JPH04228569A - 基板温度コントロール機構 - Google Patents
基板温度コントロール機構Info
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- JPH04228569A JPH04228569A JP3103770A JP10377091A JPH04228569A JP H04228569 A JPH04228569 A JP H04228569A JP 3103770 A JP3103770 A JP 3103770A JP 10377091 A JP10377091 A JP 10377091A JP H04228569 A JPH04228569 A JP H04228569A
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
、CVD装置、エッチング装置等の真空処理装置におけ
る処理対象である基板を加熱又は冷却するようにした基
板温度コントロール機構に関する。
D装置、エッチング装置等の真空処理装置における処理
対象の基板は、処理中、所定の温度に維持するべく、冷
却又は加熱することが知られている。
種々の構造のものがあり、基板の裏面側より温度コント
ロールされた、冷却又は加熱用ガス(例えばアルゴン等
の不活性ガス)を吹き付けるようにした機構も基板温度
コントロール機構として知られていた(特開昭58−1
32937号、特開昭62−50462号)。
に吹き付けるようにした機構の構造は、図7および図8
に示したようになっていた。
1が基板ホルダー2へ、押え3を介して支持できるよう
になっていると共に、基板ホルダー2の基板1との対向
面には小孔4が穿設されて、導入パイプ5を通して導い
たガスが基板1の裏面に吹き付けられるようになってい
る。そして導入パイプ5を通して導かれるガスは基板ホ
ルダー2の外側に設けた抵抗加熱ユニット6で加熱され
、又はフランジ7に設けた循環路8へ水、その他の冷媒
を循環させることによって冷却されるようになっている
。
ー2へ押え3を介して支持できるようになっていると共
に、導入パイプ5を通して導かれて、基板1の裏面に吹
き付けられるガスは、基板ホルダー2に埋設したシーズ
ヒータ9により加熱され、又は基板ホルダー2に設けた
循環路8に冷媒を流すことによって冷却されるようにな
っている。
たような従来の温度コントロール機構は、迅速な温度コ
ントロールができない問題点があった。
が大気側へ配置されている為に、大気側への熱の放出が
大きいと共に、抵抗加熱ユニット自体の熱容量も大きい
ので、基板の温度を高速で昇温、又は降温させることが
難しかった。
板ホルダー2内に埋設設置されている為、大気側への熱
の放散は防止できるものの、基板ホルダー2が大型化し
て熱容量の大きなものとなり、基板の温度を高速で昇温
又は降温させることが難しかった。
合に、基板の温度が所定の温度に到達するまでの時間が
処理上ロスタイムとして必要となり、処理の能率も損わ
れていた。又、例えばスパッタ処理中に基板が熱(スパ
ッタ熱)などを受けて昇温した場合などに、ヒーターパ
ワーを制御して、基板を一定の温度に保つことが難しか
った。
されたもので、加熱源の熱的ロスを無くした基板温度コ
ントロール機構を提供することを目的としている。
した基板温度コントロール機構を提供することも目的と
している。
が高速で能率良くできるようにした基板温度コントロー
ル機構を提供することも目的としている。
ロール機構は、真空容器の開口部を塞ぐフランジ盤体の
内側面に設置された基板の支持部と、前記フランジ盤体
を通して基板の支持部へ導かれ、基板の裏面に吹き付け
られるガスの導入手段と、前記支持部と対向するように
、フランジ盤体へ取付けられた加熱用のランプヒータと
、前記フランジ盤体内に、前記ランプヒータの設置領域
に対向させて設けた冷却媒体の循環路とを有することを
特徴としている。
ランプが使用される。
は、基板の裏面に吹きけられるガスの加熱源をランプヒ
ータとし、かつ大気側へ露出しないように設置したので
、熱的ロスが少くでき、かつ熱容量も小さく構成され、
基板の温度を高速で昇温させることができる。又、基板
の温度を降温させる場合も、冷却媒体の循環路をランプ
ヒータの設置領域に対向させて設けた構造と熱容量の小
さいランプヒータの構造とが相俟って高速に変化させる
ことができる。又、このように基板の温度を高速で昇温
又は降温することができるので、スパッタ熱など、基板
