TW477782B

TW477782B - Structural body and method of producing the same

Info

Publication number: TW477782B
Application number: TW088111075A
Authority: TW
Inventors: Masao Nishioka; Naotaka Kato
Original assignee: Ngk Insulators Ltd
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2002-03-01
Also published as: US20020041983A1; EP0990630A1; EP0990630B1; KR100381588B1; KR20000023534A; DE69937529D1; DE69937529T2; US6387551B1

Description

477782 五、發明說明（1) 【發明所屬的本發明係【習知技術】現今’在氣相沉積法）洗淨、蝕刻、著、固定，而陶瓷在用作靜在半導體製造體作為餘刻氣一面進行急速求需具備高敎耐熱衝擊性。緻密的氮性氣體之高耐氮化鋁可作為 1 〇8 · cm 以上，認為正好適合熱器的材料。【發明所欲解為了用以蝕性氣體的耐氮化鋁基材表理。然而，在技術領域】有關於一種耐熱循環性優良之構造體。半導體晶圓的輸送、曝光、熱CVI)(熱化學、電漿CVD、濺鍍等成膜製程及微細加工、切割等製程中，為了進行半導體晶圓之吸使用靜電卡盤（chuck )。因此緻密質地的電卡盤或加熱器的基材上倍受注意。特別是裝置中，多會使用CCIF3等鹵素系腐蝕性氣體或洗淨氣體。又，一面固定半導體晶圓，加熱，為了使其冷卻，靜電卡盤的基材被要傳導性，以及不受溫度急劇變化而遭破壞的化鋁，即為具有對抗如上所述之函素系腐蝕，蝕性材料。此外，眾所周知，緻密質地的局熱傳導性的材料，又其體積阻抗率為且耐衝擊性亦高。因而氮化鋁燒結體，被用來製造半導體製造裝置用的靜電卡盤及加決的課題】作為在如前述之半導體製造裝置内暴露於腐腐餘性構件’本發明者以化學氣相沉積法在面形成碳化矽膜，並探討碳化矽膜的形成原進行此财腐钱性構件之加熱用途中，對此耐 477782 發明說明（2) 腐蝕性構件施加熱循環試驗，隨著熱楯環次化矽膜容易產生裂縫及剝離的情形立gR可=t增加後，碳裂縫的產生，必然與A 1 N被浸蝕及碳化石夕膜/、°深入探討本發明的課題為在氮化铭燒結體的表、面勺制離有關。之碳化矽膜中，使碳化矽膜與燒結體之接八所形成構造體使在對構造體施加熱循環時碳化石夕膜不办I狀怒良好，以離。、合易產生裂縫及剝【用於解決課題的手段】本發明係有關於一種包括氮化銘燒結表面所形成之碳化矽膜以及在燒結體和^卜、於此燒結體成的中間層之構造體，其中此中間層主^ f膜之間所生成。氮化石夕所形本發明者等，先谁插在金^尸 ^ t » ^ .L ^ 進灯種種化予氧相沉積、、土人人貝際上在亂化紹燒結體上形成碳化石夕膜，ί f的探討，並 =構及熱循環試驗，同時拍照（詳細檢討其微 2中，於如後述之形成碳化來。在上述體和碳切膜的界面間生成主要：件下，在燒結層’此時可得出其對 ^構成的中間明於是達致。性顯者向上提昇，本發

中間層的主| 士、A —壬曰要成分必須是氮化矽，且f化坊沾人在90重量％以上較佳。 /且虱化矽的含量以燒結體的鋁及來自# 間層中，也可含有來自氮化鋁佳，碳含二重炭佳銘含量以在5請以下較膜形成時使用氯氣的情況下匕含；不之碳切 Γ 曰3有不純物之虱，氯含量 477782 五、發明說明（3) 以在1重量％以下較佳。 · 因為造成碳化矽膜和燒結體容易剝離的原因尚不清楚，故藉由中間層的生成推測如下。即由於燒結體和碳化矽膜的熱膨脹差異，在兩者之間產生熱應力。因為碳化矽膜的熱膨脹小於燒結體，所以在碳化矽膜上產生了壓縮應力，而燒結體則產生拉伸應力。如果碳化石夕膜只是單純的以物理方式被覆於燒結體上，此應力則會造成碳化矽膜從燒結體上剝離。然而藉由本發明之生成中間層的方法，被認為可使中間層具有化學的鍵結力而讓燒結體與碳化矽膜能緊密貼合。為了防止以上之碳化矽膜的剝離，中間層的厚度以0 · 2 // m以上較佳，2 /z m以上更佳。此外，中間層厚度一般來說並無上限’以實際的製程來說，中間層厚度達到某個程度以上即有困難，以此觀點而言，2 0 // m以下較佳，更進一步就耐熱循環性的觀點而言，則以1 〇 m以下較佳。該中間層的製造方法並不加以限制，但以如下的方法較佳。即以化學氣相沉積法在氮化鋁燒結體上形成碳化矽膜的同時，於成膜溫度下通以氫氣，接著通入至少含有矽及氯等成分的第一矽成分來源化合物氣體，再通入第二矽成分來源化合物及碳來源化合物的氣體。第一矽成分來源化合物為擇自由SiCl4、SiHCl3及SiH2Cl2所組成的群體中一種以上的化合物較佳。第二矽成份來源化合物為擇自甴 S1CI4、S1HCI3、SiH2Cl2及SiH4所組成的群體中〆種以上的化合物較佳。而碳來源化合物，則是特別以擇自由CH4、

