JP2003133242A - 基板加熱装置およびそのパージ方法 - Google Patents
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Abstract
構造を提供する。 【解決手段】 本発明にかかる,処理容器102内にお
いて加熱手段108を備えた載置台104に載置された
基板を加熱する基板加熱装置は,第1材料から成り,載
置台を支持する支持部202と,第1材料と熱伝導率の
異なる第2材料から成り,支持部と処理容器とを封止す
る封止部204と,支持部と封止部とを気密に接合する
接合部206とを備えている。かかる構成によれば,異
なる熱伝導率を有する第1材料と第2材料とを適宜選択
することにより,載置台の上部と下部との間の熱勾配を
小さくすることが可能となり,その結果,載置台の支持
構造の長さを短くすることが可能となる。
Description
びそのパージ方法に関する。
的蒸着(CVD)法を用いて,成膜を形成するための成
膜装置が広く採用されている。
ガスをプラズマ化して,載置台に載置された基板に成膜
させる構造を採用している。成膜装置は,ヒータなどの
加熱手段を備えた載置台に載置された基板を加熱するこ
とが可能な基板加熱装置を備えている。
電力線などの給電手段や,熱電対などのセンサ手段が配
設される支持構造により支持されているが,処理容器内
を大気雰囲気から隔離するためには,この支持構造と処
理容器とは真空封止する必要がある。
台は,例えば700℃程度の高温状態に保持される。支
持構造と処理容器との真空封止部には,比較的耐熱性の
低いOリングなどの封止部材が採用されているが,例え
ばTiCl4系のガスは真空封止部付近への副生成物の
付着,および処理ガスによるOリング等の封止部材の劣
化を防止するためには,真空封止部付近の温度は100
〜180℃程度に保持する必要がある。
支持構造においては,700℃程度に保持される載置台
付近と150℃程度に保持される真空封止部付近との間
で大きな温度差を生じている。したがって,従来の載置
台の支持構造は,温度差に起因する熱応力破壊を回避す
るための,非常に長い支柱構造を採用している。
機械的強度が脆弱になりやすく,またウェハ面精度を確
保しにくいという問題を有している。また,長い伝熱径
路が生じてしまうため,支持部を介して熱が逃げ,載置
台における均熱の確保が難しいという問題も生じてい
る。
線などの給電手段や熱電対などのセンサ手段の配設部分
が大気に直接連通している。そのため,電力線や熱電対
などが,大気中に含まれる酸素や水分と反応して酸化
し,径路の抵抗が変化してしまい,正確な制御ができな
いという問題も生じている。
記問題点に鑑みてなされたものであり,その目的は,載
置台支持部を短くして安定な構造とすることができ,ま
た,載置台における均熱を確保し,被処理体の温度を正
確に制御することの可能な基板加熱装置およびそのパー
ジ方法を提供することである。
に,本発明の第1の観点によれば,処理容器内において
加熱手段を備えた載置台に載置された基板を加熱する基
板加熱装置において,前記載置台を支持する支持構造
は,第1材料から成り,前記載置台を支持する支持部
と,前記第1材料と熱伝導率の異なる第2材料から成
り,前記支持部と前記処理容器とを封止する封止部と,
前記支持部と前記封止部とを気密に接合する接合部と,
を備えたことを特徴とする,基板加熱装置が提供され
る。
する第1材料と第2材料とを適宜選択することにより,
載置台の上部と下部との間の熱勾配を小さくすることが
可能となり,その結果,載置台の支持構造の長さを短く
することが可能となる。また,載置台の支持構造の長さ
を短くできれば,装置自体の容積も小さくすることが可
能となり,装置の加熱手段に要求される熱容量も小さく
することが可能となる。
ることが好ましい。かかる構成によれば,処理時に生じ
る装置の熱膨張や熱収縮に起因する歪を封止部において
吸収することができる。例えば,前記封止部材は,ベロ
ーズ構造とすることができる。
されることが好ましい。かかる構造によれば,支持部と
処理容器を熱的フロー状態に置くことができるので,熱
の逃げを効果的に防止して,載置台の均熱性を確保する
ことが可能となる。また,熱の逃げを防止できることか
ら,投入電力も軽減することが可能となる。
かわらず,支持部の高さを規定するものであることが好
ましい。かかる構造によれば,封止部が熱応力変化した
場合であっても,支持部の高さが一定に維持することが
できる。
に,第1材料と第2材料とを拡散接合したり,ロー付接
合したりすることにより構成することができる。また,
あまり耐熱性を要求されないスペックであれば,接合部
は,Oリングから構成することも可能である。
容器内において加熱手段を備えた載置台に載置された基
板を加熱する基板加熱装置において,前記載置台を支持
する支持構造は,前記載置台を支持する支持部と,前記
支持部と前記処理容器との間に介装される断熱材と,前
記支持部と前記処理容器とを封止する封止部と,を備え
たことを特徴とする,基板加熱装置が提供される。その
際に,封止部は,Oリングから構成することが可能であ
る。
ではなく,したがって,基板支持構造の封止部にあまり
高い耐熱性が要求されないような場合に,好適に適用す
ることが可能である。
容器内において加熱手段を備えた載置台に載置された基
