JPH10242252A - ウエハ加熱装置 - Google Patents
ウエハ加熱装置Info
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- JPH10242252A JPH10242252A JP4557497A JP4557497A JPH10242252A JP H10242252 A JPH10242252 A JP H10242252A JP 4557497 A JP4557497 A JP 4557497A JP 4557497 A JP4557497 A JP 4557497A JP H10242252 A JPH10242252 A JP H10242252A
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- wafer holding
- holding plate
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ウエハ支持盤と支持筒とが強固に接合され、優
れた気密性を有するとともに、パーティクル汚染の少な
いウエハ加熱装置を提供する。 【解決手段】ウエハ保持装置1を構成する抵抗発熱体4
を内蔵したウエハ保持盤2と、該ウエハ保持盤2を処理
室30内に設置する支持筒7の両者を窒化アルミニウム
質焼結体により形成するとともに、これらを窒化アルミ
ニウムを主成分とし、希土類酸化物を含んでなる接合層
9を介して焼成し、上記接合層9の希土類成分をウエハ
保持盤2及び支持筒7を構成する窒化アルミニウム質焼
結体に拡散させた状態で接合一体化する。
れた気密性を有するとともに、パーティクル汚染の少な
いウエハ加熱装置を提供する。 【解決手段】ウエハ保持装置1を構成する抵抗発熱体4
を内蔵したウエハ保持盤2と、該ウエハ保持盤2を処理
室30内に設置する支持筒7の両者を窒化アルミニウム
質焼結体により形成するとともに、これらを窒化アルミ
ニウムを主成分とし、希土類酸化物を含んでなる接合層
9を介して焼成し、上記接合層9の希土類成分をウエハ
保持盤2及び支持筒7を構成する窒化アルミニウム質焼
結体に拡散させた状態で接合一体化する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置や液晶
ガラス基板などの製造工程におけるエッチング装置や成
膜装置等に用いるウエハ加熱装置に関するものである。
ガラス基板などの製造工程におけるエッチング装置や成
膜装置等に用いるウエハ加熱装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の製造工程で使用され
るCVD装置やスパッタリング装置などの成膜装置、あ
るいは微細加工を施すためのエッチング装置などにおい
ては、半導体ウエハを保持しながら加熱するために、抵
抗発熱体を埋設した静電チャックやサセプタなどのウエ
ハ保持盤が用いられ、これらのウエハ保持盤は支持筒を
介して処理室内に設置されていた。
るCVD装置やスパッタリング装置などの成膜装置、あ
るいは微細加工を施すためのエッチング装置などにおい
ては、半導体ウエハを保持しながら加熱するために、抵
抗発熱体を埋設した静電チャックやサセプタなどのウエ
ハ保持盤が用いられ、これらのウエハ保持盤は支持筒を
介して処理室内に設置されていた。
【0003】図2にCVD装置における処理室30の概
略図を示すように、半導体ウエハ35を保持するための
ウエハ保持盤22と、該ウエハ保持盤22の裏面に接合
された支持筒27とからなるウエハ加熱装置21をOリ
ングなどのシール材28を介して処理室30に設置し、
ウエハ保持盤22を処理室30内に配置するようになっ
ていた。また、上記ウエハ保持盤22の内部には抵抗発
熱体24を埋設してあり、支持筒27の内側からウエハ
保持盤22の裏面に接合された給電端子25を介して上
記抵抗発熱体24に通電し、ウエハ保持盤22を発熱さ
せるとともに、支持筒27の内側からウエハ保持盤22
の裏面に接合された熱電対26でもってその温度を測定
するようになっていた。
略図を示すように、半導体ウエハ35を保持するための
ウエハ保持盤22と、該ウエハ保持盤22の裏面に接合
された支持筒27とからなるウエハ加熱装置21をOリ
ングなどのシール材28を介して処理室30に設置し、
ウエハ保持盤22を処理室30内に配置するようになっ
ていた。また、上記ウエハ保持盤22の内部には抵抗発
熱体24を埋設してあり、支持筒27の内側からウエハ
保持盤22の裏面に接合された給電端子25を介して上
記抵抗発熱体24に通電し、ウエハ保持盤22を発熱さ
せるとともに、支持筒27の内側からウエハ保持盤22
の裏面に接合された熱電対26でもってその温度を測定
するようになっていた。
【0004】また、このようなウエハ加熱装置21を構
成するウエハ保持盤22は、ハロゲン系腐食性ガス雰囲
