(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024143492
(43)【公開日】2024-10-11
(54)【発明の名称】ステージ
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20241003BHJP
C23C 14/50 20060101ALI20241003BHJP
C23C 14/34 20060101ALI20241003BHJP
C23C 14/24 20060101ALI20241003BHJP
C23C 16/46 20060101ALI20241003BHJP
H01L 21/3065 20060101ALN20241003BHJP
H01L 21/31 20060101ALN20241003BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 N
C23C14/50 E
C23C14/34 K
C23C14/24 K
C23C16/46
H01L21/302 101G
H01L21/31 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023056208
(22)【出願日】2023-03-30
(71)【出願人】
【識別番号】000004640
【氏名又は名称】日本発條株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000408
【氏名又は名称】弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】光田 拓史
(72)【発明者】
【氏名】金田 教良
(72)【発明者】
【氏名】荒木 良仁
【テーマコード（参考）】
4K029
4K030
5F004
5F045
5F131
【Ｆターム（参考）】
4K029CA01
4K029CA05
4K029JA01
4K030AA03
4K030AA04
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4K030GA02
5F004AA15
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5F131EB78
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5F131EB81
5F131EB82
(57)【要約】
【課題】外部へ放出されるパーティクルが抑制されたステージを提供すること。
【解決手段】ステージは、第１の金属プレートと、第１の金属プレートの下方に位置し、第１の金属プレートと接合する第２の金属プレートと、第２の金属プレートの下方に位置し、第２の金属プレートと接合する第３の金属プレートと、を含み、第１の金属プレートは、外部に露出される第１の溝部を含み、第２の金属プレートは、第１の金属プレートに覆われ、第１の溝部と連通している第２の溝部と、第３の金属プレートに覆われる第３の溝部と、を含み、第１の溝部および第２の溝部は、ガス流路であり、第３の溝部には、ヒータが配置される。
【選択図】図３
【解決手段】ステージは、第１の金属プレートと、第１の金属プレートの下方に位置し、第１の金属プレートと接合する第２の金属プレートと、第２の金属プレートの下方に位置し、第２の金属プレートと接合する第３の金属プレートと、を含み、第１の金属プレートは、外部に露出される第１の溝部を含み、第２の金属プレートは、第１の金属プレートに覆われ、第１の溝部と連通している第２の溝部と、第３の金属プレートに覆われる第３の溝部と、を含み、第１の溝部および第２の溝部は、ガス流路であり、第３の溝部には、ヒータが配置される。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の金属プレートと、
前記第１の金属プレートの下方に位置し、前記第１の金属プレートと接合する第２の金属プレートと、
前記第２の金属プレートの下方に位置し、前記第２の金属プレートと接合する第３の金属プレートと、を含み、
前記第１の金属プレートは、外部に露出される第１の溝部を含み、
前記第２の金属プレートは、
前記第１の金属プレートに覆われ、前記第１の溝部と連通している第２の溝部と、
前記第３の金属プレートに覆われる第３の溝部と、を含み、
前記第１の溝部および前記第２の溝部は、ガス流路であり、
前記第３の溝部には、ヒータが配置される、ステージ。
前記第１の金属プレートの下方に位置し、前記第１の金属プレートと接合する第２の金属プレートと、
前記第２の金属プレートの下方に位置し、前記第２の金属プレートと接合する第３の金属プレートと、を含み、
前記第１の金属プレートは、外部に露出される第１の溝部を含み、
前記第２の金属プレートは、
前記第１の金属プレートに覆われ、前記第１の溝部と連通している第２の溝部と、
前記第３の金属プレートに覆われる第３の溝部と、を含み、
前記第１の溝部および前記第２の溝部は、ガス流路であり、
前記第３の溝部には、ヒータが配置される、ステージ。
【請求項2】
前記ヒータの一部は、ろう材によって前記第３の溝部に固定されている、請求項１に記載のステージ。
【請求項3】
前記第３の溝部は、前記第１の溝部と連通していない、請求項１に記載のステージ。
【請求項4】
前記第１の金属プレートと前記第２の金属プレートとの間にはろう材が含まれない、請求項１に記載のステージ。
【請求項5】
前記第２の金属プレートと前記第３の金属プレートとの間にはろう材が含まれる、請求項４に記載のステージ。
【請求項6】
前記第２の金属プレートと前記第３の金属プレートとの間には、結晶粒に起因する凹凸を含む接合界面が観察される、請求項１に記載のステージ。
【請求項7】
前記第２の金属プレートは、前記第１の金属プレートと固相拡散接合によって接合され、
前記第３の金属プレートは、前記第２の金属プレートと液相拡散接合によって接合される、請求項１に記載のステージ。
前記第３の金属プレートは、前記第２の金属プレートと液相拡散接合によって接合される、請求項１に記載のステージ。
【請求項8】
前記液相拡散接合は、ろう材を用いる接合である、請求項７に記載のステージ。
む、ステージ。
む、ステージ。
【請求項9】
