KR100584189B1 - 기판가열기능을 구비한 기판 탑재 기구 및 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 급전(給電)을 위해 사용되는 급전 부재에 단선 등의 트러블이 발생하기 어려운 기판가열기능을 구비한 기판 탑재 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 기판 탑재 기구는 기판 처리 장치(100)의 처리 용기(1) 내에 있어서 기판(W)을 탑재하는 동시에 가열하는 기판가열기능을 갖는 기판 탑재 기구(1O)로서, 기체(11a)와 기체(11a)에 설치된 발열체(13)를 갖고 기판을 탑재하는 탑재대(11)와, 상단이 탑재대(11)를 지지하고 하단이 처리 용기(1)의 베이스에 설치될 수 있는 지지 부재(12)와, 발열체(13)에 급전하기 위한 급전 단자부(14)와, 지지 부재(12)의 하단 근방에 설치되고 처리 용기(1)의 외부에 설치된 전원(5)에 접속되는 접속 단자(27)와, 급전 단자부(14)에 접속되는 동시에, 지지 부재(12) 내부를 따라 연장하고, 전원(5)으로부터 발열체(13)에 급전하기 위한 급전 부재(15)와, 급전 부재(15) 및 접속 단자부(28)를 잇는 스프링 부재(25)를 구비한다.
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 웨이퍼 탑재 기구를 적용한 CVD 성막장치를 도시하는 개략 단면도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 웨이퍼 탑재 기구를 확대하여 도시하는 확대 단면도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 웨이퍼 탑재 기구에 있어서의 상온시와 고온시의 판 스프링의 상태를 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 웨이퍼 탑재 기구를 확대하여 도시하는 확대 단면도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 웨이퍼 탑재 기구에 사용한 판 스프링을 확대하여 도시하는 확대 측면도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 웨이퍼 탑재 기구에 사용한 판 스프링의 제 3 수평면을 도시하는 평면도,
도 7a 및 도 7b는 비교를 위한 판 스프링의 구조를 도시하는 측면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 처리 용기 2 : 챔버
3 : 배기실 5 : 전원
10, 10' : 웨이퍼 탑재 기구 11: 웨이퍼 탑재대
11a : 기체(基體) 12 : 지지 부재
13 : 발열체 14 : 급전 단자부
15 : 급전 부재 16 : 급전 로드
17 : 급전 와이어 20 : 접속실
25, 85 : 판 스프링 27 : 접속 단자부
본 발명은 성막 장치 등의 기판 처리 장치에 있어서 처리 용기 내에서 반도체 웨이퍼 등의 기판을 탑재하여 가열하는 기판가열기능을 갖는 기판 탑재 기구 및 그것을 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리기판인 반도체 웨이퍼에 대하여, CVD 성막 처리나 플라즈마 에칭 처리와 같은 진공 처리를 실시하는 공정이 존재하지만, 그 처리 있어 반도체 웨이퍼를 소정의 온도로 가열할 필요가 있으므로, 히터를 이용하여 기판 지지 부재를 가열하고 있다.
이러한 히터로서는 종래부터 스테인레스 히터 등을 이용하여 왔지만, 최근 상기 처리에 사용하는 할로겐계 가스에 의한 부식이 생기기 어렵게 열효율이 높은 세라믹 히터가 채용되고 있다. 이러한 세라믹 히터는 피처리기판을 탑재한 탑재대로서 기능하는 AlN 등의 치밀질(緻密質) 세라믹 소결체로 이루어지는 기체의 내부에, 고융점 금속으로 이루어지는 발열체를 매설한 구조를 갖고 있다.
이러한 세라믹 히터를 기판 탑재대로서 이용한 기판 처리 장치가 예를 들면 일본 특허공개 제2001-160479호 공보에 개시되어 있다. 이 공보에 개시된 기판 처리 장치는 기판 탑재대인 세라믹 히터를 처리 용기의 바닥부로부터 연장하는 지지체로 지지하고 있고, 이 지지체의 안에 발열체에 급전(給電)하기 위한 급전선이 설치되고 있으며, 세라믹 히터의 하면에 설치된 발열체의 단자에 이 급전선이 이어지고 있고, 외부에 설치된 전원으로부터 이 급전선 및 급전 단자를 거쳐 발열체에 급전된다.
