JP4861549B2 - 電流導入端子及び基板支持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱ＣＶＤ装置のような半導体製造装置における基板支持装置等で用いられる電流導入端子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスを製造する場合、被処理基板である半導体ウェハに対し、熱ＣＶＤプロセス、アニールプロセス或いは酸化膜形成プロセス等の熱処理が施されることがある。このような熱処理プロセスにおいては、通常、熱源として電気ヒータを内蔵した基板支持装置が用いられ、真空チャンバ内で処理が行われる。
【０００３】
図５に概略的に示すように、一般的な基板支持装置１は、上面に半導体ウェハＷが載置され支持されるセラミック製のペディスタル２と、このペディスタル２が取り付けられるステンレス製のステージ３と、両者間に配置された熱的に絶縁性のある絶縁プレート４と、ペディスタル２の内部に埋設された電気ヒータ５とを備えている。また、図示しないが、ペディスタル２の上面に、半導体ウェハＷを静電力により支持する静電チャックが設けられている場合もある。
【０００４】
電気ヒータ５及び静電チャックへの電気の供給は、ステージ３を貫通して取り付けられた電流導入端子１０を通して行われる。従来一般の電流導入端子１０は固定式と称されるもので、基本的には、ステージ３の取付穴に固定された１本の導電ロッドから構成されている。
【０００５】
また、熱ＣＶＤ装置等における基板支持装置１は、上面側が真空チャンバ６内に配置され、下面側は大気に晒されるため、真空チャンバ６内の真空を保つために、ステージ３の取付穴の内壁面と電流導入端子１０との間の間隙は気密にシールされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、熱ＣＶＤ装置等における基板支持装置１のステージ３は低温であるのに対してペディスタル２は高温となるため、上述したような従来の電流導入端子１０では、材料の違いにより生ずるステージ３とペディスタル２との間の熱膨張差を吸収することができないという問題がある。
【０００７】
このため、従来は、電流導入端子１０と電気ヒータ５の端子との間に熱膨張差を吸収するための可撓性の導電板（図示しない）を配置する等の手段を採っていた。
【０００８】
しかしながら、部品点数が多くなることは取付けやメンテナンスを困難とするものである。また、電気ヒータ５は大電流の供給が必要となるため、部品点数が多くなり、その結果として部品間の電気的接続部が増えることは好ましくない。
【０００９】
更に、従来では、電流導入端子１０の導電ロッドを取付穴の内壁面に溶接又はロウ付けによって固定しているが、固定後、導電ロッドの位置調整ができないという問題がある。このため、導電ロッドを取付穴に取り付ける際に位置調整、特に高さ方向の位置調整を行う必要があるが、その作業は手間がかかるものであった。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上述した従来の種々の問題点を解決することのできる電流導入端子、及びそのような電流導入端子を有する基板支持装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による電流導入端子は、半導体製造装置の真空チャンバ内に配置され、被処理基板を上面にて支持すると共に、内部に電気ヒータが埋設されたペディスタルと、このペディスタルが取り付けられたステージとから構成される基板支持装置に取り付けられるものであって、一端に前記電気ヒータが電気的に接続され、他端に電源が電気的に接続されるようになっている導電ロッドと、導電ロッドに対して該導電ロッドの長手方向において摺動可能に且つ前記長手方向に直交する方向において移動可能に、導電ロッドを囲み、一端が前記ステージに取り付けられる筒状体と、一端が前記導電ロッドに気密に接合されると共に他端が前記筒状体の他端に気密に接合され、導電ロッドを囲む伸縮可能な管状体と、筒状体の前記一端をステージに対して気密に取り付けるための取付手段とを備えることを特徴としている。
【００１２】
このような構成においては、図５に示すような基板支持装置のステージに形成された取付穴に取り付けられた場合、筒状体と導電ロッドとの間の間隙は管状体により閉じられ、且つまた、筒状体と取付穴との間も気密にシールされるので、この電流導入端子により真空が破られることはない。
【００１３】
