TWI478214B - 附有加熱器的高溫細晶鋁基板支撐件與其製造方法 - Google Patents
附有加熱器的高溫細晶鋁基板支撐件與其製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI478214B TWI478214B TW097101540A TW97101540A TWI478214B TW I478214 B TWI478214 B TW I478214B TW 097101540 A TW097101540 A TW 097101540A TW 97101540 A TW97101540 A TW 97101540A TW I478214 B TWI478214 B TW I478214B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- aluminum
- substrate support
- aluminum body
- heating element
- arbor
- Prior art date
Links
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 60
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims description 60
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 41
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 38
- 241001016380 Reseda luteola Species 0.000 claims description 20
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 12
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 11
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 claims description 11
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 claims description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims 1
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 13
- 239000010408 film Substances 0.000 description 11
- 229910017077 AlFx Inorganic materials 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 4
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- NXHILIPIEUBEPD-UHFFFAOYSA-H tungsten hexafluoride Chemical compound F[W](F)(F)(F)(F)F NXHILIPIEUBEPD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 2
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000013529 heat transfer fluid Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
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
- H01L21/67—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
- H01L21/68757—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 a coating or a hardness or a material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical 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
- C23C16/458—Chemical 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
- C23C16/4581—Chemical 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical 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
- C23C16/458—Chemical 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
