JP2020064841A - ステージ、成膜装置、および膜加工装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態では、本発明の実施形態の一つであるステージ100に関して説明する。
図1(A)と図1(B)にステージ100の模式的斜視図と上面図をそれぞれ示す。図1(B)の鎖線A−A´に沿った断面模式図を図2(A)、図2(B)に示す。これらの図に示すように、ステージ100は、第1の支持プレート102、第2の支持プレート104、シャフト108、および少なくとも一つのシースヒータ110を基本的な構成として有する。ステージ100はさらに、第3の支持プレート106を有してもよい。これらの図では、単一のシースヒータ110が設けられた例が示されている。見やすさを考慮し、図1(A)では第1の支持プレート102は図示されておらず、図2(B)ではシースヒータ110が図示されていない。
第1の支持プレート102は、シリコンや化合物半導体を含む半導体基板、あるいは石英やガラスなどの絶縁物を含む絶縁基板などをその上に配置するため、上面が平坦になるように構成される。第1の支持プレートは金属を含み、金属は10W/mK以上430W/mK以下の熱伝導率を有する金属から選択される。高い熱伝導率を有する金属を用いることで、シースヒータ110が発生する熱エネルギーを効率よく受け取ることができる。また、金属は、3×10-6/K以上25×10-6/K以下の熱膨張率を有することが好ましい。このような特性を満たす具体的な金属として、チタンやアルミニウム、ステンレスなどの金属が挙げられる。図示しないが、第1の支持プレート102上には、基板を固定するための静電チャックや、基板とステージ100の間にヘリウムなどの熱伝導率の高いガスを供給するための貫通孔、あるいは液体の媒体を環流するための環流路を設けてもよい。
第2の支持プレート104は第1の支持プレート102の下に設けられる。第2の支持プレート104も第1の支持プレート102で使用可能な金属を含む。第2の支持プレート104に含まれる金属と第1の支持プレート102に含まれる金属は同一でも良く、異なっていてもよい。異なる場合には、第1の支持プレート102と第2の支持プレート104に含まれる金属の熱膨張率の差が250×10-6/K以下となるように、それぞれの金属を選択することができる。これにより、熱膨張による変形を抑制することができ、信頼性の高いステージ100を提供することができる。
任意の構成である第3の支持プレート106は、第2の支持プレート104の下に配置される。第3の支持プレート106も第1の支持プレート102や第2の支持プレート104で使用可能な金属を含む。第3の支持プレート106に含まれる金属は、第1の支持プレート102や第2の支持プレート104に含まれる金属と同一でも良く、異なっていてもよい。異なる場合には、第1の支持プレート102や第2の支持プレート104に含まれる金属との熱膨張率の差が10×10-6/K以下である金属を選択することが好ましい。
シャフト108は第1の支持プレート102、第2の支持プレート104、および第3の支持プレート106を支持するために設けられ、後述するシースヒータ110のヒータ線118へ電力を供給するためのリード線112を格納するため、中空構造となっている。静電チャックを設ける場合には、静電チャックへ電力を供給するための配線もシャフト108内に配置される。図示しないが、シャフト108は回転機構と接続されていてもよく、これにより、ステージ100をシャフト108の長軸を中心として回転させることができる。シャフト108は、溶接やねじ止め、やろう付けなどによって第3の支持プレート106と接合される。なお、第3の支持プレート106を用いない場合、シャフト108は第2の支持プレート104と接合される。
シースヒータ110は、通電することで発熱する機能を有し、第2の支持プレート104、および第1の支持プレート102を加熱するために設けられる。これにより、ステージ100上に設置される基板が加熱される。シースヒータ110の構造の詳細は後述する。本実施形態では、ステージ100におけるシースヒータ110の配置について詳述する。
本実施形態では、第1実施形態で述べたステージ100の変形例を図4(A)から図6(B)を用いて説明する。これらの図は、図2(A)に対応する断面模式図である。第1実施形態と同一、あるいは類似する構成については説明を割愛することがある。
図4(A)に示すように、変形例1では、第2の支持プレート104の上面104−3に溝(第1の溝120)は形成されず、第1の支持プレート102の下面に溝(第3の溝124)が形成される。この変形例では、上段部110−1は第3の溝124内に収納される。したがって、第1の面104−1は第2の支持プレート104の上面104−3内に存在する。第3の溝124の深さは、シースヒータ110の外径と同一、あるいはほぼ同一である。具体的には、第3の溝124の深さは、シースヒータ110の外径の100%よりも大きく150%以下、100%よりも大きく120%以下、あるいは100%よりも大きく110%以下とすればよい。
