JPH04500502A - 平坦な基板を処理する装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電子デバイス製造における減圧された圧力の下で平坦な基板を処理する装置及び 方法 本発明は、加熱及び冷却のいずれか一方または双方の手段を伴う本体と支持面と を持つ基板支持部を具えた真空室を有して成り、該支持面には注入空間に連絡す る多数の注入開口部と追加ガス取入部とが存在し、また、該注入開口部を通して 、基板と支持面との間に熱交換用ガス・クッションを形成するために基板と支持 面との間にガスを供給することができるところの、減圧された圧力の下で、平坦 な基板、さらに特定して云えば半導体ウェーハ、を処理するための装置に関する 。

本発明はまた、上述の装置内での減圧された圧力の下で、平坦な基板、さらに特 定して云えば集積回路の製造における半導体ウェーハを処理する電子デバイス製 造方法にも関する。

半導体集積回路の製造に必要な処理工程は、その大きな部分が減圧された圧力の 処理ガス又は数種のガスの混合気体中で実行される蒸着又はエツチングを利用す る。化学反応が単に基板の置かれた高温のみによって得られる低圧化学蒸気沈澱 （ｌｏｗｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃｈｅ＋＋＋１ｃａｌ　ｖａｐｏｕｒ　ｄｅｐｏｓ ｉｔｉｏｎ、略してＬＰＧＶＤとして知られている）ばかりでなく、支持部と電 気的に結合している基板が１つの電極を形成し、もう１つの電極は該基板から所 与の距離にこれと平行に置かれているような、その他の工程はさらに頻繁に、真 空室内で形成されるプラズマによる処理ガスの活性化を引き起こす。

使用される工程のタイプに依存して、プラズマを生成するために電極に与えられ る電界のパワーは大きく異なり得る、また一方で基板が保持されなければならな い温度も広い限界内で変わり得る。その結果、一般的に基板とその支持部との間 には１方向又はその反対方向の熱の流れが生じるに違いない、云い換えれば放射 損失が優勢ならば基板を加熱し、プラズマ中に使われるパワーが高くて放射損失 を越えていればそれを冷却するに違いない。

最後に、（１分より短い）極めて急速なサイクルによる所与の温度でのアニーリ ング処理もやはり、減圧した室内は中性（又は還元）ガスの雰囲気もしくは高真 空の真空室内での実行は影響を受けやすい、そのように２、速なアニーリング処 理はとりわけ、最初に重ねられるところの異なる種類の素材間のマイクロアロイ を得るために使われる。

減圧された圧力の室内にアッセンブリが配置されている時に基板とその支持部と の間の満足な熱交換を得ることが困難であることは、よく知られている。荏で、 基板のできるだけ満足すべき温度均一性を得るため及び必要であればできるだけ 速い基板の温度増加速度並びに冷却速度を得るために、この熱交換は、処理中に 基板が置かれなければならない温度の制御に重要な役割を演する。実際、真空中 または部分真空中での処理工程は概して温度に極めて敏感で、それ故に基板の温 度制御の貧困は、１つの操作ともう１つの操作の間及び同じ基板の表面上の場所 の関数としての結果の許容し難いばらつきをもたらす。

これらの困難に対処するため、基板の背面と支持部の支持面との間にガスを注入 し、それによって、その温度が積極的なやり方で規制できる基板と支持部の支持 面間の熱交換を促進する基板の背面と支持部の支持面との間の熱交換用ガス・ク ッションの形成が既に提案されている。

そのような技術を用い、冒頭のバラグラフで与えた定義に対応する装置は、ドイ ツ国特許出願公開明細書第ＤＥ−Ａ−３６３３３８６号により既知である。

既知の装置では、基板の背面の下に注入されたガスはその面に沿って流れ、その 周辺で外へ逃れ出で、それからそこで真空室の雰囲気に達する。ヘリウム（）Ｉ ｅ）等の処理ガスの流れが基板と支持部との間の熱交換に使われる。

基板の熱接触を得るために、処理中に行われる反応に使われるのと同じガスを用 いるという事実が困難な問題を提起する。

先ず第一に、反応ガスが必ずしも熱伝導に関して最も効果的とは云えず、処理ガ スとは無関係にそれ自体として選択されたガスを用いることが出来る方が逼かに 望ましいであろう、第二には、支持体と基板との間の熱交換に使われたガスの空 間への漏出が、基板の周辺の近傍での真空室内の圧力に影響するだろう。

もし、支持体と基板との間の熱伝導を得るために処理ガスとは別のガスを使わな ければならないとしたら、基板の下に注入されたガスが終いには基板の周辺で室 内のガスと混合するという理由で生じる室内のガスの不均質性によって、困難の 生じる可能性がある。基板の下に注入されたガスの流れを相当に減じることによ りこの影響を減じることは可能であろうが、この対策は再び基板と支持部との間 の熱交換の可能性に関する限定につながろう。