板を加熱処理する基板加熱装置において,前記載置台を
支持するとともに,前記加熱手段への給電手段が配され
ている支持構造の内部は気密に封止されていることを特
徴とする基板加熱装置が提供される。
れた支持構造の内部を大気雰囲気から遮断できるので,
給電手段の酸化を防止することができる。また載置台の
支持構造の一部が破損した場合であっても,プロセスガ
スが大気中に漏出するような事態を回避することができ
る。
を真空排気する排気手段を設けることが好ましい。かか
る構成によれば,支持構造の内部を真空引きすることに
より給電手段の酸化原因である酸素や水分などを効果的
に除去することができる。
持構造の内部をパージするためのパージ手段を設けるこ
とが好ましい。かかる構成によれば,例えば不活性ガス
パージにより,給電手段の酸化を防止することが可能で
あるとともに,放電を防止することができる。
器内において加熱手段を備えた載置台に載置された基板
を加熱処理する基板加熱装置であって,前記載置台を支
持するとともに,前記加熱手段への給電手段が配されて
いる支持構造の内部は気密に封止されており,さらに前
記支持構造の内部を真空排気する排気手段と,前記支持
構造内部をパージするパージ手段を備えた基板加熱装置
のパージ方法において,前記排気手段により前記支持構
造内部を真空排気した後に,前記パージ手段により前記
支持構造内部をパージすることを特徴とする,基板加熱
装置のパージ方法が提供される。
空引きすることにより給電手段の酸化原因である酸素や
水分などを効果的に除去することができるとともに,例
えば不活性ガスパージにより,給電手段の酸化を防止す
ることが可能であるとともに,放電を防止することがで
きる。
本発明にかかる基板加熱装置およびそのパージ方法の好
適な実施形態について説明する。なお,以下の説明およ
び添付図面において,略同一の機能構成を有する要素に
ついては,同一の符号をすることにより重複説明を省略
することにする。
の一形態にかかる基板加熱装置を適用可能な成膜装置1
00の概略構成を示す断面図である。この成膜装置10
0は,気密に構成された略円筒状の処理容器102を有
している。処理容器102内には,被処理体である基板
(半導体ウェハ)Wを水平に支持するための載置台10
4が配置されている。載置台104は,円筒状に構成さ
れた支持構造200により支持されている。支持構造2
00は,本実施の形態にかかる基板加熱装置の一部をな
すものであるが,その詳細な構成については,後述す
る。載置台104の外縁部には,半導体ウェハWをガイ
ドするためのガイドリング106が設けられている。
基板加熱装置の一部をなす加熱手段としてのヒータ10
8が埋め込まれている。このヒータ108は,W,Mo
等の抵抗線材からなり,支持構造200に組み込まれた
給電手段としての電力線110を介して電源112から
給電されることにより発熱し,半導体ウェハWを所定の
温度に加熱する。
て熱電対114が取り付けられており,適宜温度が測定
されている。電源112には制御器116が接続されて
おり,熱電対114の測定結果に応じて,ヒータ108
に対する出力を制御することが可能である。
容器102内に成膜ガスを導入するためのガス導入機構
118が形成されている。このガス導入機構118は,
いわゆるシャワーヘッドとも称されるものであり,載置
台104に載置された半導体ウェハWの処理面に対向す
る面には,多数のガス吐出孔118aが開口している。
なお,図中118bは,整流板であり,ガス導入孔11
8cからガス導入機構118内に導入されるガス流を整
流し,ガス吐出孔118aから均等に処理容器102内
に噴出させるように機能するものである。
120が接続されている。成膜ガスは,ガス源120a
からマスフローコントローラ120bや不図示のバルブ
により流量制御されて,処理容器102内に導入され
る。成膜ガスは,プロセスに応じてさまざまなものを採
用することが可能であることはもちろんである。例え
ば,Ti膜やTiN膜などの金属配線層を形成するプロ
セスを例に挙げればN2ガス,NH3ガス,H2ガス,
Arガス,TiCl4ガスなどを用いることができるた
め,それぞれのガス種に対応する成膜ガス供給系が準備
される。
チング回路122を介して高周波電源124が接続され
ている。処理時には,この高周波電源124から天壁1
02aに高周波電力が印加され,この高周波電力によ
り,処理容器102内に導入された成膜ガスがプラズマ
化され,載置台104に載置された基板Wに成膜が行わ
れる。なお,処理容器102の天壁102aと側壁10
2bとの間は,絶縁部材126により電気的に絶縁され
ている。
ポート128が形成されており,この排気ポート128
には,処理容器102内を排気するための排気系130
が接続されている。排気系130の詳細な構成について
は,図4に関連して後述する。
ら,第1の実施の形態にかかる基板加熱装置の載置台1
04の支持構造200について詳細に説明する。なお,
図2は,図1に示す基板加熱装置の支持構造200の接
合部を拡大して示す拡大断面図であり,図3は,図1に
示す基板加熱装置の支持構造200の下端構造を拡大し
て示す拡大断面図である。
る略円筒状の支持部202と,支持部202の下方部を
囲むように配されて支持部202と処理容器102cと
を封止する封止部204と,支持部202と封止部20
4とを気密に接合する接合部206とを備えている。さ
