JP4119628B2 - 基板処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に対し成膜、エッチング、アッシング等の表面処理を行う基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程に於いて、ウェーハの表面のレジストを除去するアッシングがある。アッシングは、反応室内にプラズマを発生させ、プラズマによってラジカルな状態となった酸素によってレジストを除去するものである。
【０００３】
図４に於いて基板処理装置の概略について説明する。
【０００４】
基板処理装置はカセット授受装置（図示せず）、ロードロック室１，２、基板移載機（図示せず）、搬送装置３、反応室４，５、制御装置（図示せず）等から主に構成され、前記ロードロック室１，２、前記反応室４，５は前記搬送装置３の周りに配設されている。又、これらカセット授受装置、ロードロック室１，２、基板移載機、搬送装置３、反応室４，５、制御装置は筐体６に収納されている。
【０００５】
該筐体６の前部にはカセットステージ７が設けられ、該カセットステージ７はウェーハが装填されたカセット８を受載可能であり、前記カセットステージ７は図示しないカセット授受装置によって昇降される。
【０００６】
図示しない外部搬送装置により、該カセット８が前記カセットステージ７に載置される。該カセットステージ７を介し前記カセット授受装置により前記カセット８が前記筐体６内に降下される。前記基板移載機（図示せず）により、前記カセット８から前記ロードロック室１，２にウェーハが搬送され、前記搬送装置３がウェーハを前記反応室４，５に搬送し、後述するサセプタ１２に載置する。前記反応室４，５でウェーハが処理され、前記処理済のウェーハは前記搬送装置３により前記反応室４，５から前記ロードロック室１，２に搬送され、更に前記基板移載機、カセットステージ７を経て搬出される。
【０００７】
次に、従来の基板処理装置の前記反応室４，５について図５により説明する。尚、通常、反応室４と反応室５とは同一構造である。
【０００８】
真空容器１１の内部には処理されるウェーハ２０が載置される基板保持台１２（サセプタと称す）が設けられ、該サセプタ１２の上方には該サセプタ１２と同心に円筒形の反応管１３が気密に連設されている。該反応管１３の上端は蓋１４により気密に閉塞され、該蓋１４には反応ガス導入ポート１５が設けられ、該反応ガス導入ポート１５は図示しない反応ガス供給源（アッシング処理の場合は酸素供給源）に接続されている。
【０００９】
前記反応管１３の周囲には高周波発生コイル１６が設けられ、該高周波発生コイル１６には高周波電源１７が接続されている。
【００１０】
前記サセプタ１２の下方には排気ダクト部１８が形成され、該排気ダクト部１８を介して前記真空容器１１、反応管１３内が排気される様になっている。
【００１１】
図６にも示される様に、前記サセプタ１２は基板受台１９と底板２１が液密に組合わされたものであり、前記サセプタ１２には抵抗発熱体等の加熱手段が設けられている。前記基板受台１９と底板２１との間には円環状の熱媒体流路２２が形成され、該熱媒体流路２２は一箇所が仕切板２３により液密に仕切られている。該仕切板２３を挾んで一方に熱媒体供給管２４を設け、他方に熱媒体排出管２５を設け、それぞれ前記熱媒体流路２２に連通すると共に前記熱媒体供給管２４は図示しない熱媒体供給源に接続し、前記熱媒体排出管２５は図示しない熱媒体循環器に接続されている。
【００１２】
アッシング処理が行われる場合は、前記反応ガス導入ポート１５から酸素ガスが導入され、前記高周波電源１７に高周波電力が印加され、前記反応管１３内部にプラズマが発生される。供給された酸素ガスは発生したプラズマによりラジカルな状態となり、この酸素ガスにより前記サセプタ１２上の前記ウェーハ２０の表面のレジストが除去される。
【００１３】
前記サセプタ１２はウェーハ温度を一定にする為、処理が開始される迄は前記加熱手段で加熱し、プラズマの輻射熱を受ける状態では加熱手段による加熱を停止し、ウェーハ温度を一定に保持している。
【００１４】
ところが、前記ウェーハ２０を室温〜９０℃といった低い温度で保持して処理を行う低温プロセスの様な場合は、該ウェーハ２０からの自然放熱だけでは、放熱量が足りず該ウェーハ２０を所定温度に維持できない。この為、前記熱媒体流路２２に水、油、空気等の冷却媒体を前記熱媒体供給管２４から前記熱媒体流路２２に供給し、更に前記熱媒体排出管２５より排出する様に流通させ、前記サセプタ１２を介して前記ウェーハ２０を積極的に冷却し、所定温度に維持している。
