JP3021264B2 - Substrate heating / cooling mechanism - Google Patents
Substrate heating / cooling mechanismInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は基板加熱・冷却機構に関
し、特に、基板処理装置の基板支持機構においてガスを
伝熱媒体として用い、熱の伝導性および均熱性を高め、
基板の面内温度分布を良好にした基板加熱・冷却機構に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate heating / cooling mechanism, and more particularly, to using a gas as a heat transfer medium in a substrate support mechanism of a substrate processing apparatus to enhance heat conductivity and uniformity.
The present invention relates to a substrate heating / cooling mechanism having a good in-plane temperature distribution of a substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来装置を開示する文献として特公昭５
８−１３２９３７号公報、および特開平４−２２６０５
１号公報を挙げる。2. Description of the Related Art Japanese Patent Publication No.
8-132937 and JP-A-4-22605
No. 1 is cited.
【０００３】特公昭５８−１３２９３７号に開示される
半導体基板熱処理装置では、その第６図で示されるよう
に、導管から吹出された伝熱媒体として作用するガス
を、２枚のプレートで形成された空洞に導き、その後、
半径方向に配置された複数の導管によって拡散して環状
の空洞に導き、そして周辺に形成された複数の開口部か
ら円環状のリップで形成された基板（ウェハ）背面空間
に到達させる構造を設けている。In a semiconductor substrate heat treatment apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-132937, as shown in FIG. 6, a gas acting as a heat transfer medium blown out of a conduit is formed by two plates. Led to the hollow
A structure is provided for diffusing by a plurality of conduits arranged in a radial direction, leading to an annular cavity, and reaching a substrate (wafer) back space formed by an annular lip from a plurality of openings formed in the periphery. ing.
【０００４】特開平４−２２６０５１号に開示される物
理的真空蒸着クランプ機構及び加熱／冷却装置では、そ
の第７図で示されるように、伝熱媒体としてのガスを、
基板ステージの中央付近の孔から吹出させ、少なくとも
１つの半径方向の溝を通って、基板ステージ表面上の円
環状リップの内側の円形溝に導き、円環状リップで形成
された基板背面空間に到達させる構造を設けている。In the physical vacuum evaporation clamp mechanism and the heating / cooling device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-226051, as shown in FIG.
Blow out from a hole near the center of the substrate stage, pass through at least one radial groove, lead to the circular groove inside the circular lip on the substrate stage surface, and reach the substrate back space formed by the circular lip The structure to make it do is provided.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】伝熱媒体としてガスを
使用する従来装置の構成では、ガスを流すための溝や空
洞等のガス通路に関する構造、ガスを吹き出すための構
造などを基板ステージに特別に形成する必要があった。
その結果、基板ステージは、複雑な形状や構造を有し、
形状や構造の設計および材料の選択において制約が多く
なり、製造コストが高くなるという欠点を有していた。In a conventional apparatus using a gas as a heat transfer medium, a structure relating to a gas passage such as a groove or a cavity for flowing a gas, a structure for blowing a gas, etc. are specially provided for a substrate stage. Had to be formed.
As a result, the substrate stage has a complicated shape and structure,
There is a drawback that the design and material selection of the shape and structure are more restricted and the manufacturing cost is higher.
【０００６】また半導体製造設備の製造コストの観点か
ら考えると、半導体素子の集積化が高まるに従って半導
体製造設備の投資額は大きくなり、また、半導体回路の
微細化に対応する目的で半導体製造設備に様々な性能を
追加するため、機能を付設するためのコスト、部品の品
質向上のためのコストが大きくなるという欠点を有す
る。Further, from the viewpoint of the manufacturing cost of the semiconductor manufacturing equipment, the investment amount of the semiconductor manufacturing equipment increases as the integration of the semiconductor elements increases, and the semiconductor manufacturing equipment is required to cope with miniaturization of the semiconductor circuit. There are disadvantages in that the cost for adding functions and the cost for improving the quality of parts increase in order to add various performances.
【０００７】また今後の基板ステージには、半導体製造
プロセスの進歩に応じて、基板を加熱または冷却するた
めの機構の他に、各種の機能、例えば基板の静電吸着機
能等を付加することが必要となる。さらに基板ステージ
を形成するための材質について様々な制約が生じること
が考えられる。このような要求や制約に応じて基板ステ
ージを設計する際、従来装置のように形状や構造が複雑
であると、柔軟に対応することができないという不具合
を有する。今後の基板ステージでは、可能な限り簡素な
形状や構造が求められる。Further, in addition to a mechanism for heating or cooling the substrate, various functions, for example, a function of electrostatically holding the substrate, may be added to the substrate stage in accordance with the progress of the semiconductor manufacturing process. Required. Further, it is conceivable that there are various restrictions on the material for forming the substrate stage. When designing a substrate stage in response to such requirements and restrictions, if the shape and structure are complicated as in the conventional apparatus, there is a problem that the substrate stage cannot be flexibly handled. Future substrate stages will require the simplest possible shape and structure.
【０００８】また近年、Ａｌ（アルミニウム）の高温ス
パッタや高温リフローなどの高温プロセスが注目されて
おり、このような装置の基板ステージでは、高温に対す
る強度や、高温と室温の繰返しサイクルに対する強度な
どが求められる。さらに、基板の上で、例えば４００〜
６００℃の高温を実現するためには、基板ステージで
は、この温度よりも若干高い温度で温度制御を行う必要
が生じる。このような高温プロセスにおいて、従来通
り、基板ステージの材質として金属を使用したとする
と、融点の約３分の１の温度で発生するといわれるクリ
ープ現象に起因して、基板ステージで変形が生じる。そ
の結果、基板ステージの交換期間が短くなり、耐久性に
ついて問題が発生する。In recent years, high-temperature processes such as high-temperature sputtering and high-temperature reflow of Al (aluminum) have attracted attention, and the substrate stage of such an apparatus has high strength against high temperatures and strength against repeated cycles between high temperatures and room temperatures. Desired. Further, on the substrate, for example, 400 to
In order to realize a high temperature of 600 ° C., it is necessary to control the temperature of the substrate stage at a temperature slightly higher than this temperature. In such a high-temperature process, if a metal is used as the material of the substrate stage as in the related art, deformation occurs in the substrate stage due to a creep phenomenon that occurs at a temperature about one third of the melting point. As a result, the replacement period of the substrate stage is shortened, and a problem occurs in durability.
【０００９】さらに前述のように高温（処理時）と室温
（待機時または停止時）の繰返しが生じる場合におい
て、基板ステージの加熱・冷却機構に溝や空洞等のよう
な肉厚が大きく変化する部分が存在したとすると、熱膨
脹や収縮が生じる場合に、構造的に応力が集中する原因
となり、基板ステージの耐久性に悪影響を及ぼす。Further, as described above, when the repetition of high temperature (during processing) and room temperature (during standby or stop) occurs, the thickness of the heating / cooling mechanism of the substrate stage such as grooves and cavities greatly changes. If there is a portion, when thermal expansion or contraction occurs, stress is structurally concentrated, which adversely affects the durability of the substrate stage.