前記第１の金属プレート、前記第２の金属プレート、および前記第３の金属プレートの各々は、マグネシウムを含むアルミニウム合金である、請求項１に記載のステージ。
【請求項10】
前記第１の金属プレート、前記第２の金属プレート、および前記第３の金属プレートの各々は、マンガンを含むアルミニウム合金である、請求項１に記載のステージ。
【請求項11】
さらに、前記第３の金属プレートの下方に位置し、前記第３の金属プレートと接合するシャフトを含み、
前記シャフト内には、前記ガス流路にガスを供給するガス導入管および前記ヒータが配置されている、請求項１に記載のステージ。
前記シャフト内には、前記ガス流路にガスを供給するガス導入管および前記ヒータが配置されている、請求項１に記載のステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一実施形態は、半導体装置に設置されるステージに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体素子を製造する半導体装置には、ウェハを載置するステージが設置されている。ステージでは、載置されるウェハの温度を制御するため、ヒータなどが埋設されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４－１６５０８５号公報
【特許文献2】特開２００８－３９２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に示されるように、ステージは複数のプレート部材を含み、複数のプレート部材の間に抵抗発熱体（ヒータ）が配置される。複数のプレート部材は、ろう付によって接合される。また、特許文献２には、ろう付接合、拡散接合、およびＨＩＰ接合の組み合わせによって複数の接合板（プレート部材）が接合された熱交換器が開示されている。
【0005】
ステージは、ウェハとの距離が近く、ステージからパーティクルが放出されると、ウェハに成膜される膜が汚染され、半導体素子の特性が低下する。そのため、ステージから放出されるパーティクルを抑制することが望まれている。
【0006】
本発明の一実施形態は、上記問題に鑑み、外部へ放出されるパーティクルが抑制されたステージを提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態に係るステージは、第１の金属プレートと、第１の金属プレートの下方に位置し、第１の金属プレートと接合する第２の金属プレートと、第２の金属プレートの下方に位置し、第２の金属プレートと接合する第３の金属プレートと、を含み、第１の金属プレートは、外部に露出される第１の溝部を含み、第２の金属プレートは、第１の金属プレートに覆われ、第１の溝部と連通している第２の溝部と、第３の金属プレートに覆われる第３の溝部と、を含み、第１の溝部および第２の溝部は、ガス流路であり、第３の溝部には、ヒータが配置される。
【0008】
ヒータの一部は、ろう材によって第３の溝部に固定されていてもよい。
【0009】
第３の溝部は、第１の溝部と連通していなくてもよい。
【0010】
第１の金属プレートと第２の金属プレートとの間にはろう材が含まれなくてもよい。第２の金属プレートと第３の金属プレートとの間にはろう材が含まれていてもよい。
【0011】
第２の金属プレートと第３の金属プレートとの間には、結晶粒に起因する凹凸を含む接合界面が観察されてもよい。
【0012】
第２の金属プレートは、第１の金属プレートと固相拡散接合によって接合され、第３の金属プレートは、第２の金属プレートと液相拡散接合によって接合されてもよい。液相拡散接合は、ろう材を用いる接合であってもよい。
【0013】
第１の金属プレート、第２の金属プレート、および第３の金属プレートの各々は、マグネシウムを含むアルミニウム合金であってもよい。
【0014】
第１の金属プレート、第２の金属プレート、および第３の金属プレートの各々は、マンガンを含むアルミニウム合金であってもよい。
【0015】
ステージは、さらに、第３の金属プレートの下方に位置し、第３の金属プレートと接合するシャフトを含み、シャフト内には、ガス流路にガスを供給するガス導入管およびヒータが配置されていてもよい。
【発明の効果】
【0016】
本発明の一実施形態に係るステージによれば、外部へ繋がるガス流路が固相拡散接合を用いて形成される。そのため、ガス流路にはパーティクルの要因となるろう材などが含まれない。したがって、ステージ１０では、外部へ放出されるパーティクルを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の一実施形態に係るステージの模式的な斜視図である。
【図2】本発明の一実施形態に係るステージの模式的な上面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係るステージの模式的な断面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係るステージの製造方法を説明するフローチャートである。
【図5】本発明の一実施形態に係るステージの製造方法を説明する模式的な断面図である。
【図6】本発明の一実施形態に係るステージの製造方法を説明する模式的な断面図である。
【図7】本発明の一実施形態に係るステージの製造方法を説明する模式的な断面図である。
【図8】本発明の一実施形態に係るエッチング装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図9】本発明の一実施形態に係るＣＶＤ装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図10】本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図11】本発明の一実施形態に係る蒸着装置の構成を示す模式的な断面図である。
【図12】実施例サンプルにおける第１の金属プレートと第２の金属プレートとの間の接合界面の断面ＳＥＭ像である。
【図13】実施例サンプルにおける第２の金属プレートと第３の金属プレートとの間の接合界面の断面ＳＥＭ像である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本出願で開示される発明の各実施形態について、図面を参照し説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【0019】
