(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、本体に溝を形成するステップと、その溝に加熱素子を配置するステップと、加熱素子を包囲するように溝を溶接するステップであって、この溶接が、本体の少なくとも一部分を加熱素子に密接接触するように強制するステップと、を備えた方法により製造される。別の実施形態では、基板支持体を形成する方法であって、本体に溝を形成するステップと、その溝に加熱素子を配置するステップと、溝を攪拌溶接して、加熱素子を収容するように閉じるステップとを備えた方法が提供される。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体に溝を形成するステップと、
上記溝に加熱素子を配置するステップと、
上記加熱素子を包囲するように上記溝を溶接するステップであって、該溶接が、更に、上記本体の少なくとも一部分を上記加熱素子に密接に接触するよう強制する工程を含む前記ステップと、
を備えた方法により製造される基板支持体アッセンブリ。
【請求項２】
上記溶接ステップは、更に、少なくとも１つのツールパスで上記本体に対する上記溝の壁にキャップを溶接する工程を含む、請求項１に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項３】
上記溝にキャップを配置するステップを更に含む、請求項１に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項４】
上記溶接ステップは、更に、上記キャップ及び上記本体を可塑化して、上記本体に上記加熱素子を包囲する単一の固相接合部を形成する工程を含む、請求項３に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項５】
上記溶接ステップは、更に、上記キャップを単一のツールパスで上記溝の反対壁に接合する工程を含む、請求項３に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項６】
上記溶接ステップは、更に、
上記本体の少なくとも一部分を可塑化する工程と、
上記本体の上記可塑化部分を上記加熱素子と接触するよう強制する工程と、
を含む請求項１に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項７】
上記溶接により形成される穴の外方に圧力バリアを形成するステップを更に備えた、請求項１に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項８】
圧力バリアを形成する上記ステップは、更に、ステムカバーを上記本体に結合する連続的溶接で上記穴を取り巻く工程を含む、請求項７に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項９】
上記本体は、基板支持上面を有する単一プレートで構成される、請求項１に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項１０】
上記本体に形成された少なくとも１つの冷却チャネルを更に備えた、請求項１に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項１１】
上記冷却チャネルは、上記本体の溶接実施領域に形成される、請求項１０に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項１２】
上記冷却チャネルに配置された管を更に備えた、請求項１０に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項１３】
上記本体に形成された第１冷却チャネルと、
上記第１冷却チャネルの内方で上記本体に形成された第２冷却チャネルと、
を更に備えた、請求項１に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項１４】
基板支持面を有する本体と、
攪拌溶接により上記本体に埋設される加熱素子であって、攪拌溶接中に可塑化される上記本体の少なくとも一部分が該加熱素子に密接接触するように強制される加熱素子と、
を備えた基板支持体アッセンブリ。
【請求項１５】
上記本体に対して上記加熱素子の上に溶接されるキャップを更に備えた、請求項１４に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項１６】
上記本体内で上記加熱素子の埋設中に消費されるキャップを更に備えた、請求項１４に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項１７】
上記加熱素子の上の上記本体の一部分は、一緒に混合されるキャップ及び本体材料を更に含む、請求項１６に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項１８】
上記本体に形成された少なくとも１つの冷却チャネルを更に備えた、請求項１４に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項１９】
上記冷却チャネルは、上記本体の溶接実施領域に形成される、請求項１８に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項２０】
上記冷却チャネルに配置された管を更に備えた、請求項１８に記載の基板支持体アッセンブリ。
【請求項２１】
本体にヒータを埋設する方法において、
本体に溝を形成するステップと、
上記溝に加熱素子を配置するステップと、
上記加熱素子を包囲するように上記溝を溶接するステップであって、該溶接が、更に、上記本体の少なくとも一部分を上記加熱素子に密接接触するよう強制することも含むようなステップと、
を備えた方法。
【請求項２２】
上記溶接ステップは、更に、少なくとも１つのツールパスで上記本体に対する上記溝の壁にキャップを溶接する工程を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
