JP5264559B2 - Susceptor and plasma processing apparatus - Google Patents

Susceptor and plasma processing apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP5264559B2
JP5264559B2 JP2009047016A JP2009047016A JP5264559B2 JP 5264559 B2 JP5264559 B2 JP 5264559B2 JP 2009047016 A JP2009047016 A JP 2009047016A JP 2009047016 A JP2009047016 A JP 2009047016A JP 5264559 B2 JP5264559 B2 JP 5264559B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
susceptor
base material
nickel
composite material
clad
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009047016A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010205790A (en
Inventor
聡樹 小林
裕明 小林
勝彦 岩渕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2009047016A priority Critical patent/JP5264559B2/en
Publication of JP2010205790A publication Critical patent/JP2010205790A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5264559B2 publication Critical patent/JP5264559B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a susceptor low in thermal expansion, high in mechanical strength and excellent in corrosion resistance. <P>SOLUTION: The susceptor 105 is provided in a plasma processing device 10. The susceptor 105 has a base material 110 on which a substrate G is mounted. The base material 110 is formed using a plurality of clad materials constituted of a titanium base metal 110a and a nickel or aluminum plied timber 110b. The plurality of clad materials are joined with one another such that the base metal 110a is covered with the plied material 110b. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、被処理体を載置するサセプタ及び当該サセプタを設置したプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a susceptor for placing an object to be processed and a plasma processing apparatus provided with the susceptor.

従来から、ガスを励起させて生成されたプラズマにより基板上に成膜やエッチング等のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。たとえば、図8に示したプラズマ処理装置90では、内部中央にサセプタ900が配設されている。サセプタ900は、基板Gを載置する基材905を有している。基材905は、カーボンやアルミニウムから形成され、アルミナ(Al)やイットリア(Y)等で溶射910され、アルミナインシュレータ912により覆われている。サセプタ900を支持する支持体990は、ベローズ995を介して処理容器Chと連結され、接地されている。 Conventionally, there has been proposed a plasma processing apparatus that performs plasma processing such as film formation and etching on a substrate by plasma generated by exciting a gas (see, for example, Patent Document 1). For example, in the plasma processing apparatus 90 shown in FIG. 8, a susceptor 900 is disposed in the center of the interior. The susceptor 900 has a base material 905 on which the substrate G is placed. The base material 905 is formed of carbon or aluminum, is sprayed 910 with alumina (Al 2 O 3 ), yttria (Y 2 O 3 ), or the like, and is covered with an alumina insulator 912. A support 990 that supports the susceptor 900 is connected to the processing vessel Ch via a bellows 995 and is grounded.

基材905には、給電棒915が接続されるとともにヒータ920が埋設されている。また、給電棒915には、整合器925を介して高周波電源930が接続されている。高周波電源930から出力された高周波電力は、給電棒915を通って給電点915aから下部電極として機能するサセプタ900に印加される。ヒータ920にはヒータ源935が接続されている。ヒータ源935から出力された交流電力は、ヒータ920に印加され、これにより、サセプタ900が温度調節される。基材内部には温度センサ940が取り付けられていて、センサ値に応じた温調器945の制御により、サセプタ900の内部を200〜450℃程度の高温に維持する。また、高圧直流電源955から静電チャック950に直流電圧を供給することにより、基板Gをサセプタ900に静電吸着するようになっている。ガス供給源960から供給されたガスは、ガスシャワーヘッド965を経て処理室内に供給される。供給されたガスは、高周波電力のエネルギーによりプラズマ化され、そのプラズマにより基板Gに所望の処理が施される。サセプタ900には、複数の貫通口970が貫通している。貫通口970の下方にはリフトピン975が取り付けられた昇降機構980が設けられていて、リフトピン975を昇降させることにより基板Gを搬送するようになっている。   A power supply rod 915 is connected to the base material 905 and a heater 920 is embedded. In addition, a high frequency power source 930 is connected to the power feeding rod 915 via a matching unit 925. The high frequency power output from the high frequency power source 930 is applied to the susceptor 900 functioning as a lower electrode from the power supply point 915a through the power supply rod 915. A heater source 935 is connected to the heater 920. The AC power output from the heater source 935 is applied to the heater 920, and the temperature of the susceptor 900 is adjusted accordingly. A temperature sensor 940 is attached inside the base material, and the inside of the susceptor 900 is maintained at a high temperature of about 200 to 450 ° C. by the control of the temperature controller 945 according to the sensor value. Further, the substrate G is electrostatically attracted to the susceptor 900 by supplying a DC voltage from the high-voltage DC power supply 955 to the electrostatic chuck 950. The gas supplied from the gas supply source 960 is supplied into the processing chamber through the gas shower head 965. The supplied gas is turned into plasma by the energy of the high frequency power, and the substrate G is subjected to a desired process by the plasma. A plurality of through holes 970 pass through the susceptor 900. An elevating mechanism 980 to which lift pins 975 are attached is provided below the through hole 970, and the substrate G is transported by elevating the lift pins 975.

特開2008−42116号公報JP 2008-42116 A

たとえば、図9には、図8に示した従来のプラズマ処理装置のサセプタ部分の拡大図が示されている。プロセス中、サセプタ上の基板Gの温度を約350℃に設定するために、ヒータ920によりサセプタ900を450℃程度まで昇温する必要がある。しかしながら、加熱の際、基材905に用いるアルミニウムやニッケルは線膨張係数が大きいため、伸縮が大きい。たとえば、20℃〜350℃のとき、アルミニウムの平均線熱膨張係数は約25×10−6/K、ニッケルの平均線熱膨張係数は約15×10−6/Kである。これに対して、アルミナの平均線熱膨張係数は7.8×10−6/Kである。このように、アルミニウムやニッケルの線熱膨張係数は、アルミナの線熱膨張係数の2〜3倍も大きい。基材905の中心から端部までの長さは1600mmであるため、この状態で、アルミニウムからなる基材905を室温の25℃からプロセス温度の450℃まで昇温すると、基材905の中心から端部までの長さは約17mmも伸びる。これに対して、アルミナの伸びは5mm程度にとどまる。 For example, FIG. 9 shows an enlarged view of the susceptor portion of the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. During the process, in order to set the temperature of the substrate G on the susceptor to about 350 ° C., the susceptor 900 needs to be heated to about 450 ° C. by the heater 920. However, since aluminum and nickel used for the base material 905 have a large coefficient of linear expansion during heating, the expansion and contraction is large. For example, at 20 ° C. to 350 ° C., the average linear thermal expansion coefficient of aluminum is about 25 × 10 −6 / K, and the average linear thermal expansion coefficient of nickel is about 15 × 10 −6 / K. On the other hand, the average linear thermal expansion coefficient of alumina is 7.8 × 10 −6 / K. Thus, the linear thermal expansion coefficient of aluminum or nickel is two to three times larger than the linear thermal expansion coefficient of alumina. Since the length from the center to the end of the base material 905 is 1600 mm, when the temperature of the base material 905 made of aluminum is raised from 25 ° C. of the room temperature to 450 ° C. of the process temperature in this state, the center of the base material 905 The length to the end extends about 17 mm. On the other hand, the elongation of alumina is only about 5 mm.

このように、基材905のアルミニウムとその周りのアルミナとの熱膨張差が大きい場合、加熱及び冷却の繰り返しにより基材905とアルミナ溶射910との接合面にて特に大きな応力が生じ、アルミナ溶射910にひびが入ったり、剥がれたりする場合があった。また、基板905とアルミナインシュレータ912とが接触し、いずれかの材質が損傷や割れが生じるおそれがあった。また、複数の貫通口970の位置及び寸法も変わり、リフトピン975の昇降動作に支障が出たり、貫通口970を貫通したリフトピン975が基板Gの外側にずれて突出し、基板Gを上昇できずに基板Gの搬送に不都合が生じたりする場合があった。   Thus, when the difference in thermal expansion between the aluminum of the substrate 905 and the surrounding alumina is large, particularly large stress is generated at the joint surface between the substrate 905 and the alumina spraying 910 due to repeated heating and cooling, and the alumina spraying. In some cases, 910 was cracked or peeled off. Further, the substrate 905 and the alumina insulator 912 are in contact with each other, and any material may be damaged or cracked. Also, the positions and dimensions of the plurality of through-holes 970 are changed, which hinders the lifting and lowering operation of the lift pins 975, or the lift pins 975 that penetrate the through-holes 970 are displaced to the outside of the substrate G so that the substrate G cannot be raised. In some cases, inconvenience may occur in the conveyance of the substrate G.

高周波電源930から出力された高周波の電流がサセプタ900の金属表面を流れる際、図9に示した支持体990とアルミナインシュレータ912との隙間αを0.5mm以下に管理することにより、隙間αで異常放電が発生することを防止する必要がある。しかし、従来の装置では、基材905のアルミニウムとその周囲のアルミナとの熱膨張差が大きいため、アルミナインシュレータ912と支持体990との隙間αが0.5mm以上になってしまい、この隙間αにプラズマが入り込んで異常放電が生じる場合があった。   When the high-frequency current output from the high-frequency power source 930 flows on the metal surface of the susceptor 900, the gap α between the support 990 and the alumina insulator 912 shown in FIG. It is necessary to prevent the occurrence of abnormal discharge. However, in the conventional apparatus, since the thermal expansion difference between the aluminum of the base material 905 and the surrounding alumina is large, the gap α between the alumina insulator 912 and the support 990 becomes 0.5 mm or more, and this gap α In some cases, plasma entered into the tube and abnormal discharge occurred.

さらに、近年の基板Gの大型化に伴いサセプタ900も大型化の要請が高くなっている。現時点では、G8,G10の基板サイズに合わせてサセプタ900を大型化しなければならない。そのため、3000mm×3000mmの基板では、サセプタ900のサイズを3100mm×3100mm程度にする必要がある。これをたとえばカーボンで実現しようとすると、カーボンは機械的強度が弱いため、板が反ってしまう。これに対して、複数枚のカーボンを接着して大型サイズのサセプタに対応することも考えられるが、接着部分からゴミが生じたり、接着面で機械的強度が保てなくなる等、カーボンによるサセプタの大型化には限界がある。   Furthermore, with the recent increase in the size of the substrate G, there is an increasing demand for increasing the size of the susceptor 900. At present, the susceptor 900 must be enlarged in accordance with the substrate sizes of G8 and G10. Therefore, in the case of a 3000 mm × 3000 mm substrate, the size of the susceptor 900 needs to be about 3100 mm × 3100 mm. If this is attempted to be realized with carbon, for example, the mechanical strength of the carbon is weak, so the plate warps. On the other hand, it is conceivable to bond a plurality of carbons to handle a large size susceptor. However, dust is generated from the bonded part, and the mechanical strength cannot be maintained on the bonded surface. There is a limit to enlargement.

そこで、本発明は、低熱膨張で機械的強度が高く、耐食性に優れたサセプタ及び当該サセプタを設置したプラズマ処理装置を提供する。   Therefore, the present invention provides a susceptor having low thermal expansion, high mechanical strength, and excellent corrosion resistance, and a plasma processing apparatus provided with the susceptor.

上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、プラズマ処理装置の内部に設けられたサセプタであって、前記サセプタは、被処理体を載置する基材を有し、前記基材は、チタンの母材とニッケル又はアルミニウムの合材とから形成されたクラッド材を複数用いて、前記母材が前記合材により覆われるように前記複数のクラッド材を接合させて形成されるサセプタが提供される。   In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, there is provided a susceptor provided in a plasma processing apparatus, wherein the susceptor includes a base material on which an object to be processed is placed, and the base The material is formed by using a plurality of clad materials formed from a titanium base material and a nickel or aluminum composite material, and joining the plurality of clad materials so that the base material is covered with the composite material. A susceptor is provided.

