JP4875806B2 - Heating plate mounting structure and semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等を加熱する加熱プレートをステージに取り付けるための加熱プレートの取付構造および半導体製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造装置の一つであるスパッタリング装置は、例えば所定の真空度に減圧される処理チャンバを有し、この処理チャンバ内には、半導体ウェハを加熱するための基板加熱装置が配置されている。このような基板加熱装置の一例を図3に示す。
【0003】
図3において、基板加熱装置100はステージ101を有し、このステージ101には、冷却水が通るための冷却通路(図示せず)が設けられている。このステージ101の上部には、絶縁プレート102を介して加熱プレート103が配置され、この加熱プレート103上にウェハWが保持される。これらのステージ101、絶縁プレート102、加熱プレート103は、複数のボルト104で固定されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の基板加熱装置100においては、加熱プレート103と絶縁プレート102とステージ101との間に温度勾配があるため、以下の不具合が生じる。
【0005】
即ち、ボルト104を強く締め付けると、加熱プレート103と絶縁プレート102との熱膨張差、絶縁プレート102とステージ101との熱膨張差によって、これらの部材の摺動が起こる虞がある。この場合には、パーティクルが発生したり、各部材の損傷や摩耗を引き起こし、最悪の場合には加熱プレート103が割れてしまう可能性がある。このような不具合を回避するために、ボルト104の締付力を緩くすることも考えられるが、この場合には、加熱プレート103、絶縁プレート102、ステージ101の位置ズレが起きやすくなる。このため、各部材の位置ズレを防止すべく、ボルト104の締付力を定期的にチェックする必要があり、管理の点で手間がかかる。
【0006】
本発明の目的は、管理負担をかけることなく、パーティクルの発生や加熱プレート等の損傷・摩耗を低減することができる加熱プレートの取付構造および半導体製造装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ステージの上部に配置された加熱プレートをステージに取り付けるための加熱プレートの取付構造であって、加熱プレートからステージに向けて上下方向に延びるように設けられたボルト挿入穴と、ボルト挿入穴内に差し込まれるボルトと、ステージ側に配置され、ボルトがねじ込まれるナットと、一端がナットに接し他端がステージに接するように配置されたコイルバネとを有することを特徴とするものである。
【0008】
このような本発明において、加熱プレートをステージに取り付ける場合は、ボルトをボルト挿入穴に上側から差し込み、その状態でボルトをナットにねじ込んでいく。すると、それに従ってナットが上方に移動するため、コイルバネが付勢力に抗して収縮し、この時のコイルバネの力によって加熱プレートとステージとが締め付けられる。このように加熱プレートをステージにボルト止めするのではなく、コイルバネの力を利用して加熱プレートをステージに取り付けるので、加熱プレートとステージとの熱膨張差による加熱プレート及びステージの摺動が抑えられる。これにより、ボルトの締結力を管理しなくても、パーティクルの発生や加熱プレート及びステージの損傷・摩耗を低減することができる。
【0009】
好ましくは、ステージには、ボルト挿入穴の一部を形成するナット収納部が設けられ、コイルバネの他端は、ナット収納部を形成するステージの内壁端面に接している。この場合には、ナット及びコイルバネがステージ内に配置されるため、高さ方向のスペース効率が向上する。
【0010】
また、好ましくは、ステージには、ナットを支持するための支持プレートが設けられている。これにより、ナットを手に持った状態で、ボルトをナットにねじ込む必要がなくなる。従って、ステージの下方に手を入れるスペースが無い場合でも、加熱プレートをステージに確実に取り付けることができる。
【0011】
さらに、好ましくは、ボルトには、ナットに対するねじ込み量を規制するためのストッパが設けられている。これにより、必要以上に加熱プレートとステージとを締め付けることを防止できる。
【0012】
例えば、ステージには、冷却用冷媒が通るための冷却通路が設けられている。また、ステージと加熱プレートとの間には絶縁プレートが配置され、絶縁プレートには、ボルト挿入穴の一部分が設けられた構成とすることもできる。
【0013】
また、本発明は、処理チャンバと、処理チャンバ内に配設されたステージと、ステージの上部に配置された加熱プレートとを備えた半導体製造装置であって、加熱プレートからステージに向けて上下方向に延びるように設けられたボルト挿入穴と、ボルト挿入穴内に差し込まれるボルトと、ステージ側に配置され、ボルトがねじ込まれるナットと、一端がナットに接し他端がステージに接するように配置されたコイルバネとを有することを特徴とするものである。
