JP7458337B2 - 対象物を加熱及び冷却するためのステージ - Google Patents
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Description
この発明は，対象物を加熱及び冷却するためのステージに関する。
特許第５４２７３６７号公報には，矩形サセプタが記載されている。サセプタは，例えば，半導体集積回路，フラットディスプレイパネル，及び太陽光発電用パネルを製造する際にステージとして用いられる。サセプタは，製造工程において例えば基板を加熱する。その際に，基板を迅速かつ均一に加熱することが求められる。また，基板を冷却することができるようにすることも望ましい。このため，冷却管や加熱管を用いてステージの温度を制御することが考えられる。この場合，ステージに管を単に接触した場合，管が外れて温度制御効率が下がるという問題がある。また，ステージ内部に管を挿入する場合，加工が大変であり，修正ができないという問題もある。
この発明は，ステージに設けられた管を簡易な方法で永続的にステージに接触させつつ，修正も容易となるステージを提供することを目的とする。
上記の課題は，ステージの搭載表面を加熱する加熱部のみならず冷却部を備えるステージにより解決できる。また，上記の課題は，加熱部や冷却部を収容する溝の隙間に熱伝導媒体を充填させることにより，解決できる。
最初の発明は，チャンバ内に設置され，対象物を加熱及び冷却するためのステージ１に関する。このステージ１は，
対象物を搭載する搭載表面を有するステージ本体５と，
搭載表面の温度を調整するための第１の流体を流すための第１の管状部７と，
第１の管状部７を支持するための第１の管支持部９と，を有する。
そして，ステージ本体５は，
第１の管状部７を収容するための第１の溝部１１と，
第１の溝部１１を介して対向する切欠きペア１３ａ，１３ｂを有する。
そして，第１の管支持部９は，
切欠きペア１３ａ，１３ｂを連結する連結部１５を有する。
対象物を搭載する搭載表面を有するステージ本体５と，
搭載表面の温度を調整するための第１の流体を流すための第１の管状部７と，
第１の管状部７を支持するための第１の管支持部９と，を有する。
そして，ステージ本体５は，
第１の管状部７を収容するための第１の溝部１１と，
第１の溝部１１を介して対向する切欠きペア１３ａ，１３ｂを有する。
そして，第１の管支持部９は，
切欠きペア１３ａ，１３ｂを連結する連結部１５を有する。
このステージの好ましいものは，第１の管状部７と第１の溝部１１との隙間に，熱伝導媒体を有する。熱伝導媒体の好ましい例は，銀，グリース，金属繊維，又はガスである。
このステージの好ましいものは，請求項１に記載のステージであって，
第１の流体は，搭載表面の温度を高めるための流体であり，
搭載表面の温度を下げるための第２の流体を流すための第２の管状部２１と，
第２の管状部２１を収容するための第２の溝部２３と，
第２の管状部２３を支持するための第２の管支持部２５と，をさらに有する。
第１の流体は，搭載表面の温度を高めるための流体であり，
搭載表面の温度を下げるための第２の流体を流すための第２の管状部２１と，
第２の管状部２１を収容するための第２の溝部２３と，
第２の管状部２３を支持するための第２の管支持部２５と，をさらに有する。
第２の発明は，上記したステージをサセプタとして有する真空装置に関する。
この真空装置は，例えば，半導体集積回路，フラットディスプレイパネル，又は太陽電池パネルを製造するために用いられる。
この真空装置は，例えば，半導体集積回路，フラットディスプレイパネル，又は太陽電池パネルを製造するために用いられる。
第３の発明は，上記した真空装置を用いる，半導体集積回路，フラットディスプレイパネル，又は太陽電池パネルを製造する方法に関する。
この発明は，管状部を収容する溝部と，溝部を介して対向する切欠きペアと，切欠きペアを連結する連結部を有する管支持部を有するので，ステージに設けられた管を簡易な方法で永続的にステージに接触させつつ，修正も容易となるステージを提供できる。
