載置台構造及び処理装置
【課題】被処理体を直接的に載置する熱分散板の耐久性を向上させて破損し難くし、接続端子が腐食されないようにすることが可能な載置台構造を提供する。
【解決手段】排気が可能になされた処理容器３２内に設けられて処理すべき被処理体Ｗを載置するための載置台構造において、被処理体を加熱する加熱手段７２が設けられた載置台本体７４と、載置台本体上に設けられると共に、その上面に被処理体を載置する熱分散板７６と、載置台本体内に設けられた電極７８と、載置台本体を支持するために処理容器の底部より起立された筒体状の支柱７０と、支柱内に挿通されると共に上端部が加熱手段に接続されたヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０）と、支柱内に挿通されると共に上端部が電極に接続された電極給電部材１１２とを備えたことを特徴とする載置台構造である。
【解決手段】排気が可能になされた処理容器３２内に設けられて処理すべき被処理体Ｗを載置するための載置台構造において、被処理体を加熱する加熱手段７２が設けられた載置台本体７４と、載置台本体上に設けられると共に、その上面に被処理体を載置する熱分散板７６と、載置台本体内に設けられた電極７８と、載置台本体を支持するために処理容器の底部より起立された筒体状の支柱７０と、支柱内に挿通されると共に上端部が加熱手段に接続されたヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０）と、支柱内に挿通されると共に上端部が電極に接続された電極給電部材１１２とを備えたことを特徴とする載置台構造である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の処理装置及び載置台構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウエハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱処理、改質処理、結晶化処理等の各種の枚葉処理を繰り返し行なって、所望する集積回路を形成するようになっている。上記したような各種の処理を行なう場合には、その処理の種類に対応して必要な処理ガス、例えば成膜処理の場合には成膜ガスやハロゲンガスを、改質処理の場合にはオゾンガス等を、結晶化処理の場合にはＮ２ ガス等の不活性ガスやＯ２ ガス等をそれぞれ処理容器内へ導入する。
【０００３】
半導体ウエハに対して１枚毎に熱処理を施す枚葉式の処理装置を例にとれば、真空引き可能になされた処理容器内に、例えば抵抗加熱ヒータを内蔵した載置台を設置し、この上面に半導体ウエハを載置し、所定の温度（例えば１００℃から１０００℃）で加熱した状態で所定の処理ガスを流し、プラズマを用いて、或いはプラズマを用いないで所定のプロセス条件下にて半導体ウエハに各種の熱処理を施すようになっている（特許文献１〜４）。このため処理容器内の部材については、これらの加熱に対する耐熱性と処理ガスに曝されても腐食されない耐腐食性が要求される。
【０００４】
ところで、プラズマを用いて半導体ウエハを処理する処理装置において、半導体ウエハを載置する載置台構造に関しては、一般的には耐熱性耐腐食性を持たせると共に、金属コンタミネーション等の金属汚染を防止する必要から例えばＡｌＮ等のセラミック材中に発熱体として抵抗加熱ヒータを埋め込んで高温で一体焼成して載置台本体を作成すると共に、この上面に下部電極等を形成するための電極を埋め込んだ熱分散板を設けて載置台を形成している。また、別工程で同じくセラミック材等を焼成して支柱を形成し、上記載置台側と上記支柱とを、例えば熱拡散接合で溶着して一体化して載置台構造を製造している。このように一体成形した載置台構造は処理容器内の底部に起立させて設けられる。また上記セラミック材に代えて耐熱耐腐食性があり、また熱伸縮も少ない石英ガラスを用いる場合もある。
【０００５】
ここで従来の載置台構造の一例について説明する。図６は従来の載置台構造の一例を示す断面図である。この載置台構造は、真空排気が可能になされた処理容器内に設けられており、図６に示すように、この載置台構造は円板状の載置台２を有している。具体的には、上記載置台２は、例えば加熱ヒータ等の加熱手段６が埋め込まれた例えば石英やセラミック材等よりなる載置台本体８と、電極１０が内部に埋め込まれた例えばセラミック材よりなる薄い熱分散板１２とよりなり、この熱分散板１２上に半導体ウエハＷが載置されて半導体ウエハＷを加熱するようになっている。そして、この載置台２の下面の中央部には同じく例えばＡｌＮ等のセラミック材よりなる円筒状の支柱４が例えば熱拡散接合にて接合されて一体化されている。
【０００６】
従って、両者は熱拡散接合部５により気密に接合されることになる。尚、載置台２と支柱４とをネジにより連結する場合もある。ここで上記載置台２の大きさは、例えば半導体ウエハサイズが３００ｍｍの場合には、直径が３５０ｍｍ程度である。