らに,支持部202は断熱材208により支持されてい
る。そして,支持構造200の封止部204や断熱材2
08などを含む下方部分は,処理容器102の下方に形
成された略円筒形状の支持構造収納部102dに収容さ
れて,処理容器102の容積を縮小するように構成され
ている。
l2O3,AlN,SiCやグラファイトなどのセラミ
ック材料から構成することができる。図1〜3に示す実
施態様においては,封止部204は,アルミ,ニッケ
ル,ハステロイなどから成る伸縮自在なベローズ204
aと,ベローズ204aを下方から支持する下部フラン
ジ204bと,ベローズ204aを上方から支持する上
部フランジ204cとから構成されている。下部フラン
ジ204bと上部フランジ204cとは,ベローズ20
4aと同材質から構成されており,ベローズ204aに
対して溶接部204d,204eを介して溶接されてい
る。また,封止部204と支持部202との間には,矢
印で示すように,ベローズなどからメタルコンタミが発
生するため,上部フランジ204cの上部には,アルミ
ナ,AlNなどから成るメタルコンタミカバー207が
被せられて,チャンバ内へのメタルコンタミの漏出が防
止される。また,断熱材208は,アルミナや石英やセ
ラミックなどの材料から構成されている。
持構造200においては,支持部202は,機能的に載
置台104を支持するものなので,ある程度の剛性を有
する材料から構成されている。これに対して,処理容器
102と支持部202とを封止する封止部204は,熱
応力に応じて変形可能なような構造,例えば図示の例で
は,ベローズ構造として構成されている。断熱材208
については,支持部202と同様に,封止部204が熱
応力に応じて変形した場合であっても,支持構造200
の長さを一定に保持できるような剛性を有していること
が好ましい。
理容器102との間に断熱材208を介装することによ
り,支持部202と処理容器102aの底部102cと
を熱的フロー状態に置くことができるので,熱の逃げを
効果的に防止して,載置台104の均熱性を確保するこ
とが可能となる。また,熱の逃げを防止できることか
ら,投入電力も軽減することが可能となる。
は,別の材料から構成されているので,支持部202と
封止部204とを気密に接合する接合部206として
は,100℃以上,特に170℃以上の耐熱性を有する
メタルとセラミックスとの熱拡散接合ロー付などの封止
手段を採用することができる。なお,あまり耐熱性を要
求されない用途であれば,接合部206としてOリング
などの封止手段を採用することも可能であることはいう
までもない。Oリング材としては,耐熱性,耐プラズマ
性,耐腐食性のある,フッ素系のカルレツ,バイトンな
どが用いられる。
収納部102dの上部に対して,Oリング210などの
封止部材を介して気密に封止されている。同様に,断熱
材208は処理容器102の支持構造収納部102dの
低部に対して,Oリングなど封止手段212により気密
に封止されている。また,処理容器102の下部にはペ
ルチェ214が介装されており,熱対策が施されてい
る。
る基板加熱装置の支持構造200は,主として載置台1
04を支持する機能を有する支持部202と,主として
処理容器102a,の底部102cと支持構造200と
の間を封止するとともに熱応力変化を吸収する機能を有
する封止部204とを,それぞれ別の材料から成る別体
として構成している。
度の耐熱性が要求される支持部202と,処理容器10
2aの底部102cとの接合部では150℃程度の耐熱
性が要求される封止部204の,材料および寸法を適宜
選択し,載置台104の支持構造の200の上部と下部
との間の熱勾配を小さくすることにより,載置台104
の支持構造200の長さを短くすることが可能となる。
くできれば,成膜装置100自体の容積も小さくするこ
とが可能となる。特に,本実施の形態にかかる基板加熱
装置のように,支持部202と封止部204とを2重構
造に構成すれば,支持構造200自体の長さをさらに一
層短くすることが可能となる。
の支持構造200においては,内側に支持部202を配
設し,その支持部202の外方を囲むように封止部20
4を配設する構成を採用しているが,処理容器102の
構造によっては,封止部204を内側に配して,封止部
204の外方を支持部202が囲むような構成を採用す
ることが可能であることは言うまでもない。
かかる基板加熱装置の排気系130とパージガスの排気
系150および供給系140の構成について説明する。
ぼ図1に示す成膜装置の断面図に相当するものである
が,まず,処理容器102の排気系について説明する
と,排気ポート128は,開閉バルブ132および圧力
制御バルブ(APC)134を介して排気ポンプ136
に接続されている。処理容器102内を排気する場合に
は,排気管131に配置される開閉バルブ132を開放
することにより,圧力制御バルブ134をフルオープン
にして排気ポンプ136を駆動することにより,処理容
器102内を排気する。
ては,載置台104を支持する支持構造200の内部2
20は気密に封止されており,周囲の大気雰囲気から遮
断されている。ただし,支持構造200の内部220に
は,パージガスの排気系150および供給系140が連
通している。パージガス排気系150は,処理容器10
2の排気系150に接続されている。
パージガスをその内部220に導入するためにパージガ