【００１０】さらに、基板ステージと基板背面の接触状
態で伝熱ガスの拡散路として役立つ顕微鏡レベルの微小
な隙間が存在することを利用し、伝熱ガス導入通路を特
別に形成することなく、当該ガスを基板背面に導入する
ようにした従来技術も提案されている。この従来技術に
よれば、形状や構造の設計および材料の選択における制
約が少なく、製造コストが高くなるなどという前述の欠
点を解消できる。しかしながら、この従来技術は、熱を
均一に分布させ、均一度の高い面内温度分布を持たせる
という観点では不十分なものであった。Further, by utilizing the existence of a microscopic gap at the microscope level which serves as a diffusion path for the heat transfer gas when the substrate stage and the back surface of the substrate are in contact with each other, the heat transfer gas introduction passage is not particularly formed. Conventional techniques for introducing a gas to the back of a substrate have also been proposed. According to this conventional technique, the above-mentioned drawbacks such as a reduction in restrictions on the design of the shape and structure and the selection of the material and an increase in manufacturing cost can be solved. However, this conventional technique is insufficient from the viewpoint of uniformly distributing heat and having a highly uniform in-plane temperature distribution.
【００１１】本発明の目的は、ガスを伝熱媒体として使
用する基板加熱・冷却機構であって、安価に製作できる
簡易な形状と構造を有し、かつ基板に均一度の高い面内
温度分布を持たせることができる基板加熱・冷却機構を
提供することにある。An object of the present invention is to provide a substrate heating / cooling mechanism using a gas as a heat transfer medium, which has a simple shape and structure which can be manufactured at a low cost, and has a high uniformity in-plane temperature distribution on the substrate. It is an object of the present invention to provide a substrate heating / cooling mechanism capable of providing the following.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明に係る基板加熱・
冷却機構は、次のように構成される。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a method for heating a substrate.
The cooling mechanism is configured as follows.
【００１３】第１の基板加熱・冷却機構は、基板を設置
する基板ステージと、基板ステージに熱を与える加熱源
と、基板ステージの熱を逃がす冷却部を含み、基板ステ
ージは伝熱ガスを流すガス導入路を有し、このガス導入
路のガス吹出し孔が基板ステージの基板設置面に１つ形
成され、基板が基板ステージに設置されたとき、基板ス
テージの基板設置面に生じている顕微鏡で視認可能な微
細レベルでの凹凸に基づいて、基板設置面と基板の間の
接触領域に微小隙間が形成され、この微小隙間は、ガス
吹出し孔に通じて、伝熱ガスの拡散流路として用いられ
る基板加熱・冷却機構であって、さらに、基板ステージ
は、高温強度が大きくかつ熱伝導率が小さい板状部材で
作られ、この基板ステージを設置する基板支持機構の本
体が設けられ、上記の冷却部は基板支持機構の本体の内
部に設けられ、加熱源は、基板ステージと冷却部の間で
あって、基板ステージの背面側に接近させた状態で配置
され、基板ステージの背面に、熱伝導率が大きい金属で
形成される均熱板を密着させて設け、この均熱板と上記
の基板支持機構の本体とを、基板ステージを支持すると
共に、基板ステージの面内温度分布に応じて温度分布が
均等化されるように配置された支柱で連結するように構
成される。The first substrate heating / cooling mechanism includes a substrate stage on which a substrate is placed, a heating source for applying heat to the substrate stage, and a cooling unit for releasing heat from the substrate stage, and the substrate stage flows a heat transfer gas. It has a gas introduction passage, and one gas blowout hole of this gas introduction passage is formed on the substrate installation surface of the substrate stage, and when the substrate is installed on the substrate stage, the microscope is formed on the substrate installation surface of the substrate stage. Based on the irregularities at the visible fine level, a minute gap is formed in the contact area between the substrate setting surface and the substrate, and this minute gap is used as a diffusion channel for the heat transfer gas through the gas blowing hole. The substrate stage is made of a plate-like member having high strength at high temperature and low thermal conductivity, and a main part of a substrate supporting mechanism for installing the substrate stage.
The cooling unit is provided inside the main body of the substrate support mechanism.
The heating source is provided between the substrate stage and the cooling unit, is disposed in a state of being close to the back side of the substrate stage, and is formed of a metal having a high thermal conductivity on the back surface of the substrate stage. provided in close contact with soaking plate, the heat equalizing plate and the
The main body of the substrate support mechanism supports the substrate stage, and the temperature distribution varies according to the in-plane temperature distribution of the substrate stage.
It is configured to be connected by struts arranged so as to be equalized .
【００１４】第２の基板加熱・冷却機構は、上記第１の
構成において、好ましくは、基板ステージはステンレス
で形成され、均熱板は銅で形成される。In the second substrate heating / cooling mechanism according to the first configuration, preferably, the substrate stage is formed of stainless steel, and the heat equalizing plate is formed of copper.
【００１５】[0015]
【作用】基板ステージと基板背面との接触では、顕微鏡
的なレベルで見ると、微小面積で均一的に散在した接触
点（面積的に全体の数％の割合）が存在し、基板ステー
ジの基板設置面の中央付近に形成されたガス吹出し孔よ
り吹出された伝熱媒体としてのガスの拡散路としての微
小な隙間が確保されている。基板ステージの基板設置面
に対してブラスト加工を行えば、ガスを拡散させるため
のより有効な隙間を得ることができる。In the contact between the substrate stage and the rear surface of the substrate, microscopically, there are uniformly scattered contact points with a small area (a ratio of several percent of the whole area). A minute gap is secured as a diffusion path for gas as a heat transfer medium blown out from a gas blowout hole formed near the center of the installation surface. If blasting is performed on the substrate installation surface of the substrate stage, a more effective gap for diffusing gas can be obtained.
【００１６】望ましい構成として、ガス吹出し孔を１箇
所とし、このガス吹出し孔から吹出したガスを基板と基
板ステージとの間の微小隙間で拡散させるが、ガス供給
側と真空室との間では十分な圧力差が存在するために、
前述の微小な隙間を通してガスは瞬間的にほぼ均一に基
板背面全体に拡散することができる。また基板と基板ス
テージとの間に何等かの原因により圧力の偏りが生じた
としても前述の圧力差が大きいためにその影響は少な
い。As a desirable configuration, the gas blowout hole is provided at one place, and the gas blown out from the gas blowout hole is diffused in a minute gap between the substrate and the substrate stage. However, there is not enough space between the gas supply side and the vacuum chamber. Because there is a large pressure difference,
The gas can be instantaneously and almost uniformly diffused over the entire back surface of the substrate through the minute gap. Further, even if a pressure deviation occurs due to any cause between the substrate and the substrate stage, the influence is small because the above-mentioned pressure difference is large.