【００１５】
上記図６で示した、従来のサセプタ１２の構造では、前記熱媒体流路２２が単なる円環状であるので、該熱媒体流路２２の流通時間が短く熱交換量が少ないという問題がある。この為、ウェーハの冷却熱量が大きい基板処理装置では、図７で示すサセプタ１２が用いられていた。
【００１６】
尚、図７では底板２１について省略して示している。
【００１７】
基板受台１９に裏面側から熱媒体流路２２を形成することで、該熱媒体流路２２を挾み円形の中央部２７、リング状の周辺部２８が形成される。前記中央部２７から前記周辺部２８に向って第１邪魔板２９を延設し、該第１邪魔板２９は円周等角ピッチで放射状に、前記熱媒体流路２２を横切る様に配置し、前記第１邪魔板２９の先端と前記周辺部２８との間には所定の間隙が形成される様にする。又前記第１邪魔板２９は等分した一箇所が欠如しており、欠如した部分には前記仕切板２３が設けられる。
【００１８】
前記周辺部２８から前記中央部２７に向って第２邪魔板３０を延設し、該第２邪魔板３０は円周等角ピッチで放射状に前記熱媒体流路２２を横切る様に、且つ前記第１邪魔板２９，２９の中間に位置する様に配置し、前記第２邪魔板３０の先端と前記中央部２７との間には所定の間隙が形成される様にする。
【００１９】
図７に示されるサセプタ１２では、前記熱媒体供給管２４より流入した冷却流体が前記第２邪魔板３０、第１邪魔板２９を迂回する様にジグザク状に流れて前記熱媒体排出管２５より流出する。該サセプタ１２では冷却流体がジグザグ状に流れることで、実質的な流路長が長くなり、冷却流体とサセプタ１２間の熱交換量が大きくなり、効果的にウェーハを冷却することが可能となる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
図７で示されるサセプタ１２では冷却効率が大きくなるが、前記基板受台１９の加工費が高くなる。該基板受台１９は金属ブロックを機械加工して製作した一体部品である。従って、単に円環状の冷却流路２２を形成するだけならば旋盤加工でよいが、前記熱媒体流路２２に第１邪魔板２９、第２邪魔板３０を形成する場合、前記熱媒体流路２２はフライスによる機械加工とせざるを得ない。
【００２１】
更に、フライス加工とした場合、該熱媒体流路２２を切削加工する場合のエンドミルの動きも冷却流体の流れと略同等となる等、非常に手間と時間が掛ってしまい、部品の製作コストが上がってしまうという問題があった。
【００２２】
本発明は斯かる実情に鑑み、サセプタと熱媒体間の熱交換効率を向上し、而も部品製作コストを抑えた基板処理装置を提供するものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、処理室内で基板が載置される基板保持台の内部に熱媒体流路が形成され、該熱媒体流路に邪魔板が所要間隔で設けられ、該邪魔板の少なくとも両端に熱媒体が流通する間隙が形成された基板処理装置に係るものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２５】
本実施の形態に係る基板処理装置の機器構成は図４、図５で示したものと同等であるので、図示、説明を省略する。又、図１、図２中、図７で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００２６】
基板受台１９の裏面側から円環状の熱媒体流路２２を形成し、該熱媒体流路２２の流路幅より狭い幅を有する邪魔板３２を放射状に等分角ピッチ（本実施の形態では３０°ピッチ）で、前記熱媒体流路２２を横切る様に形成する。前記邪魔板３２の両端と中央部２７、周辺部２８とは所定の間隙が形成される様にする。
【００２７】
尚、前記邪魔板３２は等分した位置の一カ所が欠如しており、欠如した部分には仕切板２３が配置される。該仕切板２３は前記熱媒体流路２２の幅と同幅となっている。
【００２８】
前記仕切板２３を挾んで前記熱媒体供給管２４、熱媒体排出管２５が前記熱媒体流路２２に連通している。尚、図示してないが、前記基板受台１９の裏面には底板２１が液密に設けられる。
【００２９】
以下、冷却作用について説明する。
【００３０】