477782 五、發明說明（4) c2h6及C3H8所組成的群體中一種以上的化合物較佳。第，石夕· 成份來源化合物與第二矽成份來源化合物以相同較佳，不同亦可。因此，在化學氣相沉積過程中的高溫範圍下，於碳來源化合物氣體通過之前，先行導入至少含有氯的第一矽成份來源化合物氣體，氯化矽與氫氣發生反應，分解產生氣化氫，氮化鋁的表面將受此氣化氫氣體腐蝕而活化。在此處矽原子結合而生成了氮化矽，進一步在氮化矽上所導入之碳變得容易與石夕反應，而且如此所生成的碳化矽被認為易與位於下層的氮化矽緊密接合。若配合以四氯化矽等含有氯的第一矽成分來源化合物氣體的導入時間及成膜的溫度，則可依需要決定生成期望厚度的中間層。成膜溫度以在1 350- 1 50 0 °C之間較佳，1 40 0- 1 4 50 °c則更佳。藉由使氮化铭燒結體的氮化鋁純度在9〇%以上，甚而在94%以上的情形下，燒結體與碳化矽膜的耐熱循環性質可更進一層向上提昇。這是因為如此可抑制燒結體中氧化；物所導致的影響。燒結體的相對密度若從強度及熱觀點來看，則以9 4 %以上較佳。、付π以如在半導腐姓性物質 ”丨叮肌机心衣i 丫尸坏使用〜

應性電漿氣體為重要。上述的反應性電漿氣體，本發明的構造體特別對氯系氣體具有極高的耐腐钱性 :疋::為在600- 1 000 t的高溫範圍下暴露於齒；體m暴露於氯系氣體中㈣腐純構件，本發^

477782 五、發明說明（5) 構造體正好適合。本發明的構造體可適用於各種製品。在這些製品中首推以電磁波穿透體較佳。其中，可舉例如電磁波穿Z窗、高週波電極裝置、用於產生高週波電漿的管件（tube j及用於產生高週波電聚的圓蓋（dome)等。此外，本^明的構造體亦可適用於用以放置半導體晶圓的晶座义 (susceptor)。如此所製成之晶座，可舉例如陶瓷 U、陶瓷加熱器及高週波電極裝置。此外，本發二:構 &體亦可應用於檔片（dummy wafer)、遮蔽環（shad〇w nng)、用以固定半導體晶圓的升降銷（11^ 板（shower pi ate)等各半導體製造用裝置的基、不本發明之構造體，其適用於電漿中 ^ 形，為藉由碳化石夕膜可達到減少在電衣置之構件的十月電荷累積程度之效果。此0 = = 構造體表面的座」本發明構造體的適用情形，為藉由於，二= 半導電性碳化矽膜，可控制表面的電荷。復；日日上、、此外’在本發明的其他實施適用於靜電卡盤。 “!中，本發明的構造體玎燒4 造靜電卡盤的方法，是在以氮化銘 ίΠΓ:燒Γ附面維持—定間隔是相當困難的，也二i i面内靜電吸附力分布等問題。此外，由於在腐也必項要m的必要性’使得基材整體的厚度也/頁要夠大，因此靜電卡盤的熱容量有變大的傾向。熱 477782 五發明説明（6) 容，加熱或冷卻就要花費多餘的時間來進行。匕形成碳化石々暄、’你田山乳化銘k、、、口體一邊的表面 sl ” 1 ^ 亚使用此 < 切膜作為靜電卡盤電極，則燒1可當作誘電體層使用。纟此情形下，由械加工而容易進行使燒結體的厚在；：布的問題。此外，—膜與以 i壤彳卜，'腐蝕性虱體=耐久性較高，燒結體的厚度也容 ^且即使燒結體薄化，與金屬製的埋設電極不同，也不會產生問胃。因此，靜電卡盤整體的熱以下為具體的實驗結果描述。 (實驗1) 第^圖中概略的表示了使用化學氣相沉積法（CVD )裝置’於氮化鋁燒結體上形成碳化矽膜。在爐内裝置基材 1 /基材1藉由固定器具5加以支撐。在本裝置内設置正面形狀為T字型的原料供給管8。原料供給管8，包括有基部 8b及橫向擴張的延伸部8a，在與延伸部8a的基材相對的表面8c側上設置規定個數的氣體喷出口 9。6為爐體的内部， 7為外部加熱器。原料供給管8的表面8 c與基材1之間的間隔設定在 ΚΟππη〜3〇〇mm之間。原料供給管8 一邊旋轉，氣體一邊從氣體噴出口 9喷出。CVD用的原料氣體，從氣體喷出口9喷出後’流入空間10，並且衝向基材1的表面，沿著基材1的表面流動，通過由固定器具5上所設置之氣體排出口 3而排

