JPH11111829A - 静電吸着ホットプレート、真空処理装置、及び真空処理方法 - Google Patents
静電吸着ホットプレート、真空処理装置、及び真空処理方法Info
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- JPH11111829A JPH11111829A JP9289078A JP28907897A JPH11111829A JP H11111829 A JPH11111829 A JP H11111829A JP 9289078 A JP9289078 A JP 9289078A JP 28907897 A JP28907897 A JP 28907897A JP H11111829 A JPH11111829 A JP H11111829A
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Abstract
できる技術を提供する。 【解決手段】静電吸着ホットプレートの内部の、表面側
に一対の第一の静電吸着パターン21、22を設け、底面
側に一対の第二の静電吸着パターン41、42を設け、そ
の間にヒータ6を設ける。真空槽7のプレート支持台1
5上に配置し、表面を載置面3として基板8を載置する
場合、第一の静電吸着パターン41、42間に電圧を印加
すると基板8が静電吸着され、ヒータ6からの熱によっ
て加熱される。第二の静電吸着パターン41、42間に電
圧を印加するとプレート支持台15との間の熱抵抗が小
さく、電圧を印加しないと熱抵抗が大きくなる。プレー
ト本体9は、分離可能にされた第一の部材と第二の部材
とで構成し、第一静電吸着パターンとヒータとを第一の
部材に、第二静電吸着パターンを第二の部材側に設ける
ことができる。
Description
られる静電吸着ホットプレート、及びその静電吸着ホッ
トプレートを用いた真空処理方法に関する。
機器を製造する場合、基板上に絶縁膜や金属膜等の薄膜
を形成する工程や、それらの薄膜をエッチングし、パタ
ーニングする工程が繰り返し行われている。そのような
工程においては、加工中の基板温度が成膜速度やエッチ
ング速度に大きく影響を与えること、また、基板の加熱
・冷却時間がプロセス時間の大きな割合を占めることか
ら、基板温度を正確に、素早く制御できる技術が重要視
されている。
ホットプレートが用いられており、ホットプレート上に
基板を載置し、真空吸着力や機械的押圧力等の力を利用
し、基板をホットプレート表面に密着させた状態でヒー
タへ通電して発熱させ、熱伝導によって基板を加熱して
おり、冷却する際には、ヒータへの通電を停止し、ホッ
トプレート裏面に冷却水を循環させ、基板に蓄積された
熱を冷却水によって排出している。従って、ホットプレ
ートと基板の密着性が良好なほど基板の昇降温速度が大
きく、また、温度制御性も良好になる。
冷却する場合、真空吸着力は利用できない。また、機械
的押圧力を利用する場合には、押圧部材に薄膜が付着
し、ダスト発生源となったり、基板表面の処理が不均一
になる等の問題がある。
た静電吸着ホットプレートが採用されており、真空雰囲
気中で静電吸着力によって基板をホットプレート表面に
密着させ、加熱・冷却が行われている。
ットプレートを説明する。同図(a)の符号110は、ス
パッタリングによって薄膜形成を行う真空処理装置であ
り、真空槽107を有している。
ダ112が配置されており、下部には静電吸着ホットプ
レート101が配置され、真空槽107の底壁上に、ボ
ルト114によってねじ止め固定されている。
絶縁性物質によって構成されており、その内部の表面側
には、同図(b)の平面図に示すように、半円の静電吸着
パターン1021、1022が、左右で対を成すように設
けられている。
電性物質で構成されており、静電吸着ホットプレート1
01上に基板108を載置し、左右の静電吸着パターン
1021、1022間に電圧を印加すると、基板108と
静電吸着パターン1021、1022間に静電吸着力が発
生し、静電吸着ホットプレート101の表面に基板10
8を密着させられるようになっている。
8表面に薄膜を形成する場合、真空排気口119から真
空槽107内を真空排気しておき、真空槽107内に設
けられた静電吸着ホットプレート101上に基板108