また、導電ロッドと筒状体とは三次元的に相対運動が可能となっている。従って、導電ロッドの一端を基板支持装置のペディスタル内の電気ヒータに接続し、筒状体をステージに固定した状態では、ペディスタルとステージ間に熱膨張差が生じても、導電ロッドと筒状体との間の相対運動により熱膨張差は吸収される。この相対運動は、筒状体の固定後において、導電ロッドの位置調整をも可能とするものである。
【００１４】
なお、取付部位が筒状体を収容する取付穴であり、該取付穴の内壁面がステンレス鋼からなる場合には、取付手段は、筒状体の周囲に気密に取り付けられた環状のガイシと、ガイシの周囲に取り付けられたコバール（ＫＯＶＡＲ）製の環状体とを備える構造とすることが好ましい。ガイシにより導電ロッド及び筒状体から取付穴の内壁面への電気の流れを遮断することができるからである。また、コバール製の環状体によりガイシとステンレス鋼との間のシールが容易となるからである。
【００１５】
伸縮可能な管状体としてはベローズが好適である。
【００１６】
更に、導電ロッドと筒状体との間に相対的な回転を阻止するための回り止め手段を設けることが好ましい。具体的には、筒状体により導電ロッドの少なくとも一部を囲み、筒状体の内壁面及びこの内壁面に対向する導電ロッドの外壁面の断面形状を相対的な回転を阻止する形状とすることが有効である。この構成では、導電ロッドに電気機器をねじやボルト等で接続する場合、筒状体が固定されていれば、導電ロッドを把持する等して回り止めをする必要がない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書において、「上」、「下」等の語は図面に示す状態に基づいており、便宜的なものである。また、同一又は相当部分には同一符号を付するものとする。
【００１８】
図１は本発明による電流導入端子１０の一実施形態を示しており、図２は図１の電流導入端子１０を、例えば熱ＣＶＤ装置のような半導体製造装置における基板支持装置１に取り付けた状態を示している。基板支持装置１は、図５も参照して説明するならば、半導体製造装置の真空チャンバ６内に配置されており、電気ヒータ５が埋設されたセラミック製のペディスタル２と、ペディスタル２の下側にＳｉＯ₂等の熱的絶縁性に優れた絶縁プレート４を介して配置されたステンレス製のステージ３とから構成されている。真空チャンバ６の底部には開口部７が形成されており、ステージ３からはこの開口部７を囲む筒状部８が延び、真空チャンバ６の底面に気密に固定されている。
【００１９】
電流導入端子１０は、導電性の金属からなる１本の導電ロッド１２を備えている。導電ロッド１２の両端には導電性のめねじ部材１４，１６が、導電ロッド１２の一部分として一体的に設けられており、上側のめねじ部材１４は、電気ヒータ５の端子１８を接続するためのボルト２０を受け、下側のめねじ部材１６は、外部電源（図５の符号９）からの電源ケーブル２２が接続されるようになっている。
【００２０】
めねじ部材１４は、導電性金属から形成されたシリンダ（筒状体）２４内に配置されている。シリンダ２４の上端は開放されており、めねじ部材１４の上端がそこから突出している。また、シリンダ２４の下端の中央には開口部２６が設けられており、この開口部２６に導電ロッド１２が挿通されている。めねじ部材１４とシリンダ２４の側壁部との間、及び、導電ロッド１２とシリンダ２４の開口部２６の内壁面との間には、所定の大きさの間隙２８，３０が形成されている。従って、導電ロッド１２及びめねじ部材１４はシリンダ２４に対し、長手軸線方向に沿って移動可能であると共に、その軸線に直角な方向においても若干の移動が可能となっている。
【００２１】
なお、図３に示すように、めねじ部材１４とシリンダ２４の内壁面とは水平断面形状が多角形となっている。これは、後述するが、ボルト２０をねじ込む際にめねじ部材１４がシリンダ２４内で回転することを防止するためである。
【００２２】
また、シリンダ２４と下側のめねじ部材１６との間には、導電ロッド１２を囲むようにして、ベローズ（管状体）３２が取り付けられている。ベローズ３２は伸縮可能であり、横方向への動きも僅かな場合には許容するので、シリンダ２４と導電ロッド１２との間の三次元的な相対運動は可能となっている。また、ベローズ３２の端部とシリンダ２４及びめねじ部材１６とは気密に接合されている。従って、シリンダ２４の開口部２６を通しての気体の流通はこのベローズ３２によって阻止される。
【００２３】
シリンダ２４の外側には電気的な絶縁材料からなる筒状の絶縁ガイシ３４が配置されている。この絶縁ガイシ３４の下端に対しては、シリンダ２４の下部の外面に一体的に形成された鍔部３６がかしめられ、これにより両者間は気密に結合されている。
【００２４】
更に、断面が略Ｕ字状の環状体３８が絶縁ガイシ３４の上部を取り囲んでいる。環状体３８はコバール（ＫＯＶＡＲ）から作られていることが好ましく、硬ロウ等により環状体３８と絶縁ガイシ３４とは気密に接合される。
