JPH06151332A - セラミックスヒーター - Google Patents
セラミックスヒーターInfo
- Publication number
- JPH06151332A JPH06151332A JP30235192A JP30235192A JPH06151332A JP H06151332 A JPH06151332 A JP H06151332A JP 30235192 A JP30235192 A JP 30235192A JP 30235192 A JP30235192 A JP 30235192A JP H06151332 A JPH06151332 A JP H06151332A
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- Japan
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- plasma
- wafer
- heater
- electrode
- ceramic
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 加熱能力が向上するとともに、プラズマの発
生位置をウェハーWの近傍にすることができるセラミッ
クスヒーターを提供する。 【構成】 緻密なセラミックス基材2に高融点金属から
なる抵抗発熱体3を埋設したセラミックスヒーター1に
おいて、プラズマ発生用電極6を前記セラミックス基材
2に埋設し、ウェハーWの設置面に対し前記プラズマ発
生用電極6が絶縁性を有する構造とする。
生位置をウェハーWの近傍にすることができるセラミッ
クスヒーターを提供する。 【構成】 緻密なセラミックス基材2に高融点金属から
なる抵抗発熱体3を埋設したセラミックスヒーター1に
おいて、プラズマ発生用電極6を前記セラミックス基材
2に埋設し、ウェハーWの設置面に対し前記プラズマ発
生用電極6が絶縁性を有する構造とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、緻密なセラミックス基
材に高融点金属からなる抵抗発熱体を埋設したセラミッ
クスヒーターに関し、特に半導体製造装置のウェハー加
熱装置に好適に使用されるセラミックスヒーターに関す
るものである。
材に高融点金属からなる抵抗発熱体を埋設したセラミッ
クスヒーターに関し、特に半導体製造装置のウェハー加
熱装置に好適に使用されるセラミックスヒーターに関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】スーパークリーン状態を必要とする半導
体製造用装置では、デポジション用ガス、エッチング用
ガス、クリーニング用ガスとして塩素系ガス、弗素系ガ
ス等の腐食性ガスが使用されている。このため、ウェハ
ーをこれらの腐食性ガスに接触させた状態で加熱するた
めの加熱装置として、抵抗発熱体の表面をステンレスス
チール、インコネル等の金属により被覆した従来のヒー
ターを使用すると、これらのガスの曝露によって、塩化
物、酸化物、弗化物等の粒径数μm の、好ましくないパ
ティクルが発生する。
体製造用装置では、デポジション用ガス、エッチング用
ガス、クリーニング用ガスとして塩素系ガス、弗素系ガ
ス等の腐食性ガスが使用されている。このため、ウェハ
ーをこれらの腐食性ガスに接触させた状態で加熱するた
めの加熱装置として、抵抗発熱体の表面をステンレスス
チール、インコネル等の金属により被覆した従来のヒー
ターを使用すると、これらのガスの曝露によって、塩化
物、酸化物、弗化物等の粒径数μm の、好ましくないパ
ティクルが発生する。
【0003】そのため、例えば低温で使用されるエッチ
ャやCVD装置では、図3にその一例を示すように、デ
ポジション用ガス等に曝露される容器21の外側に石英
窓22を介して赤外線ランプ23を設置し、容器21内
にアーム24を介して設けた例えばアルミニウムよりな
るサセプター25を設置し、赤外線ランプ23にてサセ
プター25を加熱し、さらにサセプター25上に載置し
たウェハーWを間接的に加熱する構造をとっていた。そ
して、金属製のサセプター25をプラズマ発生用の電極
として使用し、サセプター25に直接高周波を供給し、
プラズマの発生およびクリーニング等を行っていた。そ
の際、アルミニウム製のサセプター25では、表面をア
ルマイト処理によって絶縁層を設け、載置したウェハー
Wに直接電流が加わることを防止していた。
ャやCVD装置では、図3にその一例を示すように、デ
ポジション用ガス等に曝露される容器21の外側に石英
窓22を介して赤外線ランプ23を設置し、容器21内
にアーム24を介して設けた例えばアルミニウムよりな
るサセプター25を設置し、赤外線ランプ23にてサセ
プター25を加熱し、さらにサセプター25上に載置し
たウェハーWを間接的に加熱する構造をとっていた。そ
して、金属製のサセプター25をプラズマ発生用の電極
として使用し、サセプター25に直接高周波を供給し、
プラズマの発生およびクリーニング等を行っていた。そ
の際、アルミニウム製のサセプター25では、表面をア
ルマイト処理によって絶縁層を設け、載置したウェハー
Wに直接電流が加わることを防止していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来例ではサセプター25が金属製であるため、高温
