JPH11186176A - 半導体処理用の基板保持装置 - Google Patents

半導体処理用の基板保持装置

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JPH11186176A
JPH11186176A JP9364319A JP36431997A JPH11186176A JP H11186176 A JPH11186176 A JP H11186176A JP 9364319 A JP9364319 A JP 9364319A JP 36431997 A JP36431997 A JP 36431997A JP H11186176 A JPH11186176 A JP H11186176A
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    • 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】不純物汚染の心配がなく，製造コストが安い基
板保持装置を与える。 【解決手段】半導体処理装置内で半導体基板を保持する
ための基板保持装置が与えられる。当該基板保持装置
は，半導体基板を載置するための載置面を有するアルミ
ニウム合金展伸材から成る載置プレートと，内部に発熱
体を埋設した前記半導体基板を加熱するための加熱ブロ
ックと，アルミニウム合金展伸材から成り前記加熱ブロ
ックを収容するためのシールド部材とから成り，当該加
熱ブロックの表面は前記載置プレートの底面と密着して
いることを特徴とする。載置プレート及び加熱ブロック
は，ろう付けされるかまたはボルトによって密着固定さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，半導体処理装置内
で半導体基板を保持するための基板保持装置に関し，特
にプラズマCVD装置内で基板を保持するサセプタの構造
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に，真空排気された反応室内で特定
のソースガスを高周波プラズマによって励起して半導体
基板上に薄膜を成長させるプラズマCVD装置が使用され
ている。このようなプラズマCVD装置の反応炉内壁に
は，半導体ウエハ表面と同様の反応生成物が堆積してい
るため，半導体ウエハの汚染を防止するべくフッ素原子
を含んだガスを使って定期的にプラズマエッチングによ
りこれを除去清掃する必要がある。その際，フッ素活性
種と反応して汚染物質を生成しないように，サセプタに
はフッ素に対する耐性がまず要求される。また，半導体
基板を所定の温度に急速に加熱する必要があるために高
い熱伝導性も要求される。
【０００３】従来，プラズマCVD装置内で基板を保持す
るための基板保持装置として，高周波電極を兼ねた陽極
酸化処理されたアルミニウムまたはアルミニウム合金製
のサセプタが広く使用されてきた。しかし，陽極酸化処
理されたサセプタ表面は400℃のプラズマ環境下でクラ
ックを生じやすく，割れ目に侵入したフッ素の活性種に
よって内部のアルミニウムが浸食されるという問題があ
った。
【０００４】そこで開発されたのが，米国特許第5,558,
717号に記載されるような，ニクロム線を埋設した高純
度アルミニウムから成る加熱ブロック表面に，半導体基
板を載置するための窒化アルミニウムから成る載置プレ
ートを接触させた構造を有するサセプタ装置である。こ
の従来のサセプタは窒化アルミニウムなどのセラミック
材料がフッ素系活性種に対する耐性を有しかつ熱伝導性
に優れている点に着目して開発されたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし，この従来のサ
セプタは窒化アルミニウムと高純度アルミニウムという
熱膨張率の非常に異なる２種類の物質を接触させている
ために歪みが生じやすく機械的に密着固定することが困
難である。その結果，不完全な接触部分が生じ，そこに
フッ素の活性種が侵入し加熱ブロックの表面を浸食し汚
染物質を生成するという問題が生じる。
【０００６】また，この従来のサセプタの加熱ブロック
部分はアルミニウム製であるため，フッ素活性種と反応
し汚染物質を生成する危険性がある。
【０００７】さらに，サセプタは高周波電極を兼ねてい
るため，このような不完全な接触は寄生容量となって高
周波放電の分布状態に悪影響を及ぼすことにもなる。
【０００８】さらにまた，従来のサセプタは製造コスト
が高く装置の運用コストを増大させるという問題もあ
る。
【０００９】したがって，本発明の目的は，フッ素系活
性種に対する高い耐性を有し，不純物汚染の危険性がな