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。また、説明の便宜上、上方または下方という語句を用いて説明するが、上方または下方はそれぞれステージの使用時（ウェハ載置時）における向きを示す。
【0020】
本明細書および図面において、同一または類似する複数の構成を総じて表記する際には同一の符号を用い、これら複数の構成のそれぞれを区別して表記する際には、さらに大文字のアルファベットを添えて表記する。一つの構成のうちの複数の部分をそれぞれ区別して表記する際には、同一の符号を用い、さらにハイフンと自然数を用いる。
【0021】
【0022】
図１は、本発明の一実施形態に係るステージ１０の模式的な斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係るステージ１０の模式的な上面図である。図３は、本発明の一実施形態に係るステージ１０の模式的な断面図である。具体的には、図３は、図２に示すＡ１－Ａ２線に沿って切断されたステージ１０の断面図である。
【0023】
図１に示すように、ステージ１０は、プレート部１００およびシャフト部２００を含むステージ１０において、ウェハは、プレート部１００の第１の面１００ａに載置される。シャフト部２００は、プレート部１００の第１の面１００ａと反対の第２の面１００ｂに接続されている。例えば、シャフト部２００は、ろう付によってプレート部１００と接合されるが、これに限られない。
【0024】
ステージ１０に載置されるウェハは、例えば、シリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、サファイア、石英、ガラス、リン化ガリウム（ＧａＰ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、または窒化ガリウム（ＧａＮ）などであるが、これらに限られない。上述したように、ウェハはプレート部１００の第１の面１００ａに載置されるため、第１の面１００ａは平坦面であることが好ましい。
【0025】
図３に示すように、プレート部１００は、第１の金属プレート１１０、第２の金属プレート１２０、および第３の金属プレート１３０を含む。第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０は、この順に積層されている。すなわち、第２の金属プレート１２０は第１の金属プレート１１０の下方に位置し、第３の金属プレート１３０は第２の金属プレート１２０の下方に位置している。また、プレート部１００の第１の面１００ａは第１の金属プレート１１０の上面に対応し、プレート部１００の第２の面１００ｂは第３の金属プレート１３０の下面に対応する。シャフト部２００は、第３の金属プレート１３０に接続されている。
【0026】
第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０の各々の板厚は、特に限定されない。第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０の板厚は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【0027】
図２に示すように、上面視において、第１の金属プレート１１０は、円形状を有する。第１の金属プレート１１０と重畳する第２の金属プレート１２０および第３の金属プレート１３０も、円形状を有する。但し、第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０の形状は、円形状に限られない。第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０の形状はウェハの形状に合わせて適宜決定されればよく、第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０は、楕円状または多角形状を有していてもよい。
【0028】
第１の金属プレート１１０、第２の金属プレート１２０、および第３の金属プレート１３０の各々の材質は、アルミニウム合金である。例えば、アルミニウム合金は、銅およびマグネシウムを含むアルミニウム合金（２０００系）、マンガンを含むアルミニウム合金（３０００系）、シリコンを含む（４０００系）、マグネシウムを含むアルミニウム合金（５０００系）、マグネシウムおよびシリコンを含むアルミニウム合金（６０００系）、および亜鉛およびマグネシウムを含むアルミニウム合金（７０００系）である。半導体装置に用いられるステージ１０では、特に、マンガンを含むアルミニウム合金（３０００系）およびマグネシウムおよびシリコンを含むアルミニウム合金（６０００系）が用いられる。具体的には、第１の金属プレート１１０、第２の金属プレート１２０、および第３の金属プレート１３０の各々の材質は、ＪＩＳ規格のＡ６０６１またはＡ３００３である。Ａ６０６１は、耐食性に優れる。Ａ３００３は、純アルミニウムと同等の加工性および腐食性を有する。
【0029】
なお、第１の金属プレート１１０、第２の金属プレート１２０、および第３の金属プレート１３０の各々の材質は、上述したアルミニウム合金に限られない。また、第１の金属プレート１１０、第２の金属プレート１２０、および第３の金属プレート１３０は、同じ材質であってもよく、異なる材質であってもよい。
【0030】
図３に示すように、第１の金属プレート１１０は、第１の溝部１１２を含む。第１の溝部１１２は、第１の金属プレート１１０の上面（すなわち、プレート部１００の第１の面１００ａ）に設けられている。第１の溝部１１２は、ステージ１０の外部に露出されている。第２の金属プレート１２０は、第２の溝部１２２および第３の溝部１２４を含む。第２の溝部１２２は、第２の金属プレート１２０の上面に設けられ、第１の金属プレート１１０によって覆われている。第３の溝部１２４は、第２の金属プレート１２０の下面に設けられ、第３の金属プレート１３０によって覆われている。
【0031】
図２に示すように、平面視において、第１の溝部１１２は、円周状に設けられていてもよく、直線状に設けられていてもよい。第１の溝部１１２は、複数設けられていてもよい。複数の第1の溝部１１２は、互いに交差していてもよい。
【0032】
