JP2918986B2 - 円板状工作物のための工作物支持盤および真空処理チャンバー - Google Patents

円板状工作物のための工作物支持盤および真空処理チャンバー

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作物の支持面を形成する工作物支持具
と、加熱および/または冷却装置と、分配室および工作
物と工作物支持面の間に供給される熱媒体としての気体
により、該工作物と該工作物支持面の間にクッション類
似の気体層を形成するために給気管と接続した分配室と
連通し、多数の吹出し口が貫通する工作物支持台とを具
備する円板状工作物のための工作物支持盤、および該工
作物支持盤を具備する工作物を処理するための真空プロ
セスチャンバーに関する。
〔従来の技術〕
DE−A−3633386により、冒頭に記載した種類の円板
状工作物、すなわち基板のための支持台が公知である。
このような円板状基板を真空処理プロセスで処理するた
めに、支持ブロックに概ね基板の寸法にあわせた凹部を
設け、この成形部が中央に配置した給気管と接続してい
る。
前記凹部に多数の穴をあけた円板を挿入し、その上に
処理せらるべき基板を載せる。これにより、前記円板と
ブロック凹部が気体分配室を形成するため、給気管、前
記分配室および前記円板の吹出し口を介して、熱媒体と
しての気体により、基板と円板によって形成された工作
物支持台との間にエアクッションが形成される。
〔発明が解決しようとする課題並びにその解決手段〕
公知の支持台では、エアクッションを形成する気体は
基板の周縁部から周囲に流出する。これは、特に基板の
真空処理プロセスにこのような支持台を使用する場合、
しばしば不利である。多くの真空処理プロセスでは、プ
ロセスチャンバーに特定の気体を所定量供給する。この
プロセス気体の供給を支持盤における熱伝導のための給
気と独立に行えることが多くの場合に望ましい。
本発明の課題は、前記の種類の支持盤において、熱媒
体として挿入する気体が支持盤の周囲からほとんど流出
せずしかも支持盤をできるだけ簡単な構造で形成するこ
とである。また、熱媒体として気体を使用することによ
り、極めて正確な温度で工作物の処理が可能となる。
この課題は、特許請求の範囲第1項記載の特徴を有す
る冒頭に記載した種類の支持盤によって解決される。
その際、特許請求の範囲第1項において前書き部およ
び諸特徴、特に支持面において吹出し口のほかに、吸気
管に接続した通気室と連通する吸込み口が開口している
という特徴により定義された本発明の一部は、本部分出
願の発明者とJ.Visser氏(フィリップス・リサーチ・ラ
ボラトリーズ、アイントホーフェン、オランダ)との個
人的かつ内密の会談の枠内で後者が行った部分出願番号
3943478の対象に関する通知に基づいている。本出願
は、特にプレートに作り付けた1または複数の溝による
分配室の改良された仕様に関するものである。この場
合、「溝」とは、縦方向の延長が断面の2つの延長に比
べて著しく長い、ある物体に作り付けた凹み、すなわ
ち、流路状の細溝を意味する。
〔実施例〕
以下に、本発明を図面を用いて説明する。
第1図に垂直断面図を示す支持構成(以下昇降盤1と
呼ぶ)は、階段状に形成されたケーシング2を具備す
る。ケーシング2において柱状体3が軸受4により上下
方向移動可能に支持されている。軸受には、柱状体3を
ケーシング2に回転不可能に支持するために、さねはぎ
原理に基づく図示しない装置を具備する玉軸受ブシュを
用いる。上端部において柱状体3が柱状体の軸と共軸に
取り付け、円板状工作物6を載せる工作物支持台5を担
持する。工作物支持台5の下方に距離をおいて、柱状体
3がリングフランジ7を担持する。リングフランジ7に
おいて、第1図に示すように円周上に分布しリングフラ
ンジを貫通する開口部8を設け、各々の3個の開口部に
軸受体9を取り付けている。各軸受体9は、下端部にお
いて結合部材11を介してマイクロモータ12と結合したシ
ャフト10を回転可能に支持している。マイクロモータは
リングフランジ7の下方でリングフランジ下側に固着し
たケーシング13に取り付けられている。上端部では、シ
ャフト10がシャフト軸に対し直角に伸びた2部分からな
るアーム14を担持している。アーム14は、シャフトに平
行な旋回軸17により互いに結合した2個のアーム部材15
および16をつかむ。外側アーム部材16は、シャフト10に
固定したアーム部材15と反対側に旋回可能である。アー
ム14は他端に、軸受体18を担持している。軸受体18にお
いて、玉軸受ブシュ19によりシャフト10の軸と平行な棒
体20が軸方向に移動可能に支持されている。棒体20は棒
体を包囲する圧縮ばね21に抗して、軸方向に移動可能に
保持されている。圧縮ばね21は圧縮された棒体20を再び