【0014】
これにより、上述したように、加熱プレートとステージとの熱膨張差による加熱プレート及びステージの摺動が抑えられるため、ボルトの締結力を管理することなく、パーティクルの発生や加熱プレート等の損傷・摩耗を低減することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る加熱プレートの取付構造および半導体製造装置の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【0016】
図1は、本発明に係る半導体製造装置の一実施形態としてスパッタリング装置を示した概略構成図である。同図において、スパッタリング装置1は処理チャンバ2を有し、この処理チャンバ2の内部は真空ポンプ3により減圧排気される。処理チャンバ2の上部には、陰極を形成する円形状のターゲット4が設けられている。また、処理チャンバ2の内部には、基板加熱装置5が配置されている。
【0017】
基板加熱装置5は、陽極を形成するステージ6を有し、このステージ6は、例えばステンレススチールやアルミニウム等で形成されている。ステージ6内には、冷却用冷媒(例えば冷却水)が通るための冷却通路7が設けられている。また、ステージ6には、電気リード線8を介して電源9が接続されており、この電源9によりステージ6を通電すると、ステージ6(陽極)とターゲット4(陰極)との間にプラズマが発生する。
【0018】
ステージ6の上部には、円形状の絶縁プレート10を介して円形状の加熱プレート11が配置されている。加熱プレート11は、例えばセラミックヒータを含む静電チャックとして構成され、ウェハWを吸着して保持する。加熱プレート11には、電気リード線12を介して電源13が接続されており、この電源13により加熱プレート11を通電すると、加熱プレート11上に置かれたウェハWと加熱プレート11との間にクーロン力が発生し、ウェハWが加熱プレート11に吸着される。絶縁プレート10は、熱および電気を絶縁するものであり、石英やセラミック等で形成されている。
【0019】
このように構成したスパッタリング装置1を用いて成膜プロセスを行う場合、まず図示しないウェハ搬送ロボットによって、ウェハWを処理チャンバ2内に搬入して加熱プレート11上に置く。そして、電源13を投入して加熱プレート11(静電チャック)を通電し、ウェハWを加熱プレート11上に固定する。このとき、ウェハWは、加熱プレート11に内蔵されたセラミックヒータによって加熱される。
【0020】
次いで、真空ポンプ3を作動させて処理チャンバ2内を所定の真空度になるまで減圧排気する。そして、処理チャンバ2内にArガスを導入すると共に、電源9を投入して、ステージ6とターゲット4との間に電力を印加する。すると、両者間にプラズマ放電が起こり、Arイオンがターゲット4に衝突し、そこからスパッタされる粒子がウェハW上に堆積して薄膜が形成される。
【0021】
その後、ウェハWの成膜が完了すると、電源9,13をオフにし、ウェハ搬送ロボット(図示せず)によって、加熱プレート11上のウェハWを処理チャンバ2の外部に搬出する。
【0022】
以上のようなスパッタリング装置1において、基板加熱装置5の加熱プレート11は、その周縁部において3本以上のボルト14及びその他の部品によりステージ6に取り付けられている。この加熱プレート11の取付構造を図2に示す。
【0023】
同図において、加熱プレート11には、上下方向に貫通したボルト挿入穴15が形成され、このボルト挿入穴15の上面側には、ボルト14の頭部14aを収納するためのボルト頭収納部15aが設けられている。絶縁プレート10には、ボルト挿入穴15に続いて上下方向に貫通したボルト挿入穴16が形成されている。
【0024】
ステージ6には、ボルト挿入穴16に続いて上下方向に貫通したボルト挿入穴17が形成され、このボルト挿入穴17には、ナット18を上下方向に移動可能に収納するためのナット収納部17aが形成されている。ナット収納部17aは、例えばナット18の形状に対応した六角状をなしており、ナット18を収納した状態ではナット18が回転しないように構成されている。
【0025】
ステージ6には、支持プレート19がナット収納部17aの開口を塞ぐように設けられている。この支持プレート19は、ボルト14がナット18にねじ込まれていない状態において、ナット収納部17aに収納されたナット18を支持するものであり、複数のボルト20によりステージ6に固定されている。
【0026】
このようなプレート19上にナット18が置かれた状態で、ボルト14が上側からボルト挿入穴15〜17に差し込まれ、ナット18にボルト14の先端部がねじ込まれる。なお、ボルト14は、その頭部14aがボルト頭収納部15aに収納された時に支持プレート19に当接するような長さを有している。
【0027】
なお、ここではステージ6に支持プレート19を設けたが、ステージ6の下方に手を入れるスペースがあれば、特にそのような支持プレート19を設けずに、ナット収納部17aに収納したナット18を手に持った状態で、ボルト14をナット18にねじ込んでもよい。
【0028】