以下，図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は，以下に説明する形態に限定されるものではなく，以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。
図１は，ステージの設置の状況を示す概念図である。ステージ１は通常プロセスチャンバ２の内部に設置され，基板３の温度管理をおこなう。プロセスチャンバ２は外気と遮断されており，所望の真空度に保たれている。プロセスチャンバ２はプロセスガス４でみたされて，圧力を保っていてもよい。異なるタイプのプロセスチャンバ，例えば，物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバやスパッタリングチャンバ，イオン金属注入（ＩＭＰ）チャンバ，化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバ，原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバ，プラズマエッチングチャンバ，アニーリングチャンバ，他の他のチャンバによって，プロセスガス４の圧力は異なる。
図２は，ステージの概略図である。図３は，ステージの部分断面図である。ステージは，チャンバ内に設置され，対象物を加熱及び冷却するための搭載台である。チャンバの例は，真空チャンバである。対象物の例は，半導体集積回路，フラットディスプレイパネル，及び太陽光発電用パネルであるか，又はそれらを製造する途中の基板である。
図１～図３に示される通り，ステージ１は，ステージ本体５と，第１の管状部７と，第１の管支持部９と，を有する。ステージ本体５は，第１の溝部１１と，切欠きペア１３ａ，１３ｂを有する。そして，第１の管支持部９は，連結部１５を有する。また，ステージ１の好ましい例は，第２の管状部２１と第２の溝部２３と，第２の管支持部２５とをさらに有する。図１～図３の例では，管状部がテーブルサポート６の内部を通じてチャンバ２の外部と通じている。このため外部から，流体を管状部に流入できる。
ステージ本体５
ステージ本体５は，対象物を搭載する搭載表面を有する部位を意味する。
ステージ本体５は，対象物を搭載する搭載表面を有する部位を意味する。
第１の管状部７
第１の管状部７は，搭載表面の温度を調整するための第１の流体を流すための管である。 管状部は，ステージ１が加熱される際に溶解しない材質を有するものであることが好ましい。この管に温度調節用の液体を適宜流すことで，ステージ１の温度を調整できる。第１の管状部７は，例えば，ステージ１を冷却するための液体を流す円柱形の管からなる部位であってよい。第１の管状部７の管の形状は，例えば，半径５ｍｍの円を底面とする筒状のものであってもよい。上記半径は３ｍｍ以上９ｍｍ以下であってもよいし，４ｍｍ以上８ｍｍ以下でもよい。管の大きさや長さは，ステージ１のサイズに合わせて適宜調整すればよい。第１の管状部７の半径は，一律でもよいし，上流から下流へ進むにつれて大きくなっていてもよい。第１の管状部７の管の断面形状は，円形でもよいし，楕円形でもよいし，矩形（四角，五角，六角，又は八角）でもよい。第１の流体は，搭載表面の温度を高めるための流体であっても，温度を下げるための流体であってもよい。ひとつの管に異なる目的の流体が注入されてもよい。
第１の管状部７は，搭載表面の温度を調整するための第１の流体を流すための管である。 管状部は，ステージ１が加熱される際に溶解しない材質を有するものであることが好ましい。この管に温度調節用の液体を適宜流すことで，ステージ１の温度を調整できる。第１の管状部７は，例えば，ステージ１を冷却するための液体を流す円柱形の管からなる部位であってよい。第１の管状部７の管の形状は，例えば，半径５ｍｍの円を底面とする筒状のものであってもよい。上記半径は３ｍｍ以上９ｍｍ以下であってもよいし，４ｍｍ以上８ｍｍ以下でもよい。管の大きさや長さは，ステージ１のサイズに合わせて適宜調整すればよい。第１の管状部７の半径は，一律でもよいし，上流から下流へ進むにつれて大きくなっていてもよい。第１の管状部７の管の断面形状は，円形でもよいし，楕円形でもよいし，矩形（四角，五角，六角，又は八角）でもよい。第１の流体は，搭載表面の温度を高めるための流体であっても，温度を下げるための流体であってもよい。ひとつの管に異なる目的の流体が注入されてもよい。
