(57)【要約】【課題】  ウエハ保持体を支持した筒状支持部材をチャンバーに取り付ける際に、確実に取り付けることができ、高い信頼性を有するウエハ保持体の取り付け構造を提供する。【解決手段】  ウエハ保持体を支持した筒状支持部材１の下端部を支持し且つその下端部外周の少なくとも一部を覆う筒状部３ａを有する支持部品３と、支持部品３と筒状支持部材１の間に配置され且つ筒状支持部材１の下端部外周に設けたフランジ部１ａの上に取り付けられたリング状固定部材４とを備え、リング状固定部材４の外周に形成した雄ネジを支持部品３の筒状部３ａに形成した雌ネジに螺合すると共に、支持部品３の下端突出部３ｂをチャンバー２に取り付ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ保持体を支持した筒状支持部材をチャンバーに取り付ける取り付け構造であって、前記筒状支持部材の下端部を支持し且つその下端部外周の少なくとも一部を覆う筒状部を有する支持部品と、該支持部品と筒状支持部材の間に配置され且つ筒状支持部材の下端部外周に設けたフランジ部の上に取り付けられたリング状固定部材とを備え、該リング状固定部材の外周に形成した雄ネジを前記支持部品の筒状部に形成した雌ネジに螺合すると共に、前記支持部品の下端突出部をチャンバーに取り付けることを特徴とするウエハ保持体の取り付け構造。
【請求項２】
前記リング状固定部材にスリットが形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のウエハ保持体の取り付け構造。
【請求項３】
前記支持部品の筒状部の上に、前記リング状固定部材の雄ネジと螺合する雌ネジを有する回転止めリングナットが挿入されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のウエハ保持体の取り付け構造。
【請求項４】
前記支持部品と筒状支持部材との間に、弾性部材が配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のウエハ保持体の取り付け構造。
【請求項５】
前記筒状支持部材の材質がセラミックスであり、前記支持部品、リング状固定部材及び回転止めリングナットの材質がステンレス、ニッケル、アルミニウムのいずれかであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のウエハ保持体の取り付け構造。
【請求項６】
前記筒状支持体のウエハ保持体とは反対側の端部に凹部を形成し、該凹部に合うように支持部品側に凸部を形成するか、あるいは筒状支持体のウエハ保持体の反対側面に凸部を形成し、該凸部に合うように凹部を形成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のウエハ保持体取り付け構造。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかのウエハ保持体の取り付け構造を有することを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造装置や検査装置に用いられるウエハ保持体を、筒状支持部材を介してチャンバーに設置するための取り付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体製造装置において、装置内に設置されるサセプタをチャンバーに取り付ける手段として、各種の取り付け構造が提案されている。例えば、ウエハ保持体を取り付けた筒状支持部材の下部にＯ−リングを設置し、筒状支持部材の下部に形成したフランジ部を金属製のつめでチャンバーに固定する構造が良く知られている。
【０００３】
また、特開２００２−１８４８４４号公報には、筒状支持部材の下部にＯ−リングを取り付け、筒状支持部材の下部をネジ止めによってチャンバーに固定する構造が記載されている。また、特開２００２−００９０７９号公報にも、上記と同様な取り付け構造が開示されている。
【０００４】
上記した従来の取り付け構造においては、筒状支持部材下部の数箇所をチャンバーにネジ止めなどで固定すると共に、Ｏ−リングを押しつぶして気密封止を行っている。このため、筒状支持部材のネジ止め部分にＯ−リングを押しつぶすための応力が局所的に働き、筒状支持部材下部にチッピングが発生する等の問題が発生しやすい。
【０００５】
また、サセプタは腐食性雰囲気で使用するため、交換部品であり、比較的短時間で交換することが求められている。更に、チャンバーとサセプタの取り付け部分は、互いに金属同士をネジなどの手法で取り付けることで信頼性の高いものとすることができる。このため筒状支持部材に金属部品を取り付け、この金属部品をチャンバーの外部に露出させ、露出部に設けたネジを金属製のリング部材のネジと螺合して固定することが望まれている。
【０００６】
しかしながら、現在のところ、セラミックス製の筒状支持部材とステンレス等の一般的な金属部品では、互いの熱膨張係数が大きく異なるため、金属部品をチャンバーに直接取り付けることは困難であった。
【０００７】