【０００７】
上記支柱４の下端部は、容器底部１４に固定ブロック１５により固定されることにより起立状態になっている。そして、上記円筒状の支柱４内には、その上端が上記加熱手段６に接続端子１６を介して接続されたヒータ給電部材２０が設けられており、このヒータ給電部材２０の下端部側は絶縁部材２２を介して容器底部を下方へ貫通して外部へ引き出されている。また、上記電極１０は、接続端子２４を介して電極給電部材２６に接続されており、この電極給電部材２６は支柱４内を挿通され、その下端部は絶縁部材２２を下方へ貫通して外部へ引き出されている。
【０００８】
そして、上記支柱４内へは不活性ガスとして例えばＮ２ ガスが供給されている。これにより、この支柱４内へプロセスガス等が侵入することを防止して、上記各給電部材２０、２６や接続端子１６、２４等が上記腐食性のプロセスガスにより腐食されることを防止するようになっている。尚、上記電極１０には、チャック用の直流電圧やバイアス用の高周波電力が必要に応じて印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−０７８７６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３５６６２４号公報
【特許文献３】特開２００６−２９５１３８号公報
【特許文献４】特開２００７−２０４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記した従来の載置台構造にあっては、厚さが５ｍｍ程度の非常に薄いセラミック材よりなる熱分散板１２内に異物である金属製の電極１０を埋め込むようにして一体焼成して形成していることから、両者の熱膨張差等に起因して熱分散板１２自体が破損し易かったり、またこの製造自体が複雑で高価なものとなっていた。
【００１１】
また、支柱４内へ供給された不活性ガスであるＮ２ ガスを上記載置台本体８と熱分散板１２との接触面の境界隙間２８より処理容器内に向けて流しているが、処理容器内の処理ガス等が上記境界隙間２８内に僅かではあるが侵入してくることは避けられず、この結果、上記境界隙間２８の部分に不要な膜が付着したり、上記接続端子２４が腐食性のガスにより腐食される場合が生ずる、といった問題があった。
【００１２】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、被処理体を直接的に載置する熱分散板の耐久性を向上させて破損し難くすると共に、接続端子が腐食されないようにすることが可能な載置台構造及び処理装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられた載置台本体と、前記載置台本体上に設けられると共に、その上面に前記被処理体を載置する熱分散板と、前記載置台本体内に設けられた電極と、前記載置台本体を支持するために前記処理容器の底部より起立された筒体状の支柱と、前記支柱内に挿通されると共に上端部が前記加熱手段に接続されたヒータ給電部材と、前記支柱内に挿通されると共に上端部が前記電極に接続された電極給電部材と、を備えたことを特徴とする載置台構造である。
【００１４】
このように、排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、加熱手段が設けられた載置台本体内に電極を設け、この載置台本体上に被処理体を載置する熱分散板を設けるようにしたので、被処理体を直接的に載置する熱分散板の耐久性を向上させて破損し難くすると共に、接続端子が腐食されないようにすることができる。
【００１５】
請求項６排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられた載置台本体と、前記載置台本体上に設けられると共に、その上面に前記被処理体を載置する熱分散板と、前記載置台本体内に設けられた電極と、前記載置台本体を支持するために前記処理容器の底部側より起立された複数の保護管と、前記保護管内に挿通されると共に上端部が前記加熱手段に接続されたヒータ給電部材と、前記保護管内に挿通されると共に上端部が前記電極に接続された電極給電部材と、を備えたことを特徴とする載置台構造である。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、被処理体に対して処理を施すための処理装置において、排気が可能になされた処理容器と、前記被処理体を載置するために請求項１乃至９のいずれか一項に記載の載置台構造と、前記処理容器内へガスを供給するガス供給手段と、を備えたことを特徴とする処理装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る載置台構造及び処理装置によれば、次のような優れた作用効果を発揮することができる。
