JPS6324411B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6324411B2
JPS6324411B2 JP22300884A JP22300884A JPS6324411B2 JP S6324411 B2 JPS6324411 B2 JP S6324411B2 JP 22300884 A JP22300884 A JP 22300884A JP 22300884 A JP22300884 A JP 22300884A JP S6324411 B2 JPS6324411 B2 JP S6324411B2
Authority
JP
Japan
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substrate
cooling
substrate holder
cooling gas
temperature
Prior art date
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Expired
Application number
JP22300884A
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English (en)
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JPS61103531A (ja
Inventor
Izumi Nakayama
Toshio Kusumoto
Hiroshi Matsuo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
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Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
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Publication of JPS61103531A publication Critical patent/JPS61103531A/ja
Publication of JPS6324411B2 publication Critical patent/JPS6324411B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50Substrate holders

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、成膜装置やエツチング装置等の真空
処理装置における基板の冷却機構に関するもので
ある。
従来の技術 真空処理装置内に配置される基板を、ガスを利
用して冷却する技術は従来種々提案されている。
例えば、特願昭58−190836号には処理室内に配
置した基板ホルダ内に冷却用ガスを供給して基板
ホルダ自体を冷却し、基板ホルダとの接触による
熱伝導および冷却用ガス自体を介しての熱伝導に
よつて基板を冷却する方法が提案されている。
また、特願昭59−113044号には、真空処理装置
内に配置される基板と基板ホルダの周辺部との間
に予定の寸法の冷却ガス逃がしギヤツプを設け、
基板と基板ホルダとの間への冷却ガスの供給状態
を制御して基板の温度を所要のレベルに調整する
基板の冷却方法が提案されている。
発明が解決しようとする問題点 上述のような従来の基板の冷却方式において
は、基板ホルダが一体部材で構成されており、基
板ホルダの周辺部も充分冷却されているので、基
板と基板ホルダの周辺部との接触による熱の逃げ
が大きい。そのため冷却効果は充分得られるが、
導入される冷却ガスの圧力を調整することによつ
て得られる基板の温度の制御範囲が狭いという欠
点がある。例えば特願昭59−113044号に提案され
たものにおいて基板に一定の熱入射を与えた場合
の基板・基板ホルダ間の圧力と基板温度との関係
を添附図面の第4図に示す。この図からわかるよ
うに基板と基板ホルダとの間の圧力を0.01Torr
から4Torrまで変化させても約40℃程度の基板の
温度の制御範囲しか取れない。
そこで、本発明の目的は、基板と基板ホルダと
の間に導入される冷却ガスの圧力変化(圧力調
整)に対して基板の温度の制御範囲を大きく取れ
るようにした基板の冷却機構を提供することにあ
る。
問題点を解決するための手段 上記の目的を達成するために、本発明による真
空処理装置における基板の冷却機構は、真空処理
装置内に配置される基板を支持する基板ホルダ
を、熱伝導率の高い冷却体部とこの冷却体部より
低い熱伝導率をもつ周囲部とで構成し、基板ホル
ダの冷却体部と基板の裏面との間に冷却ガス通路
を設け、この冷却ガス通路への冷却ガスの一定の
圧力変化に対して基板の温度制御範囲を大きく選
択できるようにしたことを特徴としている。
好ましくは、基板ホルダの周囲部は等間隔に放
射状に配置された冷却ガス逃がし通路を備えるこ
とができる。
作 用 このように構成することによつて本発明による
基板の冷却機構は、基板ホルダの周囲部を構成し
ている材質、形状(厚さや幅等)を選定すること
により一定の熱入射に対する基板の温度制御範囲
を、基板と基板ホルダとの間の一定の圧力変化範
囲に対して大きく選択することができる。
例えば、基板ホルダの熱伝導率の高い冷却体部
の材質をCu(K=390W/m・k常温)として場
合、周囲部の材質としては基板の温度制御範囲に
応じてSiO2(1.4W/m・k)、SUS(15W/m・
k)、グラフアイト(170W/m・k)、Al
(238W/m・k)等を選択することができる。
実施例 以下本発明を添附図面の第1〜3図を参照して
実施例について説明する。
第1図には本発明による一実施例による基板の
冷却機構を示し、1は基板ホルダで、冷却体部1
aおよびその外側の周囲部1bから成つている。
基板2は基板ホルダ1の周囲部1b上にのめら
れ、基板押え3によつて保持される。基板ホルダ
1の冷却体部1aと基板2との間には冷却ガス通
路4が形成され、この冷却ガス通路4は一方では
基板ホルダ1の冷却体部1aに設けられた冷却ガ