また、ナット収納部17aにおけるナット18の上方には、コイルバネ21が収容されている。このコイルバネ21の一端はナット18に接し、コイルバネ21の他端は、ナット収納部17aを形成するステージ6の内壁端面6aに接している。
【0029】
このようにステージ6にナット収納部17aを設け、このナット収納部17aにナット18及びコイルバネ21を配置したので、基板加熱装置5の高さ寸法が小さくなり、スペース的に有利となる。
【0030】
ここで、加熱プレート11をステージ6に取り付ける場合は、ナット18にねじ込まれたボルト14を更に回転させて、ナット18にねじ込んでいく。このとき、ボルト14の先端が支持プレート19に当接した後は、ボルト14の回転に従ってナット18が上方に移動するため、コイルバネ21がその付勢力に抗して収縮し、そのコイルバネ21の力によってステージ6、絶縁プレート10、加熱プレート11が締め付けられる。この締付力は、コイルバネ21のばね定数およびコイルバネ21の収縮量によって決まる。このとき、コイルバネ21は、冷却通路7を有するステージ6内に設けられているので、熱によってコイルバネ21の機能が損なわれることは無く、所望の締付力を保つことができる。
【0031】
また、ボルト14には、ナット18に対するねじ込み量を規制するためのストッパ22が設けられ、このストッパ22によりコイルバネ21の収縮量を制限している。これにより、ステージ6、絶縁プレート10、加熱プレート11を必要以上に締め付けることは無い。
【0032】
以上のように本実施形態によれば、加熱プレート11をボルトの強い締結力によりステージ6に固定するのではなく、コイルバネ21の伸張力を利用して取り付けるようにしたので、加熱プレート11と絶縁プレート10との間の熱膨張差、絶縁プレート10とステージ6との間の熱膨張差によって加えられるストレスが緩和される。これにより、そのような熱膨張差が原因で起きる加熱プレート11、絶縁プレート10、ステージ6の摺動が抑えられるので、処理チャンバ2内でのパーティクルの発生や、加熱プレート11等の損傷および摩耗が大幅に低減される。
【0033】
このとき、ボルト14及びコイルバネ21によってステージ6、絶縁プレート10、加熱プレート11がある程度の力で締め付けられるので、これらの部材間で位置ズレを起こすことはほとんど無い。また、加熱プレート11とウェハWとの間に生じる残留吸着力によって、ウェハWの搬送時にウェハWと一緒に加熱プレート11が浮き上がることも確実に防止できる。
【0034】
また、ボルト止めによる加熱プレート11の固定時にボルトの締結力を緩くした場合のように、加熱プレート11の位置ズレを防止するためにボルトの締結力を定期的にチェックする必要もなく、管理負担が大幅に削減される。
【0035】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ステージ6にナット収納部17aを設け、このナット収納部17aにナット18及びコイルバネ21を収納したが、ステージ6の下方にある程度のスペースがあるような場合には、そのようなナット収納部17aを設けないで構成することも可能である。例えば、ボルトとしてステージ6を貫通するような長さを有するものを用い、ステージ6の下方位置にナット18を配置し、このナット18とステージ6の下面と間にコイルバネ21を設けてもよい。この場合には、ステージ6の構造を簡素化できる。
【0036】
また、上記実施形態は、半導体製造装置としてスパッタリング装置を採用したものであるが、本発明に係わる加熱プレートの取付構造は、ステージと加熱プレートとを有する他の半導体製造装置にも適用できる。
【0037】
【発明の効果】
本発明によれば、ボルトがねじ込まれたナットとステージの所定部位との間に配置されたコイルバネの力を利用して、加熱プレートをステージに取り付けるようにしたので、管理負担をかけることなく、パーティクルの発生や加熱プレート等の損傷・摩耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体製造装置の一実施形態としてスパッタリング装置を示す概略構成図である。
【図2】図1に示す加熱プレートをステージに取り付ける構造を示す図である。
【図3】従来において加熱プレートをステージに取り付ける構造の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1…スパッタリング装置(半導体製造装置)、2…処理チャンバ、6…ステージ、6a…内壁端面、7…冷却通路、10…絶縁プレート、11…加熱プレート、14…ボルト、15〜17…ボルト挿入穴、17a…ナット収納部、18…ナット、19…支持プレート、21…コイルバネ、22…ストッパ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating plate mounting structure and a semiconductor manufacturing apparatus for mounting a heating plate for heating a semiconductor wafer or the like to a stage.