ス導入孔142が形成されている。このパージガス導入
孔142は,パージガス導入管とそこに配置された開閉
バルブ144を介してパージガス源146に接続されて
おり,窒素,Arなどの不活性ガスを支持構造200の
内部220に導入することが可能なように構成されてい
る。
20を真空引きするための排気系150に連通する排気
ポート152が形成されている。排気系150は,開閉
バルブ154を介して,処理容器102内の排気系13
0に介装される圧力制御バルブ134に接続されてい
る。また,排気系150は,開閉バルブ154の上流側
において分岐して,開閉バルブ156およびチェック弁
158を介して,酸排気系に連通している。
内部220には,載置台104のヒータ108に電力を
供給するための電力線110や,熱電対114などのセ
ンサ手段が配設されている。この点,従来の装置のよう
に,支持構造200の内部が大気に連通している場合に
は,電力線110や熱電対114の信号線などが大気中
に含まれる酸素や水分のために酸化するおそれがあっ
た。また,支持構造200のセラミック製の支持部20
2が破損した場合には,破損箇所からプロセスガスが大
気中に漏出するおそれがあった。
加熱装置においては,支持構造200の内部220は,
支持構造200の処理容器102に対する真空封止とは
別の系として,気密に封止されている。そのため,電力
線110や熱電対114の信号線などの酸化原因である
水分や酸素を排気することができる。また,支持構造2
00のセラミックス製の支持部202が破損したような
場合であっても,処理容器102内のプロセスガスが大
気中に漏出してしまうような不測の事態を回避すること
ができる。
不活性ガスが充填されているので,電力線110や熱電
対114の信号線などの酸化を防止することができると
ともに,支持構造200の内部220は陽圧に維持され
ているので,放電現象なども効果的に防止することがで
きる。
ジする方法について説明する。
開閉バルブ144を閉止するとともに,支持構造200
の内部220は排気系150の開閉バルブ156を閉止
し,開閉バルブ154を開放し,排気ポンプ136によ
り,支持構造200の内部220に存在する大気(酸素
や水分など)を極力除去する。
完了すると,排気系150の開閉バルブ154を閉止
し,開閉バルブ156を開放する。そして,パージ系1
40の開閉バルブ144を開放することにより,不活性
ガス源146から窒素またはアルゴンなどの不活性ガス
が支持構造200の内部220に導入される。余分な不
活性ガスは,排気系150のチェック弁158を介して
酸排気系に送られ,排出される。支持構造200の内部
220のパージが所定時間終了した後に,排気系150
の開閉バルブ156および供給系140の開閉バルブ1
44をそれぞれ閉止することにより,支持構造200の
内部220に不活性ガスが充填され,電力線110や熱
電対114の信号線などの酸化を防止することができる
とともに,放電現象なども効果的に防止することができ
る。上記は,支持構造200a内部220にパージガス
を封入した実施形態であるが,支持構造200a内部2
20を真空状態に維持するような構造を採用してもよ
い。
動作について簡単に説明する。上記のように構成された
成膜装置においてTi膜を生成するプロセスを例に挙げ
ると,まず,処理容器102内に半導体ウェハWを導入
し,ヒータ108により半導体ウェハWを200〜70
0度程度に加熱しながら,処理容器102内を高真空状
態,例えば0.1〜10Torr程度に真空引きする。
次いで,処理容器102内に所定の成膜ガス,例えばH
2ガスと,Arガス,TiCl4ガスなどを個別に所定
の流量導入し,プラズマ化することにより,半導体ウェ
ハWに対する成膜処理を所定時間行う。成膜処理終了
後,半導体ウェハWは,処理容器102から搬出され
る。
る成膜装置においては,載置台104付近の温度は70
0℃に達し,載置台104の支持構造の200の封止部
204付近の温度は少なくとも100℃以上,好ましく
は170℃以上程度にする必要がある。これは,成膜ガ
スが170℃以下であると,反応副生成物(NH4C
l)が付着したり,液化してしまうためである。本実施
の形態によれば,載置台104の支持構造200自体の
長さを十分に長く取らずに,最低限の長さでも,上記の
ような温度差を実現することができる。また,載置台1
04強度を支持構造200から逃げない様に維持するこ
とが可能であり,載置台104の均熱性を良好に制御す
ることができる。
件を確保するために,支持部の長さを約270mm確保
する必要があった。しかし,本願の場合には,270m
m以下でも確保可能であり,好ましくは200mm以下
である。例えば封止材として300℃程度の耐熱性を有
するアルミニウムを使用した場合には,支持部の長さを
約150mm程度確保すれば十分である。また封止材と
して約400〜500℃程度の耐熱性を有するニッケル
やハステロイを使用した場合には,支持部の長さを約1
00mm程度確保すれば十分である。
電手段110が配置されている支持構造200の内部も
真空排気されるとともに不活性ガスによりパージされて
いるので,給電手段110が酸化されにくく,したがっ
て,ヒータ108の制御も精度良く維持することができ
る。
は,処理容器102内において加熱手段108を備えた