上記溝にキャップを配置するステップを更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
上記溶接ステップは、更に、上記キャップ及び上記本体を可塑化して、上記本体に上記加熱素子を包囲する単一固相接合部を形成する工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
上記溶接ステップは、更に、上記キャップを単一のツールパスで上記溝の反対壁に接合する工程を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
上記溶接ステップは、更に、
上記本体の少なくとも一部分を可塑化する工程と、
上記本体の上記可塑化部分を上記加熱素子と接触するよう強制する工程と、
を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
上記溶接により形成される穴の外方に圧力バリアを形成するステップを更に備えた、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
圧力バリアを形成する上記ステップは、更に、ステムカバーを上記本体に結合する連続的溶接で上記穴を取り巻く工程を含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
上記本体は、基板支持上面を有する単一プレートで構成される、請求項２７に記載の
【請求項３０】
上記加熱素子と上記本体の上面との間に置かれた溶接実施領域に冷却通路を形成するステップを更に備えた、請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
上記冷却チャネルで管を包囲するステップを更に備えた、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
上記本体は、真空処理システムにおいて基板を支持するのに適した基板支持体である、請求項２１に記載の方法。
【請求項３３】
上記本体は、真空処理チャンバーの蓋である、請求項２１に記載の方法。
【請求項３４】
上記本体は、真空処理チャンバーの処理容積部を少なくとも部分的に包囲する、請求項２１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、
本体に溝を形成するステップと、
上記溝に加熱素子を配置するステップと、
上記溝を攪拌溶接して、上記加熱素子を実質的に収容するように閉じるステップと、
を備えた方法。
【請求項３６】
上記加熱素子に接触する上記本体の溶接実施領域に冷却通路を形成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】
上記冷却チャネルで管を包囲するステップを更に備えた、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
基板支持体を形成する方法において、
本体の表面に溝を形成するステップであって、該溝が上記本体の表面を横切る非直線的経路を有するようなステップと、
上記溝に加熱素子を配置するステップと、
上記溝を攪拌溶接して、上記加熱素子を実質的に収容するように閉じるステップと、
を備えた方法。
【請求項３９】
上記攪拌溶接ステップは、更に、上記本体を底部開口に向けて変形させて、上記加熱素子に密接接触させる工程を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
上記溝は、上記溝の開口に向けてフレア状にされる、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
基板支持体を形成する方法において、
本体に複数の溝を形成するステップと、
各溝に各加熱素子を配置するステップと、
上記溝を攪拌溶接して、上記溝に上記加熱素子を実質的に収容するように閉じるステップと、
を備えた方法。
【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]液晶ディスプレイ又はフラットパネルが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に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の層がサンドイッチされる。ガラスプレートの少なくとも一方には、少なくとも１つの導電性の膜が配置されて、電源に結合される。電源から導電性の膜へ供給される電力が液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。フラットパネルを形成するのにしばしば使用される１つの製造プロセスは、プラズマ増強型化学的気相堆積（ＰＥＣＶＤ）である。
【０００３】
[0003]プラズマ増強型化学的気相堆積は、一般に、シリコン又は石英ウェハ、大面積ガラス又はポリマーワークピース等の基板に薄膜を堆積するのに使用される。プラズマ増強型化学的気相堆積は、一般に、基板を収容する真空チャンバーに先駆ガスを導入することにより達成される。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向けられる。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。この励起されたガスが反応して、温度制御型基板支持体に位置された基板の表面に材料の層を形成する。基板が低温度ポリシリコンの層を受け取る用途では、基板支持体を４００℃以上に加熱してもよい。反応中に発生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]一般的に、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、ほとんどの場合に５５０ｍｍｘ６５０ｍｍを越える。高温度用の基板支持体は、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化するように鍛造又は溶接される。基板支持体は、通常、高い温度（即ち、３５０℃以上で、５００℃に近い）で動作する。これらの高い動作温度のために、基板支持体にカプセル化された加熱素子は、基板支持体全体にわたって熱が適切に伝播及び分布されない場合に生じ得る局部的なホットスポットのために故障し易い。
