JPH06146024A

JPH06146024A - 表面処理装置

Info

Publication number: JPH06146024A
Application number: JP17247992A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Fujimoto; 茂藤本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-05-27

Abstract

(57)【要約】【構成】内部が減圧される気密容器と、この気密容器
の内部に設けられた加熱手段と、この加熱手段で加熱さ
れる被処理体を上記内部において保持する保持手段と、
上記加熱手段と上記支持された状態の被処理体との間に
位置し、上記加熱手段からの輻射熱の通過と遮蔽とが自
在になる中間体と、上記被処理加熱体の温度を検知して
上記中間体の遮蔽動作を制御するとともに設定温度に基
いて上記加熱手段の温度制御を行う制御部とを備えたこ
とを特徴とする表面処理装置。【効果】ルーバのような中間体の遮熱作用により、高
速加熱時に起こる被処理体への過熱現象が防止され、半
導体装置の損傷、劣化による不良品の発生を防止するこ
とができた。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング、蒸着
などの表面処理装置に関する。

【０００１】

【従来の技術】プラズマエッチング、イオンプレーティ
ング、真空蒸着等の表面処理装置では処理効率を上げる
ために、処理される基板を所定温度に加熱する加熱手段
が備えられている。図５は特開昭５８−１６５３３０号
の図面に開示された半導体装置を対象としたプラズマ処
理装置の一部を示すものである。すなわち、(1) は反応
室で、その上部にはレーザビーム(2) を導入する入射窓
(3) を有し、側部の一方には反応ガスを導入する導入口
(4) 、他方には処理終了後のガスを導出する導出口(5)
がそれぞれ形成されている。反応室(1) の内部には半導
体基板(6) を載置するステージ(7) と、半導体基板(6)
をステージ(7) の裏面側から加熱する加熱コイル(8)
と、反応ガスをプラズマ化するための一対の電極(9) 、
(10)とが備えられている。この装置ではレーザビーム
と、反応ガスの種類によって基板表面に対して選択的に
成膜またはエッチングが行われる。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】加熱コイルの輻射電熱
を利用した半導体基板の温度上昇変化は図６の(a) のよ
うに、たとえば３００℃に設定した場合、温度制御をし
ていても高速に加熱すると、設定温度を大幅に越えてし
まうオーバシュート部(11)ができてしまう曲線になり、
半導体装置の特性を損ねてしまう問題があった。また、
緩やかに温度上昇させるとオーバシュート部(11)は押さ
えられるが、同図(b) のように加熱時間が長くなり過
ぎ、スループットを低下させてしまう問題があった。

【０００３】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、スループットを下げることなくまた、
オーバシュート部(11)のないような加熱が行える表面処
理装置を提供することを目的とする。［発明の構成］

【０００４】

【課題を解決するための手段と作用】内部が減圧される
気密容器と、この気密容器の内部に設けられた加熱手段
と、この加熱手段で加熱される被処理体体を上記内部に
おいて保持する保持手段と、上記加熱手段と上記保持支
持された状態の被加熱体との間に位置し、上記加熱手段
からの輻射熱の通過と遮蔽とが自在になる中間体と、上
記被処理体の温度を検知して上記中間体の遮蔽動作を制
御するとともに設定温度に基いて上記加熱手段の温度制
御を行う制御部を備えたもので、設定温度時において加
熱手段からの輻射熱が中間体によって遮断される。