気下で耐プラズマ性に優れるとともに、ウエハ35の着
脱に伴う支持面23の摩耗が少ない耐摩耗性に優れた材
質により形成する必要があることから、このような材質
としてアルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体などの
セラミック焼結体を用いるとともに、上記ウエハ保持盤
22の裏面に、ステンレス等の金属体、あるいはアルミ
ナ焼結体、窒化珪素焼結体、窒化アルミニウム焼結体な
どのセラミック焼結体からなる支持筒27をガラス接合
やロウ付け接合でもって接合一体化してウエハ加熱装置
21を構成したものがあった(特公平6−28258号
公報参照)。
成するウエハ保持盤22は、ハロゲン系腐食性ガス雰囲
気下で耐プラズマ性に優れるとともに、ウエハ35の着
脱に伴う支持面23の摩耗が少ない耐摩耗性に優れた材
質により形成する必要があることから、このような材質
としてアルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体などの
セラミック焼結体を用いるとともに、上記ウエハ保持盤
22の裏面に、ステンレス等の金属体、あるいはアルミ
ナ焼結体、窒化珪素焼結体、窒化アルミニウム焼結体な
どのセラミック焼結体からなる支持筒27をガラス接合
やロウ付け接合でもって接合一体化してウエハ加熱装置
21を構成したものがあった(特公平6−28258号
公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ウエハ加熱
装置21を構成するウエハ保持盤22と支持筒27とを
異なった材質で形成し、ウエハ保持盤22を高温に発熱
させると、両部材の熱膨張係数が異なるために接合部に
熱膨張差に起因する応力が発生する。しかも、高温に発
熱するウエハ保持盤22に対し、支持筒27は処理室3
0に設置され冷却されていることから、ウエハ保持盤2
2と支持筒27との接合部には大きな熱衝撃が加わるこ
とになる。その為、これらの応力集中によって接合部に
クラックが発生し、ガスリークを生じるといった課題が
あった。
装置21を構成するウエハ保持盤22と支持筒27とを
異なった材質で形成し、ウエハ保持盤22を高温に発熱
させると、両部材の熱膨張係数が異なるために接合部に
熱膨張差に起因する応力が発生する。しかも、高温に発
熱するウエハ保持盤22に対し、支持筒27は処理室3
0に設置され冷却されていることから、ウエハ保持盤2
2と支持筒27との接合部には大きな熱衝撃が加わるこ
とになる。その為、これらの応力集中によって接合部に
クラックが発生し、ガスリークを生じるといった課題が
あった。
【0006】また、ウエハ保持盤22と支持筒27とを
ガラス接合したウエハ加熱装置21においても接合材で
あるガラスとの熱膨張差が大きいために強固に接合する
ことができず、さらに接合材のガラスはハロゲン系腐食
性ガスとプラズマの回り込みによって腐食を受け易いこ
とから短期間でガスリークが発生するとともに、パーテ
ィクル汚染を生じるといった課題もあった。
ガラス接合したウエハ加熱装置21においても接合材で
あるガラスとの熱膨張差が大きいために強固に接合する
ことができず、さらに接合材のガラスはハロゲン系腐食
性ガスとプラズマの回り込みによって腐食を受け易いこ
とから短期間でガスリークが発生するとともに、パーテ
ィクル汚染を生じるといった課題もあった。
【0007】一方、ウエハ保持盤22と支持筒27とを
ロウ付け接合したウエハ加熱装置21では、ロウ材がハ
ロゲン系腐食性ガスとプラズマの回り込みによって腐食
することから気密性が低下し、ガスリークを生じるとと
もに、パーティクル汚染を生じるといった課題があっ
た。
ロウ付け接合したウエハ加熱装置21では、ロウ材がハ
ロゲン系腐食性ガスとプラズマの回り込みによって腐食
することから気密性が低下し、ガスリークを生じるとと
もに、パーティクル汚染を生じるといった課題があっ
た。
【0008】そこで、図3に示すように、ウエハ保持盤
22と円柱状支持部27’とを一体的に成形したあと焼
成することにより、抵抗発熱体24に通電するための給
電端子25や熱電対26を円柱状支持部27’の内部に
埋設したウエハ加熱装置21が提案されている。
22と円柱状支持部27’とを一体的に成形したあと焼
成することにより、抵抗発熱体24に通電するための給
電端子25や熱電対26を円柱状支持部27’の内部に
埋設したウエハ加熱装置21が提案されている。
【0009】このウエハ加熱装置21はウエハ保持盤2
2と円柱状支持部27’とが一体焼結により形成されて
いることから、気密性の点では優れているものの、その
形状が複雑であるとともに、円柱状支持部27’の内部
には給電端子25や熱電対26を所定の位置に埋設させ
る必要があるなど製作が難しく、実用的ではなかった。
2と円柱状支持部27’とが一体焼結により形成されて