い載置面を有する基板保持装置を与えることである。
【００１０】また，本発明の他の目的は，載置プレート
と加熱ブロックを完全に密着させることによって，フッ
素活性種が侵入するような隙間をなくし，フッ素に対す
る耐性を向上させるとともに，熱伝導性を改善してプロ
セス安定性を向上させることである。
【００１１】さらに，本発明の他の目的は加熱ブロック
をフッ素活性種から完全に遮断し，フッ素活性種に対す
る基板保持装置全体の耐性を向上させることである。
【００１２】さらにまた，本発明の他の目的は，低コス
トな基板保持装置を与え，装置の運用コストを低減させ
ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る基板保持装置は以下の手段から成る。
【００１４】本発明に係る半導体処理装置内で半導体基
板を保持するための基板保持装置は，前記半導体基板を
載置するための載置面を有する，アルミニウム合金展伸
材から成る載置プレートと，内部に発熱体を埋設した，
前記半導体基板を加熱するための加熱ブロックと,アル
ミニウム合金展伸材から成り，前記加熱ブロックを収容
するためのシールド部材と，から成り，前記加熱ブロッ
クの表面と前記載置プレートの底面とが密着しているこ
とを特徴とする。
【００１５】ここで，前記加熱ブロックは好適にはアル
ミニウム合金から成る。
【００１６】また前記密着は，具体的には前記載置プレ
ートの底面と前記加熱ブロックの表面をろう付けするこ
とにより達成される。
【００１７】さらに前記密着は，前記載置プレートと前
記加熱ブロックを少なくとも一つのボルトによって固定
することによっても達成される。
【００１８】変形的に，本発明に係る半導体処理装置内
で半導体基板を保持するための基板保持装置は，前記半
導体基板を載置するための載置面を有する，アルミニウ
ム合金展伸材から成る載置プレートと，内部に発熱体を
埋設した，前記半導体基板を加熱するための加熱ブロッ
クと,アルミニウム合金展伸材から成り，前記載置プレ
ートと前記加熱ブロックの間に挿入される補助プレート
と，アルミニウム合金展伸材から成り，前記加熱ブロッ
クを収容するためのシールド部材と，から成り，前記補
助プレートの表面及び底面は，前記載置プレートの底面
及び前記加熱ブロックの表面とそれぞれ密着しているこ
とを特徴とする。
【００１９】ここで，前記加熱ブロックは好適にはアル
ミニウム合金から成る。
【００２０】また，前記補助プレートの表面と前記載置
プレートの底面との前記密着は，具体的には前記補助プ
レートと前記載置プレートを少なくとも一つのボルトに
よって固定することにより達成される。
【００２１】さらに，前記補助プレートの底面と前記加
熱ブロックの表面との前記密着は，具体的には前記補助
プレートの底面と前記加熱ブロックの表面とをろう付け
することにより達成される。
【００２２】さらに変形的に，本発明に係る半導体処理
装置内で半導体基板を保持するための基板保持装置は，
前記半導体基板を載置するための載置面を有する，セラ
ミック材から成る載置プレートと，内部に発熱体を埋設
した，前記半導体基板を加熱するための加熱ブロック
と,アルミニウム合金展伸材から成り，前記載置プレー
トと前記加熱ブロックの間に挿入される補助プレート
と，アルミニウム合金展伸材から成り，前記加熱ブロッ
クを収容するためのシールド部材と，から成り，前記補
助プレートの表面及び底面は，前記載置プレートの底面
及び前記加熱ブロックの表面とそれぞれ密着しているこ
とを特徴とする。
【００２３】ここで，前記セラミック材は，具体的には
窒化アルミニウム，アルミナまたは酸化マグネシウムの
いずれかである。
【００２４】また，前記補助プレートの表面と前記載置
プレートの底面との前記密着は，具体的には前記補助プ
レートと前記載置プレートを少なくとも一つのボルトに
よって固定することにより達成される。
【００２５】さらに，前記補助プレートの底面と前記加
熱ブロックの表面との前記密着は，具体的には前記補助
プレートの底面と前記加熱ブロックの表面とをろう付け
することにより達成される。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下，図面とともに本発明を説明
する。
【００２７】図１は，本発明に係る基板保持装置の好適
実施例の断面図を略示したものであり，図２は好適実施
例の分解斜視図を略示したものである。
【００２８】本発明に係る基板保持装置1は，半導体基
板を載置するための載置面9を有するアルミニウム展伸
材から成る載置プレート2と，内部に発熱体4を埋設した
半導体基板を加熱するための加熱ブロック3と，加熱ブ
ロック3を収容するためのアルミニウム展伸材から成る
