(57)【要約】    【課題】  基板処理装置に具備されるヒータへの給電に於いて、給電接続部の昇温に起因する接触不良を防止し、安定で信頼性の高い基板処理装置を提供する。    【解決手段】  基板１２を収納処理する処理室２４と、該処理室に処理ガスを導入する処理ガス供給系１４と、前記処理室を排気する処理ガス排出系１５と、通電により発熱する発熱体１を有し、前記基板を加熱する加熱手段１７と、該加熱手段に締結部を介して接続され、前記加熱手段に電力を供給する加熱用電源とを具備し、前記締結部は前記発熱体に連続する接続端部と前記加熱用電源に連続する接続端子とを有し、前記接続端部と前記接続端子とを嵌合させ、前記締結部が温度上昇した場合に、前記接続端部と前記接続端子とが熱膨張差で接触面が押圧される様構成した。    【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収納処理する処理室と、該処理室に処理ガスを導入する処理ガス供給系と、前記処理室を排気する処理ガス排出系と、通電により発熱する発熱体を有し、前記基板を加熱する加熱手段と、該加熱手段に締結部を介して接続され、前記加熱手段に電力を供給する加熱用電源とを具備し、前記締結部は前記発熱体に連続する接続端部と前記加熱用電源に連続する接続端子とを有し、前記接続端部と前記接続端子とを嵌合させ、前記締結部が温度上昇した場合に、前記接続端部と前記接続端子とが熱膨張差で接触面が押圧される様構成したことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、高密度プラズマを発生させ、或は加熱して処理ガスを活性化して基板を処理する基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板処理を実施する場合、基板を所要の手段で加熱する。例えば、基板載置台に載置された基板を載置台に埋設したヒータにより加熱する。或は、基板を処理室に収納して、処理室を囲む様に設けたヒータによって加熱する等、種々の方法があるが、発熱源としては発熱素線（発熱体）に電力を供給して発熱させることが一般的である。
【０００３】
図９に於いて、従来の発熱素線と該発熱素線に電力を供給する電源ケーブルとの接続構造について説明する。
【０００４】
発熱素線１の接続端部２は平板状に加工され、締結用の止め孔３が穿設されている。
【０００５】
又、電源供給ケーブル４の先端には接続端子５がカシメ等所要の手段で固着されている。該接続端子５には前記止め孔３と同等の固定孔６が穿設されている。
【０００６】
前記接続端部２と前記接続端子５とは、前記固定孔６、前記止め孔３に締結ボルト７を挿通し、ワッシャ８を介して前記締結ボルト７にナット９を螺着、締込むことで、接続されていた。
【０００７】
ここで、前記発熱素線１の材質としては、カーボン、或は炭化珪素等が使用され、前記締結ボルト７の材質にはステンレス鋼等が用いられる。
【０００８】
前記電源供給ケーブル４より前記発熱素線１に給電して発熱させることで、前記接続端部２と前記接続端子５の締結部も高温となる。前記発熱素線１の材質を、例えばカーボンとすると、熱膨張率は３〜６×１０-6／℃であり、前記締結ボルト７の材質をステンレス鋼とすると、熱膨張率は１７．２×１０-6／℃であり、前記締結ボルト７の方が前記発熱素線１より大きく、又両者の熱膨張率には大きな差がある。
【０００９】
この為、締結部が高温となった場合、前記締結ボルト７による締付け力が低下し、接触不良でヒータの発熱状態を制御できなくなったり、或は締付け力の低下による接触抵抗が大きくなり、局部的な発熱の原因となり、発熱による締結部の損傷を招くことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は斯かる実情に鑑み、基板処理装置に具備されるヒータへの給電に於いて、給電接続部の昇温に起因する接触不良を防止し、安定で信頼性の高い基板処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、基板を収納処理する処理室と、該処理室に処理ガスを導入