【００１７】従って、伝熱媒体としてのガスを導入する
ための通路の構造を特別に形成しなくても、ガスを基板
背面に導入することができる。Therefore, the gas can be introduced to the back surface of the substrate without specially forming a structure of the passage for introducing the gas as the heat transfer medium.
【００１８】上記作用を発揮する伝熱ガス通路構造に加
えて、さらに基板ステージを高温強度が大きくかつ熱伝
導率が小さい板状部材（好ましくは金属）で作り、この
基板ステージを、内部に冷却部を備える基板支持機構の
本体の上に設置し、加熱源を、基板ステージと冷却部の
間であって基板ステージの背面側に接近させた状態で配
置し、基板ステージの背面に熱伝導率が大きい金属で形
成される均熱板を密着させ、この均熱板と基板支持機構
の本体とを、基板ステージを支持すると共に基板ステー
ジの面内温度分布に応じて温度分布が均等化されるよう
に配置された支 柱で連結したため、基板における均熱性
を高め、基板において極めて良好な面内温度分布を作る
ことが可能となった。さらに基板ステージをステンレス
で形成し、均熱板を銅で作れば、基板ステージおよび基
板の各面内温度分布をいっそう良好なものに改善でき
る。In addition to the heat transfer gas passage structure that exhibits the effects, further making the substrate stage in a small high-temperature strength is high and the thermal conductivity of the plate-like member (preferably metal), this
The substrate stage is mounted on a substrate support mechanism with a cooling unit inside.
Installed on the main body, the heating source is arranged between the substrate stage and the cooling unit and close to the back side of the substrate stage, and is formed of a metal having high thermal conductivity on the back surface of the substrate stage The soaking plate is brought into close contact with the soaking plate and the substrate support mechanism.
To the substrate stage while supporting the substrate stage.
Temperature distribution is equalized according to the in-plane temperature distribution
Since linked with arranged standoff to increase the temperature uniformity in the substrate, it becomes possible to make a very good in-plane temperature distribution at the substrate. Furthermore, if the substrate stage is formed of stainless steel and the soaking plate is made of copper, the in-plane temperature distribution of the substrate stage and the substrate can be further improved.
【００１９】[0019]
【実施例】以下に、本発明の実施例の添付図面に基づい
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００２０】図１は基板を載せて支持する基板支持機構
の縦断面図、図２は図１の平面図である。各図におい
て、１は基板ステージで、基板ステージ１の上に処理対
象の基板２が載置（または設置）されている。基板２の
平面形状は円形であり、基板２を載置させる基板ステー
ジ１の載置面（または設置面）も基板の形状に対応して
円形の形状を有する。ステージ１上の基板２の上側に
は、基板２の周縁部を押さえる例えばリング形状のクラ
ンプ３が配置される。クランプ３は、通常、図示しない
駆動機構によって上下動自在に設けられ、基板２を押さ
えるときには下限位置に配置される。この実施例では、
基板ステージ１は金属材で作られ、かつ基板ステージ１
の下面には金属製の均熱板４が取り付けられる。均熱板
４は、好ましくは、基板ステージ１に形成された下面部
の凹所の中に配置され、かつ高い密着性をもって基板ス
テージ１の下面に接合される。高い密着性を持った接合
はロー付けや拡散接合等で実現される。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a substrate supporting mechanism for mounting and supporting a substrate, and FIG. 2 is a plan view of FIG. In each of the drawings, reference numeral 1 denotes a substrate stage on which a substrate 2 to be processed is placed (or set). The planar shape of the substrate 2 is circular, and the mounting surface (or installation surface) of the substrate stage 1 on which the substrate 2 is mounted has a circular shape corresponding to the shape of the substrate. Above the substrate 2 on the stage 1, for example, a ring-shaped clamp 3 that presses the peripheral edge of the substrate 2 is arranged. The clamp 3 is normally provided to be vertically movable by a drive mechanism (not shown), and is disposed at a lower limit position when the substrate 2 is pressed. In this example,
The substrate stage 1 is made of a metal material.
A metal heat equalizing plate 4 is attached to the lower surface of. The heat equalizing plate 4 is preferably arranged in a recess of the lower surface formed on the substrate stage 1 and is joined to the lower surface of the substrate stage 1 with high adhesion. Bonding with high adhesion is realized by brazing, diffusion bonding, or the like.
【００２１】５は基板支持機構の本体であり、本体５の
上に前述の基板ステージ１が設置され、その内部に基板
を加熱または冷却するための機構を備えている。基板ス
テージ１は本体５の上に押え部材６で固定される。本体
５の上部は凹所５ａが形成され、この凹所５ａには加熱
源が配置される。本実施例では、加熱源として複数個の
ランプヒータ７が使用される。複数のランプヒータ７
は、基板ステージ１に均等に熱が供給されるように、離
散した任意の位置に配置される。凹所５ａの中には、均
熱板４を接合した基板ステージ１を支持するための例え
ば３本の支柱８が配置される。３本の支柱８は、例えば
本体５の凹所５ａのほぼ中央部に配置され、その上側端
部は均熱板４の下面に当たっている。支柱８は熱を逃が
すための通路としての機能をも有する。従って、基板ス
テージ１の面内温度分布に応じて温度分布が均等化され
るように、任意の位置に支柱８を配置することができ
る。また本体５の内部には、冷却媒体を流通させるため
の通路９が設けられている。通路９の長手方向の形態
は、任意に作ることができる。Reference numeral 5 denotes a main body of the substrate support mechanism, on which the above-mentioned substrate stage 1 is installed, and a mechanism for heating or cooling the substrate is provided therein. The substrate stage 1 is fixed on a main body 5 by a holding member 6. A recess 5a is formed in the upper part of the main body 5, and a heating source is arranged in the recess 5a. In this embodiment, a plurality of lamp heaters 7 are used as a heating source. Multiple lamp heaters 7
Is evenly heat the substrate stage 1 is to be supplied, it is disposed in any position discrete. In the recess 5a, for example, three columns 8 for supporting the substrate stage 1 to which the heat equalizing plate 4 is joined are arranged. The three columns 8 are arranged, for example, substantially at the center of the recess 5 a of the main body 5, and the upper end thereof contacts the lower surface of the heat equalizing plate 4. The column 8 also has a function as a passage for releasing heat. Therefore, the columns 8 can be arranged at arbitrary positions so that the temperature distribution is equalized according to the in-plane temperature distribution of the substrate stage 1. A passage 9 for circulating a cooling medium is provided inside the main body 5. The longitudinal configuration of the passage 9 can be made arbitrarily.
【００２２】基板支持機構の本体５は、図示しない真空
容器で形成された真空室内に配置される。この真空容器
は、スパッタリング装置等の基板処理装置の処理容器で
ある。基板ステージ５の上に載置された基板２に対し処
理が施されるときには、真空室は所要の減圧状態にあ
る。The main body 5 of the substrate support mechanism is disposed in a vacuum chamber formed by a vacuum vessel (not shown). This vacuum container is a processing container of a substrate processing apparatus such as a sputtering apparatus. When processing is performed on the substrate 2 placed on the substrate stage 5, the vacuum chamber is in a required reduced pressure state.