上方に移動させる。この目的のために圧縮ばね21は、下
端部で軸受体18に支持され、上端部で棒体に固着したフ
ランジ22に支持されている。それによって、金属蛇腹部
23およびこれに接続した下端部を閉じた軸受体18の内部
に、閉じた空間が生じる。この空間に、アーム14を介し
内側に貫入する可とう管が開口している。可とう管24は
弾力的であるため、アーム14の部分15および16は相互に
旋回可能である。シャフト10は中空であり、この中空部
に可とう管24が接続している。シャフト10のモータ側端
部で、中空部25は横方向穴26を介して、リングフランジ
7により半径方向に貫通する管路27に接続している。管
路27は、図示しない方法で真空源に接続しているため、
前記の互いに結合したすべての空間を廃気できる。万一
摩耗によって発生する粒子があったとしてもこの粒子は
吸い出され、昇降盤が作動する空間には到達しない。同
様に、軸受9および19においても不純物はこの空間に到
達しない。
第1図に、アームおよび図示の平面内においてこれに
接続する部分の縦断面図を示す。ただし、実際には、ア
ーム14は、第2図に示すように、縦断面に対し一定角度
で延びているため、前記棒体20は実際には工作物支持台
5の側方で終わり、端部に例えばころ軸受28として形成
された回転リングを担持し、ころ軸受上方に円板29を担
持する。円板29は、工作物支持台5に載せた円板状工作
物の縁部をつかみ、工作物を保持する。工作物台におけ
る工作物の位置を修正するために、マイクロモータ12に
より惹起された旋回運動において、棒体20がシャフト10
として形成された回転基部の旋回により工作物6に押し
付けられると、回転リング28は回動を可能にする。能動
部材としての棒体と、マイクロモータによる棒体の支持
および旋回運動に関与する前記のすべての部分は、以下
に保持部材30と称する。
第2図に示すように、合計3個の保持部材が存在し、
そのうち1個は棒体および上部円板29とともに工作物支
持台の対称軸29上にあり、他の2個の保持部材30は対称
軸の両側で対向している。第2図による平面図に示すよ
うに、円板支持台5とその上に載る円板上工作物6とは
同一の輪郭、すなわち片側で弦に沿った直線縁部32を有
する円形を有する。最初に、対称軸31の両側に位置する
2個の保持部材30を、モータ12によりシャフト10の軸を
中心に保持部材を旋回させて前記直線縁部に押し付け
る。円板状工作物6の場合、この直線縁32はフラットと
も呼ぶ。次いで、反対側の保持部材30を旋回させ、工作
物に押し付ける。工作物が最初に直線縁部32により、隣
合う2個の保持部材30と正確に平行に位置決めされない
場合、反対側の保持部材が工作物を2個の保持部材に密
接させる。工作物が例えば半導体基板の場合、それによ
って基板方位が修正されるが、これは次の加工段階にと
って非常に重要である。
第1図に、保持部材の係合位置を上下方向に移動する
昇降盤の下部及び中間部に示す。また、旋回運動によっ
て係合を離脱した位置を第1図の上部に示す。これによ
れば、保持部材は小さい角度でのみ旋回し、係合離脱位
置においてカバー34の下に入る。工作物支持台5が上昇
すると棒体20はカバー34に押し付けられるため、棒体は
ばね21の作用に抗し内側に押し付けられる。この上昇位
置において、工作物支持台5は真空チャンバー壁35内に
あるプロセスチャンバー36に進入する。このとき、保持
部材30はカバー34の下に保護されるため、プロセスチャ
ンバー36内で行われる工作物表面の処理、例えばアルミ
ニウム被覆や腐食プロセスは、保護された保持部材には
作用しない。それゆえ、保持部材に被覆が積み重なるこ
とはない。
工作物支持台5と真空チャンバー壁35の間に、軸受に
付随する可動リング38によって覆われた環状空隙部37が
存在する。リング38の内周に複数のフック39を設け、工
作物支持台5が上昇位置にあるとき、リング38は工作物
6の縁部に懸装される。リングは同時に重量体の働きを
し、工作物を固定する。
柱状体3に固着したリングフランジ7は、外縁部で柱
状体と共軸の円筒体40と結合している。工作物支持台5
と反対側で下方に位置する円筒体40の上部端面41が弁閉
鎖部材として形成され、昇降盤が加工位置に上昇する
と、真空チャンバー壁35において弁座として形成された
リング面42と接触する。そして、この位置で工作物支持
台5は加工またはプロセスチャンバー36に突出し、同時
にチャンバーは隣接空間に対して密閉される。柱状体3
とリングフランジ43に固定した円筒体40の間に環状空間
43が存在し、ここに保持部材30の主要部分を収容する。
そのうち棒体20のみが環状空間から上方に突出する。
上端部がリングフランジ7の下側に、下端部がケーシ
ング2の底部に固定された金属蛇腹部44により、同様に
減圧され、リングフランジ7の下方の空間と結合し、従
