(57)【要約】【課題】  基板処理に使用される基板支持体、及びその製造方法を提供する。【解決手段】  基板支持体を形成する方法及び装置が提供される。一実施形態において、基板支持体は、支持面及び少なくとも１つの溝を有する本体を備えている。可鍛性ヒートシンクで取り巻かれた加熱素子が溝に配置される。ヒートシンクは、１つ以上の部分で構成されてもよい。溝にはヒートシンクの上にキャップが配置され、キャップの上面が支持面と実質的に平らに配置される。【選択図】      図９Ｅ
2006111973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持面を有する本体と、
上記本体に形成された少なくとも１つの溝と、
上記溝内に配置された加熱素子と、
上記加熱素子と境を接し、且つ上記加熱素子及び上記本体に接触するヒートシンクと、
を備えた基板支持体。
【請求項２】
上記ヒートシンクは、上記本体より熱伝導率が大きいアルミニウムで構成される、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項３】
上記ヒートシンクは、Ｘを整数とすれば、シリーズ１ＸＸＸからシリーズ３０００−１００アルミニウムまでの中から選択されたアルミニウム合金で構成される、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項４】
上記ヒートシンクは、アルミニウム３００４で構成される、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項５】
上記ヒートシンクはアニールされる、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項６】
上記ヒートシンクと上記加熱素子との間には実質的に空気が存在しない、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項７】
上記溝の対向壁は外方にフレアが付けられる、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項８】
上記溝の底付近に形成されたチャンネルを更に備え、該チャンネルは、上記ヒートシンクで実質的に埋められる、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項９】
上記溝内で上記加熱素子の上に配置されたインサートを更に備えた、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項１０】
上記インサートを貫通して形成された１つ以上の空気リリーフ穴を更に備えた、請求項９に記載の基板支持体。
【請求項１１】
上記インサートは、上記ヒートシンクと同じ材料で構成される、請求項９に記載の基板支持体。
【請求項１２】
上記溝に配置されたキャップを更に備えた、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項１３】
上記キャップは、その外面が上記支持面と実質的に同一平面に配置される、請求項１２に記載の基板支持体。
【請求項１４】
上記キャップは、その場所に溶接されるか又は鍛造されるかの少なくとも一方である、請求項１２に記載の基板支持体。
【請求項１５】
上記支持面は、約５５０ｘ約６５０ｍｍ以上の支持面積を有する、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項１６】
上記支持面は、実質的に多角形の支持エリアを有する、請求項１に記載の基板支持体。
【請求項１７】
支持面及び少なくとも１つの溝を有するアルミニウム本体と、
可鍛性ヒートシンクでクラッド形成され且つ上記溝にプレスフィットされる加熱素子と、
上記溝に配置されるインサートであって、上記加熱素子及び上記溝の側部に接触するインサートと、
上記溝に配置されるキャップであって、その外面が上記本体と実質的に平らに配置されるようなキャップと、
を備えた基板支持体。
【請求項１８】
上記ヒートシンクは、Ｘを整数とすれば、ほぼアルミニウム１ＸＸＸからほぼアルミニウム３０００−１００シリーズまでの範囲のアルミニウム合金で構成される、請求項１７に記載の基板支持体。
【請求項１９】
上記ヒートシンクは、アルミニウム３００４で構成される、請求項１７に記載の基板支持体。
【請求項２０】
支持面を有するアルミニウム本体と、
上記本体に形成された少なくとも１つの溝と、
上記溝内に配置された第１の可鍛性ヒートシンクと、
上記溝内に配置され、且つ上記第１のヒートシンクと接触された加熱素子と、
上記溝内に配置され、且つ上記第１のヒートシンク及び上記加熱素子と接触された第２の可鍛性ヒートシンクと、
を備えた基板支持体。
【請求項２１】
上記第１のヒートシンクは、上記本体より熱伝導率が大きいアルミニウム材料で構成される、請求項２０に記載の基板支持体。
【請求項２２】
上記第１及び第２のヒートシンクは、Ｘを整数とすれば、シリーズ１ＸＸＸからシリーズ３０００−１００アルミニウムまでの中から選択されたアルミニウム合金で構成される、請求項２０に記載の基板支持体。
【請求項２３】
上記ヒートシンクの少なくとも一方は、アルミニウム３００４で構成される、請求項２０に記載の基板支持体。
【請求項２４】
上記ヒートシンクの少なくとも一方はアニールされる、請求項２０に記載の基板支持体。
【請求項２５】
上記第２のヒートシンクは上記溝にプレスフィットされる、請求項２０に記載の基板支持体。
【請求項２６】
上記溝の少なくとも１つの壁には段が形成される、請求項２０に記載の基板支持体。
【請求項２７】
上記段に配置され、且つ上記溝内に上記加熱素子及び上記ヒートシンクを包囲する１つ以上のキャップを更に備え、上記溝の壁は、約３度未満の包囲角で外方に角度が付けられている、請求項２０に記載の基板支持体。
【請求項２８】
上記溝に配置され、且つその場所に溶接されるか又は鍛造されるかの少なくとも一方であるキャップを更に備えた、請求項２７に記載の基板支持体。
【請求項２９】
上記キャップは、上記本体と同じ材料で構成される、請求項２８に記載の基板支持体。
【請求項３０】
上記第２のヒートシンクと、上記溝の外側に存在する大気との間に配置された圧力シールを更に備えた、請求項２０に記載の基板支持体。