また、筒状支持体をチャンバーに固定する際に、上記のように筒状支持体に形成されたフランジ部で固定する場合、どうしてもフランジ部を大きくしてチャンバーに固定する必要があったため、固定部の直径がどうしても円筒部分に対して大きくなるため、筒状支持体部品の材料費や加工費がどうしても高くなるというという問題点もある。また、筒状支持体を固定するためのチャンバーのスペースも大きくなってしまうという問題点もあった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１８４８４４号公報
【特許文献２】特開２００２−００９０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、ウエハ保持体を支持した筒状支持部材をチャンバーに取り付ける際に、確実に取り付けることができ、高い信頼性を有するウエハ保持体の取り付け構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明が提供するウエハ保持体の取り付け構造は、ウエハ保持体を支持した筒状支持部材をチャンバーに取り付ける取り付け構造であって、前記筒状支持部材の下端部を支持し且つその下端部外周の少なくとも一部を覆う筒状部を有する支持部品と、該支持部品と筒状支持部材の間に配置され且つ筒状支持部材の下端部外周に設けたフランジ部の上に取り付けられたリング状固定部材とを備え、該リング状固定部材の外周に形成した雄ネジを前記支持部品の筒状部に形成した雌ネジに螺合すると共に、前記支持部品の下端突出部をチャンバーに取り付けることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明によるウエハ保持体の取り付け構造においては、前記リング状固定部材にスリットが形成されていることが好ましい。また、前記支持部品の筒状部の上に、前記リング状固定部材の雄ネジと螺合する雌ネジを有する回転止めリングナットが挿入されていることが好ましい。
【００１２】
上記本発明によるウエハ保持体の取り付け構造においては、気密性を確保するために、前記支持部品と筒状支持部材との間に、弾性部材が配置されていることが好ましい。また、前記筒状支持部材の材質がセラミックスであり、前記支持部品、リング状固定部材及び回転止めリングナットの材質がステンレス、ニッケル、アルミニウムのいずれかであることが好ましい。
【００１３】
本発明は、また、上記した本発明のウエハ保持体の取り付け構造を有することを特徴とする半導体製造装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ウエハ保持体を支持した筒状支持部材をチャンバーに確実に取り付けることができ、特にウエハ保持体と筒状支持部材がセラミックスである場合に、金属からなるチャンバーに高い信頼性で取り付けることができる。また、筒状支持部材のコストも低くすることができ、チャンバー内の容積も従来に比較して小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明によるウエハ保持体の取り付け構造では、図１に示すように、上端部にウエハ保持体（図示せず）を支持した筒状支持部材１をチャンバー２に取り付けるために、筒状支持部材１の下端部を支持し且つその下端部外周の少なくとも一部を覆う筒状部３ａを有する支持部品３と、この支持部品３と筒状支持部材１の間に配置され且つ筒状支持部材１の下端部外周に設けたフランジ部１ａの上に取り付けられたリング状固定部材４とを用いる。
【００１６】
そして、リング状固定部材４の外周には雄ネジが形成されると共に、支持部品３の筒状部３ａには雌ネジが形成されている。この支持部品３の筒状部３ａに形成した雌ネジと、リング状固定部材４の外周に形成した雄ネジを螺合することによって、上記ウエハ保持体を支持した筒状支持部材１を支持部品３に固定することができる。また、支持部品３の筒状支持部材１と反対側には下端突出部３ｂが形成してあり、この支持部品３の下端突出部３ｂをチャンバー２に螺合などの手段により取り付ける。
【００１７】
以下に本発明のウエハ保持体の取り付け構造を具体的に説明する。まず、セラミックス製の筒状支持部材の下端部外周にフランジ部を形成する。このフランジ部上面の平面度は０.１ｍｍ以下であることが好ましい。フランジ部上面の平面度を０.１ｍｍ以下とするのは、このフランジ部にリング状固定部材を取り付ける際に両者が平面で接触するため、平面度が悪いと均一な接触ができず、応力集中ポイントが生じることがあり好ましくないためである。
【００１８】
次に、上記筒状支持部材のフランジ部に、リング状固定部材を挿入する。挿入方法としては、例えば、リング状固定部材の一部に軸方向片端に達するスリットを少なくとも１箇所形成しておき、リング状固定部材を押し広げた状態で、筒状支持部材のフランジ部より上方に挿入することができる。また、リング状固定部材の外周には雄ネジが形成されており、その外径は筒状支持部材のフランジ部の外径に略等しくなっている。
【００１９】