する処理ガス供給系と、前記処理室を排気する処理ガス排出系と、通電により発熱する発熱体を有し、前記基板を加熱する加熱手段と、該加熱手段に締結部を介して接続され、前記加熱手段に電力を供給する加熱用電源とを具備し、前記締結部は前記発熱体に連続する接続端部と前記加熱用電源に連続する接続端子とを有し、前記接続端部と前記接続端子とを嵌合させ、前記締結部が温度上昇した場合に、前記接続端部と前記接続端子とが熱膨張差で接触面が押圧される様構成した基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板を収納処理する処理室と、該処理室に処理ガスを導入する処理ガス供給系と、前記処理室を排気する処理ガス排出系と、通電により発熱する発熱体を有し、前記基板を加熱する加熱手段と、該加熱手段に締結部を介して接続され、前記加熱手段に電力を供給する加熱用電源とを具備し、前記締結部は前記発熱体に連続する接続端部と前記加熱用電源に連続する接続端子とを有し、前記接続端部と前記接続端子とを嵌合させ、前記締結部が温度上昇した場合に、前記接続端部と前記接続端子とが熱膨張差で接触面が押圧される様構成したので、給電接続部分が昇温することで、一層電気的な接続が確実となり、接触不良、接触不良に伴う局部的な発熱が防止され、安定で信頼性の高い基板処理が可能となるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１４】
本発明は、ヒータを具備する基板処理装置のいずれにも実施可能であるが、一例として、図１により枚葉式の基板処理装置１１について概略を説明する。
【００１５】
該基板処理装置１１は、変形マグネトロン型プラズマ源（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ  Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ  Ｔｙｐｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ）を具備するプラズマ処理炉を備え、電界と磁界により高密度プラズマを生成して、ウェーハ等の基板をプラズマ処理する。
【００１６】
前記基板処理装置１１は、基板、例えばウェーハ１２を収納し、処理する基板処理容器１３と、該基板処理容器１３内部に処理ガスを供給する処理ガス供給系１４、前記基板処理容器１３から処理ガスを排出する処理ガス排出系１５と、前記基板処理容器１３内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段１６と、前記基板処理容器１３内に於いてウェーハ１２を加熱する基板加熱手段１７と、少なくとも前記基板処理容器１３を冷却する冷却系（図示せず）と、基板処理を制御する制御手段１９とを少なくとも具備している。
【００１７】
前記基板処理容器１３は、上側容器２１と下側容器２２とが接続部材２３を介して気密に合体されたものであり、内部には処理室２４が画成される。
【００１８】
前記上側容器２１の材料としては、非金属材料であり、金属汚染を防止する石英が用いられる。尚、石英に代え酸化アルミニウムを前記上側容器２１の材料として用いてもよい。
【００１９】
前記接続部材２３には、フッ素樹脂が用いられ、前記下側容器２２には所要の金属材料、例えばアルミニウムが用いられる。
【００２０】
前記上側容器２１の天井部には、シャワーヘッド２５が設けられ、該シャワーヘッド２５には処理ガス供給管２６が接続され、該処理ガス供給管２６は図示しない処理ガス供給源に接続され、又前記処理ガス供給管２６には供給側バルブ２７及び流量制御手段であるマスフローコントローラ２８が設けられている。
【００２１】
該マスフローコントローラ２８によって流量調整された処理ガスは、前記シャワーヘッド２５より前記処理室２４にシャワー状に分散されて供給される。
【００２２】
前記シャワーヘッド２５、前記処理ガス供給管２６、前記供給側バルブ２７、前記マスフローコントローラ２８等は前記処理ガス供給系１４を構成する。
【００２３】