図２および図３に示すように、第２の溝部１２２は、第１の金属プレート１１０に設けられた貫通孔１１４を介して、第１の溝部１１２と接続されている。換言すると、第２の溝部１２２は、貫通孔１１４を介して、第１の溝部と連通している。なお、貫通孔１１４は、第１の溝部１１２の一部に設けられていればよい。また、貫通孔１１４の数は、１つであってもよく、複数であってもよい。
【0033】
第１の溝部１１２および第２の溝部１２２は、ガス流路である。シャフト部２００には、ガス導入管２１０が配置され、ガス導入管２１０の端部は、第２の溝部１２２と接続されている。ガス導入管２１０から第２の溝部１２２に供給されたガスは、第２の溝部１２２および第１の溝部１１２を流れ、第１の溝部１１２からステージ１０の外部へ放出される。例えば、ガスは、ウェハ上に膜を形成するためのプロセスガスであるが、これに限られない。例えば、ガスは、成膜そのものに寄与するのではなく、ステージ１０の温度を均熱化するために流されるガスであってもよい。
【0034】
第２の溝部１２２の平面形状は、特に限定されない。第２の溝部１２２は、第１の溝部１１２と同様の平面形状を有していてもよい。第２の溝部１２２は、ガス導入管２１０から供給されたガスを第１の溝部１１２に流すことができる平面形状を有していればよく、第２の溝部１２２の平面形状は特に限定されない。なお、第１の溝部１１２に供給されたガスは、ステージ１０の外部に放出される。
【0035】
例えば、第１の溝部１１２および第２の溝部１２２の断面形状の各々は、矩形状であるが、これに限られない。第１の溝部１１２および第２の溝部１２２の断面形状は、例えば、半円状または半楕円状であってもよい。また、第１の溝部１１２の断面形状と第２の溝部１２２とは、同じ断面形状を有してもよく、異なる断面形状を有してもよい。
【0036】
第３の溝部１２４には、ヒータ２２０が配置され、ヒータ２２０の端子２２０ａが、シャフト部２００に収容されている。ヒータ２２０は、端子２２０ａから電流が供給されることにより発熱し、ステージ１０を加熱する。端子２２０ａに供給する電流量を調整することにより、ステージ１０の温度を制御することができる。例えば、ヒータ２２０は、シースヒータであるが、これに限られない。また、第３の溝部１２４に配置されるヒータの数は、１つであってもよく、複数であってもよい。
【0037】
第３の溝部１２４の平面形状は、ヒータ２２０の配置形状と対応している。ヒータ２２０は、ステージ１０の温度が均一化されるような配置形状であることが好ましい。そのため、第３の溝部１２４の平面形状は、ヒータ２２０の数および配置形状に合わせて、適宜決定される。
【0038】
例えば、第３の溝部１２４の断面形状は、矩形状であるが、これに限られない。第３の溝部１２４の断面形状は、例えば、半円状または半楕円状であってもよい。
【0039】
なお、図示しないが、プレート部１００には、冷却媒体を流す還流路が設けられていてもよい。ヒータ２２０による加熱だけでなく、還流路を流れる冷却媒体による冷却を利用することにより、ステージ１０の精密な温度制御が可能となる。
【0040】
第１の金属プレート１１０は、第２の金属プレート１２０と接合されている。また、第２の金属プレート１２０は、第３の金属プレート１３０と接合されている。ここで、第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０との接合、および第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との接合について説明する。なお、接合方法の詳細については、第２実施形態において説明する。
【0041】
第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０との接合は、固相拡散接合である。すなわち、第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０とは、加熱および加圧を用いて、溶融されることなく、直接接合されている。したがって、第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０との間の接合界面近傍には、第１の金属プレート１１０および第２の金属プレート１２０の材質に含まれる金属元素以外の金属元素が存在しない。また、第１の金属プレート１１０および第２の金属プレート１２０が溶融しないため、第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０との間の接合界面における平坦性が高く、接合界面には溶解・凝固によって形成される結晶粒に起因する凹凸が見られない。
【0042】
第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との接合は、液相拡散接合である。例えば、液相拡散接合は、ろう材を用いたろう付である。第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０とは、ろう材を介して接合されている。したがって、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との間の接合界面近傍には、ろう材に含まれる金属元素が存在する。また、ろう材が溶融するため、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との間の接合界面近傍には、ろう材の溶融・凝固によって形成される結晶粒に起因する凹凸が見られる。
【0043】
例えば、ろう材として、銀、銅、および亜鉛を含む合金、銅および亜鉛を含む合金、リンを微量含む銅、アルミニウムを含む合金、チタン、銅、およびニッケルを含む合金、チタン、ジルコニウム、および銅を含む合金、またはチタン、ジルコニウム、銅、およびニッケルを含む合金などを用いることができる。
【0044】