が外部より熱を受けるような場合にも、ランプヒーター
のパワーを制御して基板の温度を一定に保つことを可能
にできる。
明する。
口部12を塞ぐフランジ盤体13の内側面に設置された
基板支持部14に押え3を介して取付け得るようになっ
ている。前記基板支持部14は、フランジ盤体13の内
側に張設した仕切板15に微間隙16を保って重合設置
した支持板体17により構成されており、支持板体17
の周縁には環状突条18が設けられ、押え3で支持され
た基板1と支持板体17の間にも微間隙19が保たれる
ようになっている。
体13の中央に形成した貫通孔20を通して導入した導
入パイプ21の先端部が連結されて、前記微間隙16と
導入パイプ21が連通させてある。そして前記支持板体
17の中央部にも小孔22が穿設されており、導入パイ
プ21を通して導入されたガスは微間隙16に達した後
、小孔22よりもう一方の微間隙19へ達し、基板1の
裏面に吹き付けられるようになっている。
て囲まれた空間28には、仕切板15と対向するように
複数の赤外線ランプ23が設置してあると共に、フラン
ジ盤体13内には、赤外線ランプ23を設置した領域に
亘る空洞24が形成してある。そして空洞24には、フ
ランジ盤体13を貫通して設けた2本のパイプ25、2
6を連通させて、冷却媒体(例えば水)の循環路27を
構成してある。
して、ガスを給送すると、ガスは微間隙16において仕
切板15を介して赤外線ランプ23の熱により加熱され
た後、又は仕切板15を介して循環路27を流通する冷
却媒体により冷却された後、小孔22より基板1の裏面
に吹き付けられる。従って基板1を加熱又は冷却し、所
望の温度にコントロールすることができる。
の間に設置した赤外線ランプ23としたので、大気側へ
放散される熱量を小さくし、加熱を有効に行うことがで
きる。又、加熱源の熱容量も小さいので、昇温を高速化
することができる。一方、冷却媒体の循環路27が加熱
源とした赤外線ランプ23の設置領域に対向させて設け
てあるので、冷却の効率が良く、加熱源の小さい熱容量
と相俟って冷却を高速化することもできる。
速に行うことができ、処理におけるロスタイムを少くす
ることができると共に、基板1が外部から熱的影響(ス
パッタ熱など)を受ける場合でも、赤外線ランプ23に
与えるパワーをコントロールして基板1の温度が一定と
なるように制御することもできる。
実施例について、図2以下を参照して説明する。
13の間に環状の熱絶縁スペーサー31を介在させて、
循環路27を流れる水その他の冷却媒体で冷却されるフ
ランジ盤体13と、仕切板15との接触面積を少なくし
ている。前記仕切板15は、周縁部に、熱絶縁スペーサ
ー31に代えて環状突条を設けるようにしても良い。 又、仕切板15と支持板体17とは周縁部と中央当接部
においてロー付により接合されていると共に、フランジ
盤体13を貫通させて導入したガス導入パイプ32の先
端部は、仕切板15に形成した透孔33へ嵌入し、該部
もロー付により接合されている。然して仕切板15と支
持板体17の間に形成された微間隙16が密閉タイプと
してある。尚、仕切板15と支持板体17の中央当接部
のロー付はしなくても良い。
同様に、環状突条18が形成されて、基板1との間に微
間隙19が保たれるようになっている。この微間隙19
については、ギャップの距離が小さくなればなる程、又
、支持板体17と基板1の間の気体圧力の圧力が高くな
ればなる程、熱伝導率が良くなることが一般に知られて
いる。従って、環状突条18の高さは、極力低くするこ
とが望ましい。然し乍ら、基板1が支持板体17に部分
的に接触するようになると、接触している部分と接触し
ていない部分に温度差が生ずるようになる。従って、環
状突条18の高さは、基板1が支持板体17に接触しな
い限度で可能な限り低く形成してある。
イプとしたので、伝熱媒体であるガスの漏れを無くすこ
とができ、ガスを有効に加熱又は冷却することができる
。又、仕切板15とフランジ盤体13の間に熱絶縁スペ
ーサー31を介在させたので、仕切板15の加熱効率が
向上し、基板1を高温(例えば約500〜600℃付近
)に加熱する温度調節が迅速にできるようになる。
3図は、ガス導入パイプ21、32を通してアルゴンガ
スを一定の流量で流した時のギャップ距離と微間隙19
の圧力の関係である。図中aは図1に示した構造で、微
間隙を0.8mmとした時、bは図2に示した構造で、
微間隙を0.8mmとした時、cは同じく微間隙を0.