これによれば、サセプタの基材には複数のクラッド材が用いられる。クラッド材は、チタンを母材とし、ニッケル又はアルミニウムを合材とする。各クラッド材は、図3(a)〜図3(c)に示したように、爆発接合(爆着)により製造される。具体的には、チタン上にアルミニウム又はニッケルの板を間隔を空けて重ね、その上に爆薬をセットする。爆薬の爆発時の高エネルギーにより、合材は母材面に高速駆動され、合材と母材との衝突面から液化した金属(メタルジェット)が発生する。メタルジェットは、母材表面の付着物や吸着ガスを除去し、母材及び合材表面を活性化する。これを圧着すると、母材及び合材の両金属の原子間力によって引き寄せられ、接合される。爆発圧着は瞬時に行われるため、冷間圧着であり、その接合面は、図3(c)のさざ波状Paであって所々にカルマンうずPbが生じている。   According to this, a plurality of clad materials are used for the base material of the susceptor. The clad material uses titanium as a base material and nickel or aluminum as a composite material. Each clad material is manufactured by explosive bonding (explosion bonding) as shown in FIGS. Specifically, aluminum or nickel plates are stacked on titanium with a gap, and an explosive is set thereon. Due to the high energy during the explosion of the explosive, the composite material is driven at high speed on the base material surface, and liquefied metal (metal jet) is generated from the collision surface between the composite material and the base material. The metal jet removes deposits and adsorbed gas on the surface of the base material and activates the surface of the base material and the composite material. When this is crimped, it is attracted and joined by the atomic force of both the base metal and the composite metal. Since explosive pressure bonding is performed instantaneously, it is cold pressure bonding, and the joining surface is rippled Pa in FIG. 3C, and Kalman vortex Pb is generated in some places.

チタンの平均線熱膨張係数は、200℃〜500℃のとき9.6×10−6/K〜10.0×10−6/Kであり、アルミニウムの平均線熱膨張係数やニッケルの平均線熱膨張係数より小さく、アルミナの平均線熱膨張係数に近い。よって、チタンを母材とし、これにアルミニウムやニッケルを合材とし、アルミニウムやニッケルの合材にアルミナを溶射した場合、溶射されたアルミナとサセプタとの熱膨張差を低減することができる。これにより、サセプタを20℃の室温から450℃のプロセス温度まで加熱したり、冷却しても応力が集中しにくい構造を作り上げることができる。これにより、溶射されたアルミナがひび割れたり、剥がれたりしてコンタミの原因となることを抑止できる。さらに、上述したように、接合面にて基材と合材とが強固に接合されているクラッド材を用いることにより、さらに剥離やひび割れを防止するとともにサセプタの機械的強度を高めることができる。 The average linear thermal expansion coefficient of titanium is 9.6 × 10 -6 /K~10.0×10 -6 / K when 200 ° C. to 500 ° C., an average line of the average linear thermal expansion coefficient and nickel aluminum It is smaller than the thermal expansion coefficient and close to the average linear thermal expansion coefficient of alumina. Therefore, when titanium is used as a base material, aluminum or nickel is used as a composite material, and alumina is sprayed onto the aluminum or nickel composite material, the difference in thermal expansion between the sprayed alumina and the susceptor can be reduced. As a result, it is possible to create a structure in which stress is not easily concentrated even when the susceptor is heated from a room temperature of 20 ° C. to a process temperature of 450 ° C. or cooled. Thereby, it can suppress that the sprayed alumina cracks or peels off and causes a contamination. Furthermore, as described above, by using a clad material in which the base material and the composite material are firmly joined at the joining surface, peeling and cracking can be further prevented and the mechanical strength of the susceptor can be increased.

ここで、チタンとニッケル又はチタンとアルミニウムのクラッド材を用いる替わりに、チタンにアルミニウムを溶射した場合、アルミニウムがポーラス状になるため、アルミニウムがプラズマ処理に用いられるガスを通し、チタンが腐食されるおそれがある。また、チタンにアルミニウムを溶接した場合、アルミニウムがチタンの腐食によりチタンから剥離するという課題が残る。しかしながら、本発明に係るサセプタによれば、チタンからなる母材表面は、ニッケル又はアルミニウムからなる合材により覆われ、外側に露出していない。また、クラッド材ではチタンをカバーするアルミニウムやニッケルはガスを通さない。このため、チタンの腐食を防止した耐食性に優れたサセプタを提供することができる。さらに、母材が低熱膨張であるため、異部材間に生じる隙間も管理することができ、異常放電を防止することができる。   Here, instead of using a clad material of titanium and nickel or titanium and aluminum, when aluminum is sprayed onto titanium, aluminum becomes porous, so that the titanium is corroded through the gas used for plasma treatment. There is a fear. Moreover, when aluminum is welded to titanium, the problem that aluminum peels from titanium due to corrosion of titanium remains. However, according to the susceptor according to the present invention, the surface of the base material made of titanium is covered with a composite material made of nickel or aluminum and is not exposed to the outside. Further, in the clad material, aluminum or nickel covering titanium does not pass gas. For this reason, the susceptor excellent in corrosion resistance which prevented corrosion of titanium can be provided. Furthermore, since the base material has low thermal expansion, it is possible to manage gaps generated between different members, and to prevent abnormal discharge.

前記合材の厚みは、母材の厚みの1/10倍〜3/2倍であれば好ましい。耐食性、溶接強度、温度分布等を考慮したものである。   The thickness of the composite is preferably 1/10 to 3/2 times the thickness of the base material. This takes into account corrosion resistance, welding strength, temperature distribution, and the like.

前記基材の表面に露出した合材には、アルミナ又はイットリアのいずれかが溶射されていてもよい。また、表面処理としてサンドブラストやアルマイト処理を行えば放射率が高くなりより好ましい。材料的にはアルミナの放射率が高く、熱を効率的に放出することができるため、アルミナをはじめとするセラミックスを溶射することは特に有効である。   Either alumina or yttria may be sprayed on the composite material exposed on the surface of the substrate. Further, it is more preferable to perform sandblasting or alumite treatment as the surface treatment because the emissivity is increased. In terms of material, alumina has a high emissivity and can efficiently release heat. Therefore, it is particularly effective to thermally spray ceramics such as alumina.

前記基材には、リフトピンが貫通する貫通口が設けられ、前記貫通口には、ニッケルにより形成されたパイプ状の管が嵌着されていてもよい。   The base material may be provided with a through-hole through which the lift pin passes, and a pipe-like tube made of nickel may be fitted into the through-hole.

前記基材には、リフトピンが貫通する貫通口が設けられ、前記貫通口の両端の開口部には、ニッケルにより形成された2つのリング状部材がそれぞれ接合されるとともに、ニッケルにより形成されたベローズの両端部が前記2つのリング状部材に接合されていてもよい。   The base is provided with a through-hole through which the lift pin passes, and two ring-shaped members made of nickel are joined to the openings at both ends of the through-hole, respectively, and a bellows made of nickel Both end portions of the ring may be joined to the two ring-shaped members.

前記複数のクラッド材は、ねじ止めされ、ねじ穴にはニッケルが充填されていてもよい。   The plurality of clad materials may be screwed, and the screw holes may be filled with nickel.

前記複数のクラッド材は、クラッド材同士が接合される際、互いに連通する位置に接合用の貫通口を有し、前記連通した貫通口を、接合されたクラッド材の母材及び合材と同じ厚さ及び同じ物質からなる閉塞部材により塞いでもよい。   The plurality of clad materials have through holes for joining at positions where the clad materials are joined to each other, and the communicated through holes are the same as the base material and the composite material of the joined clad materials. You may block | close with the obstruction | occlusion member which consists of thickness and the same substance.

上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、プラズマ源のエネルギーによりガスを励起させて被処理体をプラズマ処理する処理室と、前記処理室の内部に設けられたサセプタと、を備えたプラズマ処理装置であって、前記サセプタは、被処理体を載置する基材を有し、前記基材は、チタンの母材とニッケル又はアルミニウムの合材とから形成されたクラッド材を複数用いて、前記母材が前記合材により覆われるように前記複数のクラッド材を接合させて形成されるプラズマ処理装置が提供される。   In order to solve the above-described problems, according to another aspect of the present invention, a processing chamber that plasmas a target object by exciting a gas by energy of a plasma source, and a susceptor provided inside the processing chamber; The susceptor has a base material on which an object to be processed is placed, and the base material is a clad formed of a titanium base material and a nickel or aluminum composite material. There is provided a plasma processing apparatus using a plurality of materials and joining the plurality of clad materials so that the base material is covered with the composite material.

これによれば、サセプタにチタンの母材とニッケル又はアルミニウムの合材とから形成された複数のクラッド材が用いられる。このため、低熱膨張であって機械的強度が高いサセプタを構築できる。また、複数のクラッド材は、合材により母材の表面が露出しないように接合されている。このため、かかる構成のサセプタは、耐食性にも優れている。この結果、被処理体の大型化に合致した大型のサセプタを製造することができる。これにより、大型の被処理体上にプラズマ処理することが可能なプラズマ処理装置を提供することができる。   According to this, a plurality of clad materials formed of a titanium base material and a nickel or aluminum composite material are used for the susceptor. For this reason, a susceptor having low thermal expansion and high mechanical strength can be constructed. Further, the plurality of clad materials are joined so that the surface of the base material is not exposed by the composite material. For this reason, the susceptor having such a configuration is also excellent in corrosion resistance. As a result, it is possible to manufacture a large susceptor that matches the size of the object to be processed. Thereby, a plasma processing apparatus capable of performing plasma processing on a large object to be processed can be provided.

以上に説明したように、本発明によれば、低熱膨張であって機械的強度及び耐食性の高いサセプタ及び当該サセプタを設置したプラズマ処理装置を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a susceptor having low thermal expansion and high mechanical strength and corrosion resistance, and a plasma processing apparatus provided with the susceptor.

本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態に係るサセプタ近傍の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the susceptor vicinity which concerns on the same embodiment. クラッド材の製造方法を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing method of the clad material. 同実施形態に係る複数のクラッド材を用いた基材の製造方法を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing method of the base material using the some clad material which concerns on the same embodiment. 図5(a)(b)は、同実施形態に係る基材に設けられた貫通口の縦断面図である。FIGS. 5A and 5B are longitudinal sectional views of through holes provided in the base material according to the embodiment. 図6(a)(b)は、同実施形態に係る複数のクラッド材の接合方法を示した図である。6A and 6B are views showing a method for joining a plurality of clad materials according to the embodiment. 他のプラズマ処理装置の縦断面図を示したである。It is the longitudinal cross-sectional view of another plasma processing apparatus. 従来のプラズマ処理装置の縦断面図を示したである。It is the longitudinal cross-sectional view of the conventional plasma processing apparatus. 従来のプラズマ処理装置に係るサセプタ近傍の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the susceptor vicinity which concerns on the conventional plasma processing apparatus.

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については、同一符号を付することにより、重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the constituent elements having the same configuration and function, and redundant description is omitted.

(マイクロ波プラズマ処理装置の概略)
まず、本発明の一実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の構成について、図1を参照しながら説明する。図1は本装置の縦断面図を模式的に示す。
(Outline of microwave plasma processing equipment)
First, the configuration of a microwave plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 schematically shows a longitudinal sectional view of the apparatus.