【００２５】
このように構成されている電流導入端子１０は、基板支持装置１を製造する際、絶縁プレート４及びペディスタル２が組み付けられる前の状態において、ステージ３に形成された取付穴４０に上側から挿入され、環状体３８の外周面とステージ３の取付穴４０の内壁面との間を溶接等により気密に接合して取り付けられる。この後、ステージ３上に絶縁プレート４及びペディスタル２を所定の位置に配置し適当な手段で固定すると、絶縁プレート４の貫通孔４２及び電気ヒータ５の端子１８が、電流導入端子１０と同軸に整列する。そして、ヒータ端子１８に通ずるペディスタル２の穴４４からボルト２０を入れ、ヒータ端子１８の穴を通してめねじ部材１６のボルト穴４６にねじ込むことで、ヒータ端子１８は電流導入端子１０の導電ロッド１２と電気的に接続される。
【００２６】
この際、下側のめねじ部材１６を治具等を用いて回り止めをせずとも、シリンダ２４の内壁面とめねじ部材１４の外壁面は多角形となっているので、めねじ部材１４が空回りすることはないので、上側からのボルト締め作業だけでヒータ端子１８とめねじ部材１４との接続を簡単に行うことができる。勿論、これは、ベローズ３２のねじれを防止するものでもある。また、ステージ３の取付穴４０に対する電流導入端子１０の取付位置の精度が低くとも、ステージ３に固定されているシリンダ２４に対して導電ロッド１２が三次元的に変位可能となっているので、ヒータ端子１８とめねじ部材１４との接続も極めて容易に行うことができる。
【００２７】
なお、図２において、符号４８，５０は共に電気的な絶縁材料からなる筒状体であるが、これらは、ステンレス製のステージ３とヒータ端子１８又はめねじ部材１４との間の放電、及び、ステージ３とベローズ３２又はシリンダ２４との間の放電をそれぞれ防止するためのものである。
【００２８】
このようにして基板支持装置１に電流導入端子１０が取り付けられた状態において、真空チャンバ６内を真空にすると、前述したように、シリンダ２４の開口部２６はベローズ３２により閉じられており、しかもシリンダ２４とステージ３との間も絶縁ガイシ３４及び環状体３８により密閉されているので、大気が真空チャンバ６内に流入することはない。
【００２９】
また、電気ヒータ５に電流を流し発熱させると、熱膨張差によりペディスタル２内のヒータ端子１８がステージ３の取付穴４０に対して水平方向にずれるが、ステージ３に固定されたシリンダ２４に対して、ヒータ端子１８に接続された導電ロッド１２は水平方向に移動可能となっているため、そのような熱膨張差を吸収することができる。更に、電気ヒータ５の熱は導電ロッド１２を伸張させるが、そのような伸びもベローズ３２が追従的に伸びることで許容し、真空を破ることもない。また、シリンダ２４及び絶縁ガイシ３４も径方向に僅かに膨張するが、環状体３８がＵ字状となっているので、そのような膨張も吸収される。
【００３０】
電気ヒータ５が発熱した際、電流導入端子１０は上記の如く動作するため、基板支持装置１及び電流導入端子１０にストレスは発生せず、基板支持装置１、電気ヒータ５及び電流導入端子１０の破損を防止することができる。また、電気ヒータ５の端子１８と導電ロッド１２との間の接続も確実なものとなり、導電ロッド１２とヒータ端子１８との直接接触とも相俟って、大電流の供給も可能となる。これらの効果は、先に述べた製造の容易性と共に、基板支持装置１の設計の自由度を向上させるものである。
【００３１】
更にまた、ペディスタル２は頻繁に交換するが、その際にはボルト２０を取り外すだけで電流導入端子１０に対するペディスタル２の取外しが可能となり、メンテナンスも極めて容易となる。
【００３２】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限られないことは言うまでもない。
【００３３】
例えば、上記実施形態では、取付穴４０にシリンダ２４を取り付けるための取付手段が絶縁ガイシ３４と環状体３８となっているが、取付部位の構成によっては取付手段の形態は上記実施形態に限られず、電気ヒータ等の電気機器との接続部もめねじ部材である必要はない。
【００３４】
また、図４に示すように、ステージ３の取付穴４０の周縁から筒状体５２を下方に延設し、その筒状体５２に対して環状体５４（前記環状体３８に代わる部材）の外側端部をガスケット５６を介して突き合わせ、ユニオン５８，５９で結合させる構成を採ってもよい。かかる場合、ステージ３に対して電流導入端子１０を脱着することができるので、電流導入端子１０の交換も容易に行うことができる。
【００３５】