실제의 세라믹 히터에서는 상기 급전선으로서는 니켈 합금 등으로 이루어지는 내열성이 높은 로드 형상의 것, 즉 급전 로드가 사용되고, 급전 로드와 급전 단자의 사이는 엮은 선(編線)으로 접속되며, 지지체의 하단부에서는 급전 로드가 전원에 접속하기 위한 접속 단자에 나사 등으로 고정된다.
그런데, 최근 반도체 웨이퍼의 크기가 200mm에서 300mm로 대형화되고 있어, 그에 따라 처리 장치도 대형화되고 있다. 이와 같이 처리 장치가 대형화되면, 세라믹 히터를 이용하여 반도체 웨이퍼를 가열했을 때에 있어서의 급전 로드의 열팽창은 무시할 수 없고, 가열의 반복에 의해 급전 와이어 등의 급전 부재에 단선 등 의 트러블이 생길 우려가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 급전을 위해 사용되는 급전 부재에 단선 등의 트러블이 발생하기 어려운, 기판가열기능을 구비한 기판 탑재 기구 및 그러한 기판 탑재 기구를 사용한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1 관점에서는, 기판 처리 장치의 처리 용기 내에 있어서 기판을 탑재하는 동시에 가열하는 기판가열기능을 갖는 기판 탑재 기구로서, 기체(基體)와 기체에 설치된 발열체를 갖고 기판을 탑재하는 탑재대와, 상단이 상기 탑재대를 지지하고 하단이 상기 처리 용기의 베이스에 설치될 수 있는 지지 부재와, 상기 발열체에 급전하기 위한 급전 단자부와, 상기 지지 부재의 하단 근방에 설치되고 상기 처리 용기의 외부에 설치된 전원에 접속되는 접속 단자부와, 상기 급전 단자부에 접속되는 동시에 상기 지지 부재 내부를 따라 연장하고, 상기 전원으로부터 상기 발열체에 급전하기 위한 급전 부재와, 상기 급전 부재 및 상기 접속 단자부를 잇는 스프링 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판가열기능을 갖는 기판 탑재 기구를 제공한다.
본 발명의 제 2 관점에서는, 기판 처리 장치의 처리 용기 내에 있어서 기판을 탑재하는 동시에 가열하는 가열 기능을 갖는 기판 탑재 기구로서, 기체와 기체 에 설치된 발열체를 갖고 기판을 탑재하는 탑재대와, 상단이 상기 탑재대를 지지하고 하단이 상기 처리 용기의 베이스에 설치될 수 있는 지지 부재와, 상기 발열체에 급전하기 위한 급전 단자부와, 상기 지지 부재의 하단 근방에 설치되고 상기 처리 용기의 외부에 설치된 전원에 접속되는 접속 단자부와, 상기 급전 단자부에 접속되는 동시에 상기 지지 부재 내부를 따라 연장하고, 상기 전원으로부터 상기 발열체에 급전하기 위한 급전 부재와, 상기 급전 부재 및 상기 접속 단자부를 잇는 스프링 부재를 구비하고, 상기 스프링 부재는 상기 급전 부재에 상시 인장력이 걸리는 것 같이 상기 급전 부재를 힘을 더하는 것을 특징으로 하는 가열 기능을 갖는 기판탑재 기구를 제공한다.
상기 제 2 관점에 있어서, 상기 스프링 부재는 부착시에 상기 급전 부재가 가열에 의해 연장되는 최대 길이보다도 긴 거리만큼 잡아 당겨서 상기 접속 단자부에 접속되도록 할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 관점에 있어서, 상기 급전 부재는 급전 로드와, 엮은 형상(編狀)의 급전 와이어를 갖는 구조로 할 수 있다. 또한 상기 스프링 부재로서는 판 스프링을 사용할 수 있고, 판 스프링으로서는 실질적으로 수평면 및 수직면만으로 이루어지는 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 구조에 의하여 가로 방향의 강성이 크게 할 수 있으므로, 진동이 생긴다 하더라도 공진하지 않고 급전 부재에 악영향을 미치기 어렵다. 더욱 상기 탑재대로서는 기체가 세라믹제이며 발열체가 기체에 매설된 세라믹 히터 구조를 갖고 있는 것을 이용할 수 있다.