【請求項３１】
上記第１のヒートシンクは、更に、そこから延びたレッグを備え、上記第２のヒートシンクは、これらレッグの間に配置される、請求項２０に記載の基板支持体。
【請求項３２】
支持面及び少なくとも１つの溝を有するアルミニウム本体と、
上記溝に配置された加熱素子と、
Ｘを整数とすれば、ほぼアルミニウム１ＸＸＸからほぼアルミニウム３０００−１００シリーズまでの範囲のアルミニウム合金で構成され、且つ上記溝に配置されて、上記加熱素子を上記本体から分離する第１の可鍛性ヒートシンクであって、上記溝により画成された壁に沿って中央区分から延びるレッグを有している第１のヒートシンクと、
Ｘを整数とすれば、ほぼアルミニウム１ＸＸＸからほぼアルミニウム３０００−１００シリーズまでの範囲のアルミニウム合金で構成され、且つ上記第１のヒートシンクのレッグ間にプレスフィットされた第２の可鍛性ヒートシンクであって、これら第１及び第２のヒートシンクが上記加熱素子を上記本体から分離するような第２のヒートシンクと、
上記溝に配置されたキャップであって、その外面が上記本体の支持面と実質的に平らに配置されるようなキャップと、
を備えた基板支持体。
【請求項３３】
基板支持体を形成する方法において、
少なくとも１つの溝が表面に形成された本体を用意するステップと、
加熱素子を上記溝に挿入するステップであって、該加熱素子は外部クラッドで囲まれ、該クラッドと上記加熱素子との間に実質的にエアポケットが捕獲されることはなく、上記クラッドはヒートシンクとして適応されるようなステップと、
上記溝において上記クラッド付き加熱素子の上にインサートを配置するステップと、
上記溝にキャップを挿入するステップであって、該キャップの外面を上記本体と実質的に平らに配置するようなステップと、
を備えた方法。
【請求項３４】
上記クラッドは、Ｘを整数とすれば、ほぼアルミニウム１ＸＸＸからほぼアルミニウム３０００−１００シリーズまでの範囲のアルミニウム合金で構成される、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
基板支持体を形成する方法において、
少なくとも１つの溝が支持面に形成された本体を用意するステップと、
加熱素子を上記溝に挿入するステップであって、上記加熱素子は、上記本体より柔軟で且つヒータシンクとして適応される材料でクラッド形成されるようなステップと、
上記クラッド付き加熱素子を上記溝に配置されたインサートでカバーするステップと、
上面が上記上部支持面と実質的に平らに配置されるキャップを上記溝にかぶせるステップと、
を備えた方法。
【請求項３６】
上記加熱素子と上記本体との間から、上記溝の底付近に設けられたチャンネルを経てガスを通気するステップを更に備えた、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
上記加熱素子にクラッド形成する上記ステップは、上記加熱素子の周りにクラッド材料の可鍛性シートを配置する段階を更に含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
上記溝に上記クラッド付き加熱素子を挿入する上記ステップは、上記クラッド付き加熱素子を挿入する前に上記溝の表面から自然酸化物層を除去する段階を更に含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３９】
上記溝に上記クラッド付き加熱素子を挿入する上記ステップは、上記クラッド付き加熱素子を上記溝にプレスフィットする段階を更に含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４０】
少なくとも１つの溝を有する本体を用意する上記ステップは、上記溝の底面を粗面化する段階を更に含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４１】
上記溝にキャップをかぶせる上記ステップは、上記キャップをその場所に溶接する段階を更に含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項４２】
基板支持体を形成する方法において、
少なくとも１つの溝が表面に形成されたアルミニウム本体を用意するステップと、
上記溝に第１の可鍛性ヒートシンクを配置するステップと、
上記溝に加熱素子を挿入するステップと、
上記溝において上記加熱素子の上に第２の可鍛性ヒートシンクを配置するステップと、
上記第２のヒートシンクに充分な圧力を加えて、上記ヒートシンクの少なくとも１つを上記本体と密接接触状態に至らせるステップと、
上記溝にキャップを挿入して上記溝をシールするステップであって、上記キャップの外面が上記本体と実質的に平らに配置されるようにするステップと、
を備えた方法。
【請求項４３】
基板支持体を形成する方法において、
少なくとも１つの溝が支持面に形成されたアルミニウム本体を用意するステップと、
上記本体より柔軟なアルミニウム材料で構成された第１の可鍛性ヒートシンクを上記溝に挿入するステップと、
上記本体より柔軟なアルミニウム材料で構成された第２の可鍛性ヒートシンクを上記溝に挿入するステップであって、上記第１及び第２のヒートシンクがそれらの間に加熱素子をサンドイッチするようなステップと、
上面が上記上部支持面と実質的に平らに配置されるキャップを上記溝にかぶせるステップと、
を備えた方法。
【請求項４４】
上記溝の表面から自然酸化物層を除去するステップを更に備えた、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
上記溝にキャップをかぶせる上記ステップは、上記キャップをその場所に溶接するか又は鍛造するかの少なくとも１つを更に含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
上記溝に上記第２のヒートシンクを挿入する上記ステップは、上記第１及び第２のヒートシンクを嵌合する段階を更に含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
上記溝に上記第２のヒートシンクを挿入する上記ステップは、上記第１のヒートシンクにより画成された特徴部へ上記第２のヒートシンクの一部分を挿入する段階を更に含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
