(57)【要約】【課題】被処理物を均一な温度に保持できる温度制御機構を備えたステージを有する真空処理装置を提供する【解決手段】真空処理装置のステージ１７が、その内部に流体を通過させる流路を有し、流路内に流体を通過させるとともに、流体の流れ方向を切り替え可能な温度制御機構４０を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に配設したステージ上に被処理物を保持して、被処理物を処理する真空処理装置において、
前記ステージが、被処理物を保持し、その内部に形成した流路内に流体を通過させて、保持した被処理物の温度制御を行うステージであって、
前記流路内に流体を通過させるとともに、流体の流れ方向を切り替え可能な温度制御機構を備えていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記温度制御機構は、前記流路の両端部にそれぞれ一対の切替弁を備え、当該両端部の切替弁のうち一方の対を流入側の切替弁に切り替えたときに、他方の対を流出側の切替弁に切り替え、一方の対を流出側の切替弁に切り替えたときに、他方の対を流入側の切替弁に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置、エッチング装置及び蒸着装置などの真空処理装置、特に各装置において被処理物を保持するステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、エッチング装置、蒸着装置等の真空処理装置には、基板等の被処理物を保持するステージが配設されている。このステージ内には、液体、気体または気液混合流体を流す流路が設けられており、ステージ上に保持する被処理物の温度制御を行っている（特許文献１参照）。
【０００３】
図３は従来のステージの温度制御機構を示す模式図である。
【０００４】
図３に示すように、ステージ５０には、その内部に設けられた流路（図示せず）に流体を流入させる流入口５１、及び流体を流出させる流出口５２が接続されている。即ち、従来のステージ５０の温度制御機構は、流路の一方の端部を流体の流入口５１とし、他方の端部を流体の流出口５２としており、流路内を一方向に流体を通過させて、ステージ５０上に保持する被処理物の温度制御を行っている。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−７８１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の真空処理装置に備えられたステージ５０の温度制御機構では、ステージ５０の流路内を一方向に流体を通過させている。従って、流入口５１から流路内に流体が流入してから流出口５２から流出するまでの間に、流体とステージ５０との熱収支により流体自体の温度が変化し、ステージ５０の各部で温度に偏りが生じて、被処理物を均一な温度に保持できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みて、被処理物を均一な温度に保持できる温度制御機構を備えたステージを有する真空処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、真空容器内に配設したステージ上に被処理物を保持して、被処理物を処理する真空処理装置において、
前記ステージが、被処理物を保持し、その内部に形成した流路内に流体を通過させて、保持した被処理物の温度制御を行うステージであって、
前記流路内に流体を通過させるとともに、流体の流れ方向を切り替え可能な温度制御機構を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の真空処理装置においては、ステージが流路内を通過する流体の流れ方向を正逆切り替え可能な温度制御機構を備えている。従って、流体とステージとの熱収支があっても、流体の流れ方向を切り替えることにより流体自体の温度変化を小さく抑えることができ、被処理物を均一な温度に保持し、均一に処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の真空処理装置は真空容器内に配設したステージ上に被処理物を保持して、該被処理物に何らかの処理を施す装置であり、その具体例としては、ＣＶＤ装置、ＰＶＤ装置、エッチング装置、蒸着装置が挙げられる。
【００１１】
以下に、ＣＶＤ装置を例に挙げて本発明を説明する。
【００１２】
図１は本発明に係るステージを示す模式図である。図２は本発明の真空処理装置の一実施形態であるＣＶＤを示す縦断面図である。
【００１３】
図２に示すＣＶＤ装置では、好ましくはシランを材料ガスとして使用し、通常のＴＦＴ用ガラス基板１１の上面にシリコン酸化膜をゲート絶縁膜として成膜する。ＣＶＤ装置の容器１２は、成膜処理を行う際、排気機構１３によってその内部が所望の真空状態に保持される真空容器である。排気機構１３は真空容器１２に形成された排気ポート１２ｂ−１に接続されている。
【００１４】