【００２３】１０は、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスを真
空室内に導入するためのガス導入通路であり、その下方
には当該ガスを供給するためのガス供給源が存在する。
ガス導入通路１０は、本体５に対応する構造部分は１つ
の孔として形成され、その他の空間部分では１本のパイ
プとして形成される。ガス導入通路１０において、孔部
分とパイプ部分との間は、溶接部で接続されたり、また
はメタルＯリングを介設して接続されている。ガス導入
通路１０の上端開口部は、ガス吹出し孔１０ａとなって
いる。ガス供給源の図示は省略されている。ガス導入通
路１０は本体５のほぼ中央部に配置され、ガス吹出し孔
１０ａは基板載置面のほぼ中央部付近に形成される。前
述の支柱８は、ガス導入通路１０と接近した位置にあ
り、ガス吹出し孔１０ａの周辺に配置される。Reference numeral 10 denotes a gas introduction passage for introducing, for example, an argon (Ar) gas into a vacuum chamber, and a gas supply source for supplying the gas is provided below the gas introduction passage.
The gas introduction passage 10 is formed as a single hole in a structural portion corresponding to the main body 5 and as a single pipe in other space portions. In the gas introduction passage 10, the hole portion and the pipe portion are connected by a welded portion or connected via a metal O-ring. The upper end opening of the gas introduction passage 10 is a gas outlet 10a. Illustration of the gas supply source is omitted. The gas introduction passage 10 is disposed substantially at the center of the main body 5, and the gas blowing hole 10a is formed near the center of the substrate mounting surface. The above-mentioned column 8 is located at a position close to the gas introduction passage 10 and is arranged around the gas outlet 10a.
【００２４】ガス導入通路１０で導入されるガスは、本
来的にプロセスガスであるが、このガスを基板背面、さ
らに真空室に導入するための通路を、基板ステージと基
板との間に分散路（拡散路）として設けることにより、
加熱源から基板へ与えられる熱の伝達率を高めるための
伝熱媒体としても作用する。The gas introduced through the gas introduction passage 10 is essentially a process gas. A passage for introducing the gas into the back of the substrate and into the vacuum chamber is provided between the substrate stage and the substrate by a dispersion passage. (Diffusion path)
It also acts as a heat transfer medium for increasing the transfer rate of heat given from the heating source to the substrate.
【００２５】基板ステージ１における基板２を載置する
ための面は、好ましくはブラスト加工処理が施されてい
る。これは、基板載置面に微細な凹凸を形成するためで
ある。基板２が、かかる基板ステージ１の上に配置され
たとき、基板２の背面と基板ステージ１の上面との直接
の接触状態では、後述するように、必要な量のガスを均
等に分散（または拡散）させて基板背面に導くのに十分
な微小の隙間が形成されている。この隙間は顕微鏡で視
認され得る微細な空間である。なお、基板ステージ１の
基板載置面において、もともと必要十分な微細凹凸が形
成されている場合には、特別にブラスト加工を施す必要
はない。The surface of the substrate stage 1 on which the substrate 2 is placed is preferably subjected to blast processing. This is for forming fine irregularities on the substrate mounting surface. When the substrate 2 is placed on the substrate stage 1, in a state of direct contact between the back surface of the substrate 2 and the upper surface of the substrate stage 1, a necessary amount of gas is uniformly dispersed (or Small gaps are formed which are sufficient to diffuse (diffuse) to the rear surface of the substrate. This gap is a minute space that can be visually recognized with a microscope. Note that if the substrate mounting surface of the substrate stage 1 has originally formed necessary and sufficient fine irregularities, it is not necessary to perform special blast processing.
【００２６】ランプヒータ７を発熱させると、ランプヒ
ータ７からの輻射熱によって基板ステージ１が加熱され
る。基板ステージ１は、均熱板５を介してランプヒータ
７からの熱を受ける。基板ステージ１には、通常、例え
ば熱電対等の測温器（図示せず）が設けられ、基板ステ
ージ１の温度が測温器によって計測される。基板ステー
ジ１の温度はランプヒータ７から供給される熱を受けて
上昇するが、通常の構成では、基板ステージ１の温度
は、その温度を測温器で測定し、マイコン等で形成され
る制御手段（図示せず）にフィードバックし、ランプヒ
ータ７の電力供給源の電力供給量を制御することによ
り、必要な一定温度に制御される。When the lamp heater 7 generates heat, the substrate stage 1 is heated by radiation heat from the lamp heater 7. Substrate stage 1 receives heat from lamp heater 7 via heat equalizing plate 5. The substrate stage 1 is usually provided with a thermometer (not shown) such as a thermocouple, and the temperature of the substrate stage 1 is measured by the thermometer. Although the temperature of the substrate stage 1 rises in response to the heat supplied from the lamp heater 7, in a normal configuration, the temperature of the substrate stage 1 is measured by a temperature measuring device and controlled by a microcomputer or the like. By feeding back to a means (not shown) and controlling the power supply amount of the power supply source of the lamp heater 7, the required constant temperature is controlled.
【００２７】この実施例では、基板ステージ１はプレー
ト形状をなしており、好ましくは、高温における強度が
比較的に大きいＳＵＳ（ステンレス）等の金属を使用し
て作られる。一般的に、真空用材料として入手が容易で
かつ種々のデータが豊富なＳＵＳ３０４が使用されるこ
とが望ましい。ＳＵＳ３０４は熱伝導率が小さい金属で
あり、与えられた熱を保持する性能が高い。これによっ
て、基板ステージ１の有する熱を保持する。In this embodiment, the substrate stage 1 has a plate shape, and is preferably made of a metal such as SUS (stainless steel) having a relatively high strength at high temperatures. Generally, it is desirable to use SUS304 which is easily available as a material for vacuum and is rich in various data. SUS304 is a metal having a low thermal conductivity, and has high performance of retaining given heat. Thus, the heat of the substrate stage 1 is maintained.
【００２８】他方、均熱板４は熱伝導率の大きな例えば
Ｃｕ（銅）で形成されることが好ましい。均熱板４は、
ロー付けや拡散結合等の方法によって基板ステージ１に
密着状態で接合される。均熱板４を通してランプヒータ
７からの熱を受ける基板ステージ１では、均熱板４の有
する特性に基づき各部が均等に熱を受け、基板ステージ
１において良好な面内温度分布が生成される。良好な面
内温度分布とは、基板ステージ表面における均一な温度
分布のことをいう。基板ステージ１での良好な面内温度
分布は、その上に載置される基板２での良好な面内温度
分布をもたらす。ＳＵＳとＣｕは熱膨張率が接近してい
るので、加熱時に接合面に生じる応力が小さく、基板ス
テージ１をＳＵＳで作り、均熱板４をＣｕで作ることは
望ましい。ただし、基板ステージ１および均熱板４を金
属で作る場合において、その材質は上記の金属に限定さ
れるものではなく、同様な関係を有する金属であれば任
意のものを用いることができる。On the other hand, the heat equalizing plate 4 is preferably made of, for example, Cu (copper) having a high thermal conductivity. The soaking plate 4
It is joined to the substrate stage 1 in close contact by a method such as brazing or diffusion bonding. In the substrate stage 1 that receives heat from the lamp heater 7 through the heat equalizing plate 4, each portion receives heat uniformly based on the characteristics of the heat equalizing plate 4, and a good in-plane temperature distribution is generated in the substrate stage 1. Good in-plane temperature distribution refers to a uniform temperature distribution on the surface of the substrate stage. A good in-plane temperature distribution on the substrate stage 1 results in a good in-plane temperature distribution on the substrate 2 mounted thereon. Since SUS and Cu have close thermal expansion coefficients, the stress generated on the joint surface during heating is small, and it is desirable that the substrate stage 1 is made of SUS and the soaking plate 4 is made of Cu. However, when the substrate stage 1 and the soaking plate 4 are made of metal, the materials are not limited to the above-mentioned metals, and any metal having the same relation can be used.