본 발명의 제 3 관점에서는, 기판을 수용하고 내부가 감압 유지되는 처리 용 기와, 상기 처리 용기 내에 설치되고 상기 기판이 탑재되는 상기 기판 탑재 기구 중 어느 하나의 구성을 갖는 기판 탑재 기구와, 상기 처리 용기 내에서 기판에 소정의 처리를 실시하는 처리 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다.
여기에서는, 본 발명에 따른 기판 탑재 기구를 CVD 성막 장치에 적용한 예에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 웨이퍼 탑재 기구를 적용한 CVD 성막장치를 도시하는 개략 단면도이다. 이 CVD 성막장치(100)는 기밀하게 구성된 대략 원통형의 챔버(2)와, 챔버(2)의 저벽(2b)으로부터 아래쪽으로 돌출해서 설치된 배기실(3)을 갖는 처리 용기(1)를 구비한다. 챔버(2) 내에는 피처리체인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼)(W)를 수평상태로 하여 탑재하고 또한 가열하기 위한 웨이퍼 탑재 기구(10)가 설치된다. 이 웨이퍼 탑재 기구(10)는 웨이퍼 탑재면을 갖는 웨이퍼 탑재대(11)와, 처리 용기(1)의 바닥부로부터 윗쪽으로 연장되어 웨이퍼 탑재대(11)의 중앙을 지지하는 원통형의 지지 부재(12)를 갖고 있다. 더욱, 웨이퍼 탑재 기구(10)는 후술하는 바와 같이 웨이퍼 탑재대(11)에 매설된 발열체와, 외부에 설치된 전원(5)으로부터 발열체에 급전하는 급전 기구를 갖고 있다. 웨이퍼 탑재대(11)의 외연부에는 웨이퍼(W)를 가이드하기 위한 가이드 링(6)이 설치된다.
챔버(2)의 천벽(天壁)(2a)에는 샤워 헤드(30)가 설치된다. 이 샤워 헤드(30)는 상단 블록체(30a), 중단 블록체(30b), 하단 블록체(30c)로 구성되어 있다. 상단 블록체(30a)의 상면에는, 제 1 가스 도입구(31)와 제 2 가스 도입구(32)가 형성되어 있고, 하단 블록체(30c)에는 가스 토출 구멍(33 및 34)이 교대로 형성되어 있다.
제 1 및 제 2 가스 도입구(31, 32)에는 각각 가스 공급 기구(40)로부터 연장하는 가스 공급 배관(35, 36)이 접속되고 있어, 가스 공급 기구(40)로부터 예를 들면 TiCl4 가스 및 NH3 가스가 각각 이들 가스 공급 배관(35, 36)을 통하여 제 1 가스 도입구(31) 및 제 2 가스 도입구(32)로부터 샤워 헤드(30) 내로 도입되어, 각 블록체 내에 형성된 가스 통로를 통과하고, 각각 가스 토출 구멍(33 및 34)으로부터 별개로 토출되게 되어 있다. 즉, 제 1 가스 도입구(31)로부터 도입된 가스와 제 2 가스 도입구(32)로부터 도입된 가스는 샤워 헤드(30) 내에서는 혼합되지 않고, 별개의 가스 토출구(33 및 34)로부터 토출된 후에 혼합되도록 포스트 믹스 타입(post-mix type)으로 되어 있다.
상기 배기실(3)은 챔버(2)의 저벽(2b)의 중앙부에 형성된 원형의 구멍(4)을 덮도록 하방을 향하여 돌출하고 있고, 그 측면에는 배기관(51)이 접속되고 있으며, 이 배기관(51)에는 배기장치(52)가 접속되어 있다. 그리고 이 배기장치(52)를 작동시킴으로써 처리 용기(1) 내를 소정의 진공도까지 감압하는 것이 가능하게 되어 있다.