上述したように、第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０との接合は、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との接合と異なる。第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との接合は液相拡散接合である。そのため、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との間の接合界面では、結晶粒の凝固に起因する凹凸が形成される。換言すると、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との間の接合界面は、第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０との間の接合界面よりも平坦性が低い。
【0045】
接合界面近傍の金属元素、結晶粒の結晶粒界、および界面の凹凸は、断面ＳＥＭおよびＥＤＸを用いて観察することができる。
【0046】
ステージ１０は、第１の金属プレート１１０に設けられる第１の溝部１１２および第２の金属プレート１２０に設けられる第２の溝部１２２によって形成されるカス流路を含む。第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０との接合は固相拡散接合であるため、ステージ１０のガス流路にはろう材などが含まれない。したがって、ステージ１０では、ガス流路を流れるガスとともにろう材に起因するパーティクルが外部に放出されない。すなわち、ステージ１０では、外部へ放出されるパーティクルを抑制することができる。
【0047】
本実施形態では、ステージ１０が３つの金属プレートを含む構成を示したが、ステージ１０に含まれる金属プレートの数は３つに限られない。ステージ１０に含まれる金属プレートの数は、２つであってもよく、４つ以上であってもよい。また、ステージ１０では、溝部およびヒータの位置および数は、特に限定されない。ステージ１０では、ステージ１０の外部と接続される流路を形成するときにおける２つの金属プレートの接合には、固相拡散接合が用いられる。なお、ステージ１０では、ステージ１０の外部と接続される流路を形成するときの金属プレート間における接合に、少なくとも固相拡散接合が用いられればよく、液相拡散接合の代わりに固相拡散接合を用いることもできる。
【0048】
【0049】
【0050】
図４のフローチャートは、ステージ１０のプレート部１００の製造工程を示し、ステップＳ１１０～ステップＳ１４０を含む。以下、ステップＳ１１０～ステップＳ１４０について、順に説明する。
【0051】
ステップＳ１１０では、第１の金属プレート１１０および第２の金属プレート１２０平坦化加工を行う（図５参照）。平坦化加工は、固相拡散接合が行われる面に対して行われる。すなわち、第１の金属プレート１１０の下面（プレート部１００の第１の面１００ａと反対の面）、および第２の金属プレート１２０の上面（第１の金属プレート１１０の下面と対向する面）に対して平坦化加工が行われる。
【0052】
ステップＳ１２０では、第１の金属プレート１１０、第２の金属プレート１２０、および第３の金属プレート１３０の位置合わせを行う（図６参照）。また、このとき、第２の金属プレート１２０の第２の溝部１２２にガス導入管が接続され、第２の金属プレート１２０の第３の溝部１２４にヒータ２２０が配置される。図６に示すように、第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０を順に積層し、第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０の位置合わせを行う。本実施形態では、固相拡散接合および液相拡散接合が同時に行われる。そのため、ステップＳ１２０では、第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０のうちの２つの金属プレートの位置合わせではなく、第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０の３つの金属プレートの位置合わせが行われる。
【0053】
なお、以下では、便宜上、第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０が積層され、位置合わせが行われた構造（すなわち、接合前の構造）を、金属プレート積層構造体１０５という。
【0054】
ステップＳ１３０では、金属プレート積層構造体１０５を加熱しながら、加圧する（図７参照）。加圧は、第１の金属プレート１１０から第３の金属プレート１３０に向かう方向で行われてもよく、第３の金属プレート１３０から第１の金属プレート１１０に向かう方向で行われてもよい。また、加熱および加圧された金属プレート積層構造体１０５は、所定の時間保持される。これにより、第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０との間で固相拡散接合が行われ、第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０とが接合される。
【0055】
金属プレート積層構造体１０５の加熱温度の下限は、４００℃以上、好ましくは５００℃以上である。また、金属プレート積層構造体１０５の加熱温度の上限は、第１の金属プレート１１０および第２の金属プレート１２０の材質の融点未満である。加熱温度が低すぎると、十分な固相拡散接合が行われない。また、加熱温度が高すぎると、金属プレートが溶融してしまう。
【0056】
金属プレート積層構造体１０５の加圧の荷重は、０．５ＭＰａ以上８ＭＰａ以下、好ましくは１．０ＭＰａ以上４ＭＰａ以下である。加圧による荷重が低すぎると、第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０との間で面接触が起きにくい。また、加圧による荷重が高すぎると、金属プレート積層構造体１０５の変形が生じてしまう。
【0057】
加熱および加圧の保持時間は、０．１時間以上１０時間以下、好ましくは０．５時間以上８時間以下である。保持時間が短すぎると、十分な固相拡散接合が行われない。また、保持時間が長すぎると、ステージ１０の製造タクトが低下してしまう。
【0058】
なお、３０００系のアルミニウム合金は、６０００系のアルミニウムと比べると、変形しにくい。そのため、第１の金属プレート１１０および第２の金属プレートの材質が３０００系のアルミニウム合金であるとき、加熱温度をより高く、加圧による荷重をより高く、または加熱および加圧の保持時間をより長くすることが好ましい。
【0059】