【００２９】伝熱媒体であるガスとしては、前述の通り
例えばアルゴン（Ａｒ）ガスが使用される。このＡｒガ
スは、スパッタリング等の処理に関与するプロセスガス
も兼ねている。ガス導入通路１０でＡｒガスを導入する
と、ガス吹出し孔１０ａを通してＡｒガスが吹出され、
基板２の背面空間に流れ出る。基板２が基板ステージ１
上に配置されていない場合には、Ａｒガスは真空室に流
れ出る。基板２がクランプ３に押さえられて基板ステー
ジ１上に配置されている場合には、吹出し孔１０ａから
吹出したＡｒガスは基板２の背面に沿って基板と基板ス
テージとの間の隙間を分散的に流れ、基板周縁部分から
真空室内に流れ出る。As the gas serving as the heat transfer medium, for example, argon (Ar) gas is used as described above. This Ar gas also serves as a process gas involved in processing such as sputtering. When Ar gas is introduced through the gas introduction passage 10, Ar gas is blown out through the gas blowing holes 10a,
It flows out into the space behind the substrate 2. Substrate 2 is substrate stage 1
If not, the Ar gas flows out into the vacuum chamber. When the substrate 2 is placed on the substrate stage 1 by being pressed by the clamp 3, the Ar gas blown out from the blowing hole 10 a disperses the gap between the substrate and the substrate stage along the back surface of the substrate 2. And flows out of the peripheral portion of the substrate into the vacuum chamber.
【００３０】基板ステージ１の基板載置面は、通常の人
の視力による見た目には平坦となっており、基板２と基
板ステージ１との間には、ガスを流すための特別な構造
に基づくガス通路としての空間が形成されていない。し
かし、一般的な話として２つの固体表面同士の接触は、
顕微鏡で視認可能な微細レベルでみれば、全体の５％に
満たないといわれている。このため、基板２と基板ステ
ージ１との間には、ガスを均等に行き渡らせるのに十分
な隙間が形成されている。本実施例の場合には、特に基
板ステージ１の表面にブラスト加工が施されており、微
細な凹凸が形成されているので、より十分なガスを流す
ための隙間を確保することができる。このような凹凸の
形成は、ブラスト加工以外の方法でも行うことができる
のは勿論である。The substrate mounting surface of the substrate stage 1 is flat when viewed by an ordinary human eyesight, and is provided between the substrate 2 and the substrate stage 1 based on a special structure for flowing gas. The space as a gas passage is not formed. However, in general, the contact between two solid surfaces is
It is said that it is less than 5% of the whole when viewed at a fine level visible with a microscope. For this reason, a gap is formed between the substrate 2 and the substrate stage 1 that is sufficient to evenly distribute the gas. In the case of the present embodiment, blast processing is performed particularly on the surface of the substrate stage 1, and fine irregularities are formed, so that a gap for allowing a more sufficient gas to flow can be secured. Of course, such unevenness can be formed by a method other than blasting.
【００３１】基板２と基板ステージ１との間の接触部の
一部を、図３に拡大して示す。図３で明らかなように、
基板ステージ１の表面の微細な凹凸によって、基板２の
背面と基板ステージ１の表面との間に隙間１１が形成さ
れる。FIG. 3 is an enlarged view of a part of the contact portion between the substrate 2 and the substrate stage 1. As is evident in FIG.
A gap 11 is formed between the back surface of the substrate 2 and the surface of the substrate stage 1 due to the fine irregularities on the surface of the substrate stage 1.
【００３２】基板２が基板ステージ１上に載置されてい
る状態で、Ａｒガスがガス導入通路１０を通して供給さ
れるとき、ガス導入通路１０の内部と真空室との間では
圧力差が十分に存在する。そのため、特定な構造を設け
ることによってＡｒガスの流通経路を形成しなくとも、
中央付近の一箇所に形成されたガス吹出し孔１０ａから
流出したＡｒガスは、基板２と基板ステージ１の間に形
成された前述の隙間１１を通って流れ、かつ当該隙間１
１に瞬間的にほぼ均一に分散する。これによって伝熱媒
体としてのガスは、基板２の背面に均等に行き渡る。ま
た基板２と基板ステージ１の間において、何らかの原因
により圧力の偏りが生じても、ガス吹出し孔１０ａと真
空室との圧力差の方がはるかに大きいために、これが有
効に作用し、影響は少ない。Ａｒガスの圧力の偏りが生
じても影響はほとんどないので、ガス吹出し孔１０ａの
数は１つで足り、複数を設ける必要はない。しかし、複
数のガス吹出し孔を設けることは、必要に応じて、可能
である。When Ar gas is supplied through the gas introduction passage 10 while the substrate 2 is mounted on the substrate stage 1, a sufficient pressure difference exists between the inside of the gas introduction passage 10 and the vacuum chamber. Exists. Therefore, even if a specific structure is not provided to form a flow path of Ar gas,
The Ar gas flowing out of the gas blowing hole 10a formed at one location near the center flows through the gap 11 formed between the substrate 2 and the substrate stage 1, and the Ar gas flows out of the gap 1a.
1 is almost uniformly dispersed instantaneously. Thereby, the gas as the heat transfer medium spreads evenly on the back surface of the substrate 2. Further, even if a pressure deviation occurs between the substrate 2 and the substrate stage 1 for some reason, since the pressure difference between the gas blow-out hole 10a and the vacuum chamber is much larger, this works effectively, and the influence is reduced. Few. Since there is almost no effect even if the pressure of Ar gas is deviated, the number of the gas blowout holes 10a is one, and it is not necessary to provide a plurality of gas blowout holes. However, it is possible to provide a plurality of gas blowing holes as needed.