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- H01L21/68785—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 mechanical construction of the susceptor, stage or support
-
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
本發明一般係涉及適合在高溫半導體處理系統中使用的鋁基板支撐件。
積體電路已經發展成為可以在單個晶片上包括數百萬個電晶體、電容器和電阻器的複雜元件。晶片設計的不斷發展係要求更快的電路和更高的電路密度，而此需要更加精準的製程。一種常用的製程是化學氣相沉積(CVD)。
化學氣相沉積一般用來在比如半導體晶圓的基板上沉積一層薄膜。化學氣相沉積一般藉由在真空腔室內引入前驅物氣體來完成。前驅物氣體一般係通過位於靠近腔室頂部的噴氣頭(showerhead)引入。前驅物氣體產生反應以在位於被加熱的基板支撐件上之基板的表面上形成一層材料。淨化氣體通過支撐件上的孔洞而致基板的邊緣，以防止在基板邊緣上的沉積(此沉積會導致基板附著在支撐件上或者在處理中剝落)。在反應過程中產生之具揮發性的副產物則透過排氣系統而由腔室中抽吸出。
經常使用化學氣相沉積製程而在基板上形成的一種材料是鎢。可以用來形成鎢的前驅物氣體包括六氟化鎢(WF6
)和矽烷。當將六氟化鎢和矽炕混合時，一些“游離”的鎢(也就是沒有沉積在基板上的鎢)會沉積在噴氣頭和其他腔室部件上。游離的鎢薄膜會聚集在噴氣頭上並
且成為腔室內的污染源。最終，游離的鎢可能阻塞促使前驅物氣體從其通過的噴氣頭中之孔，這樣就迫使必須移除噴氣頭並清洗或者替換之。化學氣相沉積腔室在沉積其他材料(比如像二氧化矽的介電材料)之後也經常需要周期性的清洗。
為了延長噴氣頭例行維護的時間間隔，一般係使用氟系化合物來清洗(也就是蝕刻移除之)游離鎢薄膜。氟系化合物也可以起反應，以在常用鋁製造的加熱支撐件上形成一層氟化鋁(AlFx)。氟化鋁(AlFx)層若處於受控和均勻的狀態下，則可在加熱的支撐件上提供保護塗層和犧牲層。但是若氟化鋁(AlFx)在加熱支撐件的不同區域之間的生長變得隨意或者過多，則AlFx層會變得充滿缺陷，和/或在產生薄片和顆粒的起始位置上有選擇地形成，因而會有害地變成微粒產生和污染源。
許多習知的鋁基板支撐件是鍛造件或者鑄件。鍛造製程很難控制，因此，鍛造的基板支撐件一般表現出寬範圍的材料特性，比如寬範圍的顆粒尺寸。鑄造製程也表現出控制困難性，其會導致寬範圍的材料特性，比如寬範圍的顆粒尺寸。本發明者已經發現表現出大顆粒尺寸的鍛造和鑄造的基板支撐件具有不良的氟化鋁(AlFx)性能，也就是氟化鋁(AlFx)薄膜具有大量的缺陷、大量的微粒產生，以及因此帶來較短的元件壽命。因此，製造具有能提高附著的氟化鋁(AlFx)薄膜性能之有利的顆粒尺寸分佈的加熱鋁基板支撐件是有利的。
此外，加熱器主體和基板支撐件的柄軸接合處必須配置以使得可以在高溫下使用這種加熱器。由於基板支撐件可以在超過400到480℃的製程溫度範圍中使用，這超過了建議的鋁之操作溫度。焊接破裂(weld cracking)可能促使附著的氟化鋁(AlFx)薄膜的失效，並伴隨著真空洩漏的問題。
因此，本領域中需要一種改進的加熱支撐件，其係適用於化學氣相沉積製程。
本發明提供一種適合在高溫基板處理系統中使用的加熱鋁基板支撐件及其製造方法。在一些實施方式中，加熱鋁基板支撐件可以包括：鋁主體；嵌設於主體內的加熱元件；以及連接到主體的柄軸。該鋁主體具有小於約250 μm的平均顆粒尺寸。藉由使用完全穿透的疊接焊接部(1ap weld joint)而將柄軸連接到主體的底部。
在一些其他實施方式中，加熱鋁基板支撐件可以包括具有嵌設之加熱元件的鑄造鋁主體。所述鑄造鋁主體包括可以產生平均顆粒尺寸小於約250 μm的顆粒增強劑。在某些實施方式中，顆粒增強劑是鈦(Ti)。在一個實施方式中，係使用約0.03~約0.1重量百分比的顆粒增強劑以產生小於約250 μm的平均顆粒尺寸。藉由使用完全穿透的疊接焊接部而將柄軸連接到主體的底部。
在一些其他實施方式中，加熱鋁基板支撐件可以包括
由軋製鍛造原料板所製造的具有小於250 μm的平均顆粒尺寸之鋁主體。主體具有設置於其中的機械性嵌設加熱元件。
第1圖示出了在半導體處理系統(未示出)中適用於高溫的加熱鋁基板支撐件100的一個實施方式。一種可以適於利用本發明的一個合適的半導體處理系統是購自加州聖克拉拉的應用材料公司之CENTURACVD處理系統。可以預期本發明的加熱鋁基板支撐件100亦可用於包括由其他製造商獲得的那些處理系統。
加熱鋁基板支撐件100包括盤狀主體102、柄軸104和加熱元件106。柄軸104一般是具有連接到主體102的第一端132和相反的第二端134的管狀構件。柄軸104包括設置在第一端132的安裝凸緣136，其係用於將柄軸104連接到主體102的下表面112，如下將進一步描述者。柄軸104還包括上部主軸138和下部主軸140。上部主軸138的直徑大於下部主軸140。下部主軸140包括向外延伸而接近上部主軸138的直徑之環形凸肋142。
兩個陶瓷加熱器管130設置在柄軸104內。加熱器管130連接到柄軸104的內部凸緣144(設置而接近第二端134)。導電桿146穿設各個加熱器管130，並且連接到各自的加熱器導線108。連接器接腳148係經銅焊或者另外連接到導電桿146。接腳148延伸超過加熱器管130以便於將電源耦接至加熱元件106。