【０００５】

【実施例】以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を
説明する。図１はスパッタ装置に適用した本発明の一実
施例を示す。すなわち、スパッタ装置の本体である気密
容器(20)を有し、その内部には上部がほぼ全開口した容
器状の保持体(21)が金具(22)によって気密容器(20)の底
部に取り付けられている。気密容器(20)の上部の開口に
は、この開口を塞ぐようにして均熱板(22)が取り付けら
れている。保持体(21)の内部には、この内部をほぼ中央
で上下二つの空間に仕切る位置において、板状の面発熱
体(23)が図示せぬ取り付け具によって均熱板(22)の裏面
に対向するように取り付けられている。面発熱体(23)は
電気絶縁性セラミック（ＰＢＮ）を化学気相成長法（Ｃ
ＶＤ）によりヒータ基板に形成し、電気伝導性セラミッ
ク（ＰＧ）をその基板上に蒸着などによりヒータ状に形
成したものになっている。この面発熱体(23)の両端部に
は、電気絶縁部材(24)を介して気密容器(20)を気密に挿
通して保持体(21)内に導入された棒状の導電体(25a) お
よび(25b) がそれぞれ接続されている。面発熱体(23)と
均熱板(22)との空間には面発熱体(23)からの輻射熱の通
過と遮蔽とが自在になる中間体として、後述する磁気カ
ップリングで回転可能になる複数のルーバ(26)が所定間
隔に設けられている。ルーバ(26)は回転軸(27)と、この
回転軸(27)を中心に一対のフィン(28a),(28b) が１８０
度の角度をなすように取り付けられている。ルーバ(26)
は設置された空間内で回転自在となるように、フィン(2
8a),(28b) は回転半径内に収まるとともに、面ヒータ(2
3)と平行に対面した位置で互いに接触しない程度の幅に
されている。また、面発熱体(23)を境にしてルーバ(26)
が設置されている空間と反対側の空間および保持体(21)
の内壁面近傍とには反射板(29)が設けられている。導電
体(25)は商用電源に接続した電圧コントローラ(30)に接
続されている。この電圧コントローラ(30)は均熱板(22)
に載置された被処理体（Ｗ）の裏面に、均熱板(22)の一
部を挿通して接触した熱電対からなる温度センサ(31)の
検出信号に基いて面ヒータ(23)への印加電圧のオン、オ
フおよび増減をコントロールするようになっている。上
記磁気カップリングは図２に示すように、保持体(21)と
気密容器(20)の各側壁を挿通し、気密容器(20)外に突出
した回転軸(27)の一端部に同軸に取り付けられた横断面
リング状の第１のマグネット(33)と、非導電性部材、た
とえばエポキシ樹脂をガラスファイバで充填したガラス
エポキシ板からなるとともに、フランジ部を有したカッ
プに形成されこのフランジ部を気密容器(20)の外側部に
気密に取り付けて第１のマグネット(33)を近接して覆っ
た気密カバー(34)と、この気密カバー(34)の外周を囲っ
たカップ状の回転カバー(35)と、第１のマグネット(33)
と異極になり、回転カバー(35)の内周部に気密カバー(3
4)の外周面に近接して装着されたリング状の第２のマグ
ネット(36)とを備えている。また、上記磁気カップリン
グの駆動のために、回転カバー(35)の外周部に装着され
たスプロケット(37)と、回転カバー(35)の外部に同軸に
形成された凸部に一端部を回転軸(27)の軸方向に交差す
る方向に係合したリンク(38)と、このリンク(38)の他端
側に進退駆動されるロッド(39)の先端部には取付け具(4
0)を介して係合したエアシリンダ(41)を備えている。取
付け具(40)はローラを有し、図３に示すように、このロ
ーラがリンク(38)に形成された長穴部(42)に回転可能に
係合されている。また、エアシリンダ(41)において、配
管系にロッド(39)の駆動方向切り替える電磁式の方向制
御弁(43)が設けられている。方向制御弁(43)は温度セン
サ(31)の検出信号を入力し、その入力信号に基いて方向
制御弁(43)の弁を切り替える駆動信号を出力する信号出
力部(44)に接続されている。なお、スプロケット(37)は
互いに連動するようにチェーン（図示省略）で連繋され
ている。