【００３３】基板処理装置の基板支持機構に設けられた
基板を加熱または冷却するための機構部分において、Ｃ
ｕ製の均熱板４を備えたＳＵＳ製の基板ステージ１を使
用すること、および基板２と基板ステージ１との接触部
に微細な隙間を確保すること、によって基板２の温度上
昇を望ましい状態とし、基板２における面内温度分布を
均等にすることが可能となる。図４において、（ａ）で
は本発明による装置での基板各部の昇温特性、面内温度
分布の一例を示し、（ｂ）では従来装置での基板各部の
昇温特性、面内温度分布の一例を示す。従来装置は、前
述の通り、ガス導入・分散経路としての溝、空洞、円環
状のリップを備えた構造を有するものである。図４の
（ａ），（ｂ）のそれぞれにおいて、 Cen，Top ，Ｌ，
Ｒ，O.F.の各記号で表される基板の各部は、図５に示す
通りである。図５は基板２の平面図を示し、２ａはその
オリフラ部分である。Cen は中心位置を示し、Top ，
Ｌ，Ｒ，O.F.は、それぞれ基板の縁から例えば約１０mm
内側の点である。In the mechanism for heating or cooling the substrate provided on the substrate support mechanism of the substrate processing apparatus,
A state in which the temperature of the substrate 2 is increased by using the SUS substrate stage 1 having the u-type soaking plate 4 and by ensuring a minute gap at the contact portion between the substrate 2 and the substrate stage 1 Thus, the in-plane temperature distribution in the substrate 2 can be made uniform. 4A shows an example of the temperature rise characteristics of each part of the substrate and the in-plane temperature distribution in the apparatus according to the present invention, and FIG. 4B shows the temperature rise characteristics and the in-plane temperature distribution of each part of the substrate in the conventional apparatus. An example is shown. As described above, the conventional apparatus has a structure including a groove, a cavity, and an annular lip as a gas introduction / dispersion path. In each of FIGS. 4A and 4B, Cen, Top, L,
Each part of the substrate represented by each symbol of R and OF is as shown in FIG. FIG. 5 is a plan view of the substrate 2, and 2a is an orientation flat portion thereof. Cen indicates the center position, Top,
L, R, and OF are each, for example, about 10 mm from the edge of the substrate.
It is an inside point.
【００３４】図４の（ａ）と（ｂ）の特性の比較で明ら
かなように、本発明による装置での基板の昇温特性およ
び面内温度分布は、従来装置でのそれらとほぼ同等の特
性を有し、かつ面内温度分布に関しては従来装置に比較
して、より改善されていることがわかる。本発明によれ
ば、複雑なガス導入・分散経路のための特別な構造を設
けることなく、簡単な構成で、望ましい温度上昇特性お
よび均等な面内温度分布特性を得ることができる。As is clear from the comparison of the characteristics shown in FIGS. 4A and 4B, the temperature rise characteristics and the in-plane temperature distribution of the substrate in the apparatus according to the present invention are almost the same as those in the conventional apparatus. It can be seen that the device has characteristics and the in-plane temperature distribution is more improved than the conventional device. According to the present invention, it is possible to obtain a desired temperature rise characteristic and a uniform in-plane temperature distribution characteristic with a simple configuration without providing a special structure for a complicated gas introduction / dispersion path.
【００３５】上記の実施例において、基板の表面温度分
布については、基板ステージ１の面内温度分布を調整す
ることにより、さらに改善することが可能である。基板
ステージ１の面内温度分布の調整は、基板ステージ１か
らの熱の逃がし、基板ステージ１への熱の供給等を調整
するための機構によって行われる。例えば、前述の支柱
８の材料に熱伝導率の良いものを使用すれば、通路９を
流れる冷却媒体に対しての熱の逃げを積極的に行うこと
が可能となる。このように支柱８の本数、配置位置、材
質を適当に選択することにより、その配置箇所に対応す
る基板ステージ部分の温度を調整することができる。図
１および図２に示した構成では、基板ステージの中央部
分の温度を最適なものに調整することができる。さら
に、ガス吹出し孔１０ａの位置が中央の一点である場
合、基板背面のガス圧は、中央箇所が高く、外周に向か
って低くなり、ガスによる熱伝達も、この分布に従う。
しかし、上記のように支柱８によって基板ステージ１の
中央部の温度を低くすることが可能であるから、中央部
分において、ガス圧が高く熱伝達が大きいことと、基板
ステージの温度が低いこととが互いに相殺して、結局、
基板上では均一な温度分布を得ることができる。In the above embodiment, the surface temperature distribution of the substrate can be further improved by adjusting the in-plane temperature distribution of the substrate stage 1. Adjustment of the in-plane temperature distribution of the substrate stage 1 is performed by a mechanism for releasing heat from the substrate stage 1, adjusting supply of heat to the substrate stage 1, and the like. For example, if a material having a high thermal conductivity is used as the material of the above-described column 8, it is possible to actively release heat to the cooling medium flowing through the passage 9. Thus, by appropriately selecting the number, arrangement position, and material of the columns 8, the temperature of the substrate stage portion corresponding to the arrangement position can be adjusted. In the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the temperature of the central portion of the substrate stage can be adjusted to an optimum temperature. Further, when the position of the gas outlet 10a is located at one point in the center, the gas pressure on the back surface of the substrate is high at the center and decreases toward the outer periphery, and the heat transfer by the gas follows this distribution.
However, as described above, since the temperature of the central portion of the substrate stage 1 can be lowered by the columns 8, the gas pressure is high and the heat transfer is large in the central portion, and the temperature of the substrate stage is low. Offset each other,
A uniform temperature distribution can be obtained on the substrate.
【００３６】また基板２において局所的に温度の高い部
分がある場合において、他の構成例として、基板ステー
ジ１の対応部分に例えば窪みを設け、当該部分に関する
基板２と基板ステージ１の距離を局所的に大きくし、こ
れにより熱伝達率を局所的に小さくして温度分布を改善
することもできる。When there is a locally high temperature portion in the substrate 2, as another configuration example, for example, a depression is provided in a corresponding portion of the substrate stage 1, and the distance between the substrate 2 and the substrate stage 1 with respect to the portion is locally increased. It is also possible to improve the temperature distribution by locally reducing the heat transfer coefficient.
【００３７】図６は、基板ステージ１の基板載置面に窪
み加工を施すことにより、基板における温度分布が改善
された実験データを示している。図６において、１Ａは
窪み１２が形成された基板ステージ、１３は基板ステー
ジ１Ａの直径方向に位置関係を対応させて示したグラフ
のための座標系であり、その横軸は直径方向の距離、縦
軸は基板上の温度を示している。図６の温度分布に関す
るグラフから明らかなように、窪み加工前の温度分布１
４に比較して窪み加工後の温度分布１５の方が、差異が
小さく、均一性が向上している。FIG. 6 shows experimental data in which the temperature distribution on the substrate is improved by performing a dent process on the substrate mounting surface of the substrate stage 1. In FIG. 6, 1A is a substrate stage in which a depression 12 is formed, 13 is a coordinate system for a graph showing the positional relationship in the diametrical direction of the substrate stage 1A, the horizontal axis of which is the distance in the diametrical direction, The vertical axis indicates the temperature on the substrate. As is clear from the graph relating to the temperature distribution in FIG.