第１の管支持部９
第１の管支持部９は，第１の管状部７を支持するための要素である。
第１の管支持部９は，第１の管状部７を支持するための要素である。
第１の溝部１１
第１の溝部１１は，ステージ本体５に設けられ第１の管状部７を収容するための要素である。第１の溝部１１は，ステージ本体５の搭載表面側に設けられてもよいし，裏面（搭載表面と反対の面）側に設けられてもよい。溝部１１は，周囲に比べて高さが低くなっている部位である。
第１の溝部１１は，ステージ本体５に設けられ第１の管状部７を収容するための要素である。第１の溝部１１は，ステージ本体５の搭載表面側に設けられてもよいし，裏面（搭載表面と反対の面）側に設けられてもよい。溝部１１は，周囲に比べて高さが低くなっている部位である。
切欠きペア１３ａ，１３ｂ
切欠きペア１３ａ，１３ｂは，第１の溝部１１を介して対向する位置に設けられた窪みである。切欠きペア１３ａ，１３ｂは，管状部１１を介して対向し，管状部１１の両脇に設けられている差込用の穴ともいえる。この窪みには，後述する第１の管支持部９の連結部１５が挿入されることとなる。すると，連結部１５を介して，第１の管支持部９が固定される。それに伴い，第１の管状部７が，第１の溝部１１内で固定されることとなる。切欠きペア１３ａ，１３ｂの穴は，例えば管状部の管が伸びる方向に３０ｍｍ程細長く伸びた穴であって良い。切欠きペア１３ａ，１３ｂの穴は深さが２０ｍｍ以上３０ｍｍであってよいし，２１ｍｍ以上３５ｍｍ以下でもよい。切欠きペア１３ａ，１３ｂはステージの裏面に複数設けられていることが好ましい。切欠きペア１３ａ，１３ｂの数は，例えば，１つのステージ１に対して３個であってよいし，４個でもよいし，５個でもよい。ステージ１に設けられる切欠きペア１３ａ，１３ｂの数が，多ければ，より多くの連結部１５を取り付けることができるため，より安定して管状部１１を固定することができる。
切欠きペア１３ａ，１３ｂは，第１の溝部１１を介して対向する位置に設けられた窪みである。切欠きペア１３ａ，１３ｂは，管状部１１を介して対向し，管状部１１の両脇に設けられている差込用の穴ともいえる。この窪みには，後述する第１の管支持部９の連結部１５が挿入されることとなる。すると，連結部１５を介して，第１の管支持部９が固定される。それに伴い，第１の管状部７が，第１の溝部１１内で固定されることとなる。切欠きペア１３ａ，１３ｂの穴は，例えば管状部の管が伸びる方向に３０ｍｍ程細長く伸びた穴であって良い。切欠きペア１３ａ，１３ｂの穴は深さが２０ｍｍ以上３０ｍｍであってよいし，２１ｍｍ以上３５ｍｍ以下でもよい。切欠きペア１３ａ，１３ｂはステージの裏面に複数設けられていることが好ましい。切欠きペア１３ａ，１３ｂの数は，例えば，１つのステージ１に対して３個であってよいし，４個でもよいし，５個でもよい。ステージ１に設けられる切欠きペア１３ａ，１３ｂの数が，多ければ，より多くの連結部１５を取り付けることができるため，より安定して管状部１１を固定することができる。
ある溝部９を介して対向する一組の切り欠ペア１３ａ，１３ｂの一つの穴から，管状部１１の管が伸びる方向にある隣の切り欠ペア１３ａ，１３ｂの一つの穴までの間隔は，例えば７０ｍｍ以上１００ｍｍ以下で良いし，７０ｍｍ以上１１０ｍｍ以下でもよいし，８０ｍｍ以上１００ｍｍ以下でも良いし，８０ｍｍ以上１１０ｍｍ以下でもよい。一組の切り欠ペア１３ａ，１３ｂの，溝部９を挟んで対向する穴の間隔は，例えば１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下でよいし，１２ｍｍ以上１５ｍｍ以下でもよいし，１５ｍｍ以上２０ｍｍ以下でもよい。