上記溝に上記第２のヒートシンクを挿入する上記ステップは、上記第１のヒートシンクから延びるレッグ間に上記第２のヒートシンクを挿入する段階を更に含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
上記第１のヒートシンクから延びるレッグ間に上記第２のヒートシンクを挿入する上記段階は、上記溝の壁に対して上記第１のヒートシンクのレッグを押し付けることを更に含む、請求項４８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般に、基板処理に使用される基板支持体、及びその製造方法を提供する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]コンピュータ及びテレビジョンモニタのようなアクティブマトリクスディスプレイ用として液晶ディスプレイやフラットパネルが通常使用されている。一般に、フラットパネルは２枚のガラスプレートを備え、それらの間に液晶材料層がサンドイッチされている。ガラスプレートの少なくとも一方には、少なくとも１つの導電膜が配置され、これが電源に結合される。電源から導電膜に供給される電力は、結晶材料の配向を変化させ、ディスプレイ上で見ることのできるテキスト又はグラフィックのようなパターンを生成する。フラットパネルの製造にしばしば使用される１つの製造プロセスは、プラズマエンハンスト化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）である。
【０００３】
[0003]プラズマエンハンスト化学気相堆積は、一般に、シリコン又は石英ウェハ、大面積のガラス又はポリマーワークピース等の基板上に薄膜を堆積するのに使用される。プラズマエンハンスト化学気相堆積は、一般に、基板を収容する真空チャンバー内に先駆ガスを導入することにより遂行される。先駆ガスは、通常、チャンバーの頂部付近に置かれた分配プレートを通して指向される。チャンバー内の先駆ガスは、チャンバーに結合された１つ以上のＲＦ電源からチャンバーへＲＦ電力を印加することによりプラズマへと付勢（例えば励起）される。励起されたガスは、温度制御型基板支持体上に位置された基板の表面に材料層を形成するように反応する。基板が低温ポリシリコン層を受け入れる用途では、基板支持体が４００℃以上に加熱されることがある。反応中に生成した揮発性副産物は、チャンバーから排気システムを通して圧送される。
【０００４】
[0004]一般に、フラットパネルディスプレイを処理するのに使用される基板支持体は、大きなもので、そのほとんどが５５０ｍｍｘ６５０ｍｍを越える。高温で使用するための基板支持体は、通常、１つ以上の加熱素子及びサーモカップルをアルミニウム本体にカプセル封入して、鍛造又は溶接される。基板支持体は、通常、高い温度（即ち、３５０℃を越え、５００℃に近い）で動作される。これらの高い動作温度のために、基板支持体にカプセル封入された加熱素子は、熱が適切に運び去られなかった場合に生じて基板支持体全体に分布することのある局部的なホットスポットにより故障を受け易い。
【０００５】
[0005]このように構成された基板支持体は、優れた処理性能を示すが、このような支持体の製造は、困難で且つ経費がかかると分かっている。更に、材料コスト及び基板支持体の製造コストが高いので、基板支持体の故障は、非常に望ましくない。更に、基板支持体が処理中に故障した場合には、そこに支持された基板がダメージを受けることにもなり得る。実質的な数の処理ステップが遂行された後にこれが起きたときには、それにより生じるプロセス中基板の損失は、著しく高額なものになり得る。更に、ダメージを受けた基板をプロセスチャンバー内で交換する場合に、基板支持体の交換又は修理中にプロセスチャンバーがアイドル状態になる間に基板スループットのコスト的損失が生じる。更に、次世代の基板支持体のサイズは、５００℃に近い動作温度で２平方メーターを越える基板を受け入れるように増加されるので、前記問題を解消することが益々重要になる。
【０００６】
[0006]それ故、改良された基板支持体が要望される。
【発明の概要】
【０００７】
[0007]加熱基板支持体の実施形態がここに提供される。一実施形態において、基板支持体は、支持面及び少なくとも１つの溝を有する本体を備えている。可鍛性ヒートシンクでクラッド形成された加熱素子が溝内に配置される。このクラッド付き加熱素子と溝との間には実質的に空気が捕獲されない。溝内で加熱素子の上にインサートが配置される。このインサートは、クラッド付き加熱素子及び溝の側部を実質的にカバーしてそれに接触する。溝内でインサートの上にキャップが配置される。キャップは、インサートをカバーしてそれに接触し、キャップの上面は、上記支持面と実質的に平らに配置される。
【０００８】
[0008]別の実施形態において、基板支持体は、支持面及び少なくとも１つの溝を有する本体を備えている。可鍛性ヒートシンクで取り巻かれた加熱素子が溝内に配置される。ヒートシンクは、１つ以上の部品で構成することができる。溝内でヒートシンクの上にキャップが配置され、キャップの上面は、上記支持面と実質的に平らに配置される。
【０００９】
[0009]別の実施形態において、基板支持体を形成する方法が提供される。基板支持体を形成する方法は、少なくとも１つの溝が上部支持面に形成された本体を用意するステップと、この本体より柔軟なヒートシンク材料で取り巻かれた加熱素子を溝に挿入するステップとを備えている。ヒートシンクは、１つ以上の部品で構成することができる。溝内で加熱素子及びヒートシンクの上にキャップが配置される。キャップの上面は、本体の上部支持面と実質的に平らにされる。
【００１０】
[0010]本発明の上述した特徴を詳細に理解できるように、前記で簡単に要約した本発明を、添付図面に幾つか示された実施形態を参照して、より詳細に説明する。しかしながら、添付図面は、本発明の典型的な実施形態を示すに過ぎず、それ故、本発明の範囲を何ら限定するものではなく、本発明は、他の等しく有効な実施形態も受け入れられることに注意されたい。
【００１１】
[0017]理解を容易にするために、各図面に共通の同じ要素を示すのに、可能な限り、同じ参照番号を使用している。
【詳細な説明】
【００１２】
