JP2001160479A5 - セラミックスヒーターならびにそれを用いた基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】 上面が基板の載置面であるセラミックス製の基体と、
前記基体に埋設された発熱体と、
前記基体の前記発熱体の下方位置に設けられた流体流路と
を具備することを特徴とするセラミックスヒーター。
【請求項２】 前記流体流路は、複数の同心円状部分と、複数のこれら同心円状部分をつなぐ部分とを有することを特徴とする請求項１に記載のセラミックスヒーター。
【請求項３】 前記流体流路は、前記基体の中央部に流体入口を有し、前記基体の端部に流体出口を有することを特徴とする請求項２に記載のセラミックスヒーター。
【請求項４】 上面が基板の載置面であるセラミックス製の基体と、
前記基体に埋設された発熱体と、
前記基体の前記発熱体の下方位置に設けられた流体流路と、
前記基体の下面に設けられた、前記流体流路に流体を導入する流体導入口および流体を排出する流体排出口と
を具備し、
前記流体流路は、前記基体内に同心円状に形成された複数の第１流路と、前記第１流路間をつなぐように設けられた複数の第２流路とを有し、径方向に隣接する第２流路は互いにずれて配置されており、
前記流体流路に前記基体の温度よりも低い温度の流体を通流させることにより、前記基体を冷却することを特徴とするセラミックスヒーター。
【請求項５】 前記流体流路には、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅから選択される少なくとも１種が通流されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセラミックスヒーター。
【請求項６】 前記流体流路には、ＡｒとＨｅとの混合ガスが通流されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のセラミックスヒーター。
【請求項７】 前記流体流路に通流される流体は、１５０℃以上であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のセラミックスヒーター。
【請求項８】 前記発熱体は、高融点金属を巻回してなる巻回体を所定パターンに配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７に記載のセラミックスヒーター。
【請求項９】 前記発熱体は、所定パターンのグラファイトまたはガラス状カーボンからなることを特徴とする請求項１から請求項７に記載のセラミックスヒーター。
【請求項１０】 前記発熱体は、所定パターンのグラファイトまたはガラス状カーボンにガラス状窒化ボロンを被覆してなることを特徴とする請求項９に記載のセラミックスヒーター。
【請求項１１】
前記基体は、前記発熱体の熱膨張係数の近傍の熱膨張係数を有していることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のセラミックスヒーター。
【請求項１２】
前記基体は、ＡｌＮからなることを特徴とする請求項１１に記載のセラミックスヒーター。
【請求項１３】 前記基体の上面近傍に電極を有し、電極に通電することにより基板を静電吸着可能なことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のセラミックスヒーター。
【請求項１４】 基板が収容され内部が真空状態に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、基板を載置するとともに加熱するセラミックスヒーターと、
前記チャンバー内で基板に所定の処理を施すための処理手段と
を具備し、
前記セラミックスヒーターは、
上面が基板の載置面であるセラミックス製の基体と、
前記基体に埋設された発熱体と、
前記基体の前記発熱体の下方位置に設けられた流体流路と
を有することを特徴とする基板処理装置。

【請求項１５】 基板が収容され内部が真空状態に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、基板を載置するとともに加熱するセラミックスヒーターと、
前記チャンバー内で基板に所定の処理を施すための処理手段と
を具備し、
前記セラミックスヒーターは、
上面が基板の載置面であるセラミックス製の基体と、
前記基体に埋設された発熱体と、
前記基体の前記発熱体の下方位置に設けられた流体流路と、
前記基体の下面に設けられた、前記流体流路に流体を導入する流体導入口および流体を排出する流体排出口と
を具備し、
前記流体流路は、前記基体内に同心円状に形成された複数の第１流路と、前記第１流路間をつなぐように設けられた複数の第２流路とを有し、径方向に隣接する第２流路は互いにずれて配置されており、
前記流体流路に前記基体の温度よりも低い温度の流体を通流させることにより、前記基体を冷却することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１６】 前記処理手段は、チャンバー内に処理ガスを導入するガス導入機構を有し、前記処理ガスの反応により基板上に所定の膜を形成することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項１７】 前記処理手段は、さらに処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構を有することを特徴とする請求項１６に記載の基板処理装置。
【請求項１８】 前記処理手段は、チャンバー内に処理ガスを導入するガス導入機構と、前記チャンバー内に前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構とを有し、前記処理ガスのプラズマにより基板上の所定の膜をエッチングすることを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項１９】 前記セラミックスヒーターの基体の上面近傍に電極を有し、電極に通電することにより基板を静電吸着可能なことを特徴とする請求項１４から請求項１８のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項２０】
上面が基板の載置面であるセラミックス製の基体と、前記基体に埋設された発熱体と、前記基体の前記発熱体の下方位置に設けられた流体流路とを有するセラミックスヒーターに基板を載置し、基板に対して所定の処理を施す基板処理方法であって、
前記発熱体により前記基体を処理温度に加熱して基板を処理しつつ、前記流体流路に前記処理温度よりも低い温度の流体を通流させることにより、前記基体を冷却することを特徴とする基板処理方法。
【請求項２１】 前記流体流路に、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅから選択される少なくとも１種を通流させることを特徴とする請求項２０に記載の基板処理方法。
【請求項２２】 前記流体流路に、ＡｒとＨｅとの混合ガスを通流させることを特徴とする請求項２０に記載の基板処理方法。
【請求項２３】 前記流体流路に、１５０℃以上の流体を通流させることを特徴とする請求項２０から請求項２２のいずれか１項に記載の基板処理方法。