プロセスでの金属よりの重金属汚染が生ずる問題があっ
た。特に、アルミニウム製のサセプター25では、Mg
のコンタミネーションが問題となっていた。このような
コンタミネーションの問題を解決するため、図4にその
一例を示すように、サセプター25を絶縁性のセラミッ
クスとして、裏面にプラズマ発生用の板状電極26を取
り付けた構造のものも提案されている。しかしながら、
高周波供給用の板状電極26が赤外線ランプ23よりの
赤外線を遮断するため、サセプター25の加熱能力が低
下する問題があった。また、プラズマの発生する位置が
ウェハーWより離れるため、クリーニング性が低下する
問題もあった。これは、サセプターの外周にリング状電
極を設置した場合も同様の問題が生じた。
た従来例ではサセプター25が金属製であるため、高温
プロセスでの金属よりの重金属汚染が生ずる問題があっ
た。特に、アルミニウム製のサセプター25では、Mg
のコンタミネーションが問題となっていた。このような
コンタミネーションの問題を解決するため、図4にその
一例を示すように、サセプター25を絶縁性のセラミッ
クスとして、裏面にプラズマ発生用の板状電極26を取
り付けた構造のものも提案されている。しかしながら、
高周波供給用の板状電極26が赤外線ランプ23よりの
赤外線を遮断するため、サセプター25の加熱能力が低
下する問題があった。また、プラズマの発生する位置が
ウェハーWより離れるため、クリーニング性が低下する
問題もあった。これは、サセプターの外周にリング状電
極を設置した場合も同様の問題が生じた。
【0005】一方、赤外線ランプ23を使用せずに加熱
する方法として、セラミックス製のサセプター25中に
発熱抵抗体を埋設したセラミックスヒーターの使用も考
えられるが、図4に示した例と同様、裏面にプラズマ発
生用の板状電極6を取り付けなければならないため、や
はり図4に示した例と同様の問題が生じていた。
する方法として、セラミックス製のサセプター25中に
発熱抵抗体を埋設したセラミックスヒーターの使用も考
えられるが、図4に示した例と同様、裏面にプラズマ発
生用の板状電極6を取り付けなければならないため、や
はり図4に示した例と同様の問題が生じていた。
【0006】本発明の目的は上述した課題を解消して、
加熱能力が向上するとともに、プラズマの発生位置をウ
ェハーWの近傍にすることができるセラミックスヒータ
ーを提供しようとするものである。
加熱能力が向上するとともに、プラズマの発生位置をウ
ェハーWの近傍にすることができるセラミックスヒータ
ーを提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のセラミックスヒ
ーターは、緻密なセラミックス基材に高融点金属からな
る抵抗発熱体を埋設したセラミックスヒーターにおい
て、プラズマ発生用電極を前記セラミックス基材に埋設
し、ウェハー設置面に対し前記プラズマ発生用電極が絶
縁性を有する構造としたことを特徴とするものである。
ーターは、緻密なセラミックス基材に高融点金属からな
る抵抗発熱体を埋設したセラミックスヒーターにおい
て、プラズマ発生用電極を前記セラミックス基材に埋設
し、ウェハー設置面に対し前記プラズマ発生用電極が絶
縁性を有する構造としたことを特徴とするものである。
【0008】
【作用】上述した構成において、ヒーター部を緻密なセ
ラミックス基材に高融点金属からなる抵抗発熱体を埋設
した構造としたため、ウェハーを載置した状態で直接ウ
ェハーを加熱でき、均熱性および加熱時のレスポンスを
向上させることができる。また、プラズマ発生用の電極
がセラミックス基材内に埋設されているため、セラミッ
クスヒーター上に直接ウェハーをコンタミネーションの
危険なく載置でき、絶縁層を設ける等の手段が必要ない
とともに、プラズマの発生する位置がウェハーの近傍と
なるため、プラズマ発生状況およびプラズマによるクリ
ーニング性能を向上することもできる。
ラミックス基材に高融点金属からなる抵抗発熱体を埋設
した構造としたため、ウェハーを載置した状態で直接ウ
ェハーを加熱でき、均熱性および加熱時のレスポンスを
向上させることができる。また、プラズマ発生用の電極
がセラミックス基材内に埋設されているため、セラミッ
クスヒーター上に直接ウェハーをコンタミネーションの
危険なく載置でき、絶縁層を設ける等の手段が必要ない
とともに、プラズマの発生する位置がウェハーの近傍と
なるため、プラズマ発生状況およびプラズマによるクリ
ーニング性能を向上することもできる。
【0009】
【実施例】図1は本発明のセラミックスヒーター1の構
造を説明するための図である。図1に示す例において、
例えば円盤状のセラミックス基材2の内部に、W、Mo
等の高融点金属からなる抵抗発熱体3が埋設されてい
る。この抵抗発熱体3は好ましくは螺旋状に巻回される
とともに、円盤状のセラミックス基体2を平面的にみる
と、抵抗発熱体3は渦巻形をなすように設置されてい
る。抵抗発熱体3の両端部には、電力供給用の端子4と
それに続く電力供給用ケーブル5を設けている。また、
セラミックス基材2の内部の抵抗発熱体3の上側に、セ
ラミックス基材2よりも若干小さい直径を有する円盤状
のプラズマ発生用電極6を設け、このプラズマ発生用電
極6には、高周波供給用の端子7とそれに続くケーブル
8を供給する高周波信号に応じた必要な本数(ここでは
1本)だけ設けている。