真空容器１２の内部には、水平な状態で導電性部材で作られた隔壁部１４が設けられており、隔壁部１４は、その周縁部が導電材固定部２２の下面に押さえ付けられて密閉状態を形成するように配置されている。
【００１５】
こうして、真空容器１２の内部は隔壁部１４によって上下の２つの室に隔離されて、上側の室はプラズマ生成空間１５を形成し、下側の室は成膜処理空間１６を形成する。隔壁部１４は、所望の特定の厚みを有し、且つ全体的に平板状の形態を有し、さらに真空容器１２の水平断面形状に類似した平面形状を有する。隔壁部１４には内部空間２４が形成されている。
【００１６】
被処理物としてのガラス基板１１は、成膜処理空間１６に設けられたステージ（基板ホルダ）１７の上に配置されている。基板１１は隔壁部１４に実質的に平行であって、その成膜面（上面）が隔壁部１４の下面に対向するように配置されている。
【００１７】
ステージ１７の電位は真空容器１２と同じ電位である接地電位３２に保持される。さらにステージ１７の内部にはヒータ１８が内蔵されており、さらに流体を通過させる流路（図示せず）が形成されている。ステージ１７をヒータ１８で加熱し、該流路内に気体、液体または気液混合流体を通過させることによって、被処理物としての基板１１の温度が制御される。ステージ１７の詳細は後述する。
【００１８】
真空容器１２の構造を更に説明する。真空容器１２は、その組立て性を良好にする観点から、プラズマ生成空間１５を形成する上容器１２ａと、成膜処理空間１６を形成する下容器１２ｂとから構成される。上容器１２ａと下容器１２ｂを組み合わせて真空容器１２を作るとき、両者の間の位置に隔壁部１４が設けられる。電極２０は、その周縁部の側面が上容器１２ａとの間に介設される絶縁部材２１ａ、２１ｂのうちの上側の絶縁部材２１ａに、その周縁部の下端面が下側の絶縁部材２１ｂにそれぞれ接触するようにして取り付けられる。これによって、隔壁部１４の上側と下側に、隔離されたプラズマ生成空間１５と成膜処理空間１６が形成される。
【００１９】
図２のＣＶＤ装置においては、プラズマ生成空間１５においてプラズマが生成されている領域は、隔壁部１４と上容器１２ａ及びこれらのほぼ中央位置に配置される板状の電極（高周波電極）２０とから形成されている。電極２０には複数の孔２０ａが形成されている。
【００２０】
上容器１２ａの天井部には、電極２０に接続された電力導入棒２９が設けられている。電力導入棒２９によって電極２０に放電用高周波電力が給電される。電極２０は高周波電極として機能する。電力導入棒２９は絶縁物３１で覆われており、他の金属部分との絶縁が図られている。
【００２１】
隔壁部１４は、導電材固定部２２を介して、接地電位３２となっている。
【００２２】
絶縁部材２１ａには外部からプラズマ生成空間１５へ励起活性種生成用としての酸素ガスを導入する酸素ガス導入パイプ２３ａが設けられている。また、所定量の成膜後に行うクリーニング用のガスとしてフッ化ガス等のクリーニングガスを導入するクリーニングガス導入パイプ２３ｂも絶縁部材２１ａに設けられている。
【００２３】
前述のように、真空容器１２の内部は、隔壁部１４によってプラズマ生成空間１５と成膜処理空間１６に隔離される。隔壁部１４には成膜処理空間１６に導入された材料ガスがプラズマ生成空間１５側に逆拡散するのを防ぐ大きさ（長さ及び径等）・構造の複数の貫通孔２５が、内部空間２４を貫通する状態で分散して形成されている。これらの貫通孔２５を介してのみプラズマ生成空間１５と成膜処理空間１６は連通している。隔壁部１４内に形成されている内部空間２４は、隔壁部１４に外部から導入された材料ガスを分散させて均一に成膜処理空間１６に供給するための空間である。さらに隔壁部１４の下部板には材料ガスを成膜処理空間１６に供給する複数の拡散孔２６が形成されている。
【００２４】
内部空間２４には、材料ガスを外部から導入するための材料ガス導入パイプ２８が接続されている。材料ガス導入パイプ２８は、Ｈｅ（ヘリウム）ガス等のキャリアガスを導入する配管（不図示）とも接続されており、従って、材料ガスは、キャリアガスが添加された状態で導入される。
【００２５】
内部空間２４の中には、材料ガスが拡散孔２６から成膜処理空間１６に均一に供給されるように、複数の孔を有するように穿孔された均一板２７がほぼ水平に設けられている。隔壁部１４の内部空間２４は、均一板２７によって上下の２つの空間部分に分けられている。
【００２６】
材料ガス導入パイプ２８で隔壁部１４の内部空間２４に導入される材料ガスは、上側の空間に導入され、均一板２７の孔を通って下側の空間に至り、さらに拡散孔２６を通って成膜処理空間１６に拡散されることになる。
【００２７】
以上の構造により、成膜処理空間１６の全体にわたって材料ガスを均一に供給することが可能となる。
【００２８】