排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、加熱手段が設けられた載置台本体内に電極を設け、この載置台本体上に被処理体を載置する熱分散板を設けるようにしたので、被処理体を直接的に載置する熱分散板の耐久性を向上させて破損し難くすると共に、接続端子が腐食されないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る載置台構造の第１実施例を有する処理装置を示す断面構成図である。
【図２】載置台構造の第１実施例を示す拡大断面図である。
【図３】加熱手段の配置状態を模式的に示す平面図である。
【図４】載置台構造の支柱を示す拡大横断面である。
【図５】本発明に係る載置台構造の第２実施例を示す拡大断面図である。
【図６】従来の載置台構造の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る載置台構造及び処理装置の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る載置台構造の第１実施例を有する処理装置を示す断面構成図、図２は載置台構造の第１実施例を示す拡大断面図、図３は加熱手段の配置状態を模式的に示す平面図、図４は載置台構造の支柱を示す拡大横断面である。ここではプラズマを用いて成膜処理を行う場合を例にとって説明する。
【００２０】
図示するようにこの処理装置３０は、例えば断面の内部が略円形状になされたアルミニウム製（アルミニウム合金を含む）の処理容器３２を有している。この処理容器３２内の天井部には必要な処理ガス、例えば成膜ガスを導入するためにガス供給手段であるシャワーヘッド部３４が絶縁層３６を介して設けられており、この下面のガス噴射面３８に設けた多数のガス噴射孔４０Ａ、４０Ｂから処理空間Ｓに向けて処理ガスを噴射するようになっている。このシャワーヘッド部３４はプラズマ処理時に上部電極を兼ねるものである。
【００２１】
このシャワーヘッド部３４内には、中空状の２つに区画されたガス拡散室４２Ａ、４２Ｂが形成されており、ここに導入された処理ガスを平面方向へ拡散した後、各ガス拡散室４２Ａ、４２Ｂにそれぞれ連通された各ガス噴射孔４０Ａ、４０Ｂより噴射するようになっている。すなわち、ガス噴射孔４０Ａ、４０Ｂはマトリクス状に配置されている。このシャワーヘッド部３４の全体は、例えばニッケルやハステロイ（登録商標）等のニッケル合金、アルミニウム、或いはアルミニウム合金により形成されている。尚、シャワーヘッド部３４として用いるガス種によってはガス拡散室が１つ、或いは３つ以上の場合もある。
【００２２】
そして、このシャワーヘッド部３４と処理容器３２の上端開口部の絶縁層３６との接合部には、例えばＯリング等よりなるシール部材４４が介在されており、処理容器３２内の気密性を維持するようになっている。そして、このシャワーヘッド部３４には、マッチング回路４６を介して例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ用の高周波電源４８が接続されており、必要時にプラズマを生成可能になっている。この周波数は上記１３．５６ＭＨｚに限定されない。
【００２３】
また、処理容器３２の側壁には、この処理容器３２内に対して被処理体としての半導体ウエハＷを搬入搬出するための搬出入口５０が設けられると共に、この搬出入口５０には気密に開閉可能になされたゲートバルブ５２が設けられている。
【００２４】
そして、この処理容器３２の底部５４の側部には、排気口５６が設けられる。この排気口５６には、処理容器３２内を排気、例えば真空引きするための排気系５８が接続されている。この排気系５８は、上記排気口５６に接続される排気通路６０を有しており、この排気通路６０には、圧力調整弁６２及び真空ポンプ６４が順次介設されており、処理容器３２を所望する圧力に維持できるようになっている。尚、処理態様によっては、処理容器３２内を大気圧に近い圧力に設定する場合もある。
【００２５】
そして、この処理容器３２内の底部５４には、これより起立させて本発明の特徴とする載置台構造６６が設けられる。具体的には、この載置台構造６６は、上面に上記被処理体を載置して支持するための載置台６８と、上記載置台６８に接続されると共に、上記載置台６８を上記処理容器３２の底部５４から起立させて支持するための筒体状の支柱７０とを主に有している。
【００２６】
上記載置台６８は、内部に被処理体としての半導体ウエハＷを加熱するための加熱手段７２が設けられた載置台本体７４と、この載置台本体７４の上面に設置されると共に、その上面に上記半導体ウエハＷを載置する薄い熱分散板７６とにより構成されている。そして、この載置台本体７４内に電極７８が設けられている。
