JPH11330214A - 加熱装置およびこれに用いるガイドリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハ等の被加工品を均一に加熱でき
るようにし、成膜加工等が高精度で行えるようにする。 【解決手段】 平板状の被加工品を載置して加熱するス
テージと、該ステージ上に載置された被加工品を支持す
るガイドリング４０とを備えた加熱装置において、前記
ガイドリング４０に被加工品の外周縁部を加熱するヒー
タを内蔵させ、該ヒータの加熱温度を制御するガイドリ
ング温度制御部４２を設ける。前記ステージおよびガイ
ドリング４０は温度検知用のセンサの検知結果に基づき
ステージ温度制御部２２およびガイドリング温度制御部
４２によって温度制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ等の加
工処理で用いる加熱装置及びこれに用いるガイドリング
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップ等の半導体製品は被加工品
の半導体ウエハに成膜を施したりエッチングしたりする
種々の加工工程を経て製造される。これらの加工工程で
はＣＶＤ、プラズマエッチング等のように被加工品を高
温に加熱して処理する場合がしばしばあり、これらの加
工に用いる処理装置ではチャンバー内で被加工品（半導
体ウエハ）を加熱する加熱装置が用いられる。被加工品
は平坦表面に形成した加熱ステージに供給され、ステー
ジからの熱伝導によって加熱される。なお、加熱ステー
ジによる加熱と赤外線照射等の加熱を併用して加熱する
場合もある。

【０００３】図４は半導体製品の製造に用いられるプラ
ズマエッチング装置の例を示す概略図で、チャンバー３
の外周に高周波誘導コイル４を卷回し、チャンバー３の
底部に加熱ステージ５を配置している。被加工品である
半導体ウエハ６は加熱ステージ５の上に供給されてプラ
ズマエッチングされる。加熱ステージ５は供給された被
加工品を所定温度に加熱するものであり、耐熱性、耐薬
品性等の理由でセラミック材によって形成したものが多
く用いられる。

【０００４】ところで、これらの加熱装置では被加工品
全体に対して均一な処理ができるようにするため、被加
工品を加熱した際の温度のばらつきが加熱温度の１％以
内といった程度の精度で均一に加熱することが求められ
る。しかしながら、たとえば半導体ウエハなどではその
大きさが８インチから１２インチといったように大型化
しているため、被加工品の中心部側と外周部側とで温度
がばらつきやすく、被加工品全体を均一温度に加熱する
ことが困難になっている。

【０００５】被加工品を均一温度に加熱する方法として
は、加熱ステージの上に均熱板を置いて加熱ステージの
温度のばらつきを均等にする方法、加熱ステージに埋設
するヒータの配置を工夫して全体として均一温度にする
方法、ヒータをいくつかに区分して配置し各区分ごとに
温度制御することによって全体として均一温度にする方
法等が考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な加熱装置では加熱ステージに半導体ウエハ等の被加工
品を供給した際に加工品の位置ずれ防止のため、被加工
品の外周縁をガイドリングでクランプする場合がある。
図４で７がガイドリングであり、半導体ウエハ６の外周
縁を押さえている。しかしながら、ガイドリングで被加
工品の外周縁を押さえるようにすると、ガイドリングの
接触によって被加工品の外周側で熱引けが生じ、温度バ
ランスが崩れて許容される温度のばらつき範囲から外れ
てしまう。

【０００７】このため、ガイドリングを接触させた状態
で定常状態になるまで待ってから処理をすると処理時間
がかかるという問題があり、また温度のばらつきがある
状態で処理を行うと加工精度にばらつきが生じて歩留り
が低下するといった問題があった。なお、このように被
加工品を一定の均一温度に精度よく加熱して処理するこ
とは、半導体ウエハに限らず液晶パネルを製造する装置
等の場合でも成膜等の処理を行うために必要とされてい
る。