図４は連結部を説明するための概念図である。連結部１５は，管状部７及び溝部１１を覆うようにステージ１の切欠きペア１３ａ，１３ｂに取り付けることができる。連結部１５の形状は，例えば四角柱の形状に対して，そのいずれか一つの底面の中央部分が凹んだ形状となる加工をしたものであって良い。また，上記中央部分は周りの底面よりも高さが低くなっており，その凹み部分の両脇には壁が形成され，その壁が突起状となっていてよい。その突起（壁）の高さは切欠きペア１３ａ，１３ｂの穴の深さに応じた高さとなっており，例えば１０ｍｍ以上１３ｍｍ以下であって良いし，１３ｍｍ以上１６ｍｍ以下であっても良い。
上記の壁は，該底面の中央領域を向く面が上記底面に対して垂直である必要はなく，その壁の上記部分が該四角柱の底面の中央領域から該底面の対辺の方向に開く方向に伸びていてもよい。例えば，上記一方の突起（壁）と対向する突起（壁）の間の角度は３０度以上４０度以下であってよいし，４０度以上５０度以下であってもよいし，５０度以上６０度以下であってもよい。
図５は，製造途中のステージを説明するための参考図である。
このステージの好ましいものは，第１の管状部７と第１の溝部１１との隙間に，熱伝導媒体を有する。熱伝導媒体の好ましい例は，銀，グリース，金属繊維，又はガスである。
図６は，熱伝導媒体の使用例を示す概念図である。ミクロにみれば第１の管状部７と第１の溝部１１との隙間に微小な隙間が空いる。そのため熱伝導媒体を使用することが効果的である。熱伝導媒体は炭素繊維などの固体，グリース状のもの，銀のような液体，水素，ヘリウムのような気体が考えられる。グリース状のもの，液体，気体の場合は流出を防ぐためシールすることもできる。
熱伝導媒体が，グリース状のもの，液体，気体といった流体である場合，熱伝導媒体が隙間に充填され，漏れないように密閉することが望ましい。簡単のため，テーブルサポート６の端部にシール板３１が取り付けられており，第１の管状部１１と第２の管状部２１は，シール部３３で完全に密封されている。熱伝導媒体をシールすることにより大気から遮断されており，流出防止になっている。熱伝導媒体が気体の場合，隙間に気体を圧入することにより，熱伝導効率を飛躍的に上げることができる。
このステージの好ましいものは，
第１の流体は，搭載表面の温度を高めるための流体であり，
搭載表面の温度を下げるための第１の流体を流すための第２の管状部２１と，
第２の管状部２１を収容するための第２の溝部２３と，
第２の管状部２３を支持するための第２の管支持部２５と，をさらに有する。この場合，第１の管状部が加熱部として機能する。また，第２の管状部が冷却部として機能することとなる。
第１の流体は，搭載表面の温度を高めるための流体であり，
搭載表面の温度を下げるための第１の流体を流すための第２の管状部２１と，
第２の管状部２１を収容するための第２の溝部２３と，
第２の管状部２３を支持するための第２の管支持部２５と，をさらに有する。この場合，第１の管状部が加熱部として機能する。また，第２の管状部が冷却部として機能することとなる。
本発明の第２の側面は，上記したいずれかのステージをサセプタとして有する真空装置に関する。この真空装置は，例えば，半導体集積回路，フラットディスプレイパネル，又は太陽電池パネルを製造するために用いられる真空装置である。真空装置は，通常チャンバと，チャンバを真空にするための真空ポンプとを有する。また，真空装置は，各種の試料をチャンバ内に導入するための導入部を有していてもよい。また，真空装置は，各種測定を行うためのセンサや測定機器を適宜有していてもよい。チャンバの例は，目的物を製造するためのプロセスチャンバである。フラットディスプレイパネルの例は，有機ＥＬディスプレイ，プラズマディスプレイ及び液晶ディスプレイである。
本発明の第３の側面は，上記した真空装置を用いる，半導体集積回路，フラットディスプレイパネル，又は太陽電池パネルを製造する方法に関する。半導体集積回路の製造方法は，例えば特許３９５６６９７号公報，特許３５１９５８９号公報，及び特許３０６４９９３号公報に記載されているとおり公知である。フラットディスプレイパネルの製造方法は，例えば特許５１７３７５７号公報，特許５１６９７５７号公報，及び特許４６０４７５２号公報に記載されているとおり公知である。太陽電池パネルの製造方法は，例えば特許６５５５９６４号公報，特許６４９８０５３号公報，及び特許５３８６０４４号公報に記載されているとおり公知である。
