치함으로써, 신뢰성이 높은 웨이퍼 유지체를 얻을 수 있다고 기재되어 있다. 또한, 일본 특허 공개 제2002-25913호 공보에는, 세라믹스 히터에 금속 방열판이 설치된 서셉터가 개시되어, 세라믹스 히터와 금속 방열판은 간단한 방법으로 설치할 수 있다고 되어 있다.

특허 문헌1 : 일본 특공평06-028258호 공보

특허 문헌2 : 일본 특허 공개 제2002-025913호 공보

최근에는, 이러한 CVD 장치에 대해서, 성막 온도의 저온화가 진행되어, 경우에 따라서는 실온 이하의 온도에서 성막할 필요가 발생하고 있다. 또한, 챔버 내의 금속 성분이 오염되어, 웨이퍼를 오염시키는 경우가 있기 때문에, 오염의 발생을 억제하는 것도 요망되고 있다.

그러나, 상기한 종래의 웨이퍼 유지체는, 모두 상온 이상의 온도, 예를 들어 400℃ 이상의 고온에서 웨이퍼를 처리하는 것을 상정한 웨이퍼 유지체이기 때문에, 최근의 상온 이하의 온도에서의 처리에 적용하는 것은 곤란했다.

본 발명은, 이러한 종래의 사정을 감안하여, 상온 이하의 온도에서의 웨이퍼의 처리에 적용할 수 있고, 특히 CVD 장치에서의 사용에 알맞는 웨이퍼 유지체를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 웨이퍼를 재치하기 위한 웨이퍼 재치면을 갖는 웨이퍼 유지체이며, 상기 웨이퍼 유지체가 세라믹스로 이루어지고, 그 내부에 냉매를 흘리기 위한 유로를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은, 세라믹스로 이루어지고, 그 내부에 냉매를 흘리기 위한 유로를 갖는 웨이퍼 유지체의 제조 방법이며, 1매의 세라믹스 기판 상에 유로를 형성하고, 적어도 상기 유로를 덮도록 상기 세라믹스 기판 상 및/또는 하에 또한 적어도 1매의 세라믹스 기판을 접합하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체의 제조 방법을 제공한다.

또한 본 발명은, 상기한 웨이퍼 유지체를 탑재한 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치, 특히 CVD 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 세라믹스제의 웨이퍼 유지체의 내부에 직접 냉매를 흘리는 유로를 구비하고 있기 때문에, 상온 이하의 온도에서의 성막 등의 처리에 사용 할 수 있다. 게다가, 웨이퍼 유지체는 세라믹스제이기 때문에, 금속 성분에 의한 오염을 없애고, 성막 시나 클리닝 시에 사용하는 부식성 가스에 대해서도 높은 내식성을 갖기 때문에, 신뢰성이 높은 웨이퍼 유지체 및 반도체 제조 장치를 제공할 수 있다.

도1은 본 발명의 웨이퍼 유지체의 하나의 구체예를 도시한 개략 단면도이다.

<부호의 설명>

1 : 웨이퍼 유지체

2 : 고주파 발생용 전극

3 : 유로

4 : 냉각 배관

5 : 열전쌍

6 : 전극 파이프

7 : 통 형상 지지체

본 발명에 있어서는, 세라믹스제의 웨이퍼 유지체의 내부에, 웨이퍼 유지체 를 냉각하기 위한 냉매가 흐르는 유로가 형성되어 있다. 그 때문에 유로를 흐르는 냉매가 웨이퍼 유지체로부터 열을 빼앗아, 웨이퍼 유지체를 항상 효율적으로 저온으로 유지할 수 있다. 따라서, 최근에 특별히 요망되고 있는 실온 이하의 온도에서의 성막, 기타의 처리에 적합하게 사용할 수 있어, 예를 들어 성막 중에 웨이퍼의 온도가 상승해도 실온 이하의 온도로 억제할 수 있기 때문에, 균일한 막 두께로 성막을 실현할 수 있다.