【０００８】本発明は、このような成膜装置等で半導体
ウエハ、液晶パネル等の被加工品の温度のばらつきを抑
えて、均一に加熱することができ、製品の信頼性および
歩留りを向上させることができる加熱装置とこれに好適
に用いることができるガイドリングを提供するものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は次の構成を備える。すなわち、平板状の被
加工品を載置して加熱するステージと、該ステージ上に
載置された被加工品を支持するガイドリングとを備えた
加熱装置において、前記ガイドリングに被加工品の外周
縁部を加熱するヒータを内蔵させ、該ヒータの加熱温度
を制御するガイドリング温度制御部を設けたことを特徴
とする。また、前記ガイドリングが、前記被加工品の外
周縁部をクランプ可能に前記ステージに対し昇降可能に
設けられていることを特徴とする。また、前記ステージ
及び前記ガイドリングの温度を検知するセンサを設け、
該センサの検知結果に基づき、前記ステージを所定温度
に制御するステージ温度制御部および前記ヒータの加熱
温度を制御するガイドリング温度制御部を設けたことを
特徴とする。また、前記ステージが、抵抗発熱体から成
るヒータが内層に設けられたセラミック体によって形成
されたことにより、耐熱性、耐薬品性、耐久性に優れた
加熱装置として提供される。また、前記ステージが、セ
ラミック体によって形成されたヒータベースと、抵抗発
熱体から成るヒータが内層に設けられたセラミック体に
よって形成され、前記ヒータベース上に載置された面状
ヒータと、該面状ヒータ上に載置されたセラミック体に
よって形成された均熱板とから成ることにより、耐熱
性、耐薬品性、耐久性に優れ、被加工品を好適に均一に
加熱することができる加熱装置として提供される。ま
た、前記ガイドリングが、抵抗発熱体から成るヒータが
内層に設けられたセラミック体によって形成されたこと
により、耐熱性、耐薬品性、耐久性に優れた加熱装置と
して提供される。

【００１０】また、前記加熱装置に用いられるガイドリ
ングであって、抵抗発熱体から成るヒータが内層に設け
られたセラミック体によって形成されたものは、耐熱
性、耐薬品性、耐久性に優れ、被加工品を均一温度に加
熱する加熱装置に好適に使用される。また、前記セラミ
ック体がアルミナセラミックによって形成され、前記抵
抗発熱体がタングステンまたはモリブデンのメタライズ
層によって形成されたものは、製造が容易でかつ耐熱性
等に優れたガイドリングとして提供される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて詳細に説明する。図１は本発明に係る加熱装置の
一実施形態の概略構成を示す。本実施形態の加熱装置は
断熱板としてのヒータベース１０と、ヒータベース１０
と同径に形成した面状ヒータ２０と、面状ヒータ２０を
温度制御するステージ温度制御部２２と、面状ヒータ２
０の上にのせる均熱板（サセプタ）３０と、ガイドリン
グ４０とガイドリング４０を温度制御するガイドリング
温度制御部４２とを有する。

【００１２】ヒータベース１０はアルミナ、溶融シリカ
等の耐熱性の高いセラミック材を用いて所定形状に形成
する。面状ヒータ２０はアルミナ等のセラミック材を基
材とし、内部に抵抗発熱体を埋設して成る。アルミナを
基材として面状ヒータ２０を形成する場合は、アルミナ
グリーンシートに抵抗体としてタングステンまたはモリ
ブデンペーストを印刷し、同時焼成により内層に抵抗発
熱体を有する面状ヒータ２０を得ることができる。面状
ヒータ２０のセラミック体としては窒化アルミニウム、
炭化珪素からなるもの等が使用できる。

【００１３】面状ヒータ２０は被加工品を加熱した際の
温度のばらつきをできるだけ小さく抑えられるように設
計される。上記のようにタングステンペースト等のメタ
ライズペーストを用いた印刷法によって抵抗発熱体を形
成する方法は、抵抗配線の線幅、引き回し、配線密度等
を設計する上での自由度が大きく、温度のばらつきをで
きるだけ抑えた設計を採用する上できわめて有効であ
る。

【００１４】もちろん、これらの抵抗発熱体は加工対象
物の素材、大きさ、厚さ等に応じて適宜デザインされ
る。また、ヒータベース１０および面状ヒータ２０が半
導体ウエハ等の被加工品の大きさ、処理装置の構造に応
じて適宜設計されることはいうまでもない。本実施形態
のヒータベース１０および面状ヒータ２０は３００ｍｍ
径の円形に形成されている。

【００１５】なお、本実施形態ではヒータベース１０と
面状ヒータ２０とを別部材としているが、ヒータベース
１０の内部にヒータを内蔵してヒータベース１０で被加
工品を加熱するように構成することも可能である。その
場合には、ヒータベース１０を形成するグリーンシート
にタングステンぺースト等のメタライズペーストを印刷
して抵抗発熱体を形成すればよい。

【００１６】ただし、本実施形態のように面状ヒータ２
０を別部材とした場合はヒータベース１０を共通に使用
して面状ヒータ２０のみを交換することによって成膜等
の加工処理内容によって加熱温度が異なる場合にも対応
でき、ヒータの断線等の故障があった際にも面状ヒータ
２０のみを交換すればよくベース全体を取り替える必要
がないという利点がある。