シールド部材6とから成る。
【００２９】載置プレート2は好適にはアルミニウム展
伸材から成る半径50mm〜180mm，厚さ5mm〜15mmの円板体
であり，加熱ブロック3は好適にはアルミニウム合金か
ら成る半径50mm〜180mm，厚さ40mm〜100mmの円柱体であ
る。本発明の特徴のひとつは，載置プレート2及びシー
ルド部材6がアルミニウム展伸材から成る点にある。ア
ルミニウム展伸材から成る載置プレート2の載置面9は組
織が非常に密に構成されており，結晶欠陥がないためフ
ッ素活性種に対して高い耐性を有するのである。高い熱
伝導性を保障するべく，載置ブロック2は接合面10にお
いて加熱ブロック3にろう付けされ完全に密着されてい
る。
【００３０】加熱ブロック3の内部には半導体基板のプ
ロセス温度をモニターするための温度センサ5が設けら
れている。温度センサ5は好適には熱電対である。温度
センサ5でモニターされた温度信号がリード線8を通じて
PID温度制御器11に伝達され，該PID温度制御器11によっ
てリード線7を通じて発熱体4の電力が制御される。上記
発熱体4，温度センサ5，及びリード線7，8は好適にはス
テンレススチールから成るシース内に納められ，加熱ブ
ロック3内に鋳造加工により埋設される。ここで，シー
ス材として，インコネル600(76Ni-15.5Cr-8Fe 質量％)
などのニッケル系合金その他の耐食性に優れた金属を使
用してもよい。発熱体4は好適にはニクロム線から成
り，絶縁用の酸化マグネシウムとともに上記シース内に
納められが，これ以外の発熱抵抗体を使用することもで
きる。
【００３１】シールド部材6は好適にはアルミニウム展
伸材から成る円筒形部材であり，加熱ブロック3を収容
する部分と，加熱ブロック3を反応炉内で支持する部分
から成る。シールド部材6の開口端部12は，好適には載
置プレート2の底面周縁部と電子ビームによって溶接さ
れている。それによって，加熱ブロック3はシールド部
材6内に収容される。載置プレート2は，該シールド部材
6を通じてアース13されている。
【００３２】また，好適には半導体ウエハをピックアッ
プするためのホールドロッドを通すための貫通孔22a及
び22bがそれぞれ３カ所ずつ設けられている。
【００３３】次に，本発明の第２の実施例について説明
する。図３は本発明に係る基板保持装置の第２の実施例
の断面図を略示したものである。図１に示された好適実
施例と同じ部品については同じ符号で示されている。図
１で説明した好適実施例との違いは，載置プレート2'が
加熱ブロック3'とボルト15によって固定されている点で
ある。
【００３４】ボルト15は加熱ブロック3'の穴14内に埋め
込まれた雌ねじ18と螺合することによって，載置プレー
ト2'と加熱ブロック3'とを密着固定する。該密着固定
は，好適には，載置プレート2'の円周縁付近に等間隔に
配置された少なくとも２つのボルト15によって達成され
る。ここで，雌ねじ18は加熱ブロック3'の穴14を直接螺
刻して形成してもよい。ボルト15及び雌ねじ18は，好適
にはインコネルから成るが，他に耐食性の金属を使用す
ることもできる。
【００３５】シールド部材6は開口端12において，載置
プレート2'の底面周縁部と電子ビームによって溶接され
ている。
【００３６】次に，本発明の第３の実施例について説明
する。図４は本発明に係る基板保持装置の第３の実施例
の断面図を略示したものであり，図５はその分解斜視図
である。図３で示した第２の実施例との違いは載置プレ
ート2'と加熱ブロック3'との間に補助プレート20が挿入
されている点である。
【００３７】該補助プレート20は好適にはアルミニウム
合金展伸材から成り，載置プレート2'と直径がほぼ等し
く，厚さ3mm〜30mmの円板体である。載置プレート2'及
び補助プレート20にはボルト15を通すための貫通孔14a
及び14bがそれぞれ等間隔に設けられている。ボルト15
は，該貫通孔14a及び14bを通過して加熱ブロック3'の穴
14c内に埋め込まれた雌ねじ18と螺合することによっ
て，載置プレート2'，補助プレート20及び加熱ブロック
3'を密着固定する働きをする。ここで，雌ねじ18は加熱
ブロック3'の穴14cを直接螺刻して形成してもよい。
【００３８】また，好適には補助プレート20の底面は加
熱ブロック3'の表面とろう付け法により密着接合され
る。この場合，補助プレート20の貫通孔14b内に雌ねじ1
8を埋め込むことによって，載置プレート2'及び補助プ
レートのみをボルト15で密着固定することもできる。ま
た，補助プレートの貫通孔14bを直接螺刻して雌ねじを
形成してもよい。ボルト15及び雌ねじ18は，好適にはイ