を配置し、静電吸着パターン1021、1022に電圧を
印加し、基板108を静電吸着させる。
底面側には、ヒータ106が設けられており、真空槽1
07内が所定真空度に到達した後、ヒータ106に通電
して発熱させ、静電吸着ホットプレート101全体を加
熱すると、熱伝導によって基板108が加熱される。
ら、ガス導入口111からスパッタリングガスを導入
し、真空槽107天井に設けられたターゲットホルダ1
12をカソード電極として電圧を印加し、該ターゲット
ホルダ112に保持させたターゲット113をスパッタ
リングし、基板108表面への薄膜形成を開始する。
視し、ヒータ106への通電量を制御し、基板108の
温度を一定に維持しておく。
07側に設けられた図示しない冷却機構内に冷却水を循
環させ、ヒータ106への通電を停止し、基板108を
冷却する。基板108が所定温度まで降温したら、真空
槽107外に搬出し、この真空処理装置110での薄膜
形成作業を終了する。
1を用いれば、真空雰囲気内で基板108の温度制御を
行いながら、薄膜形成やエッチング等の真空処理を行う
ことができる。
トプレート101は真空槽107の底壁に固定されてい
るため、ヒータ106から発生した熱が真空槽107の
底壁側に流出してしまい、基板108を昇温させるのに
時間がかかるという問題がある。
は、洗浄等のメンテナンスを行う際、真空槽107から
取り外す必要があるため、ボルト114によって固定さ
れているため、ボルト114を伝わって熱が流出しやす
く、基板108の加熱や冷却の際に、静電吸着ホットプ
レート101の熱分布が不均一になり、図5に示すよう
に、基板108のボルト114上の領域118温度が低
くなり易いという問題がある。
ットプレート101を真空槽107の底壁上に乗せただ
けの場合は、静電吸着ホットプレート101と真空槽1
07との密着性が悪くなり、その間の熱抵抗が大きくな
ってしまう。
07との間の熱抵抗が大きい場合は、ヒータ106から
発生した熱が、真空槽107側へ流出しないので、基板
108を加熱する際には有利であるが、近年のスパッタ
リングプロセスでは、成膜速度を大きくするため、ター
ゲット113の投入電力が大電力化する傾向にある。そ
のため、薄膜形成中には、表面に多量に入射するスパッ
タリング粒子によって基板108が加熱され、ヒータ1
06の発熱を停止しても、薄膜形成中に基板108が過
熱状態になりやすく、静電吸着ホットプレート101と
真空槽107との間の熱抵抗が大きいと、その傾向が増
々強くなってしまうという問題がある。
の不都合に鑑みて創作されたもので、その目的は、基板
の昇降温速度を大きくできる技術、及び基板温度を正確
に制御できる技術を提供することにある。
め、請求項1記載の発明は、被加工物を載置する載置面
が表面に形成されたプレート本体と、前記プレート本体
内部で、前記載置面側に設けられた第一静電吸着パター
ンと、前記プレート本体内部で、前記載置面とは反対側
の面側に設けられた第二静電吸着パターンと、前記第一
静電吸着パターンと前記第二静電吸着パターンとの間に
設けられたヒータとを有することを特徴とする。
トでは、第一静電吸着パターンに電圧を印加すると、被
加工物がプレート本体の載置面上に静電吸着され、載置
面に密着される。他方、第二静電吸着パターンに電圧を
印加すると、静電吸着ホットプレートは、その静電吸着
ホットプレート自体を支持・載置する他の部材へと静電
吸着される。
の壁面(底壁)上に配置されるが、第二静電吸着パターン
に電圧を印加せず、静電吸着を解除した状態では、静電
吸着ホットプレートと真空槽壁面との密着性が低下し、
熱伝導が悪くなる。従って、その状態でヒータに通電
し、発熱させると、静電吸着ホットプレートの熱を真空
槽に逃がさないで済む。
し、真空槽壁面に静電吸着ホットプレートを静電吸着さ
せた場合、静電吸着ホットプレートの熱伝導性が高くな
り、プレート本体の熱を真空槽側に逃がし、静電吸着ホ
ットプレートの放熱性を高めることができる。
求項2記載の発明のように、前記プレート本体を一枚板
に成形したり、請求項3記載の発明のように、前記プレ
ート本体を、前記第一静電吸着パターンと前記ヒータと
を含む第一の部材と、前記第二静電吸着パターンを含む
第二の部材とで構成し、前記第一の部材と前記第二の部
材とを、分離自在にしてもよい。
