JP7498015B2 - 保持装置及び保持装置の製造方法 - Google Patents
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Description
第1の表面を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成された保持部材と、前記保持部材の内部に配置された金属製の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体と接する導電性の給電接続部材と、前記給電接続部材と電気的に接続された導電性の給電端子と、を備え、前記保持部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記給電接続部材の表面のうち、前記給電端子との接続面の少なくとも一部が、TiとZrとVとTaとNbとの少なくとも1つを含有する窒化物により形成された第1コート層に覆われ、
前記発熱抵抗体の表面のうち、前記給電接続部材との接触面を除く表面の少なくとも一部が、AlとTiとZrとVとTaとNbとの少なくとも1つを含有する窒化物により形成された第2コート層に覆われていることを特徴とする。
前記第1コート層の厚さは、0.3μm以上、60μm以下であることが好ましい。
第1の表面を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成された保持部材と、前記保持部材の内部に配置された金属製の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体と接する導電性の給電接続部材と、前記給電接続部材と電気的に接続された導電性の給電端子と、を備え、前記保持部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置の製造方法において、
前記給電接続部材の表面のうち、前記給電端子との接続面の少なくとも一部に、TiとZrとVとTaとNbとの少なくとも1つを含有する窒化物であるコート層を形成する工程と、
前記発熱抵抗体と前記コート層が形成された前記給電接続部材とが内部に配置された前記保持部材を焼成により作製する工程と、を備える
ことを特徴とする。
本実施形態の加熱装置について、図1~図3を参照しながら説明する。加熱装置1は、対象物(例えばウエハW)を保持しつつ所定の温度(例えば、400~800℃程度)に加熱する装置であり、サセプタとも呼ばれる。加熱装置1は、例えば、成膜装置(CVD成膜装置やスパッタリング成膜装置など)やエッチング装置(プラズマエッチング装置など)といった半導体製造装置を構成する半導体製造装置用部品として使用されている。この加熱装置1は、図1、図2に示すように、保持部材10と、支持部材20とを有する。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、図1に示すようにXYZ軸を定義するものとする。ここで、Z軸は加熱装置1の軸方向(図1の上下方向)の軸であり、X軸とY軸は加熱装置1の径方向の軸である。
次に、受電電極42及び端子部材40の周辺の詳細構成について、図3~図6を参照しながら説明する。本実施形態の加熱装置1では、受電電極42の表面のうち、端子部材40との接触面の少なくとも一部が、第1コート層61に覆われている。具体的には、受電電極42の表面のうち、端子部材40との接触面の大部分(例えば80%以上)が、第1コート層61に覆われている。第1コート層61は、TiとZrとVとTaとNbとの少なくとも1つを含有する窒化物により形成されており、導電性を有する。すなわち、第1コート層61は、例えば、ZrN、TiN、VN、(Al,Ti)N、(Al,Ti,Si)N、TaN、NbN等により形成される。このように第1コート層61は、導電性を有するため、第1コート層61が受電電極42の表面のうちの端子部材40との接触面の全部又は一部を覆っていても受電電極42と端子部材40の間の導通には影響しない。
(第1実施例)
ここで、第1コート層61の構造(コーティングパターン)が異なる実施例として、第1~第4実施例を順に例示して説明する。まず、第1実施例について、図3を参照しながら説明する。第1実施例では、図3に示すように、受電電極42の表面のうち、端子部材40との接触面及び凹部13に露出する部分が、第1コート層61に覆われている。
次に、第2実施例について、図4を参照しながら説明する。第2実施例では、図4に示すように、受電電極42の表面のうち、下面が第1コート層61に覆われている。つまり、第2実施例では、第1実施例に比べて、第1コート層61に覆われる面積が大きくなっている。
次に、第3実施例について、図5を参照しながら説明する。第3実施例では、図5に示すように、受電電極42の表面のうち、下面及び側面が第1コート層61に覆われている。つまり、第3実施例では、第2実施例と比べると、受電電極42の側面も第1コート層61に覆われており、第1コート層61に覆われる面積が更に大きくなっている。これにより、受電電極42の表面のうち、端子部材40との接触面及び凹部13に露出する部分に加えて保持部材10に接触する部分が第1コート層61に覆われる。
最後に、第4実施例について、図6を参照しながら説明する。第4実施例では、図6に示すように、受電電極42の表面すべてが、第1コート層61に覆われている。つまり、第4実施例では、例示する実施例のうちで、第1コート層61に覆われる面積が最も大きくなっている。そして、第4実施例では、発熱抵抗体15が第2コート層62に覆われている。すなわち、発熱抵抗体15の表面のうち、受電電極42との接触面を除く表面の少なくとも一部が、第2コート層62に覆われている。具体的には、発熱抵抗体15の表面のうち、受電電極42との接触面を除く表面の大部分(例えば80%以上)が、第2コート層62に覆われている。第2コート層62は、AlとTiとZrとVとTaとNbとの少なくとも1つを含有する窒化物により形成されており、導電性を有する。すなわち、第2コート層62は、例えば、AlN、TiN、ZrN、(Al,Ti)N、(Al,Ti,Si)N、(Al,Ti,Cr)N、(Al,Cr)N、VN、TaN、NbN等により形成される。