造を説明するための図である。図1に示す例において、
例えば円盤状のセラミックス基材2の内部に、W、Mo
等の高融点金属からなる抵抗発熱体3が埋設されてい
る。この抵抗発熱体3は好ましくは螺旋状に巻回される
とともに、円盤状のセラミックス基体2を平面的にみる
と、抵抗発熱体3は渦巻形をなすように設置されてい
る。抵抗発熱体3の両端部には、電力供給用の端子4と
それに続く電力供給用ケーブル5を設けている。また、
セラミックス基材2の内部の抵抗発熱体3の上側に、セ
ラミックス基材2よりも若干小さい直径を有する円盤状
のプラズマ発生用電極6を設け、このプラズマ発生用電
極6には、高周波供給用の端子7とそれに続くケーブル
8を供給する高周波信号に応じた必要な本数(ここでは
1本)だけ設けている。
【0010】セラミックス基体2は、例えば熱CVD装
置においては最大600℃から1100℃程度まで加熱
されるので、耐熱性の点で、アルミナ、窒化珪素焼結
体、サイアロン、炭化珪素、窒化アルミニウム、アルミ
ナ−炭化珪素複合材料等から形成することが好ましい。
特に、セラミックス基体2は非酸化物系セラミックスで
形成することが好ましい。これは、アルミナ等の酸化物
系セラミックスに比べて、SiC、Si3 N4 、A1N
等の非酸化物系共有結合セラミックスは、高真空中での
ガス放出量が少ないためである。このうち、特に窒化珪
素を使用すると、セラミックスヒーター1全体の強度が
高くなり、熱膨張係数がウェハーとして代表的なシリコ
ンとほぼ同等であり、さらに腐食性ガスにも耐久性が高
いため好ましい。
置においては最大600℃から1100℃程度まで加熱
されるので、耐熱性の点で、アルミナ、窒化珪素焼結
体、サイアロン、炭化珪素、窒化アルミニウム、アルミ
ナ−炭化珪素複合材料等から形成することが好ましい。
特に、セラミックス基体2は非酸化物系セラミックスで
形成することが好ましい。これは、アルミナ等の酸化物
系セラミックスに比べて、SiC、Si3 N4 、A1N
等の非酸化物系共有結合セラミックスは、高真空中での
ガス放出量が少ないためである。このうち、特に窒化珪
素を使用すると、セラミックスヒーター1全体の強度が
高くなり、熱膨張係数がウェハーとして代表的なシリコ
ンとほぼ同等であり、さらに腐食性ガスにも耐久性が高
いため好ましい。
【0011】セラミックス基板2は、プラズマ電極を埋
設するため、膜状基材2aと板状基材2bとからなり、
共材質のみでなく異種材質によって構成することも可能
である。膜状基材2aは、ウェハーに電流が流れること
よる半導体デバイスへの影響をさけるため、体積抵抗率
が108 Ωcm以上で厚さ10μm 以上が好ましい。ま
た、膜状基材2aはプラズマシース内に置かれ、電極6
のバイアス印加によって活性化した分子によるイオンボ
ンバートメントによってたたかれる。このため、膜状基
材2aはイオンボンバートメントによる耐久性を要求さ
れ、厚さ100μm 以上が好ましい。しかしながら、膜
状基材2aが厚くなると高周波印加による誘電体損失に
よって高周波パワーロスになるため、厚さ1mm以下が好
ましい。また、膜状基材2aと板状基材2bは、1体成
形以外に、絶縁性を有する接合材のホウ珪酸ガラス、オ
キシナイトライドガラスによって接合することが可能で
ある。電極6は、充分に高周波を伝えるためにリアクタ
ンス成分を低減する必要があり、1Ω以下となるように
充分な肉厚が必要である。このため、タングステン、モ
リブデンから電極6を構成する場合、8μm 以上の厚さ
が必要となる。
設するため、膜状基材2aと板状基材2bとからなり、
共材質のみでなく異種材質によって構成することも可能
である。膜状基材2aは、ウェハーに電流が流れること
よる半導体デバイスへの影響をさけるため、体積抵抗率
が108 Ωcm以上で厚さ10μm 以上が好ましい。ま
た、膜状基材2aはプラズマシース内に置かれ、電極6
のバイアス印加によって活性化した分子によるイオンボ
ンバートメントによってたたかれる。このため、膜状基
材2aはイオンボンバートメントによる耐久性を要求さ
れ、厚さ100μm 以上が好ましい。しかしながら、膜
状基材2aが厚くなると高周波印加による誘電体損失に
よって高周波パワーロスになるため、厚さ1mm以下が好
ましい。また、膜状基材2aと板状基材2bは、1体成
形以外に、絶縁性を有する接合材のホウ珪酸ガラス、オ
キシナイトライドガラスによって接合することが可能で
ある。電極6は、充分に高周波を伝えるためにリアクタ
ンス成分を低減する必要があり、1Ω以下となるように
充分な肉厚が必要である。このため、タングステン、モ
リブデンから電極6を構成する場合、8μm 以上の厚さ
が必要となる。
【0012】図2は本発明のセラミックスヒーター1を
組み込んだ加熱装置の一例の構造を説明するための図で
ある。図2に示す例において、デポジション用ガス等に
曝露される容器11内に、アーム12を介してセラミッ
クスヒーター1を設置する。この際、プラズマ発生用電
極6が上面となるようにセラミックスヒーター1を設置
し、このセラミックスヒーター1の上面にウェハーWを
載置する。また、一対の電力供給用のケーブル5および
高周波信号供給用のケーブル8は、それぞれ容器11の
外部へ導通するよう構成する。この状態で、一対のケー
ブル5を介して抵抗発熱体3を加熱するための電力を供
給するとともに、ケーブル8を介して電極6においてプ