ターンにより、静電吸着ホットプレートのプレート本体
と、それが配置された真空槽壁面との間の密着性が制御
され、請求項3記載の発明では、第二静電吸着パターン
により、プレート本体を構成する第一の部材と第二の部
材との間の密着性が制御される。
の電圧印加を停止し、密着状態を解除すると、ヒータの
熱が真空槽側に流出しにくくなる。逆に、第二の静電パ
ターンに電圧を印加すると、被加工物側から真空槽側ま
での間の熱抵抗が小さくなり、放熱性を向上させること
ができる。
ように、真空槽の壁面に密着固定できるように構成して
おくとよい。真空槽の壁面は、底壁であっても天井であ
ってもよい。天井の場合、第一の部材が落下しないよう
に、支持手段を付設するとよい。
冷管を内蔵させ、冷却できるように構成することも可能
である。
第二の部材を真空槽内に設けておき、真空処理装置を構
成することができる。
空処理装置を使用する場合、請求項6記載の発明のよう
に、静電吸着ホットプレートの載置面に被加工物を載置
し、ヒータへの通電と第一、第二静電吸着パターンへの
電圧印加状態を制御する場合、第一静電吸着パターンに
電圧を印加し、第二静電吸着パターンに電圧を印加しな
いでおくと、ヒータに通電したときに被加工物の温度を
上昇させやすい。
着パターンとに電圧を印加しておくと、被加工物の温度
を降温させやすい。
に係る静電吸着ホットプレート及び真空処理方法の実施
形態を説明する。
の一例の静電吸着ホットプレートであり、プレート本体
9を有している。該プレート本体9は、耐熱性絶縁材料
が一枚の円盤状に成形されて構成されており、その内部
の上側表面近傍には、導電性物質でできた一対の第一静
電吸着パターン21、22が配置されている。また、内部
の下側表面近傍には、導電性物質でできた一対の第二静
電吸着パターン41、42が配置されている。第一静電吸
着パターン21、22は半円形のパターンが2枚一組で一
対にされており、また、第二静電吸着パターン41、42
も、同様に、半円形のパターンが2枚一組で一対を成す
ようにされている。
吸着パターン41、42の間には、抵抗発熱体から成る渦
巻き状のヒータ6が設けられており、該ヒータ6の両端
と、第一、第二静電吸着パターン21、22、41、42の
各パターンに接続された導線とは、プレート本体9の外
部に導出され、電源に接続できるように構成されてい
る。
1、22側の表面は平坦に成形されており、その表面が載
置面3として、板状の被加工物を載置できるように構成
されている。また、プレート本体9の第二静電吸着パタ
ーン41、42側の表面も平坦に成形され、底面5として
後述するプレート支持台15上に乗せられるように構成
されている。
加工物の処理を行う方法を説明する。図2を参照し、符
号10はスパッタリングによって薄膜形成を行う真空処
理装置であり、真空槽7を有している。
排気口19とが設けられており、図示しない真空ポンプ
が真空排気口19に接続され、真空槽7内を真空排気で
きるように構成されている。また、ガス導入口11は、
図示しないガスボンベに接続され、真空槽7内に所望種
類のガスを導入できるように構成されている。
12が設けられており、該ターゲットホルダ12には、
ターゲット13が保持されている。
が配置されており、該プレート支持台15表面は平坦に
成形され、プレート本体9の底面5側をプレート支持台
15の表面に配置すると、載置面3は略水平になるよう
に構成されている。
気した状態で、被加工物である基板8を載置面3上に載
置し、第一静電吸着パターン21、22間に電圧を印加す
ると、基板8は静電気力によってプレート本体9に静電
吸着され、載置面3に密着される。次いで、ヒータ6に
通電し、発熱させる。
間には電圧を印加しておき、基板8を載置面3に密着し
ておき、他方、第二静電吸着パターン41、42間には電
圧を印加せず、静電吸着ホットプレート1は、その自重
でプレート支持台15上に乗った状態にしておくと、基
板8とプレート本体9の間の熱抵抗は小さく、プレート
本体9とプレート支持台15との間の熱抵抗は大きくな
る。
ート支持台15側には流出せず、基板8に有効に伝わる
ので、基板8の昇温速度を大きくすることができる。
例えばアルゴンガス等のスパッタリングガスをガス導入
口11から導入する。真空槽7内が所定の圧力で安定し