その後、上記筒状支持部材の下端部に、予め筒状部に雌ネジを形成した支持部品を挿入し、筒状支持部材との位置を決めて固定する。固定方法としては、特に制約はないが、支持部品が回らないように支持部品と筒状支持部材の間にピンを挿入する方法や、図１に示すように位置決めキー５による方法、即ち筒状支持体の下端部に凹部を形成し、該凹部に合うように支持部品側に凸部を形成するか、あるいは筒状支持体のウエハ保持体の反対側面に凸部を形成し、該凸部に合うように凹部を形成し、これら凸部と凹部を合わせて位置決めすることができる。
【００２０】
そして、リング状固定部材を下降させ、回して雄ネジを支持部品の筒状部の雌ネジに螺合させることにより、筒状支持部材と支持部品を結合させる。この筒状支持部材と支持部品の結合が完了したとき、ネジ締めしたリング状固定部材の最下端面が、筒状支持部材のフランジ部上面に接触するようにする。また、上記のごとくリング状固定部材はスリットを押し広げて筒状支持部材に挿入するが、支持部品の雌ネジに螺合することでリング状固定部材が外側に広がろうとする力が働くため、ネジの締結力は比較的強いものとなり、信頼性の高い結合が得られる。
【００２１】
更に結合の信頼性を高めるために、図１に示すように、支持部品３の筒状部３ａの上に、リング状固定部材４の雄ネジと螺合する雌ネジを形成した回転止めリングナット６が設けることができる。この回転止めリングナット６を、リング状固定部材４に螺合させながら支持部品３の筒状部３ａまで下げて行き、更に強く捻じ込むことで、リング状固定部材４に対して支持部品３と回転止めリングナット６とがダブルナットとなり、振動に対しても全く緩まない構造とすることができる。
【００２２】
上記した本発明の取り付け構造では、支持部品、リング状固定部材、回転止めリングナットは、全て機械的に結合されているため、これらと筒状支持部材との熱膨張係数差は、筒状支持部材の内径とリング状固定部材との内径によって吸収することができるため、信頼性の高い構造となる。また、筒状支持部材に加わる応力もリング状固定部材による圧縮応力のみとなり、しかも両者は互いに制御された平面度を有する平面部で接触するため、均一に密着して応力集中が起こりにくくなり、筒状支持部材の欠けやチッピングを防止することができる。
【００２３】
支持部品と筒状支持部材の間には、Ｏ−リングなどの弾性部材を挿入配置することができる。このＯ−リングなどの弾性部材により、筒状支持部材内と外部の雰囲気を遮断し、気密性を保持することが可能である。この場合、筒状支持部材はリング状固定部材から均一に圧力が加えられるため、Ｏ−リングなどの弾性部材も均一につぶれ、良好な封止性を有することができる。
【００２４】
また、筒状支持部材内には、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスを流すこともできる。この場合、筒状支持部材と支持部品の間にＯ−リングなどの弾性部材を配置しなければ、これらのガスの排気口とすることができる。特に支持部品や筒状支持部材に貫通孔あるいは溝を形成することにより、安定した排気量を有する排気口とすることも可能である。これによって、筒状支持部材内に腐食性ガスの侵入を防止することができる。
【００２５】
本発明で使用する支持部品、リング状固定部材、回転止めリングナットに関しては、その材質がステンレス、もしくはニッケルであることが好ましい。これらは、いずれもチャンバー内に設置され、腐食ガスの影響を受けるため、比較的耐食性の高いステンレス又はニッケルが好ましい。また、ステンレス又はニッケルを使用することによって、ネジの取り外しも比較的容易になる。
【００２６】
上記支持部品、リング状固定部材、回転止めリングナットのネジは、そのピッチが３ｍｍ以下であることが好ましい。これ以上のピッチを有する場合、互いの螺合による固定を十分にするためにはネジの長さが長くなり、そのネジ部がチャンバー内の比較的高温部分にまで達することになるため、部材の腐食が進行しやすくなり好ましくない。上記ネジピッチとしては２.０ｍｍ以下が更に好ましく、０.５ｍｍ以上であることが必要である。特に上記ダブルナット構造にする場合、０.５ｍｍ未満のネジピッチでは、ネジ山が破損しやくす、取り外し時にネジ山同士がかみ合って取り外しにくくなることがある。また、ネジピッチが小さすぎると、螺合する際にネジが斜めに挿入される危険がある。
【００２７】
最後に、上記のごとく支持部品等を組み付けた筒状支持部材は、図１に示すように、その支持部品３の下端突出部３ｂをチャンバー２に取り付ける。取り付け方法としては、ネジ止めすることもできるが、支持部品の下端突出部に雄ネジを形成し、チャンバー又はその部材に形成した雌ネジに螺合することにより、固定することが好ましい。更に、支持部品とチャンバーとの間にＯ−リングなどの弾性部材を取り付けることで気密封止することができる。
【００２８】
上記のような固定方法に関して、筒状支持部材に形成されるフランジ部の直径は、従来のように筒状支持体の直径に対して、２０ｍｍ程度も大きくすることを必要とせず、例えば５ｍｍ以下にしても、十分に支持部品を取り付けることができる。しかし、０.１ｍｍ以下の大きさの場合、固定しているリング上固定部材がうまく固定できるため好ましくない。