ステップＳ１４０では、ステップＳ１３０による加熱および加圧が行われながら、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との間に対してろう付が行われる。これにより、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との間で液相拡散接合が行われ、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０とが接合される。なお、ろう付で用いられたろう材は、第３の溝部１２４まで流入するように調整してもよい。この場合、第３の溝部１２４に配置されたヒータ２２０の一部は、ろう材によって第３の溝部に固定される。
【0060】
ろう付のろう材は、ステップＳ１２０の位置合わせの際に、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との間に予め配置されていてもよく、ステップＳ１４０において、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との間にろう材を侵入させてもよい。
【0061】
金属プレート積層構造体に対する加熱および加圧の解除により、ステージ１０のプレート部１００の製造工程は終了する。本製造工程により、第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０とが固相拡散接合によって接合され、ろう材を含まないガス流路が形成される。また、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０とが液相拡散接合によって接合される。本製造工程では、固相拡散接合および液相拡散接合が同時行われるため、プレート部１００の製造タクトが向上し、ステージ１０の製造コストを抑制することができる。
【0062】
ステージ１０の製造方法によれば、第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０との接合は固相拡散接合であるため、ステージ１０のガス流路にはろう材などが含まれない。したがって、ステージ１０では、ガス流路を流れるガスとともにろう材に起因するパーティクルが外部に放出されない。すなわち、ステージ１０では、外部へ放出されるパーティクルを抑制することができる。
【0063】
＜第３実施形態＞
図８を参照して、本発明の一実施形態に係るエッチング装置５０について説明する。エッチング装置５０は、ステージ１０を含む。そのため、以下では、第１実施形態で説明したステージ１０の構成と同一または類似の構成の説明を省略する場合がある。
図８を参照して、本発明の一実施形態に係るエッチング装置５０について説明する。エッチング装置５０は、ステージ１０を含む。そのため、以下では、第１実施形態で説明したステージ１０の構成と同一または類似の構成の説明を省略する場合がある。
【0064】
図８は、本発明の一実施形態に係るエッチング装置５０の構成を示す模式的な断面図である。
【0065】
エッチング装置５０は、種々の膜に対してドライエッチングを行うことができる。エッチング装置５０は、チャンバ５０２を有している。チャンバ５０２は、ウェハ上に形成された導電体、絶縁体、または半導体などの膜に対してエッチングを行う空間を提供する。
【0066】
チャンバ５０２には排気装置５０４が接続され、これにより、チャンバ５０２内を減圧雰囲気に設定することができる。チャンバ５０２には、さらに反応ガスを導入するための導入管５０６が設けられ、バルブ５０８を介してチャンバ５０２内にエッチング用の反応ガスが導入される。反応ガスとしては、例えば、四フッ化炭素（ＣＦ４）、オクタフルオロシクロブタン（ｃ－Ｃ４Ｆ８）、デカフルオロシクロペンタン（ｃ－Ｃ５Ｆ１０）、またはヘキサフルオロブタジエン（Ｃ４Ｆ６）などの含フッ素有機化合物を用いることができる。
【0067】
チャンバ５０２上部には導波管５１０を介してマイクロ波源５１２を設けることができる。マイクロ波源５１２はマイクロ波を供給するためのアンテナなどを有しており、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波や、１３．５６ＭＨｚのラジオ波（ＲＦ）といった高周波数のマイクロ波を出力する。マイクロ波源５１２で発生したマイクロ波は導波管５１０によってチャンバ５０２の上部へ伝播し、石英またはセラミックなどを含む窓５１４を介してチャンバ５０２内へ導入される。マイクロ波によって反応ガスがプラズマ化し、プラズマに含まれる電子、イオン、またはラジカルによって膜のエッチングが進行する。
【0068】
チャンバ５０２下部には、ウェハを載置するためのステージ１０が設けられる。ステージ１０には電源５２４が接続され、高周波電力がステージ１０に与えられ、マイクロ波による電界がステージ１０の表面、ウェハ表面に対して垂直な方向に形成される。チャンバ５０２の上部および側面には、さらに磁石５１６、磁石５１８、および磁石５２０を設けることができる。磁石５１６、磁石５１８、および磁石５２０は、永久磁石でもよく、電磁コイルを有する電磁石でもよい。磁石５１６、磁石５１８、および磁石５２０により、ステージ１０およびウェハ表面に平行な磁界が生成される。磁界とマイクロ波による電界との連携により、プラズマ中の電子は、ローレンツ力を受けて共鳴し、ステージ１０およびウェハ表面に束縛される。その結果、高い密度のプラズマをウェハ表面に発生させることができる。
【0069】
ステージ１０には、さらに、ステージ１０に設けられるヒータ２２０を制御するヒータ電源５３０が接続される。ステージ１０には、さらに、任意の構成として、ウェハをステージ１０に固定するための静電チャック用の電源５２６、ステージ１０の内部に環流される媒体の温度制御を行う温度コントローラ５２８、およびステージ１０を回転させるための回転制御装置（図示せず）が接続されてもよい。
【0070】
＜第４実施形態＞
図９を参照して、本発明の一実施形態に係るＣＶＤ装置６０について説明する。ＣＶＤ装置６０は、ステージ１０を含む。そのため、以下では、第１実施形態で説明したステージ１０の構成と同一または類似の構成の説明を省略する場合がある。
図９を参照して、本発明の一実施形態に係るＣＶＤ装置６０について説明する。ＣＶＤ装置６０は、ステージ１０を含む。そのため、以下では、第１実施形態で説明したステージ１０の構成と同一または類似の構成の説明を省略する場合がある。
