(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を所定の真空雰囲気に設定可能とされた真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられ、被処理物が載置される載置台と、
棒状に形成され、少なくとも先端部に温度検出可能な温度センサ部を有する温度検出機構と、
前記真空チャンバの所定部位に設けられ、前記温度検出機構を真空チャンバの外部から挿入し、係止するための温度検出機構取付ポートであって、気密封止可能に構成された温度検出機構取付ポートと、
前記載置台に設けられ、前記温度検出機構の先端部が挿入される凹部を形成するホルダ部と、このホルダ部内に設けられ、前記温度検出機構と接触して前記温度検出機構を弾性的に係止するとともに、前記ホルダ部と前記温度検出機構との間で熱を伝導するための弾性部材とを有するホルダ機構と、
を具備したことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の真空処理装置において、
前記弾性部材は、コイルスプリング形状の部材をＯリング状とした構造とされていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の真空処理装置において、
前記弾性部材が、前記ホルダ部内に複数設けられていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか一項記載の真空処理装置において、
前記載置台に、前記被処理物の温度を制御するための温度制御機構が設けられていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の真空処理装置において、
前記温度制御機構が、前記温度検出機構による温度検出結果に基づいて制御されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか一項記載の真空処理装置において、
前記真空チャンバに、前記被処理基板にエレクトロンビームを照射するエレクトロンビーム照射機構が設けられていることを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理物を真空雰囲気下で処理する真空処理装置に係り、特に、半導体ウエハやガラス基板等の被処理物を、真空雰囲気下で加熱しつつエレクトロンビームを照射してＥＢキュア処理するＥＢキュア装置等の真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体装置の製造分野においては、半導体ウエハやガラス基板等の被処理物を真空雰囲気下で処理する真空処理装置、例えば、エッチング装置、スパッタ装置、ＣＶＤ装置等が多く用いられている。また、近年においては、かかる真空処理装置として、エレクトロンビームを用いてレジスト等のキュアを行うＥＢキュア装置の開発も行われている。
【０００３】
上記のような真空処理装置では、半導体ウエハ等を所定温度に温度制御する温度制御機構を具備したものが多く、このような温度制御を行うための温度検出機構を備えたものも多い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおり、従来から、温度検出機構を備えた真空処理装置が知られている。
【０００５】
このような温度検出機構を備えた真空処理装置では、温度センサ部を、真空チャンバ内に設けられ半導体ウエハ等が載置される載置台等に配置するとともに、信号用のケーブルを真空チャンバの外に引き出す必要がある。
【０００６】
また、故障時における交換等のメンテナンス性を考慮した場合、真空チャンバの外部から、温度センサ部の取り付け、取り外し等を行えるようにすることが好ましい。
【０００７】
このため、従来においては、真空チャンバの一部に小さな開口を形成して温度検出機構取付ポートとし、ここから棒状に構成された温度検出機構を挿入してその先端部分（温度センサ部）を載置台等の温度検出部位に配置するとともに、温度検出機構取付ポート部分において温度検出機構を係止し、また、温度検出機構と真空チャンバとの間を気密封止するように構成されたものがある。
【０００８】
しかしながら、上記構成の真空処理装置では、温度検出部位（載置台等）と離れた（例えば、２０〜３０ｃｍ程度離れた）位置に設けられた温度検出機構取付ポートから温度検出機構を挿入するため、その先端部の温度センサ部と、載置台等の接触状態が不安定になり、また、周囲が真空雰囲気であることから気体による熱の伝達がほとんどないため、温度検出結果が温度検出機構の取り付け状態に左右され、不安定になるという問題があった。