って下方に接続する他の空間から遮断せらるべき空間に
おいて、工作物支持台5の上下方向の運動が可能とな
る。
第1図に示す昇降盤により、プロセスチャンバー36に
おいて、温度もしくは温度分布を非常に正確に制御し、
たとえば一定に保持しながら工作物6の特定の処理を実
施することが可能となる。
処理を高温で実施できるように、工作物支持台5の上
方部分に電気加熱装置50を装備している。第3図に、こ
の電気加熱装置の垂直断面図を拡大して示す。この電気
加熱装置はプレート51を具備する。第4図に示すように
プレート51では、プレート表面に均等に分布して、階段
状断面を有する円形溝52が形成されている。
互いに隣接する円が接続部54によって結合している同
心円53上の溝52の低部は、第4図に示すようにプレート
中心から外側に向かって連続的に延びる加熱用コイル56
を収容するための細溝を形成する。第4図の半分には、
プレート51の平面図を示す。第4図の他の半分には、プ
レート51に覆われ、これと結合したプレート55の平面図
を示す。プレート表面全体に分布して配置され、半径方
向に互いに結合した溝52をプレート55によって覆うこと
により、気体分配のための管路が形成される。
第3図に示すように、すべての溝52は断面が階段状に
形成され、広い上部と狭い下部からなる。下部には、プ
レート中心部からプレート縁部に延びる電気加熱用コイ
ル56が配置されている。広い溝上部は、プレート中心部
で、溝52に開口する給気管路57と接続された分配室を形
成する。カバープレート55は表面に分布して、たとえば
規則的に分布して、プレートを貫通し溝52に開口する多
数の小さい孔58を具備する。これらの孔58を介して溝52
を流れる気体が流出しプレート55の表面とその上に位置
する工作物との間に気体層を形成する。その際、この気
体はプレート55の表面から工作物の裏面への熱伝導を高
める働きをする。さらに、この気体は、工作物が全表面
にわたり制御して、たとえば完全に均等に加熱されるこ
とを保証する。この方法により、工作物はたとえば500
℃に加熱することができる。気体を再び吸入するために
プレート51およびカバープレート55に全表面に分布し
て、たとえば規則的に分布して溝52の脇に溝52に沿って
2枚のプレートを直線上に貫通する大きい孔59を具備す
る。これらの孔59は、プレート51の下方で気体吸入室60
に開口し、ここから気体が排出される。プレート周縁部
に沿ったスリット状開口部61も気体吸入の働きをし、気
体が処理室に到達しないことを保証する。
工作物6を均等に加熱するのに役立つ動的エアクッシ
ョンは、昇降盤によって上方に移動した工作物が第1図
に示すプロセスチャンバー36に位置するとき機能する。
工作物6がエアクッションもしくは気体層によって工作
物支持台5から下降しないように、リングに固定したフ
ック39により工作物6の縁部に懸装された可動リング38
によって工作物6に重量を加える。
加熱用コイルを運転しない場合は、エアクッションと
気体の吹出しおよび吸込みは、特に工作物の冷却もしく
は排熱の働きをする。
必要に応じ、加熱装置に代えて、たとえば加熱用コイ
ルの代わりに、または支持盤を形成するプレート内部に
冷媒管を具備する冷却装置を設けることもできる。さら
に、集気室または2つの室を前記溝構造物内に形成する
ことも可能であろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は、装入される処理チャンバーに対する円板状工
作物の種々の位置を破線で示し、発明による支持盤を包
含する支持構成の第2図II−IIによる垂直断面図を表
す。 第2図は、保持部材を具備する支持構成の主要部分の平
面図を表す。 第3図は、第1図による支持構成における発明による工
作物支持盤の第4図III−IIIによる拡大垂直断面図を表
す。 第4図は、カバープレートを省略した第3図による支持
盤の2分された層平面図を表す。 1……昇降盤、2……ケーシング、 3……柱状体、5……工作物支持台、 6……工作物、7……リングフランジ、 8……開口部、9……軸受体、 10……シャフト、12……マイクロモータ、 13……ケーシング、14……アーム、 15……アーム部材、16……外側アーム部材、 20……棒体、21……ばね、 30……保持部材、34……カバー、 35……真空チャンバー壁、 36……プロセスチャンバー、 38……可動リング、39……フック、 40……円筒体、42……リング面、 43……リングフランジ、44……金属製蛇腹部、 50……電気加熱装置、51,55……プレート、 52……円形溝、56……加熱用コイル、 57……吸気管路、58……多数の孔、 60……気体吸入室、61……スリット状開口部。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−163035(JP,A) 特開 昭57−49248(JP,A) 特開 平1−73724(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23Q 3/08