ステージは，例えば，以下のように製造できる。厚み３０～１００ｍｍのアルミの板，１辺の長さが１５００～４０００ミリメートルの矩形（例えば正方形）の板に溝（流路）を機械加工する。また，溝の両脇に適宜切欠きペアを形成する。ステージ本体の材質は，アルミニウムに限定されず金属であればよい。そのようにして得られた溝（流路），に外形φ５～φ２０のステンレス製のパイプを挿入する。溝にパイプを挿入した後，切欠きペアに管支持部を挿入する。管支持部を適宜溶接してもよい。このようにしてステージを製造できる。
サセプタを以下のように製造した。
材質Ａ６０６１のアルミの板に流路を加工し，そこにヒーターや熱伝導媒体を流すことで温度制御を行うこととした。ステージ（サセプタ）は，本来真空装置に内において用いられるものの，ここでは温度変化を測定するため，大気中にて温度変化を測定した。
材質Ａ６０６１のアルミの板に流路を加工し，そこにヒーターや熱伝導媒体を流すことで温度制御を行うこととした。ステージ（サセプタ）は，本来真空装置に内において用いられるものの，ここでは温度変化を測定するため，大気中にて温度変化を測定した。
図７は，溝及び切欠きを形成したステージの裏面を示す図面に代わる写真である。図８は，管支持部を溶接した様子を示す図面に代わる写真である。
Claims (6)
- チャンバ内に設置され，対象物を加熱及び冷却するためのステージ（１）であって，
前記ステージ（１）は，
対象物を搭載する搭載表面を有するステージ本体（５）と，
前記搭載表面の温度を調整するための第１の流体を流すための第１の管状部（７）と，
第１の管状部（７）を支持するための第１の管支持部（９）と，
を有し，
前記ステージ本体（５）は，
第１の前記管状部（７）を収容するための第１の溝部（１１）と，
第１の溝部（１１）を介して対向する切欠きペア（１３ａ，１３ｂ）を有し，
第１の管支持部（９）は，
前記切欠きペア（１３ａ，１３ｂ）を連結する連結部（１５）を有し，
第１の流体は，前記搭載表面の温度を高めるための流体であり，
前記ステージ本体（５）は，
前記搭載表面の温度を下げるための第２の流体を流すための第２の管状部（２１）と，
第２の管状部（２１）を収容するための第２の溝部（２３）と，
第２の管状部（２１）を支持するための第２の管支持部であって第１の管支持部（９）と別のものと，をさらに有し，
前記ステージ本体（５）は，
第２の溝部（２３）を介して対向する第２の切欠きペアを有し，
第２の管支持部は，
第２の切欠きペアを連結する第２の連結部（２５）を有する，
ステージあって、
前記連結部（１５）は，
四角柱状の本体部と，
前記本体部の上面中央にある平面部と，
前記平面部の両脇に存在する２つの壁とを有し，
前記２つの壁は，前記切欠きペア（１３ａ，１３ｂ）に対応し，
第２の連結部（２５）は，
四角柱状の第２の本体部と，
第２の本体部の上面中央にある第２の平面部と，
第２の平面部の両脇に存在する２つの第２の壁とを有し，
前記２つの第２の壁は，第２の切欠きペアに対応する
ステージ。 - 請求項１に記載のステージであって，
第１の管状部（７）と第１の溝部（１１）との隙間に，熱伝導媒体を有する，
ステージ。 - 請求項２に記載のステージであって，
前記熱伝導媒体は，銀，グリース，金属繊維，又はガスである，ステージ。 - 請求項１～３のいずれかに記載のステージをサセプタとして有する真空装置。
- 請求項４に記載の真空装置であって，半導体集積回路，フラットディスプレイパネル，又は太陽電池パネルを製造するために用いられる真空装置。
- 請求項４に記載の真空装置を用いる，半導体集積回路，フラットディスプレイパネル，又は太陽電池パネルを製造する方法。
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