ラズマを発生させるための高周波信号を供給することに
より、加熱とプラズマ発生を実施することができる。
組み込んだ加熱装置の一例の構造を説明するための図で
ある。図2に示す例において、デポジション用ガス等に
曝露される容器11内に、アーム12を介してセラミッ
クスヒーター1を設置する。この際、プラズマ発生用電
極6が上面となるようにセラミックスヒーター1を設置
し、このセラミックスヒーター1の上面にウェハーWを
載置する。また、一対の電力供給用のケーブル5および
高周波信号供給用のケーブル8は、それぞれ容器11の
外部へ導通するよう構成する。この状態で、一対のケー
ブル5を介して抵抗発熱体3を加熱するための電力を供
給するとともに、ケーブル8を介して電極6においてプ
ラズマを発生させるための高周波信号を供給することに
より、加熱とプラズマ発生を実施することができる。
【0013】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものでなく、幾多の変形、変更が可能である。例えば、
上述した実施例では、電極6をプラズマ発生用の電極と
してのみ使用したが、この電極6を同時にウェハーWを
静電容量によりチャックするための静電チャック電極と
して働かせることができる。例えば、電極6に静電容量
を発生させるための直流電圧を印加すると同時に絶縁ト
ランスを介して高周波信号を供給すれば、ウェハーWを
セラミックスヒーター1の上面に吸着すると同時にプラ
ズマを発生することが可能となる。なお、高周波信号を
供給する際は、ケーブルとして抵抗値が1Ω以下でタン
グステンの場合は少なくとも直径10mmのものが4本
必要となり、静電チャック電極のみとして使用する際の
抵抗値0〜数100Ωで直径0.1mm程度でも可能な
場合と比べて大きく異なっている。
ものでなく、幾多の変形、変更が可能である。例えば、
上述した実施例では、電極6をプラズマ発生用の電極と
してのみ使用したが、この電極6を同時にウェハーWを
静電容量によりチャックするための静電チャック電極と
して働かせることができる。例えば、電極6に静電容量
を発生させるための直流電圧を印加すると同時に絶縁ト
ランスを介して高周波信号を供給すれば、ウェハーWを
セラミックスヒーター1の上面に吸着すると同時にプラ
ズマを発生することが可能となる。なお、高周波信号を
供給する際は、ケーブルとして抵抗値が1Ω以下でタン
グステンの場合は少なくとも直径10mmのものが4本
必要となり、静電チャック電極のみとして使用する際の
抵抗値0〜数100Ωで直径0.1mm程度でも可能な
場合と比べて大きく異なっている。
【0014】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ヒーター部を緻密なセラミックス基材に高融
点金属からなる抵抗発熱体を埋設した構造であるため、
ウェハーを載置した状態で直接ウェハーを加熱でき、均
熱性および加熱時のレスポンスを向上させることができ
るとともに、プラズマ発生用の電極がセラミックス基材
内に埋設されているため、セラミックスヒーター上に直
接ウェハーをコンタミネーションの危険なく載置でき、
絶縁層を設ける等の手段が必要なく、さらにプラズマの
発生する位置がウェハーの近傍となるため、プラズマ発
生状況およびプラズマによるクリーニング性能を向上す
ることもできる。
によれば、ヒーター部を緻密なセラミックス基材に高融
点金属からなる抵抗発熱体を埋設した構造であるため、
ウェハーを載置した状態で直接ウェハーを加熱でき、均
熱性および加熱時のレスポンスを向上させることができ
るとともに、プラズマ発生用の電極がセラミックス基材
内に埋設されているため、セラミックスヒーター上に直
接ウェハーをコンタミネーションの危険なく載置でき、
絶縁層を設ける等の手段が必要なく、さらにプラズマの
発生する位置がウェハーの近傍となるため、プラズマ発
生状況およびプラズマによるクリーニング性能を向上す
ることもできる。
【図1】本発明のセラミックスヒーターの一例の構造を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図2】本発明のセラミックスヒーターを組み込んだ加
熱装置の一例の構造を説明するための図である。
熱装置の一例の構造を説明するための図である。
【図3】従来の加熱装置の一例の構造を説明するための
図である。
図である。
【図4】従来の加熱装置の他の例の構造を説明するため
の図である。
の図である。
1 セラミックスヒーター 2 セラミックス基材 3 抵抗発熱体 4,7 端子 5,8 ケーブル 6 プラズマ発生用電極
Claims (1)
- 【請求項1】 緻密なセラミックス基材に高融点金属か
らなる抵抗発熱体を埋設したセラミックスヒーターにお
いて、プラズマ発生用電極を前記セラミックス基材に埋
設し、ウェハー設置面に対し前記プラズマ発生用電極が
絶縁性を有する構造としたことを特徴とするセラミック
スヒーター。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30235192A JPH06151332A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | セラミックスヒーター |