【０００９】
このため、温度検出機構の取り付けに熟練を要したり、また、温度検出結果が不安定になった結果、安定して良好な真空処理を行うことが困難になるという問題があった。
【００１０】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、温度検出機構の取り付けを容易に行うことができ、かつ、精度良く安定した温度検出を行うことによって、良好な真空処理を安定して行うことのできる真空処理装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、内部を所定の真空雰囲気に設定可能とされた真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設けられ、被処理物が載置される載置台と、棒状に形成され、少なくとも先端部に温度検出可能な温度センサ部を有する温度検出機構と、前記真空チャンバの所定部位に設けられ、前記温度検出機構を真空チャンバの外部から挿入し、係止するための温度検出機構取付ポートであって、気密封止可能に構成された温度検出機構取付ポートと、前記載置台に設けられ、前記温度検出機構の先端部が挿入される凹部を形成するホルダ部と、このホルダ部内に設けられ、前記温度検出機構と接触して前記温度検出機構を弾性的に係止するとともに、前記ホルダ部と前記温度検出機構との間で熱を伝導するための弾性部材とを有するホルダ機構と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載の真空処理装置において、前記弾性部材は、コイルスプリング形状の部材をＯリング状とした構造とされていることを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の真空処理装置において、前記弾性部材が、前記ホルダ部内に複数設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３いずれか一項記載の真空処理装置において、前記載置台に、前記被処理物の温度を制御するための温度制御機構が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４記載の真空処理装置において、前記温度制御機構が、前記温度検出機構による温度検出結果に基づいて制御されることを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１〜５いずれか一項記載の真空処理装置において、前記真空チャンバに、前記被処理基板にエレクトロンビームを照射するエレクトロンビーム照射機構が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を、実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明を、半導体ウエハ等にエレクトロンビームを照射してレジスト等のキュアを行うＥＢキュア装置に適用した実施の形態の概略構成を模式的に示すものであり、同図において、符号１は、材質が例えばアルミニウム等からなり、内部を気密に閉塞可能に構成され、処理室を構成する円筒状の真空チャンバを示している。
【００１９】
上記真空チャンバ１の内部には、被処理基板としての半導体ウエハＷを、被処理面を上側に向けて略水平に支持する載置台２が設けられている。
【００２０】
この載置台２は、ボール捩子とこのボール捩子を回転させるモータ等からなる昇降装置３によって、上下動自在に構成されている。載置台２の下側には、材質例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）製で伸縮自在に構成され、真空チャンバ１の内部を気密に維持する円筒状のベローズ４が設けられ、ベローズ４の外側にはベローズカバー５が設けられている。
【００２１】
また、真空チャンバ１の天井部には、複数（例えば１９個）のＥＢ管６が、載置台２上に設けられた半導体ウエハＷと略同形状の円形の領域に、エレクトロンビームＥＢを均一に照射するように配置されている。
【００２２】
さらに、真空チャンバ１には、図示しないガス供給源に接続されたガス導入管７と、図示しない真空排気装置に接続された排気管８が設けられており、真空チャンバ１内を、所定の真空度の所定のガス雰囲気とすることができるよう構成されている。
【００２３】
また、載置台２の載置面には、半導体ウエハＷを所定の温度に加熱するためのヒータ９が設けられるとともに、載置台２内には、このヒータ９による加熱温度を検出するための温度検出機構１０が設けられている。