いることから、気密性の点では優れているものの、その
形状が複雑であるとともに、円柱状支持部27’の内部
には給電端子25や熱電対26を所定の位置に埋設させ
る必要があるなど製作が難しく、実用的ではなかった。
【0010】また、ウエハ保持盤22や支持筒27をア
ルミナ焼結体で形成したものでは、窒化アルミニウム焼
結体に比べて熱伝導率が悪いことから、支持面23に保
持したウエハ35を所定の温度に加熱するのに時間がか
かるとともに、均熱性が得難く、さらには耐熱衝撃性が
低いことから、急冷・急加熱の繰り返しにより破損する
恐れもあった。
ルミナ焼結体で形成したものでは、窒化アルミニウム焼
結体に比べて熱伝導率が悪いことから、支持面23に保
持したウエハ35を所定の温度に加熱するのに時間がか
かるとともに、均熱性が得難く、さらには耐熱衝撃性が
低いことから、急冷・急加熱の繰り返しにより破損する
恐れもあった。
【0011】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、抵抗発熱体を内蔵してなるウエハ保持盤と、
該ウエハ保持盤を処理室内に設置する支持筒の両者を窒
化アルミニウム質焼結体により形成するとともに、これ
らウエハ保持盤と支持筒とを、窒化アルミニウムを主成
分とし、希土類酸化物を含んでなる接合層を介して焼成
し、上記接合層の希土類成分がウエハ保持盤及び支持筒
を構成する窒化アルミニウム質焼結体に拡散した状態で
接合一体化してウエハ加熱装置を構成したものである。
題に鑑み、抵抗発熱体を内蔵してなるウエハ保持盤と、
該ウエハ保持盤を処理室内に設置する支持筒の両者を窒
化アルミニウム質焼結体により形成するとともに、これ
らウエハ保持盤と支持筒とを、窒化アルミニウムを主成
分とし、希土類酸化物を含んでなる接合層を介して焼成
し、上記接合層の希土類成分がウエハ保持盤及び支持筒
を構成する窒化アルミニウム質焼結体に拡散した状態で
接合一体化してウエハ加熱装置を構成したものである。
【0012】
【作用】本発明は、ウエハ加熱装置を構成するウエハ保
持盤と支持筒とを同種の窒化アルミニウム質焼結体によ
り形成するとともに、これらを窒化アルミニウムを主成
分とし、希土類酸化物を含んでなる接合層を介して焼成
し、接合一体化したことから、ウエハ保持盤、支持筒、
及び接合層の熱膨張係数を同一または近似させることが
でき、熱膨張差に起因する応力を大幅に緩和することが
できる。
持盤と支持筒とを同種の窒化アルミニウム質焼結体によ
り形成するとともに、これらを窒化アルミニウムを主成
分とし、希土類酸化物を含んでなる接合層を介して焼成
し、接合一体化したことから、ウエハ保持盤、支持筒、
及び接合層の熱膨張係数を同一または近似させることが
でき、熱膨張差に起因する応力を大幅に緩和することが
できる。
【0013】また、ウエハ保持盤及び支持筒を構成する
窒化アルミニウム質焼結体には、上記接合層の希土類成
分を拡散させるようにしてあることから、ウエハ保持盤
と支持筒との接合強度をより強固なものとすることがで
きるとともに、接合層付近における熱伝導特性を高め、
放熱性に優れたものとすることができる。しかも、窒化
アルミニウム質焼結体自体は優れた耐熱衝撃性を有する
ことから、高温になるウエハ保持盤と冷却される支持筒
との間に生じる熱応力を緩和し、熱衝撃に伴う破損を防
ぐことができる。
窒化アルミニウム質焼結体には、上記接合層の希土類成
分を拡散させるようにしてあることから、ウエハ保持盤
と支持筒との接合強度をより強固なものとすることがで
きるとともに、接合層付近における熱伝導特性を高め、
放熱性に優れたものとすることができる。しかも、窒化
アルミニウム質焼結体自体は優れた耐熱衝撃性を有する
ことから、高温になるウエハ保持盤と冷却される支持筒
との間に生じる熱応力を緩和し、熱衝撃に伴う破損を防
ぐことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図1はCVD装置の処理室に本発明に係るウ
エハ加熱装置1を設置した状態を示す断面図である。
説明する。図1はCVD装置の処理室に本発明に係るウ
エハ加熱装置1を設置した状態を示す断面図である。
【0015】このCVD装置は処理室30内に成膜ガス
と雰囲気ガスとしてハロゲン系腐食性ガスを供給するた
めの供給孔31と、処理室30内を真空状態とするため
の排気孔32を備えている。
と雰囲気ガスとしてハロゲン系腐食性ガスを供給するた
めの供給孔31と、処理室30内を真空状態とするため
の排気孔32を備えている。
【0016】ウエハ加熱装置1は、窒化アルミニウム質
焼結体からなるウエハ保持盤2と、該ウエハ保持盤2と
同種の窒化アルミニウム質焼結体からなる円筒状をした
支持筒7とからなり、上記支持筒7をOリングなどのシ
ール材8を介して処理室30に設置することでウエハ保
持盤2を処理室30内に配置してある。