亦提供通過柄軸104的導引管150，以便於在主體102中佈置感測器(未示出)。在第1圖示出的實施方式中，導引管150延伸到在主體102的下表面112中形成的盲孔152。
主體102由鋁製成，並且具有小於大約250 μm的平均顆粒尺寸。小於大約250 μm的平均顆粒尺寸確保在構成主體102的鋁材料內的雜質更均勻的分佈。主體102的顆粒尺寸藉由增加顆粒邊界表面積和限制由在顆粒邊界的雜質所引起的點缺陷之尺寸，以確保雜質更均勻的分佈。藉此，主體102將具有更少和更分散的點缺陷，並且對應地，相較於習知的支撐件，本發明對於氟化鋁AlFx薄膜缺陷具有更少和更分散的起始點，從而導致顆粒產生較少和支撐件使用壽命較長。小顆粒尺寸的未預期益處是覆蓋主體102的部分實施方式之陽極塗層的改良間硬度、可重復性和品質。改善的陽極塗層的均勻性和品質改善了加熱器的性能。
可以由多種方法獲得具有小於大約250 μm的平均顆粒尺寸之主體102，下方將描述其中一個示例。可以預期以受益於本發明的其他方法來獲得小於大約250 μm的平均顆粒尺寸。在鍛造主體102的實施方式中，鍛造可以由顆粒尺寸而分級，因此僅選擇具有小於大約250 μm的平均顆粒尺寸之主體來用於進一步製造為鋁基板支撐件100。
在一些實施方式中，主體102係經鑄造以產生小於大約250 μm的平均顆粒尺寸。可以由具有合適添加量且用
以獲得期望顆粒尺寸的顆粒增強劑之實質純鋁來鑄造主體102。在某些實施方式中，顆粒增強劑是鈦(Ti)。在一個實施方式中，介於約0.03~0.1重量百分比之間的顆粒增強劑(例如鈦；Ti)可以用於產生小於約250 μm的平均顆粒尺寸。
加熱元件106設置於主體102中、嵌入或者連接到主體102。加熱元件106可以是電阻加熱器、用於循環熱傳流體的導管或其他合適的熱產生器。在一些實施方式中，加熱元件106能夠使主體102的溫度升高到大約480℃。
在一個實施方式中，加熱元件106為具有從主體102的下表面112延伸的導線108之電阻加熱器。導線108在由柄軸104所劃界的區域中離開主體102，並且通過柄軸104以利於將加熱元件106耦接至電源以對加熱器進行供電。
在第1圖所示的實施方式中，加熱元件106位於主體102的中心，也就是說，基本上與主體102的下表面112和相對的上表面114為等距。可以預期加熱元件106亦可設置而呈其他定向。
參照第2圖中所示之主體102的剖面視圖，加熱元件106一般設置為雙環202，其徑向環繞於升舉銷孔洞204的外部。加熱元件106的中點206一般位於與兩個相鄰升舉銷孔洞204實質等距處。加熱元件106可以適當地進行鑄造，或是嵌入凹槽，或以其他方式設置在主體102中。
第3圖示出了具有嵌設於凹槽304中的加熱元件106之主體302的部分剖面視圖。主體302基本上類似於上述
之主體102。凹槽304可以在鑄造、鍛造或其他主體形成製程的過程中而形成於主體302中。可選擇地，凹槽304可以是機械加工，或者在製造主體302的半成品(blank)之後而在主體302中形成。
在第3圖所示的實施方式中，主體302由冷加工鋁原料板(例如6061－T651鍛製加工板)製成，並且其中具有機械加工形成的凹槽304。在一個示例中，加熱元件106藉由6061－T651鍛製加工板而設置在凹槽304中，並且具有機械加工形成的凹槽304。凹槽304的大小可適以將加熱元件106容納在其中，並且在一個實施方式中，凹槽304可以調整其大小以使得加熱元件106壓配或者緊配於凹槽304中。
罩蓋306係關閉凹槽304以將加熱元件106維持在其中。罩蓋306可以使用任何可在主體302和罩蓋306之間產生緊密接合的合適技術而焊接到主體302，比如電子束焊接。罩蓋306和凹槽304的幾何構型係允許電子束焊接完全穿透至罩蓋306下方的主體材料中，以改變應力施加點為垂直於焊接點的垂直方向之定向，這將顯著減少洩漏的可能性。
第3圖亦示出了主體302與柄軸104之間的焊接部。第1圖示出的主體102和柄軸104可為類似的連接方式。主體302包括配置以容設在柄軸104的第一端132所形成的安裝凸緣136之凹部308。
安裝凸緣136包括從柄軸104的上部主軸138而向外部凸緣壁314向外展開的傾斜壁312。外部凸緣壁314一
般是圓形，並且包括從凸緣壁314與傾斜壁312相對的一端而向外徑向地延伸的突唇316。突唇316係經調整尺寸而使其緊密適配和/或壓配至凹部308的側壁310中。焊接部322(此處顯示為疊接；lap joint)係填充凹部308的側壁310和柄軸104的凸緣壁314之間界定的間隙。在焊接後，焊接部322的暴露端並非為機械加工的。焊接部322亦完全穿透突唇316而至主體凹部308的柄軸104和底部318(如虛線320所示)，其導致焊接部322的應力施加點324位於沿著柄軸104的第一端132之平面的焊接部322之側面。因此，突唇316成為犧牲背襯以形成與柄軸104為同質的材料之焊根(weld root)，從而消除可能會縮短基板支撐件302之期望壽命的裂縫尖端之形成。將應力施加點324定位至焊接部322的側面係大幅增加焊接部322的壽命周期。由於本發明之基板支撐件可以在具有溫度超過400並且達到480℃的應用中利用，焊接部322的阻力由於焊接部322的平面和應力施加點之間的角度偏移而失效(在此例中為約90度)，因而提供優於習知的對接(butt jointed)設計的實質改進。
