JPH1074705A - 高温サセプタ - Google Patents

高温サセプタ

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JPH1074705A
JPH1074705A JP18661697A JP18661697A JPH1074705A JP H1074705 A JPH1074705 A JP H1074705A JP 18661697 A JP18661697 A JP 18661697A JP 18661697 A JP18661697 A JP 18661697A JP H1074705 A JPH1074705 A JP H1074705A
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JP
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susceptor
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rounded
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radius
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JP18661697A
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Aifua Chan
アイフア チャン
Ruueipingu Wangu
ルウェイピング ワング
Mingu Shi
ミング シ
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Applied Materials Inc
Original Assignee
Applied Materials Inc
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    • 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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセス中、高温クリーニングサイクル中、
又は腐食性ＣＶＤの適用中の、化学的腐食及び熱サイク
ルに対する耐性を改善したサセプタを提供する。 【解決手段】 サセプタ３０が、リップ３４によって環
囲されている表面３２、傾斜面が形成された内側面３
６、上面３８、外側面４２、上面３８と外側面４２との
間の第１の丸められた縁部４０、表面３２と内側面３６
との間の第２の丸められた縁部３９、及び内側面３６と
上面３８との間の第３の丸められた縁部３７を備える。
サセプタ３０は窒化アルミニウムの被膜によって覆われ
たグラファイト本体を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学気相堆積に関
する。
【０００２】
【従来の技術】化学気相堆積（ＣＶＤ）は、基板に様々
な種類の膜を堆積するための一般的なプロセスであり、
半導体集積回路の製造に広く用いられている。ＣＶＤプ
ロセスでは、最終的な膜に必要な原子を含んでいる化学
物質が、堆積チャンバ内で混合されて反応する。元素又
は分子は基板表面に堆積し、蓄積して膜を形成する。通
常、膜が堆積する基板はサセプタに取り付けられるが、
そのサセプタはＣＶＤプロセスの種類によって様々な材
料から構成されうる。サセプタは、熱伝導性が良く、熱
変形に対して高い耐性を有することが好ましい。例え
ば、アルミニウムは熱伝導性が良い一般的なサセプタ材
料であるが、脆くて高温に耐えられない。ゆえに、窒化
アルミニウム（ＡｌＮ）で被覆されたグラファイト又は
ガラス状炭素(glass carbon)で作られたサセプタが一般
的になってきている。
【０００３】ＣＶＤシステムに用いられている加熱手段
は２種類あり、どのようにサセプタを加熱するかによっ
て区別されている。抵抗加熱手段は、抵抗加熱エレメン
トを利用して直接ウエハを加熱し、ウエハの部分だけに
制限された局所的な反応を引き起こすものである。一
方、ランプ加熱形式は、放射加熱ランプを用いて基板、
サセプタ及びチャンバを加熱して、チャンバのあらゆる
場所で反応を生じさせるものである。