2mmとした時、dは同じく微間隙を0mm、即ち基板
1と支持板体17が当接するようにした時である。
閉型の構造が図1に示した構造に比べて、微間隙19の
圧力を高くでき、支持板体17と基板1の間の伝熱特性
を向上できることが判る。又、図2の構造において微間
隙19のギャップ距離が短い程、伝熱特性を向上できる
ことが判る。
ついて測定した。基板1としてシリコンウェハーを用い
、シリコンウェハーにクロメル−アルメル熱電対を貼り
付けて温度を測定し、仕切板15の温度は図2に示した
クロメル−アルメル熱電対38で測定した。導入するガ
スはアルゴンガスとした。
特性である。図中のa、b、c、dは前記と同様である
。図3に示した伝熱特性の差がここでも表われているこ
とが判る。
る。タイプaは基板1の飽和温度(約380℃)の95
%に到達するのに270秒要したのに対し、タイプcで
は、飽和温度(約400℃)の95%に到達するのに6
0秒となっており、図2の密閉タイプが図1の構造に比
べて昇温速度を約4倍に向上できることが判った。
ンウェハーの昇温特性である。飽和温度を480℃にす
ることができた。
赤外線ランプ23と対向する面には特別な処理は施して
いない。然し乍らこの対向面を、赤外線ランプ23の輻
射熱を効率良く吸収できるように処理すれば、更に基板
1の加熱特性を向上できることが期待できる。例えば、
溶射によって酸化クロム膜やセラミック膜(TiO2
とAl2 O3 の混合膜)による黒色被膜処理が好適
である。
技術において、高アスペクト比のコンタクト部のアルミ
ニウム薄膜のステップカバレージが問題となっている。 この対策として、400℃以上の高温にウェハーを加熱
して、アルミニウムスパッタリングを行うことでステッ
プカバレージの平坦化が可能であるといわれている。従
って、この発明の基板温度コントロール機構(特に図2
の実施例)は、このような技術において有効であると言
える。
ば、基板の温度コントロールを高速化できるので、スパ
ッタリング、CVD、エッチング等の処理を能率良く迅
速に行うことができる効果があると共に、基板の温度を
所望の温度に正しくコントロールすることも可能にでき
るので、熱的なダメージを受けることなく、処理ができ
るなどの効果がある。前記のような各種の処理において
は、基板の温度が処理特性に対して重要な因子となるも
のであるが、この発明によれば基板の温度を正しくコン
トロールできるので、所望の処理を行う上で有効である
。
距離と圧力の関係を示す図である。
性のグラフである。
性のグラフである。
のグラフである。
る。
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 真空容器の開口部を塞ぐフランジ盤体
の内側面に設置された基板の支持部と、前記フランジ盤
体を通して基板の支持部へ導かれ、基板の裏面に吹き付
けられるガスの導入手段と、前記支持部と対向するよう
に、フランジ盤体へ取付けられた加熱用のランプヒータ
と、前記フランジ盤体内に、前記ランプヒータの設置領
域に対向させて設けた冷却媒体の循環路とを有すること
を特徴とした基板温度コントロール機構【請求項2】
基板の支持部は、ランプヒータに対向して設置した仕
切板と、基板と対向する支持板体とで構成されており、
ガスの導入手段は仕切板と支持板体の間の微間隙に開口
している請求項1記載の基板温度コントロール機構 【請求項3】 支持板体は、基板と対向する小孔が形
成され、仕切板と支持板体の間の微間隙に導入されたガ
スが、前記小孔を通して基板に吹き付けるようにしてあ
る請求項2記載の基板温度コントロール機構【請求項4
】 仕切板は、フランジ盤板と当接する面に熱絶縁ス
ペーサーを介設してある請求項2記載の基板温度コント
ロール機構 【請求項5】 熱絶縁スペーサーは、フランジ盤体の
周縁部に設けた環状突条とした請求項4記載の基板温度
コントロール機構 【請求項6】 仕切板と支持板体の間の微間隙は、気
密封止手段によって密閉型空間としてある請求項2記載
の基板温度コントロール機構 【請求項7】 支持板体は、基板と対向する面の縁部
に、基板と支持板体の間に微間隙を保つ為の環状突条が
形成してある請求項2記載の基板の温度コントロール機
構 【請求項8】 気密封止手段はロー付であり、仕切板
と支持板体の周縁部および仕切板とガス導入手段の連結
部がロー付により接合されている請求項6記載の基板温
度コントロール機構 【請求項9】 仕切板は、ランプヒータと対向する面
