CN1881529A - 基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在供电部件发热时可以减轻周边部件损伤的基板处理装置。基板处理装置(100)具备：被施加电压的电阻发热体(22)和高频电极(21)、向这些电阻发热体(22)和高频电极(21)供给电力的电阻发热体用供电部件(16)和高频电极用供电部件(11)、在这些供电部件(11、16)附近配置的周边部件(14)以及配置在供电部件(11、16)和周边部件(14)之间并且对于比250℃高的温度具有耐热性的隔热材料(12)。

Description

基板处理装置
技术领域
本发明涉及对基板实施处理的基板处理装置。
背景技术
以往，在半导体的制造工序或液晶的制造工序中，使用基板处理装置。该基板处理装置是在陶瓷基体的保持面上设置基板，在该基板上具有实施加热等处理的装置，用作等离子体发生装置。
在同时作为等离子体发生装置的情况下，还设置了RF电极(高频电极)和对该RF电极供给高频电流的RF电极用供电部件(例如作为金属导体的镍棒)(例如参照特开平11-26192号公报)。
对该供电部件施加高频电压，由于表皮效应，在供电部件的表层部分(例如从供电部件的外周面开始数μm～数十μm的深度范围)电流集中流动，在径向方向的中央部分，几乎没有电流流动。
供电部件的电阻如下(1)式所表示，根据上述，由于表皮效应在供电部件的径方向中央部分上几乎不流过电流，表观上截面积S减少的结果是电阻R的上升。
(1)R＝L/σS
其中，R：电阻，L：供电部件长度，σ：电导率，S：截面积。
另一方面，供电部件的发热量由如下的(2)式所表示，随着电阻R的上升，发热量也增加。
(2)W＝RI2
其中，W：发热量，R：电阻，I：电流。
这样，如果对供电部件施加高频电压，则存在由于表皮效应而产生的供电部件发热量增加的问题。
对于基板处理装置上设置的周边部件，由于具有复杂形状的部件较多，所以多使用加工性良好并且绝缘性也优异的树脂部件。但是，由树脂构成的周边部件，由于耐热性较低，可能会受到由于高温的供电部件的损伤。以下，进行具体说明。
树脂中即使是耐热性高的耐热树脂的情况下，耐热温度大约在250℃左右。因此，如果借助供电部件对基板处理装置的电极供给高频或交流大电力，则供电部件的温度将达到250℃或其以上，可能会使得由树脂构成的周边部件受到损伤。
另外，对于基板处理装置，具有电阻发热体和向该电阻发热体提供电压的电阻发热体用供电部件，该供电部件与电阻发热体直接连接。因此，在加热基板处理装置达到高温时，由于热传导使得供电部件也变为高温，可能会引起由树脂构成的周边部件的损伤。
为了防止这样的损伤，也考虑了对周边部件的材料使用具有耐热性并且难于热变形的陶瓷等，但是，陶瓷不仅加工性差，难以形成复杂的形状，而且价格也高，所以使用起来有困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种在供电部件发热的情况下能够减少对周边部件的损伤的基板处理装置。
为了实现上述目的，本发明所涉及的基板处理装置具备：具有被供电部件的基体、向所述被供电部件施加电压的供电部件、配置在所述供电部件周围的周边部件、配置在所述供电部件和所述周边部件之间并且对于至少高于250℃的温度具有耐热性的隔热材料。
由于在本发明所涉及的基板处理装置上设置了隔热材料，通过该隔热材料来减少供电部件发热时对周边部件的热传递，能够大幅减少周边部件的由于热量所带来的损伤。另外，由于隔热材料对于至少比250℃高的温度具有耐热性，即使供电部件的温度上升到高于250℃的情况下，隔热材料也不会发生劣化，也会发挥隔热效能。
附图说明
附图1是本发明实施方式所涉及的基板处理装置的截面图。
其中，11…高频电极用供电部件(供电部件)，12…隔热材料，14…周边部件，16…电阻发热体用供电部件(供电部件)，20…陶瓷基体(基体)，21…高频电极(被供电部件)，22…电阻发热体(被供电部件)，100…基板处理装置。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式进行说明。
附图1是根据本发明实施方式的基板处理装置的截面图。
基板处理装置100，具备陶瓷基体20、轴10、供电部件11、16和周边物件14。
陶瓷基体20由AlN、SN、SiC、氧化铝等构成，形成的厚度为0.5～30mm，陶瓷基体20的外形形状，优选为圆盘状或者多边形状。
另外，所述的陶瓷基体20的表面在保持面20a上形成。而且，在陶瓷基体20的内部，在上部的一侧埋设高频电极21，在该高频电极21的下部一侧埋设电阻发热体22。在高频电极21上连接高频电极用供电部件11，在电阻发热体22上连接电阻发热体用供电部件16。通过这样，基板处理装置100，如果对电阻发热体22施加来自电阻发热体用供给部件16的电压，则该电阻发热体被加热，由此热量对保持面20a上设置的基板进行加热处理。另外这些高频电极21和电阻发热体22是接受来自供电部件11、16的电力供给的被供电部件。