たところで、ターゲットホルダ12をカソード電極とし
て電圧を印加すると、ターゲット13表面近傍に高密度
のプラズマが発生し、ターゲット13がスパッタリング
され、表面からスパッタリング粒子が飛び出す。そのス
パッタリング粒子が基板8表面に付着すると、薄膜形成
が開始される。
ロセスは、成膜速度を大きくするためにターゲット13
への投入電力が大電力化しており、そのため、入射する
スパッタリング粒子によって基板8が加熱され、薄膜形
成中に過熱状態になってしまう場合がある。
に水冷管16が設けられており、基板8への薄膜形成中
には水冷管16内に冷却水を循環させ、プレート支持台
15を低温に保っている。そして、赤外線温度計等の温
度測定器によって薄膜形成中の基板8の表面温度を監視
しており、基板8の温度が規定温度以上になった場合、
ヒータ6への通電を停止するように構成されており、こ
のとき、第一静電吸着パターン21、22の間と、第二静
電吸着パターン41、42の間に電圧を印加し、基板8か
らプレート支持台15までの熱抵抗が小さい状態にして
おく。従って、基板8に加えられる熱が効率よくプレー
ト支持台15に放熱され、基板8の温度を速やかに降下
させることができる。
合、第二静電吸着パターン41、42への電圧の印加を停
止し、プレート本体9から熱が流出しずらくし、基板8
を昇温させる。このとき、必要に応じ、ヒータ6への通
電を再開してもよい。
21、22、41、42への電圧印加と、ヒータ6への通電
とを制御することにより、基板8の温度を一定にしなが
らその表面に薄膜を形成することができる。
ら、スパッタリングガスの導入とヒータ6への通電を停
止すると共に、一対の第一静電吸着パターン21、22間
と、一対の第二静電吸着パターン41、42間に電圧を印
加し、基板8、プレート本体9、プレート支持台15と
が密着した状態にし、基板8に蓄積された熱を基板支持
台15側に放熱させる。基板8が所定温度まで冷却され
たら、真空槽7外へ搬出し、真空処理装置10での薄膜
形成作業を終了する。
って基板8表面の温度を監視し、第一、第二静電吸着パ
ターン21、22、41、42への電圧印加を制御すると、
基板8の放熱状態を制御できるので、降温速度を所望の
値に制御することができる。
図3の符号31は本発明の他の実施形態の静電吸着ホッ
トプレートである。この静電吸着ホットプレート31
は、プレート本体39を有しており、その内部には、第
一静電吸着パターン321、322と、第二静電吸着パタ
ーン341、342とが設けられており、第一、第二静電
吸着パターン321、322、341、342の間には、抵
抗発熱体で構成されたヒータ36が設けられている。
材から成る第一の部材391と、同様に、絶縁性部材か
ら成る第二の部材392とで構成されており、第一の部
材391と第二の部材392とは、同じ大きさの円盤状
で、互いに分離可能に構成されている。
の部材391内部の表面近傍に設けられており、ヒータ
36は、該第一の部材391内部に設けられており、第
一の部材391の底面には、導電性部材がコーティング
されている。
二の部材392内部に設けられており、第一、第二静電
吸着パターン321、322、341、342の各パターン
に接続された導線と、ヒータ36の両端とは、プレート
本体39外部に導出され、電源に接続できるように構成
されている。
面351、第二の部材392の表面332と底面352は、
平坦に成形されており、図2の真空槽7のプレート支持
台15上に、第二の部材392と第一の部材391とをこ
の順に配置すると、第一の部材391の表面が載置面3
31となり、板状の被加工物を配置できるように構成さ
れている。
第一静電吸着パターン321、322間に電圧を印加する
と、基板は第一の部材391に静電吸着され、載置面3
31に密着した状態になる。
342間に電圧を印加すると、第二の部材392がプレー
ト支持台15に静電吸着され、同時に第一の部材391
が、その底面に導電性部材のコーティングが設けられて
いることにより、第二の部材392に静電吸着される(被
吸着物が導電性ではなく、絶縁性の場合には、吸着力が
全く発現しないか、発現しても弱い)。従って、プレー
ト支持台15と第二の部材392の間、及び、第二の部
材392と第一の部材391の間が密着状態になる。従っ
て、基板からプレート支持台15までの間の熱抵抗が小