回到第1圖，基板支撐件100的主體102一般包括在主體102的上表面114之中心處形成的盲孔160。盲孔160係用於定位陶瓷蓋板(未示出)，而在處理過程中基板係位於蓋板上。當上表面114是粗糙的，例如在46 μ in和62 μ in RMS之間，奇可確保陶瓷蓋板和主體102之間良好的熱接觸。
第4圖是沿著第2圖的剖面線4－4所獲得的基板支撐
件100之部分剖面視圖，以示出設置在主體102的升舉銷孔洞204中的升舉銷導引件402。導引件402包括具有在下端408附近形成的肩部406之管狀陶瓷主體404。肩部406面對形成在升舉銷孔洞204中的突出部410。在主體102的下表面112中形成的環形凸出件(tab)412係徑向往內而壓接導引件402的下端408，以將導引件402銷定在升舉銷孔洞204內。導引件402的上表面414一般自主體102的上表面114而凹陷。在主體102的上表面114中設置一與升舉銷孔洞204為同中心的埋頭孔(counter bore)416，當其凹陷而低於上表面114時，可容設升舉銷(未示出)的末端。
上述之細微顆粒的基板支撐件已經證明，與習知的大顆粒支撐件相比，具有極佳的氟化鋁薄膜性能和延長的使用壽命，尤其在製程溫度範圍達到400到480℃時(其超過建議的鋁操作溫度)。例如，具有大約500 μm的平均顆粒尺寸之基板支撐件在大約21,000晶圓製程循環之後出現了相當數量的氟化鋁薄膜缺陷(因此，產生不可接受的微粒)；而具有大約180 μm的平均顆粒尺寸之基板支撐件在大約335,000晶圓製程循環之後幾乎不存在有氟化鋁薄膜缺陷。
第5圖是製造一加熱基板支撐件的方法500之一個實施方式的流程圖。方法500開始於步驟502，係形成具有大約250 μm的平均顆粒尺寸之鋁主體。
在一個實施方式中，形成步驟502可以包括用顆粒增強劑來鑄造主體。可以使用鈦或其他合適的顆粒增強劑。
在一個實施方式中，使用大約0.03到大約0.1重量百分比之間的鈦顆粒增強劑。
在另一實施方式中，形成步驟502可以包括將鋁主體分等級，以只選擇具有大約250 μm的平均顆粒尺寸之主體而用於進一步製造。主體可以藉由鍛造、鑄造或其他方法製造。在一個實施方式中，所形成的主體是軋製鋁板。
形成步驟502包括在主體中安裝加熱元件。在主體是鑄造的一些實施方式中，加熱元件係鑄造在板中。在其中主體是鑄造、鍛造或軋製的鋁板之其他實施方式中，加熱元件可設置在主體中所形成的凹槽中。凹槽可以使用電子束焊接或其他合適的方法而覆蓋住。
在步驟504，將柄軸焊接至主體。在一個實施方式中，使用完全穿透柄軸和主體的疊接而將柄軸焊接到主體，從而應力施加點至焊接部會實質垂直於焊接部的垂直定向。
在選用步驟506中，可以將主體和/或柄軸和/或其所選擇的表面上進行紋理化。在一個實施方式中，主體的上表面係經紋理化。
在選用步驟508中，可以塗覆主體的選擇部分。在一個實施方式中，主體係經陽極化處理而柄軸則被遮罩住，從而柄軸可保持裸露的鋁表面。在另一個實施方式中，主體和柄軸皆以氟化鋁層(AlFx)進行處理。
因此，本發明提供有允許在高溫處理環境中增進基板處理的加熱鋁基板支撐件及其製造方法。基板支撐件主體的細微顆粒結構係藉由增加顆粒邊界表面積和限制在顆粒邊界由雜質所引起的點缺陷之尺寸，進而確保雜質更均勻
的分佈，因而產生較少的缺陷點(會自此缺陷點引起氟化鋁薄膜失效或產生微粒)。此外，細微顆粒主體會導致極佳的陽極塗覆和堅固的加熱器性能，其係有利地在基板支撐件之間具有可重複性。藉此，細微顆粒結構之基板支撐件提供優於習知設計而較佳的氟化鋁薄膜性能和相應延長的使用壽命。此外，本發明柄軸和主體之間的改良之焊接接點係相對於習知設計而減少了焊接失效的可能性，從而進一步延長了本發明之基板支撐件的使用壽命。
惟本發明雖以較佳實施例說明如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內所作的更動與潤飾，仍應屬本發明的技術範疇。
100‧‧‧支撐件
102‧‧‧主體
104‧‧‧柄軸
106‧‧‧加熱元件
108‧‧‧導線
112‧‧‧下表面
114‧‧‧上表面
130‧‧‧(加熱器)管
132‧‧‧第一端
134‧‧‧第二端
136‧‧‧凸緣
138‧‧‧主軸
140‧‧‧主軸
142‧‧‧凸肋
144‧‧‧凸緣
146‧‧‧導電桿
148‧‧‧接腳
150‧‧‧導引管
152‧‧‧盲孔
160‧‧‧盲孔
202‧‧‧環
204‧‧‧孔洞
206‧‧‧中點
302‧‧‧主體
304‧‧‧凹槽
306‧‧‧罩蓋
308‧‧‧凹部
310‧‧‧側壁
312‧‧‧傾斜壁
314‧‧‧凸緣壁
316‧‧‧突唇
318‧‧‧底部
320‧‧‧虛線
322‧‧‧焊接部
324‧‧‧應力施加點
402‧‧‧導引件
404‧‧‧主體
406‧‧‧肩部
408‧‧‧下端
410‧‧‧突出部
412‧‧‧凸出件
414‧‧‧上表面
416‧‧‧埋頭孔
500‧‧‧方法
502,504,506,508‧‧‧步驟
為了獲得並且可以詳細理解本發明之上述特徵，可以藉由參考在附圖中所示的實施方式而得到對上述簡要概括的本發明之更為具體的描述。
第1圖是適用於高溫處理環境中的加熱基板支撐件之一個實施方式的垂直剖面視圖；第2圖是第1圖的加熱基板支撐件之水平剖面視圖；第3圖是適用於高溫處理環境中的加熱基板支撐件之另一實施方式的部分剖面視圖；第4圖是沿著第2圖的剖面線4－4所獲得的加熱基板支撐件之部分剖面視圖；以及第5圖是製造加熱基板支撐件的方法500之一個實施方式的流程圖。