さもなければ、処理ガスと同じガスを用い、該処理ガスが温度の上昇の影響の下 では分解し易いものであるときは、この分解はこのガスが支持部を通過中に開始 される。この場合には結果として、支持部の内部でその表面及び基板の背面での 望ましくない蒸着がもたらされる。

本発明はとりわけ、基板の背面の下に注入するガスが自由に選択できるような、 又一方では基板の近傍で反応室内の雰囲気の撹乱を避けるような装置を供給する ことをその目的とする。

本発明は更に、装置の不完全性と処理工程自身とのいずれか一方又は双方に起因 する基板の表面の温度のあり得べき変化を修正するために、基板の表面の温度の 分布を調整できるようにすることをその目的とする。本発明は更にまた、基板の 温度の、制御され且つ極めてゑ、速な変化ができるようにすることをその目的と する。

本発明による冒頭のバラグラフに示したタイプの処理装置は、支持面には排出空 間と排気排出部とに連絡する多数の排出開口部が存在し、該排出開口部を通して 、基板と支持面との間からガスを排出することができ、それにより、ガス・クッ ションが維持されている間に、注入開口部の各々を通して注入されたガスが隣接 する排出開口部を通して排出されることを特徴とする。

本発明による装置は、注入開口部の各々から基板の背面の下に注入されたガスが 、基板の周辺部に到達し従って真空室内へ漏出するという可能性を伴うことなし に、隣接する排出開口部の少なくとも１つを通って排出されるという利点を持つ 。従って、基板の背面の下に注入されたガスは、さもなければ室内に導入された 処理ガスと干渉することがなく、それとは独立に、とりわけ熱伝導の性質を考慮 に入れて選択できるのである。

更にまた、基板の下に注入されたガスの各部分はその注入された点の直近の近傍 で排出されるので、基板の背面の下の圧力の定常状態の確立の遅延は、従来の技 術による装置と対比した場合には相当に低減されている、例えば基板とその支持 部との間の高熱伝導の状態から極めて低熱伝導の状態へ急激に変化させることが 望ましい場合がそれである。

注入開口部は相互に同一であり、また、少なくとも排出開口部の主要部分もやは り相互に同一であり、これらの注入開口部は基板支持部の支持面の単位表面積当 たり１番目に所与の所在密度に従って分布し、一方、これらの排出開口部は支持 面の単位表面積当たり２番目に所与の所在密度に従って分布することを好適とす る。扛に云う開口部の１番目及び２番目の密度は支持部の支持面では定数として 選択することができ、例えば実際には同一のものを選択することができる。

これは特に、比較的高い残留処理ガス圧力、すなわち基板の背面の下のガス・ク ッションの平均圧力より高いか又はこれにほぼ等しいガス圧力が用いられる処理 装置の場合である。事実この場合には、基板は弾性的変形を受けることなく、支 持部の前壁との均一な比較的狭い接触をしている。その結果、基板と支持部との 間のほぼ均一な熱交換が基板の表面での温度の十分な均質性を保証するのに通ず ることができる。

しかし、本発明の装置では、開口部の密度の少なくとも１つ、例えば注入開口部 の密度が支持部の表面上で所在位置の関数として変化することを保証することも できる。意図的に実現させられたこの変化は、支持部と基板との間の熱交換を局 所的に変形すること及び処理条件から保証する基板の温度差の修正を行うことを 許容する。処理条件から保証する温度差の一例は、基板の背面の下に与えられる 平均より低い真空室の残留圧力の利用によって与えられる。その場合には、支持 部上の基板を固定する必要があり、それは基板の周辺部に力の働く固定手段によ り既知のやり方で達成される。基板の両側の圧力の違いは基板の目に見える程の 変形（曲線形の）をもたらし、それにより基板と支持部の支持面との距離は基板 の直径方向に沿って変化する。その結果として、基板の下の厚さの可変な薄いガ ス層の熱伝導の変化が生じるが、これは、注入開口部の密度の適切な変化と排出 開口部の密度の変化とのいずれか一方又は双方によって少なくともその主要な部 分は補償されることができる。装置の構造とその中に形成されるプラズマの形態 とのいずれか一方又は双方の対称の不完全さによって、基板の更にそれ以外の温 度不均質性も生じ得る。これらの欠陥もまた、基板支持部の表面の開口部の可変 密度を用いて殆ど修正できる。このような修正は、当面している処理の動作条件 と類憤の動作条件での予備的かつ実験的な操作の中での温度の記録から近似計算 によって達成できるし、或いは、継起的な試験の実施による本来的に実験的な手 段により同様のやり方で近似計算によって達成できる。

後者の場合には所与の注入開口部を（閉塞することにより）除去して基板上の温 度分布に関して得られた効果を観測するのである。

単位表面積当たりの開口部の密度が例えば均一というように定まっているときに は、同じカテゴリーの開口部に対しては相互に同一である注入開口部や排出開口 部の密度の変化を用いる代わりに、基板の温度分布の修正をするために開口部の 直径の変化を用いることもできる。

基板の温度均一性の初期調整が本来的に実験によってなされる時には、本発明の 装置は、特に所与の注入開口部の拡大による開口部の密度と直径とを任意に組合 せた変化の容品さを提供する。