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】工作物の支持面を形成する工作物支持台
    と、 分配室と連通し、支持面に分布して開口する多数の吹出
    し口と、 支持面と工作物の間に熱を伝導するクッション類似の気
    体層を形成するために、分配室および吹出し口を介して
    気体を供給するための分配室に接続した給気管と、 供給気体の加熱および/または冷却装置と、を具備す
    る、真空設備において表面処理を施される円板状工作物
    のための工作物支持盤において、 支持面に吹出し口(58)のほかに多数の吹込み口(59)
    が開口し、 該吹込み口が、給気管と同時作動する排気管と接続した
    排気室(60)と連通していること、および少なくとも1
    つの室がプレート(51)に設けた少なくとも1個の溝
    (52)によって形成されていることを特徴とする工作物
    支持盤。
  2. 【請求項2】分配室が、工作物支持台を形成するカバー
    プレート(55)に覆われた溝によって形成されているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の工作物支持
    盤。
  3. 【請求項3】溝(52)が実質的に同心円として延びてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
    記載の工作物支持盤。
  4. 【請求項4】円が接続部(54)によって実質的に半径方
    向に互いに接続していることを特徴とする特許請求の範
    囲第3項記載の工作物支持盤。
  5. 【請求項5】溝が工作物支持台(5)の中心部で排気管
    (57)と接続していることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項から第4項までのいずれか一に記載の工作物支持
    盤。
  6. 【請求項6】プレート(51)および溝のカバープレート
    (55)が互いに結合していることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項から第5項までのいずれか一に記載の工作
    物支持盤。
  7. 【請求項7】プレート(51)に加熱用コイル(56)を設
    けていることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第
    6項までのいずれか一に記載の工作物支持盤。
  8. 【請求項8】溝(52)に加熱用コイル(56)を設けてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第7項記載の工作物
    支持盤。
  9. 【請求項9】プレート(51)の下方に排気室(60)を配
    置し、溝の脇に吸込み口(59)を設けていることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項から第8項までのいずれか
    一に記載の工作物支持盤。
  10. 【請求項10】工作物支持台(5)の周縁部において、
    吸込み口が該周縁部に沿ったスリット(61)として形成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項から
    第9項までのいずれか一に記載の工作物支持盤。
  11. 【請求項11】工作物を支持台(5)に保持するため
    に、工作物の周縁部に係合する保持リング(38)を設け
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第10
    項までのいずれか一に記載の工作物支持盤。
  12. 【請求項12】リング(38)が工作物の周縁部に係合す
    る複数のフック(39)を具備することを特徴とする特許
    請求の範囲第11項記載の工作物支持盤。
  13. 【請求項13】リングが可動であり、工作物の周縁部に
    重量を加えることを特徴とする特許請求の範囲第11項ま
    たは第12項記載の工作物支持盤。
  14. 【請求項14】特許請求の範囲第1項から第13項までの
    いずれか一に記載の工作物支持盤を具備する工作物
    (6)を処理するための真空プロセスチャンバー(3
    6)。
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