然而，應注意的是，附圖僅示出了本發明典型的實施方式，因此不能認為其係用以限制本發明的範圍，本發明可以承認其他等效的實施方式。還可以預期一個實施方式的特徵可以不需進一步的敍述而有利地用於其他實施方式。
100‧‧‧支撐件
102‧‧‧主體
104‧‧‧柄軸
106‧‧‧加熱元件
108‧‧‧導線
112‧‧‧下表面
114‧‧‧上表面
130‧‧‧(加熱器)管
132‧‧‧第一端
134‧‧‧第二端
136‧‧‧凸緣
138‧‧‧主軸
140‧‧‧主軸
142‧‧‧凸肋
144‧‧‧凸緣
146‧‧‧導電桿
148‧‧‧接腳
150‧‧‧導引管
152‧‧‧盲孔
160‧‧‧盲孔
Claims (18)
- 一種適用於一半導體處理系統的基板支撐件，該基板支撐件包括：一鋁主體，具有小於約250μm的一平均顆粒尺寸(grain size)；一加熱元件，嵌設於該鋁主體中；以及一柄軸，藉由一完全穿透之疊接焊接部(lap weld joint)而連接到該鋁主體之一底部。
- 如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中該加熱元件更包括：複數個導線，係延伸入該柄軸中。
- 如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，更包括：一陶瓷導引件，係設置在穿過該鋁主體所形成的一升舉銷孔洞(lift pin hole)中。
- 如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中該鋁主體更包括：一顆粒增強劑(grain enhancer)。
- 如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中該鋁主體更包括： 一鈦顆粒增強劑。
- 如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中該鋁主體更包括：一介於約0.03~約0.1重量百分比之間的鈦顆粒增強劑。
- 如申請專利範圍第1項所述之基板支撐件，其中該鋁主體是鑄造或鍛造的。
- 一種適用於一半導體處理系統的基板支撐件，該基板支撐件包括：一軋製(rolled)鋁主體，具有小於約250μm的一平均顆粒尺寸；以及一加熱元件，設置在該軋製鋁主體中。
- 如申請專利範圍第8項所述之基板支撐件，其中該軋製鋁主體更包括：一6061-T651鍛製加工板(wrought tooling plate)，具有一機械加工於其中的凹槽，其中該加熱元件係設置在該凹槽中。
- 如申請專利範圍第8項所述之基板支撐件，更包括： 一柄軸，係藉由一完全穿透之疊接焊接部而連接至該軋製鋁主體的一底部。
- 一種用於製造適用於高溫基板處理環境中的一基板支撐件之方法，該方法包括以下步驟：選擇具有一平均顆粒尺寸小於約250μm的一鋁主體，該鋁主體包括具有一中心盲孔(blind hole)的一上表面和一相對的下表面；以及將一管狀柄軸以疊接焊接至形成於該鋁主體的該下表面的一凹部(recess)中，其中該柄軸的一突唇(lip)係形成一犧牲背襯以形成一焊根(weld root)，並且其中設置在該鋁主體中的一加熱元件之複數個導線係延伸至該管狀柄軸中。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中所述之選擇步驟更包括：由複數個鍛造鋁主體中選擇具有一平均顆粒尺寸小於約250μm的一鍛造鋁主體，而該些鍛造鋁主體中亦包括具有一平均顆粒尺寸大於約250μm的主體。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，更包括：鑄造該鋁主體的步驟。
- 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中所述之鑄造步驟更包括：由包含一顆粒增強劑的一鋁材料來鑄造該鋁主體的步驟。
- 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中所述之鑄造步驟更包括：由包含一鈦顆粒增強劑的一鋁材料來鑄造該鋁主體的步驟。
- 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中所述之鑄造步驟更包括：由包含介於約0.03~約0.1重量百分比之間的一鈦顆粒增強劑之一鋁材料來鑄造該鋁主體的步驟。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，更包括：形成一凹槽(groove)的步驟，該凹槽係配置以在一軋製鋁板中容設該加熱元件而形成該鋁主體。
- 如申請專利範圍第11項所述之方法，更包括：形成一凹槽的步驟，該凹槽係配置以在一6061-T651鍛製鋁加工板中容設該加熱元件而形成該鋁主體。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US88562207P | 2007-01-18 | 2007-01-18 | |
| US88561207P | 2007-01-18 | 2007-01-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW200903593A TW200903593A (en) | 2009-01-16 |