【０００４】様々な半導体の分野に適用される代表的な
ＣＶＤプロセスとしてはジクロルシラン（ＤＣＳ）珪化
タングステンプロセスがある。抵抗加熱システムは、こ
のＤＣＳプロセスには、プロセス発生温度の観点から適
さない。抵抗加熱システムは、必要とされるプロセス温
度範囲（５００℃〜６００℃）を持続することができな
いからである。結果的に、ＤＣＳプロセスは、例えばハ
ロゲンランプで加熱されたＣＶＤチャンバで行われる。
【０００５】ＤＣＳ珪化タングステンプロセスでは、珪
化タングステン膜はＷＦ6，ＤＣＳ，及びＳｉＨ4の反応
によって形成される。他のＣＶＤプロセスと同様に、一
連のウエハ（典型的には２５枚）を処理した後、チャン
バはクリーニングされ、反応チャンバ壁やチャンバ内の
構成要素に堆積している反応生成物が除去される。サセ
プタは、クリーニングプロセス中、ＣＶＤチャンバ内に
置かれたままになっている。
【０００６】二つの異なった種類のクリーニングプロセ
スが一般的に利用されている。それは化学クリーニング
又はプラズマクリーニングである。プラズマクリーニン
グでは、ＮＦ3及びＲＦエネルギを用いてプラズマを発
生させる。その結果、プラズマクリーニングは更に局所
化されるが、制御がより困難なため、堆積物は不均一に
クリーニングされる。プラズマクリーニングプロセスが
５００℃〜６００℃の範囲の温度で行われると、サセプ
タはひどく損傷を受け、かなりの微粒子がシステムの他
の構成要素から発生するであろう。加えてプラズマクリ
ーニングが局所化されて、更に不均一になる。一方、化
学クリーニングは、より均一ではあるが、チャンバの構
成要素に更にストレスがかかる。
【０００７】化学クリーニングは、プロセスチャンバ内
にＣｌＦ3を入れ、高温でより激しい熱依存性の反応を
引き起こすものである。化学クリーニングは、適切に制
御しないとサセプタに損傷を与える可能性がある。四フ
ッ化塩素（ＣｌＦ3）中、３００℃〜６００℃の温度で
の化学クリーニングは、サセプタが機械的及び化学的両
方のストレスを受けるため望ましくない。例えば、ガラ
ス状炭素のサセプタを用いた場合は、２００℃の温度で
化学クリーニングを行わなければならない。このため、
プロセスチャンバを５００℃〜６００℃ のＤＣＳ珪化
タングステン処理温度から冷却することが必要であり、
よってチャンバのプロセススループットが遅れることと
なる。
【０００８】ガラス状炭素又はグラファイトなどの材料
から形成されてＡｌＮ被膜を有しているサセプタは、特
に上述したような化学的又は機械的なストレスを受けや
すい。サセプタを形成するのに現在用いられている従来
材料は、熱的に不適当に組み合わされているために、被
膜材料とサセプタ材料の間に熱サイクルストレスが生
じ、サセプタ表面に亀裂が形成されるであろう。
【０００９】図１の（Ａ）及び図１の（Ｂ）は、従来の
サセプタのデザインの平面図及び側面図であり、当該技
術の現在の状態を示している。
【００１０】サセプタ１０には、処理される基板が置か
れる基板載置面１２が備えられている。サセプタ１０の
基板載置面１２は有効領域を有しており、その有効領域
は基板１０の周縁部に位置している複数本の保持柱１８
の内縁１６によって定義される内径部分１４にまで広が
っている。サセプタ１０の周縁部には、およそ１１本の
保持柱１８が備えられている。各保持柱は、図１の
（Ｂ）に示すように傾斜面が形成されている内側面１８
を備えている。また、各保持柱には、サセプタ１０の最
表面につながっている２つの側面が設けられている。表
面２４と共に側面１８，２０，２２の内側の部分により
形成される縁部は、クリーニングとプロセスステップと
の間の熱サイクルで発生する機械的なストレスがＡｌＮ
被膜に亀裂をもたらしうるストレスポイントに相当す
る。プロセス中に亀裂が発達すると、化学クリーニング
薬品が基板材料に浸透して、被膜材料やサセプタ材料を
腐食するので、サセプタはこれ以上プロセスに使用でき
なくなる。
【００１１】結果的に、従来技術のサセプタ１０は、一
般的に温度が約摂氏２００度以下のレベルに維持される
化学クリーニングプロセスで利用されなければならな
い。これは著しくＣＶＤプロセスのプロセス時間を増加
させ、ＣＶＤシステム全体としてのスループットを低減
させる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、概略的に説明