第9頁 477782 五、發明說明（7) 出。使用如上型態的原料供給管8，藉由一邊旋轉原料供給管所喷出之氣體，可在基材1的表面全面被覆厚度均一的碳化矽膜。在該裝置中，如前所述，於成膜溫度下，在爐内通入氫氣之後，供給四氣化矽，接著再供給四氯化矽和甲烧。在CVD製程後，將碳化矽膜進行研磨加工，可得規定尺寸大小的製品。

使用如第1圖所示的裝置，遵照前述的方法，來製造構造體。以基材1而言，是使用直徑0 25〇mni、厚度2〇_的圓盤狀氮化鋁燒結體。燒結體中氮化鋁的純度為9 9. 5%，其餘含量為釔。如第1表所示在各條件下導入各原料氣體以形成碳化矽膜。成膜時的壓力為12〇T〇rr。碳化石夕膜中央部份的厚度為1 〇 0 // m。比較例1中，在昇溫至Η 2 5的過程中僅於爐内通入氬氣，到達1 4 25 °C時再通入氫氣、四氯化石夕及曱烧。實施例1、2、3中，在昇溫至各成膜溫度的過程中僅通以氬氣’到達各成膜溫度時，首先只通以氫氣1 0分鐘，再來是通以氫氣和四氯化矽1分鐘，接著再加入甲燒一起通入。

將各例的構造體，均施以室溫到9 〇〇 °C之間的熱循環試驗。此時，使用如第2圖所示之熱循環試驗裝置的模式。從各構造體切割出4mm X 3mm X 50mm的長方體形狀的試片。而破化矽膜則為尺寸4mm X 50mm的平面。在室溫的空間1 9内，以鉻鎳鐵合金製造的夾盤器具丨5，將該試片1 4固

第10頁 477782 五、發明說明（8) ，定住。電阻式加熱爐1 1及唧筒1 7之間則以密閉容器1 6加以.. 包覆，其中通以大氣壓力的氬氣。電阻加熱爐的外壁，則包覆著密閉性高的金屬板。使氣壓唧筒1 7動作而將試片1 4插入電阻式加熱爐11的爐内空間1 3。1 2為電阻發熱體。爐内空間1 3的溫度維持在 9 0 0 °C。試片1 4在爐内空間1 3内停留一分鐘後，再使氣壓唧筒1 7動作將試片1 4從爐内抽出。以口徑為2mm的喷嘴 1 8，將氬氣以每分鐘2公升的流速吹出，冷卻試片一分鐘。此時，停放在抽出位置的試片溫度降到3 0 °C以下。而由喷嘴1 8喷出的氬氣，可由裝設於密閉容器1 6内的逆止閥通向大氣中逸散。藉著該裝置，可在氬氣的環境中一面防止氮化鋁的氧化，一面進行試片的耐熱循環性試驗。其結果如第1表所示。

第11頁 477782 五、發明說明（9) 【第1表】原料氣體導入方法單位:公升/分鐘熱循環試驗結果 10 100 1000 10000 50000 纖鹏 1425°C 0/5 Ar 7.5 7.5 h2 17.5 SiCl4 5.2 ch4 4 賓施例1 劇艦 1425°C lOmin lmin 5/5 5/5 5/5 5/5 5/5 Ar 7.5 7.5 7.5 7.5 Hz 17.5 17.5 17.5 SiCl4 5.2 5.2 ch4 4 mm 1400°C 鲫觸 lOmin lmin 既定時閭 5/5 5/5 5/5 3/5 0/5 Ar 7.5 7.5 7.5 7.5 h2 17.5 17.5 17.5 SiCl4 5.2 5.2 ch4 4 1»!)3 騰踱 1450°C 爾d lOmin lmin 既定時間 5/5 5/5 5/5 5/5 5/5 Ar 7.5 7.5 7.5 7.5 H2 17.5 17.5 17.5 SiCl4 5.2 5.2 ch4 4 在比較例1中，全部的5個試料，在到達第1 0次的熱循環時，均發生碳化矽膜自基材上剝離現象。在實施例1、3 中，當進行至5 0 0 0 0次的熱循環之後，仍未見膜的剝離現象發生。實施例2中的5個試料中，有3個在進行1 0 0 0 0次的熱循壞後’也未見膜的剝離現象。