焼結体からなるウエハ保持盤2と、該ウエハ保持盤2と
同種の窒化アルミニウム質焼結体からなる円筒状をした
支持筒7とからなり、上記支持筒7をOリングなどのシ
ール材8を介して処理室30に設置することでウエハ保
持盤2を処理室30内に配置してある。
【0017】上記ウエハ保持盤2の内部にはタングステ
ン、モリブデン、コバールなどの金属、あるいはこれら
の合金からなる抵抗発熱体4を内蔵してあり、上記支持
筒7の内側からウエハ保持盤2の裏面に接合した給電端
子5を介して抵抗発熱体4に通電するとともに、上記給
電端子5と同様に支持筒7の内側からウエハ保持盤2の
裏面に接合した熱電対6によってウエハ保持盤2の発熱
温度を測定するようになっている。
ン、モリブデン、コバールなどの金属、あるいはこれら
の合金からなる抵抗発熱体4を内蔵してあり、上記支持
筒7の内側からウエハ保持盤2の裏面に接合した給電端
子5を介して抵抗発熱体4に通電するとともに、上記給
電端子5と同様に支持筒7の内側からウエハ保持盤2の
裏面に接合した熱電対6によってウエハ保持盤2の発熱
温度を測定するようになっている。
【0018】また、上記ウエハ加熱装置1を構成するウ
エハ保持盤2と支持筒7は、窒化アルミニウムを主成分
とし、Y2 O3 、CeO2 、Er2 O3 などの希土類酸
化物を含んだ結合層9を介して焼成し、接合一体化して
あり、ウエハ保持盤2及び支持筒7を構成する窒化アル
ミニウム質焼結体には上記接合層9の希土類成分を拡散
させてある。
エハ保持盤2と支持筒7は、窒化アルミニウムを主成分
とし、Y2 O3 、CeO2 、Er2 O3 などの希土類酸
化物を含んだ結合層9を介して焼成し、接合一体化して
あり、ウエハ保持盤2及び支持筒7を構成する窒化アル
ミニウム質焼結体には上記接合層9の希土類成分を拡散
させてある。
【0019】本発明のウエハ加熱装置1によれば、ウエ
ハ保持盤2と支持筒7が同種の窒化アルミニウム質焼結
体からなり、これらを窒化アルミニウムを主成分とし、
Y2O3 、CeO2 、Er2 O3 などの希土類酸化物を
含有した接合層9を介して焼結させ、接合一体化してあ
ることから、熱膨張係数を同一または近似させることが
でき、熱膨張差に起因する応力を大幅に緩和することが
できる。
ハ保持盤2と支持筒7が同種の窒化アルミニウム質焼結
体からなり、これらを窒化アルミニウムを主成分とし、
Y2O3 、CeO2 、Er2 O3 などの希土類酸化物を
含有した接合層9を介して焼結させ、接合一体化してあ
ることから、熱膨張係数を同一または近似させることが
でき、熱膨張差に起因する応力を大幅に緩和することが
できる。
【0020】また、接合層9の希土類成分をウエハ保持
盤2及び支持筒7を構成する窒化アルミニウム質焼結体
に拡散させてあることから、接合強度を高めることがで
きるとともに、接合層9付近の熱伝導特性を高めること
ができる。しかも、窒化アルミニウム質焼結体は優れた
耐熱衝撃性を有することから、高温になるウエハ保持盤
2に対し、支持筒7が処理室30によって冷却されてい
たとしても接合層9付近に発生する熱応力集中を緩和
し、熱衝撃に対する破損を防ぐことができる。
盤2及び支持筒7を構成する窒化アルミニウム質焼結体
に拡散させてあることから、接合強度を高めることがで
きるとともに、接合層9付近の熱伝導特性を高めること
ができる。しかも、窒化アルミニウム質焼結体は優れた
耐熱衝撃性を有することから、高温になるウエハ保持盤
2に対し、支持筒7が処理室30によって冷却されてい
たとしても接合層9付近に発生する熱応力集中を緩和
し、熱衝撃に対する破損を防ぐことができる。
【0021】しかも、ウエハ保持盤2、支持筒7、及び
接合層9は優れた耐プラズマ性を持った窒化アルミニウ
ム質焼結体からなるため、腐食性ガス雰囲気下でプラズ
マに曝されたとしても大きく腐食することがない。
接合層9は優れた耐プラズマ性を持った窒化アルミニウ
ム質焼結体からなるため、腐食性ガス雰囲気下でプラズ
マに曝されたとしても大きく腐食することがない。
【0022】その為、ウエハ保持盤2の急冷・急加熱を
繰り返したとしてもガスリークがなく、充分な気密性を
持った信頼性の高いウエハ加熱装置1とすることができ
るため、支持筒7の内側よりウエハ保持盤2の裏面に接
合する給電端子5や熱電対6の周囲に特別なシール構造
を設ける必要がなく、CVD装置の構造を簡略化するこ
とができるとともに、パーティクル汚染を低減すること
ができる。
繰り返したとしてもガスリークがなく、充分な気密性を
持った信頼性の高いウエハ加熱装置1とすることができ
るため、支持筒7の内側よりウエハ保持盤2の裏面に接
合する給電端子5や熱電対6の周囲に特別なシール構造
を設ける必要がなく、CVD装置の構造を簡略化するこ
とができるとともに、パーティクル汚染を低減すること
ができる。
【0023】なお、ウエハ保持盤2を600℃以上の高