웨이퍼 탑재대(11)에는 웨이퍼(W)를 지지하여 승강시키기 위한 3개(2개만 도시됨)의 웨이퍼 지지 핀(53)이 웨이퍼 탑재대(11)의 표면에 대하여 돌몰(突沒) 가 능하게 설치되고, 이들 웨이퍼 지지 핀(53)은 지지판(54)에 고정되어 있다. 그리고 웨이퍼 지지 핀(53)은 에어 실린더 등의 구동 장치(55)에 의해 지지판(54)을 거쳐 승강된다.
챔버(2)의 측벽에는 진공으로 유지된 도시하지 않는 반송실과의 사이에서 웨이퍼(W)의 반입출을 실행하기 위한 반입 출구(56)와, 이 반입 출구(56)를 개폐하는 게이트 밸브(57)가 설치된다.
다음으로, 웨이퍼 탑재 기구(10)에 대해서 도 2의 확대 단면도를 참조하여 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이, 웨이퍼 탑재 기구(10)는 웨이퍼 탑재대(11)와 웨이퍼 탑재대(11)를 지지하는 원통형의 지지 부재(12)를 갖고 있다. 웨이퍼 탑재대(11)는 세라믹 히터로서 구성되고 있고, AlN 이나 Al2O3 등의 세라믹 재료로 이루어지는 기체(11a)와, 기체(1la) 내에 매설된, 예를 들면 W 등의 고융점 금속으로 이루어지는 발열체(13)를 갖고 있다. 발열체(13)는 두 개의 구역(zone)으로 분리되어 있고, 웨이퍼 탑재대(11)의 중앙 부분에 있어서, 각 구역의 발열체(13)는 거기에 급전하기 위한 급전 단자부(14)에 접속되어 있다. 또 급전 단자부(14)는 각 구역의 발열체(13)에 2개씩 설치되지만 도 2에서는 편의상 각 구역의 발열체(13)에 대해서 1개씩 합계 2개만 도시하고 있다.
급전 단자부(14)에는 지지 부재(12)의 내부에 연장하는 급전 부재(15)가 접속되고 있고, 급전 부재(15)의 하단부는 지지 부재(12)의 하단에 배기실(3)의 아랫쪽으로 돌출하도록 설치된 접속실(20) 내로 연장하고 있다. 급전 부재(15)는 지지 부재(12)의 상단부 근방으로부터 접속실(20)에 달하는 급전 로드(16)와, 급전 단자부(14)에 접속되는 단자(18)와, 급전 로드(16)와 단자(18)를 잇는 엮은 선으로 된 급전 와이어(17)를 갖고 있고, Ni 합금 등의 내열금속재료로 구성되어 있다.
지지 부재(12)의 바닥부에는 플랜지 형상을 하는 절연체로 이루어지는 밑바닥 커버(21)가 설치부재(21a) 및 나사(21b)에 의해 설치될 수 있고, 이 밑바닥 커버(21)에 급전 로드(16)가 끼워 통과되는 구멍(22)이 연직에 설치된다. 또한 상기 접속실(20)은 원통형을 이루고, 그 상단에 플랜지(20a)가 형성되어 있고, 이 플랜지(20a)가 밑바닥 커버(21)와 배기실(3)의 저벽에 의해 협지(狹持)되어 있다. 플랜지(20a)와 배기실(3)의 저벽과의 사이는 링 밀봉 부재(23a)에 의해 기밀하게 밀봉되어 있고, 플랜지(20a)와 밑바닥 커버(21) 사이는 2개의 링 밀봉 부재(23b)에 의해 기밀하게 밀봉되어 있다.
급전 로드(16)의 하단에는 클램프 부재(24)를 거쳐 판 스프링(25)이 설치되어 있다. 구체적으로는, 급전 로드(16)의 하단에는 나사부(16a)가 형성되어 있고, 이 나사부(16a)는 클램프 부재(24)에 나사결합 되어있다. 그리고 클램프 부재(24)에는 나사(26)에 의해 판 스프링(25)이 설치되어 있다. 이 복수의 판 스프링(25)의 하단은 그 아래쪽으로 접속실(20)에 고정적으로 설치된 접속 단자부(27)에 접속되어 있다. 접속 단자부(27)는 각 판 스프링(25)에 설치되는 접속 단자(28)를 갖고, 또한 이들 복수의 접속 단자(28)를 위치 결정하는 판형상을 하는 단일의 위치 결정 부재(29)를 갖고 있다. 판 스프링(25)에 대한 접속 단자(28)의 설치는 접속 단자(28)의 상단의 나사부(28a)를 위치 결정 부재(29)에 형성된 수직 구멍(29a)에 밑으로부터 끼워 통과시켜 윗쪽으로 돌출시켜, 그 돌출한 나사부(28a)를 판 스프링(25)의 하단의 설치부(25a)에 형성된 구멍에 끼워 통콰시키고, 와셔(61)를 거쳐 너트(62)에 의해 고정한다.