にランプヒータの輻射熱を効率良く吸収する為の処理が
施してある請求項2記載の基板温度コントロール機構【
請求項10】輻射熱を効率良く吸収する為の処理は、酸
化クロム膜、セラミック膜その他の黒色被膜処理とした
請求項9記載の基板温度コントロール機構【請求項11
】 セラミック膜は、TiO2 とAl2 O3 の
混合膜とした請求項10記載の基板温度コントロール機
構
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3103770A JPH07109033B2 (ja) | 1990-04-09 | 1991-04-09 | 基板温度コントロール機構 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3789090 | 1990-04-09 | ||
| JP2-37890 | 1990-04-09 | ||
| JP3103770A JPH07109033B2 (ja) | 1990-04-09 | 1991-04-09 | 基板温度コントロール機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04228569A true JPH04228569A (ja) | 1992-08-18 |
| JPH07109033B2 JPH07109033B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=26377051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3103770A Expired - Fee Related JPH07109033B2 (ja) | 1990-04-09 | 1991-04-09 | 基板温度コントロール機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07109033B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001355072A (ja) * | 2000-06-13 | 2001-12-25 | Anelva Corp | 基板処理装置 |
| JP2002246376A (ja) * | 2001-02-21 | 2002-08-30 | Tokyo Electron Ltd | 誘導結合プラズマ処理装置 |
| JP2002530883A (ja) * | 1998-11-20 | 2002-09-17 | ステアーグ アール ティ ピー システムズ インコーポレイテッド | 半導体ウェハのための急速加熱及び冷却装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02101163A (ja) * | 1988-10-06 | 1990-04-12 | Fujitsu Ltd | 基板加熱装置 |
-
1991
- 1991-04-09 JP JP3103770A patent/JPH07109033B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02101163A (ja) * | 1988-10-06 | 1990-04-12 | Fujitsu Ltd | 基板加熱装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002530883A (ja) * | 1998-11-20 | 2002-09-17 | ステアーグ アール ティ ピー システムズ インコーポレイテッド | 半導体ウェハのための急速加熱及び冷却装置 |
| JP2001355072A (ja) * | 2000-06-13 | 2001-12-25 | Anelva Corp | 基板処理装置 |
| JP2002246376A (ja) * | 2001-02-21 | 2002-08-30 | Tokyo Electron Ltd | 誘導結合プラズマ処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07109033B2 (ja) | 1995-11-22 |
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