【００１７】ステージ温度制御部２２は面状ヒータ２０
に設けられている抵抗発熱体への通電を制御し面状ヒー
タ２０の加熱温度を制御して被加工品をセットするステ
ージの温度を制御する。面状ヒータ２０の加熱温度につ
いては、面状ヒータ２０あるいはその上にのせる均熱板
３０に熱電対等の温度センサを設置し、温度センサの検
知結果に基づいて温度制御する。

【００１８】均熱板３０は面状ヒータ２０の上にのせて
面状ヒータ２０による熱を均等化させ、温度のばらつき
がないように被加工品に熱を印加させるためのものであ
る。本実施形態では窒化アルミニウム、ＳｉＣ、アルミ
ナ等を用いて面状ヒータ２０とヒータベース１０と同径
の平板状に成形したものを使用している。均熱板３０も
処理装置での加工内容、たとえば当該処理装置で使用す
るガスおよび薬品の種類に応じて適宜材料を選択して使
用する。

【００１９】ガイドリング４０の構成は本実施形態の加
熱装置でもっとも特徴とするものであり、ヒータ４４を
内蔵してガイドリング４０自体を加熱して被加工品をク
ランプすることを特徴とする。ガイドリング４０の材質
はとくに限定されるものではないが、耐熱性、耐薬品
性、耐久性の点からアルミナ等のセラミックを基材と
し、内部に抵抗発熱体のヒータ４４を設けたものが好適
に使用できる。なお、ガイドリング４０のセラミック体
としてはアルミナの他に窒化アルミニウム、炭化珪素か
ら成るもの等が使用できる。

【００２０】ガイドリング４０の内層にヒータ４４を形
成する方法は、上述した面状ヒータ２０を作成する方法
と同様で、セラミックグリーンシートに抵抗発熱体とな
るタングステンペーストやモリブデンペースト等のメタ
ライズペーストを用いて所定の抵抗配線を印刷し、印刷
部が内層になるようにセラミックグリーンシートを積層
して同時焼成することによって得られる。

【００２１】ガイドリング４０は半導体ウエハ等の被加
工品の外周縁部をクランプするから被加工品の形状およ
び寸法に合わせて形成する。図２はガイドリング４０の
平面図と、ガイドリング４０の内部に形成したヒータ４
４の配置例を示す。４６はヒータ４４の両端に各々設置
した電極である。ヒータ４４はガイドリング４０の平面
内を略均等間隔で経由するようにして電極４６に接続す
る。

【００２２】ガイドリング４０の温度制御は熱電対４８
によってガイドリング４０の温度を検知しながらガイド
リング温度制御部４２によってヒータ４４への通電を制
御することによってなされる。図３はガイドリング４０
によって加熱ステージに供給された半導体ウエハ６をク
ランプした状態を示す。ガイドリング４０の内周縁の下
面を半導体ウエハ６の外周縁の上面に当接させてクラン
プしている。実施形態ではガイドリング４０で半導体ウ
エハ６に当接する面を内周側が高位となるテーパ面に形
成し、半導体ウエハ６の外周縁を傾斜面で抑えるように
している。

【００２３】ガイドリング４０は電極４６を経由してヒ
ータに通電されて加熱されており、熱電対４８によって
ガイドリング４０の温度が検知されて所定温度に加熱制
御される。半導体ウエハ等の被加工品はガイドリング４
０をステージから離間させた状態でステージ上に供給
し、次いでガイドリング４０によって外周縁部をクラン
プする。ガイドリング４０の昇降操作はヒータベース１
０側からリフトピンによって突き上げる方法あるいはガ
イドリング４０を上方から吊るす方法等によってなされ
る。ガイドリング４０のクランプ作用は実際にはガイド
リング４０の自重によって被加工品を押さえるものであ
る。前述したようにガイドリング４０の押さえ面をテー
パ面に形成しているのはガイドリング４０をステージに
のせた際に被加工品に所要の押さえ力を作用させてクラ
ンプできるようにしたものである。

【００２４】このように、本実施形態の加熱装置ではガ
イドリング４０を所定温度に常時加熱した状態に制御し
ているから、ガイドリング４０で被加工品をクランプし
た際に被加工品の外周縁側で熱引けが生じることがな
く、被加工品の外周側部分での温度変動を効果的に防止
する。なお、ガイドリング４０の温度制御方法は、被加
工品全体として均一温度になるように制御すればよく、
必ずしもステージ部分の温度と同一温度に制御するもの
ではない。ステージ部でも被加工品全体を均一温度にす
るため温度傾斜を設けるように制御する場合もあり、ガ
イドリング４０で被加工品を押接した際に条件から全体
として均一温度になるよう制御する。

