JPH05160246A - ウェハを置載するステージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】ガス加熱中の高温に耐えるシールの構造を特徴
として、ガス遮蔽板７と細い円環状の金線８とセラミッ
クのシール９面で構成することでとガス加熱媒体による
加熱中に正確な温度測定が可能である。 【効果】ガス加熱による基板の正確な温度管理のできる
真空処理装置を実現すると共に、それを成膜装置に応用
し、正確な温度制御を必要とする成膜前後、及び成膜中
の温度の管理が容易にできるので、高品質な膜の形成を
可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は真空処理装置など、真空
中で基体又は基板等に処理を行う装置に於る基体また
は、基板の温度測定手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空中でのウェハの加熱において、高い
温度制御性を得るためには、ウェハを加熱された物体
（以後ヒートブロック）に熱的に接触させ、ヒートブロ
ックの温度にウェハの温度を平衡させるようにして、加
熱を行う方法が、目的温度への収束がよく好んで用いら
れている。この方法ではヒートブロックとウェハの熱的
な接触を確実に行うために、ヒートブロックとウェハの
裏面とで形成する空間にガス（以後熱媒体ガス）を充填
する。真空中であれば、ウェハから輻射でのみ熱が奪わ
れるために、ウェハの裏面に充填するガスの圧力は数Ｔ
ｏｒｒあれば、十分にウェハをヒートブロックによって
加熱をする事ができる。このようなウェハの加熱方式に
ついては特許公開公報昭６２−１２２１１８に詳述され
ている。

【０００３】ガスをウェハ裏面に充填させる加熱方式
は、以上述べたように優れた特徴を持つが、ヒートブロ
ックの温度に収束して行く過程の温度についての温度を
知りたい場合には、温度測定手段を合わせ持たなければ
ならない。

【０００４】ウェハの温度は接触をせずに測定できる赤
外線輻射温度計（以下赤外線温度計）を用いることが行
われる。このような構成は例えば特許公開公報平１−１
２９９６６等に述べられている。

【０００５】図２は赤外線温度計をウェハの裏面からガ
スを媒体として加熱を行う加熱ステージに組み合わせた
例である。赤外線温度計１はウェハ２の裏面を観察する
ように配置されている。ヒートブロック３の中央には小
穴５が設けられ、この小穴５から温度の測定を行う。ウ
ェハ２はヒートブロック３にクランプ４によって抑えつ
けられ、熱媒体ガスはガス導入管６を通って導入され
る。導入されたガスは若干ながらウェハを裏面から膨ら
ませるようにウェハに圧力を掛ける。

【０００６】このようにウェハ２の裏面とヒートブロッ
ク３との間の空間に熱媒体ガスを充填させるためには、
ヒートブロック３の小穴５から熱媒体ガスが漏洩しまっ
てはならない。赤外線温度計１の観察用の光路で観察す
るためには、小穴５に赤外線を透過させる材料（ガス遮
蔽板７）を入れ、これによって熱媒体ガスが漏洩をせぬ
ようになっている。

【０００７】さて、このような材料としては、例えばＢ
ａＦ₂やＣａＦ₂等の結晶板が用いられることが多い。

【０００８】ガス遮蔽板７はガスの遮蔽を行うために、
単に部品の間に組付けただけでは、その作用を十全に行
うことはできない。何らかのシール材、即ちＯ−リング
８等を合わせ用いる必要がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一般に真空のシールに
はバイトンゴム等の可塑性の高分子物質を用いたもの
（Ｏ−リング等として知られている）を用いる。従来の
技術の項で述べたように、図２に示すような温度をウェ
ハの温度の制御手段を実現するために、ガスを加熱媒体
として用いた構成で、赤外線温度計を用いてウェハ温度
を測定する場合には、赤外線を透過させる窓材のシール
が必要である。そして加熱を行うためにはこのシール材
料が使用温度に耐えるものでなければならない。バイト
ンゴム等の可塑性の高分子物質を用いたものでは、その
耐熱温度は通常１３０℃、特殊なものでは２００℃近い
耐熱温度を持つものがある。

【００１０】例えば半導体装置（ＬＳＩ）等に用いる配
線膜として用いられるアルミをスパッタ装置によって成
膜する場合には、最高５００℃近い温度を必要とするこ
とがある。従ってこのような温度にウェハを正確に加熱
しようとすると、上記したように加熱媒体ガスシール用
の材料が不適である。十分に高温に耐えられるシールの
構造が必要である。