웨이퍼 유지체 내의 유로에 흘리는 냉매로서는, 특별히 제한은 없지만, 물이나 유기 용제 등을 들 수 있다. 그러나, 최근의 성막 온도의 저온화 경향을 감안하면, 물은 0℃ 이하에서는 사용할 수 없기 때문에, 갈덴(GALDEN)이나 알코올 등의 유기 용제를 이용하는 것이 바람직하다. 이들 용제를 이용함으로써, 응고점을 강하시킴으로써 사용할 수도 있다. 예를 들어 물과 알코올을 혼합시킴으로써, 0℃ 이하의 온도에서도 사용할 수 있다. 특히 물은 비열이 다른 냉매에 비교해서 크기 때문에, 효율적인 냉각이 기대된다. 또한, 이들 냉매보다도 냉각 효율은 뒤떨어지지만, 저온의 기체, 예를 들어 질소나 헬륨, 공기 등도 사용하는 것이 가능하다.

웨이퍼 유지체 내에 형성되는 유로에 대해서는, 탑재하는 웨이퍼의 직경에 대하여 80％ 이상의 영역에 유로가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들어, 웨이퍼의 직경이 200㎜인 경우에는, 적어도 웨이퍼 유지체의 중심부터 직경 160㎜의 영역까지 유로가 존재하는 것이 바람직하다. 이 영역까지 유로가 존재하지 않을 경우, 웨이퍼 유지체의 외주부가 주위의 분위기로부터 열을 흡수하여, 웨이퍼의 외주부 부근의 온도가 상승하기 때문에, 균일한 성막이 어렵게 된다. 특히, 웨이 퍼 유지체의 중심으로부터 적어도 웨이퍼의 직경과 동일한 영역까지 유로가 형성되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 이 정도의 영역까지 냉매의 유로가 형성되어 있으면, 웨이퍼 단부의 온도 상승도 없어, 균일한 성막을 할 수 있다. 또한, 유로의 내벽의 표면 거칠기는, Ra에서 5㎛ 이하인 것이 바람직하다. 유로 내벽의 표면 거칠기가 5㎛보다도 커지면, 특히 냉매가 액체인 경우에는, 유로의 내벽 표면이 냉매로 침식되기 쉬워져, 벽면이 열화되기 쉬워지기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 유로의 단면 형상에 관해서는, 특별히 제한은 없고, 원형, 사각형, 타원형, 반원형, 삼각형 등 다양한 형상을 취할 수 있다.

웨이퍼 유지체에 사용하는 재료는, 세라믹스이면 특별히 제한은 없고, 질화알루미늄, 탄화 규소, 질화 규소, 알루미나, 멀라이트, 코제라이트 등을 사용할 수 있다. 그러나, 이들 중에서는 질화알루미늄이 적합하다. 질화알루미늄은 반도체 제조 장치에서 사용되는 부식성 가스에 대한 내식성이 높기 때문에, 챔버 내에서의 파티클의 발생을 최대한 억제할 수 있다. 또한, 질화알루미늄은 비교적 열전도율이 높고, 비열도 작기 때문에, 균일하면서 효율적으로 웨이퍼 유지체를 냉각할 수 있다.

또한, 웨이퍼 유지체 자체의 표면 거칠기는, Ra에서 0.01㎛ 이상인 것이 바람직하다. 표면 거칠기가 0.01㎛ 이상이면, 표면의 미소한 돌기로부터 열교환이 이루어지기 때문에, 넓은 표면적에서의 열교환이 가능해져, 효율적으로 웨이퍼 유지체를 냉각할 수 있기 때문이다. 또한, 웨이퍼 유지체에서의 온도 제어는, 예를 들어 웨이퍼 유지체에 형성된 오목부에 열전쌍 등의 측온 소자를 배치하고, 그 측 온 소자로 측정한 온도에 기초하여 냉매를 냉각하는 칠러(chiller) 등의 온도를 제어하면 된다.

본 발명의 웨이퍼 유지체의 내부에는, 고주파 발생용 전극을 구비할 수 있다. 고주파 발생용 전극을 구비함으로써, 웨이퍼 재치면 근처에 플라즈마를 발생시켜, 웨이퍼 상에 막을 생성할 수 있다. 고주파 발생용 전극은, 웨이퍼 유지체 내에 매설되어 있는 것이 바람직하다.