マイクロ波プラズマ処理装置10は、ガラス基板(以下、「基板G」という。)をプラズマ処理するための処理容器100を有している。処理容器100は、容器本体200と蓋体300とから構成される。容器本体200は、その上部が開口された有底立方体形状を有していて、その開口は蓋体300により閉塞されている。蓋体300は、上部蓋体300aと下部蓋体300bとから構成されている。容器本体200と下部蓋体300bとの接触面にはOリング205が設けられていて、これにより容器本体200と下部蓋体300bとが密閉され、処理室が画定される。上部蓋体300aと下部蓋体300bとの接触面にもOリング210及びOリング215が設けられていて、これにより上部蓋体300aと下部蓋体300bとが密閉されている。容器本体200及び蓋体300は、たとえば、アルミニウム合金等の金属からなり、電気的に接地されている。   The microwave plasma processing apparatus 10 includes a processing container 100 for plasma processing a glass substrate (hereinafter referred to as “substrate G”). The processing container 100 includes a container body 200 and a lid body 300. The container body 200 has a bottomed cubic shape with an upper portion opened, and the opening is closed by a lid 300. The lid body 300 includes an upper lid body 300a and a lower lid body 300b. An O-ring 205 is provided on a contact surface between the container main body 200 and the lower lid body 300b, whereby the container main body 200 and the lower lid body 300b are hermetically sealed to define a processing chamber. An O-ring 210 and an O-ring 215 are also provided on the contact surface between the upper lid body 300a and the lower lid body 300b, whereby the upper lid body 300a and the lower lid body 300b are sealed. The container body 200 and the lid body 300 are made of a metal such as an aluminum alloy, for example, and are electrically grounded.

処理容器内の中央には、基板Gを載置するためのサセプタ105が設けられている。サセプタ105の基材110にはクラッド材が用いられている。サセプタ105に用いられるクラッド材については後述する。基材110の表面はアルミナ溶射(図2のアルミナ溶射110c参照)され、アルミナインシュレータ115にて覆われている。アルミナ溶射の替わりにイットリアを溶射してもよい。サセプタ105は、アルミニウムにより形成された支持体120によって支持されている。サセプタ105の周囲には処理室のガスの流れを好ましい状態に制御するためのバッフル板125が設けられている。   A susceptor 105 for placing the substrate G is provided in the center of the processing container. A clad material is used for the base material 110 of the susceptor 105. The clad material used for the susceptor 105 will be described later. The surface of the substrate 110 is sprayed with alumina (see alumina spraying 110c in FIG. 2) and covered with an alumina insulator 115. Yttria may be sprayed instead of alumina spraying. The susceptor 105 is supported by a support body 120 made of aluminum. A baffle plate 125 is provided around the susceptor 105 to control the gas flow in the processing chamber to a preferable state.

基材110の下部中央には中空の導電部材130が設けられ、容器の外部に突出している。導電部材130には、マッチングボックス185内の整合器140aを介して高周波電源140が接続されている。高周波電源140からの高周波電力が導電部材130に印加されると、高周波の電流は、導電部材130の表面からサセプタ105の表面へ伝搬する。これにより、サセプタ105にバイアス電圧が印加される。基材110にはヒータ135が埋設され、ヒータ135には高周波カットフィルタFを介してヒータ源145が接続されている。ヒータ135としては、たとえばシースヒータや面状ヒータが用いられる。ヒータ源145から出力された交流電力は、ヒータ135に印加され、これにより、サセプタ105は加熱される。基材内部には温度センサ150が取り付けられていて、センサ値に応じた温調器155の制御により、サセプタ105の内部は、200〜450℃程度の高温に維持されるようになっている。温度センサ150と温調器155の間には、高周波カットフィルタFが設けられている。   A hollow conductive member 130 is provided at the lower center of the substrate 110 and protrudes outside the container. A high-frequency power source 140 is connected to the conductive member 130 via a matching unit 140 a in the matching box 185. When high frequency power from the high frequency power supply 140 is applied to the conductive member 130, a high frequency current propagates from the surface of the conductive member 130 to the surface of the susceptor 105. As a result, a bias voltage is applied to the susceptor 105. A heater 135 is embedded in the substrate 110, and a heater source 145 is connected to the heater 135 via a high frequency cut filter F. As the heater 135, for example, a sheath heater or a planar heater is used. The AC power output from the heater source 145 is applied to the heater 135, whereby the susceptor 105 is heated. A temperature sensor 150 is attached to the inside of the base material, and the inside of the susceptor 105 is maintained at a high temperature of about 200 to 450 ° C. by the control of the temperature controller 155 according to the sensor value. A high frequency cut filter F is provided between the temperature sensor 150 and the temperature controller 155.

支持体120に連結された連結部175aと処理容器100の底面との間はベローズ175bにて連結されていて、これにより、処理容器内の真空領域を容器外部の大気領域や支持体120内の大気空間S1やマッチングボックス185内の大気空間S2から遮断する。連結部175aとマッチングボックス185との接面にはシールドスパイラル195aが設けられている。導電部材130とサセプタ105とはメタルシール195bにより封止されている。シール部材195bに替えて溶接によりシールしたり、300℃以下の低温であればOリングを用いても良い。ベローズ175bの連結部分には、Oリング195dが配設されている。   The connecting portion 175a connected to the support 120 and the bottom surface of the processing container 100 are connected by a bellows 175b, so that the vacuum region in the processing container can be changed to the atmospheric region outside the container or in the support 120. Shut off from the atmospheric space S1 and the atmospheric space S2 in the matching box 185. A shield spiral 195 a is provided on the contact surface between the connecting portion 175 a and the matching box 185. The conductive member 130 and the susceptor 105 are sealed with a metal seal 195b. Instead of the sealing member 195b, sealing may be performed by welding, or an O-ring may be used if the temperature is low at 300 ° C. or lower. An O-ring 195d is disposed at the connecting portion of the bellows 175b.

サセプタ105には、複数の貫通口160が貫通している。貫通口160の下方にはリフトピン165及びリフトピン165を昇降する昇降機構170が設けられている。昇降機構170によりリフトピン165が上昇し、貫通口160を貫通して基板Gを支持する。これにより、基板Gをサセプタ上に載置したり、サセプタ上から搬送する。処理容器100の底部にはガス排出管180が設けられていて、処理容器100の外部に設けられた真空ポンプ(図示せず)を用いて処理容器100内のガスが排出される。   A plurality of through-holes 160 pass through the susceptor 105. A lift pin 165 and a lifting mechanism 170 that lifts and lowers the lift pin 165 are provided below the through-hole 160. Lift pins 165 are lifted by the lifting mechanism 170 and pass through the through-hole 160 to support the substrate G. Thereby, the board | substrate G is mounted on a susceptor, or is conveyed from on a susceptor. A gas discharge pipe 180 is provided at the bottom of the processing container 100, and the gas in the processing container 100 is discharged using a vacuum pump (not shown) provided outside the processing container 100.

処理容器100の天井面には、誘電体板305、金属電極310及び金属カバー320が規則的に配置されている。金属電極310及び金属カバー320の周囲には、サイドカバー350が設けられている。誘電体板305、金属電極310及び金属カバー320は、僅かに角が削られた略正方形のプレートである。なお、菱形であってもよい。本明細書において、金属電極310は、金属電極310の外縁部から誘電体板305が概ね均等に露出するように誘電体板305に隣接して設けられた平板をいう。これにより、誘電体板305は、蓋体300の内壁と金属電極310によりサンドイッチされる。金属電極310は、処理容器100の内壁と電気的に接続されている。   Dielectric plates 305, metal electrodes 310, and metal covers 320 are regularly arranged on the ceiling surface of the processing container 100. A side cover 350 is provided around the metal electrode 310 and the metal cover 320. The dielectric plate 305, the metal electrode 310, and the metal cover 320 are substantially square plates with slightly rounded corners. In addition, a rhombus may be sufficient. In this specification, the metal electrode 310 refers to a flat plate provided adjacent to the dielectric plate 305 so that the dielectric plate 305 is substantially uniformly exposed from the outer edge of the metal electrode 310. As a result, the dielectric plate 305 is sandwiched between the inner wall of the lid 300 and the metal electrode 310. The metal electrode 310 is electrically connected to the inner wall of the processing container 100.

誘電体板305及び金属電極310は、基板Gや処理容器100に対して概ね45°傾いた位置に等ピッチで8枚配置される。ピッチは、一つの誘電体板305の対角線の長さが、隣り合う誘電体板305の中心間の距離の0.9倍以上になるように定められている。これにより、誘電体板305のわずかに削られた角部同士は隣接して配置される。   The eight dielectric plates 305 and the metal electrodes 310 are arranged at an equal pitch at a position inclined by approximately 45 ° with respect to the substrate G and the processing container 100. The pitch is determined such that the diagonal length of one dielectric plate 305 is 0.9 times or more the distance between the centers of adjacent dielectric plates 305. Thereby, the slightly cut corners of the dielectric plate 305 are arranged adjacent to each other.

金属電極310と金属カバー320は、誘電体板305の厚さ分、金属カバー320の方が厚い。かかる形状によれば、天井面の高さがほぼ等しくなると同時に、誘電体板305が露出した部分やその近傍のねじ穴の形状もすべてほぼ同じパターンになる。誘電体板305はアルミナにより形成され、金属電極310、金属カバー320及びサイドカバー350はアルミニウム合金により形成されている。   The metal cover 310 and the metal cover 320 are thicker by the thickness of the dielectric plate 305. According to such a shape, the height of the ceiling surface becomes substantially equal, and at the same time, the portions where the dielectric plate 305 is exposed and the shape of the screw holes in the vicinity thereof all have substantially the same pattern. The dielectric plate 305 is made of alumina, and the metal electrode 310, the metal cover 320, and the side cover 350 are made of an aluminum alloy.

誘電体板305及び金属電極310は、ねじ325により蓋体300に支持されている。金属カバー320及びサイドカバー350も同様に蓋体300の本体部分にねじ325で取り付けられている。上部蓋体300aと下部蓋体300bとの間には、紙面に垂直な方向に格子状に形成された主ガス流路330が設けられている。主ガス流路330は、複数のねじ325内に設けられた第3のガス流路325aにガスを分流する。第3のガス流路325aの入口には、流路を狭める細管335が嵌入されている。細管335は、セラミックスや金属からなる。金属電極310と誘電体板305との間には第1のガス流路310aが設けられている。金属カバー320と誘電体板305との間及びサイドカバー350と誘電体板305との間にも第2のガス流路320a1,320a2が設けられている。ねじ325の先端面は、プラズマの分布を乱さないように、金属電極310、金属カバー320及びサイドカバー350の下面と面一になっている。金属電極310に開口された第1のガス放出穴345a、金属カバー320及びサイドカバー350に開口された第2のガス放出穴345b1、345b2は均等なピッチで配設されている。   The dielectric plate 305 and the metal electrode 310 are supported on the lid 300 by screws 325. Similarly, the metal cover 320 and the side cover 350 are attached to the main body portion of the lid 300 with screws 325. Between the upper lid body 300a and the lower lid body 300b, there is provided a main gas flow path 330 formed in a lattice shape in a direction perpendicular to the paper surface. The main gas flow path 330 divides the gas into a third gas flow path 325 a provided in the plurality of screws 325. A narrow tube 335 that narrows the flow path is fitted into the inlet of the third gas flow path 325a. The thin tube 335 is made of ceramics or metal. A first gas channel 310 a is provided between the metal electrode 310 and the dielectric plate 305. Second gas flow paths 320 a 1 and 320 a 2 are also provided between the metal cover 320 and the dielectric plate 305 and between the side cover 350 and the dielectric plate 305. The front end surface of the screw 325 is flush with the lower surfaces of the metal electrode 310, the metal cover 320, and the side cover 350 so as not to disturb the plasma distribution. The first gas discharge holes 345a opened in the metal electrode 310 and the second gas discharge holes 345b1 and 345b2 opened in the metal cover 320 and the side cover 350 are arranged at an equal pitch.