Compared with No. 4, the difference in the temperature distribution 15 after the depression processing is smaller and the uniformity is improved.
【００３８】次に金属以外の他の材質を用いて基板ステ
ージを作製する他の実施例について説明する。金属以外
の材質の例としては、代表的にセラミックスである。こ
の実施例に従えば、前記実施例で明らかなように、基板
ステージにおいて特別に複雑な構造を有したガス通路を
形成しなくて済み、基板ステージ全体の形状が簡素化さ
れることから、セラミックスを用いて基板ステージを作
ることが可能になった。[0038] Next will be described another embodiment of manufacturing a substrate stage by using other material other than metal. As an example of the material other than the metal, ceramics is typically used. This
According to the embodiment, as is clear in Examples, it is not necessary to form a gas passage having a particularly complex structure in the substrate stage, since the shape of the entire substrate stage is simplified, ceramics It has become possible to make a substrate stage using.
【００３９】材質としてのセラミックスは、それ自体熱
伝導性に優れており、かつ加熱または冷却に対して耐久
性を有している。従ってセラミックスを用いて基板ステ
ージを作る場合には、図７に示すごとく、前述の実施例
で説明したような均熱板４を付設する必要はない。従っ
て、構造はさらに簡素化される。またセラミックスによ
る基板ステージは、粉末体を所要の条件下で固めて形成
することができるので、その表面（基板載置面）にもと
もとガス分散通路となり得る微細な凹凸を形成すること
ができる。従って、ブラスト加工を行う必要がなくな
る。勿論、ブラスト加工を施してもかまわない。図７に
おいて、２０はセラミックスで作製された基板ステージ
である。その他の構造は、図１で示した構造を同じであ
るので、同一要素に同一の符号を付し、その説明を省略
する。セラミックスの材料としては、例えばＳｉＣ（炭
化圭素）やＡｌＮ（窒化アルミニウム）等が用いられ
る。Ceramics as a material have excellent thermal conductivity and have durability against heating or cooling. Therefore, when a substrate stage is formed using ceramics, as shown in FIG. 7, it is not necessary to attach the heat equalizing plate 4 as described in the above embodiment. Therefore, the structure is further simplified. In addition, since the substrate stage made of ceramics can be formed by solidifying a powder body under required conditions, it is possible to form fine irregularities that can be originally gas dispersion passages on the surface (substrate mounting surface). Therefore, it is not necessary to perform blast processing. Of course, blast processing may be performed. In FIG. 7, reference numeral 20 denotes a substrate stage made of ceramics. Since other structures are the same as those shown in FIG. 1, the same reference numerals are given to the same elements, and the description thereof will be omitted. As the ceramic material, for example, SiC (silicon carbide), AlN (aluminum nitride), or the like is used.
【００４０】図８は、基板ステージをセラミックスで作
った他の実施例を示す。この実施例では、基板ステージ
２０の下に配置される加熱源として、面状の発熱体であ
るセラミックスヒータ２１を使用する。セラミックスヒ
ータ２１の下には、さらに、セラミックスヒータ２１か
ら下方への輻射熱を基板ステージ側に反射する反射板２
２が配置される。面状の発熱体であるセラミックスヒー
タ２１は、発熱領域を任意に設計できる特性を有し、そ
のために基板ステージ２０上で均一な面内温度分布を得
ることができ、その結果、基板２の面内温度分布をさら
に良くすることができる。FIG. 8 shows another embodiment in which the substrate stage is made of ceramics. In this embodiment, a ceramic heater 21 which is a planar heating element is used as a heating source disposed below the substrate stage 20. Below the ceramic heater 21, there is further provided a reflecting plate 2 for reflecting radiant heat downward from the ceramic heater 21 toward the substrate stage.
2 are arranged. The ceramic heater 21, which is a planar heating element, has a characteristic that a heating area can be arbitrarily designed, and therefore, a uniform in-plane temperature distribution can be obtained on the substrate stage 20. The internal temperature distribution can be further improved.
【００４１】図９は、基板ステージをセラミックスで作
った他の実施例を示す。この例では、セラミックス製基
板ステージ２３が、それ自体発熱体を内蔵することによ
りセラミックスヒータとして機能するように構成されて
いる。従って、基板支持機構の基板ステージの構成がさ
らに簡素化される共に、上記実施例と同様に発熱領域の
設計は任意であるので、基板２での面内温度分布を改善
することができる。FIG . 9 shows another embodiment in which the substrate stage is made of ceramics. In this example , the ceramic substrate stage 23 is configured to function as a ceramic heater by itself incorporating a heating element. Therefore, the configuration of the substrate stage of the substrate support mechanism is further simplified, and the design of the heat generating region is arbitrary as in the above embodiment, so that the in-plane temperature distribution on the substrate 2 can be improved.
【００４２】一般的にセラミックスの材料としては、耐
熱衝撃性、耐プラズマ性、およびスパッタによる膜付着
時の再生が可能なものが選ばれる。In general, the material of the ceramic is selected from those which can withstand thermal shock, plasma, and can be regenerated when a film is deposited by sputtering.
【００４３】前述した各実施例によれば、基板の大型化
に対応することができ、例えば８インチ基板の面内温度
分布の均一化に十分対応することができる。According to each of the above-described embodiments, it is possible to cope with an increase in the size of the substrate, and to sufficiently cope with, for example, a uniform in-plane temperature distribution of an 8-inch substrate.
【００４４】[0044]
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、次の効果を奏する。As apparent from the above description, the present invention has the following effects.
【００４５】基板ステージの形状および構造を簡素にす
ることができたため、製作が容易となり、製作コストが
安価になる。また基板ステージを金属材で作る場合に
は、材質選択の制約を少なくすることができる。また金
属以外の材料を用いて基板ステージを作ることも可能と
なる。また構造の簡単化によって基板ステージに各種機
能を付加することができる。Since the shape and structure of the substrate stage can be simplified, the production becomes easy and the production cost is reduced. When the substrate stage is made of a metal material, restrictions on the material selection can be reduced. In addition, it becomes possible to form the substrate stage using a material other than metal. Various functions can be added to the substrate stage by simplifying the structure.
【００４６】顕微鏡で視認可能なもともと存在する微細
凹凸に基づき基板ステージ・基板の間に形成された伝熱
ガスの分散通路になり得る隙間で伝熱ガスを分散させる
と共に、基板ステージを高温強度が大きくかつ熱伝導率
が小さい板状部材（好ましくは金属）で作り、この基板
ステージを設置する基板支持機構の本体が設けられ、上
記の冷却部は基板支持機構の本体の内部に設けられ、加
熱源は、基板ステージと冷却部の間であって、基板ステ
ージの背面側に接近させた状態で配置され、基板ステー
ジの背面に、熱伝導率が大きい金属で形成される均熱板
を密着させて設け、均熱板と基板支持機構の本体とを、
基板ステージを支持すると共に基板ステージの面内温度
分布に応じて温度分布が均等化されるように配置された
支柱で連結するようにしたため、基板における均熱性を
高め、基板において極めて良好な面内温度分布を作るこ
とができる。さらに基板ステージをステンレスで形成
し、均熱板を銅で作れば、基板ステージおよび基板の各
面内温度分布をいっそう良好なものに改善することがで
きる。The heat transfer gas is dispersed in a gap formed between the substrate stage and the substrate, which can be a heat transfer gas dispersion path, based on the microscopic unevenness existing originally, which can be visually recognized with a microscope, and the substrate stage has a high-temperature strength. This substrate is made of a plate-like member (preferably metal) that is large and has low thermal conductivity.