고주파 발생용 전극의 형태로서는, 금속 메쉬나 금속박, 혹은 금속막 등을 예로 들 수 있지만, 이들 중 특히 막 형상의 금속이 바람직하다. 막 형상 금속으로 이루어지는 고주파 발생용 전극의 경우, 사용하는 고주파가 막의 하부로 누설되기 어렵기 때문에, 안정된 플라즈마의 발생을 비교적 간단히 얻을 수 있다. 세라믹스제의 웨이퍼 유지체 내에 매설할 수 있는 고주파 발생용 전극의 재질로서는, 세라믹스와의 열팽창 계수의 매칭이 필요하기 때문에, 금속 내에서도 비교적 열팽창 계수가 작은 금속, 예를 들어 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈 등의 금속이나 합금인 것이 바람직하다.

본 발명의 웨이퍼 유지체는, 반도체 제조 장치의 챔버 내에 설치하기 때문에, 웨이퍼 재치면과는 반대측의 면에, 지지체를 설치하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 지지체를 원통형 등의 통 형상으로 하면, 그 통 형상 지지체 내에, 냉매를 공급하기 위한 냉각 배관, 고주파 발생용 전극에 접속된 전극 부품, 웨이퍼 유지체의 온도를 측정하기 위한 측온 소자 등을 수납할 수 있다.

상기 통 형상 지지체는, 웨이퍼 유지체에 대하여 기밀하게 밀봉하고, 또한 챔버에 대해서도 기밀하게 밀봉할 수 있다. 이러한 기밀 밀봉 구조로 할 경우, 통 형상 지지체의 재질을 웨이퍼 유지체의 재질과 동일하게 함으로써, 열팽창 계수차에 의한 응력의 발생을 억제할 수 있어, 신뢰성이 높은 접합 구조로 할 수 있다. 또한, 통 형상 지지체 내에 수납한 금속 부품이 챔버 내에 노출되지 않아, 금속 오염의 발생을 억제할 수 있기 때문에 바람직하다.

단, 상기 기밀 밀봉의 구조에 있어서, 통 형상 지지체 내부가 대기에 개방되어 있으면, 웨이퍼 유지체를 냉각하고 있을 경우에는, 냉매를 공급하는 냉각 배관을 중심으로 결로가 발생하기 쉬워져, 금속 부품이나 세라믹스의 부식이 진행되는 경우가 있다. 그 경우에는, 통 형상 지지체 내부에 건조한 기체를 공급함으로써, 결로를 방지할 수 있다. 또한, 통 형상 지지체 내부를 외기와 차단하고, 내부에 건조한 기체를 공급함으로써 결로를 방지하는 것도 가능하다. 어떠한 경우에도, 통 형상 지지체 내의 분위기의 노점은, 적어도 O℃ 이하인 것이 필요하다.

또한, 상기 기밀 밀봉과는 별도의 형태로서, 통 형상 지지체 내의 분위기를, 챔버 내의 분위기와 실질적으로 동일하게 할 수 있다. 이 경우 통 형상 지지체는, 예를 들어 웨이퍼 유지체에 복수의 나사로 고정할 수 있다. 이 방법의 장점은, 통 형상 지지체 내의 부품이 결로하지 않고, 비교적 간단한 구조로 할 수 있는 점이다. 물론 이 구조의 경우에도, 통 형상 지지체 내에 불활성 가스를 보내주어, 상대적으로 통 형상 지지체 내의 분위기를 챔버 내의 압력보다도 높게 함으로써, 금속 부품의 부식을 저감할 수 있다. 이 경우에도, 통 형상 지지체 내의 분위기는, 노점이 0℃ 이하인 것이 필요하다.

다음에 본 발명에 따른 웨이퍼 유지체의 제조 방법을 설명한다. 내부에 냉매의 유로를 구비하는 웨이퍼 유지체는, 복수매의 세라믹스 기판을 접합해서 제조하는데, 그 때에, 1매의 세라믹스 기판 상에 유로를 형성하고，이 세라믹스 기판 중 적어도 유로를 형성한 면에, 유로를 덮도록 별도의 세라믹스 기판을 얹어서 접합함으로써, 제조할 수 있다.

이 방법에 있어서는, 소결한 세라믹스 기판에 유로를 형성하기 때문에, 비교적 높은 정밀도의 유로를 형성할 수 있는 동시에, 유로의 변형이 발생하기 어렵기 때문에 바람직하다. 예를 들어, 미소성 세라믹스 성형체에 유로를 형성한 후, 이것을 소결하는 방법으로는, 부분적으로 유로가 좁아지거나 넓어지거나 한다. 이러한 유로의 경우, 특히 냉매가 액체일 경우에는, 부분적으로 유속이 빨라지거나 느려지거나 하기 때문에, 냉매에 의한 유로의 벽면의 부식이 진행되기 쉬워진다.