ガス供給源700から出力されたガスは、主ガス流路330から第3のガス流路325a(枝ガス流路)を通過し、金属電極310内の第1のガス流路310a及び金属カバー320及びサイドカバー350内の第2のガス流路320a1,320a2を通って第1のガス放出穴345a及び第2のガス放出穴345b1、345b2から処理室内に供給される。第1の同軸管610の外周近傍の下部蓋体300bと誘電体板305との接触面にはOリング220が設けられていて、第1の同軸管610内の大気が処理容器100の内部に入らないようになっている。   The gas output from the gas supply source 700 passes through the third gas channel 325 a (branch gas channel) from the main gas channel 330, and the first gas channel 310 a and the metal cover 320 in the metal electrode 310. The first gas discharge hole 345a and the second gas discharge holes 345b1 and 345b2 are supplied to the processing chamber through the second gas flow paths 320a1 and 320a2 in the side cover 350. An O-ring 220 is provided on the contact surface between the lower lid 300 b and the dielectric plate 305 in the vicinity of the outer periphery of the first coaxial waveguide 610, and the atmosphere in the first coaxial waveguide 610 is placed inside the processing container 100. It is designed not to enter.

冷媒供給源705は、蓋体内部の冷媒配管710に接続されていて、冷媒供給源705から供給された冷媒が蓋体内部の冷媒配管710内を循環することにより処理容器100を所望の温度に保つようになっている。第4の同軸管の内部導体640aの内部には、その長手方向に冷媒配管715が貫通している。この流路に冷媒を通すことにより、内部導体640aの加熱を抑止するようになっている。   The refrigerant supply source 705 is connected to the refrigerant pipe 710 inside the lid, and the refrigerant supplied from the refrigerant supply source 705 circulates in the refrigerant pipe 710 inside the lid so that the processing container 100 is brought to a desired temperature. To keep. A refrigerant pipe 715 passes through the inner conductor 640a of the fourth coaxial waveguide in the longitudinal direction. Heating of the internal conductor 640a is suppressed by passing the coolant through this flow path.

蓋体300を掘り込んで形成された第1の同軸管の外部導体610bには、内部導体610aが挿入されている。同様にして掘り込んで形成された第2〜第4の同軸管の外部導体620b〜640bには、第2〜第4の同軸管の内部導体620a〜640aが挿入され、その上部は蓋体カバー660で覆われている。各同軸管の内部導体は熱伝導のよい銅で形成されている。   An inner conductor 610a is inserted into the outer conductor 610b of the first coaxial waveguide formed by digging the lid 300. Similarly, the inner conductors 620a to 640a of the second to fourth coaxial waveguides are inserted into the outer conductors 620b to 640b of the second to fourth coaxial waveguides formed by digging in the same manner, and the upper part thereof is a lid cover. It is covered with 660. The inner conductor of each coaxial tube is made of copper with good thermal conductivity.

誘電体板305の表面は、第1の同軸管610から誘電体板305にマイクロ波が入射する部分と誘電体板305からマイクロ波が放出される部分を除いて金属膜305aにて被覆されている。これにより、誘電体板305とそれに隣接する部材間に生じた空隙によってもマイクロ波の伝搬が乱されず、安定してマイクロ波を処理容器内に導くことができる。   The surface of the dielectric plate 305 is covered with a metal film 305a except for a portion where the microwave is incident on the dielectric plate 305 from the first coaxial waveguide 610 and a portion where the microwave is emitted from the dielectric plate 305. Yes. Accordingly, the propagation of the microwave is not disturbed by the gap generated between the dielectric plate 305 and the adjacent member, and the microwave can be stably guided into the processing container.

この結果、誘電体板305から放出されたマイクロ波は、表面波となって電力を半分に分配しながら金属電極310、金属カバー320及びサイドカバー350の表面を伝搬する。処理容器内面の金属面とプラズマとの間を伝搬する表面波を、以下、導体表面波(金属表面波:Metal Surface Wave)という。これにより、天井面全体に、導体表面波が伝搬し、本実施形態に係るプラズマ処理装置10の天井面下方にて、均一なプラズマが安定的に生成され、そのプラズマにより基板Gに所望の処理が施される。プラズマ処理の一例としては、マイクロクリスタル、アモルファスシリコン、SiO、SiNの成膜が挙げられる。 As a result, the microwave emitted from the dielectric plate 305 propagates on the surfaces of the metal electrode 310, the metal cover 320, and the side cover 350 while distributing the power in half as a surface wave. Hereinafter, the surface wave propagating between the metal surface on the inner surface of the processing container and the plasma is referred to as a conductor surface wave (metal surface wave). As a result, the conductor surface wave propagates to the entire ceiling surface, and uniform plasma is stably generated below the ceiling surface of the plasma processing apparatus 10 according to the present embodiment. Is given. As an example of the plasma treatment, there is a film formation of microcrystal, amorphous silicon, SiO 2 , or SiN.

(サセプタの内部構成)
次に、サセプタ105の内部構成について、図2を参照しながら説明する。前述したように、サセプタ105の基材110には複数枚のクラッド材が用いられている。クラッド材の製造方法は、図3(a)に示したように、母材であるチタン(Ti)上に合材であるニッケル(Ni)の板を、間隔を空けて重ね、その上に爆薬Bmpをセットする。爆薬Bmpの爆発時の高エネルギーにより、図3(b)に示したように、合材Niは母材面に高速駆動され、母材と合材との衝突面から液化した金属(メタルジェット)が発生する。メタルジェットは、母材Tiの表面の付着物や吸着ガスを除去し、母材Tiの表面及び合材Niの表面を活性化する。これを圧着すると、母材Ti及び合材Niの当接部分は両金属の原子間力によって引き寄せられ、接合される。爆発圧着は瞬時に行われるため、冷間圧着であり、母材Ti及び合材Niの接合面は、図3(c)に示したようにさざ波状Paであって所々にカルマンうずPbが生じている。
(Internal structure of susceptor)
Next, the internal configuration of the susceptor 105 will be described with reference to FIG. As described above, a plurality of clad materials are used for the base material 110 of the susceptor 105. As shown in FIG. 3A, the clad material is manufactured by stacking nickel (Ni) plates, which are mixed materials, on titanium (Ti), which is a base material, with an interval between them, and an explosive thereon. Set Bmp. As shown in FIG. 3 (b), the composite material Ni is driven at high speed on the base material surface due to the high energy during the explosion of the explosive Bmp, and the metal liquefied from the collision surface between the base material and the composite material (metal jet) Will occur. The metal jet removes deposits and adsorbed gas on the surface of the base material Ti, and activates the surface of the base material Ti and the surface of the composite material Ni. When this is crimped, the contact portion between the base material Ti and the composite material Ni is attracted and joined by the atomic force of both metals. Explosive pressure bonding is performed instantaneously, so it is cold pressure bonding, and the joint surface of the base material Ti and the material Ni is rippled Pa as shown in FIG. 3C, and Kalman vortex Pb is generated in some places. ing.

このようにして製造されたクラッド材では、母材と合材とが強固に接合されている。よって、クラッド材をサセプタ105に用いるとサセプタ105の機械的強度を高めることができる。特に、近年の基板Gの大型化に伴いサセプタ105も大型化が必要になっている。現時点では、G8,G10の基板サイズに合わせてサセプタ105を大型化しなければならない。そのため、たとえば基板サイズ3000mm×3000mmの基板では、サセプタ105のサイズを3100mm×3100mm程度にする必要がある。これをたとえばカーボンで実現しようとすると、カーボンは強度が弱いため、基材が反ってしまサセプタとしての機械的強度が保てなくなる。これに対して、複数枚のカーボンを接着して基材を形成し、大型サイズのサセプタに対応することも考えられる。しかしながら、接着部分にゴミが生じたり、接着面で機械的強度が保てなくなる等、カーボンによるサセプタ105の大型化には限界がある。これに対して、本実施形態によれば、前述したようにチタンとアルミニウム又はニッケルのクラッド材を用いることによりサセプタ105の機械的強度を高め、サセプタ105の大型化に柔軟に対応することができる。   In the clad material manufactured in this way, the base material and the composite material are firmly bonded. Therefore, when a clad material is used for the susceptor 105, the mechanical strength of the susceptor 105 can be increased. In particular, with the recent increase in size of the substrate G, the susceptor 105 needs to be increased in size. At present, the susceptor 105 must be enlarged in accordance with the substrate sizes of G8 and G10. Therefore, for example, in a substrate having a substrate size of 3000 mm × 3000 mm, the size of the susceptor 105 needs to be about 3100 mm × 3100 mm. If this is attempted to be realized with carbon, for example, the strength of carbon is weak, so that the substrate is warped and the mechanical strength as a susceptor cannot be maintained. On the other hand, it is also conceivable that a plurality of carbons are bonded to form a base material to cope with a large size susceptor. However, there is a limit to the increase in the size of the susceptor 105 using carbon, such as generation of dust at the bonded portion and the inability to maintain mechanical strength at the bonded surface. On the other hand, according to the present embodiment, as described above, the mechanical strength of the susceptor 105 can be increased by using the clad material of titanium and aluminum or nickel, and the susceptor 105 can be flexibly accommodated. .

チタンは熱拡散率が小さい。このため、発熱体であるヒータ135は基材110の中心に配置する。また、ヒータ135を挟む2枚のクラッド材の厚みは同一であるか、異なる場合でも、ヒータ135の厚みである2mm以内に収められている。   Titanium has a low thermal diffusivity. For this reason, the heater 135 which is a heating element is disposed at the center of the base 110. Moreover, even if the thickness of the two clad members sandwiching the heater 135 is the same or different, they are contained within 2 mm which is the thickness of the heater 135.

次に、複数のクラッド材を用いたサセプタの製造方法について、図4を参照しながら説明する。基材110は、4枚のクラッド材を用いて矩形上に成形されている。図4(a)に示したように、まず、基材110の中心部分となる二枚のクラッド材KA、KBを接合する。クラッド材KA、KBは、間にヒータ135を挟んだ状態にてチタンの母材側を合わせてニッケルの合材側がサセプタの表面側にくるように配置する。この状態にて、クラッド材KB側に設けられた複数のねじ穴にねじSを挿入し、クラッド材KA,KBをねじ止めする。   Next, a method for manufacturing a susceptor using a plurality of clad materials will be described with reference to FIG. The base material 110 is formed on a rectangle using four clad materials. As shown in FIG. 4A, first, the two clad materials KA and KB serving as the central portion of the base material 110 are joined. The clad materials KA and KB are arranged such that the nickel base material side is on the surface side of the susceptor with the base material side of titanium in a state where the heater 135 is sandwiched therebetween. In this state, screws S are inserted into a plurality of screw holes provided on the clad material KB side, and the clad materials KA and KB are screwed.