第12頁 477782

枚貝施例1的試料中切割出顯微微鏡觀察用試料是將_ 奴$山儿兄規祭用忒枓此顯产的角产切乂 T 碳化矽膜之間的界面，以20 :後，：攝下r: ’亚將橫切面露出，將橫切面加以研磨 ^圖中下方^式電子顯微鏡照片，如者之間严产约A 7燒結體，上方為碳化矽膜，觀察位於兩旦八# m的中間層。該中間層以ΕΡΜΑ(X射線微里刀析儀）的为析么士吳如黛q闰竹、、、口果如弟3圖、弟4圖所示，該中間層勺、’且成成刀為秒晉杳吾，备人曰。靈里/〇，虱含量35重量％，碳含量里。#鋁含量2重量％，氯含量〇 · 〇 4重量％。此外，該

中間層藉著U量調焦X射線試驗，確認有相當於】〔ρ ρ $

Card 33- 1 1 60之氮化矽結晶的存在。、貝化例2的試料觀察結果，如第6圖所示，生成了厚声，〇 · 2 // m的中間層。另外，第7圖所示為比較例1試料的觀祭結果’並沒有中間層形成，而且氮化鋁燒結體和峻化膜發生剝離。 “ (實驗2 ) 和實驗1相同，在製作如第2表所示之各試料後，再進行熱循環試驗。但是所不同的是，將實驗1所使用的甲

烧’改為使用丙烧。比較例2的試料微結構，和比較例1气料的微結構相同，實施例4、5、6試料的微結構，也和實施例1、2、3試料的微結構相同。然而，中間層的厚度，' 在實施例4中為8 // m，實施例5中為2 // m，實施例6中為工2 // m。此外，中間廣的組成成分，均是以氮化石夕為主成份，而鋁的含量，在實施例4中為3重量％，實施例5中為4

第13頁 477782 五、發明說明（11) 重量％，實施例6中為2重量％ ;至於碳的含量，在實施例 4中為4重量％，實施例5中為3重量％，實施例6中為2重量 % ° 第2表原料氣體導入方法單位:公升/分鐘熱循環試驗結果 10 100 1000 10000 50000 mm2 mwsm 1425°C _賴 0/5 Ar 7.5 7.5 h2 17.5 SiCl4 5.2 c,h8 1.3 麵驅 1425°C 鲫調 lOmin 丄min 驗領 5/5 5/5 5/5 5/5 5/5 Ar 7.5 7.5 7.5 7.5 h2 17.5 17.5 17.5 SiCl4 5.2 5.2 C,HS 1.3 wmis 1400°C lOmin lmin 觸 5/5 5/5 2/5 1/5 0/5 Ar 7.5 7.5 7.5 7.5 h2 17.5 17.5 17.5 SiCl4 5.2 5.2 C,HS 1.3 勸丨J6 mwm. 1450°C lOmin lmin _調 5/5 5/5 5/5 5/5 5/5 Ar 7.5 7.5 7.5 7.5 H2 17.5 17.5 17.5 SiCl4 5.2 5.2 C)HS 1.3

第14頁 477782 五、發明說明（12) · (實驗3 ) ' 和實驗1相同，在製作如第3表所示之各試料後，再進行熱循環試驗。但是不同的是，將實驗1所使用的四氯化矽，改為使用三氣矽烷。比較例3的試料微結構，和比較例1試料的微結構相同，實施例7、8、9試料的微結構，也 . 和實施例1、2、3試料的微結構相同。然而，中間層的厚度，在實施例7中為7 // m，實施例8中為1 // m，實施例9中為1 0 // m。此外，中間層的組成成分，均是以氮化矽為主成份，而鋁的含量，在實施例7中為2重量％，實施例8中為1. 5 重量％，實施例9中為2重量％ ;至於碳的含量，在 · 實施例7中為3重量％，實施例8中為3重量％，實施例9中為2重量％。

