JP2007005353A

JP2007005353A - 載置台

Info

Publication number: JP2007005353A
Application number: JP2005180415A
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: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2007-01-11
Anticipated expiration: 2025-06-21
Also published as: JP4399396B2

Abstract

【課題】大型の基板に対して均一なプラズマ処理を行うステージ構造
【解決手段】載置台本体１２とヒータブロック１４とのスペースを、プラズマ入熱の際に、一定とするために、載置台本体１２とヒータブロック１４とをボルト１７とコイルスプリング１９とで弾性的に保持する。このコイルスプリング１９によって、載置台本体１２とヒータブロック１４とは垂直方向に拘束され、水平方向に自由となり、スペースは、プラズマ入熱の際にも一定となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理されるガラス等の基板の載置台（ステージ）に関する。

プラズマ処理される基板の載置台として、下記特許文献１には、載置台本体の上面にＯリングを介して第１の誘電体プレ−トを設け、この上にヒ−タが埋設された第２の誘電体プレ−トを設け、第１の誘電体プレ−トの表面は凹凸加工されており、第２の誘電体プレ−トとの間に凹部による隙間が形成されるように構成されて、Ｏリングの熱による変質が抑えられる真空処理装置が記載されている。

また、下記特許文献２には、半導体基板を載置するための表面を有するサセプタと、このサセプタの下側に設置した加熱ブロックと、この加熱ブロックとサセプタを接合するための弾性クリップ部材とからなり、加熱ヒータブロック表面とサセプタ裏面との間に空隙を存在させて、半導体基板の温度分布を均一にすることができる半導体基板保持装置が記載されている。

特開平１０−２２３６２１号公報特開２０００−１３３６９８号公報

基板をプラズマ処理するプラズマ装置の要件として、図４の右側に示すように、プラズマ着火と同時に、載置台（以下「ステージ」ともいう。）の基板４１へプラズマ入熱が発生するため、ステージ温度を安定化するために、入熱分をプロセス時に補正する必要がある。

このように、ステージ温度を一定に制御するには、ステージ下面へのヒータ脱熱を面内で常に一定に保ち、図４の左側に示すように、プラズマ入熱（例えば、２１４５Ｗ）の際には、ヒータブロック１４内のヒータ４２のパワーを、例えば、２５０００Ｗから２２８５５Ｗに減少させて、プラズマ入熱とヒータ脱熱とを等しくして温度変動を補償する必要がある。

図４は、ステージ温度を一定に制御するためのタイムチャートであって、ステージ設定温度を一定化し、プラズマ着火時には、基板温度をプロセス温度とする。プラズマ着火時に、プラズマ入熱に相当する分のヒータ入熱を下げ、プラズマ入熱とヒータ脱熱とを等価にすると、ステージ設定温度が一定化される。

そこで、プラズマ入熱とヒータ脱熱とを等価にするために、面内均一の脱熱を行う。図５は、ヒータブロック１４と載置台本体１２との間に熱インシュレータ１３を介在させた例を示す図であって、この熱インシュレータ１３による面内均一の脱熱を行うには、脱熱の際の熱抵抗が入熱条件や環境によらず面内で常に均一であることが必要である。もちろん、熱インシュレータ１３を介在させない場合でも、脱熱の入熱条件は常に均一であることが必要である。

この熱抵抗を安定化させるためには、以下の条件（１）（２）（３）が必要である。（１）接触熱抵抗の安定化（例えば、接触率が面内一定で接触荷重が一定）、（２）ガス熱伝達率の安定化（例えば、ガス圧力が面内一定で伝達面間距離が面内一定）、（３）熱輻射の安定化（例えば、伝達面の面状態（放射率）が面内一定）。

図５において、上記条件を満たすためには、ヒータブロック１４を支持している熱インシュレータ１３との接触面が浮き上がったりしないよう固定すること、また、ヒータブロック１４と載置台本体１２との距離（以下「スペース」ともいう。）が変わらないよう固定することが必要である。

しかし、ヒータブロック１４の構成部材としては、各種の材料を使用しているため、高温時には、材料の熱膨張率の違いから、お互いの材料間で自由に収縮・膨張するために、ヒータブロック１４自体が収縮・膨張により移動することになる。

図６は、支持部１１に固定された載置台本体１２上のヒータブロック１４を外周クランプ６１で拘束した例を示す図であって、プラズマ入熱があるとヒータブロック１４が、同図（ａ）から（ｂ）に示すように、熱膨張で凸状態となり熱伝達率界面の面内不均一が発生する。なお、

また、図７は、載置台本体１２上に配置されたスペーサ２２上のヒータブロック１４が自立型の例を示す図であって、この場合もヒータブロックの熱膨張、載置台本体の熱膨張等により載置台の相対位置が不定に動く。

そこで、ヒータブロックの支持機能として、接触部を安定化するためには、ヒータブロックを、スペース方向に拘束し、熱膨張する方向には、自由に移動できる支持機能が必要となる。