[0018]本発明は、一般に、加熱基板支持体及びその製造方法を提供する。本発明は、カリフォルニア州サンタクララに所在するアプライドマテリアルズ社の一部門であるＡＫＴから入手できるＰＥＣＶＤシステムのようなＰＥＣＶＤシステムを参照して以下に説明する。しかしながら、本発明は、物理気相堆積システム、イオンインプランテーションシステム、エッチングシステム、他の化学気相堆積システム、及び加熱基板支持体の使用が望まれる他のシステムのような他のシステム構成にも有用であることを理解されたい。
【００１３】
[0019]図１は、プラズマエンハンスト化学気相堆積システム１００の一実施形態を示す断面図である。このシステム１００は、一般に、ガス源１０４に結合されたチャンバー１０２を備えている。チャンバー１０２は、壁１０６、底１０８、及び蓋アセンブリ１１０を有し、これらは、プロセス容積部１１２を画成する。プロセス容積部１１２は、通常、壁１０６のポート（図示せず）を通してアクセスされ、これは、チャンバー１０２への及びチャンバー１０２からの基板１４０の移動を容易にする。壁１０６及び底１０８は、通常、アルミニウム又は処理に適合した他の材料の一体的ブロックで形成される。蓋アセンブリ１１０は、ポンピング充満部１１４を含み、これは、プロセス容積部１１２を排気ポート（図示されていない種々のポンピング要素を含む）に結合する。
【００１４】
[0020]蓋アセンブリ１１０は、壁１０６により支持され、チャンバー１０２内で作業するために取り外すことができる。蓋アセンブリ１１０は、一般に、アルミニウムで作られる。分配プレート１１８は、蓋アセンブリ１１０の内面１２０に結合される。分配プレート１１８は、通常、アルミニウムで形成される。その中央区分は、孔付エリアを備え、これを通して、ガス源１０４から供給されるプロセスガス及び他のガスがプロセス容積部１１２へ配送される。分配プレート１１８の孔付きエリアは、分配プレート１１８を経てチャンバー１０２へ通過するガスの均一な分布を与えるように構成される。
【００１５】
[0021]加熱基板支持アセンブリ１３８は、チャンバー１０２内の中央に配置される。この支持アセンブリ１３８は、基板１４０を処理中に支持する。一実施形態において、基板支持アセンブリ１３８は、少なくとも１つの埋設加熱素子１３２及びサーモカップル１９０をカプセル封入するアルミニウム本体１２４を備えている。この本体１２４は、コーティング又はアノード処理されるのも任意である。或いは又、本体１２４は、セラミック、又は処理環境に適合する他の材料で作られてもよい。
【００１６】
[0022]支持アセンブリ１３８に配置された電極のような加熱素子１３２は、電源１３０に結合されて、支持アセンブリ１３８及びそこに位置された基板１４０を所定の温度へ制御可能に加熱する。通常、加熱素子１３２は、基板１４０を、約１５０℃から少なくとも約４６０℃の均一温度に維持する。
【００１７】
[0023]一般に、支持アセンブリ１３８は、下側部１２６と、基板を支持する上面１３４とを有する。一実施形態において、この上部支持面１３４は、約５５０ｍｍｘ約６５０ｍｍ以上の基板を支持するように構成される。一実施形態において、上部支持面１３４は、約５５０ｘ６５０ｍｍ以上のサイズの基板を支持するために、その平面の面積が約０．３５平方メーター以上である。一実施形態において、上部支持面１３４は、その平面の面積が約２．７平方メーター以上である（約１５００ｘ１８００ｍｍ以上のサイズの基板を支持するために）。上部支持面１３４は、一般に、いかなる形状又は構成でもよい。一実施形態において、上部支持面１３４は、実質的に多角形である。一実施形態において、上部支持面は、四辺形である。
【００１８】
[0024]下側部１２６には、ステムカバー１４４が結合されている。このステムカバー１４４は、一般に、支持アセンブリ１３８に結合されたアルミニウムリングで、ステム１４２を取り付けるためのマウント面を与える。一般に、ステム１４２は、ステムカバー１４４から延びて、支持アセンブリ１３８をリフトシステム（図示せず）に結合し、このリフトシステムは、支持アセンブリ１３８を上昇位置（図示された）と下降位置との間で移動する。ベロー１４６は、支持アセンブリ１３８の移動を容易にしながら、チャンバー容積部１１２とチャンバー１０２の外部の大気との間の真空シールを形成する。ステム１４２は、更に、支持アセンブリ１３８とシステム１００の他の要素との間の電気リード及びサーモカップルリードのためのコンジットも形成する。
【００１９】
[0025]支持アセンブリ１３８は、これを貫通して配置された複数の穴１２８を有し、これら穴は、複数のリフトピン１５０を受け入れる。リフトピン１５０は、通常、セラミック又はアノード処理されたアルミニウムで構成される。一般に、リフトピン１５０は、そのリフトピン１５０が通常の位置にある（即ち、支持アセンブリ１３８に対して引っ込んだ）ときに支持アセンブリ１３８の上面１３４と実質的に平らになるか又はそこから若干くぼむ第１の端１６０を有する。この第１の端１６０は、リフトピン１５０が穴１２８を通して落下するのを防止するために一般的にフレアが付けられている。リフトピン１５０の第２の端１６４は、支持アセンブリ１３８の下側部１２６を越えて延びている。リフトピン１５０は、支持面１３４から突出するようにリフトプレート１５４により支持アセンブリ１３８に対して変位され、これにより、基板を支持アセンブリ１３８に対して離間関係に置くことができる。
【００２０】
[0026]支持アセンブリ１３８は、一般に、接地されており、電源１２２により分配プレート１１８（或いはチャンバーの蓋アセンブリ内又はその付近に位置された他の電極）へと供給されるＲＦ電力で、プロセス容積部１１２において支持アセンブリ１３８と分配プレート１１８との間にあるガスを励起することができる。電源１２２からのＲＦ電力は、一般に、化学気相堆積プロセスを推進するために基板のサイズに相応するように選択される。
【００２１】
[0027]支持アセンブリ１３８は、更に、境界を定めるシャドーフレーム１４８も支持する。一般に、このシャドーフレーム１４８は、基板１４０及び支持アセンブリ１３８の縁への堆積を防止し、基板が支持アセンブリ１３８にくっつかないようにする。
【００２２】