すると、プロセス中、高温クリーニングサイクル中又は
腐食性ＣＶＤの適用中の、化学的腐食及び熱サイクルに
対する耐性を改善したサセプタを提供するものである。
サセプタは、本体がグラファイト材料でできており、そ
の本体は基板保持領域を画成する表面を有している。そ
の表面はリップで環囲されており、そのリップは、傾斜
面が形成された内側面、上面、外側面、上面と外側面と
の間にある丸みの付けられた第１縁部、上面と内側面と
の間にある丸み付けされた第２縁部、及び内側面と上記
表面との間にある丸みの付けられた第３縁部を有してい
る。一定の厚さの窒化アルミニウム膜を有する被膜が、
サセプタ本体を覆っている。サセプタは、窒化アルミニ
ウム被膜を形成するのに先立って、被膜の付着を改良す
るためにビード(bead)−ブラストされる。本体を構成し
ているグラファイト材料は、ＡｌＮ被膜の熱膨張係数と
非常に近い熱膨張係数を有している。
【００１３】
【発明の実施の形態】図２〜図８は、本発明によるサセ
プタを示すものである。このサセプタは、基板を化学気
相堆積（ＣＶＤ）チャンバの中で移送するのに有利であ
り、高温プロセス及びクリーニングサイクルに用いるこ
とができ、よって全体としてのプロセスの処理時間を低
減することができる。本発明は、原理的には多くの異な
ったタイプのＣＶＤシステムに利用できるが、チャンバ
は、誘電又は有機金属気相堆積システムであることが好
ましい。
【００１４】図２に示すように、サセプタ３０は基板保
持面３２を有しており、基板保持面３２はサセプタ３０
の平面を構成している。サセプタ３０が基板を保持して
いる最中に基板が横へ移動するのを防止するために、リ
ップ３４がサセプタ３０の外側面４２に形成されてお
り、基板保持面３２の境界部を構成している。
【００１５】図５において更に詳細にリップ３４を示
す。図５に示すように、基板載置面３２の有効領域は、
リップ３４の傾斜側面３６の底縁部３７によって画成さ
れている。底縁部３７によってサセプタ３０の内径は定
まり、一方、外側面４２によって外径は定まる。一実施
形態として、２００ｍｍの基板を保持する場合、基板載
置面は底縁部３７によって直径約８インチ（２０．３２
ｃｍ）として定められる。図５に示すように、底縁部３
７と頂縁部３９との間の傾斜側面３６の幅Ｗは、約０．
０３３インチ（０．０８４ｃｍ）であり、上面３８の高
さＨは、基板載置面３２の上方約０．０３１インチ
（０．０７９ｃｍ）である。
【００１６】リップ３４は、外側面４２と上面３８との
間に丸みの付けられた外縁部４０を有している。頂縁部
３９及び底縁部３７は、それぞれ半径が約０．０１５イ
ンチ（０．０３８ｃｍ），０．０１０インチ（０．０２
５ｃｍ）の円になるように丸みが付けられている。この
丸み付けによって熱サイクル中の縁部のストレスが低減
される。外側面４２と上面３８の間の外縁部４０は、半
径が約０．０６０インチ（０．１５ｃｍ）の円になるよ
うに丸みが付けられている。これらの、本発明によるサ
セプタの機械的特徴は、本装置のストレス特性の低減に
大いに貢献している。
【００１７】これらの寸法は一例であって、本発明の変
形形態では、サセプタのサイズ及び形に関連して変わる
であろうことは認知されるべきである。これらの値は、
熱サイクルストレスに対して最適の耐性を提供するよう
に、試行錯誤により経験的に決定されたものである。
【００１８】図２は、付加的な穴６２，６４，６６及び
６８も示している。これらの穴は図７に断面図で示され
ている。基板取扱いフィンガは、これらの貫通穴によっ
て、基板を持ち上げたり、基板載置面３２に下ろしたり
することができる。穴６２，６４，６６及び６８の代表
例として穴６８について述べると、半径が０．０６イン
チ（０．１５ｃｍ）となるように丸みが付けられたエッ
ジ６９を有し、幅は約０．３８インチ（０．９７ｃｍ）
であり、これも熱サイクル及び化学クリーニング中にお
けるサセプタのストレスに対する耐性に貢献している。
【００１９】サセプタ３０は、傾斜縁部４８を備える底
面４６を更に有している。サセプタ３０の底面４６を図
４に示す。この図で示すように、ＣＶＤチャンバにサセ
プタ３０を固定する熱電対インサートをサセプタ３０の
穴５２，５４及び５６内に配置することができるよう
に、コーティングされていない領域５０が提供されてい
る。サセプタ３０は、窒化アルミニウム被膜で覆われた