ンコネルから成るが，他に耐食性の金属を使用すること
もできる。
【００３９】シールド部材6の開口端部12は，補助プレ
ート20の底面周縁部と電子ビーム溶接法によって接合さ
れている。
【００４０】上記貫通孔14a，14b及び穴14cは，載置プ
レート2'，補助プレート20及び加熱ブロック3'のそれぞ
れの周縁付近に等間隔に少なくとも２カ所（好適には６
カ所）設けられている。また，好適には載置プレート
2'，補助プレート20及び加熱ブロック3'には，半導体ウ
エハのピックアップ用のホールドロッドを通すための貫
通孔22a'，22b'及び22c'がそれぞれ３カ所ずつ設けられ
ている。さらに，載置プレート2'の底面と，補助プレー
ト20の表面には，位置合わせ用ピン23を受容するための
非貫通孔16a及び16bが設けられている。
【００４１】次に，本発明の第４の実施例について説明
する。図６は本発明に係る基板保持装置の第４の実施例
の断面図を略示したものであり，図７はその分解斜視図
を示したものである。上記第３の実施例との違いは，セ
ラミック材から成る載置プレート2''の下にアルミニウ
ム展伸材から成る補助プレート20'が挿入され，加熱ブ
ロック3''，補助プレート20及び載置プレート2''が中心
のボルト21によって固定されている点である。
【００４２】載置プレート2''のセラミック材は好適に
は窒化アルミニウムであるが，その他にアルミナ(Al
2O3)または酸化マグネシウム(MgO)を使用することもで
きる。補助プレート20は上記同様にアルミニウム展伸材
から成るため，窒化アルミニウムから成る載置プレート
2''とは熱膨張率が大きく異なる。したがって，図１，
図３または図４で示されるような上記方法で両者を固定
すると歪みによりクラックが発生する危険性がある。そ
こで，本発明では歪みの少ない中心において両者をボル
トによって固定した。また好適には，補助プレート20の
底面は加熱ブロック3''の表面と接合面10においてろう
付けされている。
【００４３】アルミニウム展伸材の表面は非常に平坦に
加工されているため，従来のアルミニウム合金よりも窒
化アルミニウムに対する密着性は高いが，ボルトで締め
付けることによってより一層両者は密着することとな
り，その結果高い熱伝導性が保障される。
【００４４】ボルト21は好適にはインコネルから成るが
他の耐食性金属を使用することもできる。第４の実施例
において，ボルト21が加熱ブロック3''側から載置プレ
ート2''方向へ移動するように，雌ねじが載置プレート
2''，補助プレート20，及び加熱ブロック3''にそれぞれ
埋め込まれているか，または直接螺刻されている。
【００４５】好適にはシールド部材6は，開口端12にお
いて補助プレート20の底面周縁部と電子ビームによって
溶接されている。
【００４６】また，載置プレート2''，補助プレート20
及び加熱ブロック3''には，上記同様に好適には半導体
ウエハのピックアップ用のホールドロッドを通すための
貫通孔22a''，22b''及び22c''がそれぞれ３カ所ずつ設
けられている。
【００４７】
【発明の効果】半導体基板を載置する面をアルミニウム
展伸材で製造することによって，フッ素系活性種に対し
て高い耐性を有するサセプタを与えることができ，その
結果不純物汚染の危険性が激減した。
【００４８】また，加熱ブロックの表面をアルミニウム
展伸材から成る補助プレートにより密着して覆ったた
め，フッ素活性種に対する高い耐性を与えると同時に，
処理中のプロセス温度の安定性を維持することができ
た。
【００４９】さらに，サセプタ全体をアルミニウムで加
工することが可能となったため装置の製造コストを大幅
に削減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の基板保持装置の好適実施例の断
面図である。
【図２】図２は図１の基板保持装置の分解斜視図であ
る。
【図３】図３は本発明の基板保持装置の他の実施例の断
面図である。
【図４】図４は本発明の基板保持装置の他の実施例の断
面図である。
【図５】図５は図４の基板保持装置の分解斜視図であ
る。
【図６】図６は本発明の基板保持装置の他の実施例の断
面図である。
【図７】図７は図６の基板保持装置の分解斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 基板保持装置 2 載置プレート 3 加熱ブロック 4 発熱体 5 温度センサ 6 シールド部材 7 リード線 8 リード線 9 載置面 10 接合面 11 PID温度制御器 12 溶接面 13 アース 14 穴 15 ボルト 18 雌ねじ 20 補助プレート 21 ボルト