載置台104に載置された基板Wを加熱するために関連
する機構を総称するものであり,本実施の形態において
は,その概念に,特に載置台104の支持構造を含めて
いる。しかし,本発明はかかる構成に限定されるもので
はなく,本実施の形態にかかる基板加熱装置を適用可能
な処理装置,例えば成膜装置などの半導体製造装置の構
成に応じて,さまざまな構成を採用し得ることは言うま
でも無い。
ながら,本発明に係る基板加熱装置の第2の実施形態に
ついて説明する。ただし,図1〜図4に関連して説明し
た基板加熱装置の要素とほぼ同様の機能構成を有する要
素については,同一の符号を付して重複説明を省略す
る。
加熱装置との差異は,支持構造200,1200にあ
る。図1に示す基板加熱装置においては,支持構造20
0の封止部204は,支持部202の外方を囲むように
外側に配置されている。これに対して,図5に示す基板
加熱装置においては,支持構造1200の封止部120
4は,支持部1200の下方に配置されており,Oリン
グなどの封止手段1210により処理容器102に対し
て封止されている。
通常のバレル型のものであるが,もちろん,図1に示す
成膜装置と同様に,処理容器の底部にバケット部を形成
し,そこに基板加熱装置を設置する構成を採用しても構
わない。
00の下方であって,封止部1204の外側に配置され
る構成を採用している。断熱材1208は,Al
2O3,AlN等のセラミックで断熱効果を有するもの
が好ましい。また,支持部1202と封止部1204と
を気密に接合する接合部1206は,図示のように,支
持部1202の内側において,封止部1204と接合す
るように構成されている。封止部1204は,熱伝導率
の悪いもの,例えばSUS,ハステロイ,Ni合金,あ
るいはNi等のメタルシールまたはベローズ管から作成
される。
持構造200と図5に示す基板加熱装置の支持構造12
00は,各要素の配置構成が異なるが,各要素の機能構
成はほぼ同様なので,その詳細説明は省略する。
104として,セラミックヒータが内蔵された構成を採
用している。セラミックヒータを内蔵する構成の場合に
は,セラミック製の載置台1104と,その支持構造1
200のセラミック製の支持部1202を一体構造とす
ることが可能である。しかし,かかる構成を採用した場
合であっても,支持構造1200の支持部1202と封
止部1204とは別体に構成し,本発明にかかる基板加
熱装置を適用できることは言うまでもない。
ながら,本発明に係る基板加熱装置の第3の実施形態に
ついて説明する。ただし,図1〜図4に関連して説明し
た基板加熱装置の要素とほぼ同様の機能構成を有する要
素については,同一の符号を付して重複説明を省略す
る。
示す成膜装置に比較して,より簡便な構成となってい
る。例えば,載置台2104の温度が比較的高くないよ
うな場合には,支持構造2200の下部側の封止部付近
の温度が高くならないため,載置台2104を支持する
支持部2202と,この支持部2202と処理容器10
2とをOリングなどの耐熱性があまり高くない封止手段
により直接封止できる。そして,封止部2204を介し
て,支持部2202と処理容器102とを熱的にフロー
状態に置く断熱材2208とから構成することができ
る。
ではなく,したがって,基板支持構造の封止部にあまり
高い耐熱性が要求されないような場合に,好適に適用す
ることが可能である。
ながら,本発明に係る基板加熱装置の第4の実施形態に
ついて説明する。ただし,図1〜図6に関連して説明し
た基板加熱装置の要素とほぼ同様の機能構成を有する要
素については,同一の符号を付して重複説明を省略す
る。
加熱装置との差異は,支持構造200,3200にあ
る。図1に示す基板加熱装置においては,支持構造20
0の封止部204は,支持部202の外方を囲むように
外側に配置され,支持部202と封止部204とを気密
に接合する接合部206により処理容器102に対し支
持部202内部は封止されている。
おいては,支持構造3200の支持部3202は,下部
を例えばアルミニウムで形成された固定具(クランプ)
3302により覆われ,ネジ3304により処理容器1
02の下部外壁に固定されて支えられている。支持部3
202と処理容器102との接触部3306は,気密に
封止されておらず,面接触となっている。
材3308,3310が備えられ,それらを囲み,処理
容器102下部の開口部をシールする気密板3300が
設けられている。図示の例では,気密板3300は上部
が開口した円柱形状であるが,平板状でもよい。
部には,Oリング等の封止部材3210が備えられ,こ
れにより処理容器102内部および支持部3202内部
を大気雰囲気より気密に封止している。気密板3300
下部は,電力線110および熱電対114を,気密を保
持しながら外部に引き出せるように構成されている。ま
た,排気口3152が設けられ,排気系(図示せず)に
接続されて,支持部3202内部を排気し,所望の真空
度に保てるようになっている。
に保つことで,電力線110,熱電対114等の酸化を
防ぐことができ,載置台104の温度を継続的に正確に
制御することが可能となる。また,熱移動を少なくする
ことが可能で,支持部3202の長さを短くすることが
でき,装置の加熱手段に要求される熱容量を小さくする
ことが可能となる。さらに,封止部材3210を処理容
器102外部に設けたので,載置台104からの熱の移