次に、図4(b)に示したように、ねじSが挿入されたねじ穴に合材と同じ材質のニッケルを埋め込み、溶接によりクラッド材KBの合材のニッケルと接合する。また、クラッド材KA、KBの母材の側部を母材の厚み分削り落とす。削られた部分には、図4(c)に示したように、クラッド材KC、KDの母材が嵌入され、前述した方法と同様に、複数のねじSでクラッド材KA,KBにねじ止めされる。最後に、ねじSが挿入されたねじ穴に合材と同じ材質のニッケルを埋め込み、溶接によりクラッド材KC、KDの合材のニッケルと接合する。クラッド材KA,KBの合材のニッケルとクラッド材KC、KDの合材のニッケルも溶接する。このようにして、図2に示したように、基材110は、複数のクラッド材を用いて、母材110aが合材110bにより覆われるように各クラッド材を接合させて形成される。なお、各クラッド材の接合は電子ビーム溶接(EBW:Electron Beam Welding)により行われる。合材がアルミニウムの場合には、電子ビーム溶接(EBW)に替えて摩擦攪拌接合(FSW:Friction Stir Welding)を用いることができる。合材にニッケルを用いた場合には、ニッケルは融点が高いため、摩擦攪拌接合(FSW)は使えない。   Next, as shown in FIG. 4B, nickel of the same material as the composite material is embedded in the screw hole in which the screw S is inserted, and is joined to the nickel of the composite material of the clad material KB by welding. Further, the side portions of the base materials of the clad materials KA and KB are scraped off by the thickness of the base material. As shown in FIG. 4 (c), the base material of the clad material KC, KD is inserted into the cut portion, and the clad material KA, KB is screwed with a plurality of screws S in the same manner as described above. Is done. Finally, nickel of the same material as the composite material is embedded in the screw hole in which the screw S is inserted, and is joined to the nickel of the composite material of the clad materials KC and KD by welding. The nickel of the clad materials KA and KB and the nickel of the clad materials KC and KD are also welded. In this way, as shown in FIG. 2, the base material 110 is formed by using a plurality of clad materials and bonding the clad materials so that the base material 110a is covered with the composite material 110b. In addition, joining of each clad material is performed by electron beam welding (EBW: Electron Beam Welding). When the composite material is aluminum, Friction Stir Welding (FSW) can be used instead of electron beam welding (EBW). When nickel is used as the compound material, the friction stir welding (FSW) cannot be used because nickel has a high melting point.

合材110bの厚みは、母材110aの厚みの1/10倍〜3/2倍が好ましい。たとえば、電子ビーム溶接(EBW:Electron Beam Welding)を行う際、ビームが母材に達すると合材と母材との界面にて合金層が形成され、割れの原因となる。よって、電子ビーム溶接は合材の厚みの範囲内で行わなければならない。電子ビーム溶接に必要な合材の最小限の厚みは3mmである。これに合金層形成を防止するためのマージンを1mm取って、クラッド材1枚の合材の厚みは4mmに設定されることが好ましい。   The thickness of the composite material 110b is preferably 1/10 to 3/2 times the thickness of the base material 110a. For example, when performing electron beam welding (EBW), when the beam reaches the base material, an alloy layer is formed at the interface between the composite material and the base material, causing cracks. Therefore, the electron beam welding must be performed within the thickness range of the composite material. The minimum thickness of the composite material required for electron beam welding is 3 mm. It is preferable that a margin for preventing the formation of the alloy layer is 1 mm, and the thickness of the composite material of one clad material is set to 4 mm.

サセプタ全体の厚さを薄くすると、重量が軽く、熱膨張に有利で、熱膨張による変形のおそれも減り、コストも安くなるが、温度分布の面からするとサセプタ全体の厚さはある程度厚くする必要がある。これらを考慮して、サセプタの厚さを30mm〜40mmに設計する。本実施形態では、クラッド材1枚の合材110bの厚みを4mm、クラッド材2枚のトータルの厚みを30mmとした。よって、クラッド材1枚の厚み15mmに対して母材の厚みは、11mm(=15−4)となる。たとえば、クラッド材2枚のトータルの厚みを40mmとした場合には、クラッド材1枚の厚み20mmに対して母材の厚みは、16mm(=20−4)となる。   Decreasing the overall thickness of the susceptor reduces the weight, which is advantageous for thermal expansion, reduces the risk of deformation due to thermal expansion, and reduces the cost. However, in terms of temperature distribution, the overall thickness of the susceptor must be increased to some extent. There is. Considering these, the thickness of the susceptor is designed to be 30 mm to 40 mm. In the present embodiment, the thickness of one clad material 110b is 4 mm, and the total thickness of two clad materials is 30 mm. Accordingly, the thickness of the base material is 11 mm (= 15−4) with respect to the thickness of one clad material of 15 mm. For example, when the total thickness of two clad materials is 40 mm, the thickness of the base material is 16 mm (= 20−4) with respect to the thickness of 20 mm of one clad material.

合材の厚さと母材の厚さの比率について考える。たとえばヤング率ε(=σ:応力/E:歪み)を考えると、チタンはアルミニウムの1.5倍であり、ニッケルの1/2倍である。このことから、アルミニウムを合材とする場合、合材は母材より厚くすることが可能であり、合材の厚さは母材の厚さの最大1.5倍とすることができる。   Consider the ratio between the thickness of the composite material and the thickness of the base material. For example, considering the Young's modulus ε (= σ: stress / E: strain), titanium is 1.5 times that of aluminum and ½ times that of nickel. From this, when aluminum is used as the composite material, the composite material can be thicker than the base material, and the thickness of the composite material can be up to 1.5 times the thickness of the base material.

次に、母材に対して合材をどの程度まで薄くできるかについて考える。一般的な電力供給でサセプタを450℃まで昇温させるためには2時間程度かかる。サセプタを構成する母材及び合材の厚みが増えると、当然昇温に必要な電力を増加するか、昇温時間を長くする必要が生じる。また、稼働中(プロセス中)の応答性も悪化する。たとえば、サセプタの厚みを90mm程度にすると、昇温や応答性が悪化し、機械的強度や内部温度の均一性に対してもディメリットが大きい。これを考慮すると、合材の厚さは薄い方が好ましい。しかしながら、サセプタ105のトータルの厚みの適正化は、温度分布(厚い方が有利:特に合材が厚いと有利)、応答性(薄い方が有利)、高温強度(厚い方が有利)、重量(薄い方が軽くて有利)、溶接強度(合材が厚い方が有利)、熱膨張(合材は薄い方が有利)を考慮して決定する必要がある。これらを考慮した結果、発明者らは合材の厚さは母材の厚さの1/10以上が好ましいと結論付けた。この場合、合材の厚さが1mm程度になることも考えられるが、摩擦攪拌溶接FSWであれば、溶接は可能である。   Next, consider how thin the composite can be with respect to the base material. It takes about 2 hours to raise the temperature of the susceptor to 450 ° C. with a general power supply. When the thickness of the base material and the composite material constituting the susceptor increases, naturally, it is necessary to increase the electric power required for the temperature increase or lengthen the temperature increase time. In addition, the responsiveness during operation (in process) also deteriorates. For example, when the thickness of the susceptor is about 90 mm, the temperature rise and the responsiveness are deteriorated, and the demerit is great for the mechanical strength and the uniformity of the internal temperature. Considering this, it is preferable that the thickness of the composite material is thin. However, the optimization of the total thickness of the susceptor 105 includes the following: temperature distribution (thicker is more advantageous: particularly thicker is more advantageous), responsiveness (thin is more advantageous), high-temperature strength (thicker is more advantageous), weight ( It is necessary to determine in consideration of the lighter the thinner one, the better the welding strength (the thicker the material is, the better) and the thermal expansion (the thinner the material is, the better). As a result of considering these matters, the inventors concluded that the thickness of the composite material is preferably 1/10 or more of the thickness of the base material. In this case, the thickness of the composite material may be about 1 mm, but welding is possible with the friction stir welding FSW.

チタンの平均線熱膨張係数は、200℃〜500℃のとき9.6×10−6/K〜10.0×10−6/Kであり、アルミニウムの平均線熱膨張係数ややニッケルの平均線熱膨張係数より小さく、アルミナの平均線熱膨張係数に近い。よって、チタンを母材とし、これにアルミニウムやニッケルを合材とし、アルミニウムやニッケルの合材にアルミナを溶射した場合、溶射されたアルミナとサセプタとの熱膨張差を低減することができる。これにより、サセプタを20℃の室温から450℃のプロセス温度まで加熱したり、冷却しても応力が集中しにくい構造を作り上げることができる。これにより、溶射されたアルミナがひび割れたり、剥がれたりしてコンタミの原因となることを抑止できる。さらに、上述したように、接合面にて基材と合材とが強固に接合されているクラッド材を用いることにより、さらに剥離やひび割れを防止するとともにサセプタの機械的強度を高めることができる。 The average linear thermal expansion coefficient of titanium is 9.6 × 10 -6 /K~10.0×10 -6 / K when 200 ° C. to 500 ° C., an average line of the average linear thermal expansion coefficient slightly nickel aluminum It is smaller than the thermal expansion coefficient and close to the average linear thermal expansion coefficient of alumina. Therefore, when titanium is used as a base material, aluminum or nickel is used as a composite material, and alumina is sprayed onto the aluminum or nickel composite material, the difference in thermal expansion between the sprayed alumina and the susceptor can be reduced. As a result, it is possible to create a structure in which stress is not easily concentrated even when the susceptor is heated from a room temperature of 20 ° C. to a process temperature of 450 ° C. or cooled. Thereby, it can suppress that the sprayed alumina cracks or peels off and causes a contamination. Furthermore, as described above, by using a clad material in which the base material and the composite material are firmly joined at the joining surface, peeling and cracking can be further prevented and the mechanical strength of the susceptor can be increased.

また、本実施形態に係るサセプタ105は、耐食性にも優れている。たとえば、チタンとニッケルとのクラッド材を用いる替わりに、チタンにアルミニウムを溶射した場合、アルミニウムがポーラス状になるため、アルミニウムがプラズマ処理に用いられるガスを通し、チタンが腐食されるおそれがある。また、チタンにアルミニウムを溶接した場合、アルミニウムがチタンの腐食によりチタンから剥離するという課題が残る。しかしながら、本発明に係るサセプタ105では、チタンからなる母材はアルミニウムやニッケルからなる合材により覆われ、外側に露出していない。このため、プラズマが、母材であるチタンと接触しない。また、クラッド材では合材のアルミニウム又はニッケルは、溶射のようにポーラス状でない。よって、合材のアルミニウム又はニッケルはプラズマ耐性及びガス耐性に優れる。よって、ガスがアルミニウム又はニッケルを通してチタンを腐食することがない。これらの理由から、本実施形態によれば、耐食性に優れたサセプタ105を構築することができる。   Moreover, the susceptor 105 according to the present embodiment is also excellent in corrosion resistance. For example, when aluminum is sprayed on titanium instead of using a clad material of titanium and nickel, aluminum becomes porous, and therefore, there is a possibility that the aluminum is passed through a gas used for plasma processing and the titanium is corroded. Moreover, when aluminum is welded to titanium, the problem that aluminum peels from titanium due to corrosion of titanium remains. However, in the susceptor 105 according to the present invention, the base material made of titanium is covered with a composite material made of aluminum or nickel and is not exposed to the outside. For this reason, plasma does not contact with titanium which is a base material. In addition, in the clad material, aluminum or nickel as a composite material is not porous like spraying. Therefore, aluminum or nickel of the composite material is excellent in plasma resistance and gas resistance. Thus, the gas does not corrode titanium through aluminum or nickel. For these reasons, according to the present embodiment, the susceptor 105 having excellent corrosion resistance can be constructed.