以下に述べる理論的な考察から、一般的に排出開口部の直径は注入開口部のそれ を大きく上回る、典型的には少なくとも１０倍大きいものとするという結論に達 する。

本発明のその他の事項や詳細や利点については、以下の記述と非限定的な実例に よって与えられる添付図面とを用いて説明される。該図面の： 第１図は、本発明による基板処理のための装置の図式的な断面図であり、 第２図は、第１図の装置の一部を形成する基板支持部を正面から見てそれを図式 的に、拡大したスケールで示した断面図であり、 第３図及び第４図は、基板支持部の表面の一部に分布する注入開口部と排出開口 部の実例を示す図であり、第５図は、注入開口部と放出開口部の分布のまた別の 実例及び周囲部の排出用の溝の使い方を示す基板支持部の表面の一部の部分図で あり、 第６図は、所与の小さい厚さのガスの薄層の熱伝導度Ｃの変化を圧力Ｐの関数と して表すグラフであり、第７図は、本発明のまた別の実施例の基板支持部の立面 図であり、 第８図は、基板支持部のまた別の実施例である第９図をその■−■の線で截った 断面図であり、 第９図は、第８図で示された支持部の平面図である。

第１図には、減圧の下に平坦な基板を処理する装置１が図式的に示される。この 装置は、２つの部分２ａ、２ｂから成り、ポンプ手段４に接続する排気排出口３ を具える真空室を有する。真空室２ａ、２ｂはまた、流量制御器７を介して処理 ガスの貯蔵タンク６に接続している取入口５も有する。処理される基板１０は支 持部１１の上に置かれ、該支持部の本体１１ａは、支持部を加熱、冷却するため の手段、例えば支持部の本体１１ａに埋め込まれている加熱抵抗１２を持ってい る。

装置１はまた、より優れた熱的接触の確立を意図したガスを、支持部１１と基板 １０との間の熱交換用ガス・クッション（緩衝部）を介して注入するための追加 ガス取入口１５も有する。この目的のために、このガスの貯蔵タンク１６が流量 制御器１７を通して追加取入口１５に結合する。支持部１１の支持面１１ｂには 多数の注入開口部２０が存在し、基板１０の背面の下に、貯蔵タンク１６から発 してその流量が制御器エフにより制御されているガスを配分する。

多数の注入開口部２０は、支持体１１内に設けられて例えば表面１１ｂと本体１ １ａとの間に位置する注入空間２１と連絡している。

排気開口部２３というまた別の多数の開口部も、支持部の表面１１ｂに存在する 。この開口部２３は、排気空間２４と連絡しており、この排気空間は支持部の本 体１１ａに表面１１ｂとは反対の側で隣接し、もう１つの排気排出口２５に接続 している。該排出口２５はもう１つのポンプ手段２６に接続する。

該もう１つのポンプ手段２６の排出口を追加取入口１５に結ぶ破線１５０は、高 価なガス例えばヘリウム等を使用する場合には、これを装置内でリサイクルでき ることを図式的に示し、その時には貯蔵タンク１６は漏洩に対応する分を補給す るだけである。

第１図に示す装置は、処理ガスを活性化するためプラズマを利用することに敏感 であり、この目的のために電極３０を有し、該電極３０は基板１０からある距離 をとり且つこれに平行に置かれ、またその支持ピン３１は真空的に気密で電気的 に絶縁されている密封３１を通って真空室２ａを横断している。支持ビン３１は プラズマの給電のために端子３３に接続し、この支持ビン３１は中空で処理ガス の供給ダクトとなっている。結局、処理ガスは、電極３０の中空の内側を通り、 多数の打ち抜き孔を持つ電極３０の前壁３０ａを通り抜け、矢印３４で示す軌道 に沿って進むという、それ自体としては既知の技術を用いて真空室２ａ、２ｂに 達する。

処理装置１はさらに、基板１０を支持部１１の上に固定する手段３５を有するが 、これもまた既知の技術を形成するものだから、扛に詳述するには及ばないだろ う。

プラズマを利用するために、基板１０はシステムの第２の電極を形成し、これは 支持部１１との導通により所要の電位に到達する。該電位へは環境に従って電位 Ｏ（地気）或いはそれ以外の電位に、端子３６へ延びる電気的接続によって到達 できる。またそれは基板を固定する手段３５及び支持部１１のピン状の部分の、 真空室の外部への出口のための絶縁通路３７及び３８を必要とする。

混雑を避けるために第１図では、支持部１１の各タイプの開口部２０及び２３は それぞれほんの僅かな数しか示してないが、実際には注入開口部２０も排気開口 部２３も相当多数が支持部１１中に設けられている。