【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、本発明は高温でウェハを正確に加熱するために十分
に高温に耐えるシールの構造としてガス遮蔽板と細い円
環状の金線とセラミックのシール面とした。

【００１２】

【作用】ガス遮蔽板はガスの遮蔽を行うために、単に部
品の間に組付けただけでは、その作用を十全に行うこと
はできない。従来の技術の項で述べたように何らかのシ
ール材、即ちＯ−リング等を合わせ用いる必要がある。
Ｏ−リングの材質であるバイトン等の可塑性の高分子物
質では耐熱温度が低く、ウェハを正確に加熱するには加
熱媒体のガスシール用の材料としては不適である。した
がって十分に高温に耐えられるシール材として厚さ１mm
の細い円環状の金線を用いた。

【００１３】金線は直接別の金属に触れていると共晶反
応により金が接触している金属中に拡散してしまう可能
性があるので、この場合には金線と高い使用温度でも直
接反応を起こさない材料であるセラミックをシール面と
して選んだ。このシール面の構成により高温の加熱が可
能になる。

【００１４】

【実施例】図１に基づいて本発明に係る実施例を説明す
る。

【００１５】図１は赤外線温度計をウェハの裏面からガ
スを媒体として加熱を行う加熱ステージに組合せた例で
ある。赤外線温度計１はウェハ２の裏面を観察するよう
に配置されている。ヒートブロック３の中央には小穴５
が設けられ、この小穴５から温度の測定を行う。ウェハ
２はヒートブロック３にクランプ４によって抑えつけら
れ、熱媒体ガスはガス導入管６を通って導入される。導
入されたガスは若干ながらウェハを裏面から膨らまさせ
るようにウェハに圧力を掛ける。

【００１６】赤外線温度計１の観察用の光路で観察する
ためには、小穴５に赤外線を透過させる材料（ガス遮蔽
板７）を入れ、これによって熱媒体ガスが漏洩をせぬよ
うになっている。この材料として、ＢａＦ₂の結晶板を
用いた。さて、このガス遮蔽板７は、細い円環状の金線
８を用いてシールされている。このようにしてヒートブ
ロック３の小穴５から熱媒体ガスが漏洩しないようにし
た。ウェハ裏面のガス圧力は数Ｔｏｒｒであるので、ガ
ス遮蔽板７はウェハの裏側の数Ｔｏｒｒの圧力を真空中
でシールするだけであるので、厚さ１mmものを用いた。
ガス遮蔽板７はウェハからの赤外光に対しては損失を生
むので、この観点からもできるだけ薄い方が良い。

【００１７】金線８は直接金属に触れていると金とその
金属の共晶反応によって、金が接触している金属中に拡
散してしまう可能性があるので、金線８のシール面とし
ては、片側はもちろんガス遮蔽板７に、もう一方の面と
してアルミナの鏡面仕上げの面９を用いている。このよ
うにシール材、この場合には金線と高い使用温度でも直
接反応を起こさない材料をシール面として選び、本実施
例では、ガス遮蔽板と金線とアルミナにより構成し、以
てガス加熱媒体による加熱中に温度測定が可能なウェハ
の加熱ステージを構成することが本発明の骨子である。

【００１８】

【発明の効果】本発明によればガス加熱時のウェハの温
度が、直接、測定することができるので、もし所望の温
度に達していないウェハが発見されれば、更に、加熱を
追加するか、最初から不良品として取り除くなど、結果
として不良品の出荷を未然に防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す加熱ステージの概略断
面構成図である。

【図２】加熱ステージの一例を示す概略断面構成図であ
る。

【符号の説明】

１…赤外線温度計 ２…ウェハ ３…ヒートブロック ４…クランプ ５…小穴 ６…ガス導入管 ７…ガス遮蔽板 ８…金線 ９…アルミナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島村 英昭 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空中でウェハの温度を赤外線温度計によ
   って裏面から、赤外線を透過する材料を通して、観察す
   る際に、上記赤外線を透過させる材料を取り付ける場所
   は、セラミックで構成されており、また上記赤外線を透
   過させる材料を取り付けるシール材料は金属であること
   を特徴としたウェハを置載するステージ。