また、高周波電源140から出力された高周波の電流は、サセプタ105のニッケル又はアルミニウムの表層を流れる。その際、支持体120とアルミナインシュレータ115との隙間を0.5mm以下に管理すると、隙間にて異常放電が発生することを防止できる。しかし、図9に示した従来の装置では、基材110のアルミニウムとその周りを形成するアルミナの熱膨張差が大きいため、アルミナインシュレータ910と支持体990との隙間αが0.5mm以上になってしまい、この隙間αにプラズマが入り込んで異常放電が生じる場合があった。   Further, the high frequency current output from the high frequency power supply 140 flows through the surface layer of nickel or aluminum of the susceptor 105. At that time, if the gap between the support 120 and the alumina insulator 115 is controlled to 0.5 mm or less, abnormal discharge can be prevented from occurring in the gap. However, in the conventional apparatus shown in FIG. 9, the gap α between the alumina insulator 910 and the support 990 is 0.5 mm or more because the thermal expansion difference between the aluminum of the substrate 110 and the alumina forming the periphery of the aluminum is large. As a result, plasma may enter the gap α and abnormal discharge may occur.

一方、チタンの線熱膨張係数は、アルミニウムやニッケルの線熱膨張係数より小さい。よって、本実施形態に係るサセプタ105によれば、アルミナインシュレータ115と支持体120との隙間を0.5mm以下に管理することができる。この結果、隙間にて異常放電が生じることを防止できる。   On the other hand, the coefficient of linear thermal expansion of titanium is smaller than that of aluminum or nickel. Therefore, according to the susceptor 105 according to the present embodiment, the gap between the alumina insulator 115 and the support 120 can be managed to be 0.5 mm or less. As a result, it is possible to prevent abnormal discharge from occurring in the gap.

図2に戻り、サセプタの内部構成について説明を続ける。クラッド材110には、100μm〜400μm程度の厚さのアルミナが溶射され、これにより、アルミナインシュレータ115が形成されている。これにより、アルミナの放射熱で基板Gを温めることができる。このように、基材110の表面に、アルミナやイットリアを溶射したり、アルマイト処理を行うことによりサセプタ105の耐食性や放射率を高めている。また、チタンとニッケルとから形成されたクラッド材の場合、チタンとニッケルとの熱膨張差が小さいため、基板110の反りを防止するために有効である。   Returning to FIG. 2, the description of the internal configuration of the susceptor will be continued. The clad material 110 is thermally sprayed with alumina having a thickness of about 100 μm to 400 μm, whereby an alumina insulator 115 is formed. Thereby, the board | substrate G can be warmed with the radiant heat of an alumina. Thus, the corrosion resistance and emissivity of the susceptor 105 are enhanced by spraying alumina or yttria on the surface of the substrate 110 or performing anodizing. Further, in the case of a clad material formed of titanium and nickel, since the difference in thermal expansion between titanium and nickel is small, it is effective for preventing the substrate 110 from warping.

このようにして、本実施形態のサセプタ105は、チタン、ニッケル、アルミナの順に隣接して形成されている。チタンにアルミナを直接溶射しないのは、アルミナには耐食性があるが、溶射ではアルミナインシュレータ115がポーラス状に形成されるので、チタンにアルミナを直接溶射するとポーラスの気孔間からガスが通され、内部のチタンを腐食させてしまうからである。これに対して、本実施形態にかかるサセプタ105では、チタンをニッケル又はアルミニウムで覆うことにより、アルミナ溶射のポーラスの気孔間からガスが通されても、ニッケルの耐食性により内部のチタンが腐食することからガードされる。   In this way, the susceptor 105 of this embodiment is formed adjacent to the titanium, nickel, and alumina in this order. The reason why alumina is not directly sprayed on titanium is that although alumina has corrosion resistance, the alumina insulator 115 is formed in a porous shape by spraying, so when alumina is directly sprayed on titanium, gas is passed between the pores of the porous, This is because the titanium is corroded. In contrast, in the susceptor 105 according to the present embodiment, by covering titanium with nickel or aluminum, even if gas is passed between porous pores of alumina spraying, the internal titanium is corroded due to the corrosion resistance of nickel. Guarded from.

基材110にアルミナを溶射する替わりにイットリアを溶射してもよい。ただし、イットリアの場合、フッ素系ガスに弱く剥がれる危険性があるため、フッ素系ガスを用いないプロセスに好適である。   Instead of spraying alumina on the substrate 110, yttria may be sprayed. However, yttria is suitable for a process that does not use a fluorine-based gas because there is a risk of being weakly peeled off by the fluorine-based gas.

(リフトピンの貫通口)
次に、サセプタ105に設けられたリフトピンの貫通口160について、図2及び図5を参照しながら説明する。図2に示したように、基材110には、複数の貫通口160が設けられている。前述したように、リフトピン165は、貫通口160を貫通して基板Gの裏面に当接し、基板Gを持ち上げる。貫通口160の内壁面に母材110aのチタンが露出していると、プラズマが貫通口160の内部に入り込んだ際に腐食されたり、異常放電を生じさせるおそれがある。よって、図5(a)に示したように、基材110の貫通口160には、ニッケルのスリーブ110c(パイプ状の管)が嵌着される。スリーブ110cとクラッド材の合材110bとは溶接される。また、摺動性を向上させるために、ニッケルのスリーブ110cの内側にさらにアルミナ又はジルコニアのスリーブ110hが嵌着される。なお、スリーブ110cとクラッド材の合材110bとは溶接により接合されている。
(Lift pin through hole)
Next, the lift pin through-hole 160 provided in the susceptor 105 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 2, the substrate 110 is provided with a plurality of through holes 160. As described above, the lift pins 165 pass through the through hole 160 and come into contact with the back surface of the substrate G to lift the substrate G. If the titanium of the base material 110a is exposed on the inner wall surface of the through hole 160, the plasma may be corroded or cause abnormal discharge when the plasma enters the through hole 160. Therefore, as shown in FIG. 5A, a nickel sleeve 110 c (pipe-like tube) is fitted into the through-hole 160 of the base 110. The sleeve 110c and the clad material mixture 110b are welded together. Further, in order to improve the slidability, an alumina or zirconia sleeve 110h is further fitted inside the nickel sleeve 110c. The sleeve 110c and the clad material mixture 110b are joined by welding.

サセプタ上の基板Gの温度を350℃程度にするためには、ヒータ135によりサセプタ105を450℃程度まで昇温する必要がある。加熱の際、基材110にアルミニウムやニッケルを用いるとこれらの材質は線膨張係数が大きいため、伸縮が大きい。たとえば、20℃〜350℃のとき、アルミニウムの平均線熱膨張係数は25×10−6/K、ニッケルの平均線熱膨張係数は15×10−6/K程度である。これに対して、アルミナの平均線熱膨張係数は7.8×10−6/Kである。このように、アルミニウムやニッケルの線熱膨張係数は、アルミナの線熱膨張係数の2〜3倍も大きい。基材905の中心から端部までの長さは1500mmであるため、この状態で、アルミニウムからなる基材905を室温の25℃からプロセス温度の450℃まで昇温すると、基材905の中心から端部までの長さは約16mmも伸びる。これに対して、ガラスの線熱膨張係数は、200℃〜300℃のとき、3.8×10−6/Kである。よって、ヒータ135の温度を450℃に設定した場合のガラス基板Gの伸びは約2mmである。この結果、貫通口160を貫通したリフトピン165は、基板Gの側部より外側に突出してしまい基板Gの裏面に当接せず、基板Gをリフトできない場合がある。 In order to set the temperature of the substrate G on the susceptor to about 350 ° C., the heater 135 needs to raise the temperature of the susceptor 105 to about 450 ° C. When heating, when aluminum or nickel is used for the base material 110, these materials have a large coefficient of linear expansion, so that the expansion and contraction is large. For example, when the temperature is 20 ° C. to 350 ° C., the average linear thermal expansion coefficient of aluminum is 25 × 10 −6 / K, and the average linear thermal expansion coefficient of nickel is about 15 × 10 −6 / K. On the other hand, the average linear thermal expansion coefficient of alumina is 7.8 × 10 −6 / K. Thus, the linear thermal expansion coefficient of aluminum or nickel is two to three times larger than the linear thermal expansion coefficient of alumina. Since the length from the center of the base material 905 to the end is 1500 mm, in this state, when the temperature of the base material 905 made of aluminum is increased from 25 ° C. of the room temperature to 450 ° C. of the process temperature, the center of the base material 905 is The length to the end extends about 16 mm. On the other hand, the linear thermal expansion coefficient of glass is 3.8 × 10 −6 / K when it is 200 ° C. to 300 ° C. Therefore, the elongation of the glass substrate G when the temperature of the heater 135 is set to 450 ° C. is about 2 mm. As a result, the lift pin 165 penetrating through the through-hole 160 protrudes outward from the side portion of the substrate G and does not contact the back surface of the substrate G, so that the substrate G may not be lifted.

しかしながら、本実施形態によれば、基材110が、チタンとニッケル又はアルミニウムのクラッド材により形成されていればよいため、チタンの低熱膨張により基板Gを搬送するためのリフトピン165の位置決め誤差を小さくすることができる。また、図5(a)では、貫通口160にニッケルのスリーブ110c及びアルミナ又はジルコニアのスリーブ110hが嵌着されている。これにより、貫通口160の内壁にチタンが露出しないため、プラズマによるチタンの腐食を防ぎ、異常放電の発生を防止することができる。   However, according to this embodiment, since the base material 110 only needs to be formed of a clad material of titanium and nickel or aluminum, positioning errors of the lift pins 165 for transporting the substrate G due to low thermal expansion of titanium are reduced. can do. In FIG. 5A, a nickel sleeve 110c and an alumina or zirconia sleeve 110h are fitted into the through-hole 160. Thereby, since titanium is not exposed to the inner wall of the through-hole 160, corrosion of titanium by plasma can be prevented and occurrence of abnormal discharge can be prevented.

ただし、図5(a)では、スリーブ110c、110hとこれらのスリーブに密着したニッケル及びチタンの組み合わせからなる基材110との間にて高さ方向に熱膨張差が生じる。これに対して、図5(b)に示したように、貫通口160の両端部にてニッケルにより形成された2つのリング状部材110d,110eをクラッド材の合材110bにそれぞれ接合し、ニッケルにより形成されたベローズ110fの両端部を2つのリング状部材110d,110eの開口周辺に接合する。クラッド材の母材110aとベローズ110fとの間は空間になっている。これにより、クラッド材の母材110aのチタンはリング状部材110d,110eとベローズ110fによりプラズマ側に露出しない。この結果、プラズマによりチタンが腐食されることを防止することができるとともに、母材110aの熱膨張をベローズ110fにて吸収することができる。   However, in FIG. 5A, a difference in thermal expansion occurs in the height direction between the sleeves 110 c and 110 h and the base material 110 made of a combination of nickel and titanium adhered to these sleeves. On the other hand, as shown in FIG. 5B, two ring-shaped members 110d and 110e formed of nickel at both ends of the through-hole 160 are joined to the clad material 110b, respectively. Both ends of the bellows 110f formed by the above are joined to the periphery of the openings of the two ring-shaped members 110d and 110e. There is a space between the base material 110a of the clad material and the bellows 110f. Thereby, the titanium of the clad base material 110a is not exposed to the plasma side by the ring-shaped members 110d and 110e and the bellows 110f. As a result, it is possible to prevent the titanium from being corroded by the plasma and to absorb the thermal expansion of the base material 110a by the bellows 110f.