[0028]図２は、基板支持アセンブリ１３８に形成された溝２０４に配置された加熱素子１３２の部分断面図である。この加熱素子１３２は、一般に、誘電体２２２内に収容されて保護シース２２０でカバーされた複数の導電性素子２２４を備えている。加熱素子１３２は、更に、シース２２０を取り巻くクラッド２１０を備えている。このクラッド２１０は、シース２２０との一体的結合を形成し、クラッド２１０とシース２２０との間に捕獲されるエアポケットは実質的にない。一実施形態において、加熱素子１３２は、シース２２０の周りにクラッド２１０の従順なシートをぴったり巻くことによりクラッド形成されてもよい。或いは又、クラッド２１０をシース２２０より大きな直径の管で形成し、これを次いでダイを通して引っ張り、加熱素子１３２のシース２２０の周りにスエージ加工してもよい。また、加熱素子１３２が、熱伝達流体を流すためのコンジット（図示せず）も備え、クラッド２１０をこのコンジットに外接させることも意図される。
【００２３】
[0029]一般に、クラッド２１０は、良好な熱伝導率を有し、高い加熱率においてヒートシンクとして充分な厚みであり、動作中に加熱素子１３２のホットスポットを実質的に防止するものである。従って、クラッド２１０は、一般に、動作中に導電性素子２２４により発生される熱に対してシンクとなるように、熱伝導率の高い材料で構成することができる。所与の用途に対して要求されるクラッド２１０の厚みは、加熱素子１３２の所要熱負荷に基づいて計算することができる。また、クラッド２１０は、一般に、加熱素子１３２を挿入したときに溝２０４の変形を防止するために、基板支持アセンブリ１３８の本体１２４より柔軟であり、又はそれより可鍛性である。一実施形態では、クラッド２１０は、アルミニウム１１００からほぼアルミニウム３０００−１００シリーズまでの高純度超プラスチックアルミニウム材料で作ることができる。別の実施形態では、クラッド２１０は、Ｘを整数とすれば、冷間又は熱間加工を容易に受け入れる１ＸＸＸシリーズの材料で作られてもよい。クラッド２１０は、完全にアニールされてもよい。一実施形態において、クラッド２１０は、アルミニウム１１００−Ｏから形成される。別の実施形態では、クラッド２１０は、アルミニウム３００４から形成される。
【００２４】
[0030]加熱素子１３２は、基板支持アセンブリ１３８の上面１３４に形成された溝２０４又は複数の溝に配置される。或いは又、加熱素子１３２を受け入れるための溝２０４は、基板支持体の下側部１２６に形成されてもよい。溝２０４は、壁２０６及び底２３０を有するが、これらは、製造中に一般に厳密な公差に維持されない。溝２０４は、基板支持アセンブリ１３８の本体１２４において、加熱素子１３２を使用して希望の熱分布プロフィールを発生するのに必要とされるいかなる個数、サイズ又はパターンで形成されてもよい。溝２０４は、一般に、加熱素子１３２が溝２０４への挿入時に希望の場所に位置されるに充分な深さであり、この深さは、用途に応じて変化してもよい。一実施形態において、溝２０４の深さは、加熱素子１３２が基板支持アセンブリ１３８の本体１２４の実質的に中央にくるように計算される。
【００２５】
[0031]一実施形態において、溝２０４は、加熱素子１３２のシース２２０より直径が広いが、図４に示すように、挿入前のクラッド２１０の直径より狭い。加熱素子１３２は、溝２０４へプレスフィットされ、可鍛性クラッド２１０は、溝２０４へ挿入されたときに変形して自然酸化物層を破壊し、これにより、加熱素子１３２と溝２０４との間に一体的接触を与える。溝２０４は、シース２２０の直径より広いので、導電性素子２２４及び誘電体２２２は、加熱素子１３２を溝２０４へ挿入することによりダメージを受けることがない状態に保たれる。
【００２６】
[0032]溝２０４の壁２０６は、実質的にまっすぐで、平行でよい。任意であるが、溝２０４の壁２０６は、若干の角度又はテーパーを付けて形成されてもよく、従って、溝２０４の底２３０は、溝２０４の頂部より若干狭くなる。壁２０６間のテーパーの角度は、一般に、３度未満であるが、それより大きなテーパー角度も意図される。テーパー付けされた壁２０６は、好都合にも、加熱素子１３２の挿入を容易にしながら、溝２０４の底２３０の付近で、壁間に一体的接触を形成するようにクラッド２１０及び本体１２４を作用させるに充分なほど狭くしている。
【００２７】
[0033]溝２０４の底２３０は、加熱素子１３２の形状に適合するように半径を付けることができる。それとは別に又はそれに組み合わせて、溝２０４の底２３０は、加熱素子１３２のクラッド２１０と、基板支持アセンブリ１３８の本体１２４との間に更にぴったりとしたインターロックシール又は結合を形成し易くするために粗面化するか又はテクスチャー加工されるようにしてもよい。テクスチャー加工された表面は、加熱素子１３２と、基板支持アセンブリ１３８の本体１２４との間の移動を更に防止する。
【００２８】
[0034]また、溝２０４の底２３０には、チャンネル２２８を設けてもよい。このチャンネル２２８は、加熱素子１３２の挿入中に空気を逃して、加熱素子１３２と溝２０４を更にインターロックできるようにする。溝２０４に加熱素子１３２を挿入するときに、クラッド２１０の部分２３２が変形して、チャンネル２２８を埋め、基板支持アセンブリ１３８の本体１２４との完全な一体的接触状態となる。クラッド２１０と溝２０４との間に捕獲されたままとなるエアポケットは実質的になく、加熱素子１３２から基板支持アセンブリ１３８の本体１２４への熱伝達を更に向上させる。任意であるが、加熱素子１３２を挿入する前に、溝２０４を清掃し、溝２０４の露出面に存在することのある自然酸化物を除去してもよい。例えば、酸化物層は、研磨されてもよいし、腐食性材料でエッチングされてもよいし、或いは加熱素子１３２を挿入する前に溝２０４の露出面にサブミクロン厚みの禁止層をコーティングすることにより除去されてもよい。
【００２９】