【０００５】
[0005]このように構成された基板支持体は、良好な処理性能を示すが、このような支持体の製造は、困難で且つ経費高であることが分かっている。更に、材料のコスト及び基板支持体の製造のコストが高いので、基板支持体の故障は、非常に望ましからぬことである。更に、基板支持体が処理中に故障した場合には、それに支持された基板がダメージを受けることがある。相当数の処理ステップが実行された後に、これが起きたときには、それにより生じる処理中基板の損失がかなりの費用になり得る。更に、プロセスチャンバー内のダメージを受けた支持体を交換することは、基板スループットのコスト損失を招く一方、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リング状態になる。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平方メートル以上の基板を受け入れるように増加されるので、上述した問題を解決することが益々重要になってきている。
【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】
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、本体に溝を形成するステップと、その溝に加熱素子を配置するステップと、加熱素子を包囲するように溝を溶接するステップであって、該溶接が、本体の少なくとも一部分を加熱素子に密接接触するよう強制するステップと、を備えた方法により製造される。別の実施形態では、基板支持体を形成する方法であって、本体に溝を形成するステップと、その溝に加熱素子を配置するステップと、溝を攪拌溶接して、加熱素子を収容するように閉じるステップと、を備えた方法が提供される。
【０００８】
[0007]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。
【０００９】
[0022]理解を容易にするために、図面に共通した同じ要素を示すのに、可能な限り、同じ参照符号を使用する。１つの実施形態の特徴及び要素は、更なる詳述をせずに、他の実施形態にも有利に組み込めることが意図される。
【詳細な説明】
【００１０】
[0023]本発明は、一般に、加熱型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の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例示する。しかしながら、本発明は、物理的気相堆積システム、イオンインプラントシステム、エッチングシステム、他の化学的気相堆積システム、及び加熱型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利用できることを理解されたい。
【００１１】
[0024]図１は、プラズマ増強型化学的気相堆積システム１００の一実施形態の断面図である。システム１００は、一般に、ガス源１０４に結合されたチャンバー本体１０２を備えている。チャンバー本体１０２は、壁１０６、底部１０８、及び蓋アッセンブリ１１０を有し、これらは、チャンバー容積部１１２を画成する。チャンバー容積部１１２は、通常、チャンバー本体１０２への基板１４０の出し入れを容易にする壁１０６のポート（図示せず）を通してアクセスされる。壁１０６及び底部１０８は、通常、処理に適合するアルミニウム又は他の材料の一体的ブロックから製造される。蓋アッセンブリ１１０は、チャンバー容積部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）に結合するポンピング充満部１１４を収容する。
【００１２】
[0025]蓋アッセンブリ１１０は、壁１０６により支持され、また、チャンバー本体１０２を修理するために取り外すことができる。蓋アッセンブリ１１０は、一般に、アルミニウムで構成される。蓋アッセンブリ１１０の内側１２０に分配プレート１１８が結合される。分配プレート１１８は、通常、アルミニウムで製造される。その中央区分は、穿孔エリアを含み、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チャンバー容積部１１２へ配送される。分配プレート１１８の穿孔エリアは、この分配プレート１１８を通してチャンバー本体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。
【００１３】
[0026]加熱型基板支持体アッセンブリ１３８は、チャンバー本体１０２内の中央に配置される。この支持体アッセンブリ１３８は、基板１４０を処理中に支持する。基板は、シリコン、ガラス、プラスチック又は他のワークピースでよく、例えば、フラットパネルディスプレイ、ＯＬＥＤ、ソーラパネル、等を製造するのに適した基板である。一実施形態では、基板支持体アッセンブリ１３８は、少なくとも１つの埋設された加熱素子１３２及びサーモカップル１９０をカプセル化するアルミニウム本体１２４を備えている。この本体１２４は、被覆又はアノード処理されるのも任意である。或いは又、この本体１２４は、処理環境に適合する他の溶接可能な材料から作られてもよく、また、１つ以上の区分で構成されてもよい。加熱素子１３２を１部片の本体１２４にカプセル化することは、製造が容易で、温度均一性及びヒータ性能を向上させるという効果を発揮することが確認されている。
【００１４】
[0027]支持体アッセンブリ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、支持体アッセンブリ１３８及びこれに位置された基板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℃の均一な温度に維持する。１つの加熱素子１３２が示されているが、複数の加熱素子を使用して、温度制御ゾーンを与えるように独立して制御できることが意図される。また、加熱素子１３２は、他の温度制御装置の中でも、熱伝達流体を通流させるように適応される流体コンジットでもよいことが意図される。
【００１５】