以上に説明したように、本実施形態によれば、ニッケルとチタンとから形成されたクラッド材を複数用いて基材110を構成することにより、低熱膨張で機械的強度が高く、プラズマ耐性、ガス耐性等の耐食性に優れたサセプタ105を提供することができる。その際、主に低熱膨張及び機械的強度はチタンで担保し、耐食性はニッケルで担保する。   As described above, according to the present embodiment, by forming the base material 110 using a plurality of clad materials formed of nickel and titanium, low thermal expansion, high mechanical strength, plasma resistance, gas A susceptor 105 having excellent corrosion resistance such as resistance can be provided. At that time, mainly low thermal expansion and mechanical strength are secured by titanium, and corrosion resistance is secured by nickel.

合材110bの厚みは、母材110aの厚みの1/10倍〜3/2倍が好ましい。たとえば、電子ビーム溶接(EBW:Electron Beam Welding)を行う際、ビームが母材に達すると合材と母材との界面にて合金層が形成され、割れの原因となる。よって、電子ビーム溶接は合材の厚みの範囲内で行わなければならない。電子ビーム溶接に必要な合材の最小限の厚みは3mmである。これに合金層形成を防止するためのマージンを1mm取って、クラッド材1枚の合材の厚みは4mmに設定されることが好ましい。   The thickness of the composite material 110b is preferably 1/10 to 3/2 times the thickness of the base material 110a. For example, when performing electron beam welding (EBW), when the beam reaches the base material, an alloy layer is formed at the interface between the composite material and the base material, causing cracks. Therefore, the electron beam welding must be performed within the thickness range of the composite material. The minimum thickness of the composite material required for electron beam welding is 3 mm. It is preferable that a margin for preventing the formation of the alloy layer is 1 mm, and the thickness of the composite material of one clad material is set to 4 mm.

サセプタ全体の厚さを薄くすると、重量が軽く、熱膨張に有利で、熱膨張による変形のおそれも減り、コストも安くなるが、温度分布の面からするとサセプタ全体の厚さはある程度厚くする必要がある。これらを考慮して、サセプタの厚さを30mm〜40mmに設計する。本実施形態では、クラッド材1枚の合材110bの厚みを4mm、クラッド材2枚のトータルの厚みを30mmとした。よって、クラッド材1枚の厚み15mmに対して母材の厚みは、11mm(=15−4)となる。たとえば、クラッド材2枚のトータルの厚みを40mmとした場合には、クラッド材1枚の厚み20mmに対して母材の厚みは、16mm(=20−4)となる。   Decreasing the overall thickness of the susceptor reduces the weight, which is advantageous for thermal expansion, reduces the risk of deformation due to thermal expansion, and reduces the cost. However, in terms of temperature distribution, the overall thickness of the susceptor must be increased to some extent. There is. Considering these, the thickness of the susceptor is designed to be 30 mm to 40 mm. In the present embodiment, the thickness of one clad material 110b is 4 mm, and the total thickness of two clad materials is 30 mm. Accordingly, the thickness of the base material is 11 mm (= 15−4) with respect to the thickness of one clad material of 15 mm. For example, when the total thickness of two clad materials is 40 mm, the thickness of the base material is 16 mm (= 20−4) with respect to the thickness of 20 mm of one clad material.

合材の厚さと母材の厚さの比率について考える。たとえばヤング率ε(=σ:応力/E:歪み)を考えると、チタンはアルミニウムの1.5倍であり、ニッケルの1/2倍である。このことから、アルミニウムを合材とする場合、合材は母材より厚くすることが可能であり、合材の厚さは母材の厚さの最大1.5倍とすることができる。   Consider the ratio between the thickness of the composite material and the thickness of the base material. For example, considering the Young's modulus ε (= σ: stress / E: strain), titanium is 1.5 times that of aluminum and ½ times that of nickel. From this, when aluminum is used as the composite material, the composite material can be thicker than the base material, and the thickness of the composite material can be up to 1.5 times the thickness of the base material.

次に、母材に対して合材をどの程度まで薄くできるかについて考える。一般的な電力供給でサセプタを450℃まで昇温させるためには2時間程度かかる。サセプタを構成する母材及び合材の厚みが増えると、当然昇温に必要な電力を増加するか、昇温時間を長くする必要が生じる。また、稼働中(プロセス中)の応答性も悪化する。たとえば、サセプタの厚みを90mm程度にすると、昇温や応答性が悪化し、機械的強度や内部温度の均一性に対してもディメリットが大きい。これを考慮すると、合材の厚さは薄い方が好ましい。しかしながら、サセプタ105のトータルの厚みの適正化は、温度分布(厚い方が有利:特に合材が厚いと有利)、応答性(薄い方が有利)、高温強度(厚い方が有利)、重量(薄い方が軽くて有利)、溶接強度(合材が厚い方が有利)、熱膨張(合材は薄い方が有利)を考慮して決定する必要がある。これらを考慮した結果、発明者らは合材の厚さは母材の厚さの1/10以上が好ましいと結論付けた。この場合、合材の厚さが1mm程度になることも考えられるが、摩擦攪拌溶接FSWであれば、溶接は可能である。   Next, consider how thin the composite can be with respect to the base material. It takes about 2 hours to raise the temperature of the susceptor to 450 ° C. with a general power supply. When the thickness of the base material and the composite material constituting the susceptor increases, naturally, it is necessary to increase the electric power required for the temperature increase or lengthen the temperature increase time. In addition, the responsiveness during operation (in process) also deteriorates. For example, when the thickness of the susceptor is about 90 mm, the temperature rise and the responsiveness are deteriorated, and the demerit is great for the mechanical strength and the uniformity of the internal temperature. Considering this, it is preferable that the thickness of the composite material is thin. However, the optimization of the total thickness of the susceptor 105 includes the following: temperature distribution (thicker is more advantageous: particularly thicker is more advantageous), responsiveness (thin is more advantageous), high-temperature strength (thicker is more advantageous), weight ( It is necessary to determine in consideration of the lighter the thinner one, the better the welding strength (the thicker the material is, the better) and the thermal expansion (the thinner the material is, the better). As a result of considering these matters, the inventors concluded that the thickness of the composite material is preferably 1/10 or more of the thickness of the base material. In this case, the thickness of the composite material may be about 1 mm, but welding is possible with the friction stir welding FSW.

従来のプラズマ処理装置では、図9に示したように、給電棒915は、基材905の内部に埋め込まれた絶縁材985を貫通し、給電点915aに電極に接続される。基材905の表面をアルミニウムにより溶射した後、その上にアルミナを溶射してアルミナ溶射910を形成し、その上に電極となるタングステンを溶射し、さらにその上にアルミナを再溶射する。このような4層溶射の構造により、タングステンの電極はポーラス状に形成される。このため、電極棒915と電極との密着性が悪い。よって、高周波電流が基材表面を流れる際、給電点915aにて電力の損失が生じて発熱したり、異常放電が生じたりする場合があった。   In the conventional plasma processing apparatus, as shown in FIG. 9, the power feeding rod 915 passes through the insulating material 985 embedded in the base 905 and is connected to the electrode at the power feeding point 915a. After the surface of the substrate 905 is sprayed with aluminum, alumina is sprayed thereon to form an alumina spray 910, and tungsten serving as an electrode is sprayed thereon, and then alumina is sprayed again thereon. With such a four-layer spraying structure, the tungsten electrode is formed in a porous shape. For this reason, the adhesion between the electrode rod 915 and the electrode is poor. Therefore, when high-frequency current flows on the surface of the base material, power loss may occur at the feeding point 915a to generate heat or abnormal discharge may occur.

しかしながら、本実施形態に係るサセプタ105では、高周波電源140から出力された高周波電力は、導電部材130の表面を伝わってサセプタ105の表面へ伝搬する。これにより、従来のように給電点915aにて電力が損失して発熱が生じることがなく、異常放電も生じない。この結果、本実施形態に係るサセプタ105によれば、電気特性に優れ、電力供給効率の高い下部電極を実現することができる。   However, in the susceptor 105 according to the present embodiment, the high frequency power output from the high frequency power supply 140 propagates through the surface of the conductive member 130 to the surface of the susceptor 105. As a result, the power is not lost at the feeding point 915a and heat is not generated as in the conventional case, and abnormal discharge does not occur. As a result, according to the susceptor 105 according to the present embodiment, a lower electrode having excellent electrical characteristics and high power supply efficiency can be realized.

なお、上述した複数のクラッド材から基材110を製造する方法では、図6の上部に示したように、複数のクラッド材を接合させるためにねじSを用いた。これに替えて、図6の下部に示したように、複数のクラッド材同士を接合する際、互いに連通する位置に接合用の貫通口190を有し、その連通した貫通口190を、隣接する母材及び合材と同じ厚さの同一物質からなるボス110gにより塞いでもよい。すなわち、ボス110gは、母材と同じ材質、同じ厚みのチタンを合材と同じ材質、同じ厚みのニッケルにて挟んだ構成となる。ボス110gのニッケル部分と合材110bとは溶接される。なお、ボス110gは、接合用の貫通口を塞ぐ閉塞部材の一例である。また、複数のクラッド材同士を接合する際、図6の上下部に示した接合方法の両方を用いてもよい。   In the above-described method for manufacturing the base material 110 from a plurality of clad materials, screws S are used to join the plurality of clad materials as shown in the upper part of FIG. Instead, as shown in the lower part of FIG. 6, when joining a plurality of clad materials, the joining through-holes 190 are provided at positions where they communicate with each other, and the communicating through-holes 190 are adjacent to each other. You may block | close with the boss | hub 110g which consists of the same material of the same thickness as a base material and compound material. That is, the boss 110g has a structure in which titanium having the same material and thickness as the base material is sandwiched between nickel having the same material and thickness as the composite material. The nickel portion of the boss 110g and the composite material 110b are welded. The boss 110g is an example of a closing member that closes the joining through hole. Further, when joining a plurality of clad materials, both of the joining methods shown in the upper and lower parts of FIG. 6 may be used.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

たとえば、本発明に係るプラズマ処理装置は、平行平板型プラズマ処理装置(容量結合型:Capacitive Coupled Plasma)、ICP(Inductive Coupled Plasma)、ECR(Electron Cyclotron Resonance)等、あらゆるプラズマ処理装置に適用できる。その際のプラズマ源としては高周波電源、マイクロ波源等いずれであってもよい。   For example, the plasma processing apparatus according to the present invention can be applied to all plasma processing apparatuses such as a parallel plate type plasma processing apparatus (capacitive coupled plasma), ICP (Inductive Coupled Plasma), and ECR (Electron Cyclotron Resonance). In this case, the plasma source may be a high-frequency power source, a microwave source, or the like.

また、たとえば、本発明に係るプラズマ処理装置は、図7に示したCMEPプラズマ処理装置(CMEP:Cellular Microwave Excitation Plasma)であってもよい。   Further, for example, the plasma processing apparatus according to the present invention may be a CMEP plasma processing apparatus (CMEP: Cellular Microwave Exclusion Plasma) shown in FIG.

CMEPプラズマ処理装置10は、処理容器100と蓋体200とを有している。処理容器内の中央には、基板Gを載置するためのサセプタ105が設けられている。サセプタ105の基材110にはクラッド材が用いられている。基材110の表面には、アルミナやイットリアが溶射されている。   The CMEP plasma processing apparatus 10 includes a processing container 100 and a lid 200. A susceptor 105 for placing the substrate G is provided in the center of the processing container. A clad material is used for the base material 110 of the susceptor 105. Alumina and yttria are sprayed on the surface of the substrate 110.