此外，基板处理装置100，通过对高频电极21施加来自电阻发热体用供电部件16的高频电压，还具有产生等离子体的等离子体处理装置的功能。
构成基板处理装置100的陶瓷基体20的背面20b上，设置支撑陶瓷基体20的轴10。该轴10形成中空的圆筒等，由氮化铝、氮化硅、氧化铝等形成。
在轴10的上端与陶瓷基体20的背面20b被接合成一体，或者由密封接合等接合。作为密封接合可以使用O形圈、金属填料等。其中，当陶瓷基体20的背面形成气体导路时，在保持气体导路的气密性的条件下进行接合。
在轴10的内轴侧上，设置所述高频电极用供电部件11和电阻发热体用供电部件16。
在高频电极21上供给来自高频电极用供给部件11的高频电力，产生等离子体。高频电极21的形状，可以采用网格状、金属板等。高频电极21可以通过印刷导电性胶来形成。高频电极21具有导电性，优选由例如W、Mo、WMo、WC等形成。
在电阻发热体22上供给来自供电部件11的电流，并发热，加热在保持面20a上设置的基板。
电阻发热体22的形状，可以采用网格状、线圈状、金属板等。电阻发热体22可以通过印刷导电性胶来形成。电阻发热体22具有导电性，优选由例如W、Mo、WMo、WC等形成。
另外，高频电极用供电部件11由Ni、Al、Cu以及含有这些的合金等形成，其形状可以采用杆(棒状)、圆柱、缆线、板、带状织物、圆筒形状等各种形状。在高频电极用供电部件11的上端设置连接端子，该连接端子对着高频电极21，由铆接、焊接、钎焊、锡焊等结合。
在电阻发热体用供电部件16的上端，与电阻发热体22由钎焊、焊接、共晶、铆接、嵌合、螺丝固定等直接连接。
而且，在高频电极用供电部件11和电阻发热体用供电部件16的上部(具体而言，从陶瓷基体20的背面20b开始到周边部件14之间)的外周侧，覆盖具有绝缘性的隔热材料的绝缘管15。
在供电部件11、16的下端部的外周面上覆盖着形成管状的隔热材料12。另外，在轴10的下端部的内周侧上，设置圆盘状的周边部件14，在该周边部件14上形成插孔。在该周边部件14的插孔中，覆盖隔热材料12，插入高频电极用供电部件11和电阻发热体用供电部件16的下端部。这样，供电部件11、16的下端部就借助隔热材料嵌合在周边部件14上。
所以，即使是上述供电部件11、16上被施加电压而加热的情况下，由于通过隔热材料降低向周边的放热量，从而减少了以该发热为起因的周边部件14的损伤。
隔热材料12对于至少比250℃高的温度，优选比1000℃高的温度具有耐热性。由此，即使对在供电部件11、16被施加电压下被加热到250℃附近的高温的情况下，可以有效地降低在供电部件11、6上产生的热量传导到周边部件14，防止周边部件14的变形。
另外，如果隔热材料12的耐热性大于等于1000℃，则即使供电部件11、16的温度上升到接近1000℃，隔热材料12也不会变形，从而确实发挥出良好的效果。
另外，隔热材料12的导热率优选小于等于100W/m·K，更优选小于等于50W/m·K。由此，可以减少从供电部件11、16传导到周边部件14的传热量，抑制周边部件14的变形。
隔热材料12优选由陶瓷形成。具体讲，隔热材料12优选由氧化铝、氧化锆、氮化铝等形成。由此，可以将具备隔热性、耐热性的部件用作为隔热材料12。
隔热材料12优选形成厚度大于等于0.3mm的圆筒。通过使隔热材料12的厚度大于等于0.3mm，能够确保隔热材料12的强度，抑制破损。
隔热材料12的体积电阻率优选大于等于1011Ω·cm，更优选大于等于1014Ω·cm。另外，隔热材料12优选为具有大于等于2kV的耐电压的绝缘体。由此，隔热材料12，即使供电部件11的温度上升也能够减少从供电部件11流向周边部件14的电流量，基板处理装置100能够恰当地进行操作，并且可以防止周边部件14因电流引起的发热。
此外，即使周边部件14配置于距供电部件11、16的5mm以内的位置上。由于在供电部件11、16上设置了隔热材料12，可以降低供电部件11、16向周边部件14的放热量，降低由于热传导引起的损伤。
周边部件14的材质为例如含氟树脂之一的聚四氟乙烯(商标名：特氟隆)、高性能热塑性塑料等，可以加工成复杂的形状。另外，周边部件14优选具有绝缘性。
这样，基板处理装置100通过在供电部件11、16和周边部件14之间具备隔热材料12，可以减少供电部件11、16发热时对周边部件14的热传递。由此，可以提供减少了供电部件11、16的发热对周边部件的损伤的基板处理装置。
这里，本发明并不限于上述实施方式，可以进行各种变更。例如，上述基板处理装置100也可以在陶瓷基体20中不埋设高频电极21或者电阻发热体22，或者是不具备轴10的基板处理装置。
实施例
以下，通过实施例和参考例对本发明进行具体说明。
参考例
首先，在实施例之前，对作为本发明前题的参考例进行说明。在该参考例中，适当变更供电部件和周边部件之间的距离，对周边部件是否产生变形进行探讨。参考例中使用了如图1所示的基板处理装置，但不在该供电部件上设置隔热材料12。
在供电部件上施加13.56MHz、2000W的高频电压40分钟，来研究周边部件的温度和是否有热变形。在周边部件的部位中最靠近供电部件的部位上贴付250℃的热胶带，通过确认热胶带的颜色来测定周边部件的温度。另外，通过目测来判定周边部件有无热变形。参考例的研究结果如以下的表1所示。