접속실(20)의 바닥부의 접속 단자(28)에 대응하는 부분에는 구멍(63)이 형성되어 있고, 전원(5)으로부터의 급전선이 구멍(63)을 거쳐서 접속 단자(28)에 접속되게 되어 있다.
다음으로, 이상과 같이 구성되는 성막 장치(100)에 있어서의 처리 동작에 대하여 설명한다.
우선, 웨이퍼 탑재대(11)에 매설된 발열체(13)에 전원(5)으로부터 급전함으로써 웨이퍼 탑재대(11)를 예를 들면 500℃ ∼ 700℃ 정도로 가열하고, 배기 장치(52)에 의해 처리 용기(1) 내를 완전히 배기시킨 상태로 하고, 게이트 밸브(57)를 열어 진공 상태의 도시하지 않는 반송실로부터 반입 출구(56)를 거쳐서 웨이퍼(W)를 챔버(2) 내로 반입하고, 웨이퍼 탑재대(11)의 상면에 웨이퍼(W)를 탑재하고, 게이트 밸브를 닫는다. 이 상태에서, 가스 공급 기구(40)로부터 가스 공급 배관(35, 36)을 거쳐서 예를 들면 TiCl4 가스 및 NH3 가스를 소정 유량으로 샤워 헤드(30)에 공급하고, 샤워 헤드(30)로부터 이들의 가스를 챔버(2) 내로 공급한다. 이로써 웨이퍼 탑재대(11) 상의 웨이퍼(W)의 표면에서 TiCl4 가스 및 NH3 가스를 반응시켜 열 CVD에 의해 TiN 막이 형성된다.
이 성막 처리의 경우에는, 처리 용기(1) 내의 온도가 상승하고 웨이퍼 탑재 기구(10)의 급전 부재(15)도 500℃ 이상 정도까지 상승하여, 성막전의 실온 상태와 비교하여 급전 부재(15)의 길이가 열팽창에 의해 길어져버린다. 예를 들면, 300mm 웨이퍼용의 성막 장치의 경우, 급전 부재(15)의 대부분을 차지하는 급전 로드(16)의 길이는 약 250mm이기 때문에, 예를 들면 675℃까지 온도가 상승하면 급전 로드(16)는 수직 방향으로 1.4mm 정도 팽창하게 된다.
본 실시형태의 경우에는 급전 부재(15)와 접속 단자부(27)의 사이에 판 스프링(25)이 설치되고 있어, 급전 부재(15)가 열팽창하여도 도 3a에 도시하는 실온의 상태로부터 도 3b에 도시하는 바와 같이 판 스프링(25)이 압축된 상태가 되고, 급전 부재(15)의 열팽창은 판 스프링(25)에 의해 거의 흡수된다. 이 때문에 온도상승에 의해 급전 부재(15)가 열팽창하여도, 급전 부재(15)에 단선 등의 트러블이 발생하기 어렵게 할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 웨이퍼 탑재 기구에 대해서 설명한다.
상기 제 1 실시형태의 경우, 통상의 경우, 급전 부재(15)의 대부분을 차지하는 급전 로드(16)의 열팽창은 상술한 바와 같이 주로 판 스프링(25)에 의해 흡수되지만, 판 스프링(25)에서 전부 흡수할 수 없을 경우에는, 일부가 엮은 선으로 이루어지는 급전 와이어(17)의 휨으로 흡수한다. 즉, 고온이 된다면, 상온에서는 급전 로드(16)의 자중에 의한 인장력이 결려 있는 급전 와이어(17)에는 급전 로드(16)의 열팽창에 의해 압축력이 걸려 좌굴(坐屈)을 일으킨다. 이 때문에, 가열이 반복되면 급전 와이어(17)는 반복하여 좌굴을 일으킨다. 이 때에, 급전 와이어(17)에는 복잡한 응력이 생기고, 더구나 고온 환경이 되는 것으로부터 이것들이 겹쳐서 크리프(creep)가 발생하기 쉬워져 크리프에 의한 파단(破斷)이 염려된다.