あるいは図4(B)に示すように、第2の支持プレート104の上面104−3に第1の溝120を形成するとともに、第1の支持プレート102の下面に第3の溝124を形成してもよい。この変形例では、上段部110−1は、第1の溝120と第3の溝124の内部に収納される。したがって、第1の溝120の深さと第3の溝124の深さの和は、シースヒータ110の外径と同一、あるいはほぼ同一である。具体的には、第1の溝120の深さと第3の溝124の深さの和は、シースヒータ110の外径の100%よりも大きく150%以下、100%よりも大きく120%以下、あるいは100%よりも大きく110%以下とすればよい。
図5(A)に示す変形例3は、第2の支持プレート104の下面104−4にも溝(第2の溝122)は形成されず、第3の支持プレート106の上面に溝(第4の溝)126が形成される点で変形例1(図4(A))と異なる。この変形例3では、下段部110−2は第4の溝126内に収納される。したがって、第2の面104−2は第2の支持プレート104の下面104−4内に存在する。第4の溝126の深さは、シースヒータ110の外径と同一、あるいはほぼ同一である。具体的には、第4の溝126の深さは、シースヒータ110の外径の100%よりも大きく150%以下、100%よりも大きく120%以下、あるいは100%よりも大きく110%以下とすればよい。
図5(B)に示す変形例4は、第3の支持プレート106の上面にも溝(第4の溝)126が形成される点で変形例2(図4(B))と異なる。この変形例4では、下段部110−2は、第2の溝122と第4の溝126の内部に収納される。したがって、第2の溝122の深さと第4の溝126の深さの和は、シースヒータ110の外径と同一、あるいはほぼ同一である。具体的には、第2の溝122の深さと第4の溝126の深さの和は、シースヒータ110の外径の100%よりも大きく150%以下、100%よりも大きく120%以下、あるいは100%よりも大きく110%以下とすればよい。
図5(C)に示す変形例5は、第3の支持プレート106を持たない点で変形例1(図4(A))と異なる。この場合も、下段部110−2は領域109に至るまで第2の面104−2上を延伸する。
あるいは図6(A)に示すように、リード線112(後述)が下段部110−2に含まれてもよい。この場合、リード線112は、第2の面104−2上を第2の溝122内に沿って延伸する。あるいは図6(B)に示すように、下段部110−2はヒータ線118(後述)を含まず、リード線112のみ、あるいはリード線112、およびリード線112とヒータ線118を連結するための連結部(図示せず)のみによって構成されてもよい。このような構成を用いることで、第2の支持プレート104の下部を加熱せず、上部を選択的に加熱することができる。また、領域109において下段部110−2がヒータ線118を持たないので、ステージ100の中心部の局所的な過熱をより効果的に防止することができる。
本実施形態では、独立に駆動される複数のシースヒータ110が配置されたステージ140、142について説明する。以下に示す態様は本実施形態の一例であり、ステージ100に設けられるシースヒータ110の数に制約はない。第1、第2実施形態と同一、あるいは類似する構成については説明を割愛することがある。
本実施形態では、シースヒータ110の構造を説明する。
本実施形態に係るステージ100に使用可能なシースヒータ110に制約はなく、様々な構造を有するシースヒータ110を使用することができる。その一例として、両端子型のシースヒータ110の断面模式図を図11(A)から図13(C)に示す。図11(A)はシースヒータ110の長軸を含む断面の模式図であり、図11(B)と図11(C)は長軸に垂直な鎖線E−E´を含む断面模式図である。
図4(A)に示すように、片端子型のシースヒータ110を適用することもできる。片端子型シースヒータ110は、金属シース115が一端が閉じられた円筒形を有し、ヒータ線118が金属シース115内で折りたたまれ、その両端が金属シース115の一端から取り出される点で両端子型シースヒータ110と異なる。したがって片端子型シースヒータ110では、1つのヒータ線118が金属シース115内で2軸(2芯)となるよう配置される。金属シース115内でヒータ線118のショートを防ぐため、一方の端部から折り返し部分と、他方の端部から折り返し部分、すなわち、ヒータ線118の互いに対向する二つの部分が絶縁体116によって互いに絶縁される。
本実施形態では、上述したステージ100、140、142、144、または146を備える成膜装置と膜加工装置について説明する。本実施形態ではステージとして100が備えられた成膜装置と膜加工装置を例として説明する。第1から第4実施形態と同一、類似する構成に関しては説明を割愛することがある。