動を受けないため,処理容器102内部に設ける場合に
比べて耐熱温度の低い部材を用いることができ,例えば
Oリング等を用いることが可能となる。載置台104の
温度が例えば300℃以上になるような場合は,熱電対
114に代えて放射温度計を用いるようにしてもよく,
また,熱電対と放射温度計との併用で,より温度制御が
正確にできる。
図1に示す成膜装置と同様に,処理容器の底部にバケッ
ト部を形成したものであるが,図5のように,通常のバ
レル型の構成を採用しても構わない。
ながら,本発明に係る基板加熱装置の第5の実施形態に
ついて説明する。ただし,図1〜図7に関連して説明し
た基板加熱装置の要素とほぼ同様の機能構成を有する要
素については,同一の符号を付して重複説明を省略す
る。
加熱装置との差異は,支持構造3200,4200にあ
る。図7に示す基板加熱装置においては,支持構造32
00の支持部3202は,下部を固定具3302により
覆われ,ネジ3304により処理容器102の下部外壁
に固定されている。支持部3202と処理容器102と
の接触部3306は,気密に封止されておらず,面接触
となっている。
では,支持部4202下部を例えばアルミニウムで形成
された固定具(クランプ)4302で覆い,さらにその
下部に,例えばアルミニウムの支持台4300を設け,
その支持台4300にネジ4304で固定具4302を
固定することで,支持部4202を支えている。この支
持台4300を設けることにより,大気側から支持台4
300の固定が可能になり,脱着の際にネジ4304を
外す必要がないため,載置台104,固定具4302の
脱着が容易にできる効果がある。
に絶縁板3308が設けられていたが,図8の例にはな
く,絶縁板3308のみが設けられる構成である。処理
容器102下部に気密板3300を設け,排気口315
2から支持構造4300内部を排気する構成は,図7の
例と実質的に同一である。図示の例では,気密板330
0は上部が開口した円柱形状であるが,平板状でもよ
い。
部には,Oリング等の封止部材3210が設けられ,こ
れにより処理容器102内部および支持部4202内部
を大気雰囲気より気密に封止している。気密板3300
下部は,電力線110および熱電対114を,気密を保
持しながら外部に引き出せるように構成されている。
導入孔4142が設けられ,ここから窒素やArなどの
パージガスが支持部4202内部に導入される。支持部
4202内部にパージガスを導入する際には,予め排気
口3152を介して支持部4202内部の排気を行い,
所定の真空度まで真空引きしておくことが好ましい。
の真空度にしてからパージガスを導入することで,電力
線110,熱電対114等の酸化を防ぐことができ,載
置台104の温度を正確に制御することが可能となる。
また,熱移動を少なくすることが可能で,支持部420
2の長さを短くすることができ,装置の加熱手段に要求
される熱容量を小さくすることが可能となる。また,支
持部4202の長さを短くしても,封止部材3210を
処理容器102外部に設けたので,載置台104からの
熱伝達を受けないため,処理容器102内部に設ける場
合に比べて耐熱温度の低い部材を用いることができ,例
えばOリング等を用いることが可能となる。載置台10
4の温度が例えば300℃以上になるような場合は,熱
電対114に代えて放射温度計を用いるようにしてもよ
く,また,熱電対と放射温度計との併用で,より温度制
御が正確にできる。
図1に示す成膜装置と同様に,処理容器の底部にバケッ
ト部を形成したものであるが,図5のように,通常のバ
レル型の構成を採用しても構わない。
ながら,本発明に係る基板加熱装置の第6の実施形態に
ついて説明する。ただし,図1〜図8に関連して説明し
た基板加熱装置の要素とほぼ同様の機能構成を有する要
素については,同一の符号を付して重複説明を省略す
る。
加熱装置との差異は,支持構造3200,5200にあ
る。図8に示す基板加熱装置においては,支持部420
2はAl2O3,AlN等セラミックにより形成されて
いるが,支持構造5200では,Al2O3,AlN等
セラミック製の支持部5202の下部に,支持部520
2とガラス熔融接合等により接合された断熱材5208
が形成されている。断熱材5208は例えばガラス系断
熱材,あるいはシリコン含有断熱材等である。
を固定具4302と,その下部に,例えばアルミニウム
の支持台4300を設け,その支持台4300にネジ4
304で固定具4302とを固定することで,支持部4
202を支えている。また,封止部材3210は,処理
容器102外部に設けられている。
8下部を固定具5302と,その下部に,例えばアルミ
ニウムの支持台5300を設け,その支持台5300に
ネジ5304で固定具5302とを固定することで,支
持部5202および断熱材5208を支えている。さら
に,断熱材5208と支持台5300との接合部には封
止部材5210が設けられ,また,処理容器102と支
持台5300との接合部には封止部材5211が設けら
れ,これらにより,処理容器102内部を大気雰囲気お
よび支持構造5200内部より封止している。支持台5
300下部には例えばセラミックよりなる絶縁部材53
08が設けられ,支持構造5300内部は装置外部と連
通しているが,処理容器102外部へ載置台104から
の輻射を遮ることができる。
熱材5208を設けたので,載置台104の熱の逃げを
効果的に防止して,均熱を確保することができる。ま
た,支持部5202および断熱材5208の長さを短く
することができ,装置の加熱手段に要求される熱容量を
小さくすることが可能となる。さらに,断熱材5208
を設けたので封止部材として耐熱温度の低い部材を用い
ることができ,例えばOリング等を用いることが可能と
なる。載置台104の温度が例えば300℃以上になる
ような場合は,熱電対114に代えて放射温度計を用い
るようにしてもよく,また,熱電対と放射温度計との併
用で,より温度制御が正確にできる。
図1に示す成膜装置と同様に,処理容器の底部にバケッ
ト部を形成したものであるが,図5のように,通常のバ
レル型の構成を採用しても構わない。
1,12を参照しながら,本発明に係る基板加熱装置の
第7の実施形態について説明する。ただし,図1〜図8
に関連して説明した基板加熱装置の要素とほぼ同様の機
能構成を有する要素については,同一の符号を付して重
複説明を省略する。
の特徴的な部分は支持構造にあったが,本実施の形態に
おいては,載置台の加熱手段であるヒータの構成に特徴
がある。
された略円盤状の載置台内部に埋め込まれ,載置台の中
心部と外縁部に,それぞれ電源に接続された電力線との
接続部を有し,上面から見ると外縁部から中心方向へ向
かう渦巻き状の抵抗発熱体と,中心部から外縁方向に向
かう渦巻き状の抵抗発熱体との2つの部分から構成され
ている。
外縁部に接続するため,ヒータのパターンの自由度が制
限されてしまい,被処理体を均一に加熱するような均熱
パターンを実現することが困難であった。
04の概略断面図である。図10に示すように,本実施
の形態にかかる基板加熱装置においては,支持部602
に支持された載置台604内部に埋め込まれたヒータ
を,外側ヒータ609と内側ヒータ610とから構成
し,その下層に共通配線608を配置する2層構造にし
た。
0のうちの1本は,共通配線608の1部に接続部61
8で接続され,他は,内側ヒータ610と接続部616
で接続される。外側ヒータ609は,外縁部に設けられ
た接続部612で共通配線608と接続される。載置台
604内に埋め込まれた発熱抵抗体である,ヒータ60
9,610は,ともにW,Mo等で形成される。
図,図12は,外側ヒータ609および内側ヒータ61
0を示す概略平面図である。図11に示すように,共通
配線608は,図示の例では載置台604の下部側に設
けられ,略半円盤状であり,中心部には内側ヒータ61
0に接続される電力線110の配線部620が設けられ
ている。図12に示すように,内側ヒータ610は,同
心円状のパターンを形成しており,接続部616より電
力を供給される。また,外側ヒータ609は,内側ヒー
タ610の外周部に配置され,同心円状のパターンを形
成しており,接続部612より電力を供給される。
状の共通配線608を配置したことで,接続部の配置に
制約がなくなり,パターンの自由度が広がって,均熱パ
ターンを実現することが可能となるので,被処理体の処
理を均一に行うことができる。
は,上記第1から第6の実施の形態にかかる支持構造2
00,1200,2200,3200,4200,52
00とのいずれとも組み合わせて使用することが可能で
ある。
を参照しながら,本発明に係る基板加熱装置の第8の実
施形態について説明する。ただし,図1〜図12に関連
して説明した基板加熱装置の要素とほぼ同様の機能構成
を有する要素については,同一の符号を付して重複説明
を省略する。
の特徴的な部分は支持構造にあったが,本実施の形態に
おいては,第7の実施の形態と同様,載置台の加熱手段
であるヒータの構成に特徴がある。
ては,第7の実施の形態にかかる載置台604に代えて
用いることができる載置台704内部に埋め込まれたヒ
ータを,外側ヒータ709と内側ヒータ710とから構
成し,その下層に共通配線708を配置する2層構造に
した。図13は,共通配線708を示す概略平面図,図
14は,外側ヒータ709と内側ヒータ710を示す概
略平面図である。
えられた電力線110のうちの1本は,共通配線708
の1部に接続部718で接続され,他は,共通配線70
8中央部の配線部720を経て,外側ヒータ709およ
び内側ヒータ710と接続部716でそれぞれ接続され
る。さらに,外側ヒータ709は,外周部に設けられた
接続部712で,内側ヒータ710は,中周部に設けら
れた接続部712で共通配線708と接続される。載置
台704内に埋め込まれた発熱抵抗体である,ヒータ7
09,710は,ともにW,Mo等で形成される。
第7の実施の形態にかかる共通配線608と同様に載置
台704の下部側に設けられ,略円盤状であり,中心部
には外側ヒータ709,内側ヒータ710に接続される
電力線110の配線部720が設けられている。図14
に示すように,内側ヒータ710は,中心部が直線状
で,他は同心円状のパターンを形成しており,接続部7
12,716より電力を供給される。また,外側ヒータ
709は,中心部から外周部に向かう直線状部分を有す
る同心円形状のヒータで,内側ヒータ710の外周部に
配置され,接続部712,716より電力を供給され
る。
の共通配線708を配置したことで,接続部の配置に制
約がなく,パターンの自由度が広がり,均熱パターンを
実現することが可能となるので,被処理体の処理を均一
に行うことができる。
は,上記第1から第6の実施の形態にかかる支持構造2