前記熱媒体供給管２４より冷却流体を供給すると、冷却流体は前記周辺部２８に沿った外円周方向３３の流れと、前記中央部２７に沿った内円周方向３５の流れが形成される。又、前記邪魔板３２は冷却流体を遮る様に配設されているので、攪拌効果があり、該邪魔板３２の背面側には渦が形成される。即ち、前記外円周流れ、内円周流れは前記邪魔板３２を通過する度に、一部が渦を形成することで前記邪魔板３２背面に滞留し、更に外円周流れ、内円周流れに合流するという作用を繰返す。従って、冷却流体が前記熱媒体供給管２４から流入し、前記熱媒体排出管２５から流出する迄の時間が長くなる。即ち、冷却流体と前記基板受台１９間で熱交換をする時間が長くなる。更に、冷却流体が前記邪魔板３２の背面で渦を形成することで、冷却流体の流れは乱流状態となり、前記基板受台１９と冷却流体間で境界層が形成されるのが抑制され、冷却流体と前記基板受台１９間での熱交換効率が向上する。
【００３１】
次に、前記基板受台１９の加工について、図３を参照して説明する。
【００３２】
前記邪魔板３２の両端と前記中央部２７、周辺部２８との間に間隙が形成されるので、前記熱媒体流路２２の加工は前記中央部２７の外周及び前記周辺部２８の内周を旋盤で機械加工する。次に、前記邪魔板３２を残置する様に邪魔板３２と邪魔板３２の間をフライスで切削する。旋盤加工は、フライス加工に比べて加工能率がよく加工時間が大幅に短縮し、又前記邪魔板３２の両端は旋盤で切削されており、フライスで前記邪魔板３２の端面を加工する必要がないので、微妙な加工が要求されることなく、作業性は格段に向上する。
【００３３】
尚、前記邪魔板３２は前記基板受台１９に形成したが、前記底板２１に突設してもよい。又、前記邪魔板３２を前記基板受台１９と前記底板２１とに相互に隔列で設け、前記邪魔板３２の高さを前記熱媒体流路２２の深さより低くし、冷却流体が上下方向に蛇行して流れる様にしてもよい。
【００３４】
更に、前記邪魔板３２は放射状にして、流れ方向に対し直交させたが、流れ方向に対して傾斜させてもよい。傾斜させることで、外円周方向３３と内円周方向３５の流速を調整することが可能となる。更に又、場合によっては冷却流体の代りに加熱流を流入しウェーハを加熱してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、処理室内で基板が載置される基板保持台の内部に熱媒体流路が形成され、該熱媒体流路に邪魔板が所要間隔で設けられ、該邪魔板の少なくとも両端に熱媒体が流通する間隙が形成されたので、前記邪魔板により熱媒体が攪拌され実質的な流路長が長くなり、又攪拌されることで熱交換効率が向上し、更に前記邪魔板を成形する場合の加工性が向上するので、部品コストが低減するという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の要部を示す底面図である。
【図２】本発明の実施の形態の要部を示す下方から視た斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に於ける邪魔板の加工についての説明図である。
【図４】基板処理装置の外観図である。
【図５】該基板処理装置の反応室の断面図である。
【図６】従来のサセプタの斜視図である。
【図７】該従来例のサセプタの加工についての説明図である。
【符号の説明】
１２ サセプタ
２２ 熱媒体流路
２４ 熱媒体供給管
２５ 熱媒体排出管
２７ 中央部
２８ 周辺部
３２ 邪魔板

Claims (2)

1. 処理室内で基板が載置される基板保持台の内部に、円形の中央部とリング状周辺部との間に熱媒体流路が形成され、該熱媒体流路の流路幅より狭い幅を有する邪魔板が放射状に前記熱媒体流路を横切る様に設けられ、前記邪魔板の両端と前記中央部、前記周辺部との間にそれぞれ所定の間隙が形成され、両間隙を熱媒体が流通することで、前記邪魔板間に渦が形成される様構成したことを特徴とする基板処理装置。
2. 処理室内で基板が載置される基板保持台の内部に、円形の中央部とリング状周辺部との間に熱媒体流路が形成され、該熱媒体流路の流路幅より狭い幅を有する邪魔板が放射状に等分角ピッチで前記熱媒体流路を横切る様に形成され、前記邪魔板の両端と、前記中央部及び前記周辺部との間に、それぞれ所定の間隙が形成され、前記邪魔板は等分した位置の一カ所が欠如しており、欠如した部分には仕切板が配置され、該仕切板を挾んで熱媒体供給管と熱媒体排出管が前記熱媒体流路に連通していることを特徴とする基板処理装置。

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