第２図は、支持部１１の一部の拡大断面図であって、この支持機能がどのように 得られているかを更に明瞭に説明することができる。第２図では第１図中のもの に対応するエレメントには同じ記号番号を付しである。第２図に示されるように 支持部１１の本体１１ａは２つの部分で形成することができ、従って絶縁被覆を 具えた加熱コイル１２をたやすく格納することができる。この加熱コイルはその 延長２７が支持部１１を加熱するために、規制された電流源に真空室の外部で接 続する。支持体１１の前壁には、支持面１１ｂにある直径が例えば約０．１ｍ− の、注入空間２１と連絡している小さな注入開口部２０が設けである。注入空間 ２１は続いて、支持部１の軸内に位置して基板の背面の下から注入するべきガス を誘導するのに使われる内部チューブ２８に連絡する。注入空間２１を横切るチ ューブ２９はその一端が排気開口部２３の１つとなり、他端は、支持体１１の本 体１１ａの注入空間２１に関して反対側に位置する排気空間２４に連絡する。排 気空間２４は、内部チューブ２８と同心的な外部チューブ１８を用いて排出口２ ５（第１図にあり）と連絡するようになっている。第２図に見られるように、支 持部１１は更に１周囲の溝２２も持っており、この溝は基板の背面の下にその周 辺で導入されたガスの呼吸を完成させようと意図するものである。この周囲の溝 ２２は、支持部１１の周辺に分布する１個又は数個の追加排気開口部１３を用い て排気空間２４と連絡するようにしである。排気開口部２３の直径は、注入開口 部２０のそれより大きいものとする、例えば約２＋１１Ｉ程度である。

本発明によれば、基板と支持部との間の熱交換の増大に用いられるガスは、多数 の注入開口部２０により基板の面の下に分配され、支持部と基板との間の短い経 路の後でこれも多数の排出開口部２３を通って排出される。こうして基板の背面 と支持部との間に注入されたガスはほぼ完全に排出される。従って真空室に向か っての、処理ガスと混合するこのガスの漏洩は殆どなく、それ故、真空室の雰囲 気は撹乱されない、支持部１１の支持面３の周囲の溝２２の存在は、真空室の雰 囲気への漏洩の小さな可能性をさらに減らす、従って、本発明には、支持部１１ と基板１０との間の熱交換の増大に用いられるガスの種類を、その圧力や流速と 同様に随意に選ぶことができるという利点がある。

本発明の１番目の実施例では、注入開口部２０は同一の直径を持ち、支持部１１ の前面の単位面積当たりの密度は所与の第１の密度で分布するように設けること ができ、排出開口部も亦相互に同一で、支持部の前面の単位面積当たりの密度は 所与の第２の密度で分布するように設けることができる。第３図及び第４図は、 支持部１１の前面の一部の上の注入開口部２０及び排出開口部２３の分布の一例 を示す。これらの図では、注入開口部２０を出て排出開口部２３に向かうガスの 軌道を矢印４０が図式的に示している。また、隣接する排出開口部２３を結ぶ点 線４１がさらに表面をセルに再分割しており、各注入開口部２０から出るガスは このセルで循環していることを極めて図式的に示している。第３図は注入開口部 と排出開口部とが均一に分布していて両カテゴリーの開口部の密度は全く等しい 例を示している。第４図もまた支持部の表面の開口部が均一に分布しているが、 今度は排出開口部の単位表面積当たりの密度が注入開口部の密度の２倍となって いるもう１つの例を示している。支持部１１０表面の注入開口部と排出開口部と の密度がほぼ一定のこれら実施例のどちらかが、基板の背面の平均圧力に等しい かそれより高い処理ガス圧力で処理装置が動作する時に極めて適している。実際 この場合には基板は変形せず、正確に支持部に嵌合している。基板の背面と支持 部の表面と間の微視的な距離は、基板の全表面上に存在し統計的にその平均が一 定になっている粒子の粗さに関係している。基板の輻射による熱量損失やプラズ マによって基板に生成されるエネルギーによりもたらされる熱の量がほぼ均一に なる程度にまで、この構築モードは基板と支持部との間の平均して均一な熱交換 へ、従って基板の均一な温度分布へ導く。

以下に詳細に論じるように、基板と支持部との間の熱量交換は開口部の位置極め の後で周期的な変動をするものではあるが、その変動を十分に小さく不明瞭なも のとすることが、注入及び排出開口部の十分高密度な選択によるか、或いは基板 の背面の上の平均ガス圧力を増加させることによる基板それ自身の熱条件によっ て可能となる。

基板の背面の平均圧力より高い残留処理ガス圧力で装置が動作するときには、第 １図に示すような基板を固定する手段３５は省略できることに注意するべきであ る。

第５図は本発明のまた別の実施例に関するもので、支持部１１の表面の一部の上 の注入開口部２０及び排出開口部２３の分布のも、う１つの実例を示す。基板と 支持部との間の熱交換を局所的に加減するため、及び第５図に示す構築モードの 処理条件の後の基板の温度差を修正するために、一方の開口部の密度が位置の関 数として変化する。芸に示す例の場合は、支持部の表面積当たりの注入開口部２ ０の密度はほぼ一定であるのに対して、排出開口部２３の密度は円Ａで囲まれた 領域内の方が円Ｂで囲まれた領域内よりも高くなっており、円Ｂ内では円Ａの領 域の密度の２／３に過ぎない、従って領域Ｂにおける基板と支持部との間の熱交 換は領域Ａでの熱交換に較べて増加させることができ、それ故に均一な開口部を 持つ基板を用いた場合に観測され得たであろう基板の温度差を修正することがで きる。第５図はまた、支持部１１の周辺部における周囲の溝２２及び２つの追加 排気開口部１３をも示している。