세라믹스 기판의 접합에는, 공지의 접합 페이스트를 이용할 수 있다. 특히, 웨이퍼 유지체가 질화알루미늄일 경우, 질화알루미늄, 산화 알루미늄, 희토류 산화물의 혼합물로 이루어지는 페이스트의 사용이 바람직하다. 이 페이스트는, 열처리해서 접합할 때에, 질화알루미늄 기판과의 접착성이 좋을 뿐만 아니라, 완성된 접합층의 주성분이 질화알루미늄으로 되기 때문에, 내식성도 우수하므로 특히 바람직하다.

상기 질화알루미늄 기판의 접합 페이스트에서는, 질화알루미늄의 함유량이 1 중량％ 이상인 것이 바람직하다. 질화알루미늄의 함유량이 1 중량％ 미만에서는, 접합층 성분 내에 질화알루미늄이 적기 때문에, 내식성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 또한, 질화알루미늄의 함유량이 40 중량％를 초과하면 밀착 강도의 저하를 야기시키기 때문에, 40 중량％ 이하인 것이 바람직하다. 특히 바람직한 질화알루미늄의 함유량은 5 내지 30 중량％이며, 또한 15 내지 25 중량％의 범위에서 특히 안정된 접합층이 얻어지기 때문에 한층 바람직하다.

또한, 상기 접합 페이스트 내의 산화 알루미늄의 함유량은, 20 내지 80 중량％인 것이 바람직하다. 산화 알루미늄의 함유량이 20 중량％보다 적을 경우, 혹은 80 중량％보다 많을 경우에는, 접합하기 위한 액상의 출현 온도가 높아져, 질화알루미늄 기판의 변형이 생기기 쉬워지기 때문에 바람직하지 못하다. 특히 바람직한 함유량은 40 내지 60 중량％이며, 이 정도의 함유량이면, 질화알루미늄의 소결 온도보다 낮은 온도에서 접합할 수 있기 때문에, 질화알루미늄 기판의 변형을 억제할 수 있다.

또한 상기 접합 페이스트 내의 희토류 산화물의 함유량은, 10 내지 50 중량％인 것이 바람직하다. 이 범위의 함유량이면, 산화 알루미늄과 반응해서 액상을 발생시키기 쉬워지기 때문에 바람직하다. 특히 희토류 산화물은 질화알루미늄과의 습윤성이 우수하기 때문에, 그 함유량이 20 내지 40 중량％이면, 안정된 접합을 실현할 수 있고, 게다가 접합층과 질화알루미늄 기판과의 접합 계면을 기밀하게 접합 할 수 있기 때문에 더욱 바람직하다.

상기 접합 페이스트에 사용하는 희토류 산화물로서는, 특별히 제한은 없지만, 접합해야 할 질화알루미늄 기판에 사용되고 있는 소결 조제와 동일한 종류인 것이 바람직하다. 질화알루미늄 기판에 소결 조제가 포함되어 있지 않을 경우에 는, 희토류 산화물의 종류는 상관없다. 희토류 산화물 내에서는, 이트륨의 산화물이 내식성이나, 질화알루미늄과의 습윤성면에서 우수하기 때문에, 특히 바람직하다.

구체적인 질화알루미늄 기판의 접합 방법으로서는, 소정량의 질화알루미늄 분말, 산화 알루미늄 분말, 희토류 산화물 분말을 혼합하고, 이것에 유기 용제, 바인더, 필요에 따라 가소제 등을 첨가하여, 혼합해서 페이스트를 제작한다. 이 페이스트를 접합해야 할 질화알루미늄 기판의 표면에 도포하여, 필요에 따라 탈지 처리를 행하고, 그 도포면에 다른 질화알루미늄 기판을 얹어서, 열처리를 함으로써, 경고한 접합층을 형성할 수 있다.

접합 시의 온도와 압력에 관해서는, 특별히 제한은 없지만, 질화알루미늄 기판이 변형되지 않을 정도의 온도와 압력이면 된다. 구체적으로는, 열처리 온도는, 페이스트의 조성에도 의하지만, 1600 내지 2000℃ 정도가 적합하다. 또한, 열처리 시에, 접합면에 대하여 수직 방향으로 압력을 가함으로써, 결함이 적은 접합층을 형성할 수 있기 때문에 바람직하다. 가하는 압력으로서는, 1㎏/㎠ 이상이 바람직하고, 10㎏/㎠ 이상이 더욱 바람직하다.