[0028]一般的に、支持体アッセンブリ１３８は、下面１３４及び上面１３６を有する。上面１３６は、基板を処理中に支持するように構成される。一実施形態では、上面１３６は、約５５０ｍｍｘ約６５０ｍｍ以上の基板を支持するように構成される。一実施形態では、上面１３６は、サイズが約５５０ｍｍｘ約６５０ｍｍ以上の基板を支持するために約０．３５平方メートル以上の平らな面積を有する。一実施形態では、上面１３６は、（サイズが約１５００ｍｍｘ約１８００ｍｍ以上の基板を支持するために）約２．７平方メートル以上の平らな面積を有する。上面１３６は、一般的に、いかなる形状又は構成でもよい。一実施形態では、上面１３６は、実質的に多角形である。一実施形態では、支持上面は、四辺形である。
【００１６】
[0029]下面１３４には、ステムカバー１４４が結合される。このステムカバー１４４は、一般に、支持体アッセンブリ１３８にシール可能に結合されたアルミニウムリングであり、これは、ステム１４２を取り付けるための装着面を形成する。ステム１４２は、その上端がステムカバー１４４にシール結合され、また、その下端がリフトシステム（図示せず）に結合され、該リフトシステムは、支持体アッセンブリ１３８を上昇位置（図示された）と下降位置との間で移動させる。ベローズ１４６は、支持体アッセンブリ１３８の移動を容易にしながら、チャンバー容積部１１２と、チャンバー本体１０２の外部の大気との間に真空シールを与える。ステム１４２は、更に、支持体アッセンブリ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を形成する。ステム１４２の内部通路とチャンバー本体１０２のチャンバー容積部１１２との間に圧力バリアを与えるために、ステム１４２は、ステムカバー１４４に連続的に溶接される。同様に、ステムカバー１４４は、連続的な溶接１７０により本体１２４の下面１３４にシールされる。
【００１７】
[0030]支持体アッセンブリ１３８は、これを貫通して複数の穴１２８が配置され、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。一般的に、リフトピン１５０は、これが通常の位置にあるときに（即ち、支持体アッセンブリ１３８に対して引っ込められたときに）支持体アッセンブリ１３８の下面１３４と実質的に平らであるか又はそこから若干へこまされる第１端１６０を有する。第１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状にされている。リフトピン１５０の第２端１６４は、支持体アッセンブリ１３８の下側１２６を越えて延びる。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により支持体アッセンブリ１３８に対して変位されて、基板を支持体アッセンブリ１３８に対して離間関係に入れることができる。
【００１８】
[0031]支持体アッセンブリ１３８は、一般的に、接地され、電源１２２により分配プレート１１８（或いはチャンバーの蓋アッセンブリ内又はその付近に位置された他の電極）へ供給されるＲＦ電力で、支持体アッセンブリ１３８と分配プレート１１８との間のチャンバー容積部１１２に入れられたガスを励起できるようにしている。電源１２２からのＲＦ電力は、一般に、化学的気相堆積プロセスを推進するために基板のサイズに見合うように選択される。
【００１９】
[0032]支持体アッセンブリ１３８は、更に、包囲シャドーフレーム１４８も支持する。一般に、このシャドーフレーム１４８は、基板１４０及び支持体アッセンブリ１３８の縁における堆積を防止して、基板が支持体アッセンブリ１３８にくっつかないようにする。
【００２０】
[0033]図２は、基板支持体アッセンブリ１３８の本体１２４に配置された加熱素子１３２の部分断面図である。加熱素子１３２は、一般に、複数の導電性素子２２４が誘電体２２２にカプセル化されて保護シース２２０でカバーされたものを含む。加熱素子１３２は、シース２２０を取り巻くクラッドを含むのも任意である。クラッドは、シース２２０との一体的接合部を形成し、クラッドとシース２２０との間に捕えられるエアポケットは実質的にない。一実施形態では、加熱素子１３２は、シース２２０の周りにクラッドの従順なシートを密接に巻き付けることでクラッド形成されてもよい。
【００２１】
[0034]一般に、クラッドは、良好な熱伝導率を有すると共に、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ために高い加熱率のヒートシンクであるに充分な厚みをしている。従って、クラッドは、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、高い熱伝導率をもついかなる材料で構成されてもよい。また、クラッドは、一般に、基板支持体アッセンブリ１３８の本体１２４より柔軟であるか、又はそれより可鍛性がある。一実施形態では、クラッドは、高純度の超可塑性アルミニウム材料、例えば、アルミニウム１１００からほぼアルミニウム３０００−１００シリーズまでのもので作られてもよい。別の実施形態では、クラッドは、Ｘを整数とすれば、冷間加工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。クラッドは、完全にアニールされてもよい。一実施形態では、クラッドは、アルミニウム１１００−Ｏで形成される。別の実施形態では、クラッドは、アルミニウム３００４から形成される。
【００２２】
[0035]加熱素子１３２は、本体１２４の材料を加熱素子１３２と密接接触状態に押しやるプロセスを使用して本体１２４に収容される。図２に示す実施形態では、加熱素子１３２は、摩擦攪拌溶接プロセスを使用して本体１２４に収容される。
【００２３】
[0036]図２に示すように、溶接実施領域２０４は、加熱素子１３２の上に配置される。非実施領域２０２は、溶接実施領域２０４から横方向にずらされており、加熱素子１３２の一部分に接触もしている。加熱素子１３２を本体１２４に収容する溶接プロセス中に、溶接実施領域２０４は、可塑変形を受けることになり、溶接の圧力のもとで、加熱素子１３２に向かって押しやられて、それと密接接触をなす。押し出された溶接実施領域２０４は、本体１２４及び加熱素子１３２を、例えば、約７５％より高い良好な熱接触状態に入れる。