基板の表面の温度差を修正するのにはもう１つの方法を用いることもでき、その 方法は局所的修正が逐次実施される一連の実験に基づくものである。注入開口部 及び排出開口部の所与の密度から、ある特定の方法に対応する条件のときの基板 の温度分布が観測される。その次に、この所与の区域で局所的に１ないし数個の 注入開口部を位置毎に停止して熱交換を減少させるか又は局所的に１ないし数個 の排出開口部を位置毎に停止して熱交換を増加させるかのいずれかによって、支 持部１１と基板１０との間の熱交換を局所的に修正することが実行される。所与 の注入開口部の直径をポーリングによって拡大することは、所与の排出開口部の 停止の効果にほぼ等しい熱交換を局所的増大をもたらす０以上で理解できるよう に、本発明は、注入開口部や排出開口部の密度またはこれらの開口部の密度の間 の割り当て量（ｒａｔｉｏｒ＋）、或いは所与の開口部の直径を局所的に変動さ せることにより、所与の処理過程での基板の表面に観測される温度差を相当に減 少させることを許すのである。基板の温度の均一性の欠如をもたらす原因を例示 として列挙すれば：熱せられた基板の不均一な輻射、さらに特定すれば基板の中 心と縁とで異なプラズマから発散し、装置の構造に起因して基板中で不均一に熱 に変換されるパワー、真空室の雰囲気が基板の背面と支持部との間を循環するガ スの平均圧力よりも低い圧力の時に基板の背面と前面との間の圧力差によって生 じる基板の変形（弯曲）等が挙げられる。この最後のケースでは、基板１０は固 定手段３５により支持部１１上に固定されており、これが基板の周辺に影響を及 ぼすのである。基板１０の背面と支持部１１の支持面１１　ｂとの距離、結果的 にはガスのクッションの厚さは基板の直径によって変化する。従って熱交換も直 径によって変化するので、この変化は本発明により上述のように修正できるので ある。

第６図は、所与のガス例えばヘリウムの薄いクッションの単位表面積当たりの熱 伝導Ｃの変化を圧力Ｐの関数として図式的に示したものである。値Ｃのスケール は、この値がガスのクッションの厚さに依存するのだから、随意に選ぶ。しかし 、曲線の形は厚さが異なっても十分薄いクッションに対してはほぼ同じである０ 曲線の図上で４５ａとした部分は、単位表面積当たりの伝導度Ｃが圧力の小さい 値（すなわち１００　Ｐａ以下）では圧力Ｐにほぼ比例することを示している。

この曲線の部分はガス・クッションの厚さがガス分子の平均自由経路より小さい か同程度であるという事実に対応し、この場合には単位表面積当たりの伝導度は ガス層の厚さには極めて敏感ではない、これに反して、図上で４５ｂとした曲線 の部分では伝導は圧力とはほぼ独立になるが、逆に１板状の流れ方（ｌａｍｉｎ ａｒ　ｆｌｏｗ）をする流体のように振舞うガス・クッションの厚さに比例する 。図上で４５ｅとした曲線の中間の部分では、伝導は圧力とガス・クッションの 厚さとの双方に影響される混合過程によって得られる。

実際上の観点からは、基板の温度差が注入開口部と排出開口部との双方又はいず れか一方の密度を用いて修正されなければならない時は、基板の背面の下でのガ ス注入の条件として第６図の曲線の４５ａ又は４５ｃの部分が用いられ、基板の 背面の下に局所的に加えられたガス圧力による影響が残ってはいても、伝導度の より高い４５ｃの部分が好適である。

次に、直径が１５０ａ＋ｍの基板の面の下に一様な密度で分布している場合に、 注入及び排出開口部の直径をどのようにして近似的に決定するかを、実例により 説明しよう。

注入開口部の密度は排出開口部の密度と等しいものに固定し、それを１開口部／ ｃｍ！とする、これは実際上たやすく得られる。

各種類の開口部の数は、従って約１７５である。上記もう１つの排気排出口２５ の限界流速Ｄｅは、排出開口部のレベルでの所望の圧力Ｐｅに対応するところの １ＯＰａのオーダーの圧力では２２１／ｓと想定する。この限界流速Ｄｅはポン プ手段２６の真の流速とすると想定する。この限界流速Ｄｅはポンプ手段２６の 真の流速とすることもできるし、又はポンプ容量がそれより大きいポンプ手段２ ６の吸入口にある規制弁により意図的にこの値に限定された流速とすることもで きる。