웨이퍼 유지체 내에 고주파 발생용 전극을 형성할 경우에는, 특히 스크린 인쇄에 의해 금속막의 전극을 형성하는 것이 바람직하다. 스크린 인쇄에 의하면, 얻어지는 막 두께가 비교적 균일하고, 코스트도 싸며, 양산성이 우수하다. 스크린 인쇄에 이용하는 전극 형성용 페이스트는, 텅스텐, 몰리브덴, 탄탈 등의 고융점 금속 분말에, 바인더나 유기 용제, 필요에 따라 가소제 등을 가하여, 페이스트 형상 으로 한 것을 사용하면 된다.

구체적으로는, 세라믹스 기판 상에 스크린 인쇄에 의해 상기 전극 형성용 페이스트를 도포하고, 건조한 후, 비산화성 분위기 속에서 1600 내지 2000℃의 온도로 소성함으로써, 금속막의 고주파 발생용 전극이 얻어진다. 그 후에 상기한 접합 방법을 이용해서 세라믹스 기판을 접합하면, 내부에 고주파 발생용 전극을 갖는 웨이퍼 유지체를 비교적 용이하게 제조할 수 있다. 또한 당연한 것이지만, 냉매를 흘리는 유로를 형성하기 위한 접합과, 고주파 발생용 전극을 매설하기 위한 접합을 동시에 실시할 수 있어，이 동시 접합에 의해 비교적 염가로 웨이퍼 유지체를 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 웨이퍼 유지체는, 웨이퍼를 냉각할 필요가 있는 반도체 제조 공정에 있어서 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들어, 반도체 제조 장치에 탑재하여, 에칭이나 애싱, CVD 등의 처리를 실시할 수 있다. 또한, 특히 CVD 장치에 있어서는, 고주파 발생용 전극을 매설한 웨이퍼 유지체를 탑재함으로써, 효율적인 성막을 실현할 수 있다.

실시예

[실시예 1]

질화알루미늄 분말 99.5 중량％에 소결 조제로서 산화이트륨 분말 0.5 중량％를 더하고, 또한 유기 용제와 바인더를 더하고, 볼밀 혼합해서 슬러리를 제작했다. 얻어진 슬러리를 스프레이 드라이에 의해 과립으로 하고, 프레스 성형에 의해 성형체를 제작했다. 그 성형체를 질소 분위기 속에서 800℃에서 탈지한 후, 질소 분위기 속에서 190O℃로 소결하여, 질화알루미늄 소결체를 얻었다.

상기 방법에 의해 3매의 질화알루미늄 소결체를 형성하여, 각각 질화알루미늄 기판으로 했다. 즉, 그 중 1매를 직경 330㎜, 두께 10㎜로 가공한 후, 기계 가공에 의해 깊이 3㎜, 폭 6㎜의 냉매용의 유로를 형성했다. 웨이퍼 유지체에 탑재하는 웨이퍼의 직경은 300㎜이기 때문에, 유로의 형성 영역은 중심으로부터 직경 310㎜의 영역으로 했다. 또한, 유로 내벽의 표면 거칠기는, Ra에서 1.0㎛로 했다. 또한, 유로의 입구와 출구는, 기판의 중심부 부근이 되도록 형성했다.

이어 다른 1매의 기판은, 직경 330㎜, 두께 5㎜로 가공했다. 이 편측의 면의 중심으로부터 직경 320㎜의 영역에, 텅스텐 분말, 바인더, 유기 용제 등으로 이루어지는 텅스텐 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 도포하고, 800℃에서 탈지한 후, 1850℃에서 소성하여, 고주파 발생용 전극을 형성했다. 또한 나머지 1매의 기판은, 직경 330㎜, 두께 3㎜로 가공했다.