前記下側容器２２の壁面にはガス排出管２９が連通され、該ガス排出管２９は排気装置である真空ポンプ３１に連通され、前記ガス排出管２９には圧力調整器３２、排出側バルブ３３が設けられている。前記ガス排出管２９、前記真空ポンプ３１、前記圧力調整器３２、前記排出側バルブ３３等は前記処理ガス排出系１５を構成する。
【００２４】
前記処理室２４には前記シャワーヘッド２５に対向する様に、基板載置台としてのサセプタ３４が設けられ、該サセプタ３４は昇降軸部３５を介して昇降装置３６に昇降可能に支持され、前記昇降軸部３５は前記下側容器２２の底部を気密に貫通している。
【００２５】
前記上側容器２１の周囲を囲む様に、円筒状の電極３７、及び該電極３７の上下に永久磁石であるリング状の磁石３８が設けられている。前記電極３７にはインピーダンス整合を行う整合器３９を介して高周波電力を供給する高周波電源４１が接続されている。
【００２６】
該高周波電源４１により前記電極３７に高周波電力が印加されて電界が発生され、又前記磁石３８により磁界が発生され、電界と磁界により、前記処理室２４に供給される処理ガスを放電によりに励起し、高密度プラズマが生成される。
【００２７】
前記電極３７、前記磁石３８、前記整合器３９、前記高周波電源４１等は、前記プラズマ発生手段１６を構成する。
【００２８】
前記下側容器２２の壁面には開口部を開放し、又気密に閉塞するゲートバルブ４２が設けられている。該ゲートバルブ４２を通して、図示しない基板搬送機によりウェーハ１２が前記処理室２４に搬入され、更に前記サセプタ３４に載置され、又該サセプタ３４に載置されたウェーハ１２を前記ゲートバルブ４２を通して搬出する様になっている。
【００２９】
次に、前記基板加熱手段１７について、図２、図３を参照して説明する。
【００３０】
前記サセプタ３４はウェーハ１２を載置する基板載置台を兼ね、材質は石英或は窒化アルミが用いられる。前記サセプタ３４の内部に発熱素線１が埋設され、該発熱素線１は前記サセプタ３４の上面を均一に加熱する様に配線された基板加熱部４５と該基板加熱部４５から前記昇降軸部３５に沿って下方に延出するリード部４６とからなり、該リード部４６の先端に後述する接続端部４７が形成される。又、前記昇降軸部３５の内部に設けられ、上端部が前記サセプタ３４の基板載置面近傍に位置する様に温度検出器、例えば熱電対４８が設けられる。
【００３１】
前記発熱素線１の材質としては、カーボン、或は炭化珪素等が使用される。
【００３２】
前記接続端部４７には電源供給ケーブル４の接続端子５１（後述）が固着されて締結部５２を構成し、該締結部５２を介して前記リード部４６と前記電源供給ケーブル４とが電気的に接続されている。前記電源供給ケーブル４は図示しないヒータ電源に接続されている。
【００３３】
尚、前記接続端部４７は前記発熱素線１の一部であるが、該発熱素線１に電気的に連続していればよい。同様に、前記接続端子５１は前記ヒータ電源に電気的に連続していればよい。
【００３４】
前記基板加熱手段１７は、前記サセプタ３４、前記発熱素線１（前記基板加熱部４５、前記リード部４６）、前記電源供給ケーブル４、ヒータ電源（図示せず）等によって構成される。
【００３５】
図４、図５は前記締結部５２の一例を示している。
【００３６】
前記リード部４６の先端部に平板状の前記接続端部４７を形成し、該接続端部４７には止め孔３を穿設すると共に前記接続端部４７の先端側から一対の嵌合用スリット５３，５３を平行に穿設し、該スリット５３，５３の間には舌片５４が形成される。
【００３７】
前記電源供給ケーブル４の先端に前記接続端子５１をカシメ等所要の方法で固着する。該接続端子５１は、断面凹形状の嵌合部５５と該嵌合部５５より延出する螺子止部５６を有し、該螺子止部５６には固定孔６が穿設されている。
【００３８】
常温状態では、前記嵌合部５５の幅寸法ａは前記スリット５３，５３の幅外寸ｂに対し、僅かに小さくなっている。
【００３９】
前記嵌合部５５を前記スリット５３，５３との間に内嵌させると、前記固定孔６と前記止め孔３とが合致し、締結ボルト７を前記固定孔６と前記止め孔３に挿通し、前記締結ボルト７にワッシャ８を介してナット９を螺着し、該ナット９を締込み前記接続端子５１と前記接続端部４７とを固着することで、前記締結部５２が構成され、前記リード部４６と前記電源供給ケーブル４とが接続される。