[0035]溝２０４内で、加熱素子１３２の上に、クラッド２１０及び基板支持アセンブリ１３８の本体１２４にぴったり接触して、インサート２１４が配置される。このインサート２１４は、一般に、クラッド２１０と同じ材料で作られ、加熱素子１３２からの熱伝達を更に改善する。インサート２１４の底部２３４は、加熱素子１３２のクラッド２１０の上面により均一に適合するようにカーブされるか、さもなければ、そのような形状にすることができる。インサート２１４には複数の空気逃し穴２２６を形成し、製造中にインサート２１４の底部２３４と加熱素子１３２との間から空気を逃して、インサート２１４と加熱素子１３２のクラッド２１０との間に一体的接触を更に確保することができる。一実施形態において、図６に示すように、インサート２１４は、溝２０４の壁２０６に接触する下部６０２と、若干リリーフされて壁２０６に接触しない上部６０４とを有する。例えば、上部６０４は、数千分の１インチだけリリーフされてもよい。インサート２１４と溝２０４の壁２０６との間の表面接触の減少は、溝２０４へのインサート２１４の容易な挿入を促進する。このリリーフは、インサート２１４が溝２０４へと叩かれ、回転され、プレスされ、又は鍛造されたときに除去される。インサート２１４の材料の柔軟性により、本体１２４の材料を実質的に降伏点に到達させずに、このプロセスを行うことができる。溝２０４に挿入された後、インサート２１４は、インサート２１４をカバーするキャップ２１８のための真の表面を与えるように加工されてもよい。
【００３０】
[0036]キャップ２１８は、インサート２１４をカバーし、基板支持アセンブリ１３８の上面１３４と実質的に平らに配置される。キャップ２１８は、本体１２４と同じ材料で構成されてもよく、溝２０４の壁２０６に一般的に貼付されて位置固定される。一実施形態では、キャップ２１８は、本体１２４に溶接されてもよい。或いは又、キャップ２１８は、その場所に鍛造されてもよい。キャップ２１８と本体１２４との間の結合が、基板支持アセンブリ１３８が受ける処理条件に耐えられる限り、キャップ２１８を基板支持アセンブリ１３８の本体１２４に貼付する他の方法も等しく使用できることが意図される。任意であるが、キャップ２１８及び／又は本体１２４は、基板を支持する円滑な上面１３４を与えるために同一平面加工されてもよい。また、基板支持アセンブリ１３８は、埋め込まれた加熱素子１３２からの熱分布のバランスをとるために下側部１２６において加工されてもよい。
【００３１】
[0037]図３は、上述した基板支持アセンブリを製造する方法３００の一実施形態を示すフローチャートである。図３に示す方法は、図４−７を参照して更に説明する。方法３００は、加熱素子１３２をクラッド２１０で包むステップ３０２を含む。ステップ３０４において、加熱素子１３２を、基板支持アセンブリ１３８に形成された溝２０４に挿入する。加熱素子１３２は、例えば、機械的又は液圧プレスにより溝２０４に強制的に入れられてもよい。他の手段を使用して、クラッド加熱素子１３２を溝２０４へ挿入することも意図される。図４に示すように、溝２０４は、一般に、クラッド２１０の厚みのために加熱素子１３２の直径より若干狭い。可鍛性クラッド２１０は、溝２０４へ強制的に挿入したときに変形する。これは、好都合にも、図５に示すように、クラッド２１０と溝２０４との間に実質的に完全な接触を許す。また、図５に示すように、一実施形態では、クラッド２１０の部分２３２が、溝２０４に形成されたチャンネル２２８に強制的に入れられる。
【００３２】
[0038]次いで、ステップ３０６において、図６に示すように、溝２０４にインサート２１４を挿入して、加熱素子１３２をカバーする。インサート２１４は、加熱素子１３２で占有されていない溝２０４の残り部分を実質的に埋める。インサート２１４は、一般に、加熱素子１３２を挿入するためにステップ３０４で使用された同じ方法により溝２０４にプレスフィットすることができる。インサート２１４を設置する際には、加熱素子１３２に対して正味正の力が生じ得る。図６に示す実施形態に示されたように、インサート２１４の上面６１０は、ステップ３０６の終りに、基板支持アセンブリ１３８の上面１３４より若干高く保たれる。
【００３３】
[0039]最後に、ステップ３０８において、キャップ２１８（図７に示す）が溝２０４に挿入される。キャップ２１８は、ステップ３０４及び３０８において使用された同じ手段により溝に挿入することができる。キャップ２１８は、インサート２１４を圧縮して正味正の力を加熱素子１３２に対して印加する。インサート２１４が圧縮されると、インサート２１４のリリーフ部分６０４が溝２０４の壁２０６に接触するように膨張する。インサート２１４の上部６０４に与えられるリリーフの量と、インサート２１４の上面６１０が基板支持アセンブリ１３８の上面１３４より上に延びる程度とは、キャップ２１８を溝２０４に完全に挿入して基板支持アセンブリ１３８の上面１３４と平らにしたときに生じる圧縮及び変形の量に基づいて計算することができる。インサート２１４の膨張は、それが溝２０４を埋めて、インサート２１４と溝２０４の壁２０６との間に一体的な接触を確保しながら、溝２０４を強制的に開いたり、広げたり、その他、変形したりしないように計算されねばならない。
【００３４】
[0040]キャップ２１８を溝２０４に挿入するステップ３０８は、キャップ２１８を基板支持アセンブリ１３８の本体１２４に貼付することにより完了となる。任意であるが、基板支持アセンブリの上面１３４及びキャップ２１８は、基板を支持するための上面１３４を改善するように加工されてもよい。
【００３５】
[0041]図８Ａ−図８Ｅは、別の実施形態の基板支持体８００を異なる製造段階において示す部分断面図である。この基板支持アセンブリ８００は、一般に、少なくとも１つの溝８０２が支持面１３４に形成された本体８３０を備えている。溝８０２には加熱素子８０４が配置されて、基板支持アセンブリ８００の温度を制御する。本体８３０は、一般に、上述した本体１２４と同じ材料で製造され、一方、ヒータ８０４は、一般に、上述した加熱素子１３２と同様に製造される。
【００３６】
[0042]溝８０２は、一般に、側壁８０６及び底８１４を備えている。側壁８０６は、底８１４から外方にフレアが付けられてもよいし、又は図８Ａ−図８Ｅに示すように、支持面１３４に対して実質的に垂直に形成されてもよい。側壁８０６には段８０８が形成されて、側壁上部８１２を側壁下部８１０から分離している。側壁下部８１０は、一般に、溝８０２の狭い部分を画成する。
【００３７】
[0043]溝８０２には第１の可鍛性ヒートシンク８１６が底８１４と接触して配置される。第１の可鍛性ヒートシンク８１６は、上述したクラッド２１０を製造するのに適した材料を使用して製造されてもよい。第１の可鍛性ヒートシンク８１６の上面には、くぼみ８３２を形成することができる。このくぼみ８３２は、一般に、加熱素子８０４の一部分を受け入れて、それを溝８０２内に位置付ける。