蓋体200には、6本の方形導波管205、スロットアンテナ210および複数枚の誘電体板215が設けられている。6本の方形導波管205は、その断面形状が矩形状であり、蓋体200内にて等間隔に配置されている。各方形導波管205の内部は、フッ素樹脂(たとえばテフロン(登録商標))、アルミナ(Al)、石英などの誘電部材205aにより充填されている。なお、各方形導波管205は、図示しないマイクロ波源と連結している。 The lid 200 is provided with six rectangular waveguides 205, a slot antenna 210, and a plurality of dielectric plates 215. The six rectangular waveguides 205 have a rectangular cross-sectional shape, and are arranged at equal intervals in the lid 200. The inside of each rectangular waveguide 205 is filled with a dielectric member 205a such as fluororesin (for example, Teflon (registered trademark)), alumina (Al 2 O 3 ), or quartz. Each rectangular waveguide 205 is connected to a microwave source (not shown).

スロットアンテナ210は、アルミニウムなどの金属であって非磁性体により形成されている。スロットアンテナ210には、各方形導波管205の下面にてスロット210a(開口)がそれぞれ等間隔に開けられている。各スロット210aの内部には、フッ素樹脂、アルミナ(Al)、石英などの誘電部材210a1が充填されている。各誘電体板215はタイル状に形成されていて、格子状の金属梁220に支持されている。各誘電体板215は、石英ガラス、AlN、Al、サファイア、SiN、セラミックスなどの誘電材料を用いて形成されている。 The slot antenna 210 is a metal such as aluminum and is formed of a nonmagnetic material. In the slot antenna 210, slots 210 a (openings) are opened at equal intervals on the lower surface of each rectangular waveguide 205. Each slot 210a is filled with a dielectric member 210a1 such as fluororesin, alumina (Al 2 O 3 ), or quartz. Each dielectric plate 215 is formed in a tile shape and is supported by a grid-like metal beam 220. Each dielectric plate 215 is formed using a dielectric material such as quartz glass, AlN, Al 2 O 3 , sapphire, SiN, or ceramics.

以上に説明した構成により、マイクロ波源から出力された、たとえば、2.45GHzのマイクロ波は、各方形導波管205、各スロット210aから各誘電体板215を透過して処理室に放射される。放射されたマイクロ波は、ガス供給源700から供給されたガスを励起させ、これにより、生成されたプラズマによりサセプタ105に載置された大型基板Gに所望のプラズマ処理が施される。   With the configuration described above, for example, 2.45 GHz microwave output from the microwave source is transmitted through each dielectric plate 215 from each rectangular waveguide 205 and each slot 210a and radiated to the processing chamber. . The emitted microwaves excite the gas supplied from the gas supply source 700, whereby the large-sized substrate G placed on the susceptor 105 is subjected to desired plasma processing by the generated plasma.

本発明に係るプラズマ処理装置は、成膜処理、拡散処理、エッチング処理、アッシング処理、プラズマドーピング処理など、プラズマにより被処理体を微細加工する各種プロセスを実行することができる。   The plasma processing apparatus according to the present invention can execute various processes for finely processing an object to be processed using plasma, such as a film forming process, a diffusion process, an etching process, an ashing process, and a plasma doping process.

また、本発明にかかるプラズマ処理装置のサセプタには、ガラス基板の他、円形のシリコンウエハや角型のSOI(Silicon On Insulator)基板を載置することができる。   In addition to the glass substrate, a circular silicon wafer or a square SOI (Silicon On Insulator) substrate can be placed on the susceptor of the plasma processing apparatus according to the present invention.

10 プラズマ処理装置
100 処理容器
105 サセプタ
110 基材
110a 母材
110b 合材
110c スリーブ
110d,e リング
110f、175b ベローズ
110g ボス
115 アルミナインシュレータ
120 支持体
130 導電部材
135 ヒータ
140 高周波電源
145 ヒータ源
160 貫通口
165 リフトピン
KA,KB,KC,KD クラッド材
S ねじ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Plasma processing apparatus 100 Processing container 105 Susceptor 110 Base material 110a Base material 110b Compound material 110c Sleeve 110d, e-ring 110f, 175b Bellows 110g Boss 115 Alumina insulator 120 Support body 130 Conductive member 135 Heater 140 High frequency power supply 145 Heater source 160 Through-hole 165 Lift pin KA, KB, KC, KD Clad material S Screw

Claims (8)

プラズマ処理装置の内部に設けられたサセプタであって、
前記サセプタは、被処理体を載置する基材を有し、
前記基材は、チタンの母材とニッケル又はアルミニウムの合材とから形成されたクラッド材を複数用いて、前記母材が前記合材により覆われるように前記複数のクラッド材を接合させて形成されるサセプタ。
A susceptor provided inside the plasma processing apparatus,
The susceptor has a base material on which an object to be processed is placed,
The base material is formed by using a plurality of clad materials formed from a titanium base material and a nickel or aluminum composite material, and joining the plurality of clad materials so that the base material is covered with the composite material. Susceptor to be.
前記合材の厚みは、前記母材の厚みの1/10倍〜3/2倍である請求項1に記載されたサセプタ。   The susceptor according to claim 1, wherein a thickness of the composite material is 1/10 times to 3/2 times a thickness of the base material. 前記基材の表面に露出した合材には、アルミナ又はイットリアのいずれかが溶射されている請求項1又は請求項2のいずれかに記載されたサセプタ。   The susceptor according to claim 1, wherein either alumina or yttria is sprayed on the composite material exposed on the surface of the base material. 前記基材には、リフトピンが貫通する貫通口が設けられ、前記貫通口には、ニッケルにより形成されたパイプ状の管が嵌着されている請求項1〜3のいずれかに記載されたサセプタ。   The susceptor according to any one of claims 1 to 3, wherein the base material is provided with a through-hole through which a lift pin passes, and a pipe-like tube formed of nickel is fitted into the through-hole. . 前記基材には、リフトピンが貫通する貫通口が設けられ、前記貫通口の両端の開口部には、ニッケルにより形成された2つのリング状部材がそれぞれ接合されるとともに、ニッケルにより形成されたベローズの両端部が前記2つのリング状部材に接合されている請求項1〜3のいずれかに記載されたサセプタ。   The base is provided with a through-hole through which the lift pin passes, and two ring-shaped members made of nickel are joined to the openings at both ends of the through-hole, respectively, and a bellows made of nickel The susceptor according to any one of claims 1 to 3, wherein both ends of the rim are joined to the two ring-shaped members. 前記複数のクラッド材は、ねじ止めされ、ねじ穴にはニッケルが充填されている請求項1〜5のいずれかに記載されたサセプタ。   The susceptor according to claim 1, wherein the plurality of clad members are screwed, and screw holes are filled with nickel. 前記複数のクラッド材は、クラッド材同士が接合される際、互いに連通する位置に接合用の貫通口を有し、前記連通した貫通口を、接合されたクラッド材の母材及び合材と同じ厚さ及び同じ物質からなる閉塞部材により塞ぐ請求項1〜6のいずれかに記載されたサセプタ。   The plurality of clad materials have through holes for joining at positions where the clad materials are joined to each other, and the communicated through holes are the same as the base material and the composite material of the joined clad materials. The susceptor according to claim 1, wherein the susceptor is closed by a blocking member made of the same material as the thickness. プラズマ源のエネルギーによりガスを励起させて被処理体をプラズマ処理する処理室と、前記処理室の内部に設けられたサセプタと、を備えたプラズマ処理装置であって、
前記サセプタは、被処理体を載置する基材を有し、
前記基材は、チタンの母材とニッケル又はアルミニウムの合材とから形成されたクラッド材を複数用いて、前記母材が前記合材により覆われるように前記複数のクラッド材を接合させて形成されるプラズマ処理装置。
A plasma processing apparatus comprising: a processing chamber that excites a gas by energy of a plasma source to perform plasma processing on an object to be processed; and a susceptor provided inside the processing chamber,
The susceptor has a base material on which an object to be processed is placed,
The base material is formed by using a plurality of clad materials formed from a titanium base material and a nickel or aluminum composite material, and joining the plurality of clad materials so that the base material is covered with the composite material. Plasma processing apparatus.
JP2009047016A 2009-02-27 2009-02-27 Susceptor and plasma processing apparatus Expired - Fee Related JP5264559B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009047016A JP5264559B2 (en) 2009-02-27 2009-02-27 Susceptor and plasma processing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009047016A JP5264559B2 (en) 2009-02-27 2009-02-27 Susceptor and plasma processing apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010205790A JP2010205790A (en) 2010-09-16
JP5264559B2 true JP5264559B2 (en) 2013-08-14

Family

ID=42967038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009047016A Expired - Fee Related JP5264559B2 (en) 2009-02-27 2009-02-27 Susceptor and plasma processing apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5264559B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI540939B (en) 2010-09-14 2016-07-01 半導體能源研究所股份有限公司 Solid-state light-emitting element, light-emitting device, and lighting device
JP5996340B2 (en) 2012-09-07 2016-09-21 東京エレクトロン株式会社 Plasma etching equipment
US10010987B2 (en) 2014-10-31 2018-07-03 Asm Ip Holding B.V. Method of mounting substrate support in chamber, method of dismounting substrate support and auxiliary transport tool

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0878507A (en) * 1994-09-01 1996-03-22 Asahi Chem Ind Co Ltd Silicon wafer holder for semiconductor production system
JP3761040B2 (en) * 1995-06-26 2006-03-29 株式会社アルバック Structural material for vacuum apparatus and structural member for vacuum apparatus
JP2001313331A (en) * 2000-04-28 2001-11-09 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd Electrostatic attraction device
JP2005063991A (en) * 2003-08-08 2005-03-10 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor manufacturing equipment
JP4744112B2 (en) * 2004-08-23 2011-08-10 大日本スクリーン製造株式会社 Heat treatment equipment
US7638003B2 (en) * 2006-01-12 2009-12-29 Asm Japan K.K. Semiconductor processing apparatus with lift pin structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010205790A (en) 2010-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI837214B (en) Ground electrode formed in an electrostatic chuck for a substrate support assembly of a plasma processing chamber
JP6196697B2 (en) Movable chamber liner and plasma confinement screen composite for plasma processing equipment
KR101317018B1 (en) Plasma treatment apparatus
KR100270425B1 (en) Plasma treatment apparatus
JP5357486B2 (en) Plasma processing equipment
KR102092623B1 (en) Plasma processing apparatus
JP5513104B2 (en) Plasma processing equipment
CN102160167A (en) Electrostatic chuck assembly
JP2007059567A (en) Plasma treatment apparatus
WO2007046414A1 (en) Processing apparatus
US10497597B2 (en) Electrostatic chuck assembly and substrate processing apparatus including the same
JP2017028111A (en) Plasma processing device
JP2012222233A (en) Plasma processing apparatus
JP5264559B2 (en) Susceptor and plasma processing apparatus
KR102531442B1 (en) plasma processing unit
US20090050052A1 (en) Plasma processing apparatus
JP2008243827A (en) Plasma processing method
JP4861208B2 (en) Substrate mounting table and substrate processing apparatus
TW201130389A (en) Apparatus and method for plasma treatment
TW202326931A (en) Electrostatic chuck with detachable shaft
KR102107310B1 (en) Plasma processing apparatus
JP2010080706A (en) Substrate processing apparatus
JP2009301783A (en) Plasma processing apparatus, and plasma processing method
JP7537846B2 (en) Processing vessel, plasma processing apparatus, and method for manufacturing processing vessel
JP3419992B2 (en) Ceramic members

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110701

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130322

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130402

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130430

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees