JP2006186314A

JP2006186314A - 処理装置

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Publication number: JP2006186314A
Application number: JP2005301722A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Iwabuchi; 勝彦岩渕; Satoki Kobayashi; 聡樹小林
Original assignee: Future Vision Inc
Current assignee: Future Vision Inc
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2025-10-17
Also published as: US20060112880A1; JP4350695B2; KR100858780B1; TWI271816B; TW200625508A; KR20060061256A

Abstract

【課題】基板載置台に載置した被処理基板に処理ガスを該基板の全域に均等に行き渡らせると共に、該基板と基板載置台間の熱伝達率を制御し、被処理基板の温度を面全域で均一化する。
【解決手段】真空容器２内に配設された基板の基板載置台１上に載置した被処理基板１２を所定の温度に制御して処理する載置台１に多数の連通細孔を有する多孔質材料として多孔質カーボン基材４を用いる。多孔質カーボン基材４は、炭素基質の中に縦横に連通して多数の連通孔が形成されており、処理用ガス９はこの連通孔を通過して下側から均一に拡散して上方に噴出する。多孔質カーボン基材４中には静電チャック用電極５が埋設され、この静電チャック用電極５と多孔質カーボン基材４の外周をセラミックス等の耐熱性絶縁膜８で被覆される。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空容器内に配設された載置台上に載置したガラス基板等の被処理基板を所定の温度に制御して処理する処理装置に係り、特に処理装置の基板載置台の構成に関する。

被処理基板（以下、単に基板とも称する）の表面にプラズマ処理などを施すための処理装置は、該基板を載置し固定する静電チャック機能を有する基板載置台が用いられている。このような基板載置台では、その基板載置領域に多数の細い孔を開けたり、溝加工やティンブル加工等を施すことによって、載置された基板の全域に表面処理のための各種のガスを供給するようにしている。特許文献１には、カーボン基材で構成した基板載置台の周囲に耐食性膜を形成して、酸素ガスによる腐食を防止したプラズマ処理装置が開示されている。また、特許文献２には金属基板にセラミック板をロウ付けした静電チャックを有する基板載置台が、特許文献３にはヒータ（発熱体）を埋め込んだヒータブロック内に静電吸着電極を埋設した基板載置台が、特許文献４にはセラミック基材から露出した導電体部分を絶縁性溶射膜で被覆した基板載置台が、それぞれ開示されている。
特開２００２−２２２７９９号公報、特開平０６−２１６２２４号公報、特開平０５−１５２４２５号公報、特開平０６−２７９９７４号公報。

しかしながら、上記従来技術においては、基板載置台に載置した被処理基板に対してガスを該基板の全域に均等に行き渡らせることが困難で、かつ基板載置台と被処理基板との接触面に熱伝達のばらつきが発生し、高品質の基板処理を行うことが難しかった。本発明の目的は、基板載置台に載置した被処理基板の全域にガスを均等に行き渡らせると共に、該基板の表面全域を均一に処理できるように構成した処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の代表的な構成記述すると、以下のとおりである。すなわち、真空容器内に配置された載置台に被処理基板を載置し、これを所定の温度に制御して各種の表面処理を施すための本発明の処理装置は、
（１）前記載置台を、連通細孔を有する多孔質材料基材で構成し、
前記多孔質材料基材の前記被処理基板と反対側で前記連通細孔に供給されるガスを前記被処理体基板の当該載置台とは反対側の面に噴出させる。

（２）前記多孔質材料基材の前記被処理基板と反対側から前記連通細孔にガスを供給するガス供給手段を備え、
前記多孔質材料基材の前記被処理基板に対面する表面部には通気性絶縁膜を被覆し、それ以外の表面部には非通気性絶縁膜を被覆し、
かつ、前記多孔質材料基材の前記被処理基板の載置面側の前記表面部における前記通気性絶縁膜の内部に静電チャック電極を埋設し、
前記静電チャック用電極に電圧を印加する静電チャック用直流電源を備え、
前記多孔質材料基材の前記連通細孔に対して、前記被処理基板とは反対側から供給されるガスを、前記多孔質材料基材の前記連通細孔を透過して当該被処理基板の載置面側に均一に噴出させる。

（３）前記多孔質材料基材の前記被処理基板の載置面側の前記表面部における前記通気性絶縁膜の内部に静電チャック用電極を設けると共に、前記多孔質材料基材の外周面を電気絶縁性被膜で被覆した状態で前記静電電極を埋没し、
前記多孔質材料基材の前記連通細孔にガスを供給するガス供給手段と、前記静電チャック用の静電電極に電圧を印加する静電チャック用直流電源とを設け、
前記多孔質材料基材の前記被処理基板に対面する表面部以外の表面部の外周には非通気性絶縁膜を被覆し、
前記多孔質材料基材の前記連通細孔に対して、前記被処理基板とは反対側から供給されるガスを、前記多孔質材料基材の前記連通細孔を透過して当該被処理基板の載置面側に均一に噴出させる。

（４）前記多孔質材料基材にガスを供給する前記ガス供給手段に、
前記載置台の前記被処理基板とは反対側からガスを導入するのガス導入孔と、
前記ガス導入孔より前記多孔質材料基材の中央部に到る筒状のガス充填部と、
前記ガス充填部の一端より前記多孔質材料基材の内部に広く板状に形設された隙間部と、
前記隙間部の前記被処理基板側の前記多孔質材料基材の内壁面に所定間隔で凹設された多数の加工溝又は独立して凹設された多数のディンプルとを備えた。

（５）前記多孔質材料基材に発熱体を埋め込んで接合一体化し、前記載置台の前記被処理基板とは反対側から前記発熱体に電力を供給する交流電源とを備えた。

（６）前記多孔質材料基材の前記被処理基板に対面する表面部には通気性絶縁膜を被覆し、それ以外の表面部には非通気性絶縁膜を被覆すると共に、
前記載置台の前記被処理基板と反対側から前記発熱体に電力を供給する交流電源と、前記多孔質材料基材の連通孔にガスを供給するガス供給手段を備え、
前記ガス供給手段に、前記載置台の前記被処理基板とは反対側からガスを導入するのガス導入孔と、前記ガス導入孔より前記多孔質材料基材の中央部に到る筒状のガス充填部と、前記ガス充填部の一端より前記多孔質材料の内部に広く板状に形設された隙間部と、前記隙間部の前記被処理基板側の前記多孔質材料基材の内壁面に所定間隔で凹設された多数の加工溝又は独立して凹設された多数のディンプルを設けた。

なお、前記多孔質材料には、多孔質カーボンや耐食性多孔質金属が適用可能である。耐食性多孔質金属としては、ニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）又はこれらの合金などがある。

本発明によれば、次のような優れた効果を発揮することができる。すなわち、
真空容器内で載置台に載置された被処理基板を所定の温度に制御して処理する処理装置において、前記載置台の多孔質材料基材の連通細孔から基板裏面へ均一にガスが供給されるため、基板の温度を基板全面にわたって均一に制御することができる。

前記載置台の多孔質材料基材は高温で安定であり、かつ熱伝導性がよいため、該多孔質材料基材は連通細孔を通して導入された処理用の各種ガス（例えば、熱伝導性ガス）により容易に加熱される。また、載置台の内部にシースヒータなどの発熱体を埋没したことで、該発熱体により短時間で容易に加熱がなされる。その結果、載置台の温度制御を正確かつ迅速に実施できる。

さらに、前記被処理基板に対面する載置台の多孔質材料基材表面以外の外周表面を非通気性絶縁膜で被覆したことで、前記被処理基板の裏面（載置台に対面する側）にのみ熱伝導性ガスが集中して当たるため、該基板に対する加熱効率がよく、かつ酸化による多孔質材料基材の消耗が防止される。なお、熱伝導性ガスとして不活性ガスを採用すれば、多孔質材料基材の載置台が酸化消耗されるのを完全に防止でき、優れた耐久性が発揮される。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施例では、基材を構成する多孔質材料として多硬質カーボンを用いたものについて説明するが、耐食性多孔質金属を基材としたものの構成も同様であるので、繰り返し説明はしない。

図１は、本発明に係る連通細孔を有する多硬質カーボン基材で構成した基板載置台から成る処理装置の実施例１を説明する要部縦断面図である。また、図２は、図１における基板載置台の多孔質質カーボン基材にガスが透過（通過）する状態を示す部分拡大説明図である。そして、図３は、実施例１の連通細孔を有する多孔質カーボン基材の拡大説明図である。図１〜図３において、参照符号１は基板載置台、２は真空容器、３は載置台基盤（以下、ヒータベース）、４は多孔質カーボン基材、４ａは炭素基質、４ｂは連通細孔、５は静電チャック用電極、６はカーボン基材接合部、７は溝加工部、７’は所定間隔、８は非通気性絶縁膜、８’は通気性絶縁膜、９はガス、１０はガスの流れ、１１は直流電源、１２は被処理基板、１３はガス導入孔、１４はガス充填部、１５は隙間部、１６は止めねじ、１７はリード線、１８は熱伝達の流れを示す。

実施例１の処理装置は、真空容器２（図１には真空容器の壁の一部のみ示す）内に配設された基板載置台（以下、単に載置台とも称する）１上に載置した被処理基板（基板）１２を所定の温度に制御して処理するものである。載置台１は、熱伝導性の良い多孔質カーボン基材を用い、かつ多数の連通細孔からなる多孔質カーボン基材４を採用している。図３に拡大して示すように、多孔質カーボン基材４は炭素基質４ａの中に縦横に連通した多数の連通細孔４ｂが形成されており、ガス９は多孔質カーボン基材４の一方の面側からこの連通細孔４ｂを通過（または透過）して他方の面側から噴出して均一に拡散する。また、該多孔質カーボン基材４の中には静電チャック用電極５が埋設されている。

さらに、前記多孔質カーボン基材４に向けてガス９（例えば、Ｈｅ等）を供給するガス供給手段と、前記載置台１の上部に埋設された静電チャック用電極５に電圧を印加する静電チャック用直流電源１１を備える。なお、前記静電チャック用電極５及び多孔質カーボン基材４の外周をセラミックス等の耐熱性絶縁膜８で被覆してある。

そして、前記多孔質カーボン基材４に向けてガス９を供給するガス供給手段として、前記載置台１の下部の真空容器２の底面内部に配設されたヒータベース３の底面を貫通するガス導入孔１３が穿設されており、該ガス導入孔１３より前記多孔質カーボン基材４の中央部に到る筒状のガス充填部１４が配設されている。前記充填部１４の中央上端からは、前記多孔質カーボン基材４の内部に広く板状に隙間部１５が形設され、さらに、該隙間部１５の上面の多孔質カーボン基材接合部６は所定間隔７’に凹設されてなり、接合する前記多孔質カーボン基材４に溝加工を施して溝加工部７を形成している。なお、この溝加工部に代えて、独立して凹設された多数のディンプル加工の凹孔（図示せず）としてもよい。

また、前記静電チャック用電極５は、その中央部から図の下方（基板載置側とは反対側）にリード線１７が延設され、前記ガス導入孔１３から外部の直流電源１１に接続されている。

図２の拡大図に示したように、多孔質カーボン基材のガス透過を示す部分については、前記隙間１５を通って左端の前記溝加工部７に到ったガス９は、多孔質カーボン基材４との接触部よりカーボン４の連通細孔を通って上方にガスの流れ１０のように透過するように構成される。従って、ガス９は多孔質カーボン基材４に均一に供給されるため、熱伝導の流れ１８のように前記被処理基板１２にばらつきなく熱を均等に伝達することができる。

図４は、本発明に係る連通細孔を有する多孔質カーボン基材からなる基板載置台を備えた処理装置の実施例２を説明する図２と同様の要部拡大断面図である。図２と同一参照符号は同一機能部分に対応し、参照符号５’は通気性絶縁被膜を示す。実施例２の処理装置では、前記真空容器２内に配置された載置台１に載置された被処理基板１２を所定の温度に制御して処理する。

図１に示した載置台１を連通細孔の多孔質カーボン基材４で構成する。そして、この多孔質カーボン基材４の上部（基板載置側）には、静電チャック用電極５が、その外周面を電気絶縁性被膜５’で被覆した状態で埋没されている。また、多孔質カーボン基材４の連通細孔にガスを供給するガス供給手段と、静電チャック用電極５に電圧を印加する静電チャック用直流電源１１とを備えている。

さらに、多孔質カーボン基材４の被処理基板１２に対面する表面以外の外周表面は非通気性絶縁膜８で被覆され、この多孔質カーボン基材４の連通孔に下部からガス９を供給して、ガスを多孔質カーボン基材４の連通細孔を透過して基板１２の裏面に均一に噴出させるように構成している。

図４に示したように、隙間１５を通って左端の前記溝加工部７に到ったガス９は、多孔質カーボン基材４との接触部より該多孔質カーボン基材４の連通細孔を通って図の上方に矢印１０で示したように流れて透過する。従って、ガス９は多孔質カーボン基材４に均一に供給されるため、熱伝導の流れ１８のように基板１２に対してばらつきなく熱を伝達することができる。

図５は、実施例２にかかる処理装置の全体構成例を説明する縦断面図であり、多孔質カーボン基材に発熱体を埋め込んでカーボンヒータ基材とし、このカーボンヒータ基材と埋め込んだ発熱体の隙間に不活性ガスを導入し、外周面を絶縁性溶射膜で被覆した状態を示す。図５において、参照符号２０は非通気性絶縁膜、２１は発熱体（シースヒータ）、２２は隙間、２３はヒータ用電源、２４はヒータコード、２５はカーボンヒータ基材、２６は不活性ガス、２７は不活性ガス雰囲気を示す。

この処理装置は、壁面のみで示す真空容器２内に配設された載置台１上に載置した被処理基板１２を所定の温度に制御して処理するものである。その構成は、以下のとおりである。すなわち、二分割した上下分割の多孔質カーボン基材２５の間に発熱体２１（シースヒータ）を挟んで埋め込み後、両多孔質カーボン基材の間に隙間２２を設けて接合一体化し、これをカーボンヒータ基材として基板載置台１を構成している。また、該基板載置台１を構成する上記カーボンヒータ基材の被処理基板１２に対面する表面は通気性絶縁膜２０’で被覆されており、それ以外の外周表面は非通気性絶縁膜２０で被覆されている。この絶縁被覆は、例えば、耐熱性のセラミック溶射膜でもよい。

さらに、真空容器２の下部から発熱体２１に電力を供給するヒータ用電源２３を備え、該ヒータ用電源２３より、カーボンヒータ基材を構成する多孔質カーボン基材２５の中央部に到り、さらに該カーボンヒータ基材の厚みに対し中央の周囲に所定間隔に配設された発熱体２１へ電力を供給する一対のヒータコード２４が通線孔２８を通って配設されている。また、発熱体２１はカーボンヒータ基材を構成する両多孔質カーボン基材２５の接合部２２に挟持して固定されている。

また、多孔質カーボン基材２５で構成したカーボンヒータ基材に向けて不活性ガス２６を供給するガス供給手段として、前記載置台１の下部の真空容器２の底面内部に配設されたヒータベース３の底面を貫通する不活性ガスのガス導入孔１３より前記カーボンヒータ基材の中央部に到る筒状のガス充填部１４が配設される。該充填部１４の中央上端からは、カーボンヒータ基材の内部に広く板状に形設された隙間１５が設けられ、不活性ガスを充填した不活性ガス雰囲気２７を形成している。さらに、前記隙間１５の上面に前記発熱体２１が前記カーボンヒータ基材を構成する多孔質カーボン基材２５に対して所定間隔で埋設されている。

以上説明した実施例２によれば、多孔質カーボン基材２５で構成したカーボンヒータ基材に酸化性ガスが接触することがなく、また内部に不活性ガスを導入することにより、該多孔質カーボン基材の酸化消耗が抑制される。また、カーボンヒータ基材と発熱体との隙間に不活性ガスを充填することにより伝熱効率が向上する。

図６は、本発明に係る連通細孔を有する多孔質カーボン基材からなる基板載置台を備えた処理装置の実施例３を説明する縦断面図である。実施例３は、図１で説明した実施例１における静電チャック用電極５に電力を印加する電源として、直流電源１１に加えて高周波電源２９を設けたものである。この高周波電源２９から供給される高周波電流は、直流電源１１に重畳して静電チャック用電極５に印加される。高周波電流を重畳させることで、静電吸着力が向上する。他の構成は図１で説明した実施例１と同様である。

以上説明した実施例３によっても、実施例１と同様に載置台の多孔質カーボン基材の連通細孔から基板裏面へ均一にガスが供給されるため、基板の温度を基板全面にわたって均一に制御することができる。

本発明に係る連通細孔を有する多孔質カーボン基材からなる基板載置台を備えた処理装置の実施例１を説明する要部縦断面図である。図１における基板載置台の多孔質質カーボン基材にガスが透過する状態を示す部分拡大説明図である。連通細孔を有する多孔質カーボン基材の拡大説明図である。本発明に係る連通細孔を有する多孔質カーボン基材からなる基板載置台を備えた処理装置の実施例２を説明する図２と同様の要部拡大断面図である。本発明に係る連通細孔を有する多孔質カーボン基材からなる基板載置台を備えた処理装置の実施例２の全体構成例を説明する縦断面図である。本発明に係る連通細孔を有する多孔質カーボン基材からなる基板載置台を備えた処理装置の実施例３を説明する縦断面図である。

符号の説明

１：基板載置台、２：真空容器、３：ヒータベース、４：多孔質カーボン基材、４ａ：炭素基質、４ｂ：連通孔、５：静電チャック用電極、５’：電気絶縁性被膜、６：多孔質カーボン基材接合部、７：溝加工、７’：所定間隔、８：非通気性絶縁膜、８’：通気性絶縁膜、９：熱処理用ガス、１０：ガスの流れ、１１：直流電源、１２：基板（被処理基板）、１３：ガス導入孔、１４：ガス充填部、１５：隙間部、１６：止めねじ、１７：リード線、１８：熱伝達の流れ、２０：非通気性絶縁膜、２１：発熱体、２２：ヒータ基材接合部、２３：ヒータ用電源、２４：ヒータコード、２５：カーボンヒータ基材、２６：不活性ガス、２７：不活性ガス雰囲気、２８：通線孔、２９:高周波電源。