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）やプラズマエッチング等の処理において基板を加熱するセラミックヒーターならびにそれを用いた基板処理装置および基板処理方法に関する。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、加熱面の均熱性を高く維持しつつ冷却効率の高いセラミックスヒーターを提供することを目的とする。また、このようなセラミックスヒーターを用いた基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、上面が基板の載置面であるセラミックス製の基体と、
前記基体に埋設された発熱体と、
前記基体の前記発熱体の下方位置に設けられた流体流路と、
前記基体の下面に設けられた、前記流体流路に流体を導入する流体導入口および流体を排出する流体排出口と
を具備し、
前記流体流路は、前記基体内に同心円状に形成された複数の第１流路と、前記第１流路間をつなぐように設けられた複数の第２流路とを有し、径方向に隣接する第２流路は互いにずれて配置されており、
前記流体流路に前記基体の温度よりも低い温度の流体を通流させることにより、前記基体を冷却することを特徴とするセラミックスヒーターを提供する。

前記流体流路には、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅから選択される少なくとも１種を通流させることができる。例えば、ＡｒとＨｅとの混合ガスを通流させることができる。
前記流体流路に通流される流体は、１５０℃以上であることが好ましい。低温の流体を通流させる場合には、ヒートショックによりセラミックス製の基体が損傷するおそれがあるが、通流する流体の温度を１５０℃以上にすることにより、ヒートショックによる損傷を防止することができる。この際の流体の温度は、基体の加熱温度に応じて適宜設定することが好ましい。また、セラミックヒーターを冷却する際には、冷却の段階に応じて段階的に流体の温度を低下させることが好ましい。さらに、セラミックスヒーターが１５０℃近傍まで低下した時点で流体としてより低温のものを用いれば、さらに低温まで効率良く冷却することができる。

前記発熱体としては、高融点金属を巻回してなる巻回体を所定パターンに配置したものが例示される。また、所定パターンのグラファイトまたはガラス状カーボンからなるもの、さらにその上にガラス状窒化ボロンを被覆してなるものも用いることができる。基体としては発熱体の熱膨張係数の近傍の熱膨張係数を有していることが好ましいが、グラファイトまたはガラス状カーボンは、ＡｌＮ等のセラミックスとの間に熱膨張差が少なく、これらを発熱体として用いることにより高速昇温および高速降温が可能となる。特にＡｌＮはこれら近傍の熱膨張係数を有しているのでＡｌＮを発熱体として用いることが好ましい。また、ガラス状窒化ボロン（ＢＮ）はグラファイトまたはガラス状カーボンを保護する機能および緩衝機能を有していることから、より一層高速昇温および高速降温が可能となる。

さらに、本発明は、基板が収容され内部が真空状態に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、基板を載置するとともに加熱するセラミックスヒーターと、
前記チャンバー内で基板に所定の処理を施すための処理手段と
を具備し、
前記セラミックスヒーターは、
上面が基板の載置面であるセラミックス製の基体と、
前記基体に埋設された発熱体と、
前記基体の前記発熱体の下方位置に設けられた流体流路と
を有することを特徴とする基板処理装置を提供する。

さらにまた、本発明は、基板が収容され内部が真空状態に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に配置され、基板を載置するとともに加熱するセラミックスヒーターと、
前記チャンバー内で基板に所定の処理を施すための処理手段と
を具備し、
前記セラミックスヒーターは、
上面が基板の載置面であるセラミックス製の基体と、
前記基体に埋設された発熱体と、
前記基体の前記発熱体の下方位置に設けられた流体流路と、
前記基体の下面に設けられた、前記流体流路に流体を導入する流体導入口および流体を排出する流体排出口と
を具備し、
前記流体流路は、前記基体内に同心円状に形成された複数の第１流路と、前記第１流路間をつなぐように設けられた複数の第２流路とを有し、径方向に隣接する第２流路は互いにずれて配置されており、
前記流体流路に前記基体の温度よりも低い温度の流体を通流させることにより、前記基体を冷却することを特徴とする基板処理装置を提供する。

この場合に、前記処理手段としては、チャンバー内に処理ガスを導入するガス導入機構を有し、前記処理ガスの反応により基板上に所定の膜を形成するもの、すなわちＣＶＤを行うものが例示される。前記処理手段は、さらに処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構を有していてもよく、この場合にはプラズマＣＶＤが行われる。
また、前記処理手段としては、チャンバー内に処理ガスを導入するガス導入機構と、前記チャンバー内に前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構とを有し、前記処理ガスのプラズマにより基板上の所定の膜をエッチングするものが例示される。
さらに、前記セラミックスヒーターの基体の上面近傍に電極を設け、電極に通電することにより基板を静電吸着可能に構成することができる。これにより、真空雰囲気に保持されたチャンバー内において基板を確実にセラミックヒーターの上面に保持させることが可能となる。

さらにまた、本発明は、上面が基板の載置面であるセラミックス製の基体と、前記基体に埋設された発熱体と、前記基体の前記発熱体の下方位置に設けられた流体流路とを有するセラミックスヒーターに基板を載置し、基板に対して所定の処理を施す基板処理方法であって、
前記発熱体により前記基体を処理温度に加熱して基板を処理しつつ、前記流体流路に前記処理温度よりも低い温度の流体を通流させることにより、前記基体を冷却することを特徴とする基板処理方法を提供する。
この場合に、前記流体流路に、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅから選択される少なくとも１種を通流させることができる。例えば、ＡｒとＨｅとの混合ガスを通流させることができる。また、前記流体流路に、１５０℃以上の流体を通流させることが好ましい。