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体処理装置内で半導体基板を保持する
    ための基板保持装置であって，前記半導体基板を載置す
    るための載置面を有する，アルミニウム合金展伸材から
    成る載置プレートと，内部に発熱体を埋設した，前記半
    導体基板を加熱するための加熱ブロックと,アルミニウ
    ム合金展伸材から成り，前記加熱ブロックを収容するた
    めのシールド部材と，から成り，前記加熱ブロックの表
    面と前記載置プレートの底面とが密着していることを特
    徴とする装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の基板保持装置であって，
    前記加熱ブロックはアルミニウム合金から成る，ところ
    の装置。
  3. 【請求項３】請求項１または２に記載の基板保持装置で
    あって，前記密着は前記載置プレートの底面と前記加熱
    ブロックの表面をろう付けすることにより達成される，
    ところの装置。
  4. 【請求項４】請求項１または２に記載の基板保持装置で
    あって，前記密着は前記載置プレートと前記加熱ブロッ
    クを少なくとも一つのボルトによって固定することによ
    り達成される，ところの装置。
  5. 【請求項５】半導体処理装置内で半導体基板を保持する
    ための基板保持装置であって，前記半導体基板を載置す
    るための載置面を有する，アルミニウム合金展伸材から
    成る載置プレートと，内部に発熱体を埋設した，前記半
    導体基板を加熱するための加熱ブロックと,アルミニウ
    ム合金展伸材から成り，前記載置プレートと前記加熱ブ
    ロックの間に挿入される補助プレートと，アルミニウム
    合金展伸材から成り，前記加熱ブロックを収容するため
    のシールド部材と，から成り，前記補助プレートの表面
    及び底面は，前記載置プレートの底面及び前記加熱ブロ
    ックの表面とそれぞれ密着していることを特徴とする装
    置。
  6. 【請求項６】請求項５に記載の基板保持装置であって，
    前記加熱ブロックはアルミニウム合金から成る，ところ
    の装置。
  7. 【請求項７】請求項５または６に記載の基板保持装置で
    あって，前記補助プレートの表面と前記載置プレートの
    底面との前記密着は，前記補助プレートと前記載置プレ
    ートを少なくとも一つのボルトによって固定することに
    より達成される，ところの装置。
  8. 【請求項８】請求項５から７のいずれかに記載の基板保
    持装置であって，前記補助プレートの底面と前記加熱ブ
    ロックの表面との前記密着は，前記補助プレートの底面
    と前記加熱ブロックの表面とをろう付けすることにより
    達成される，ところの装置。
  9. 【請求項９】半導体処理装置内で半導体基板を保持する
    ための基板保持装置であって，前記半導体基板を載置す
    るための載置面を有する，セラミック材から成る載置プ
    レートと，内部に発熱体を埋設した，前記半導体基板を
    加熱するための加熱ブロックと,アルミニウム合金展伸
    材から成り，前記載置プレートと前記加熱ブロックの間
    に挿入される補助プレートと，アルミニウム合金展伸材
    から成り，前記加熱ブロックを収容するためのシールド
    部材と，から成り，前記補助プレートの表面及び底面
    は，前記載置プレートの底面及び前記加熱ブロックの表
    面とそれぞれ密着していることを特徴とする装置。
  10. 【請求項１０】請求項９に記載の基板保持装置であっ
    て，前記セラミック材は，窒化アルミニウム，アルミナ
    または酸化マグネシウムのいずれかである，ところの装
    置。
  11. 【請求項１１】請求項９または１０に記載の基板保持装
    置であって，前記補助プレートの表面と前記載置プレー
    トの底面との前記密着は，前記補助プレートと前記載置
    プレートを少なくとも一つのボルトによって固定するこ
    とにより達成される，ところの装置。
  12. 【請求項１２】請求項９から１１のいずれかに記載の基
    板保持装置であって，前記補助プレートの底面と前記加
    熱ブロックの表面との前記密着は，前記補助プレートの
    底面と前記加熱ブロックの表面とをろう付けすることに
    より達成される，ところの装置。
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