温に発熱させる場合には、接合層9付近における接合強
度を高める観点から支持筒7をウエハ保持盤2と同一の
窒化アルミニウム質焼結体により形成することが好まし
い。
温に発熱させる場合には、接合層9付近における接合強
度を高める観点から支持筒7をウエハ保持盤2と同一の
窒化アルミニウム質焼結体により形成することが好まし
い。
【0024】次に、ウエハ加熱装置1の製造方法を説明
する。
する。
【0025】まず、ウエハ保持盤2を製作するには、純
度99.8%以上のAlN粉末に溶媒とバインダーを加
えて泥漿を作製するか、あるいは上記AlN粉末にY2
O3、CeO2 、Er2 O3 などの希土類酸化物を合計
で20重量%以下の範囲で添加して泥漿を作製する。希
土類酸化物を添加した系においてその含有量を20重量
%以下とするのは、これより多くなると熱伝導特性や耐
プラズマ性が低下するとともに、熱膨張係数が変化する
といった問題があるからである。
度99.8%以上のAlN粉末に溶媒とバインダーを加
えて泥漿を作製するか、あるいは上記AlN粉末にY2
O3、CeO2 、Er2 O3 などの希土類酸化物を合計
で20重量%以下の範囲で添加して泥漿を作製する。希
土類酸化物を添加した系においてその含有量を20重量
%以下とするのは、これより多くなると熱伝導特性や耐
プラズマ性が低下するとともに、熱膨張係数が変化する
といった問題があるからである。
【0026】次に、これらの泥漿をドクターブレード法
などのテープ成形法により複数枚のグリーンシートを製
作し、これらのうち数枚のグリーンシートを積み重ねて
グリーンシート積層体を形成し、この表面に抵抗発熱体
4をなすタングステン、モリブデン、コバールなどの金
属、またはこれらの合金からなる金属ペーストをスクリ
ーン印刷法でもって形成し、この金属ペーストの表面に
残りのグリーンシートを積層圧着したあと、切削加工を
施して円板状をした板状体に成形する。そして、この板
状体がAlN粉末のみからなる場合、窒素雰囲気中にて
1900〜2100℃の焼成温度で1〜数時間程度焼成
することにより焼結させ、AlN粉末に希土類酸化物を
添加したものからなる場合、窒素雰囲気中にて1700
〜1900℃の焼成温度で1〜数時間程度焼成すること
により焼結させて、抵抗発熱体4を埋設した円板状の焼
結体を形成する。そして、この焼結体の一方の表面に研
摩加工を施して中心線平均粗さ(Ra)0.8μm以下
とした支持面3を形成することでウエハ保持盤2を製作
する。
などのテープ成形法により複数枚のグリーンシートを製
作し、これらのうち数枚のグリーンシートを積み重ねて
グリーンシート積層体を形成し、この表面に抵抗発熱体
4をなすタングステン、モリブデン、コバールなどの金
属、またはこれらの合金からなる金属ペーストをスクリ
ーン印刷法でもって形成し、この金属ペーストの表面に
残りのグリーンシートを積層圧着したあと、切削加工を
施して円板状をした板状体に成形する。そして、この板
状体がAlN粉末のみからなる場合、窒素雰囲気中にて
1900〜2100℃の焼成温度で1〜数時間程度焼成
することにより焼結させ、AlN粉末に希土類酸化物を
添加したものからなる場合、窒素雰囲気中にて1700
〜1900℃の焼成温度で1〜数時間程度焼成すること
により焼結させて、抵抗発熱体4を埋設した円板状の焼
結体を形成する。そして、この焼結体の一方の表面に研
摩加工を施して中心線平均粗さ(Ra)0.8μm以下
とした支持面3を形成することでウエハ保持盤2を製作
する。
【0027】一方、支持筒7を製作するにはウエハ保持
盤2と同様、純度99.8%以上のAlN粉末に溶媒と
バインダーを加えて泥漿を作製するか、あるいは上記A
lN粉末にY2 O3 、CeO2 、Er2 O3 などの希土
類酸化物を合計で20重量%以下の範囲で添加して泥漿
を作製し、これらの泥漿を押出成形法や鋳物成形法によ
り円筒状をした成形体を形成するか、あるいは上記泥漿
をスプレードライヤーで乾燥させて造粒体を製作し、こ
の造粒体を型内に充填してラバープレス成形法により円
筒状をした成形体を形成する。
盤2と同様、純度99.8%以上のAlN粉末に溶媒と
バインダーを加えて泥漿を作製するか、あるいは上記A
lN粉末にY2 O3 、CeO2 、Er2 O3 などの希土
類酸化物を合計で20重量%以下の範囲で添加して泥漿
を作製し、これらの泥漿を押出成形法や鋳物成形法によ
り円筒状をした成形体を形成するか、あるいは上記泥漿
をスプレードライヤーで乾燥させて造粒体を製作し、こ
の造粒体を型内に充填してラバープレス成形法により円
筒状をした成形体を形成する。
【0028】そして、この成形体がAlN粉末のみから
なる場合、窒素雰囲気中にて1900〜2100℃の焼
成温度で1〜数時間程度焼成することにより焼結させ、
AlN粉末に希土類酸化物を添加したものからなる場
合、窒素雰囲気中にて1700〜1900℃の焼成温度
