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公開番号2025102828
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-08
出願番号2025044809,2022509585
出願日2025-03-19,2020-08-13
発明の名称酸化ベリリウムペデスタル
出願人マテリオンコーポレイション
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/683 20060101AFI20250701BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高温用途のための酸化ベリリウムを含むセラミックペデスタル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ペデスタルアセンブリにおいて、ベースプレートは、上部および下部を備え、少なくとも95wt%の酸化ベリリウムおよび任意選択のフッ素/フッ化物イオンを含有する酸化ベリリウム組成物を含み、少なくとも600℃の温度で少なくとも133kPaの締め付け圧および800℃で1×10⁵オームm超のバルク抵抗率を実証する。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
上部および下部を有し、少なくとも９５ｗｔ％の酸化ベリリウムおよび任意選択のフッ素／フッ化物イオンを含有する酸化ベリリウム組成物を含むベースプレートであって、少なくとも６００℃の温度で少なくとも１３３ｋＰａの締め付け圧および８００℃で１×１０
５
オームｍ超のバルク抵抗率を実証する、ベースプレート。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
前記ベースプレートが、１ｐｐｍ～５ｗｔ％ｐｐｍの酸化マグネシウムおよび１ｐｐｍ～５ｗｔ％の二酸化ケイ素および１ｐｐｍ以上５ｗｔ％ｐｐｍ未満の三ケイ酸マグネシウムを含む酸化ベリリウム組成物を含む、請求項１に記載のベースプレート。
【請求項３】
前記ベースプレートが、
７００℃超の温度まで加熱したとき、±３％未満の温度変動、および／または
１６００℃超の温度で１ｗｔ％未満の分解変化、および／または
２０未満の誘電率、および／または
４５Ｎスケール上で少なくとも５０ロックウェルの表面硬さ、および／または
前記ベースプレート全体にわたって５～１５の範囲の熱膨張係数
を実証する、請求項１に記載のベースプレート。
【請求項４】
熱膨張係数が、上部から下部へ２５％未満変動する、請求項１に記載のベースプレート。
【請求項５】
前記ベースプレートが、０．０１６ｗｔ％未満の腐食損失を実証する、請求項１に記載のベースプレート。
【請求項６】
前記ベースプレートが、２時間未満の洗浄サイクルタイムおよび±３％未満の温度変動を実証する、請求項１に記載のベースプレート。
【請求項７】
前記ベースプレートが、個別の層を含まない、請求項１に記載のベースプレート。
【請求項８】
前記ベースプレートが、７００℃超の温度まで加熱したとき、±３％未満の温度変動を実証する、請求項１に記載のベースプレート。
【請求項９】
前記ベースプレートが、上部から下部へ減少する熱伝導率勾配、上部から下部へ減少する抵抗率勾配、および上部から下部へ減少する純度勾配を有する、請求項１に記載のベースプレート。
【請求項１０】
上部純度が、下部純度より少なくとも０．４％高い、請求項１に記載のベースプレート。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本出願は、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる、２０１９年８月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／８８７，２８２号の優先権を主張するものである。
続きを表示（約 2,200 文字）【０００２】
[0002]本開示は、高温用途のためのセラミックペデスタル（pedestal）に関する。具体的には、本開示は、半導体製造法において使用するための酸化ベリリウムを含むペデスタルに関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]多くの高温下の基板加工の用途において、基板は、高温加工室内で、処理、例えば、エッチング、コーティング、洗浄が施され、かつ／またはその表面エネルギーが活性化される。処理を実行するために、プロセスガスを加工室内に導入し、次いで通電してプラズマ状態を実現する。通電は、電極、例えば陰極にＲＦ電圧を印加し、陽極を電気的に接地して、加工室内に容量性領域を形成することによって行うことができる。次いで、加工室内で発生したプラズマによって基板を処理し、その上にエッチングするか、または物質を蒸着させる。