【００２５】とくに、近年大型化する傾向にある半導体
ウエハの処理装置では、半導体ウエハの外周側での温度
のばらつきが問題になるが、本実施形態のようにガイド
リング４０を加熱して温度制御することにより高精度で
温度制御することが可能となる。これによって、被加工
品に対する成膜条件等を均一化することができ、製造歩
留りを向上させ、製品の信頼性を向上させることができ
る。また、被加工品の温度変動を起こさないことからサ
イクルタイムを短縮でき、生産性を向上させることが可
能となる。

【００２６】なお、上記説明では被加工品が半導体ウエ
ハである場合を例に説明したが、本発明は平板状の被加
工品を均等温度に加熱して加工処理する場合には同様に
適用することができる。たとえば、液晶パネルを製造す
る場合には大判のパネルを被加工品とし、全体を均一温
度に加熱して各種処理を行うが、このような処理装置の
場合もステージを所定温度の加熱するとともに被加工品
の外周縁部を押さえるガイドリング（円形に限らない）
を加熱可能にすることにより、被加工品の温度のばらつ
きを抑えて加工処理することが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る加熱装置によれば、被加工
品をクランプするガイドリングを加熱して温度制御する
ことによって、被加工品をガイドリングでクランプした
際の被加工品の温度変動を抑えることができ、被加工品
の温度のばらつきを極力抑えることを可能として、被加
工品の処理条件を均一化させることにより製造歩留りを
向上させ、生産性を向上させることができる。また、本
発明に係るガイドリングは平板状の被加工品を均一温度
に加熱する加熱装置用として好適に使用することができ
る等の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る加熱装置の構成を示す説明図であ
る。

【図２】ガイドリングとガイドリング内に設けるヒータ
を示す平面図である。

【図３】ステージ上でガイドリングにより半導体ウエハ
を押さえた状態の断面図である。

【図４】被加工品を加熱する加熱装置を備えたプラズマ
エッチング装置の概略構成を示す説明図である。

【符号の説明】

５ 加熱ステージ ６ 半導体ウエハ １０ ヒータベース ２０ 面状ヒータ ２２ ステージ温度制御部 ３０ 均熱板 ４０ ガイドリング ４２ ガイドリング温度制御部 ４４ ヒータ ４６ 電極 ４８ 熱電対

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の被加工品を載置して加熱するス
   テージと、該ステージ上に載置された被加工品を支持す
   るガイドリングとを備えた加熱装置において、 前記ガイドリングに被加工品の外周縁部を加熱するヒー
   タを内蔵させ、該ヒータの加熱温度を制御するガイドリ
   ング温度制御部を設けたことを特徴とする加熱装置。
2. 【請求項２】 前記ガイドリングが、前記被加工品の外
   周縁部をクランプ可能に前記ステージに対し昇降可能に
   設けられていることを特徴とする請求項１記載の加熱装
   置。
3. 【請求項３】 前記ステージ及び前記ガイドリングの温
   度を検知するセンサを設け、 該センサの検知結果に基づき、前記ステージを所定温度
   に制御するステージ温度制御部および前記ヒータの加熱
   温度を制御するガイドリング温度制御部を設けたことを
   特徴とする請求項１または２記載の加熱装置。
4. 【請求項４】 前記ステージが、抵抗発熱体から成るヒ
   ータが内層に設けられたセラミック体によって形成され
   たことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
5. 【請求項５】 前記ステージが、セラミック体によって
   形成されたヒータベースと、 抵抗発熱体から成るヒータが内層に設けられたセラミッ
   ク体によって形成され、前記ヒータベース上に載置され
   た面状ヒータと、 該面状ヒータ上に載置されたセラミック体によって形成
   された均熱板とから成ることを特徴とする請求項１記載
   の加熱装置。
6. 【請求項６】 前記ガイドリングが、抵抗発熱体から成
   るヒータが内層に設けられたセラミック体によって形成
   されたことを特徴とする請求項１、２または３記載の加
   熱装置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６記載の加熱装置に用いら
   れるガイドリングであって、 抵抗発熱体から成るヒータが内層に設けられたセラミッ
   ク体によって形成されたことを特徴とするガイドリン
   グ。
8. 【請求項８】 前記セラミック体がアルミナセラミック
   によって形成され、前記抵抗発熱体がタングステンまた
   はモリブデンのメタライズ層によって形成されたことを
   特徴とする請求項７記載のガイドリング。