【００２４】
温度検出機構１０は、図２に示されるとおり、棒状に構成されており、その先端部に測温可能な温度センサ部１０ａが設けられている。この温度センサ部１０ａは、例えば、Ｐｔ等からなる測温抵抗体から構成されており、この測温抵抗体の外側は、材質がステンレス鋼等からなる保護管１０ｂによって覆われている。
また、温度検出機構１０の後端側には、材質がステンレス鋼等からなるスリーブ１０ｃが設けられており、このスリーブ１０ｃの部分で、気密封止が行われるように構成されている。
【００２５】
また、上記温度検出機構１０に対応して、載置台２には、温度検出機構１０の温度センサ部１０ａが挿入される凹部を形成するように、ホルダ機構１１が設けられている。
【００２６】
図３に示すように、このホルダ機構１１は、温度センサ部１０ａが挿入される円筒状のホルダ部１１ａと、このホルダ部１１ａ内に設けられ、温度センサ部１０ａと接触して弾性的に係止するとともに、ホルダ部１１ａと温度センサ部１０ａとの間で熱を伝導するための弾性部材１１ｂとから構成されている。
【００２７】
上記ホルダ部１１ａは、熱伝導が良好に行われる材質、例えば、金属、セラミックス等の材質から構成され、本実施形態においては、純度が９９％以上のアルミナセラミックスから構成されている。そして、ホルダ部１１ａは、ヒータ９を構成する２枚のヒータプレート９ａ，９ｂの下側に設けられたアルミナセラミックス製のヒータ支持プレート１２に固定されている。
【００２８】
このホルダ部１１ａとヒータ支持プレート１２とは、これらの間において熱伝導が良好に行われるように固定する必要がある。このため、本実施の形態では、ホルダ部１１ａの先端側の外側部に形成された捩子１１ｄを、ヒータ支持プレート１２の開口に設けられた捩子１２ａに捩子込むことによって、これらを強固に固定するよう構成されている。
【００２９】
しかしながら、ホルダ部１１ａとヒータ支持プレート１２との固定部の構成は、かかる例に限定されるものではなく、これらの間において熱伝導が良好に行われるようになっていれば、他の構成とすることができ、種々の変形が可能である。例えば、図４に示すように、ホルダ部１１ａの先端部にフランジ部１１ｅを設け、このフランジ部１１ｅを、ヒータ支持プレート１２に設けられた凹部１２ｂ内に収容し、フランジ部１１ｅを、ヒータ支持プレート１２とヒータプレート９ｂとの間に挟み込むようにし、ホルダ部１１ａと、ヒータ支持プレート１２及びヒータプレート９ｂとの間の接触面積を増大させて熱伝導を促進させる構成とすることもできる。
【００３０】
また、上記弾性部材１１ｂは、熱伝導が良好に行われる材質、例えば、ステンレス鋼等から構成されており、本実施形態においては、コイルスプリング形状の部材をＯリング状に丸めた形状（外径φ５ｍｍ、内径φ４ｍｍ）を有する弾性部材（コンタクトＣＳＣ１００・ＣＳＣ１０４シリーズ（商品名）（ＮＢＳ社製））を用いている。なお、かかる市販の弾性部材は、通常、電気的コンタクトを得るために用いられるものである。
【００３１】
そして、この弾性部材１１ｂが、ホルダ部１１ａ内に所定間隔（本実施形態では０．８６ｍｍ）をあけて２つ形成された環状の溝１１ｃ内に、夫々配置され、これらの弾性部材１１ｂによって、温度検出機構１０の温度センサ部１０ａが弾性的に係止されるとともに、これらの弾性部材１１ｂを介して、ホルダ部１１ａと温度センサ部１０ａとの間の熱伝導が良好に行われるよう構成されている。
【００３２】
また、本実施形態においては、温度センサ部１０ａの頂部と接触するヒータ９の部位に、材質が石英からなる円筒状部材１３が埋設されており、テーパを形成された温度センサ部１０ａの頂部が、この円筒状部材１３内に若干挿入されて係止される構成となっている。
【００３３】
上記温度検出機構１０は、図２に示されるように、実質的に真空チャンバ１の底部を構成する底部プレート１ａに設けられた開口部である温度検出機構取付ポート１ｂに、大気側（下側）から挿入して取り付け、及び取り外し可能とされている。
【００３４】
そして、温度検出機構１０を取り付けた状態では、温度検出機構１０の先端側の温度センサ部１０ａがホルダ部１１ａ内に挿入されて弾性部材１１ｂにより弾性的に係止され、一方、温度検出機構取付ポート１ｂの部位では、コネクター  （Swagelok社製）１４によって、実質的に温度検出機構取付ポート１ｂとスリーブ１０ｃとの間が気密に封止されるよう構成されている。
【００３５】