注入開口部の吸入口における計画値である約１０００Ｐａの圧力Ｐｉ（従って所 望の平均圧力より高い圧力）で注入開口部を通って注入されるガスの毎秒当たり 流速は Ｄｅ＝Ｐｅ／Ｐｉ　すなわち約０．２２１／ｓで与えられ、これは各注入開口部 では Ｄｅ＝　（Ｐｅ／Ｐｉ）／Ｎ　すなわち約１．２５Ｘ１０弓１／ｓである。

かような流速は、セクシヨンＳを持つ注入開口部の（圧力が１００Ｐａのオーダ ーのガスの２００ｍ／ｓのオーダーの）ガスの流れの限界速度ｖ０において近似 的に得られる。従って５＝（Ｐｅ／Ｐｉ）　・（Ｄｅ／Ｖ”　Ｎ）すなわち約０ ．６Ｘ１０−’ｃ＋ｉ” であり、また注入開口部の直径ｄは ｄ＝＝［（４／ｒ）　・（Ｐｅ／Ｐｉ）　・（Ｄｅ／Ｖ”　Ｎ）］””すなわち 約０．９Ｘ１０−’ｃｍ となり、これは概数で０．１ｍｍ＋である。

排出開口部については、その直径の第１近似が、因数（Ｐｉ／Ｐｅ）　１／２す なわちこの例の場合因数１０を乗算することにより評価できた。

しかしこの近似は、１０　Ｐａのオーダーという低い所望の圧力Ｐｅでの限界速 度■８の縮小を考慮に入れていないし、また排出開口部の長さに沿って生じるこ の場合には相当程度のチャージ損失も考慮に入れていない、もっと精密な評価に よると、排出開口部の直径を決定するために考慮に入れる要因であって、排出開 口部のレベルでの１０　Ｐａの所望の圧力Ｐｅを効率的に得られるものは α（Ｐｉ／Ｐｅ）　”” という形をとる、但しαは一般的には１．５と３の間のある係数とし、この例で は２に近いものであるということが示される。

その結果、排出開口部の直径としては２１１１Ｉが選定される。

本発明の処理装置では、基板と支持部との間の熱伝導は、その中を循環するガス の圧力の周期的変動によって、位置の関数として周期的に変動する之いうことが 以下で明らかにされよう。

しかし、基板の熱伝導は、平均温度の両側で温度の変動を限定するのに一般的に は十分である。

上述の例では、シリコン基板に対しては、基板により拡散されるパワーがｌ　Ｗ ／ｃｍ”の時に温度変動は５℃より小さいことが判っている。

もち論、開口部の密度を増すことにより、基板の残留温度変動はある程度減らす ことができ、この温度を局所的に調整しなければならない時には温度規制の柔軟 性を増やすことができる。

基板温度の残留変動の減少はポンプ手段２６のポンピング速度を減らすことによ っても得られる。従って結果としては、排出開口部のレベルの圧力の上昇であり 、それによる基板の背面の下の平均圧力の増加である。

これまでの記述では、基板温度の所与の分布を得るために本発明による装置をど のように使うことができるかを、但し平衡の定常状態で考えるとして、特に示し て来た。本発明は更に、基板と支持部との間に形成されるガス層の平均圧力を変 えることにより、従って基板と支持部との間の熱交換の意図的な変動により、基 板温度の急速な変動を許容するという利点も持っている。既に述べたように、そ のような圧力の変動は、本発明の装置では注入点と排出点との間の基板の下に注 入されるガスの短絡経路により更に象、速に得られるのである。

従って、急速な熱処理の分野にも本発明の適用分野が存在する。

例えば、支持部１１を加熱する段階で貯蔵タンク１６からのガスの流れが停止し 、排出開口部２３を通るボンピングが有効なときには、基板１０と支持部１１０ 間の熱交換はこの両者を隔てる空間が真空になるという事実により極めて小さく なる。基板１０の温度は支持部１１の温度の上昇について行かない。支持部１１ の温度が名目温度に到達したとき、ガスの流れは注入開口部２０に与えられ、従 ってそのとき基板の温度は支持部の温度にゑ、速に近づけられる。

第７図を参照して、処理の終わりに基板を象、速に冷却することのできる本発明 の１つの実施例をこれから説明する。

第７図は第２図と類似の立面図で、支持部１１１に関しては支持体の一部１１１ ａに隣接する支持部本体の追加部分１１１ｃを付加する点が第２図とは変わって いるが、それらは追加空間１２４によって隔離されている。第２図に対応するい くつかの記号は類似の番号が与えられている。

実際の排出空間２４は支持部本体の追加部分１１１Ｃの後ろに位１している。支 持部本体の一部１１１ａがコイル１２で加熱される一方で、追加部分１１１ｃは 、１３０として図式的に示す曲がりくねった空洞内の（例えば）水の循環により 、それとは反対に冷却される。追加空間１２４は、チューブ１８及びチューブ２ ８と同心の中間チューブ１０８に接続し、該中間チューブ１０８内は随意に真空 とすることもでき、又は高い熱伝導性を持つガスの圧力を生成することもできる や こうして追加空間１２４は、可変効率の熱交換器の役割を担当し、それによって 、コイル１２で加熱されている時の支持体の一部１１１ａを冷却されている部分 １１１ｃから隔離し、その後では抵抗１２の熱供給が停止し追加空間１２４内に ガス圧力が生成された時に、支持体の一部１１１ａを（及び基板１０をも）ヤ、 激に冷却することができる。