で1〜数時間程度焼成することにより焼結させて円筒状
の支持筒7を製作する。
なる場合、窒素雰囲気中にて1900〜2100℃の焼
成温度で1〜数時間程度焼成することにより焼結させ、
AlN粉末に希土類酸化物を添加したものからなる場
合、窒素雰囲気中にて1700〜1900℃の焼成温度
で1〜数時間程度焼成することにより焼結させて円筒状
の支持筒7を製作する。
【0029】さらに、上記ウエハ保持盤2と支持筒7と
を接合するために、接合層9として主成分が窒化アルミ
ニウムからなり、Y2 O3 、CeO2 、Er2 O3 など
の希土類酸化物を合計で3〜20重量%添加したものに
溶媒を加えて泥漿を作製する。
を接合するために、接合層9として主成分が窒化アルミ
ニウムからなり、Y2 O3 、CeO2 、Er2 O3 など
の希土類酸化物を合計で3〜20重量%添加したものに
溶媒を加えて泥漿を作製する。
【0030】ここで、希土類酸化物の含有量を3〜20
重量%とするのは、20重量%より多くなると前述した
ように窒アルミニウム質焼結体の持つ熱伝導特性や耐プ
ラズマ性が低下するからであり、逆に3重量%より少な
くなると、接合層9付近の熱伝導特性を高めることがで
きないために熱応力集中が起き易くなるためである。
重量%とするのは、20重量%より多くなると前述した
ように窒アルミニウム質焼結体の持つ熱伝導特性や耐プ
ラズマ性が低下するからであり、逆に3重量%より少な
くなると、接合層9付近の熱伝導特性を高めることがで
きないために熱応力集中が起き易くなるためである。
【0031】次に、ウエハ保持盤2及び支持筒7の接合
面に研摩加工を施して中心線平均粗さ(Ra)1.6μ
m以下、好ましくは1.0μm以下とし、支持筒7の接
合面に上記接合層9をなす泥漿を塗布したあと、ウエハ
保持盤2の接合面と当接させる。そして、この組立体を
乾燥させたあと、窒素雰囲気下にて1700〜1900
℃の焼成温度で1〜数時間焼成する。
面に研摩加工を施して中心線平均粗さ(Ra)1.6μ
m以下、好ましくは1.0μm以下とし、支持筒7の接
合面に上記接合層9をなす泥漿を塗布したあと、ウエハ
保持盤2の接合面と当接させる。そして、この組立体を
乾燥させたあと、窒素雰囲気下にて1700〜1900
℃の焼成温度で1〜数時間焼成する。
【0032】ここで、接合時の焼成温度を1700〜1
900℃とするのは、1700℃以下では焼結性が悪い
ために接合層9をウエハ保持盤2及び支持筒7を構成す
る窒化アルミニウム焼結体と完全に焼結させることがで
きないからであり、1900℃より高くなると、拡散が
進むために接合層9中の希土類成分が少なくなり過ぎ、
接合層9の熱伝導特性が低下するとともに、ウエハ保持
盤2や支持筒7が熱変形を生じ、強固な接合強度が得ら
れなくなるからである。
900℃とするのは、1700℃以下では焼結性が悪い
ために接合層9をウエハ保持盤2及び支持筒7を構成す
る窒化アルミニウム焼結体と完全に焼結させることがで
きないからであり、1900℃より高くなると、拡散が
進むために接合層9中の希土類成分が少なくなり過ぎ、
接合層9の熱伝導特性が低下するとともに、ウエハ保持
盤2や支持筒7が熱変形を生じ、強固な接合強度が得ら
れなくなるからである。
【0033】以上のように作製することで、窒化アルミ
ニウム質焼結体からなるウエハ保持盤2と支持筒7と
を、同種の窒化アルミニウム質焼結体からなる接合層9
を介して焼結一体化したウエハ加熱装置1を製造するこ
とができ、ウエハ保持盤2及び支持筒7を構成する窒化
アルミニウム質焼結体の接合界面近傍には接合層9の希
土類成分を拡散させることができる。
ニウム質焼結体からなるウエハ保持盤2と支持筒7と
を、同種の窒化アルミニウム質焼結体からなる接合層9
を介して焼結一体化したウエハ加熱装置1を製造するこ
とができ、ウエハ保持盤2及び支持筒7を構成する窒化
アルミニウム質焼結体の接合界面近傍には接合層9の希
土類成分を拡散させることができる。
【0034】なお、上記ウエハ保持盤2と支持筒7とは
接合層9を介して一体的に焼結されているが、これらの
接合界面は、走査電子顕微鏡(SEM)により接合部に
おける切断面の写真を撮り、結晶粒子の大きさ等から判
断することができ、希土類成分の拡散度合いは、接合部
の切断面をX線アナライザー(EPMA)等により測定
することで確認することができる。
接合層9を介して一体的に焼結されているが、これらの
接合界面は、走査電子顕微鏡(SEM)により接合部に
おける切断面の写真を撮り、結晶粒子の大きさ等から判
断することができ、希土類成分の拡散度合いは、接合部
の切断面をX線アナライザー(EPMA)等により測定
することで確認することができる。
【0035】このように、図1ではウエハ加熱装置1を
構成するウエハ保持盤2として抵抗発熱体4のみを内蔵
したサセプタについて説明したが、抵抗発熱体4を内蔵
した静電チャックにも適用できることは言うまでもな