00,1200,2200,3200,4200,52
00とのいずれとも組み合わせて使用することが可能で
ある。
かる基板加熱装置を成膜装置に適用した例について具体
的に説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当
業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想
の範疇内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。
置を成膜装置に適用した例に即して本発明の説明を行っ
たが,本発明はかかる例に限定されない。本発明にかか
る基板加熱装置は,処理容器内において加熱手段を備え
た載置台に載置された基板を加熱する機構を採用するさ
まざまな用途に適用することが可能であることはいうま
でもない。
して半導体ウェハを用いた場合について説明したが,本
発明はかかる例に限定されず,LCD基板などの他のも
のであってもよく,また基板上に他の層を形成した構造
を採用したものに適用することも可能である。
板加熱装置においては,載置台の支持構造を,機能的に
分割し,それぞれ別の材料から最適に構成している。す
なわち,本発明にかかる載置台の支持構造は,第1材料
から成り載置台を支持する機能を有する支持部と,第1
材料と熱伝導率の異なる第2材料から成り支持部と処理
容器とを封止する機能を有する封止部と,支持部と封止
部とを気密に接合する接合部とから構成している。
する第1材料と第2材料とを適宜選択することにより,
載置台の支持構造の上部と下部との間の熱勾配を小さく
することが可能となり,その結果,載置台の支持構造の
上部と下部において温度差が大きい場合であっても,載
置台の支持構造の長さを短くすることが可能となる。
した好適な実施形態の概略的な断面図である。
断面図である。
断面図である。
特徴的に示す概略的な断面図である。
した第2の実施形態の概略的な断面図である。
した第3の実施形態の概略的な断面図である。
した第4の実施形態の概略的な断面図である。
した第5の実施形態の概略的な断面図である。
した第6の実施形態の概略的な断面図である。
図である。
概略平面図である。
概略平面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 処理容器内において加熱手段を備えた載
置台に載置された基板を加熱する基板加熱装置におい
て,前記載置台を支持する支持構造は,第1材料から成
り,前記載置台を支持する支持部と,前記第1材料とは
異なる第2材料から成り,前記支持部と前記処理容器と
を封止する封止部と,前記支持部と前記封止部とを気密
に接合する接合部と,を備えたことを特徴とする,基板
加熱装置。 - 【請求項2】 前記封止部は熱応力変化可能であること
を特徴とする,請求項1に記載の基板加熱装置。 - 【請求項3】 前記支持部と前記処理容器との間には断
熱材が介装されることを特徴とする,請求項1または2
に記載の基板加熱装置。 - 【請求項4】 前記断熱材は,前記封止部の熱応力変化
にかかわらず,前記支持部の高さを規定するものである
ことを特徴とする,請求項3に記載の基板加熱装置。 - 【請求項5】 前記接合部は,前記第1材料と前記第2
材料とを拡散接合するものであることを特徴とする,請
求項1,2,3または4のいずれかに記載の基板加熱装
置。 - 【請求項6】 前記接合部は,前記第1材料と前記第2
材料とをロー付接合するものであることを特徴とする,
請求項1,2,3または4のいずれかに記載の基板加熱
装置。 - 【請求項7】 処理容器内において加熱手段を備えた載
置台に載置された基板を加熱する基板加熱装置におい
て,前記載置台を支持する支持構造は,前記載置台を支
持する支持部と,前記支持部と前記処理容器との間に介
装される断熱材と,前記支持部と前記処理容器とを封止
する封止部と,を備えたことを特徴とする,基板加熱装
置。 - 【請求項8】 前記封止部は,Oリングであることを特
徴とする,請求項7に記載の基板加熱装置。 - 【請求項9】 処理容器内において加熱手段を備えた載
置台に載置された基板を加熱する基板加熱装置におい
て,前記載置台を支持するとともに,前記加熱手段への
給電手段が配されている支持構造の内部は気密に封止さ
れていることを特徴とする,基板加熱装置。 - 【請求項10】 前記支持構造の内部を真空排気する排
気手段が設けられていることを特徴とする,請求項9に
記載の基板加熱装置。 - 【請求項11】 前記支持構造の内部をパージするため
のパージ手段が設けられていることを特徴とする,請求
項9または10に記載の基板加熱装置。 - 【請求項12】 処理容器内において加熱手段を備えた
載置台に載置された基板を加熱する基板加熱装置であっ
て,前記載置台を支持するとともに,前記加熱手段への
給電手段が配されている支持構造の内部は気密に封止さ
れており,さらに前記支持構造の内部を真空排気する排
気手段と,前記支持構造内部をパージするパージ手段を
備えた基板加熱装置のパージ方法において,前記排気手
段により前記支持構造内部を真空排気した後に,前記パ
ージ手段により前記支持構造内部をパージすることを特
徴とする,基板加熱装置のパージ方法。
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