【００２４】
[0037]図３及び図５−図７は、本体１２４の部分断面図及び上面図で、ヒータ１３２を埋設するための製造シーケンスの一実施形態を示す。図４は、図３及び図５−図７により示される製造シーケンス中に本体１２４を攪拌溶接するのに適したツール４００の一実施形態を示す。
【００２５】
[0038]先ず、図３を参照すれば、加熱素子１３２を受け入れるために基板支持体アッセンブリ１３８の底面１３４に溝３０２が形成される。溝３０２の深さ３１６は、加熱素子１３２を本体１２４の規定の場所に位置させるように選択することができる。一実施形態では、深さ３１６は、本体１２４の厚みの半分に等しいか又はそれより若干大きい。
【００２６】
[0039]溝３０２の幅３１２は、溝に挿入するときに溝の壁３８０と加熱素子１３２との圧ばめを形成するように選択することができる。或いは又、幅３１２は、溝３０２の壁（壁３８２が仮想線で示されている）と加熱素子１３２との間に間隙を与えて、加熱素子１３２を溝３０２の底部３２０に自由に配置するのを許容するように、選択されてもよい。
【００２７】
[0040]溝３０２の壁は、実質的にまっすぐで且つ平行でもよいし、或いは若干の角度又はテーパーを付けて形成して、溝３０２の底部３２０が、底面１３４に画成される溝３０２の頂部より若干狭くなるようにするのも任意である。溝３０２の角度又はテーパーは、一般に３度未満であるが、より大きなテーパー角度も意図される。一実施形態では、溝３０２の側壁は、溝の底部が加熱素子１３２の直径とほぼ同じ幅になるようにテーパー付けされる。従って、加熱素子１３２は、キャップ３０４を設置する前に加熱素子１３２が溝から「飛び出す」のを防止するように、溝３０２へ押し込んでそれに係合させることができる。
【００２８】
[0041]溝３０２の底部３２０は、加熱素子１３２の形状に適合する半径にすることができる。それとは別に又はそれと組み合せて、溝３０２の底部３２０は、粗面化又はテクスチャ処理されてもよい。
【００２９】
[0042]キャップ３０４は、溝３０２に配置され、加熱素子１３２をカバーする。キャップ３０４の外面３０６は、基板支持体アッセンブリ１３８の下面１３４と実質的に平らに配置される。キャップ３０４は、溝３０２の壁に圧ばめされてもよいし、又は小さな間隙をもつようにしてもよい。キャップ３０４は、本体１２４に溶接するのに適した材料で形成され、一実施形態では、アルミニウムである。キャップ３０４の底部３０８は、加熱素子１３２に面する。
【００３０】
[0043]図４に示されたツール４００の正面図を参照すれば、ツール４００は、円板状の本体４０４と、その片側から延びるプローブ４０６と、ツール４００の反対側から延びるシャフト４０８とを有している。シャフト４０８は、ツール４００への回転、下降力及び横移動を制御するアクチュエータ（図示せず）へツール４００を結合し易くする。ツール４００は、本体１２４及びキャップ３０４を攪拌溶接するのに適した耐磨耗性材料から作られる。
【００３１】
[0044]本体４０４は、本体４０４の外縁４２０が溝３０２の幅３１２に等しいかそれより大きくなるような直径４１０を有してもよい。本体４０４の肩部４０２は、攪拌溶接プロセス中に基板支持体アッセンブリ１３８の本体１２４及びキャップ３０４に対して回転したときにそれらを加熱するに充分な表面積を有する。
【００３２】
[0045]プローブ４０６は、溝３０２の幅３１２のほぼ半分に等しいか又はそれより大きい直径４１４を有してもよい。また、この直径４１４は、溝３０２の幅３１２のほぼ半分より小さくてもよい。プローブ４０６は、図３及び４の横に並んだ配置で明らかなように、キャップ３０４の深さ３１４より若干小さい長さ４１２を有する。プローブ４０６の長さ４１２は、溶接中に生じる本体１２４及び／又はキャップ３０４の可塑化部分を加熱素子１３２に向けて押し出し、さもなければ、押し付けて、加熱素子１３２とキャップ３０４との間に存在する溶接前空所３１０を埋めさせると共に、加熱素子１３２と本体１２４との間に密接な熱伝達接触面を形成させるように選択される。
【００３３】
[0046]図５及び６は、溶接プロセス中の本体１２４に対するツール４００の経路を示す。先ず、図５を参照すれば、ツール４００は、ツール４００の肩部４０２が本体１２４の底面１３４に接触するように本体１２４に対して配置される。プローブ４０６は、溝３０２に貫通される。溝３０２へのプローブ４０６の出し入れを受け容れるために、キャップ３０４は、溝３０２の横端に届かずに終わることができ、これは、図１０−１１の以下の説明から明らかとなろう。
【００３４】
[0047]ツール４００が、本体１２４とキャップ３０４との間の第１界面５０２に沿ってスピンして前進するにつれて、前進するプローブ４０６が本体１２４とキャップ３０４の隣接領域を可塑化して、プローブ４０６の後縁に沿って本体１２４とキャップ３０４との間に固相接合部５０６を形成する。この攪拌溶接技術により形成される固相接合部５０６は、本体１２４と固相接合部５０６との間に画成される第１の外側溶接線５１０と、ツール４００の外縁４２０によりキャップ３０４と固相接合部５０６との間に画成される暫定溶接線５１２とによって画成される。本体１２４とキャップ３０４との間の第２の界面５０４は、ツール４００の第１パス中には未溶接のままである。
【００３５】
[0048]図６を参照すれば、本体１２４とキャップ３０４との間の第２の界面５０４が、第１の界面５０２の溶接と同様に溶接される。プローブ４０６が回転され、第２の界面５０４に沿って前進される。プローブ４０６は、図５を参照して述べたツール４００の第１のパス中に形成された固相接合部５０６及びキャップ３０４の隣接領域を可塑化する。固相接合部５０６は、プローブ４０６の後縁に沿って膨張され、第１パスの後に残っているキャップ３０４の残留部分が、第２界面５０４の溶接中に消費されて、本体１２４の一体的部分となる。膨張された固相接合部５０６は、溝３０２の反対側の本体１２４を溶融し、これにより、本体１２４に加熱素子１３２をカプセル化する。攪拌溶接技術により形成された固相接合部５０６は、ここでは、本体１２４と固相接合部５０６との間に画成される第１の外側溶接線５１０と、ツール４００の外縁４２０により本体１２４と固相接合部５０６との間の画成される第２の外側溶接線６１０とによって画成される。