第15頁 477782 五、發明說明（13) 【第3表】原料氣體導入方法單位:公升/分鐘熱循環試驗結果 10 100 1000 10000 50000 itl綱 3 1425°C 體觸 _觸 0/5 Ar Ί5 7.5 h2 17.5 SiHCl, 5.2 ch4 4 雠例7 1425°C lOmin lmin 5/5 5/5 5/5 5/5 5/5 Ar IS 7.5 7.5 7.5 h2 17.5 17.5 17.5 SiHCU 5.2 5.2 ch4 4 躪例8 mwm 1400°C lOmin lmin _鑛 5/5 5/5 3/5 2/5 0/5 Ar 75 7.5 7.5 7.5 h2 17.5 17.5 17.5 SiHCU 5.2 5.2 ch4 4 識例9 1450°C lOmin lmin 5/5 5/5 5/5 5/5 5/5 Ar IS 7.5 7.5 7.5 h2 17.5 17.5 17.5 SiHCl) 5.2 5.2 ch4 4 (實驗4 ) 和實驗1相同，在製作如第2表所示之各試料後，再進行熱循環試驗。但是，關於成膜溫度、先行導入四氯化矽的時間及流量等，均如第4表所示進行變更。結果如第4表所示。

第16頁 477782 五、發明說明（14) 【第4表】成膜溫度 (°C) SiCl4先行導入的時間 (分） 504先行導入的流童 (公升/分> 中間層的厚度 ium) 耐熱循環次數 (次} 1400 0 0 0 100 1350 3 5.2 0.5 1000 1375 3 5.2 0.2 1000 1400 1 5.2 0.2 1000 1400 3 5.2 2 10000 1425 1 5.2 7 50000 1425 3 5.2 10 50000 1450 1 5.2 12 50000 1450 3 5.2 12 50000 1500 1 5.2 4 50000 1550 1 5.2 2 50000 再者，如第4表所示各例中的中間層的組成，除了以氮化矽為主成份外，鋁含量為卜3重量％，碳含量為卜3重量％，氯含量為0. 02-0. 3重量％。由該結果顯示，中間層的厚度以0. 2 // m以上較佳，2 // m以上更佳，4 // m以上特佳。 (實驗5 ) 將實驗1中燒結體中氮化鋁的純度進行如第5表所示之變更。燒結體中除了氮化鋁之外，還有以釔、鏡、氧、鎂、鈣及碳等為主成份之燒結助劑或不純物等成份。由第

第17頁 477782 五、發明說明（15) 以 5表的結果，可知氮化鋁的純度以9 0 %以上較佳，9 4 上則更佳。【第5表】氮化鋁的純度 (¾ ) 耐熱循環次數 (次） 85 90 10000 94 Γ 50000 99 50000 99.5 50000 (實驗6 ) 以和實驗1相同的方法製作各試料。但是，使用由度99. 5%的氮化輯結體所構成之的圓盤形狀基材。於該基材上，按照實驗】之實施: :在的碳切膜。中間層的厚度為8二且在中間層中除了氮化石夕以外，其他成分 2重夏❶/。，碳含量i重量％，氯含量〇〇5 巧各里該試料在825X：下暴露於氯氣電裝中量為30 0SCCM，壓力為〇 1T ^、六 ^乳虱流暴露時間為2小時。：果g :“父流電功率為_瓦特，其次，將就本發明構造體之加敎、特又巧於暴露ί卿”中之加熱器的實“力!對適用使用本發明的碳化石夕本身作為電阻發ί體