US08/491,999 US5800618A (en) | 1992-11-12 | 1994-06-30 | Plasma-generating electrode device, an electrode-embedded article, and a method of manufacturing thereof |
US09/094,674 US6101969A (en) | 1992-11-12 | 1998-06-15 | Plasma-generating electrode device, an electrode-embedded article, and a method of manufacturing thereof |
US09/517,312 US6197246B1 (en) | 1992-11-12 | 2000-03-02 | Plasma-generating electrode device, an electrode-embedded article, and a method of manufacturing thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30235192A JPH06151332A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | セラミックスヒーター |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06151332A true JPH06151332A (ja) | 1994-05-31 |
Family
ID=17907873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30235192A Pending JPH06151332A (ja) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | セラミックスヒーター |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06151332A (ja) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07153706A (ja) * | 1993-05-27 | 1995-06-16 | Applied Materials Inc | サセプタ装置 |
US6444957B1 (en) | 2000-04-26 | 2002-09-03 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd | Heating apparatus |
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US6768079B2 (en) | 2001-11-08 | 2004-07-27 | Sumitomo Osaka Cement Co. Ltd. | Susceptor with built-in plasma generation electrode and manufacturing method therefor |
US6815646B2 (en) | 2000-07-25 | 2004-11-09 | Ibiden Co., Ltd. | Ceramic substrate for semiconductor manufacture/inspection apparatus, ceramic heater, electrostatic clampless holder, and substrate for wafer prober |
JP2005029458A (ja) * | 2003-06-19 | 2005-02-03 | Ngk Insulators Ltd | 窒化アルミニウム焼結体、窒化アルミニウムの製造方法、及び窒化アルミニウムの評価方法 |
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US7211154B2 (en) | 2002-07-16 | 2007-05-01 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Electrode-built-in susceptor |
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Citations (2)
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JPH0235438B2 (ja) * | 1981-11-30 | 1990-08-10 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
JPH04304941A (ja) * | 1991-03-29 | 1992-10-28 | Ngk Insulators Ltd | ウエハー保持具の製造方法 |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP30235192A patent/JPH06151332A/ja active Pending
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