【００３６】
[0049]本体１２４とキャップ３０４との間の界面５０２、５０４に沿ったツール４００のパス中に、本体１２４及び／又はキャップ３０４からの可塑化材料がツール４００の肩部４２０により溝３０２に実質的に保持される。可塑化材料は加熱素子１３２に向かって押しやられ、これにより、図７に示すように、溶接前に存在する空所３１０を実質的に埋める。空所３１０の一部分は、処理後も埋められないままで、加熱素子１３２の近辺にエアポケット７０４を残すことがある。エアポケット７０４は、通常、小さなものであるか、又は存在しない。一実施形態では、加熱素子１３２の周囲の少なくとも２５％が本体１２４に接触する。他の実施形態では、加熱素子１３２の周囲の少なくとも５０％が本体１２４に接触する。他の実施形態では、加熱素子１３２の周囲の少なくとも２５％が本体１２４に接触する。更に別の実施形態では、加熱素子１３２の周囲が本体１２４に完全に接触する。
【００３７】
[0050]ツール４００は、溶接操作中に本体１２４に浅いトレンチを形成することがある。このトレンチを排除するために、本体１２４の下面１３４の一部分７０２を溶接後に加工（即ち、除去）して、下面１３４を実質的に平らな状態に戻すことができる。基板支持体アッセンブリ１３８は、埋設された加熱素子１３２からの加熱距離のバランスをとるために、上面１３６でも加工することができる。
【００３８】
[0051]図８は、基板支持体アッセンブリ１３８の本体１２４に加熱素子１３２をカプセル化するためのツールの別の実施形態８００を示す部分断面図である。このツール８００は、上述したツール４００と実質的に同様であるが、ツール８００の本体８１０から延びるプローブ８０２の直径８１２が溝３０２の幅３１２より若干大きい。この幅の広いプローブ８０２は、図９に示すように、プローブ８００の単一パスを使用してプローブ８０２がキャップ３０４の材料を本体１２４へ一体化させるのを許容する。キャップ３０４は、消費されると共に、本体１２４の溶接実施領域２０４から非実施領域２０２を分離する溶接線９０２、９０４により画成された連続的な固相接合部５０６として本体１２４へ合体される。
【００３９】
[0052]図１０−図１１は、本体１２４の底面図である。溝３０２は、希望の熱分布を与えるように配列された規定の構成で本体１２４の底面１３４に形成されてもよい。溝３０２の穴１００２、１００４は、加熱素子１２４を設置した後に本体１２４にカバープレート１４４を固定するのに使用される溶接１７０の位置（仮想線で示す）の内側に置かれる。複数の加熱素子１３２が使用される実施形態では、２つ以上の溝３０２を本体１２４に形成し、それらの端を、上述したように、溶接１７０の内側に置くことができる。
【００４０】
[0053]溝３０２の穴１００２、１００４に、溶接プロセスにより穴１１０２、１１０４が形成される。図１２を更に参照すれば、支持体アッセンブリ１３８とプローブとの係合を許容する穴１１０２、１１０４は、ステム１４２を通して画成されるコンジット１２０２へヒータリード１２０４を引き回すのを容易にする。穴１１０２、１１０４が溶接１７０の内側に位置されるので、カバープレート１４４の外側で加熱素子１３２の一部分をカバーする固相接合部５０６は、チャンバー本体１０２のチャンバー容積部１１２と、加熱素子１３２及びコンジット１２０４により供給される環境との間に圧力バリアを与える。
【００４１】
[0054]溝３０２を支持体アッセンブリの上面１３６に形成し、ここに、スルーホール１１０２、１１０４を設けて、ステム１４２により画成されたコンジット１２０２へのリード１２０４のアクセスを許容することも意図される。このような実施形態では、攪拌溶接ツールのプローブを受け入れるために上面１３６に設けた穴１１０２、１１０４の一部分をシールするようにプラグが従来式に溶接される。
【００４２】
[0055]図１３は、破線で示す複数の加熱素子を有する基板支持体アッセンブリ１３００の一実施形態の上面図である。
【００４３】
[0056]この支持体アッセンブリ１３００の本体１３１０は、その上面１３２が、２つの制御ゾーン１３１４、１３１６として例示された複数の熱制御ゾーンへと分割される。本体１３１０の第１ゾーン１３１４の周囲には、第１外側ゾーン加熱素子１３１８が埋設される。この第１外側ゾーン加熱素子１３１８により境界定めされたエリア内には、第１内側ゾーン加熱素子１３２０が埋設される。第２ゾーン１３１６の周囲には、第２外側ゾーン加熱素子１３２２が埋設される。この第２外側ゾーン加熱素子１３２２により境界定めされたエリア内には、第２内側ゾーン加熱素子１３２４が埋設される。
【００４４】
[0057]第１ゾーン１３１４の温度を制御するために、本体１３１０内で、第１外側ゾーン加熱素子１３１８と第１内側ゾーン加熱素子１３２０との間に、第１外側サーモカップル１３２６が埋設される。更に、第２ゾーン１３１６の温度を制御するために、本体１３１０内に第２外側サーモカップル１３２８が埋設され、第２外側ゾーン加熱素子１３２２と第２内側ゾーン加熱素子１３２４との間に延びている。
【００４５】
[0058]加熱素子１３１８、１３２０、１３２２、１３２４、及びサーモカップル１３２６、１３２８のリードは、図１２に示すように、基板支持体アッセンブリ１３００のシャフト１４２へ引き回すことができる。更に、加熱素子１３１８、１３２０、１３２２、１３２４の温度は、基板位置における本体の温度プロフィールを調整するように、個々に制御することができる。
【００４６】
[0059]図１４は、少なくとも１つの冷却通路１４０２を有する基板支持体アッセンブリ１４００の別の実施形態を示す部分断面図である。この基板支持体アッセンブリ１４００は、上述した基板支持体アッセンブリと一般的に同様であり、加熱素子１３２が基板支持体アッセンブリ１４００の本体１２４に拡散溶接される。
【００４７】
[0060]冷却通路１４０２は、一般に、本体１２４において、加熱素子１３２と、本体１２４の下面１３４との間に形成される。冷却通路１４０２は、熱伝達流体（とりわけ、水のような）を供給する冷媒流体源（図示せず）に結合され、この流体は、支持体アッセンブリ１４００の温度の調整を助けるために冷却通路１４０２を経て循環される。