第18頁五、發明說明（16) 製成加熱态。就此加熱器的適用例 — 在由氮化紹燒結體構成的基材内二埋，二體時，為了防止電阻發熱體在基材 f屬電阻發熱電阻發熱體之間保持適當的距離。7互接觸，必須在面側邊看的時候，在加熱體的正上，由加熱器的加熱會變高，而沒有埋設電阻發熱體的位=熱面的溫度會有稍低的傾向發生。此外，罝之加熱面的溫度，難以急速地加熱、冷卻，無法^ ，為的熱容量變大，而，將碳化矽膜圖案化（patterrJn: ^ : f控制。然時，因為無金屬電阻發埶體埋μJ ;衣成電阻發熱體以碳化石夕膜上的圖案間隔: -結體中時之限制，所面上溫度分布不均的問：：：：小也;：消=述之加熱冷卻。也了進订急速地加熱或此外’在燒結體的表面，圖案。在哕圄崇務刼士 A 濺鍍的方法形成金屬膜的 ^ 茨圖案發熱時施加埶循璜，仏α士 *人碎結體的熱膨脹係數差显，金屬 \ b守口為金屬膜和燒化造成電阻值部份地發生變 = 敎循产為電阻發熱體後，即使在經長時間的 :菱化,4 ’電阻發熱體的基材表面也幾乎不會發生任何作。奢，進行如第8圖—第1 0圖所示的加熱器之製円坌！加熱器21的平面圖’第9圖為加熱器21的立體圖’弟10圖為加熱器21的部份剖面圖。準備尺寸為300mmX30〇_X3mm、純度為99.5%的氮化 477782 五、發明說明（17) 3:21:構3之平板狀基材22。按照實施例1的方法，膜二A材之ή二：成厚度為1 〇〇 " m的碳化矽膜。在碳化矽 K二ΪΪ1 中生成了厚度為7㈣的中間層。該中間層的主要成分為氮化々， %，氯。.05重量% 夕另外含有銘2請，碳1重量成、Ί =二、弟9 Ϊ所示的平面圖案，是以鑽石切割機形 E1 、A 、見丨随的凹槽24及電阻發熱體圖案23。 Ξ二d 形狀部…及連接各直線形狀部末端之 ^全與节丨i人:出氮化紹。在圖案23的末端23a、23b處以以輻射溫度計觀測於λ枯;;^使發熱。從通電開始，即 ^ 、目,丨—e 、土材2 2之未形成圖案2 3側的表面溫 81以内的疋^情形。結果顯示，距離基材各角落 ΓΛ Λ 度差異在G.4°cj^，且溫度均一地上測出& Aw i由於輻射溫度計的分解能有0. 5mm，所以測出：加熱益表面的溫度分佈並非實際的分佈。循環試二含有5%氧氣的氬氣中進行熱，並於50。。。停留：：是二.5士時昇溫至5〇〇進行1 0 0次的埶循環後 ^ 於/小時内降至室溫。溫度分佈，並盘埶循V二射溫度計測量加熱器表面的在土。.2。。以内、，熱:盾; ，皿度分佈在± 〇. 4 c以内0 入氮裝置方面’已知有將金屬電阻發熱器埋 ^體中的加熱器。但是，對於要暴露在高溫範 477782 五、發明說明（18) _ 圍及室溫間的熱循環中，特別是所謂的6〇〇〜1 、、㈤範圍内，以及暴露在腐蝕性氣體中，特" 、冋溫氣體等狀態下仍可正常適用的加熱器，就=系的腐餘性有’因此需求甚殷。 ’則所知並沒藉著在氮化鋁燒結體中埋入電阻、，全體表面被覆以碳化矽膜’而使燒結體和、’ : 生成中間層，則解決上述問題點的 2矽版界面上功。 j吋代加熱器即開發成

L 即以化學氣相沉積法形成的碳化矽膜，/ 性氣f古在高溫範圍中’特別是600-1 loot的、'虫内，具有極咼的耐腐蝕性。i且，此碳：：：圍而與埋有電阻發熱體的氮化銘燒化2中間層提供抗熱循環性極強的構造體。其理由被認：：：，而可即，將本發明之構造體作為晶座來使用' 。 (例如紅外線⑹對該晶座加熱的時候，2二^部熱源最初是經由熱輕射射入碳化石夕膜，接著源的熱至氮化銘燒結體。此時，碳化石夕膜整層傳導溫度並顯著上昇。原太&山儿體百先Θ急速加熱，鋁的膨脹係數為大，所以：：者：=的熱膨脹係數比氮化膨脹較大，而會在碳化矽ς :::熱日夺，碳化矽膜的之上，因為以輻射熱對碳化矽膜2、、、s應力。在碳化矽膜溫度急速上昇之故，所、:Λ、、而先使得碳化矽膜的縮應力，為此也考；t迅 2 反化石夕膜上施加過大的壓熱循環後還是容的中間層作為緩衝，但在座生膜的剝離現象。 ^///82

針發熱體熱體的層傳導熱容量較薄，化矽膜很小，碳化矽膨脹差最外圍上，並題，在燒結體傳導的化矽膜矽膜的溫時將矽膜的膜的脹係數縮小。膜的邊層分散碳化矽成一體方式傳的表面熱容量熱從燒溫度與度僅稍 π符田化的情導I燒。此情為大，結體經燒結體低一jtb 中間層形下，結體中況下，加上石炭由中間最外圍。並且體與碳加熱時，可被向興埋使來自，再經由於燒化矽膜層而傳範圍的由於燒化矽膜施力口在相當的有電阻電阻發由中間結體的的厚度導至碳 /皿度至結體比間的熱燒結體緩和如埋設在氮化鋁燒結屬線、金屬箔或金屬板作領域中是眾所習知的體的電阻發熱體，以螺線圈狀的金較佳，此種形態在加熱器本身的製對這個問的氮化鋁熱，以熱而到達碳遠較碳化因此在昇時’碳化且碳化石夕膜的熱膨異則更為與碳化石夕藉由中間溫小，所以燒結如此一來 5 於界附近之應力該應力。此實施例中，更為適用的加熱器，為由在氮化鋁燒结體内部埋設電阻發熱體，且該電阻發熱體中至少一部份為導電性的纟罔狀物所構成，而在此網狀物的網眼中則以^化鋁填充。这種構造，特別是對於在高溫範圍及低溫範圍間，尤其是與室溫範圍間的熱循環往返操作，表現出具有更進一步的耐久性。 · /、該網狀物材質並不加以限定，但特別在升溫至6〇〇以上的高溫用馀中，1、，古WA雇制ϋ