【0071】
図９は、本発明の一実施形態に係るＣＶＤ装置６０の構成を示す模式的な断面図である。
【0072】
ＣＶＤ装置６０はチャンバ６０２を有している。ＣＶＤ装置６０は、反応ガスを化学的に反応させ、種々の膜をウェハ上に化学的に形成する場を提供する。
【0073】
チャンバ６０２には排気装置６０４が接続され、チャンバ６０２内の圧力を低減することができる。チャンバ６０２にはさらに反応ガスを導入するための導入管６０６が設けられ、バルブ６０８を介してチャンバ６０２内に成膜用の反応ガスが導入される。反応ガスとしては、作製する膜に依存して種々のガスを用いることができる。ガスは、常温で液体でもよい。例えば、シラン、ジクロロシラン、またはテトラエトキシシランなどを用いることでシリコン、酸化ケイ素、または窒化ケイ素などの薄膜を形成することができる。また、フッ化タングステンまたはトリメチルアルミニウムなどを用いることで、タングステンまたはアルミニウムなどの金属薄膜を形成することができる。
【0074】
エッチング装置５０と同様、チャンバ６０２上部には導波管６１０を介してマイクロ波源６１２を設けてもよい。マイクロ波源６１２で発生したマイクロ波は導波管６１０によってチャンバ６０２内部へ導入される。マイクロ波によって反応ガスがプラズマ化し、プラズマに含まれる種々の活性種によってガスの化学反応が促進され、化学反応によって得られる生成物がウェハ上に堆積し、薄膜が形成される。任意の構成として、プラズマの密度を増大させるための磁石６４４をチャンバ６０２内に設けることができる。チャンバ６０２の下部には、ステージ１０が設けられ、ウェハがステージ１０上に載置された状態で薄膜の堆積を行うことができる。エッチング装置５０と同様、チャンバ６０２の側面にはさらに磁石６１６および磁石６１８を設けてもよい。
【0075】
ステージ１０には、さらに、ステージ１０に設けられるヒータ２２０を制御するヒータ電源６３０が接続される。ステージ１０には、さらに、任意の構成として、高周波電力をステージ１０に供給するための電源６２４、静電チャック用の電源６２６、ステージ１０の内部に環流される冷却媒体の温度制御を行う温度コントローラ６２８、およびステージ１０を回転させるための回転制御装置（図示しない）が接続されてもよい。
【0076】
＜第５実施形態＞
図１０を参照して、本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置７０について説明する。スパッタリング装置７０は、ステージ１０を含む。そのため、以下では、第１実施形態で説明したステージ１０の構成と同一または類似の構成の説明を省略する場合がある。
図１０を参照して、本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置７０について説明する。スパッタリング装置７０は、ステージ１０を含む。そのため、以下では、第１実施形態で説明したステージ１０の構成と同一または類似の構成の説明を省略する場合がある。
【0077】
図１０は、本発明の一実施形態に係るスパッタリング装置７０の構成を示す模式的な断面図である。
【0078】
スパッタリング装置７０はチャンバ７０２を有する。スパッタリング装置７０は、高速のイオンとターゲットの衝突、およびその際に発生するターゲット原子をウェハ上に堆積させるための場を提供する。
【0079】
チャンバ７０２にはチャンバ７０２内を減圧にするための排気装置７０４が接続される。チャンバ７０２にはアルゴンなどのスパッタリングガスをチャンバ７０２へ導入するための導入管７０６およびバルブ７０８が設けられる。
【0080】
チャンバ７０２の下部には、成膜する材料を含むターゲットを保持し、かつ陰極として機能するターゲットステージ７１０が設けられ、その上にターゲット７１２が設置される。ターゲットステージ７１０には高周波電源７１４が接続され、高周波電源７１４によってチャンバ７０２内にプラズマを発生することができる。
【0081】
チャンバ７０２の上部には、ステージ１０を設けることができる。この場合、ウェハがステージ１０の下に設置された状態で薄膜の形成が進行する。エッチング装置５０やＣＶＤ装置６０と同様、ステージ１０にはヒータ電源７３０が接続される。ステージ１０には、さらに、高周波電力をステージ１０に供給するための電源７２４、静電チャック用の電源７２６、温度コントローラ７２８、およびステージ１０を回転させるための回転制御装置（図示せず）が接続されてもよい。
【0082】
チャンバ７０２内で発生したプラズマによって加速されたアルゴンイオンは、ターゲット７１２に衝突し、ターゲット７１２の原子が弾き出される。弾き出された原子は、シャッター７１６が開放されている間、ステージ１０の下に設置されるウェハへ飛翔し、堆積する。
【0083】
図１０には、ステージ１０がチャンバ７０２の上部に、ターゲットステージ７１０がチャンバ７０２の下部に設置される構成が図示されているが、スパッタリング装置７０の構成はこれに限られず、ターゲット７１２がステージ１０の上に位置するような構成であってもよい。あるいは、ウェハの主面が水平面に対して垂直に配置されるようにステージ１０を設置し、それに対向するようにターゲットステージ７１０を設ける構成であってもよい。
【0084】
＜第６実施形態＞
図１１を参照して、本発明の一実施形態に係る蒸着装置８０について説明する。蒸着装置８０は、ステージ１０を含む。そのため、以下では、第１実施形態で説明したステージ１０の構成と同一または類似の構成の説明を省略する場合がある。
図１１を参照して、本発明の一実施形態に係る蒸着装置８０について説明する。蒸着装置８０は、ステージ１０を含む。そのため、以下では、第１実施形態で説明したステージ１０の構成と同一または類似の構成の説明を省略する場合がある。
【0085】
図１１は、本発明の一実施形態に係る蒸着装置８０の構成を示す模式的な断面図である。
【0086】
蒸着装置８０はチャンバ８０２を有する。蒸着装置８０は、蒸着源８１０における材料の蒸発、ならびに蒸発した材料をウェハ上へ堆積させるための空間が提供される。
【0087】
チャンバ８０２にはチャンバ８０２内を高真空にするための排気装置５０４が接続される。チャンバ８０２には、チャンバ８０２を大気圧に戻すための導入管８０６が設けられ、バルブ８０８を介して窒素またはアルゴンなどの不活性ガスがチャンバ８０２内に導入される。