【００４８】
[0061]一実施形態では、熱伝達流体は、冷却通路１４０２に配置された管１４１２を循環される。或いは又、熱伝達流体は、冷却通路１４０２を画成する本体１２４に直接接触して循環されてもよい。冷却通路１４０２は、管１４１２が本体１２４に密接に接触するように管１４１２より大きくてもよい（図１６に示すように）。或いは又、管１４１２が通路１４０２にぴったり配置されてもよいし、又は本体１２４に対して圧縮されてもよい。管１４１２は、支持体アッセンブリ１３２の動作温度で使用するのに適し且つ熱伝達流体に適合し得る良熱伝導性の材料から作ることができる。管１４１２に適した材料は、例えば、ステンレススチールである。
【００４９】
[0062]図１４に示す実施形態では、本体１２４は、非実施領域１４１０と、加熱素子１３２を埋設する間に生じる溶接実施領域１４０４とを含む。冷却通路１４０２は、加熱素子１３２と本体１２４の上面１３４との間に位置することができ、また、図１４に示す実施形態では、冷却通路１４０２及び管１４１２は、溶接実施領域１４０４に配置される。或いは又、冷却通路１４０２は、図１９に示すように、溶接実施領域１４０４からずらされてもよい。
【００５０】
[0063]更に、図１５を参照すれば、冷却通路１４０２の下部境界は、溶接実施領域に形成されたチャネル１５０２により形成される。冷却通路１４０２の上部境界は、チャネル１５０２に位置されて上面１３４に溶接されるキャッププレート１４０８により形成される。一実施形態において、チャネル１５０２は、冷却通路１４０２の断面積を設定するためにキャッププレート１４０８を規定の位置に支持する段１５０４を含む。キャッププレート１４０８は、例えば、連続シールを形成するのに適した電子ビーム又は他の溶接方法により、チャネル１５０２をシールするように連続的に溶接される。
【００５１】
[0064]図１５に示す実施形態では、攪拌溶接ツール１５００を使用して、キャッププレート１４０８を本体１２４へ攪拌溶接する。ツール１５００は、溶接処理中に押し出された材料が通路１４０２に入るおそれを最小にするためにチャネル１５０２からずらされた小さな溶接実施ゾーン１４０６を生じさせるように構成される。
【００５２】
[0065]図１６は、支持体アッセンブリ１４００の部分断面図で、冷却通路１４０２の入口ポート１６００を示している。このポート１６００は、溶接１７０の内側に位置され、従って、管１４１２（又はこれに結合されるコンジット）を、ステム１４２を通して、冷却流体源（図示せず）へ引き回す一方、処理チャンバー内の環境からの分離を維持することを許容する。ポート１６００は、一般に、ツール１５００の出口位置に形成される。ポート１６００は、ツール出口穴に形成されてもよいし、或いはポート１６００を形成する前にツール出口穴がシール式に塞がれてもよい。
【００５３】
[0066]図１７は、少なくとも２つの冷却通路１７０２、１７０４を有する基板支持体アッセンブリ１７００の別の実施形態の部分断面図である。この基板支持体アッセンブリ１７００は、上述した基板支持体アッセンブリと一般的に類似しており、基板支持体アッセンブリ１７００の本体１２４に加熱素子１３２が攪拌溶接される。図１７に示す実施形態では、各管１４１２が各冷却通路１７０２、１７０４に配置される.
[0067]これら冷却通路１７０２、１７０４は、一般に、本体１２４において、加熱素子１３２と本体１２４の下面１３４との間に形成される。冷却通路１７０２、１７０４に配置される管１４１２は、これらの通路に循環される熱伝達流体を供給する冷媒流体源（図示せず）に結合される。冷却通路１７０２、１７０４の管１４１２は、これら通路を経て同じ温度の流体を供給するように冷媒流体源に結合されてもよいし、或いは冷却通路１７０２、１７０４に配置された各管１４１２の流体の温度を独立して制御してもよい。冷却通路１７０２、１７０４は、ずれた向きで配列してもよいし、或いは本体１２４の異なる部分を経て引き回して、異なる横方向ゾーンで冷却を独立して制御してもよい。例えば、第１の通路１７０２は、主として、本体１２４の中央領域において引き回し及び／又は配置する一方、第２の通路１７０４は、主として、本体１２４の外側領域／周囲において引き回し及び／又は配置することができる（即ち、第１の通路１７０２が、第２の通路１７０４の内側に配置される）。冷却通路１７０２、１７０４を通る流体の流れ方向は、同じ方向でも逆の方向でもよい。
【００５４】
[0068]図１７に示す実施形態では、本体１２４は、非実施領域１７１０と、加熱素子１３２を埋設する間に生じる溶接実施領域１７０８とを含む。冷却通路１７０２、１７０４及び管１４１２は、加熱素子１３２と本体１２４の上面１３４との間に位置することができ、また、図１７に示す実施形態では、冷却通路１７０２、１７０４は、溶接実施領域１７０８に少なくとも部分的に配置される。冷却通路１７０２、１７０４の各々の上部境界は、少なくとも１つのキャッププレート１７１８により形成される。冷却通路１７０２、１７０４は、単一又は個別のキャッププレート１７１８により境界定めされてもよい。
【００５５】
[0069]更に、図１８を参照すれば、冷却通路１７０２、１７０４の下部境界は、溶接実施領域１７０８に形成されたチャネル１８０２、１８０４により形成される。キャッププレート１７１８は、チャネル１８０２、１８０４に位置され、上述したように、上面１３４に溶接される。一実施形態では、各チャネル１８０２、１８０４は、キャッププレート１７１８を規定の位置に支持する段１８０６を含む。
【００５６】
[0070]図１８に示す実施形態では、攪拌溶接ツール１８００を使用して、キャッププレート１７１８を本体１２４に攪拌溶接する。このツール１８００は、溶接プロセス中に押し出された材料が通路１７０２、１７０４に入るおそれを最小にするために、チャネル１８０２、１８０４からずれた小さな溶接実施ゾーン１７２０を生じさせるように構成される。通路１７０２、１７０４のポート（図示せず）は、図１６を参照して述べたように、溶接１７０の内側に位置される。
【００５７】