이들 3매의 질화알루미늄 기판 중, 고주파 발생용 전극을 형성한 기판의 양면에, 20 중량％ 질화알루미늄-30 중량％ 산화이트륨-50 중량％ 산화 알루미늄으로 이루어지는 접합 페이스트를 스크린 인쇄에 의해 도포하고, 800℃의 질소분위기 속에서 탈지했다. 그 후에 이 기판의 고주파 발생용 전극을 형성한 면에 상기 두께 3㎜의 기판을 얹고, 반대측의 면에는 상기 유로를 형성한 기판을 유로가 내측이 되도록 겹치고, 접합면에 대하여 수직 방향으로 2O㎏/㎠의 압력을 가하면서, 질소 분위기 속에서 1800℃로 가열 처리해서 접합했다. 마지막으로, 상하면을 연마하여, 질화알루미늄제의 웨이퍼 유지체로 했다.

얻어진 웨이퍼 유지체는, 도1에 도시한 바와 같이 웨이퍼 유지체(1)의 웨이퍼 재치면의 반대측부터 고주파 발생용 전극(2)까지 스폿페이싱 가공을 행하고, 이것에 텅스텐 전극을 설치했다. 또한, 웨이퍼 유지체(1)의 유로(3)에, 스테인리스제의 냉각 배관(4)을 설치했다. 또한 웨이퍼 유지체(1)의 웨이퍼 재치면과는 반대측의 면에 오목부를 형성하고, 시스형의 열전쌍(5)을 설치했다. 또한, 상기 고주파 발생용 전극(2)의 텅스텐 전극에는, 상부측의 주위벽에 관통 구멍을 형성한 니켈제의 전극 파이프(6)를 접합하여, 그 내측에 불활성 가스를 공급할 수 있게 했다.

상기 웨이퍼 유지체(1)의 웨이퍼 재치면과 반대측의 면에, 통 형상 지지체(7)의 플랜지부를 나사 결합에 의해 접합했다. 이 통 형상 지지체(7)는 질화알루미늄제이며, 플랜지부는 직경 80㎜, 외부 직경 60㎜ 및 내경 50㎜, 높이 200㎜이다. 또한, 이 통 형상 지지체(7)의 내부에, 상기한 냉각 배관(4), 열전쌍(5), 전극 파이프(6)를 수납했다.

이 웨이퍼 유지체(1)를, CVD 장치의 챔버 내에 설치했다. 통 형상 지지체(7) 내에 수납한 냉각 배관(4)을 통해 냉매인 갈덴을 공급하여, 웨이퍼 유지체(1)의 유로(3)에 흘렸다. 또한, 전극 파이프(6)에는 불활성 가스로서 노점 -70℃인 헬륨 가스를 매분 2리터의 비율로 공급하여, 상부측의 관통 구멍으로부터 통 형상 지지체(7) 내로 순환시킴으로써, 통 형상 지지체(7) 내에서의 결로의 발생을 방지하는 동시에, 통 형상 지지체(7) 내에 부식성 가스가 침입하는 것을 방지했다.

상기 웨이퍼 유지체(1)의 온도를 -20℃로 제어했다. 그 웨이퍼 재치면에 직 경 300㎜의 웨이퍼를 재치하고, 챔버 내에 성막용의 가스를 도입했다. 고주파 발생용 전극(2)에 13.56㎒의 고주파를 인가해서 플라즈마를 발생시킴으로써, 웨이퍼 상에 막 형성을 행한 바, 웨이퍼 상에 균일한 막을 형성할 수 있었다. 이 때의 웨이퍼의 온도 분포는, 온도계에 의해 측정한 결과, -20℃±1℃로 제어할 수 있었다.

[실시예2]

상기 실시예1과 마찬가지로 질화알루미늄 기판에 대하여 유로 가공을 행하였다. 그 때, 유로의 형성 영역을 각각 하기 표1과 같이 변화시켜, 각 웨이퍼 유지체의 온도를 -20℃로 제어했을 때의 온도 분포를 측정했다. 얻어진 결과를 하기 표1에 나타낸다. 또한, 하기 표1에는, 참고를 위해 상기 실시예1의 결과도 더불어 나타냈다. 또한, 웨이퍼의 온도 측정에는, 29 점 측정 포인트가 있는 직경 300㎜의 웨이퍼 온도계를 사용했다.