그런 까닭으로, 제 2 실시형태에서는 이러한 파단을 유발할 우려가 있는 급전 와이어(17)의 좌굴을 최대한 방지한 웨이퍼 탑재 기구에 대해서 도시한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 웨이퍼 탑재 기구를 확대해서 도시하는 확대 단면도다. 이 웨이퍼 탑재 기구(10)는 기본적으로 제 1 실시형태와 같이 도 1의 성막 장치에 적용되는 것이며, 기본적 구성은 도 2에 도시하는 웨이퍼 탑재 기구(10)와 같기 때문에 웨이퍼 탑재 기구(10)와 동일한 부품에는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
웨이퍼 탑재 기구(10)에 있어서는, 나사부(16a)에는 너트(24a)가 나사 결합 되어 있다. 또한, 급전 로드(16)의 하단에 제 1 실시형태에 있어서의 판 스프링(25) 대신에 구조가 다른 판 스프링(85)이 설치되어 있다. 그리고 상온에서의 판 스프링(85)의 설치시에 있어서, 도 4의 좌측에 도시된 바와 같이 설치전의 판 스프링(85)의 하단 위치를 설치시의 하단 위치보다도 성막 처리시에 급전 로드(16)가 열팽창하는 최대 길이보다 긴 거리만큼 위에 있도록 하고, 도 4의 우측에 도시된 바와 같이 이 상태로부터 판 스프링(85)을 아래쪽으로 잡아 당겨서 너트(62)에 의해 접속 단자(28)에 접속한다. 예를 들면, 상술한 바와 같이 700℃ 까지의 가열에서는 급전 로드(16)는 최대 약 1.4mm 열팽창하므로 설치전의 판 스프링(85)의 하단 위치를 설치하였을 때의 하단 위치보다도 예를 들면 약 2mm 위로 한다.
이렇게 함으로써, 실온시에 판 스프링(85)의 가압력은 아래쪽으로 작용하고, 급전 부재(15)에는 인장력이 작용한다. 더욱, 성막 처리시에 고온이 되어서 급전 로드(16)가 열팽창하여도 최대 열팽창량보다도 긴 거리를 잡아 당겨서 판 스프링(85)을 설치하고 있으므로, 급전 부재(15)에는 항상 인장력이 작용하고 급전 와이어(17)에도 항상 인장력이 작용하게 되므로, 급전 와이어(17)에는 급전 로드(16)의 열팽창에 의한 반복되는 좌굴이 생기는 일이 없다. 따라서, 열팽창에 의한 좌굴에 기인하는 크리프 등에 의한 급전 와이어(17)의 파단을 지극히 유효하게 방지할 수 있다.
또, 판 스프링(85)은 인장 방향의 강성을 낮게 설계할 수 있고, 이 때의 인장하중은 그 크기가 최대가 되는 실온시에 있어서도 기껏 1.0 kgf정도로 할 수 있고, 그 때의 인장력은 강도가 낮은 엮은 선으로 이루어지는 급전 와이어(17)의 인장 강도 및 급전 단자부(14)의 접합부의 인장 강도 중 어느 것에 대해서도 무시할 수 있을 만큼 약하다. 또한, 급전 와이어(17)의 강도가 저하하는 고온시에 있어서는 급전 로드의 열팽창 때문에 판 스프링(85)에 의한 인장력은 저하하기 때문에 더욱 안전하다.
웨이퍼 탑재대(11)의 최고 온도 700℃에 있어서의 급전 와이어(17)의 온도는 시뮬레이션 결과 675℃ 정도로 생각되어, 675℃에 있어서 상기 인장력에 의한 크리프 수명을 측정한 바, 안전율을 10으로 하고 판 스프링(85)에 의한 인장 하중의 10배인 1Okgf의 인장하중을 상시 걸었다 하더라도, 그 크리프 수명은 10만 시간을 넘는 것으로 예상되어 내(耐)크리프성에 대해서 전혀 문제가 없는 것이 확인되었다.