【００３８】
[0044]第２の可鍛性ヒートシンク８１８が溝８０２に配置され、図８Ｂに示すように、加熱素子８０４を第１のヒートシンク８１６に対してサンドイッチする。第２のヒートシンク８１８は、溝８０２の下部８１２と締まりばめを形成するサイズにすることができる。第２のヒートシンク８１８は、その下面にくぼみ８３６が形成され、加熱素子８０４の一部分を受け入れて位置付けることができる。第２のヒートシンク８１８は、上述したクラッド２１０を製造するのに適した材料で製造されてもよく、一実施形態では、第１及び第２のヒートシンク８１６、８１８が同じ材料で製造される。別の実施例では、第１及び第２のヒートシンク８１６、８１８の少なくとも一方が、アルミニウム１１００からほぼアルミニウム３０００−１００シリーズまでの高純度超プラスチックアルミニウム材料で形成でき、更に、完全にアニールすることができる。別の実施形態では、ヒートシンク８１６、８１８は、Ｘを整数とすれば、冷間又は熱間加工を容易に受け入れる１ＸＸＸシリーズの材料で作られてもよい。更に別の実施形態では、第１及び第２のヒートシンク８１６、８１８は、アルミニウム１１００−Ｏから形成される。第１及び第２のヒートシンク８１６、８１８は、一般に、加熱素子８０４を取り巻き、それを本体８３０から分離する。
【００３９】
[0045]第２のヒートシンク８１８の上面８３４は、一般に、段８０８上のある高さまで延びる。図８Ｃに示すように、ツール８２０を溝８０２に挿入して、ヒートシンク８１６、８１８に圧力を加えることができる。ツール８２０は、ヒートシンク８１６、８１８を構成する可鍛性材料を変形させて、本体８３０の側壁８０６及び加熱素子８０４と密接に接触させる。ヒートシンク８１６、８１８の変形により生じる密接な接触は、接触面に存在する自然酸化物層を破壊させ、従って、加熱素子８０４と本体８３０との間の熱伝達を改善する。変形プロセスの間に、上部のヒートシンクである第２のヒートシンク８１８の頂部８３４は、一般に、段８０８と平らな状態になる。
【００４０】
[0046]次いで、キャップ８２２が溝８０２に挿入され、ヒートシンク８１６、８１８及び加熱素子８０４をカバーする。キャップ８２２は、一般に、キャップ２１８を製造するのに適した前記材料の１つを使用して製造される。キャップ８２２は、１つ以上の個別の材料層で構成されてもよい。図８Ｄに示す実施形態では、キャップ８２２は、３つの層で構成される。
【００４１】
[0047]キャップ８２２は、一般に、溝８０２内に加熱素子８０４をシールし、更に、加熱素子８０４を溝８０２の外部環境から分離する圧力バリアを形成する。一実施形態において、キャップ８２２は、その場所に溶接又は鍛造される。また、キャップ８２２は、他の適当な方法を使用して本体８３０にシールされてもよいことが意図される。図８Ｄ−図８Ｅに示す実施形態では、キャップは、連続的溶接部８２４により本体８３０に結合される。溶接の後に、キャップの上面８３８を加工するか、又は他の仕方で、本体８３０の上面１３４と平らにすることができる。図８Ｅに示す実施形態では、キャップ８２２の上面１３８は、支持面１３４と平らに加工される。
【００４２】
[0048]図９Ａ−図９Ｅは、別の実施形態の基板支持体９００を異なる製造段階で示す部分断面図である。この基板支持アセンブリ９００は、一般に、少なくとも１つの溝８０２が支持面１３４に形成された本体８３０を備えている。基板支持アセンブリ９００の温度を制御するために溝８０２に加熱素子８０４が配置される。
【００４３】
[0049]溝８０２には第１の可鍛性ヒートシンク９１６が底８１４に接触して配置される。第１の可鍛性ヒートシンク９１６は、一般に、上述したヒートシンク８１６を製造するのに適した材料から製造される。第１の可鍛性ヒートシンク９１６は、一般に、「Ｃ」字型断面を有する。図９Ａ−図９Ｅに示す実施形態では、第１のヒートシンク９１６は、主中央区分９０４と、２つの延長レッグ９０２とを備えている。各レッグ９０２は、頂部９０６と、内壁９１０と、外壁９０８とを含む。外壁９０８は、溝８０２の下部８１２に係合するように構成される。第１の可鍛性ヒートシンク９１６の頂部９０６は、溝８０２の側壁８０６に形成された段８０８より上に延びてもよい。第１の可鍛性ヒートシンク９１６の中央区分９０４の上面には、くぼみ９３２を形成することができる。このくぼみ９３２は、一般に、加熱素子８０４の一部分を受け入れて、溝８０２内に位置付ける。
【００４４】
[0050]図９Ｂに示すように、溝８０２内で、第１の可鍛性ヒートシンク９１６のレッグ９０２間には、第２の可鍛性ヒートシンク９１８が配置される。第１及び第２のヒートシンク９１６、９１８は、加熱素子８０４をサンドイッチする。第２のヒートシンク９１８は、その下面にくぼみ９３６が形成されて、加熱素子８０４の一部分を受け入れ、位置付けることができる。第２のヒートシンク９１８は、上述した第１のヒートシンク９１６を製造するのに適した材料から製造でき、一実施形態では、第１及び第２のヒートシンク９１６、９１８は、同じ材料から製造される。例えば、第１及び第２のヒートシンク９１６、９１８の少なくとも一方は、アルミニウム１１００からほぼアルミニウム３０００−１００シリーズまでの高純度超プラスチックアルミニウム材料で形成でき、更に、完全にアニールすることができる。別の実施形態では、ヒートシンク９１６、９１８は、Ｘを整数とすれば、冷間又は熱間加工を容易に受け入れる１ＸＸＸシリーズの材料で作られてもよい。更に別の実施形態では、第１及び第２のヒートシンク９１６、９１８は、アルミニウム１１００−Ｏから形成される。第１及び第２のヒートシンク９１６、９１８は、一般に、加熱素子８０４を取り巻き、それを本体８３０から分離する。
【００４５】
[0051]第２のヒートシンク９１８の上面９３４は、一般に、段８０８上のある高さまで延びる。図９Ｃに示すように、ツール８２０を溝８０２に挿入して、ヒートシンク９１６、９１８に圧力を加えることができる。ツール８２０は、ヒートシンク９１６、９１８を構成する可鍛性材料を変形させて、本体８３０の側壁８０６及び加熱素子８０４と密接に接触させ、加熱素子８０４と本体８３０との間の熱伝達を改善する。変形プロセスの間に、第１及び第２のヒートシンク９１６、９１８の頂部９０６、９３４は、一般に、段８０８と平らな状態になる。第２のヒートシンク９１８を溝８０２に挿入すると、第１のヒートシンク９１６のレッグ９０２と、本体８３０及び第２のヒートシンク９１８との間の相互作用が生じて、接触面に存在する自然酸化物層を破壊する。自然酸化物層の破壊及び／又は除去は、加熱素子８０４と本体８０３との間の熱伝達の改善を許す。