| TWI478214B true TWI478214B (zh) | 2015-03-21 |
Family
ID=39183077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW097101540A TWI478214B (zh) | 2007-01-18 | 2008-01-15 | 附有加熱器的高溫細晶鋁基板支撐件與其製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1947689A3 (zh) |
| JP (1) | JP5544061B2 (zh) |
| KR (1) | KR101059060B1 (zh) |
| SG (1) | SG144830A1 (zh) |
| TW (1) | TWI478214B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102278081B1 (ko) * | 2019-06-27 | 2021-07-19 | 세메스 주식회사 | 기판 처리 장치 및 방법 |
Citations (9)
| 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 |
| JPH1143734A (ja) * | 1997-07-23 | 1999-02-16 | Kobe Steel Ltd | 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 |
| JP2003100851A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Ulvac Japan Ltd | 真空処理装置および真空処理方法 |
| WO2003066920A1 (en) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | Applied Materials, Inc. | Halogen-resistant, anodized aluminum for use in semiconductor processing apparatus |
| KR20040108722A (ko) * | 2002-04-11 | 2004-12-24 | 소니 가부시끼 가이샤 | 고체 전해질 및 광전변환소자와 그 제조방법 |
| US20050082274A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Ngk Insulators, Ltd. | Substrate heater and fabrication method for the same |
| US20050118450A1 (en) * | 2003-09-22 | 2005-06-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of fabricating substrate placing stage |
| JP2006049568A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Nhk Spring Co Ltd | 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 |
-
2008
- 2008-01-11 SG SG200800277-6A patent/SG144830A1/en unknown
- 2008-01-15 TW TW097101540A patent/TWI478214B/zh active
- 2008-01-16 JP JP2008006487A patent/JP5544061B2/ja active Active
- 2008-01-18 KR KR1020080005778A patent/KR101059060B1/ko active IP Right Grant
- 2008-01-18 EP EP08000957A patent/EP1947689A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (9)
| 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 |
| JPH1143734A (ja) * | 1997-07-23 | 1999-02-16 | Kobe Steel Ltd | 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 |
| JP2003100851A (ja) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Ulvac Japan Ltd | 真空処理装置および真空処理方法 |
| WO2003066920A1 (en) * | 2002-02-08 | 2003-08-14 | Applied Materials, Inc. | Halogen-resistant, anodized aluminum for use in semiconductor processing apparatus |