更に、上記実施形態では、導電ロッド１２に電気ヒータ５を接続することとしているが、基板支持装置１における静電チャックの端子を接続するような場合にも適用可能である。更には、半導体製造装置における基板支持装置内の電気機器に限られず、圧力差及び温度差が生じるチャンバ間を仕切る仕切板内の電気機器に電流を供給する場合にも、本発明の電流導入端子を用いることができる。
【００３６】
また、上記実施形態ではめねじ部材１４とシリンダ２４の水平断面形状が多角形となっているが、回り止め手段としての断面形状は楕円形等、種々考えられ、他の位置に導電ロッド１２とシリンダ２４との間の相対的に回転を防止する回り止め手段を設けることも可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、熱ＣＶＤ装置における基板支持装置内の電気ヒータ等の電気機器に導電ロッドを接続する場合、当該導電ロッドが三次元的な動きが可能となっているので、容易に取り付けることができる。従って、電流導入端子の取付けの際、或いはメンテナンスの際、作業時間を短縮することができる。
【００３８】
また、導電ロッドと電気機器との直接接続を可能とするので、大電流の供給も可能となり、基板支持装置等の設計の自由度も増す。
【００３９】
更に、導電ロッドの三次元的動作は、熱膨張差によるストレスを吸収するので、取付機器や電流導入端子の破損を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電流導入端子の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図１の電流導入端子を基板支持装置内の電気ヒータに接続した状態を示す断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】本発明による電流導入端子の別の実施形態を示す、図２と同様な断面図である。
【図５】本発明の電流導入端子が取り付けられ得る基板支持装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１…基板支持装置、５…電気ヒータ、１０…電流導入端子、１２…導電ロッド、１４…めねじ部材、１６…めねじ部材、１８…ヒータ端子（電気機器）、２２…電源ケーブル（電気機器）、２４…シリンダ（筒状体）、２８，３０…間隙、３２…ベローズ（管状体）、３４…絶縁ガイシ（取付手段）、３８…環状体（取付手段）、４０…取付穴。

Claims (6)

1. 半導体製造装置の真空チャンバ内に配置され、被処理基板を上面にて支持すると共に、内部に電気ヒータが埋設されたペディスタルと、前記ペディスタルが取り付けられたステージとから構成される基板支持装置に取り付けられる電流導入端子であって、
   一端に前記電気ヒータが電気的に接続され、他端に電源が電気的に接続されるようになっている導電ロッドと、
   前記導電ロッドに対して前記導電ロッドの長手方向において摺動可能に且つ前記長手方向に直交する方向において移動可能に、前記導電ロッドを囲み、一端が前記ステージに取り付けられる筒状体と、
   一端が前記導電ロッドに気密に接合されると共に他端が前記筒状体の他端に気密に接合され、前記導電ロッドを囲む伸縮可能な管状体と、
   前記筒状体の前記一端を前記ステージに対して気密に取り付けるための取付手段と
   を備える電流導入端子。
2. 前記ステージが前記筒状体を収容する取付穴を有しており、該取付穴の内壁面がステンレス鋼からなり、
   前記取付手段が、前記筒状体の周囲に気密に取り付けられた環状のガイシと、前記ガイシの周囲に取り付けられたコバール（ＫＯＶＡＲ）製の環状体とを備える請求項１に記載の電流導入端子。
3. 前記管状体がベローズである請求項１又は２に記載の電流導入端子。
4. 前記筒状体と前記導電ロッドとの間の相対的な回転を阻止する回り止め手段を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の電流導入端子。
5. 前記筒状体は前記導電ロッドの少なくとも一部を囲み、前記筒状体の内壁面及び該内壁面に対向する前記導電ロッドの外壁面の断面形状が、前記筒状体と前記導電ロッドとの間の相対的な回転を阻止する形状となっている請求項１〜３のいずれか１項に記載の電流導入端子。
6. 半導体製造装置の真空チャンバ内に配置され、被処理基板を上面にて支持すると共に、内部に電気ヒータが埋設されたペディスタルと、前記ペディスタルが取り付けられたステージとから構成される基板支持装置であって、
   前記ステージに請求項１〜５のいずれか１項に記載の電流導入端子が取り付けられている、基板支持装置。

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