Claims

真空容器内に配置された載置台に載置された被処理基板を所定の温度に制御して処理する処理装置であって、
前記載置台は、連通細孔を有する多孔質材料基材で構成されており、
前記多孔質材料基材の前記被処理基板と反対側で前記連通細孔に供給されるガスを前記被処理体基板の当該載置台とは反対側の面に噴出させることを特徴とする処理装置。
真空容器内に配置された載置台に載置された被処理基板を所定の温度に制御して処理する処理装置であって、
前記載置台は、連通細孔を有する多孔質材料基材で構成されており、
前記多孔質材料基材の前記被処理基板と反対側から前記連通細孔にガスを供給するガス供給手段を備え、
前記多孔質材料基材の前記被処理基板に対面する表面部には通気性絶縁膜が被覆され、それ以外の表面部には非通気性絶縁膜が被覆されてなり、
かつ、前記多孔質材料基材の前記被処理基板の載置面側の前記表面部における前記通気性絶縁膜の内部には静電チャック用電極が埋設されてなり、
前記静電チャック用電極に電圧を印加する静電チャック用直流電源を備え、
前記多孔質材料基材の前記連通細孔に対して、前記被処理基板とは反対側から供給されるガスを、前記多孔質材料基材の前記連通細孔を透過させて当該被処理基板の載置面側に均一に噴出させることを特徴とする処理装置。
真空容器内に配置された載置台に載置された被処理基板を所定の温度に制御して処理する処理装置であって、
前記載置台は、連通細孔を有する多孔質材料基材で構成されており、
前記多孔質材料基材の前記被処理基板の載置面側の前記表面部における前記通気性絶縁膜の内部には静電チャック用電極を有すると共に、前記多孔質材料基材の外周面を電気絶縁性被膜で被覆した状態で前記静電チャック用電極を埋没させてなり、
前記多孔質材料基材の前記連通細孔にガスを供給するガス供給手段と、前記静電チャック用電極に電圧を印加する静電チャック用直流電源とを備え、
前記多孔質材料基材の前記被処理基板に対面する表面部以外の表面部の外周には非通気性絶縁膜が被覆されてなり、
前記多孔質材料基材の前記連通細孔に対して、前記被処理基板とは反対側から供給されるガスを、前記多孔質材料基材の前記連通細孔を透過させて当該被処理基板の載置面側に均一に噴出させることを特徴とする処理装置。
前記多孔質材料基材にガスを供給する前記ガス供給手段が、
前記載置台の前記被処理基板とは反対側からガスを導入するのガス導入孔と、
前記ガス導入孔より前記多孔質材料基材の中央部に到る筒状のガス充填部と、
前記ガス充填部の一端より前記多孔質材料基材の内部に広く板状に形設された隙間部と、
前記隙間部の前記被処理基板側の前記多孔質材料基材の内壁面に所定間隔で凹設された多数の加工溝又は独立して凹設された多数のディンプルを備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の処理装置。
前記多孔質材料基材に埋め込んで接合一体化した発熱体と、前記載置台の前記被処理基板とは反対側から前記発熱体に電力を供給する交流電源とを備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の処理装置。
前記多孔質材料基材に埋め込んで接合一体化した発熱体と、前記載置台の前記被処理基板とは反対側から前記発熱体に電力を供給する交流電源とを備えたことを特徴とする請求項４に記載の処理装置。
真空容器内に配置された載置台に載置された被処理基板を所定の温度に制御して処理する処理装置であって、
前記載置台を、連通細孔を有する多孔質材料基材で構成すると共に、前記多孔質材料基材に埋め込んで接合一体化した発熱体を有し、
前記多孔質材料基材の前記被処理基板に対面する表面部には通気性絶縁膜が被覆され、それ以外の表面部には非通気性絶縁膜が被覆されてなり、
前記載置台の前記被処理基板と反対側から前記発熱体に電力を供給する交流電源と、前記多孔質材料基材の連通孔にガスを供給するガス供給手段を備え、
前記ガス供給手段が、前記載置台の前記被処理基板とは反対側からガスを導入するのガス導入孔と、前記ガス導入孔より前記多孔質材料基材の中央部に到る筒状のガス充填部と、前記ガス充填部の一端より前記多孔質材料基材の内部に広く板状に形設された隙間部と、前記隙間部の前記被処理基板側の前記多孔質材料基材の内壁面に所定間隔で凹設された多数の加工溝又は独立して凹設された多数のディンプルを備えたことを特徴とする処理装置。