い。
構成するウエハ保持盤2として抵抗発熱体4のみを内蔵
したサセプタについて説明したが、抵抗発熱体4を内蔵
した静電チャックにも適用できることは言うまでもな
い。
【0036】
【実施例】図1に示す本発明のウエハ加熱装置1と、比
較例として図2に示すウエハ保持盤22と支持筒27と
をガラス接合したウエハ加熱装置21、及びウエハ保持
盤22と支持筒27とをロウ付け接合したウエハ加熱装
置21をそれぞれ用意し、接合部の気密性とパーティク
ル量について比較実験を行った。
較例として図2に示すウエハ保持盤22と支持筒27と
をガラス接合したウエハ加熱装置21、及びウエハ保持
盤22と支持筒27とをロウ付け接合したウエハ加熱装
置21をそれぞれ用意し、接合部の気密性とパーティク
ル量について比較実験を行った。
【0037】本実験ではウエハ保持盤2,22及び支持
筒7,27をいずれも純度99.9%の高純度窒化アル
ミニウム焼結体により形成し、ウエハ保持盤2,22に
埋設する抵抗発熱体4,24の材質としてタングステン
を使用した。また、比較例のロウ付け固定においては、
ロウ材にAg−Cu材を用いて接合した。
筒7,27をいずれも純度99.9%の高純度窒化アル
ミニウム焼結体により形成し、ウエハ保持盤2,22に
埋設する抵抗発熱体4,24の材質としてタングステン
を使用した。また、比較例のロウ付け固定においては、
ロウ材にAg−Cu材を用いて接合した。
【0038】そして、上記ウエハ保持盤2,22を60
0℃に加熱してウエハ35に薄膜を形成し、1000枚
処理したあとのウエハ35に付着するパーティクル数を
パーティクルカウンターにて測定するとともに、ウエハ
加熱装置1,21の支持筒7,27内を減圧して真空と
し、Heリークディテクターにて気密性を測定した。
0℃に加熱してウエハ35に薄膜を形成し、1000枚
処理したあとのウエハ35に付着するパーティクル数を
パーティクルカウンターにて測定するとともに、ウエハ
加熱装置1,21の支持筒7,27内を減圧して真空と
し、Heリークディテクターにて気密性を測定した。
【0039】なお、気密性については、支持筒7,27
内の真空度が10-9torr以上のものを気密性有りと
し、10-9torr未満となったものを気密性無しとし
て評価した。
内の真空度が10-9torr以上のものを気密性有りと
し、10-9torr未満となったものを気密性無しとし
て評価した。
【0040】この結果、比較例のガラス接合したウエハ
加熱装置21及びロウ付け固定したウエハ加熱装置21
はいずれも1000枚処理する前に支持筒27内が10
-9torr未満となり、ガスリークが発生した。
加熱装置21及びロウ付け固定したウエハ加熱装置21
はいずれも1000枚処理する前に支持筒27内が10
-9torr未満となり、ガスリークが発生した。
【0041】そこで、ガラス接合したウエハ加熱装置2
1を切断して接合界面を観察したところ、ウエハ保持盤
22及び支持筒27と接合材であるガラスとの間の熱膨
張差に起因する応力により接合界面からガスリークが発
生したことが判った。しかも、接合材であるガラスはプ
ラズマにより腐食し、200個ものパーティクルがウエ
ハ35に付着していた。また、ロウ付け固定したウエハ
加熱装置21を切断して接合面界面を観察したところ、
ロウ材がプラズマにより腐食し、接合界面からガスリー
クが発生したことが判った。また、ロウ材の腐食により
ウエハ35には120個のパーティクルが付着してい
た。
1を切断して接合界面を観察したところ、ウエハ保持盤
22及び支持筒27と接合材であるガラスとの間の熱膨
張差に起因する応力により接合界面からガスリークが発
生したことが判った。しかも、接合材であるガラスはプ
ラズマにより腐食し、200個ものパーティクルがウエ
ハ35に付着していた。また、ロウ付け固定したウエハ
加熱装置21を切断して接合面界面を観察したところ、
ロウ材がプラズマにより腐食し、接合界面からガスリー
クが発生したことが判った。また、ロウ材の腐食により
ウエハ35には120個のパーティクルが付着してい
た。
【0042】これに対し、本発明のウエハ加熱装置1に
はガスリークが全く見られず、支持筒7内の真空度を1
0-9torr以上に保つことができ、十分な気密性を有
するとともに、ウエハ35の付着するパーティクル数も
10個を少ないものであった。
はガスリークが全く見られず、支持筒7内の真空度を1
0-9torr以上に保つことができ、十分な気密性を有
するとともに、ウエハ35の付着するパーティクル数も
10個を少ないものであった。
【0043】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、抵抗発
熱体を内蔵してなるウエハ保持盤と、該ウエハ保持盤を
処理室内に設置する支持筒の両者を窒化アルミニウム質
焼結体により形成するとともに、これらウエハ保持盤と