ス供給通路5を通つて冷却ガス供給源(図示して
いない)に連結され、また他方では周囲部1bに
等間隔に放射状に設けられた冷却ガス逃がしスリ
ツト(又はギヤツプ)6(一つだけを示す)に連
通している。この場合、基板ホルダ1の周囲部1
bの寸法、形状は基板2の要求された冷却特性に
応じて任意に設定され得る。
第2図には本発明の別の実施例を示し、この場
合には基板ホルダ10の冷却体部10aとこの冷
却体部10aの上縁段部に設けられた周囲部10
bとから成つている。その他の構成は第1図の場
合と同じであり、第1図に対応した部分は同じ符
号で示す。また第2図においては基板2を受ける
基板ホルダ10の周囲部10bは環状であるが、
必要ならば複数個の扇形の部材で構成することも
できる。
第2図による冷却機構における基板2と基板ホ
ルダ10との間に供給される冷却ガスの圧力と基
板2の温度(冷却効果)との関係を第3図に示
す。
第3図に示す特性は次のような条件の下で得ら
れた。すなわち、第2図に示す装置において、基
板2として直径4インチのシリコンウエハを用
い、基板押え3はSUS−304で構成し、基板ホル
ダ10の冷却体部10aはCu製のペデスタルを
使用し、基板ホルダ10の周囲部10bは厚さ2
mm、幅5mmのSiO2リングで構成し、このSiO2
ング10bの表面には冷却ガス逃しスリツト6を
成す幅1mm、長さ5mm、深さ0.1mmの溝を等間隔
に三つ設け、そして基板ホルダ10を成すCu製
のペデスタルをCu製のバツキングプレート上に
固定し、このバツキングプレートを約22℃の温度
に水冷した。また、シリコンウエハはSiO2リン
グ10b上に基板押え3に設けたSUS製のばね
部材により押さえ付け、冷却されたCu製のペデ
スタルの表面から熱絶縁し、シリコンウエハの裏
面とCu製のペデスタルの表面との間の隙間すな
わち冷却ガス通路4は間隔を0.1mmとした。そし
てCu製のペデスタルに設けた冷却ガス供給通路
5に連通させて溶接した直径1/4インチの
SUS製のパイプを介してArガスを導入し、この
パイプに取り付けたピラニーゲージを用いてAr
ガスの圧力を0.01Torrから4Torrの範囲で測定し
た。
一方、第4図に示す従来装置の特性は、上記構
成においてSiO2リングを除去し、Cu製のペデス
タルとして周囲5mmを残して0.1mmの落し込みを
設けたものを用い、この周囲5mmの部分に幅1
mm、長さ5mm、深さ0.1mmの溝を等間隔に三つ設
けた点を除いて上記の本発明の場合と同じ条件の
下で測定した。
なお、冷却ガスの温度を変化させることにより
基板の温度が変化することについては気体の分子
運動論に基づいて説明でき、一般に平行二平面間
における気体の実質的な熱伝導率は平行二平面間
の間隔が平均自由工程にほぼ等しいかまたはそれ
より小さい時には、気体の圧力に応じて変化する
ことが知られている。このことから、基板2に一
定のパワーが入射し、基板ホルダ(冷却面)の温
度が一定ならば、基板2と基板ホルダ(冷却面)
との間を流れる気体の圧力に応じて基板の温度は
変化することになる。そこで本発明では基板2を
基板ホルダの熱伝導率の低い周囲部で受け、これ
により直接基板ホルダを介しての熱伝導の影響を
低く抑えることによつて基板と基板ホルダとの間
に流す冷却ガスの圧力による基板の温度制御範囲
を大きく取れるようにしている。
第3図に示す特性は第4図に示す上述の従来例
の場合と同じ一定の熱入射に対して測定したもの
であり、第4図では上述のように冷却ガスの圧力
を0.01Torrから4Torrまで変化させた場合に基板
の温度の制御範囲は単に40℃程度であるのに対し
て、第2図に示す本発明による冷却機構では約
110℃の温度制御範囲の得られることが認められ
る。従つて基板の温度の制御範囲を冷却ガスの一
定の圧力変化範囲に対して大きくとることができ
る。
効 果 以上説明してきたように、本発明による基板の
冷却機構においては、基板ホルダを熱伝導率の高
い冷却体部とこの冷却体部と異なる熱伝導率の周
囲部との分割構造としているので、基板ホルダの
周囲部の材質、形状等を適当に選択することによ
つて一定の熱入射に対する基板の温度の制御範囲
は冷却ガスの一定の圧力変化範囲に対して大きく
取ることができ、従つて成膜等のプロセスにおけ
る基板の温度制御に対して有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の異なる実施例を
示す概略断面図、第3図は第2図の冷却機構にお
ける基板の温度の制御特性を示すグラフ、第4図
は従来の装置における基板の温度の制御特性を示
すグラフである。 図中、1,10:基板ホルダ、1a,10a:
冷却体部、1b,10b:周囲部、2:基板、
4:冷却ガス通路、5:冷却ガス供給通路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 真空処理装置内に配置される基板を支持する
    基板ホルダを、熱伝導率の高い冷却体部とこの冷
    却体部より低い熱伝導率をもつ周囲部とで構成
    し、基板ホルダの冷却体部と基板の裏面との間に
    冷却ガス通路を設け、この冷却ガス通路への冷却
    ガスの一定の圧力変化に対して基板の温度制御範
    囲を大きく選択できるようにしたことを特徴とす
    る真空処理装置における基板の冷却機構。 2 基板ホルダの周囲部が等間隔に放射状に配列
    された冷却ガス逃し通路を備えている特許請求の
    範囲第1項に記載の冷却機構。
JP22300884A 1984-10-25 1984-10-25 真空処理装置における基板の冷却機構 Granted JPS61103531A (ja)

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JPS63170468U (ja) * 1987-04-28 1988-11-07
FR2628985B1 (fr) * 1988-03-22 1990-12-28 Labo Electronique Physique Reacteur d'epitaxie a paroi protegee contre les depots
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