【実施例】
【００２９】
［実施例１］
ウエハ保持体として、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のウエハ保持体を作製した。まず、ＡｌＮ粉末に焼結助剤としてＹ２Ｏ３を０.５重量％加え、更に有機溶剤とバインダーを加え、ボールミル混合にて２４時間混合した。得られたスラリーをスプレードライにて顆粒を作製し、その顆粒をプレス法にて成形して、成形体を作製した。得られた成形体を窒素雰囲気中にて８００℃で脱脂処理した後、窒素雰囲気中にて１８００℃で焼結することにより、ＡｌＮ焼結体を得た。
【００３０】
上記ＡｌＮ焼結体にＷペーストを用いて発熱体を印刷、焼成した後、上記と同様に作製した別のＡｌＮ焼結体を重ね、２枚のＡｌＮ焼結体間にＡｌ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３−ＡｌＮ系の接合ペーストを塗布し、窒素雰囲気中で加熱しながら１軸方向に加圧することにより、発熱体を埋設した直径３３０ｍｍ、厚み２０ｍｍのウエハ保持体を得た。このウエハ支持体に対して、発熱体にまで達するザグリ穴を形成し、発熱体に給電するためのＷ製の電極部品をロウ付けした。
【００３１】
次に、外径６０ｍｍ、内径５０ｍｍ、長さ２００ｍｍで、下端外周に直径６４ｍｍのフランジ部を有するＡｌＮ製の筒状支持部材を準備した。この筒状支持部材の上端部を、Ａｌ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３−ＡｌＮ系の接合ペーストを用いて、上記ウエハ支持体に接合した。
【００３２】
また、内径６０ｍｍ、高さ１０ｍｍで、外周に外径６５ｍｍのネジ山をピッチ１.５ｍｍで有し、軸方向にスリットを形成したステンレス製のリング状固定部材を準備した。このリング状固定部材を、スリットを押し広げることで筒状支持部材のフランジ部の上に挿入した。更に、筒状部の内周に雌ネジを形成したステンレス製の支持部品を、筒状支持部材の下端部に挿入し、筒状支持部材との位置決めをノックピンで行い取り付けた。その後、リング状固定部材を支持部品に捻じ込み、螺合して固定した。
【００３３】
このようにウエハ支持体を接合した筒状支持部材にリング状固定部材と支持部品を固定した後、これをチャンバー内に挿入して、支持部品とチャンバーとの間にＯ−リングを装着し、支持部品の下端突起部に形成された雄ネジをチャンバー側の雌ネジと螺合することによって、ウエハ保持体をチャンバーに取り付けて固定した。
【００３４】
この取り付け構造のウエハ保持体を４００℃に加熱し、更にウエハ保持体を上下させる動作を１０００回実施したところ、支持部品、リング状固定部材、筒状支持部材の相互間に緩みは発生せず、また筒状支持部材にチッピングなどが発生することもなかった。また、ヒータ温度が７００℃までは、ウエハ保持体を上下させる試験を実施しても各部材間に緩みはなかったが、ヒータ温度が８００℃を超えると、リング状固定部材のバネ性が若干弱くなっていた。
【００３５】
［実施例２］
上記実施例１と同じ取り付け構造であるが、支持部品の筒状部の上に、更に、リング状固定部材の雄ネジと螺合する雌ネジを有する回転止めリングナットを挿入した。この取り付け構造のウエハ保持体においても、上記実施例１と同様の試験を行った結果、各部材間に緩みは発生せず、チッピングの発生もなかった。また、ヒータ温度を８００℃に加熱しても、緩みは発生しなかった。
【００３６】
[実施例３]
上記実施例１と同様の取り付け構造であるが、筒状支持部材の下端部の直径が６２ｍｍ、６１ｍｍ、６０.５ｍｍ、６０.２ｍｍ、６０.１ｍｍ、６０.０５ｍｍのものを準備し、それにあわせて各部品の内径や外径を変化させて、上記実施例１と同様の実験を行った。その結果、直径が６０.０５ｍｍのものを除いて、実施例１と同様の良好な取り付け構造が得られた。尚、直径が６０.０５ｍｍのものは、若干リング状固定部材ががたつくものの、成膜には影響のない程度であった。
【００３７】
［比較例１］
上記実施例１と同じウエハ保持体と筒状支持部材を用い、上記と同様にウエハ保持体と筒状支持部材を接合した。この筒状支持部材とチャンバーの間にＯ−リングを配置し、ステンレス製の固定ネジを用いて４箇所で固定した。この取り付け構造のウエハ保持体においても、上記実施例１と同様の試験を行った結果、筒状支持部材にセラミックスのチッピングが発生しており、また固定ネジにも若干の緩みが発生していた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明による取り付け構造の一具体例を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      筒状支持部材
１ａ    フランジ部
２      チャンバー
３      支持部品
３ａ    筒状部
３ｂ    下端突出部
４      リング状固定部材
５      位置決めキー
６      回転止めリングナット
【図１】
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