【００４０】
前記制御手段１９は、前記マスフローコントローラ２８を介して前記処理室２４に供給する処理ガスの流量を制御し、前記圧力調整器３２を介して前記処理室２４の圧力を制御する。又、前記整合器３９を制御して前記高周波電源４１から高周波電力を前記電極３７に供給する。更に又、前記熱電対４８によりウェーハ１２の加熱温度を検出し、該ウェーハ１２が所定の処理温度に維持される様に、図示しないヒータ電源を制御する。
【００４１】
又、基板の搬入搬出に伴う、前記ゲートバルブ４２の開閉、前記サセプタ３４の昇降について前記昇降装置３６の駆動を制御する。
【００４２】
次に、上記した基板処理装置１１についての基板処理について説明する。
【００４３】
前記発熱素線１に電力を供給し、前記接続端部４７を所定の温度に加熱する。前記ゲートバルブ４２を介して前記処理室２４にウェーハ１２を搬入し、前記サセプタ３４にウェーハ１２を載置する。前記昇降装置３６は前記サセプタ３４を所定の高さ迄上昇させる。
【００４４】
又、前記真空ポンプ３１が駆動され、前記処理室２４が所定の圧力（例えば、０．１〜１００Ｐａの範囲の所定の圧力）となる様に排気される。前記処理ガス供給系１４は、処理ガス（例えば、Ｏ2 、Ｎ2 ）を所要流量（例えば、１０〜５００ｓｃｃｍの範囲の所定の流量）で供給する。
【００４５】
処理ガスを供給すると同時に、前記整合器３９を介して前記高周波電源４１から前記電極３７に高周波電力を供給してプラズマを発生させる。
【００４６】
プラズマにより処理ガスが活性化され、ウェーハ１２の表面に窒化膜、或は酸化膜等の薄膜が生成される。
【００４７】
所定の基板処理が完了すると、処理ガスの停止、前記電極３７への給電停止、前記発熱素線１への給電停止等、所要の処理がなされた後、前記ゲートバルブ４２から処理済のウェーハ１２が搬出される。
【００４８】
未処理のウェーハ１２が前記処理室２４に搬入され、基板処理が繰返される。
【００４９】
次に、前記締結部５２の作用について説明する。
【００５０】
前記発熱素線１に給電して、前記サセプタ３４を加熱する過程で、前記接続端部４７部分も発熱し、或は前記サセプタ３４からの熱が伝達される。この為、前記締結部５２も高温となる。
【００５１】
ここで、前記発熱素線１の材質としては、カーボン、或は炭化珪素等が使用される。又、前記接続端子５１の材質、及び前記締結ボルト７の材質はステンレス鋼等が用いられる。
【００５２】
前述した様に、前記発熱素線１の材質を、例えばカーボンとすると、熱膨張率は３〜６×１０-6／℃であり、前記締結ボルト７の材質をステンレス鋼とすると、熱膨張率は１７．２×１０-6／℃である。
【００５３】
この為、前記締結部５２が高温となると、前記接続端部４７、前記嵌合部５５、前記締結ボルト７がそれぞれ熱膨張する。
【００５４】
前記締結ボルト７の膨張によって、該締結ボルト７の締付け力が減少し、前記接続端部４７平面と前記螺子止部５６との面圧が減少する。
【００５５】
一方、前記嵌合部５５は前記接続端部４７より熱膨張率が大きいので、前記幅寸法ａの膨張は、前記スリット５３，５３の幅外寸ｂの膨張以上に大きくなる。熱膨張差（幅寸法ａ−幅外寸ｂ）により前記嵌合部５５の側面は、前記スリット５３，５３の側面に押圧され、前記嵌合部５５と前記接続端部４７間で確実な接触が得られる。
【００５６】
従って、前記締結部５２が高温となっても、該締結部５２で接触不良が生じることはなく、接触部の過度な温度上昇が避けられ、又安定した温度制御が可能となる。
【００５７】
尚、前記舌片５４を除去し、単に幅広のスリット（欠切部）を形成するだけでもよい。
【００５８】
図６は、第２の実施の形態に係る締結部５２を示している。
【００５９】
該第２の実施の形態では、嵌合部５５に屈折部５５ａを形成したものである。前記嵌合部５５と接続端部４７の内嵌状態で、前記嵌合部５５の幅寸法ａが幅外寸ｂに対して過度に膨張した場合、前記屈折部５５ａにより幅方向の変形を容易とし、前記接続端部４７に作用する荷重が軽減される様にしたものである。