さい状態になる。
間に電圧を印加しない場合は、プレート支持台15と第
二の部材392の間、及び、第二の部材392と第一の部
材391の間は密着せず、第一の部材391からプレート
支持台15までの間の熱抵抗が大きい状態になる。
一静電吸着パターン321、322間に電圧を印加し、基
板を第一の部材391に密着させ、第二静電吸着パター
ン341、342間には電圧を印加しない状態でヒータ3
6に通電し、発熱させる。
静電吸着パターン321、322間と第二静電吸着パター
ン341、342間に電圧を印加し、基板の熱をプレート
支持台15側に放出させる。
材391と第二の部材392とで構成された静電吸着ホッ
トプレート31を用いた場合でも、昇降温速度が大きく
なり、基板温度の制御性がよい。
場合、予め第二の部材392をプレート支持台15上に
密着固定しておき、真空処理装置10の構成部材として
おいてもよい。この場合には、第二静電吸着パターン3
41、342への電圧印加をしない場合、第一の部材39
1と第二の部材392間の熱抵抗だけが大きくなる。
のを用いることができる。例えば、図4の静電吸着ホッ
トプレート3のように、櫛形の静電吸着パターン2a、
2bを用いてもよい。この静電吸着パターンは、上記静
電吸着ホットプレート1、31の第一、第二の静電吸着
パターンのいずれにも用いることができる。
たが、本発明は、CVD装置、エッチング装置等、真空
雰囲気中で基板を処理する真空処理装置、その真空処理
装置に用いられる静電吸着ホットプレート、CVD方法
やエッチング方法等の真空処理方法を広く含むものであ
る。
きくなり、真空処理時間を短縮化することができる。ま
た、基板の温度制御性も向上し、品質のよい薄膜を形成
することができる。
ットプレート
理装置
トの正面断面図
面図 (b):この装置の静電吸着パターンを示す平面
図
21、322……第一静電吸着パターン 3、33……
載置面 41、42、341、342……第二静電吸着パ
ターン 5、35……底面 6、36……ヒータ
7……真空槽 8……基板 9、39……ホットプレート本体 3
91……第一の部材 392……第二の部材
Claims (7)
- 【請求項1】被加工物を載置する載置面が表面に形成さ
れたプレート本体と、 前記プレート本体内部で、前記載置面側に設けられた第
一静電吸着パターンと、 前記プレート本体内部で、前記載置面とは反対側の面側
に設けられた第二静電吸着パターンと、 前記第一静電吸着パターンと前記第二静電吸着パターン
との間に設けられたヒータとを有することを特徴とする
静電吸着ホットプレート。 - 【請求項2】前記プレート本体は一枚板に成形されたこ
とを特徴とする請求項1記載の静電吸着ホットプレー
ト。 - 【請求項3】前記プレート本体は、前記第一静電吸着パ
ターンと前記ヒータとを含む第一の部材と、前記第二静
電吸着パターンを含む第二の部材とを有し、 前記第一の部材と前記第二の部材とは、分離自在に構成
されていることを特徴とする請求項1記載の静電吸着ホ
ットプレート。 - 【請求項4】前記第二の部材は、真空槽の壁面に密着固
定できるように構成されたことを特徴とする請求項3記
載の静電吸着ホットプレート。 - 【請求項5】請求項3又は請求項4のいずれか1項記載
の静電吸着ホットプレートの第二の部材が、真空槽内に
設けられたことを特徴とする真空処理装置。 - 【請求項6】真空槽内に請求項1乃至請求項4のいずれ
か1項記載の静電吸着ホットプレートを配置し、又は、
請求項5記載の真空処理装置を用い、被加工物を真空雰
囲気内で処理する真空処理方法であって、 前記静電吸着ホットプレートの前記載置面に前記被加工
物を載置し、 前記ヒータへの通電と前記第一、第二静電吸着パターン
への電圧印加状態を制御し、前記被加工物の温度制御を
行うことを特徴とする真空処理方法。 - 【請求項7】前記被加工物を前記ヒータによって加熱す
る際には、前記第二静電吸着パターン電圧印加を解除
し、前記第一静電吸着パターンによって前記被加工物を
静電吸着し、 前記被加工物を冷却する際には、前記第一、第二静電吸
着パターンに電圧を印加することを特徴とする請求項6
記載の真空処理方法。
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