477782 五、發明說明（20) 金屬的合金等。構成此網狀物材料的形態，以纖維或線材較佳。此時’由於纖維或線材的截面為圓形，將會對因熱膨脹導致之應力集中有特別大的降低效果。在適用的形態中，網狀物以細長的帶狀網狀物較適合。據此’因為電流是朝帶狀網狀物的長形方向流動，比起例如圓形網狀物的情況，會因電流集中而不容易產生溫度不均一的現象。

第11圖（a)所示係有關於本發明其他實施例之陶竟加熱器31的平面圖，而第η圖（b)係為第丨丨圖^^的以―^線的剖面圖。於陶瓷加熱器3丨中，在例如圓盤狀的基體32的内部埋設網狀物3 4。於基體32的中央部位，埋設於背面32b側露出之端子 33A，另外也於基體32的邊緣部位，埋設於背面32b側露出之端子33B。中央的端子33A和端子33B是藉由網狀物34加以連接。32a為加熱面。基體32是以圓盤狀的氮化鋁燒結體36及被覆在燒結體36表面的碳化矽膜35所構成的。網狀物3 4 ’是由如第1 2圖（a) - (c)所示的形態所構成。但由於圖面尺寸大小的限制，無法在第u圖^)、（b) 上看到網狀物34的細網眼。網狀物34為在端子33A和33B之間所見的平面渦卷形狀。端子33A及端子mb為與未圖示之電力供應電纜相連接。第12圖（a)〜（c)所示為個別網狀物的各種形能之剖面圖。於第12圖⑷所示的網狀物46中，是由縱線働及橫線 477782 、發明說明（21) 46a，以三度空間方式交錯編織而成，呈波：形起伏。於第12_)所示的網狀^中、、:2自直的4頁線47&和曲折的縱線47b構成二正狀⑽中，是由縱線48b及橫線)所^的網織而成，縱線與橫線均各自呈波浪形：：：』：式父錯編 4 8再經過壓延加工處理，因此縱績：、、、、後’網狀物線⑴而成形。4因此縱線和橫線的外形是沿著直描述接著，就將電阻發熱體埋設於燒結體内之實驗例進行

使用以氮化還原法所得的氮化鋁粉末。在該粉末中 Sj、Fe、Ca、Mg、Κ、Na、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、w、等各個金屬的含量均在l〇〇ppm以下，而除了鋁以外，並有再檢測出上述金屬之外的金屬成份。利用該粉末以$" 加壓成形的方式，製造圓盤形狀的預先成形體。在該預$ 成形體中，埋設以鉬金屬製成的螺線圈狀電阻發熱^。、片7 該預先成形體在1900 °C、200kg/cm2的壓力下進行熱壓 (hot press )燒成而得到氮化鋁燒結體。該燒結體的尺寸為直徑0250mm，厚度20mm。

在該燒結體的表面，依照實驗1之實施例1的條件形万厚度為50//m的碳化矽膜。中間層的厚度為7//m，在中間層中除了氮化矽之外，其他成份的比例為鋁2重量％，碳1 重量％，氯0 · 0 4重量％。在本實施例的加熱器上設置有石夕晶圓。製造未於前述的燒結體上形成碳化矽膜的加熱器以作為比較彳列。