급전 와이어(17)의 좌굴은 인장 방향의 강성이 작고, 또한 가로 방향이나 비틀림 방향의 강성이 큰 판 스프링을 사용하는 것에 의해 보다 생기기 어려워지는 것으로 생각된다. 본 실시형태에서 사용한 판 스프링(85)은 도 5에 확대해서 도시하는 바와 같이, 급전 로드(16)에의 설치부를 갖는 제 1 수직부(86), 제 1 수직부(86)의 하단에서 90°굴곡하여 수평으로 연장하는 제 1 수평부(87), 제 1 수평부(87)의 단부에서 180°굴곡하여 반대방향으로 제 1 수직부(86)를 통과하여 수평으로 연장하는 제 2 수평부(88), 제 2 수평부(88)의 단부에서 90°굴곡하여 수직하게 연장하는 제 2 수직부(89), 제 2 수직부(89)의 하단에서 90°굴곡하여 제 2 수평부(88)에 대향하도록 수평으로 연장하는 제 3 수평부(90)를 갖고 있고, 제 3 수평부(90)에 설치부(85a)가 설치된다. 즉, 이 판 스프링(85)은 실질적으로 수직면과 수평면만으로 이루어지고 있고, 판 스프링으로서 기능하는 수평면의 면적이 크므로, 인장 방향의 강성이 작고, 수직면은 가로 방향의 변형에 대해 저항으로서 기능하므로 가로 방향의 강성이 크다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 설치부(85a)를 갖는 제 3 수평부(90)의 설치부(85a) 근방에 폭방향으로 연장하는 긴 구멍(90a)을 설치하는 것에 의해 인장 방향의 강성을 한층 낮게 할 수 있다.
이러한 판 스프링(85)은 가로 방향의 강성이 크기 때문에 진동 시험에 있어서 공진이 생기지 않는다. 이것에 대하여, 제 1 실시형태의 것과 같은 "<"자형의 판 스프링(25) 및 도 7a에서 도시하는 스프링(95)과 같은 스프링면이 경사져 있는 것이나 도 7b에 도시하는 바와 같이 곡면을 갖는 것은 가로 방향의 저항이 작고 가로 방향의 강성이 작기 때문에, 진동 시험에 있어서 공진이 생기고 급전 와이어 (17)에 복잡한 응력이 걸릴 우려가 있다. 이렇게 판 스프링(85)은 다른 형상보다도 진동에 대하여 강한 특성을 갖고 있어 급전 와이어(17)의 좌굴에 대해 보다 효과적이다.
또, 본 실시형태에서는 판 스프링(85)을 접속 단자(28)에 접속하는 부분에 있어서, 판 스프링(85)의 설치부(85a)를 끼워 2개의 와셔(61a, 61b)를 붙인 설치한 더블 와셔(double washer)로 하고 있으므로 견고하게 설치할 수 있고 보다 진동에 강하게 할 수 있다.
또, 본 실시형태의 판 스프링은 제 2 실시형태에 적용함으로써 보다 유효하지만 제 1 실시형태에 적용할 수도 있고, 그것에 의해 급전 와이어(17)의 좌굴을 경감할 수 있다.
또, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태에서는 판 스프링을 사용하였지만, 코일 스프링 등 다른 스프링이어도 좋다. 또한, 급전 부재로서 급전 로드의 상단에 급전 와이어를 설치한 것을 이용했지만 그 위치 관계는 이것에 한정되는 것은 아니고, 또 급전 부재는 급전 로드와 급전 와이어에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 실시형태에서는 본 발명에 따른 기판 탑재 기구를 CVD 성막장치에 사용했을 경우에 대해서 도시했지만, 기판을 가열해서 처리하는 것이면 이것에 한정되는 것은 아니다. 기판으로서 반도체 웨이퍼를 사용했을 경우에 대해서 도시하였지만, 액정 표시 기판과 같은 플랫 패널 디스플레이(flat panel display) 기판 등 다른 기판에도 적용할 수 있음은 물론이다.