[0002]
[Prior art]
A sputtering apparatus, which is one of semiconductor manufacturing apparatuses, has a processing chamber that is depressurized to a predetermined degree of vacuum, for example, and a substrate heating apparatus for heating a semiconductor wafer is disposed in the processing chamber. An example of such a substrate heating apparatus is shown in FIG.
[0003]
In FIG. 3, the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the
[0005]
That is, if the
[0006]
An object of the present invention is to provide a heating plate mounting structure and a semiconductor manufacturing apparatus capable of reducing the generation of particles and the damage and wear of the heating plate and the like without imposing a management burden.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a heating plate mounting structure for mounting a heating plate disposed on an upper part of a stage to a stage, and includes a bolt insertion hole provided so as to extend vertically from the heating plate toward the stage, and a bolt It is characterized by having a bolt inserted into the insertion hole, a nut arranged on the stage side, into which the bolt is screwed, and a coil spring arranged so that one end contacts the nut and the other end contacts the stage.
[0008]
In the present invention, when the heating plate is attached to the stage, the bolt is inserted into the bolt insertion hole from above and the bolt is screwed into the nut in that state. Then, since the nut moves upward accordingly, the coil spring contracts against the urging force, and the heating plate and the stage are tightened by the force of the coil spring at this time. Instead of bolting the heating plate to the stage in this way, the heating plate is attached to the stage using the force of the coil spring, so that sliding of the heating plate and the stage due to the difference in thermal expansion between the heating plate and the stage can be suppressed. . Thereby, even if it does not manage the fastening force of a volt | bolt, generation | occurrence | production of a particle and damage and abrasion of a heating plate and a stage can be reduced.
[0009]
Preferably, the stage is provided with a nut housing part that forms a part of the bolt insertion hole, and the other end of the coil spring is in contact with the inner wall end surface of the stage that forms the nut housing part. In this case, since the nut and the coil spring are arranged in the stage, the space efficiency in the height direction is improved.
[0010]
Preferably, the stage is provided with a support plate for supporting the nut. This eliminates the need to screw the bolt into the nut while holding the nut in hand. Therefore, even when there is no space for putting a hand under the stage, the heating plate can be securely attached to the stage.
[0011]
Further, preferably, the bolt is provided with a stopper for restricting the screwing amount with respect to the nut. This can prevent the heating plate and the stage from being tightened more than necessary.
[0012]
For example, the stage is provided with a cooling passage through which a cooling refrigerant passes. Further, an insulating plate may be disposed between the stage and the heating plate, and the insulating plate may be provided with a part of the bolt insertion hole.
[0013]
Further, the present invention is a semiconductor manufacturing apparatus including a processing chamber, a stage disposed in the processing chamber, and a heating plate disposed on the upper part of the stage, and the vertical direction from the heating plate toward the stage A bolt insertion hole provided so as to extend to the bolt, a bolt inserted into the bolt insertion hole, a nut disposed on the stage side, a nut into which the bolt is screwed, and one end in contact with the nut and the other end in contact with the stage And a coil spring.