The main body of the substrate support mechanism where the stage is installed is provided.
The cooling unit described above is provided inside the main body of the substrate support mechanism, and the heating source is arranged between the substrate stage and the cooling unit, in a state close to the back side of the substrate stage, and on the back surface of the substrate stage. A heat equalizing plate formed of a metal having a large thermal conductivity is provided in close contact with the heat equalizing plate and the main body of the substrate support mechanism .
Supports substrate stage and in-plane temperature of substrate stage
Arranged so that the temperature distribution is equalized according to the distribution
Since the connection is made by the columns, the temperature uniformity of the substrate can be enhanced, and an extremely good in-plane temperature distribution can be formed in the substrate. Furthermore, if the substrate stage is formed of stainless steel and the soaking plate is formed of copper, the in-plane temperature distribution of the substrate stage and the substrate can be further improved.
【図１】本発明の基板加熱・冷却機構の基本的実施例を
示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a basic embodiment of a substrate heating / cooling mechanism of the present invention.
【図２】基本的実施例の基板ステージの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a substrate stage according to a basic embodiment.
【図３】基板と基板ステージの間の構造を示す要部縦断
面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of a main part showing a structure between a substrate and a substrate stage.
【図４】基板の昇温特性と面内温度分布を示すグラフで
ある。FIG. 4 is a graph showing a temperature rise characteristic and an in-plane temperature distribution of a substrate.
【図５】図４のグラフの計測点を示す基板平面図であ
る。FIG. 5 is a plan view of a substrate showing measurement points in the graph of FIG. 4;
【図６】基板ステージにおける窪み形成前と形成後の面
内温度分布の差異を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a difference in an in-plane temperature distribution before and after the formation of the dent on the substrate stage.
【図７】基板加熱・冷却機構の他の実施例を示す縦断面
図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the substrate heating / cooling mechanism .
【図８】基板加熱・冷却機構の他の実施例を示す縦断面
図である。FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the substrate heating / cooling mechanism .
【図９】基板加熱・冷却機構の他の実施例を示す縦断面
図である。FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the substrate heating / cooling mechanism .
１ 基板ステージ ２ 基板 ３ クランプ ４ 均熱板 ５ 基板支持機構の本体 ６ 押え部材 ７ ランプヒータ ８ 支柱 ９ 冷却媒体の通路 １０ ガス導入通路 １１ 隙間 １２ 窪み ２０ セラミックス製の基板ステージ ２１ セラミックスヒータ ２３ ヒータ内蔵のセラミックス製基
板ステージDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate stage 2 Substrate 3 Clamp 4 Heat equalizing plate 5 Main body of substrate support mechanism 6 Holding member 7 Lamp heater 8 Support post 9 Coolant passage 10 Gas introduction passage 11 Gap 12 Depression 20 Ceramic substrate stage 21 Ceramic heater 23 Built-in heater Ceramic substrate stage
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−216578（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−216550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−169243（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−52423（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−214619（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−46056（ＪＰ，Ｂ２) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-1-216578 (JP, A) JP-A-1-216550 (JP, A) JP-A-63-169243 (JP, A) JP-A-2-216 52423 (JP, A) JP-A-3-214619 (JP, A) JP-B-55-46056 (JP, B2)
Claims (2)
板ステージに熱を与える加熱源と、前記基板ステージの
熱を逃がす冷却部を含み、 前記基板ステージは伝熱ガスを流すガス導入路を有し、
このガス導入路のガス吹出し孔が前記基板ステージの基
板設置面に１つ形成され、 前記基板が前記基板ステージに設置されたとき、前記基
板ステージの前記基板設置面に生じている顕微鏡で視認
可能な微細レベルでの凹凸に基づいて、前記基板設置面
と前記基板の間の接触領域に微小隙間が形成され、この
微小隙間は、前記ガス吹出し孔に通じて、前記伝熱ガス
の拡散流路として用いられる基板加熱・冷却機構におい
て、 前記基板ステージは、高温強度が大きくかつ熱伝導率が
小さい板状部材で作られ、前記基板ステージを設置する基板支持機構の本体が設け
られ、 前記冷却部は前記の基板支持機構の本体の内部に設けら
れ、 前記加熱源は、前記基板ステージと前記冷却部の間であ
って、前記基板ステージの背面側に接近させた状態で配
置され、 前記基板ステージの背面に、熱伝導率が大きい金属で形
成される均熱板を密着させて設け、 前記均熱板と前記の基板支持機構の本体とを、前記基板
ステージを支持すると共に、前記基板ステージの面内温
度分布に応じて温度分布が均等化されるように配置され
た支柱で連結したことを特徴とする基板加熱・冷却機
構。A substrate stage on which a substrate is placed; a heating source for applying heat to the substrate stage; and a cooling unit for releasing heat from the substrate stage, wherein the substrate stage has a gas introduction passage for flowing a heat transfer gas. And
One gas outlet of this gas introduction path is formed on the substrate installation surface of the substrate stage, and when the substrate is installed on the substrate stage, it can be visually recognized by a microscope generated on the substrate installation surface of the substrate stage. A minute gap is formed in a contact area between the substrate installation surface and the substrate based on irregularities at a very fine level, and the minute gap communicates with the gas blowout hole to form a diffusion path for the heat transfer gas. In the substrate heating / cooling mechanism used as the substrate stage, the substrate stage is made of a plate-like member having a high high-temperature strength and a small thermal conductivity, and a main body of a substrate supporting mechanism for installing the substrate stage is provided.
The cooling unit is provided inside a main body of the substrate support mechanism.
The heating source is disposed between the substrate stage and the cooling unit and close to the rear side of the substrate stage, and is formed of a metal having a high thermal conductivity on the rear surface of the substrate stage. The soaking plate and the main body of the substrate supporting mechanism are supported to support the substrate stage and the in-plane temperature of the substrate stage.
Temperature distribution according to the temperature distribution
A substrate heating / cooling mechanism, which is connected by a supporting column.
いて、前記基板ステージはステンレスで形成され、前記
均熱板は銅で形成されることを特徴とする基板加熱・冷
却機構。2. The substrate heating / cooling mechanism according to claim 1, wherein said substrate stage is made of stainless steel, and said heat equalizing plate is made of copper.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34183493A JP3021264B2 (en) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | Substrate heating / cooling mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34183493A JP3021264B2 (en) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | Substrate heating / cooling mechanism |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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