第８図及び第９図は、本発明による基板支持部のさらに別の実施例を示す。

高温での処理が実行できるために、機能部分支持部２０５は電気加熱器２５０を 具えている。この加熱器が第８図の拡大垂直断面図に示されている。この加熱器 はプレート２５１を持ち、その中に段の付いた断面を持つ円形の溝２５２がプレ ートの表面に規則的に分布するように形成されている。

相互に同心的で結合セクション２５４を通って１つの円から次の円に相互接続し ている複数の円２５３上に配置された更に深く位置する溝２５２の領域は、第９ 図に見られる通り、プレートの中心から外へ向かって加熱用コイル２５６を受容 するための一連の線に沿って延びる流路（ｇｕｔｔｅｒ）を構成する。なお第９ 図はその半分がプレート２５１の平面図を示している。

第９図のあとの半分はもう１つのプレート２５５を示し、これはプレート２５１ を覆い、それに接続している。全プレート表面上に分布するように配置され、半 径方向に相互に連絡している溝２５２は、このもう１つのプレート２５５によっ て覆われてガス分配のためのダクトが形成される。

第８図に見られる通り、各溝２５２は段の付いた断面を持ち、より広い上部領域 とより狭い下部領域とから成り、その中に電気加熱用コイル２５６が配置され、 それはプレートの中心からプレートの縁へと延びている。上部のより広い溝領域 は分配空間を構成し、それはプレートの中心で溝２５２に合流するガス供給用の ダクト２５７に接続する。被覆プレート２５５は多数の小さい孔２５８を持ち、 これはその表面上に規則的に分布し、プレートを通り抜けて溝２５２に合流する 。これらの小孔２５８を通って溝２５２を流れるガスが拡散し、その後で該拡散 したガスはプレート２５５０表面とその上に置かれた機能部分との間のガス・ク ッションを構成する。

該ガスはプレート２５５の表面から機能部分の背面側への熱転送の増加を担当す る。更に該ガスは機能部分をその全表面に亙って完全に均一に加熱することを保 証する。こうして機能部分は例えば５００’Ｃに加熱されることができる。この ガス・クッションを再び排出するために、プレート２５工及び被覆プレート２５ ５には多数の小孔２５９があり、これはプレート面上に均一に分布するが、溝２ ５２の側にそれに沿って延び、両プレートを交互に並んで通り抜ける。これらの 小孔はプレート２５１の下でガス排出空間２６０に合流し、そこからガスは放出 される。プレートの縁に沿ったスロ７）形の開口部２６１も、ガスが処理空間に 達Ｌ７ないことを保証するために、ガスの排出を担当する。