【０００６】次に上記構成の作用について説明する。気
密容器(20)の内部はＡｒガス雰囲気に０．１乃至１Ｐａ
に減圧されるとともに、加熱開始時では、各ルーバ(26)
はフィン(28a),(28b) が図１に示すように垂直方向の状
態される。スパッタの場合、被処理体（Ｗ）は３００℃
程度に加熱される。加熱上昇を図６の(a) とほぼ同等に
なるように面発熱体(23)に電圧コントローラ(30)から通
電する。被処理体（Ｗ）の検出温度が設定温度（３００
℃）近傍に達した時点で、信号出力部(44)から方向制御
弁(43)に作動信号が発せられ、図３の破線で示す位置と
なるようにリンク(38)を９０度回動させる。この回動に
より、リンクと一体に動くように構成された回転カバー
(35)および第２のマグネット(36)も回動し、気密カバー
(34)を間にして吸引力で引き合っている第１のマグネッ
ト(33)が回動することで、フィン(28a),(28b) も回動す
ることになる。この回動で、図４に示すようにフィン(2
8a),(28b) は水平にされ、面ヒータ(23)の被処理体(30)
への直接の輻射加熱は遮断され、上記設定温度がある時
間維持される。被処理体(30)の温度が設定温度から低下
すると、エアシリンダ(41)が上記とは逆に駆動し、フィ
ン(28a),(28b) が再び垂直にされ、面発熱体(23)の直接
の輻射加熱を受け、図６の(c) のように設定温度制御さ
れる。

【０００７】なお、上記実施例では面発熱体(23)からの
複写熱を遮蔽するのにルーバ(26)を設けたが、これに限
定されることなく、開口部を形成したエンドレスのベル
ト状のシャッタ、中央で左右に開閉するスライド式のシ
ャッタ、一方に１ピッチずらすことで複数の開口が碁盤
目状もしくは遮蔽部と開口とが市松模様的に現れるシャ
ッタなどに置き換えてもよい。またルーバ(26)を水平・
垂直の２段階の角度の操作を行うようにしたが、被処理
体(30)の加熱温度、すなわち、信号出力部(44)に信号に
基いてエアシリンダ(41)への圧力およびエア供給を制御
してロッド(39)の駆動長を調整することで、角度をより
細かに調整して開閉度を制御して遮蔽量を調整するよう
にすればより正確な温度制御が可能になる。この角度調
整は上記実施例のようにルーバ全部を同期駆動させるほ
かに、個々に単独に行うか、あるいは複数のルーバ全体
を２以上の複数区域に分け、これら区域毎に別々に調整
するようにしてもよい。このような開閉度の調整はルー
バ以外の他の中間体にも適用される。さらに、被処理体
（Ｗ）を面発熱体(23)で加熱するようにしたが、ラン
プ、コイルヒータなど他の加熱手段を適用してもよい。
また、均熱板を外すことでさらに高速の加熱ができるよ
うになる。

【０００８】

【発明の効果】ルーバのような中間体の遮熱作用によ
り、高速加熱時に起こる被処理体への過熱現象が防止さ
れ、半導体装置の損傷、劣化による不良品の発生を防止
することができた。また、設定温度に保つために、設定
温度付近での入り切りを頻繁に行わなくても済むように
なり、過熱手段や制御機器の故障が著しく減少するとと
もに、設定温度に速やかに復帰できるようになり、温度
差による被膜形成の不均一といった減少がなくなり、高
速加熱による生産効率の向上とともに、品質の安定化に
寄与することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】図１におけるルーバの駆動部分を示す拡大断面
図である。

【図３】図２の矢印Ａ方向から見た図である。

【図４】本発明の一実施例の作用を説明するための図で
ある。

【図５】従来例を示す概要図である。

【図６】加熱温度曲線を示す図である。

【符号の説明】

(20)…気密容器、(21)…保持体、(23)…面発熱体、(26)
…ルーバ（中間体）、(30)…電圧コントローラ、(31)…
温度センサ。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年３月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の詳細な説明】［発明の目的］

【０００１】

【０００２】

【０００３】

【０００４】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、スループットを下げることなくまた、
オーバシュート部(11)のないような加熱が行える表面処
理装置を提供することを目的とする。［発明の構成］