【００４６】
[0052]次いで、キャップ８２２が溝８０２に挿入され、ヒートシンク９１６、９１８及び加熱素子８０４をカバーする。キャップ８２２は、１つ以上の別々の材料層で構成されてもよく、図９Ｄに示す実施形態では、キャップは、３つの層で構成される。キャップ８２２は、溝８０２において加熱素子８０４をシールし、更に、加熱素子８０４を溝８０２の外部環境から分離する圧力バリアを形成する。
【００４７】
[0053]図９Ｄ−図９Ｅに示す実施形態では、キャップは、連続的溶接部８２４により本体８３０に結合される。溶接の後に、キャップの上面８３８を加工するか、又は他の仕方で、本体の上面１３４と平らにすることができる。図９Ｅに示す実施形態では、キャップ８２２の上面１３８は、支持面１３４と平らに加工される。
【００４８】
[0054]従って、埋め込まれた加熱素子と基板支持体の本体との間に良好な熱伝導率を有する基板支持アセンブリの実施形態が提供された。加熱素子と基板支持体の本体との間を密接に接触させるために可鍛性材料が使用されるので、加熱素子を収容する溝を厳密な公差で加工する必要はなく、従って、ヒータの性能を高めながらも基板支持アセンブリのコストを節減することができる。
【００４９】
[0055]以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の基本的な範囲から逸脱せずに、他の及び更に別の実施形態を案出することもでき、従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲により限定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の基板支持体を有する処理チャンバーの一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１の基板支持アセンブリの一実施形態を示す部分断面図である。
【図３】基板支持体を製造するための本発明の方法を示すフローチャートである。
【図４】図３の方法で説明される製造段階における基板支持アセンブリの部分断面図である。
【図５】図３の方法で説明される異なる製造段階における基板支持アセンブリの部分断面図である。
【図６】図３の方法で説明される異なる製造段階における基板支持アセンブリの部分断面図である。
【図７】図３の方法で説明される異なる製造段階における基板支持アセンブリの部分断面図である。
【図８Ａ】ある製造段階における別の基板支持体の部分断面図である。
【図８Ｂ】異なる製造段階における別の基板支持体の部分断面図である。
【図８Ｃ】異なる製造段階における別の基板支持体の部分断面図である。
【図８Ｄ】異なる製造段階における別の基板支持体の部分断面図である。
【図８Ｅ】異なる製造段階における別の基板支持体の部分断面図である。
【図９Ａ】ある製造段階における別の基板支持体の部分断面図である。
【図９Ｂ】異なる製造段階における別の基板支持体の部分断面図である。
【図９Ｃ】異なる製造段階における別の基板支持体の部分断面図である。
【図９Ｄ】異なる製造段階における別の基板支持体の部分断面図である。
【図９Ｅ】異なる製造段階における別の基板支持体の部分断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００…システム、１０２…チャンバー、１０４…ガス源、１０６…壁、１０８…底、１１０…蓋アセンブリ、１１２…容積部、１１４…充満部、１１８…プレート、１２０…内面、１２２…電源、１２４…本体、１２６…下面、１２８…穴、１３０…電源、１３２…素子、１３４…上面、１３８…支持アセンブリ、１４０…基板、１４２…ステム、１４４…ステムカバー、１４６…ベロー、１４８…シャドーフレーム、１５０…ピン、１５４…リフトプレート、１６０…第１の端、１６２…第２の端、１９０…サーモカップル、２０４…溝、２０６…壁、２１０…クラッド、２１４…インサート、２１８…キャップ、２２０…シース、２２２…誘電体、２２４…素子、２２６…穴、２２８…チャンネル、２３０…底、２３２…部分、２３４…部分、３００…方法、３０２…ステップ、３０４…ステップ、３０６…ステップ、３０８…最終ステップ、６０２…下部、６０４…上部、６１０…上面、８００…基板支持アセンブリ、８０２…溝、８０４…加熱素子、８０６…側壁、８０８…段、８１０…下部側壁部分、８１２…上部側壁部分、８１４…底、８１６…第１の可鍛性ヒートシンク、８１８…第２の可鍛性ヒートシンク、８２０…ツール、８２２…キャップ、８２４…溶接、８２６…上面、８３０…本体、８３２…くぼみ、８３４…上面、８３６…くぼみ、８３８…上面、９００…アセンブリ、９０２…レッグ、９０４…中央区分、９０６…頂部、９０８…外壁、９１０…内壁、９１６…第１の可鍛性ヒート／シンク、９１８…第２の可鍛性ヒート／シンク、９３２…くぼみ、９３４…上面、９３６…くぼみ
【図１】
2006111973.tif 000003
【図２】
2006111973.tif 000004
【図３】
2006111973.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006111973.tif 000007
【図６】
2006111973.tif 000008
【図７】
2006111973.tif 000009
【図８Ａ】
2006111973.tif 000010
【図８Ｂ】
2006111973.tif 000011
【図８Ｃ】
2006111973.tif 000012
【図８Ｄ】
2006111973.tif 000013
【図８Ｅ】
2006111973.tif 000014
【図９Ａ】
2006111973.tif 000015
【図９Ｂ】
2006111973.tif 000016
【図９Ｃ】
2006111973.tif 000017
【図９Ｄ】
2006111973.tif 000018
【図９Ｅ】
2006111973.tif 000019
【外国語明細書】
2006111973000001.pdf