第24頁 477782 五、發明說明（22) 將各種加熱器均暴露於氯氣電漿中。此時氯氣流量為 300SCCM，壓力為〇· ITorr，交流電功率為8〇〇瓦特，暴露時間為2小時。對加熱器的電阻發熱體供應電力，使其到達8 0 0 C。結果顯示，在實施例中的碳化矽膜完全沒有腐餘，而在比較例中的基材則被嚴重腐蝕。此外，石夕晶圓上的鋁污染程度（contamination level )，相對於在的比較例中1 0 1 5atm/cm2的程度，在實施例的加熱器中為 lOlOatm/cm2的程度。而因處理前的晶圓 >可染程度相同，所以於實施例中可實際地在完全沒有矽晶圓污染的狀態下進行電漿加熱處理。彳 B9 更進一步來說，由於碳化矽膜具有導電性，可以防止在絕緣體的氮化鋁燒結體中因靜電而發生的微粒附著問題。特別是藉由將碳化石夕膜接地，則可成功地完全防止靜電的產生。就本實施例與比較例的各加熱器，個別施行盘實驗工，同的各種熱循環試驗。結果顯示在實施例的加執哭中，、:過：〇次的熱循環後仍未見碳切^ 碳化刪生剝離的現；則在20次的熱循環後就見到【發明的效果】體夺= ，如按照本發明，在所得之氮化銘燒結 = 『r夕膜的構造體中，由於碳化鶴燒結體的:& m好，所以當對構造體施加熱循環時，可達到不谷易發生碳化矽膜剝離的目的。

477782 五、發明說明（23) 【圖式簡單說明苐1圖係石反化石夕膜的化學圖。，膜的化子乳相沉積裝置之模式剖面循環試驗裝置之模式圖。弟3圖係奴化矽膜之X射線微量分是碳元素、氮元素和鋁元素的分析結義/刀析結果’特別弟4圖係碳化發膜之X射綠曰是矽元素及氯元素的分析結果t |刀析儀分析結果，特別第5圖係本發明實施例的構造體中，$ 紹燒，的界面附近之掃描式電子顯微鏡公匕石夕膜與氮化第6圖係本發明其他實施例的構 ' 、山鼠化铭燒結體的界面附近之掃描式電石反化石夕膜與第7圖係比較例的構造體中，功'、'U鏡’、?、片。體的界面附近之掃描式電子顯微鏡^匕片石夕。膜與氮化銘燒結圖。第8圖係利用碳化石夕膜作為電阻發熱體之加熱器平面第9圖係第8圖的加熱器立體圖。 =10圖係第8圖的加熱器部份放大的剖面圖。之r ί 月之—實施例中陶£加熱器31 之柄式平面圖，（b)為（a)加熱器的概略剖面园。第12圖⑷、(b)、(c)係在本發明；可使Θ用的各網狀物微結構之剖面圖。【符號說明】 21、31加熱器；22、36氮化鋁燒結體（基材）；23由碳

477782 五、發明說明（24) 化矽膜構成之電阻發熱體；2 4凹槽；3 2 基體；3 4網狀物；3 5碳化矽膜 _ ΐ^Β 第27頁

Claims

4Λ7782 _88111Q7.R 太 1么s t brrr案— •六x申·請寿利範圍 1 · 一種構造體，包括： ^化鋁燒結體，其純度在94%以上；二5I膜’ ί該燒結體表面上所形成；以及 j日，於前述燒結體和前述碳化矽 ^中間層主要由氮化石夕所構成，含：間所旦生成；、石反及5重量％以下的鋁，且其厚度為〇重置％以 2 ·如申请專利範圍第1項所述之構造體，以上。氮化鋁燒結體中埋設有電阻發熱體。，/、中在前述 3. 如申请專利範圍第1項所述之構造，對前述碳化石夕膜進行電力供給之電力供給裂其、中裝設有述碳化石夕料行電力供給時以前述碳化膜在對前體之功能。 y嗎作為電阻發熱 4. 如申凊專利範圍第2項所述之構造體，1 & 對前述碳化矽膜進行電力供給之電力供給骏置、甲裝/有^ 述石反化矽膜進行電力供給時以前述碳化則體之功能。 ^膜作為電阻發熱 5. 如申請專利範圍第1項所述之構造體，1 體是應用於靜電卡盤構造體。中5亥構k 6. 如申請專利範圍第丨項所述之構造體，i 體是應用於加熱器構造體。 /、中该構w 7. —種構造體的製造方法，用以製第1或第2項所述之構造體，包括下列步驟：：：圍燒2體上以，學氣相沉積法形成前塊碳化石夕膜之^ ^於Ϊ 膜溫度通入氫氣，接著通入炱少含有矽、、友笪；夕成； in 一:- \——-___ 7066-2652-PFl.ptc 第28貢 477782 _案號 88111075 六、申請專利範圍年修正物及碳來源化合物的氣體。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之構造體的製造方法，其中前述第一矽成分來源化合物為擇自由SiCl4、SiHCl3及 S i H2 C 12所組成之群體中一種以上的成分。 9.如申請專利範圍第7項所述之構造體的製造方法，其中前述第二矽成份來源化合物為擇自由SiCl4、SiHCl3、 SiH2Cl2 &SiH4所組成的群體中一種以上的成分。

7066-2652-PFl.ptc 第29頁