続いて、本実施形態の加熱装置1の製造方法について、図7を参照しながら説明する。まず、例えば板状の導電性材料(例えば、タングステンやモリブテン)からなる受電電極42を準備し、受電電極42の表面のうち、端子部材40との接続面の少なくとも一部が、TiとZrとVとTaとNbとの少なくとも1つを含有する窒化物である導電性の第1コート層61を形成する(ステップS10)。なお、第1コート層61は、例えば、受電電極42の表面における第1コート層61の非形成領域にマスクをして、溶射、スパッタリング、CVD、PVD等を行うことにより形成する。
以上説明したように、本実施形態の加熱装置1は、保持面11を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成された保持部材10と、保持部材10の内部に配置された金属製の発熱抵抗体15と、発熱抵抗体15と接する導電性の受電電極42と、受電電極42と電気的に接続された導電性の端子部材40と、を備え、保持部材10の保持面11上に半導体ウエハWといった対象物を保持する保持装置である。そして、この加熱装置1では、受電電極42の表面のうち、端子部材40との接続面の少なくとも一部が、TiとZrとVとTaとNbとの少なくとも1つを含有する窒化物により形成された第1コート層61に覆われている。
続いて、本実施形態の加熱装置1における第1~第4実施例に対して、性能評価を行ったので、その評価方法及び評価結果について、図9を参照しながら説明する。
まず、第1コート層61の厚さt1の特定方法について説明する。受電電極42の表面に形成された第1コート層61の厚さt1は、次のようにして特定する。
(1)視野を100μm×100μmとし、発熱抵抗体15と保持部材10との界面を含むもの
(2)視野を1m×1mとし、発熱抵抗体15と保持部材10との界面を含むもの
・要件1:上記(1)における、発熱抵抗体15と保持部材10との界面の気孔径と気孔数を観察したとき、10個の視野画像において、0.5μm以上、3μm以下の気孔が平均2個以上存在し、かつ、保持部材10と発熱抵抗体15とに含有されない成分の元素拡散がない。
・要件2:上記(2)における粒界相成分の分布を観察したとき、10個の視野画像のうち少なくとも5個以上で発熱抵抗体15と保持部材10との界面近傍(界面から距離100μm以内の範囲)に粒界相成分が少ない領域が存在しない。
次に、性能評価の方法について説明する。今回は、後述する11個のサンプル(SA1~SA11)を準備して、各サンプルについて保持面11の温度バラツキを測定した。具体的には、保持部材10の保持面11に黒色化したダミーウエハを載置し、端子部材40を介して発熱抵抗体15に電力を供給することにより、各サンプルの加熱装置を昇温させ、ダミーウエハの表面温度を測定した。そして、ダミーウエハの表面温度が500℃に到達した時点から15分間、端子部材40を介した供給電力を同一の値に維持し、その後、ダミーウエハ内における最大温度差を、保持面11の温度バラツキとして測定した。
続いて、性能評価の結果について説明する。まず、第1コート層61の効果について考察する。受電電極42に第1コート層61を形成しなかったサンプルSA9(比較例)では、図9に示すように、保持面11の温度バラツキ(温度差)が10℃以上と比較的大きくなった(図9で「×」と表記)。このサンプルSA9では、受電電極42の表面に第1コート層61が存在しないため、保持部材10の焼成の際に、炉内雰囲気や原料由来の不純物が、緻密化する前の保持部材10の材料の成形体中に侵入して受電電極42と反応する。そのため、受電電極42の表面に変質層が比較的多く形成され、受電電極42の導電性が変化するとともに、受電電極42と端子部材40との接続界面における界面抵抗にバラツキが発生する。これにより、保持面11の温度バラツキに起因する発熱抵抗体15の発熱量のバラツキが発生して、保持面11の温度バラツキが発生したものと考えられる。
10 保持部材
11 保持面
15 発熱抵抗体
20 支持部材
40 端子部材
42 受電電極
61 第1コート層
62 第2コート層
W ウエハ
Claims (3)
- 第1の表面を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成された保持部材と、前記保持部材の内部に配置された金属製の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体と接する導電性の給電接続部材と、前記給電接続部材と電気的に接続された導電性の給電端子と、を備え、前記保持部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記給電接続部材の表面のうち、前記給電端子との接続面の少なくとも一部が、TiとZrとVとTaとNbとの少なくとも1つを含有する窒化物により形成された第1コート層に覆われ、
前記発熱抵抗体の表面のうち、前記給電接続部材との接触面を除く表面の少なくとも一部が、AlとTiとZrとVとTaとNbとの少なくとも1つを含有する窒化物により形成された第2コート層に覆われている
ことを特徴とする保持装置。 - 請求項1に記載する保持装置において、
前記第1コート層の厚さは、0.3μm以上、60μm以下である
ことを特徴とする保持装置。 - 第1の表面を有し、窒化アルミニウムを主成分とするセラミックス焼結体により形成された保持部材と、前記保持部材の内部に配置された金属製の発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体と接する導電性の給電接続部材と、前記給電接続部材と電気的に接続された導電性の給電端子と、を備え、前記保持部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置の製造方法において、
前記給電接続部材の表面のうち、前記給電端子との接続面の少なくとも一部に、TiとZrとVとTaとNbとの少なくとも1つを含有する窒化物であるコート層を形成する工程と、
前記発熱抵抗体と前記コート層が形成された前記給電接続部材とが内部に配置された前記保持部材を焼成により作製する工程と、を備える
ことを特徴とする保持装置の製造方法。
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