[0014]
Thereby, as described above, since the sliding of the heating plate and the stage due to the difference in thermal expansion between the heating plate and the stage is suppressed, the generation of particles, damage to the heating plate, etc. can be performed without managing the fastening force of the bolt. Wear can be reduced.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a heating plate mounting structure and a semiconductor manufacturing apparatus according to the invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a sputtering apparatus as an embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention. In FIG. 1, a sputtering apparatus 1 has a processing chamber 2, and the inside of the processing chamber 2 is evacuated by a vacuum pump 3. A circular target 4 for forming a cathode is provided on the upper portion of the processing chamber 2. A
[0017]
The
[0018]
A
[0019]
When the film forming process is performed using the sputtering apparatus 1 configured as described above, first, the wafer W is loaded into the processing chamber 2 by a wafer transfer robot (not shown) and placed on the
[0020]
Next, the vacuum pump 3 is operated to evacuate the inside of the processing chamber 2 to a predetermined degree of vacuum. Then, Ar gas is introduced into the processing chamber 2, and the power supply 9 is turned on to apply power between the
[0021]
Thereafter, when film formation of the wafer W is completed, the
[0022]
In the sputtering apparatus 1 as described above, the
[0023]
In the figure, a
[0024]
The
[0025]
A
[0026]
With the
[0027]
Here, the
[0028]
A
[0029]
As described above, the
[0030]
Here, when attaching the
[0031]
The
[0032]
As described above, according to the present embodiment, the
[0033]
At this time, the
[0034]
Moreover, it is not necessary to periodically check the fastening force of the bolt in order to prevent the displacement of the
[0035]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the
[0036]
Moreover, although the said embodiment employ | adopted a sputtering device as a semiconductor manufacturing apparatus, the attachment structure of the heating plate concerning this invention is applicable also to the other semiconductor manufacturing apparatus which has a stage and a heating plate.
[0037]
【Effect of the invention】
According to the present invention, since the heating plate is attached to the stage using the force of the coil spring arranged between the nut into which the bolt is screwed and the predetermined part of the stage, without burdening the management, Generation of particles and damage / wear of the heating plate can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a sputtering apparatus as an embodiment of a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a structure for attaching a heating plate shown in FIG. 1 to a stage.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional structure for attaching a heating plate to a stage.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sputtering apparatus (semiconductor manufacturing apparatus), 2 ... Processing chamber, 6 ... Stage, 6a ... End surface of inner wall, 7 ... Cooling passage, 10 ... Insulating plate, 11 ... Heating plate, 14 ... Bolt, 15-17 ... Bolt insertion hole , 17a ... nut housing portion, 18 ... nut, 19 ... support plate, 21 ... coil spring, 22 ... stopper.
Claims (6)
前記加熱プレートから前記ステージに向けて上下方向に延びるように設けられたボルト挿入穴と、
前記ボルト挿入穴内に差し込まれるボルトと、
前記ステージ側に配置され、前記ボルトがねじ込まれるナットと、
一端が前記ナットに接し他端が前記ステージに接するように配置されたコイルバネとを有し、
前記ステージには、冷却用冷媒が通るための冷却通路が設けられていることを特徴とする加熱プレートの取付構造。A heating plate mounting structure for mounting a heating plate disposed on the stage to the stage,
A bolt insertion hole provided so as to extend vertically from the heating plate toward the stage;
A bolt inserted into the bolt insertion hole;
A nut disposed on the stage side, into which the bolt is screwed;
A coil spring disposed so that one end is in contact with the nut and the other end is in contact with the stage;
A mounting structure for a heating plate, wherein the stage is provided with a cooling passage through which a cooling refrigerant passes .
前記コイルバネの他端は、前記ナット収納部を形成する前記ステージの内壁端面に接している請求項1記載の加熱プレートの取付構造。The stage is provided with a nut storage portion that forms a part of the bolt insertion hole,
The heating plate mounting structure according to claim 1, wherein the other end of the coil spring is in contact with an inner wall end surface of the stage forming the nut housing portion.
前記ボルト挿入穴の一部分が設けられている請求項1〜4のいずれか一項記載の加熱プレートの取付構造。An insulating plate is disposed between the stage and the heating plate, and the insulating plate includes:
The heating plate mounting structure according to any one of claims 1 to 4, wherein a part of the bolt insertion hole is provided.
前記加熱プレートから前記ステージに向けて上下方向に延びるように設けられたボルト挿入穴と、
前記ボルト挿入穴内に差し込まれるボルトと、
前記ステージ側に配置され、前記ボルトがねじ込まれるナットと、
一端が前記ナットに接し他端が前記ステージに接するように配置されたコイルバネとを有し、
前記ステージには、冷却用冷媒が通るための冷却通路が設けられていることを特徴とする半導体製造装置。A semiconductor manufacturing apparatus comprising: a processing chamber; a stage disposed in the processing chamber; and a heating plate disposed above the stage,
A bolt insertion hole provided so as to extend vertically from the heating plate toward the stage;
A bolt inserted into the bolt insertion hole;
A nut disposed on the stage side, into which the bolt is screwed;
A coil spring disposed so that one end is in contact with the nut and the other end is in contact with the stage;
The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the stage is provided with a cooling passage through which a cooling refrigerant passes .
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