【０００４】
[0004]この処理の間、基板は支持されて（また、所定の位置に保持されて）いなければならない。多くの場合、この目標を達成するために、セラミックペデスタルが用いられる。いくつかの例では、（ペデスタルの一部として）静電チャックアセンブリを用いて、基板を所定の位置に保持する。その他の支持機構、例えば、機械式および真空式も公知である。静電チャックは、多くの場合、誘電体に覆われた電極を備える。電極が帯電されると、基板中の反対の静電荷および結果として生じる静電力が、基板を静電チャックに把持させる。基板がチャックにしっかりと把持されると、プラズマ処理が進行する。
【０００５】
[0005]一部の公知のプラズマ処理は、ある程度の高温下、高浸食性ガス中で実施されることが多い。例えば、アルミニウムのエッチングが１００℃～２００℃の温度で行われるのに対し、銅または白金をエッチングする処理は、２５０℃～６００℃の温度で実施される。これらの温度および浸食性ガスは、チャックの製造に使用される材料を熱的に劣化させる。従来のセラミックペデスタルは、主要成分として、様々な酸化物、窒化物、および合金、例えば、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、二酸化ケイ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、サファイア、ジルコニア、もしくは黒鉛、または陽極酸化金属を用いてきた。いくつかの場合では、これらの要件は、従来のセラミック材料、例えば、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムによって満たすことができる。
【０００６】
[0006]しかしながら、技術が進歩するに従い、より高い基板処理操作条件（温度）、例えば、６５０℃超、７５０℃超、または８００℃超が所望される。残念ながら、従来のセラミックペデスタル材料は、こうした高温下で、構造的問題、例えば、分解、熱的および／または機械的劣化、粉砕、ならびに層間剥離に悩まされることが発見された。
【０００７】
[0007]加えて、従来のセラミックペデスタルは、恐らく窒化アルミニウム、二酸化ケイ素、または黒鉛の固有の性質に起因して、操作中、ペデスタルプレート表面全体にわたって一貫しない温度均一性を実証することが発見された。これは、ひいては、半導体ウエハーに施される処理において問題となる非整合性につながる。従来のペデスタルプレートにおいて、温度均一性の改善が試みられてきた。しかし、これらの試みには、より複雑な加
熱設定および制御機構、例えば、加熱帯および熱電対の数の増加が含まれ、費用および形成過程の不確実性が膨らむ。
【０００８】
[0008]また、従来の非ベリリウムペデスタルは、特に高温下で、ウエハーを所定の位置に保持するために必要とする十分なチャッキング力（締め付け圧）を加える点で苦労する。従来のペデスタルはまた、昇温下での、微小破壊、表面粉砕、（熱）分解、および低浸透率に関連する問題にも悩まされる。中程度の温度でも、従来のペデスタルは、恐らく大容量の故に、非チャッキング時間の問題を有する。
【０００９】
[0009]さらに、従来のペデスタルの多くは、例えば、ろう付け用材料を使用する接着型結合に依存する層状構造、または拡散接合を介した積層構造を用いて、複数の（セラミック）層中の金属導体を固定する。しかしながら、そのような積層構造は、多くの場合に高温下の操作のストレスから生じる構造上の問題および層間剥離に繰り返し悩まされる。
【００１０】
[0010]また、狭い温度範囲内で基板を維持するために、またはペデスタル、基板、もしくは室を洗浄するために、基板を迅速に冷却することが望ましいこともある。しかしながら、ＲＦエネルギーの共役および基板全体にわたるプラズマイオン密度のばらつきにより、強力なプラズマ中で温度変動が起こる。これらの温度変動は、基板の温度の急激な増加または減少を引き起こす可能性があり、安定化を要する。そのため、洗浄中に若干の冷却で済む、または冷却を要しないペデスタルを有することが望ましく、例えば、作動温度で洗浄でき、かつ／または若干の洗浄サイクルタイムで、もしくは洗浄サイクルタイムを有さずに洗浄でき、（ダウンタイムを減らす／無くすことによって）処理効率を有利に改善する。
（【００１１】以降は省略されています）

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