支持筒とを、窒化アルミニウムを主成分とし、希土類酸
化物を含んでなる接合層を介して焼成し、上記接合層の
希土類成分がウエハ保持盤及び支持筒を構成する窒化ア
ルミニウム質焼結体に拡散した状態で接合一体化してウ
エハ加熱装置を構成したことにより、ウエハ保持盤と支
持筒とを強固に接合することができるとともに、急冷・
急加熱の繰り返しにおいても優れた耐久性を有すること
から、大きな熱衝撃が加わる状態で使用しても破損する
ことがない。しかも、ウエハ加熱装置全体が耐プラズマ
性に優れることから腐食を受け難く、パーティクルの発
生を大幅に低減することができる。
熱体を内蔵してなるウエハ保持盤と、該ウエハ保持盤を
処理室内に設置する支持筒の両者を窒化アルミニウム質
焼結体により形成するとともに、これらウエハ保持盤と
支持筒とを、窒化アルミニウムを主成分とし、希土類酸
化物を含んでなる接合層を介して焼成し、上記接合層の
希土類成分がウエハ保持盤及び支持筒を構成する窒化ア
ルミニウム質焼結体に拡散した状態で接合一体化してウ
エハ加熱装置を構成したことにより、ウエハ保持盤と支
持筒とを強固に接合することができるとともに、急冷・
急加熱の繰り返しにおいても優れた耐久性を有すること
から、大きな熱衝撃が加わる状態で使用しても破損する
ことがない。しかも、ウエハ加熱装置全体が耐プラズマ
性に優れることから腐食を受け難く、パーティクルの発
生を大幅に低減することができる。
【図1】CVD装置の処理室に本発明に係るウエハ加熱
装置を設置した状態を示す断面図である。
装置を設置した状態を示す断面図である。
【図2】CVD装置の処理室に従来のウエハ加熱装置を
設置した状態を示す断面図である。
設置した状態を示す断面図である。
【図3】従来における他のウエハ加熱装置を示す断面図
である。
である。
1・・・ウエハ加熱装置、 2・・・ウエハ保持盤、3
・・・支持面、4・・・抵抗発熱体、 5・・・給電端
子、 6・・・熱電対、7・・・支持筒、 8・・・シ
ール材、 9・・・接合層、30・・・処理室、 31
・・・供給孔、 32・・・排出孔、35・・・半導体
ウエハ
・・・支持面、4・・・抵抗発熱体、 5・・・給電端
子、 6・・・熱電対、7・・・支持筒、 8・・・シ
ール材、 9・・・接合層、30・・・処理室、 31
・・・供給孔、 32・・・排出孔、35・・・半導体
ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/205 H01L 21/205 // H01L 21/3065 21/302 B
Claims (1)
- 【請求項1】抵抗発熱体を内蔵してなるウエハ保持盤
と、該ウエハ保持盤を処理室内に設置する支持筒の両者
を窒化アルミニウム質焼結体により形成するとともに、
これらウエハ保持盤と支持筒とを、窒化アルミニウムを
主成分とし、希土類酸化物を含んでなる接合層を介して
焼成し、上記接合層の希土類成分がウエハ保持盤及び支
持筒を構成する窒化アルミニウム質焼結体に拡散した状
態で接合一体化せしめたことを特徴とするウエハ加熱装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4557497A JPH10242252A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | ウエハ加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4557497A JPH10242252A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | ウエハ加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10242252A true JPH10242252A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12723129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4557497A Pending JPH10242252A (ja) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | ウエハ加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10242252A (ja) |
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-
1997
- 1997-02-28 JP JP4557497A patent/JPH10242252A/ja active Pending
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