[실시예3]

상기 실시예1과 마찬가지로 질화알루미늄제 웨이퍼 유지체를 제작했다. 단, 유로의 표면 거칠기를 변화시키고, -1O℃로 온도 조정한 물-알코올 혼합 용매를 1000 시간 흘려, 시험 후의 냉매의 PH를 측정함으로써 질화알루미늄의 부식성을 확인했다. 또한, 질화알루미늄은, 통상 대기 중에서는 표면에 산화물계의 막이 형성되기 때문에 비교적 안정적이지만, 파단면이나 연마면 등의 산화물계의 막이 형성되지 않은 부분이 물에 닿으면 암모니아가 발생하기 때문에, pH가 알카리성측에 닿으면 유로의 부식이 진행된다고 판단했다. 얻어진 결과를 하기 표2에 나타낸다. 또한, 시험 전의 pH는 모두 7이었다.

[실시예 4]

상기 실시예1과 마찬가지로 웨이퍼 유지체를 제작하고, 전극 파이프 내로 헬륨 가스를 공급했다. 이 때 헬륨 가스의 노점을 변화시키고, 웨이퍼 유지체의 온도를 -10℃로 제어하여, 1000 시간 내구 시험을 행하였다. 이 내구 시험 후에, 스테인리스제의 냉각 배관과 니켈제의 전극 파이프의 부식 상태를 목시로 확인하고, 그 결과를 하기 표3에 나타냈다.

또한, 상기 1000 시간의 내구 시험 후, 각 웨이퍼 유지체를 이용해서 성막 시험을 행하여, 그 영향을 확인했다. 그 결과, 노점이 O℃ 이하인 헬륨 가스를 이용한 것에서는, 내구 시험 후에도 문제없이 성막할 수 있었지만, 노점이 15℃인 경우에는 웨이퍼에 스테인리스나 니켈의 파티클이 부착되었다.

[실시예5]

상기 실시예1과 마찬가지로 웨이퍼 유지체를 제작했지만, 그 재질을 질화규소, 알루미나, 멀라이트, 코제라이트, 탄화규소로 바꾸었다. 이들 웨이퍼 유지체를 실시예1과 마찬가지로 온도 제어하여, 그 온도 분포를 측정했다. 얻어진 결과를 실시예1에서의 결과와 아울러 하기 표4에 나타냈다. 이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼의 균열성은, 질화알루미늄이 가장 우수했다.

Claims (12)

1. 웨이퍼를 재치하기 위한 웨이퍼 재치면을 갖는 웨이퍼 유지체이며, 상기 웨이퍼 유지체가 세라믹스로 이루어지고, 그 내부에 냉매를 흘리기 위한 유로를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체.
2. 제1항에 있어서, 상기 세라믹스가 질화알루미늄인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 웨이퍼 유지체의 내부에 고주파 발생용 전극이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체.
4. 제3항에 있어서, 상기 고주파 발생용 전극이 막 형상의 금속인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨이퍼 유지체를 지지하기 위한 통 형상 지지체를 갖고, 상기 통 형상 지지체 내에, 냉매를 공급하기 위한 냉각 배관, 고주파 발생용 전극에 접속된 전극 부품, 및 웨이퍼 유지체의 온도를 측정하기 위한 측온 소자 중 적어도 1종이 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체.
6. 제5항에 있어서, 상기 통 형상 지지체 내에서의 분위기의 노점이 O℃ 이하인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체.
7. 세라믹스로 이루어지고, 그 내부에 냉매를 흘리기 위한 유로를 갖는 웨이퍼 유지체의 제조 방법이며, 1매의 세라믹스 기판 상에 유로를 형성하고, 적어도 상기 유로를 덮도록 상기 세라믹스 기판의 상 및/또는 하에 또한 적어도 1매의 세라믹스 기판을 접합하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체의 제조 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 세라믹스 기판의 1매에 고주파 발생용 전극을 형성하고, 적어도 상기 고주파 발생용 전극을 덮도록 또한 적어도 1매의 세라믹스 기판을 접합하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체의 제조 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 고주파 발생용 전극을 스크린 인쇄에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체의 제조 방법.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹스 기판이 질화알루미늄으로 이루어지고, 적어도 2매의 세라믹스 기판을 접합할 때에, 적어도 한 쪽의 기판에 질화알루미늄, 산화 알루미늄, 희토류 산화물을 함유하는 페이스트를 도포 하고, 기판을 서로 겹쳐 열처리하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체의 제조 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 반도체 제조 장치용 웨이퍼 유지체가 탑재되는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 반도체 제조 장치가 CVD 장치인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.

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