本発明は、プラズマ処理装置のステージ構造に関し、特に、ヒータ支持構造において、プラズマ入熱の熱流束の方向に対して、一定荷重以上でヒータを保持固定し、ヒータの熱膨張で移動する方向（熱流束の直角方向）には自由に動けるよう弾性体にてヒータを固定することを特徴とする。

プラズマ入熱とヒータ脱熱とを面内で等価とすることで、面内で均一なプラズマ処理を行うことができ、特に、大型の基板に対して均一なプラズマ処理を行うことができる。

以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

図１は、本発明に係る載置台１０の概略構成図であって、同図（ｂ）は、同図（ａ）の円内に示す部分の拡大図である。支持部１１に固定された載置台本体１２と、この載置台本体１２上に、順次、熱インシュレータ１３とヒータブロック１４が配置される。

熱インシュレータ１３には、複数の貫通孔１５が設けられ、この貫通孔１５を通して、ヒータブロックに設けられたネジ穴１６に、ボルト１７の先端部が固定される。また、載置台本体１２にも複数の貫通孔１５に対応した開孔１８が設けられ、これら貫通孔１５と開孔１８の中をボルト１７が通される。

このボルト１７の頭部と載置台本体１２との間には、コイルスプリング１９が介在し、このコイルスプリング１９は、載置台本体１２に設けられたスプリング受溝２０に収納される。

図１において、コイルスプリング１９は、ボルト１７がねじ込まれることで圧縮されており、この圧縮に反発するバネ力で、ヒータブロック１４と熱インシュレータ１３及び載置台本体１２を弾性的に保持することになる。

なお、載置台本体１２と熱インシュレータ１３には、スペーサ受溝２１が設けられ、ここにスペーサ２２が置かれる。このスペーサ２２によって、載置台本体１２と熱インシュレータ１３及びヒータブロック１４が所定の間隔（スペース）に保たれている。また、ここでは、熱インシュレータ１３を１つ配置しているが、必要に応じて、ヒータブロック１４と載置台本体１２の温度勾配を確保するために、スペーサ２２を介してゼロまたは複数枚配置することができる。

図２は、プラズマ入熱の際に、ヒータブロック１４が熱膨張して左右に移動する場合の例を示す図であって、同図（ａ）は、左に移動した場合、同図（ｂ）は、右側に移動した場合である。

図２に示すように、ヒータブロック１４は、コイルスプリング１９のバネ力によりプラズマ入熱の熱流束の方向（図では垂直方向）に一定荷重で保持され、コイルスプリング１９のよじれを利用して熱流束とは直角方向（図では水平方向）に自由に動けるようになっている。

このように、載置台本体１２とヒータブロック１４とのスペースを一定に保つことで、信頼性の高いプラズマ処理が行える。なお、ここでは、ヒータブロック１４が移動する場合を説明したが、ヒータブロック１４と載置台本体１２とが共に水平方向に移動する場合にも同様のことがいえる。

図３は、図１に示すコイルスプリング１９に代えてゴムリング３１としたもので、ゴムリング受溝３２に収納されたゴムリング３１もコイルスプリング１９と同様に、ヒータブロック１４をゴムリング３１により垂直方向に一定荷重で保持し、ヒータブロック１４が水平方向に自由に動けるようにしている。ここでも、ヒータブロック１４と載置台本体１２とが共に水平方向に移動する場合にも同様のことがいえる。

本発明に係る載置台の概略構成図図１に示すヒータブロックが熱膨張して左右に移動する場合の例を示す図図１に示すコイルスプリングに代えてゴムリングとした例を示す図ステージ温度を一定に制御するためのタイムチャートヒータブロックと載置台本体との間に熱インシュレータを介在させた場合を示す図ヒータブロックを外周クランプで拘束した例を示す図ヒータブロックが自立型の例を示す図

符号の説明

１０…載置台（ステージ）、１１…支持部、１２…載置台本体、１３…熱インシュレータ、１４…ヒータブロック、１５…貫通孔、１６…ネジ穴、１７…ボルト、１８…開孔、１９…コイルスプリング、２０…スプリング受溝、２１…スペーサ受溝、２２…スペーサ、３１…ゴムリング、３２…ゴムリング受溝、４１…基板、４２…ヒータ、６１…外周クランプ

Claims

支持部材に固定された載置台本体と、載置台本体上に配置されたヒータブロックとを備えたプラズマ処理される基板の載置台において、
前記ヒータブロックと載置台本体とを連結する複数のボルトと、
前記ボルトの頭部と載置台本体との間に介在する弾性体とを設け、
前記弾性体は、プラズマ入熱の熱流束の方向に一定荷重でヒータブロックを保持し、ヒータブロックが熱膨張して自由に移動する方向をプラズマ入熱の熱流束の方向とは直角方向とすることを特徴とする載置台
前記弾性体が、コイルスプリングであることを特徴とする請求項１に記載の載置台
前記弾性体が、ゴムリングであることを特徴とする請求項１に記載の載置台
前記ヒータブロックと載置台本体との間に、熱インシュレータを介在させることを特徴とする請求項１に記載の載置台