表1
 参考例1  参考例2  参考例3  参考例4
  周边部件   材质                 热塑性树脂
  最高连续使用温度(℃)                 250
  供电部件和周边部间距离(mm)   1   3   5  7
  周边部件的温度(℃)   ＞250   ＞250   ＞250  ＜250
  周边部件的热变形   有   有   有  无(在最接近部位有热变形)
如表1所示，对于参考例1～4，使用材质为热塑性树脂、可以连续使用的最高温度(最高连续使用温度)为250℃的周边部件。其中，在参考例1～4中，供电部件和周边部件之间的距离分别为1mm、3mm、5mm、7mm。
对参考例的结果进行简单说明。
在参考例1～3中，周边部件的温度超过250℃，参考例4中周边部件的温度比250℃低。
另外，在参考例1、2中，周边部件上发生热变形，基板处理装置上产生损伤。参考例3中周边部件上产生了热变形，但基板处理装置上没有产生损伤。
参考例4中，周边部件的温度比250℃低，通过周边部件的供电部件的保持性降低，供电部件被倾斜着保持着，倾斜的供电部件和周边部件最接近的距离不足5mm，在此接近的部位上，周边部件产生热变形。
从以上的参考例1～4的结果可以判明，在供电部件5mm的范围内设置周边部件时，由于供电部件的发热，引起周边部件的热变形、基板加热装置的破损等。
接下来，对本发明所涉及的实施例进行说明。该实施例中，使用上述参考例中使用的基板处理装置，在该基板处理装置的供电部件上设置隔热层。即，将最高连续使用温度为250℃的热塑性树脂作为周边部件，供电部件和周边部件之间的距离设定为3mm。
实施例中，使用由3种材质构成的隔热材料，来探究周边部件的温度、周边部件的热变形以及隔热材料的热变形。其结果如表2所示。
表2
 实施例1  实施例2   比较例1
  隔热材料 材质  Al2O3(陶瓷)  AlN(陶瓷)   聚四氟乙烯
隔热材料厚度(mm)  1  1   1
最高连续使用温度(℃)  ＞1000  ＞1000   250
热传导率(W/m·K)  35  100   0.25
体积电导率(室温，Ω·cm)  ＞1E+16  1E+15   ＞1E+18
耐电压(kV/mm)  ＞2  ＞2   ＞2
  周边部件的温度(℃)  ＜250  ＜250   ＜250
  周边部件的热变形  无  无   无
  隔热材料的热变形  无  无   有
  效果  ○  ○   ×
隔热材料形成厚度为1mm的圆筒状。实施例1、2和比较例1的隔热材料的材质为Al2O3、AlN、聚四氟乙烯(商标名：特氟隆)。
对供电部件在13.56MHz施加2000W的高频电压40分钟，检查周边部件的温度、周边部件的热变形以及隔热材料的热变形。
采用与上述参考例相同的方法检验周边部件的温度和热变形。另外，由目测来确认隔热材料的热变形。
实施例1、2中，在周边部件和隔热材料上没有发生热变形，也没有产生基板处理装置的缺陷等。但是，比较例1中，周边部件没有产生热变形，但隔热材料发生热变形，阻碍了供电部件的热膨胀，因此在基板处理装置上产生缺陷。
由以上的实施1、2和比较例1的结果可以判明，在周边部件和供电部件之间，由于设置了对于比250℃高的温度具有耐热性的隔热材料，降低了从供电部件向周边部件的热的传导，可以减轻周边部件的损伤。另外，由此可以发现也可以防止基板处理装置的损伤。

Claims (7)

1.基板处理装置，其特征在于，其具备：
具有被供电部件的基体；
在所述基体的被供电部件上施加电压的供电部件；
在所述供电部件附近设置的周边部件；
在所述供电部件和所述周边部件之间设置的，对于至少比250℃高的温度具有耐热性的隔热材料。
2.权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，所述被供电部件至少为电阻发热体和高频电极中的任意之一。
3.权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，所述隔热材料的导热率小于等于50W/m·K。
4.权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，所述隔热材料为绝缘体。
5.权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，所述隔热材料为陶瓷。
6.权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，所述周边部件的至少一部分设置在距所述供电部件5mm以内的范围内。
7.权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，所述隔热材料的耐电压大于等于2kV。
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