グラファイト又はグラファイト複合材料から形成されて
いる。窒化アルミニウム被膜は、厚さが４０〜６０ミク
ロンの範囲であることが好ましい。本発明によると、サ
セプタ３０の表面には、ビードブラスト作業に引き続い
て窒化アルミニウム被膜が付けられる。従来、サセプタ
３０の表面には、窒化アルミニウム被膜を付ける準備と
して機械仕上げが行われていた。従来からは、表面を機
械加工すると、被膜がより良く付着すると考えられてい
る。しかし、実際は、ビートブラスト表面の表面仕上げ
をより粗くすると、被膜がより良く付着することが判っ
た。このことによって、窒化アルミニウム被膜がグラフ
ァイトサセプタ材料に、より良く接着できるようになっ
た。被膜の形成に先立ってサセプタの表面を粗くするた
めの技術としては、サンドブラストやグルービングな
ど、又は表面を粗くする機械加工でさえも、代りに用い
ることができる。図４に示すように、サセプタ３０の底
面４６の領域５０の部分は、窒化アルミニウム被膜がな
いままになっており、ＡｌＮでサセプタをコーティング
するのに引き続いてニッケルスルファミン酸塩材料で選
択的にメッキされるようになっている。
【００２０】図６は、サセプタ取付け用穴５２，５４の
図４のＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。これらの穴
は、ＣＶＤチャンバに取り付けられているサセプタアー
ムにサセプタ３０を固定するための取付け用インサート
５０を入れるものである。図９の（Ａ）及び図９の
（Ｂ）は、取付け用インサート５０の平面図及び断面図
である。
【００２１】図８は穴５６の断面図であり、図１０に断
面で示されている熱電対インサート６０と共に用いら
れ、ＣＶＤチャンバの熱電対をサセプタ３０に連結する
ためのものである。
【００２２】サセプタ３０を形成するのに利用されるグ
ラファイト材料の熱膨張係数は、窒化アルミニウム被膜
とほぼ一致する。従来技術のサセプタデザインでは、サ
セプタ材料の熱膨張係数は約７×１０-6であり、本発明
の材料では、熱膨張係数は約５×１０-6である。この材
料は、一般にオランダ、ヘルモンド（Helmond）のXycar
b Ceramics から購入することができる。なお、本発明
の窒化アルミニウム被膜の厚さは、４０〜６０ミクロン
の範囲である。
【００２３】本発明の多くの特徴及び利点は、当業者に
とり明らかであろう。本発明は、機械的な熱並びにクリ
ーニングのサイクル、及び化学気相堆積に対して改善さ
れた耐性を有するサセプタを提供する。本発明のすべて
のこのような特徴及び利点は、特許請求の範囲によって
定められる発明の範囲内にあることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、化学気相堆積に用いられ
る従来技術のサセプタを示す平面図及び側面図である。
【図２】本発明による、化学気相堆積のためのサセプタ
の平面図である。
【図３】図２に示すサセプタの側面図である。
【図４】図２に示すサセプタの底面図である。
【図５】図２のＣーＣ線に沿っての断面図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。
【図７】図２のＤ−Ｄ線に沿っての断面図である。
【図８】図４のＥ−Ｅ線に沿っての断面図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は、図２に示すサセプタの熱
電対インサートの平面図及び断面図である。
【図１０】図２に示すサセプタの熱電対インサートの断
面図である。
【符号の説明】
３０…サセプタ、３２…基板保持面、３４…リップ、３
６…傾斜側面、３７…底縁部、３８…上面、３９…頂縁
部、４０…外縁部、４２…外側面、５０…取付け用イン
サート、５２，５４…サセプタ取付け用穴、５６…穴、
６０…熱電対インサート、６２，６４，６６，６８…
穴。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ワング ルウェイピング アメリカ合衆国， カリフォルニア州， フリーモント， サンミー アヴェニュー 622 (72)発明者 シ ミング アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， グラナダ アヴェニュ ー 3480， アパートメント 140