【００６０】
図７は、第３の実施の形態に係る締結部５２を示している。
【００６１】
該第３の実施の形態では、嵌合部５５の両幅端部に湾曲部５５ｂを形成したものであり、該湾曲部５５ｂを形成することで、上記第２の実施の形態と同様、前記嵌合部５５の幅方向の変形を容易としたものである。
【００６２】
尚、上記実施の形態に於いて、前記嵌合部５５の側面と前記スリット５３，５３の側面との偏当りを防止する為、前記嵌合部５５の幅端部を櫛歯状としてもよい。
【００６３】
図８は第４の実施の形態に係る締結部５２を示している。
【００６４】
該第４の実施の形態では、接続端子５１を円筒形状とし、該接続端子５１に基部５８と該基部５８から延出する嵌合部５９を形成したものであり、該嵌合部５９は円筒形の母線に沿って所要数のスリット６１が設けられ、複数の短冊状の接片５９ａに分割されている。
【００６５】
発熱素線１の接続端部４７は中空円筒形に形成され、中空部は嵌合穴部４７ａとなっており、前記嵌合部５９は前記嵌合穴部４７ａに内嵌され、前記接続端子５１と前記接続端部４７との電気的な接触が得られる。
【００６６】
尚、前記接続端子５１と前記接続端部４７との接触圧は、前記接片５９ａが径の縮小方向に弾性変形することで得られ、又前記接続端子５１と前記接続端部４７の熱膨張差も前記接片５９ａの径の縮小方向の変形によって吸収される。
【００６７】
又、前記締結部５２での確実な接触状態を得る為、該締結部５２を加熱する様にしてもよい。加熱する手段は、上記実施の形態の様に、前記接続端部４７が前記発熱素線１の一部であっても、或は別途加熱手段を設けてもよい。
【００６８】
更に又、前記接続端部４７の膨張係数が、前記嵌合部５５の膨張係数より大きい場合は、前記接続端部４７が前記接続端子５１の凹部に内嵌する様にすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置を示す概略断面図である。
【図２】該基板処理装置のサセプタ部分の概略図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】発熱素線と電源供給ケーブルとの締結部を示す拡大斜視図である。
【図５】図４のＢ矢視図である。
【図６】第２の実施の形態に係る締結部の、図４のＢ矢視相当図である。
【図７】第３の実施の形態に係る締結部の、図４のＢ矢視相当図である。
【図８】第４の実施の形態に係る締結部の拡大斜視図である。
【図９】従来の締結部の拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１              発熱素線
４              電源供給ケーブル
７              締結ボルト
１２            ウェーハ
１４            処理ガス供給系
１５            処理ガス排出系
１６            プラズマ発生手段
１７            基板加熱手段
１９            制御手段
２４            処理室
４５            基板加熱部
４６            リード部
４７            接続端部
４８            熱電対
５１            接続端子
５２            締結部
５３            スリット
５５            嵌合部
５５ａ          屈折部
５５ｂ          湾曲部
５９            嵌合部
【図１】
2007335699.tif 000003
【図２】
2007335699.tif 000004
【図３】
2007335699.tif 000005
【図４】
2007335699.tif 000006
【図５】
2007335699.tif 000007
【図６】
2007335699.tif 000008
【図７】
2007335699.tif 000009
【図８】
2007335699.tif 000010
【図９】
2007335699.tif 000011