[0071]更に、加熱及び／又は冷却特徴は、上述した攪拌溶接技術を使用して、処理システムの他の要素に埋設できることが意図される。例えば、図２０に示すシステム１００の実施形態では、加熱素子１３２及び／又は冷却通路１４０２の少なくとも一方が、その要素、例えば、チャンバー本体１０２及び／又は蓋１１０、及び／又は他の要素に埋設される。管１４１２が通路１４０２に配置されてもよい。溶接実施領域２００２は、上述したように、加熱素子１３２を有効に埋設し、及び／又は冷却通路１４０２をシールする。
【００５８】
[0072]従って、基板支持体の本体を構成する基礎材料に密接に接触する埋設加熱素子を有する基板支持体アッセンブリが提供された。好都合なことに、このプロセスは、ヒータと接触するように基礎材料を押し出しながら圧力バリアを与え、これにより、非均一性やヒータの焼け切りに貢献する空所を埋めることができる。更に、加熱素子埋設プロセスは、基板支持体アッセンブリを単一プレート（例えば、本体）から製造するのを許容し、これは、製造が容易で、ヒータの位置を制御でき、且つ低コストであるために、多プレートサセプタ／ヒータより効果的である。更に、この埋設技術は、処理システムの他の部分にヒータ及び／又は冷却素子を効率的に埋設するように効果的に利用できる。
【００５９】
[0073]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、本発明の他の実施形態及び更に別の実施形態が案出され得るので、本発明の範囲は、特許請求の範囲により規定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【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の概略断面図である。
【図２】図１の基板支持体アッセンブリの一実施形態の部分断面図である。
【図３】基板支持体アッセンブリの部分断面図で、製造工程を示す図である。
【図４】図３及び５−７を参照して説明する製造シーケンスに使用するのに適したツールの一実施形態の正面図である。
【図５】基板支持体アッセンブリの底面図で、製造工程を示す図である。
【図６】基板支持体アッセンブリの底面図で、製造工程を示す図である。
【図７】基板支持体アッセンブリの部分断面図で、製造工程を示す図である。
【図８】別の基板支持体アッセンブリの部分断面図で、異なる製造工程を示す図である。
【図９】別の基板支持体アッセンブリの底面図で、異なる製造工程を示す図である。
【図１０】異なる製造工程における別の基板支持体の底面図である。
【図１１】異なる製造工程における別の基板支持体の底面図である。
【図１２】異なる製造工程における別の基板支持体の部分断面図である。
【図１３】基板支持体アッセンブリの別の実施形態の上面図である。
【図１４】基板支持体アッセンブリの別の実施形態の部分断面図である。
【図１５】溶接前の図１４の基板支持体アッセンブリを示す部分断面図である。
【図１６】図１４の基板支持体アッセンブリのステム対本体の界面を示す部分断面図である。
【図１７】基板支持体アッセンブリの別の実施形態の部分断面図である。
【図１８】溶接前の図１７の基板支持体アッセンブリを示す部分断面図である。
【図１９】基板支持体アッセンブリの別の実施形態の部分断面図である。
【図２０】本発明の方法を使用して埋設された加熱及び／又は冷却特徴を有する処理チャンバーの別の実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００…ＰＥＣＶＤシステム、１０２…チャンバー本体、１０４…ガス源、１０６…壁、１０８…底部、１１０…蓋アッセンブリ、１１２…チャンバー容積部、１１４…ポンピング充満部、１１８…分配プレート、１２０…内側、１２２…電源、１２４…アルミニウム本体、１２６…下側、１２８…穴、１３０…電源、１３２…加熱素子、１３４…下面、１３６…上面、１３８…加熱型基板支持体アッセンブリ、１４０…基板、１４２…ステム、１４４…ステムカバー、１４６…ベローズ、１４８…シャドーフレーム、１５０…リフトピン、１５４…リフトプレート、１６０…第１端、１６４…第２端、１７０…溶接、１９０…サーモカップル、２０２…非実施領域、２０４…溶接実施領域、２２０…保護シース、２２２…誘電体、２２４…導電性素子、３０２…溝、３０４…キャップ、３０６…外面、３０８…底部、３１０…空所、３１２…幅、３１４、３１６…深さ、３２０…底部、３８０、３８２…壁、４００…ツール、４０２…肩部、４０４…円板状本体、４０６…プローブ、４０８…シャフト、４１０…直径、４１２…長さ、４１４…直径、４２０…外縁、５０２…第１界面、５０４…第２界面、５０６…固相接合部、５１０…外側溶接線、５１２…暫定溶接線、６１０…第２の外側溶接線、７０２…部分、７０４…エアポケット、８００…ツール、８０２…プローブ、８１０…本体、８１２…直径、９０２、９０４…溶接線、１００２、１００４…端、１１０２、１１０４…穴、１２０２…コンジット、１２０４…ヒータリード、１３００…基板支持体アッセンブリ、１３１０…本体、１３１４、１３１６…制御ゾーン、１３１８、１３２２…外側ゾーン加熱素子、１３２０、１３２４…内側ゾーン加熱素子、１３２６…外側サーモカップル、１４００…基板支持体アッセンブリ、１４０２…冷却通路、１４０４、１４０６…溶接実施領域、１４０８…キャッププレート、１４１０…非実施領域、１４１２…管、１５００…攪拌溶接ツール、１５０２…チャネル、１５０４…段、１６００…ポート、１７００…基板支持体アッセンブリ、１７０２、１７０４…冷却通路、１７０８…溶接実施領域、１７１０…非実施領域、１７１８…キャッププレート、１７２０…溶接実施領域、１８００…ツール、１８０２、１８０４…チャネル、１８０６…段、１９０２…溶接実施領域
【図１】
2007169777.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2007169777.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2007169777.tif 000021
【図２０】
2007169777.tif 000022
【外国語明細書】
2007169777000001.pdf