| KR20040108722A (ko) * | 2002-04-11 | 2004-12-24 | 소니 가부시끼 가이샤 | 고체 전해질 및 광전변환소자와 그 제조방법 |
| US20050118450A1 (en) * | 2003-09-22 | 2005-06-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of fabricating substrate placing stage |
| US20050082274A1 (en) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Ngk Insulators, Ltd. | Substrate heater and fabrication method for the same |
| JP2006049568A (ja) * | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Nhk Spring Co Ltd | 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 |
|---|---|
| KR101059060B1 (ko) | 2011-08-24 |
| JP5544061B2 (ja) | 2014-07-09 |
| JP2008177572A (ja) | 2008-07-31 |
| KR20080068592A (ko) | 2008-07-23 |
| EP1947689A2 (en) | 2008-07-23 |
| SG144830A1 (en) | 2008-08-28 |
| EP1947689A3 (en) | 2011-03-30 |
| TW200903593A (en) | 2009-01-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| 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 | |
| JP3338593B2 (ja) | 半導体処理装置およびその製造方法 | |
| US6853533B2 (en) | Full area temperature controlled electrostatic chuck and method of fabricating same | |
| US7264699B2 (en) | Workpiece holder for processing apparatus, and processing apparatus using the same | |
| US8540819B2 (en) | Ceramic heater | |
| US6761771B2 (en) | Semiconductor substrate-supporting apparatus | |
| US7126093B2 (en) | Heating systems | |
| US8829397B2 (en) | Corrosion-resistant multilayer ceramic member | |
| WO2017026206A1 (ja) | ヒータユニット | |
| JPH08277173A (ja) | セラミックスの接合構造およびその製造方法 | |
| JP2005166354A (ja) | セラミックヒーター | |
| 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 | |
| US9917001B2 (en) | High temperature fine grain aluminum heater | |
| US11560913B2 (en) | Brazed joint and semiconductor processing chamber component having the same | |
| TWI733836B (zh) | 金屬構件及其製造方法以及具有該金屬構件的處理室 | |
| US20140263281A1 (en) | Ceramic heater | |
| JP2022530906A (ja) | 静電チャックシステム | |
| JP2008004926A (ja) | ウエハ保持体とその製造方法及び半導体製造装置 | |
| CN111357096A (zh) | 发热部件 | |
| JP2004203706A (ja) | 異種材料接合体及びその製造方法 | |
| TWI478214B (zh) | 附有加熱器的高溫細晶鋁基板支撐件與其製造方法 | |
| US6689984B2 (en) | Susceptor with built-in electrode and manufacturing method therefor | |
| JP3842695B2 (ja) | 半導体処理装置 | |
| KR101305760B1 (ko) | 세라믹스 히터 | |
| US7578424B2 (en) | Method of joining a microwave transparent component to a host component |