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一定の領域を有する平坦な基板載置面、
    及び、 前記基板載置面を環囲して前記領域を画成し、前記基板
    載置面より一定の高さを有し、内側面と前記基板載置面
    との間に第１の丸みの付けられた縁部を有し、外側面
    と、上面と、前記該側面を前記上面に繋いでいる第２の
    丸みの付けられた縁部とを有するリップ、を備える装
    置。
  2. 【請求項２】 化学気相堆積のためのサセプタを構成す
    る請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記第２の丸みの付けられた縁部が、約
    ０．０２０インチ（０．０５１ｃｍ）〜０．０６０イン
    チ（０．１５２ｃｍ）の半径を有するように丸みが付け
    られている請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記第１の丸みの付けられた縁部が、約
    ０．０１０インチ（０．０２５ｃｍ）〜０．０１５イン
    チ（０．０３８ｃｍ）の半径を有するように丸みが付け
    られている請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 第３の丸みの付けられた縁部を前記上面
    と前記内側面との間に更に備え、前記第３の丸みの付け
    られた縁部が約０．０１５インチ（０．０３８ｃｍ）の
    半径を有するように丸みが付けられている請求項１に記
    載の装置。
  6. 【請求項６】 窒化アルミニウム被膜を有するグラファ
    イト複合材料で構成されている請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記グラファイト複合材料が、窒化アル
    ミニウムの熱膨張係数とほぼ一致した熱膨張係数を有す
    る請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記グラファイト複合材料が、窒化アル
    ミニウム被膜の形成に先立ってビードブラストされてい
    る請求項７に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記被膜の厚さが、約４０ミクロン〜６
    ０ミクロンである請求項８に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 凹形平坦面及びリップ部を有するウエ
    ハ支持面であって、前記リップ部が傾斜面の形成された
    内側面と、上面と、外側面とを有し、また更に前記内側
    面と前記凹形平坦面との間に第１の丸みの付けられた底
    縁部を有している前記ウエハ支持面を備える化学気相堆
    積のためのサセプタ。
  11. 【請求項１１】 前記第１の丸みの付けられた底縁部
    が、約０．０１０インチ（０．０２５ｃｍ）〜０．０１
    ５インチ（０．０３８ｃｍ）の半径を有するように丸み
    が付けられている請求項１０に記載のサセプタ。
  12. 【請求項１２】 前記外側面と前記上面との間に第２の
    丸みの付けられた縁部を更に備え、前記第２の丸みの付
    けられた縁部が約０．０２０インチ（０．０５１ｃｍ）
    〜０．０６０インチ（０．１５２ｃｍ）の半径になるよ
    うに丸みが付けられている請求項１０に記載のサセプ
    タ。
  13. 【請求項１３】 第３の丸みの付けられた縁部を前記上
    面と前記内側面との間に更に備え、前記第３の丸みの付
    けられた縁部が、約０．０１５インチ（０．０３８ｃ
    ｍ）の半径を有するように丸みが付けられている請求項
    １０に記載のサセプタ。
  14. 【請求項１４】 窒化アルミニウム被膜を有するグラフ
    ァイト複合材料で構成されている請求項１０に記載のサ
    セプタ。
  15. 【請求項１５】 前記窒化アルミニウム被膜の厚さが、
    約４０ミクロン〜６０ミクロンである請求項１４に記載
    のサセプタ。
  16. 【請求項１６】 前記グラファイト複合材料が、窒化ア
    ルミニウムの熱膨張係数とほぼ一致した熱膨張係数を有
    する請求項１４に記載のサセプタ。
  17. 【請求項１７】 前記グラファイト複合材料が、窒化ア
    ルミニウム被膜の形成に先立ってビードブラストされて
    いる請求項１４に記載のサセプタ。
  18. 【請求項１８】 傾斜面の形成された内側面、上面、外
    側面、前記上面と前記外側面との間の第１の丸みの付け
    られた縁部、前記上面と前記内側面との間の第２の丸み
    の付けられた縁部、及び前記内側面と前記上面との間の
    第３の丸みの付けられた縁部を有しているリップによっ
    て環囲され、且つ基板保持領域を画成している表面を有
    し、グラファイト材料で構成されている本体と、 前記本体を覆っている、窒化アルミニウムの膜からなる
    被膜と、を備える化学気相堆積のためのサセプタであっ
    て、 前記本体を構成しているグラファイト材料が、ＡｌＮ被
    膜の熱膨張係数とほぼ一致している熱膨張係数を有して
    いるサセプタ。
  19. 【請求項１９】 ＡｌＮ被膜の厚さが、約４０ミクロン
    〜６０ミクロンである請求項１８に記載のサセプタ。
  20. 【請求項２０】 前記第１の丸みの付けられた縁部が、
    約０．０２０インチ（０．０５１ｃｍ）〜０．０６０イ
    ンチ（０．１５２ｃｍ）の半径を有している請求項１８
    に記載のサセプタ。
  21. 【請求項２１】 前記第２の丸みの付けられた縁部が、
    約０．０１０インチ（０．０２５ｃｍ）〜０．０１５イ
    ンチ（０．０３８ｃｍ）の半径を有している請求項２０
    に記載のサセプタ。
  22. 【請求項２２】 前記第３の丸みの付けられた縁部が、
    約０．０１０インチ（０．０２５ｃｍ）〜０．０１５イ
    ンチ（０．０３８ｃｍ）の半径を有している請求項２１
    に記載のサセプタ。
JP18661697A 1996-07-12 1997-07-11 高温サセプタ Withdrawn JPH1074705A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/680328 1996-07-12
US08/680,328 US5837058A (en) 1996-07-12 1996-07-12 High temperature susceptor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1074705A true JPH1074705A (ja) 1998-03-17

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ID=24730652

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18661697A Withdrawn JPH1074705A (ja) 1996-07-12 1997-07-11 高温サセプタ

Country Status (2)

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US (1) US5837058A (ja)
JP (1) JPH1074705A (ja)

Cited By (6)

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