上記構成により、温度検出機構１０を取り付ける際に、温度検出機構１０の温度センサ部１０ａを、ホルダ部１１ａ内の弾性部材１１ｂにより弾性的に係止される所定位置に、確実にセットすることができ、また、温度センサ部１０ａとヒータ９との間の熱伝導の状態を一定、かつ良好な状態に保つことができる。
【００３６】
このため、温度検出機構１０の取り付けに習熟を要することなく、容易に取り付けを行うことができ、また、誰が取り付けを行っても、安定した精度の良い温度検出を行うことができる。
【００３７】
そして、上記温度検出機構１０による温度検出信号は、温度制御装置１５に入力され、この温度制御装置１５がこの温度検出信号と所定の設定温度とを比較してヒータ９に供給する電力を調整し、ヒータ９が所定の設定温度となるように温度制御が行われる。したがって、温度検出機構１０により安定した精度の良い温度検出を行うことができることから、ヒータ９の温度が精度良く所定温度に制御され、これによって、半導体ウエハＷを精度良く所定温度に保った状態で、良好で安定したＥＢキュア処理を行うことができる。
【００３８】
上記構成のＥＢキュア装置によって、半導体ウエハＷのＥＢキュア処理を行う場合、まず、真空チャンバ１の側壁部分に設けられた搬入、搬出用開口部１ｃを気密に閉塞するゲートバルブ１６を開放し、搬送機構等により半導体ウエハＷを真空チャンバ１内に搬入し、予め所定の位置に下降されている載置台２上に載置する。
【００３９】
この後、搬送機構を真空チャンバ１外へ退避させた後、ゲートバルブ１６を閉じ、載置台２を図１に示されるような所定位置まで上昇させると共に、排気管８を通じて真空チャンバ１内を排気するとともに、ガス導入管７から窒素ガス等の所定の雰囲気ガスを導入し、真空チャンバ１内を所定の圧力、例えば１．３３〜６６．５ＫＰａ（１０〜５００Ｔｏｒｒ）程度に保持する。
【００４０】
そして、ヒータ９によって半導体ウエハＷを所定温度に加熱しつつ、ＥＢ管６から半導体ウエハＷにエレクトロンビームＥＢを照射し、半導体ウエハＷに形成されたレジスト等のＥＢキュア処理を行う。
【００４１】
この際、温度検出機構１０によって、ヒータ９の温度が検出され、この検出信号が温度制御装置１５に入力され、この検出信号をフィードバック信号として、ヒータ９の温度が制御され、半導体ウエハＷの温度が所定温度に維持される。
【００４２】
そして、半導体ウエハＷへのエレクトロンビームＥＢの照射時間が所定時間に達すると、ＥＢ管６によるエレクトロンビームＥＢの照射を停止してＥＢキュア処理を終了し、上述した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷが、真空チャンバ１外へ搬出される。
【００４３】
以上のように、本実施形態によれば、載置台２に、温度検出機構１０の先端部の温度センサ部１０ａが挿入される凹部を形成するホルダ部１１ａと、このホルダ部１１ａ内に設けられ、温度センサ部１０ａと接触して温度センサ部１０ａを弾性的に係止するとともに、ホルダ部１１ａと温度センサ部１０ａとの間で熱を伝導するための弾性部材１１ｂとを有するホルダ機構１１が設けられているので、温度検出機構１０の取り付けを容易に行うことができ、かつ、精度良く安定した温度検出を行うことによって、良好なＥＢキュア処理を安定して行うことができる。
【００４４】
なお、上記実施の形態においては、本発明を半導体ウエハ等のＥＢキュアを行うＥＢキュア装置に適用した場合について説明したが、本発明はかかる場合に限定されるものではない。例えば、半導体ウエハ以外の基板、例えばガラス基板などを処理するものであっても良く、ＥＢキュア以外の真空処理、例えば、エッチング、ＣＶＤ等の真空処理装置にも適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、温度検出機構の取り付けを容易に行うことができ、かつ、精度良く安定した温度検出を行うことによって、良好な真空処理を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の真空処理装置の一実施形態の概略構成を示す図。
【図２】図１の真空処理装置の要部概略構成を示す図。
【図３】図１の真空処理装置の要部概略構成を示す図。
【図４】他の実施形態の要部概略構成を示す図。
【符号の説明】
Ｗ……ウエハ、１……真空チャンバ、２……載置台、６……ＥＢ管、９……ヒータ、１０……温度検出機構、１０ａ……温度センサ部、１１……ホルダ機構、１１ａ……ホルダ部、１１ｂ……弾性部材。
【図１】
0004071002.tif 000002
【図２】
0004071002.tif 000003
【図３】
0004071002.tif 000004
【図４】
0004071002.tif 000005