図17には、膜加工装置として、種々の膜に対してドライエッチングを行うためのエッチング装置200の断面模式図が示されている。エッチング装置200は、チャンバー202を有している。チャンバー202は、基板上に形成された導電体、絶縁体、半導体などの膜に対してエッチングを行う空間を提供する。
図18は、成膜装置の一つであるCVD装置300の模式図である。CVD装置300はチャンバー302を有し、反応ガスを化学的に反応させる場を提供する。
図19は、成膜装置の一つであるスパッタ装置400の模式図である。スパッタ装置400はチャンバー402を有し、高速のイオンとターゲットの衝突、およびその際に発生するターゲット原子の堆積のための場を提供する。
図20は、成膜装置の一つである蒸着装置500の模式図である。蒸着装置500はチャンバー502を有し、蒸着源510における材料の蒸発、ならびに蒸発した材料の基板上への堆積のための空間が提供される。
本実施形態では、第1、第2、第3実施形態で述べたステージ100、140、142とは異なる構造を有するステージ148を説明する。第1から第4実施形態で述べた構造と同一、あるいは類似する構成については説明を割愛することがある。本実施形態では複数の片端子型シースヒータを用いたステージ148を例として説明するが、単一のシースヒータを用いてもよく、あるいは単一または複数の両端子型シースヒータを適用しても構わない。
Claims (19)
- 第1の支持プレート、
前記第1の支持プレート下の第2の支持プレート、
前記第2の支持プレートの下に位置し、前記第1の支持プレートと前記第2の支持プレートと重なるシャフト、および
前記第2の支持プレートを貫通する少なくとも一つのシースヒータを備え、
前記少なくとも一つのシースヒータは、前記第2の支持プレートの上面に平行であり、かつ、前記第1の支持プレートからの距離が異なる第1の面上と第2の面上を延伸するように配置されるステージ。 - 前記第2の支持プレートの下に、前記シースヒータの前記第2の面上を延伸する部分と重なるように第3の支持プレートをさらに備える、請求項1に記載のステージ。
- 前記シースヒータの前記第1の面上を延伸する部分は、前記第2の支持プレートを介し、前記シースヒータの前記第2の面内を延伸する部分と重なる、請求項1に記載のステージ。
- 前記第2の支持プレートは、前記上面に第1の溝を有し、
前記シースヒータの前記第1の面上を延伸する前記部分は、前記第1の溝内を延伸する、請求項2に記載のステージ。 - 前記第2の支持プレートは、下面に第2の溝を有し、
前記シースヒータの前記第2の面上を延伸する部分は、前記第2の溝内を延伸する、請求項2に記載のステージ。 - 前記第1の支持プレートは、前記第1の支持プレートの下面に第3の溝を有し、
前記シースヒータの前記第1の面上を延伸する部分は、前記第3の溝内を延伸する、請求項1に記載のステージ。 - 前記第3の支持プレートは、前記第3の支持プレートの上面に第4の溝を有し、
前記シースヒータの前記第2の面上を延伸する部分は、前記第4の溝内を延伸する、請求項2に記載のステージ。 - 前記少なくとも一つのシースヒータは、複数のシースヒータを含む、請求項1に記載のステージ。
- 前記複数のシースヒータは、第1のシースヒータと第2のシースヒータを含み、
前記第2のシースヒータの前記第2の面上を延伸する部分は、前記第2の支持プレートを介し、前記第1のシースヒータの前記第1の面上を延伸する部分と重なる、請求項8に記載のステージ。 - 前記少なくとも一つのシースヒータは
ヒータ線、
前記ヒータ線を取り囲む絶縁体、
前記絶縁体を取り囲む金属シース、および
前記ヒータ線と電気的に接続されるリード線を含む、請求項1に記載のステージ。 - 前記リード線は、前記第2の面上を、前記第2の支持プレートと前記シャフトが重なる領域まで延伸する、請求項10に記載のステージ。
- 前記ヒータ線はらせん構造を有する、請求項10に記載のステージ。
- 前記ヒータ線は帯状である、請求項10に記載のステージ。
- 前記ヒータ線は、前記金属シース内で折りたたまれて二重らせん構造を有する、請求項10に記載のステージ。
- 前記金属シースはアルミニウムを含む、請求項10に記載のステージ。
- 前記金属シースの外径は3.0mm以上11.0mm以下である、請求項10に記載のステージ。
- 前記第1の面上を延伸する部分と前記第2の面上を延伸する部分の間では、前記シースヒータは前記第1の面に対して斜めに延伸する、請求項1に記載のステージ。
- 請求項1に記載のステージを備える成膜装置。
- 請求項1に記載のステージを備える膜加工装置。
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