図１は、本発明に係るステージ１７の好ましい実施形態の構成を示す模式図である。図１において、ステージ１７には、その内部に形成された流路（図示せず）内に流体を通過させるとともに、流体の流れ方向を切り替え可能な温度制御機構４０が備えられている。温度制御機構４０は、流体を通過させる流路と、流路の両端部４１、４２にそれぞれ一対の切替弁Ｖ1、Ｖ2とＶ3、Ｖ4とを備え、各対の一方の切替弁Ｖ1、Ｖ3を流体の流入側に接続するとともに、他方の切替弁Ｖ2、Ｖ4を流体の流出側に接続している。即ち、ステージ１７の流路に連通する一方の端部４１を二股に分岐して、分岐管４３、４４にそれぞれ切替弁Ｖ1、Ｖ2を介設し、他方の端部４２を二股に分岐して、分岐管４５、４６にそれぞれ切替弁Ｖ3、Ｖ4を介設している。そして、切替弁Ｖ1、Ｖ3を介設した分岐管４３、４５を流体の流入側配管４７に接続するとともに、切替弁Ｖ2、Ｖ4を介設した分岐管４４、４６を流体の流出側配管４８に接続している。
【００２９】
また、切替弁Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4は、一端部４１で流入側の切替弁Ｖ1に切り替えた時に、他端部４２で流出側の切替弁Ｖ4に切り替え、一端部４１で流出側の切替弁Ｖ2に切り替えた時に、他端部４２で流入側の切替弁Ｖ4に切り替えるように操作される。具体的には、切替弁Ｖ1を開放、切替弁Ｖ2を閉成、切替弁Ｖ3を閉成、切替弁Ｖ4を開放の組み合わせで、流路内をＡからＢへ向けて流体が流れる。また、切替弁Ｖ1を閉成、切替弁Ｖ2を開放、切替弁Ｖ3を開放、切替弁Ｖ4を閉成の組み合わせで、流路内をＢからＡへ向けて流体が流れる。ＡからＢへの流れからＢからＡへの流れに切り替え、及びＢからＡへの流れからＡからＢへの流れに切り替えることによって、ステージ１７の流路内へ流体の流れを正逆反転できるので、ＡからＢにかけての流体の温度勾配も反転させることができる。流れ方向の反転を繰り返し行うことで、ステージ全体の温度を均一化する。従って、流体とステージ１７との熱収支があっても、流体の流れ方向を切替えることにより、流体自体の温度変化を小さく抑えることができ、ステージ１７に保持した被処理物を均一な温度に保持できる。
【００３０】
上記の構成を備えたステージをＣＶＤ装置などのステージとして用いた場合には、被処理物を均一に処理することができる。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例を挙げて本発明に係るステージを更に詳しく説明する。
【００３２】
本例では、図１に示した構造のステージ１７を備えた図２のＣＶＤ装置を用いた。ステージ１７はヒータ１８を内蔵しており、ヒータ１８の温度は２００℃に設定した。ステージ１７の流路内に流す流体は水であり、その流量は１．８Ｌ／ｍｉｎである。温度管理する被処理物は無アルカリガラス（ＯＡ−２）の基板１１であり、ステージ１７上に静電吸着により固定される。この基板１１のステージ吸着面と反対側の円形面には、クロメル−アルメルの熱電対が貼付されている。熱電対の位置は、円形の基板１１の中心と、半径９０ｍｍの位置に９０°おき４点の計５点である。
【００３３】
上記の条件において、ステージ１７に静電吸着しているガラス基板１１の、温度測定値をＴ1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4、Ｔ5とした。また、Ｔ1からＴ5の温度平均値（Ｔ1＋Ｔ2＋Ｔ3＋Ｔ4＋Ｔ5）／５をＴａとして、ステージ１７の流路内を流れる流体の流れ方向を３０秒毎に反転させた。この場合、温度平均値と各測定温度の差Ｔａ−Ｔ1、Ｔａ−Ｔ2、Ｔａ−Ｔ3、Ｔａ−Ｔ4、Ｔａ−Ｔ5の平均値が、流体を一方向のみに流す場合に比して、±２０℃から±４℃以下と１／５以下に改善することが判った。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るステージを示す模式図である。
【図２】本発明の真空処理装置の一実施形態を示す縦断面図である。
【図３】従来の真空処理装置のステージを示す模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１  ガラス基板
１２  真空容器
１２ａ  上容器
１２ｂ  下容器
１２ｂ−１  排気ポート
１３  排気機構
１４  隔壁部
１５  プラズマ生成空間
１６  成膜処理空間
１７  ステージ
１８  ヒータ
２０  電極
２１ａ  孔
２１ａ，２１ｂ  絶縁部材
２２  導電材固定部
２３ａ  酸素ガス導入パイプ
２３ｂ  クリーニングガス導入パイプ
２４  内部空間
２５  貫通孔
２６  拡散孔
２７  均一板
２８  材料ガス導入パイプ
２９  電力導入棒
３１  絶縁物
３２  接地電位
４１，４２  流路の端部
４３，４４  分岐管
４５，４６  分岐管
４７  流入側配管
４８  流出側配管
５０  ステージ
５１  流入口
５２  流出口
Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3，Ｖ4  切替弁
【図１】
2008280548.tif 000003
【図２】
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【図３】
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