【0088】
チャンバ８０２の上部には、ステージ１０を設けることができる。ウェハがステージ１０の下に設置された状態で材料の堆積が進行する。エッチング装置５０、ＣＶＤ装置６０、およびスパッタリング装置７０と同様、ステージ１０には、さらに、ヒータ電源８２８が接続される。ステージ１０には、さらに、任意の構成として、静電チャック用の電源８２４、温度コントローラ８２６、およびステージ１０を回転させるための回転制御装置８３０が接続されてもよい。ステージ１０は、さらに、ウェハと蒸着源８１０の間にメタルマスクを固定するためのマスクホルダ８１６を有してもよい。これにより、材料を堆積する領域にメタルマスクの開口部が重なるように、ウェハ近傍にメタルマスクを配置することができる。
【0089】
蒸着源８１０がチャンバの下側に設けられ、蒸着する材料が蒸着源８１０に充填される。蒸着源８１０には材料を加熱するためのヒータが設けられており、ヒータは制御装置８１２によって制御される。排気装置８０４を用いてチャンバ８０２内を高真空にし、蒸着源８１０を加熱して材料を気化させることで蒸着が開始される。蒸着の速度が一定になった時にシャッター８１４を開放することで、ウェハ上において材料の堆積が開始される。
【0090】
以上、第３実施形態～第６実施形態において説明したエッチング装置５０、ＣＶＤ装置６０、スパッタリング装置７０、および蒸着装置８０には、ステージ１０が用いられる。ステージ１０では、ガス流路の形成においてろう材が用いられていないため、ガス流路を流れるガスとともにろう材に起因するパーティクルが外部に放出されない。そのため、ステージ１０を用いることで、ガス流路からチャンバ内に放出されるパーティクルを抑制することができる。
【実施例0091】
実施例に基づき、第１実施形態において説明したステージ１０について、さらに詳細に説明する。第１の金属プレート１１０～第３の金属プレート１３０の材質として、Ａ３００３のアルミニウム合金を用い、第２実施形態で説明したプロセスにしたがって実施例サンプルを作製した。
【0092】
図１２は、実施例サンプルにおける第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０との間の接合界面の断面ＳＥＭ像である。図１３は、実施例サンプルにおける第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０との間の接合界面の断面ＳＥＭ像である。
【0093】
図１２および図１３に示すように、いずれの接合界面においても欠陥は確認されなかった。第１の金属プレート１１０と第２の金属プレート１２０とは、固相拡散接合によって接合されている。図１２に示すように、接合界面において凹凸は見られず、平坦性の高い接合界面が確認された。一方、第２の金属プレート１２０と第３の金属プレート１３０とは、ろう付によって接合されている。図１３に示すように、接合界面において、結晶粒の凝固に起因する凹凸が形成されていることが確認された。
【0094】
本発明の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【0095】
また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。
【符号の説明】
【0096】
１０：ステージ、 １００：プレート部、 １００ａ：第１の面、 １００ｂ：第２の面、 １０５：金属プレート積層構造体、 １１０：第１の金属プレート、 １１２：第１の溝部、 １１４：貫通孔、 １２０：第２の金属プレート、 １２２：第２の溝部、 １２４：第３の溝部、 １３０：第３の金属プレート、 ２００：シャフト部、 ２１０：ガス導入管、 ２２０：ヒータ、 ２２０ａ：端子、
５０：エッチング装置、 ５０２：チャンバ、 ５０４：排気装置、 ５０６：導入管、 ５０８：バルブ、 ５１０：導波管、 ５１２：マイクロ波源、 ５１４：窓、 ５１６、５１８、５２０：磁石、 ５２４、５２６：電源、 ５２８：温度コントローラ、
５３０：ヒータ電源、
６０：ＣＶＤ装置、 ６０２：チャンバ、 ６０４：排気装置、 ６０６：導入管、 ６０８：バルブ、 ６１０：導波管、 ６１２：マイクロ波源、 ６１６、６１８：磁石、 ６２４、６２６：電源、 ６２８：温度コントローラ、 ６３０：ヒータ電源、 ６４４：磁石、
７０：スパッタリング装置、 ７０２：チャンバ、 ７０４：排気装置、 ７０６：導入管、 ７０８：バルブ、 ７１０：ターゲットステージ、 ７１２：ターゲット、 ７１４：高周波電源、 ７１６：シャッター、 ７２４、７２６：電源、 ７２８：温度コントローラ、 ７３０：ヒータ電源、
８０：蒸着装置、 ８０２：チャンバ、 ８０４：排気装置、 ８０６：導入管、 ８０８：バルブ、 ８１０：蒸着源、 ８１２：制御装置、 ８１４：シャッター、 ８１６：マスクホルダ、 ８２４：電源、 ８２６：温度コントローラ、 ８２８：ヒータ電源、 ８３０：回転制御装置
５０：エッチング装置、 ５０２：チャンバ、 ５０４：排気装置、 ５０６：導入管、 ５０８：バルブ、 ５１０：導波管、 ５１２：マイクロ波源、 ５１４：窓、 ５１６、５１８、５２０：磁石、 ５２４、５２６：電源、 ５２８：温度コントローラ、
５３０：ヒータ電源、
６０：ＣＶＤ装置、 ６０２：チャンバ、 ６０４：排気装置、 ６０６：導入管、 ６０８：バルブ、 ６１０：導波管、 ６１２：マイクロ波源、 ６１６、６１８：磁石、 ６２４、６２６：電源、 ６２８：温度コントローラ、 ６３０：ヒータ電源、 ６４４：磁石、
７０：スパッタリング装置、 ７０２：チャンバ、 ７０４：排気装置、 ７０６：導入管、 ７０８：バルブ、 ７１０：ターゲットステージ、 ７１２：ターゲット、 ７１４：高周波電源、 ７１６：シャッター、 ７２４、７２６：電源、 ７２８：温度コントローラ、 ７３０：ヒータ電源、
８０：蒸着装置、 ８０２：チャンバ、 ８０４：排気装置、 ８０６：導入管、 ８０８：バルブ、 ８１０：蒸着源、 ８１２：制御装置、 ８１４：シャッター、 ８１６：マスクホルダ、 ８２４：電源、 ８２６：温度コントローラ、 ８２８：ヒータ電源、 ８３０：回転制御装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