加熱用コイルの動作を用いることなく、ガス・クッションとガス供給とガス放出 ともまた、機能部分の冷却と熱放出に特に役立つ。

上述のことに関して装置の多数の変形が当業者にとって可能なことは明らかであ るが、これらの変形は付随するクレーム中の本発明の範囲から外れるものではな い。

Ｆｌ［ｉ、６ Ｆ１６９ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．加熱及び冷却のいずれか一方または双方の手段（１２）を伴う本体（１１ａ ）と支持面（１１ｂ）とを持つ基板支持部（１１）を具えた真空室（２ａ，２ｂ ）を有して成り、 該支持面には注入空間（１２）に連絡する多数の注入開口部（２０）と追加ガス 取入部（２８）とが存在し、また、該注入開口部を通して、基板と支持面との間 に熱交換用ガス・クッションを形成するために基板と支持面との間にガスを供給 することができるところの、 減圧された圧力の下で、平坦な基板（１０）、さらに特定して云えば半導体ウェ ーハ、を処理するための装置において、上記支持面（１１ｂ）には排出空間（２ ４）と排気排出部（１８）とに連絡する多数の排出開口部（２９）が存在し、該 排出開口部を通して、基板（１０）と支持面との間からガスを排出することがで き、それにより、ガス・クッションが維持されている間に、注入開口部の各々を 通して注入されたガスが隣接する排出開口部を通して排出されることを特徴とす る基板処理装置。
2. ２．注入開口部は相互に同一であり、支持面の単位表面積当たり１番目に所与の 所在密度に従って分布し、また、少なくとも排出開口部の主要部分もまた相互に 同一であり、支持面の単位表面積当たり２番目に所与の所在密度に従って分布す ることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. ３．注入開口部の上記１番目の密度は支持面上でほぼ一定であることを特徴とし 、また、排出開口部の上記２番目の密度も支持面上でほぼ一定であることを特徴 とする請求項２に記載の基板処理装置。
4. ４．開口部の上記１番目の密度は開口部の上記２番目の密度にほぼ等しいことを 特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
5. ５．基板と支持部との間の熱交換を局所的に変形するため及び処理条件に由来す る基板の温度差を修正するために、注入開口部の上記１番目の密度と排出開口部 の上記２番目の密度との内の少なくともいずれか一方は、支持部の支持面上の所 在の関数として変化することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
6. ６．基板と支持部との間の熱交換を局所的に変形するために、多数の閉口部の少 なくとも１つの直径は、支持部の支持面上の所在の関数として変化することを特 徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
7. ７．注入開口部の全数は１００と２００の間にあり、注入開口部の直径は０．５ ｍｍ０．２ｍｍの間にあって０．１ｍｍに近いことを好適とし、また一方で排出 開口部の直径は１ｍｍと３ｍｍの間にあることを特徴とする請求項１ないし６の うちのいずれか１項に記載の基板処理装置。
8. ８．基板がその上に載っている支持部の支持面は、少なくとも１つの追加排出開 口部によって排出空間に連絡している周辺の溝を有することを特徴とする請求項 １ないし７のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置。
9. ９．基板支持部は更に、加熱及び冷却のいずれか一方または双方の手段を持つ本 体の部分が加熱されている間は冷却されている追加部分をも具えていることを特 徴とし、また、この追加部分は、支持部の支持面とは反対側に、加熱されている 本体の部分に隣接して、但し加熱されている本体の部分からは追加空間によって 隔離されて位置して成り、該追加空間は１つのチューブに接続されて該チューブ から該追加空間内には随意に継起的に真空及び所与の流体の圧力が確立できるこ とを特徴とする請求項１ないし８のうちのいずれか１項に記載の基板処理装置。
10. １０．表面処理に付随する、さらに特定して云えば真空装置に付随する円盤形の 機能部分のための機能部分支持体であって機能部分に対する支持面と、 機能部分支持部に対する加熱及び冷却のいずれか一方または双方の手段と、 支持面に沿って分布し、支持面に合流し、且つ分配用空間に連絡する多数の拡散 開口部と、 支持面と機能部分との間に熱転換用ガス・クッションを形成するための分配用空 間及び拡散開口部を経由してガスを供給するために分配用空間に接続しているガ ス取入口とを構成するところの機能部分支持部を有して成る機能部分支持体にお いて、 拡散開口部（２５８）のほかに多数の排出開口部（２５９）が支持面に合流し、 該支持面はガス排出空間に連絡し、該ガス排出空間に排気排出部が結合している ことを特徴とする機能部分支持体。
11. １１．拡散開口部（２５８）は相互に同一であることを特徴とする請求項１０に 記載の機能部分支持体。
12. １２．拡散開口部（２５８）は機能部分支持部（２０５）に沿って規則的に分布 していることを特徴とする請求項１１に記載の機能部分支持体。
13. １３．排出開口部（２５９）の少なくとも主要部分は同じやり方で形成されてい ることを特徴とする請求項１０，１１又は１２に記載の機能部分支持体。
14. １４．排出開口部の少なくとも主要部分は機能部分支持部（２０５）に沿って均 一に分布していることを特徴とする請求項１３に記載の機能部分支持体。
15. １５．支持面から見たときに、ガス抽出空間（２６０）は分配用空間（２５２） の下に位置することを特徴とする請求項１０ないし１３のうちのいずれか１項に 記載の機能部分支持体。
16. １６．排出開口部は、被覆プレート（２５５）を通り機能部分支持部（２０５） に沿って延びる溝（２６１）として、機能部分支持部（２０５）の周辺に沿って 形成されることを特徴とする請求項１０ないし１５のうちのいずれか１項に記載 の機能部分支持体。
17. １７．溝（２６１）はプレート（２５１）を通って延びることを特徴とする請求 項１６に記載の機能部分支持体。
18. １８．請求項１０ないし１７のうちのいずれか１項に記載の機能部分支持体を１ つまたはそれ以上有することを特徴とする機能部分を処理するための真空処理室 。
19. １９．加熱及び冷却のいずれか一方または双方の手段（１２）を伴う本体（１１ ａ）と支持面（１１ｂ）とを持つ基板支持部（１１）を具え、かつ該支持面には 注入空間（２１）に連絡する多数の注入開口部（２０）と追加ガス取入部（２８ ）とが存在する真空室（２ａ，２ｂ）内での減圧された圧力の下で、平坦な基板 、さらに特定して云えば集積回路の製造における半導体ウェーハを処理する電子 デバイス製造方法であって、 上記注入開口部を通して、基板と支持面との間に熱交換用ガス・クッションを形 成するために基板と支持面との間にガスを供給する方法において、 これもまた上記支持面（１１ｂ）に存在して排出空間（２４）と排気排出部（１ ８）とに連絡する多数の排出開口部（２９）を通して、基板と支持面との間から ガスを排出して、それにより、ガスクッションが維持されている間に、注入開口 部の各々を通して注入されたガスが隣接する排出開口部を通して排出されること を特徴とする方法。