【０００５】

【０００６】

【０００７】次に上記構成の作用について説明する。気
密容器(20)の内部はＡｒガス雰囲気に０．１乃至１Ｐａ
に減圧されるとともに、加熱開始時では、各ルーバ(26)
はフィン(28a),(28b) が図１に示すように垂直方向の状
態される。スパッタの場合、被処理体（Ｗ）は３００℃
程度に加熱される。加熱上昇を図６の(a) とほぼ同等に
なるように面発熱体(23)に電圧コントローラ(30)から通
電する。被処理体（Ｗ）の検出温度が設定温度（３００
℃）近傍に達した時点で、信号出力部(44)から方向制御
弁(43)に作動信号が発せられ、図３の破線で示す位置と
なるようにリンク(38)を９０度回動させる。この回動に
より、リンクと一体に動くように構成された回転カバー
(35)および第２のマグネット(36)も回動し、気密カバー
(34)を間にして吸引力で引き合っている第１のマグネッ
ト(33)が回動することで、フィン(28a),(28b) も回動す
ることになる。この回動で、図４に示すようにフィン(2
8a),(28b) は水平にされ、面ヒータ(23)の被処理体(30)
への直接の輻射加熱は遮断され、上記設定温度がある時
間維持される。被処理体(30)の温度が設定温度から低下
すると、エアシリンダ(41)が上記とは逆に駆動し、フィ
ン(28a),(28b) が再び垂直にされ、面発熱体(23)の直接
の輻射加熱を受け、図６の(c) のように設定温度制御さ
れる。

【０００８】なお、上記実施例では面発熱体(23)からの
複写熱を遮蔽するのにルーバ(26)を設けたが、これに限
定されることなく、開口部を形成したエンドレスのベル
ト状のシャッタ、中央で左右に開閉するスライド式のシ
ャッタ、一方に１ピッチずらすことで複数の開口が碁盤
目状もしくは遮蔽部と開口とが市松模様的に現れるシャ
ッタなどに置き換えてもよい。またルーバ(26)を水平・
垂直の２段階の角度の操作を行うようにしたが、被処理
体(30)の加熱温度、すなわち、信号出力部(44)に信号に
基いてエアシリンダ(41)への圧力およびエア供給を制御
してロッド(39)の駆動長を調整することで、角度をより
細かに調整して開閉度を制御して遮蔽量を調整するよう
にすればより正確な温度制御が可能になる。この角度調
整は上記実施例のようにルーバ全部を同期駆動させるほ
かに、個々に単独に行うか、あるいは複数のルーバ全体
を２以上の複数区域に分け、これら区域毎に別々に調整
するようにしてもよい。このような開閉度の調整はルー
バ以外の他の中間体にも適用される。さらに、被処理体
（Ｗ）を面発熱体(23)で加熱するようにしたが、ラン
プ、コイルヒータなど他の加熱手段を適用してもよい。
また、均熱板を外すことでさらに高速の加熱ができるよ
うになる。

【０００９】

【発明の効果】ルーバのような中間体の遮熱作用によ
り、高速加熱時に起こる被処理体への過熱現象が防止さ
れ、半導体装置の損傷、劣化による不良品の発生を防止
することができた。また、設定温度に保つために、設定
温度付近での入り切りを頻繁に行わなくても済むように
なり、過熱手段や制御機器の故障が著しく減少するとと
もに、設定温度に速やかに復帰できるようになり、温度
差による被膜形成の不均一といった減少がなくなり、高
速加熱による生産効率の向上とともに、品質の安定化に
寄与することができた。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１１月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部が減圧される気密容器と、この気密
容器の内部に設けられた加熱手段と、この加熱手段で加
熱される被処理体を上記内部において保持する保持手段
と、上記加熱手段と上記保持された状態の被処理体との
間に位置し、上記加熱手段からの輻射熱の通過と遮蔽と
が自在になる中間体と、上記被処理体の温度を検知して
上記中間体の遮蔽動作を制御するとともに設定温度に基
いて上記加熱手段の温度制御を行う制御部とを備えたこ
とを特徴とする表面処理装置。
【請求項２】請求項１の記載の表面処理装置におい
て、中間体はその遮蔽量が被処理体の加熱温度に基づい
て制御されることを特徴とする表面処理装置。