본 발명의 제 1 관점에 의하면, 급전 부재와 접속 단자부 사이에 스프링 부재가 설치되므로, 급전 부재가 열팽창하여도 스프링 부재가 압축되어서 급전 부재의 열팽창력이 스프링 부재에 의해 거의 흡수된다. 이것 때문에, 온도상승에 의해 급전 부재가 열팽창하여도 급전 부재에 단선 등의 트러블이 발생하기 어렵게 할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에 의하면, 급전 부재와 접속 단자부 사이에 스프링 부재를 설치하고, 스프링 부재가 상기 급전 부재에 상시 인장력이 걸리도록 상기 급전 부재를 가세하게 하였으므로, 급전 부재에 인장과 압축이 복잡한 응력형태로 걸리는 것이 방지되어, 급전 부재의 크리프 파단 등을 지극히 유효하게 방지할 수 있다.
Claims (8)
- 기판 처리 장치의 처리 용기 내에 있어서 기판을 탑재하는 동시에 가열하는 기판가열기능을 갖는 기판 탑재 기구에 있어서,기체와 기체에 설치된 발열체를 갖고 기판을 탑재하는 탑재대와,상단이 상기 탑재대를 지지하고 하단이 상기 처리 용기의 베이스에 설치되는 지지 부재와,상기 발열체에 급전하기 위한 급전 단자부와,상기 지지 부재의 하단 근방에 설치되고 상기 처리 용기의 외부에 설치된 전원에 접속되는 접속 단자부와,상기 급전 단자부에 접속되는 동시에 상기 지지 부재 내부를 따라 연장하고, 상기 전원으로부터 상기 발열체에 급전하기 위한 급전 부재와,상기 급전 부재 및 상기 접속 단자부를 잇는 스프링 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는기판가열기능을 갖는 기판탑재 기구.
- 기판 처리 장치의 처리 용기 내에 있어서 기판을 탑재하는 동시에 가열하는 기판가열기능을 갖는 기판 탑재 기구에 있어서,기체와 기체에 설치된 발열체를 갖고 기판을 탑재하는 탑재대와,상단이 상기 탑재대를 지지하고 하단이 상기 처리 용기의 베이스에 설치되는 지지 부재와,상기 발열체에 급전하기 위한 급전 단자부와,상기 지지 부재의 하단 근방에 설치되고 상기 처리 용기의 외부에 설치된 전원에 접속되는 접속 단자부와,상기 급전 단자부에 접속되는 동시에 상기 지지 부재 내부를 따라 연장하고, 상기 전원으로부터 상기 발열체에 급전하기 위한 급전 부재와,상기 급전 부재 및 상기 접속 단자부를 잇는 스프링 부재를 구비하고,상기 스프링 부재는 상기 급전 부재에 상시 인장력이 걸리도록 상기 급전 부재를 가압하는 것을 특징으로 하는기판가열기능을 갖는 기판 탑재 기구.
- 제 2 항에 있어서,상기 스프링 부재는 설치시에 상기 급전 부재가 가열에 의해 연장되는 최대 길이보다도 긴 거리만큼 인장되어 상기 접속 단자부에 접속되는 것을 특징으로 하는기판가열기능을 갖는 기판탑재 기구.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 급전 부재는 급전 로드와 엮은 형상의 급전 와이어를 갖는 것을 특징으로 하는기판가열기능을 갖는 기판 탑재 기구.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 스프링 부재는 판 스프링인 것을 특징으로 하는기판가열기능을 갖는 기판 탑재 기구.
- 제 5 항에 있어서,상기 판 스프링은 실질적으로 수평면 및 수직면만으로 이루어진 것을 특징으로 하는기판가열기능을 갖는 기판탑재 기구.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 탑재대에 있어서, 상기 기체는 세라믹제이고, 상기 발열체는 상기 기체에 매설되어 있는 것을 특징으로 하는기판가열기능을 갖는 기판탑재 기구.
- 기판을 수용하고 내부가 감압 유지되는 처리 용기와,상기 처리 용기 내에 설치되고 상기 기판이 탑재되는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 구성을 갖는 기판 탑재 기구와,상기 처리 용기 내에서 기판에 소정의 처리를 실시하는 처리 기구를 구비 하 는 것을 특징으로 하는기판 처리 장치.
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