【００２７】
具体的には、上記載置台本体７４は、全体が石英やセラミック材等の厚い円板状の誘電体よりなり、この載置台本体７４内に上記加熱手段７２と電極７８とが埋め込むようにして設けられ、上記電極７８は加熱手段７２の上方に位置されている。この加熱手段７２は、載置台本体７４の略全面に亘って配設されたヒータ線８０を有しており、図３に示すようにヒータ線８０は、同心円状に複数、ここでは２つに分割されて内周ヒータ線８０Ａと外周ヒータ線８０Ｂとよりなっている。そして、上記各ヒータ線８０Ａ、８０Ｂの起点及び終点は、載置台本体７４の中央部に集中されており、後述するように各ヒータ線８０Ａ、８０Ｂは個別に温度制御できるようになっている。
【００２８】
これにより、内周加熱ゾーン８２Ａと外周加熱ゾーン８２Ｂが形成される。このヒータ線８０としては、カーボン線が用いられているが、カーボン線に限定されず、カーボン線、タングステン線、モリブデン線よりなる群から選択される１の材料を用いることができる。
【００２９】
また上記ヒータ線８０の上方に配置される電極７８は載置台本体７４の略全面に亘って設けられると共に、例えばメッシュ状に形成された導体線８４よりなり、この導体線８４としては、例えばカーボン等を用いることができる。この電極７８は、静電チャックを行うチャック用電極と発生したプラズマに高周波のバイアス電圧を印加するためのバイアス用電極とを兼ねており、下部電極を構成するものである。
【００３０】
上記載置台本体７４を形成するには、この載置台本体７４を例えば上中下の３枚の円板状の分割体に分割しておき、上中下の各分割体の間に上記ヒータ線８０と導体線８４とをそれぞれ介在させて熱拡散等によって各分割体を一体的に溶着することにより形成することができる。この載置台本体７４としては、窒化アルミニウム等のセラミック材や石英やアルミニウム（アルミニウム合金を含む）等の金属を用いることができる。
【００３１】
この載置台本体７４上に設置される円板状の熱分散板７６としては、不透明な誘電体を用いることができ、その厚さはかなり薄く、例えば５〜１０ｍｍ程度である。この誘電体としては、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や多数の気泡が含まれた不透明石英等を用いることができる。この熱分散板７６内には、従来の載置台構造と異なって電極等の異物が含まれていないので、その耐久性を高くすることができる。
【００３２】
また、上記載置台本体７４と熱分散板７６とを同じ材料、例えば窒化アルミニウムや石英で構成してもよく、これによれば熱伸縮量が同じなので、熱伸縮が生じても、両者間に大きな負荷が生ずることを抑制することが可能となる。また、この載置台本体７４の下面及び側面は、耐熱性のカバー部材８６により覆われている（図２参照）。このカバー部材８６は、窒化アルミニウム等のセラミック材により形成されている。
【００３３】
また、上記支柱７０は、ここでは窒化アルミニウム等のセラミック材や石英により円筒体状に形成されており、その上端部は上記載置台本体７４の下面の中央部に熱拡散接合や熱溶着等によって気密に接合されて、ここに例えば熱接合部８８（図２参照）が形成される。尚、上記熱溶着等に替えて、載置台本体７４と支柱７０とをネジにより連結するようにしてもよい。
【００３４】
また、上記載置台６８には、この上下方向に貫通して複数、例えば３本のピン挿通孔９０が形成されており（図１及び図２においては１つのみ示す）、この３本のピン挿通孔９０は、図３に示すように１２０度間隔で同一円周上に配置されている。そして、上記各ピン挿通孔９０に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン９２を配置している。この押し上げピン９２の下端には、円弧状の例えばアルミナのようなセラミック製の押し上げリング９４が配置されており、この押し上げリング９４に、上記各押し上げピン９２の下端が乗っている。この押し上げリング９４から延びるアーム部９６は、処理容器３２の底部５４を貫通して設けられる出没ロッド９８に連結されており、この出没ロッド９８はアクチュエータ１００により昇降可能になされている。
【００３５】
これにより、上記各押し上げピン９２を半導体ウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔９０の上端から上方へ出没させるようになっている。また、上記出没ロッド９８の処理容器３２の底部５４の貫通部には、伸縮可能なベローズ１０２が介設されており、上記出没ロッド９８が処理容器３２内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
【００３６】
ここで上記ピン挿通孔９０は、図２にも示すように、上記載置台本体７４と上記熱分散板７６とカバー部材８６とを連結する締結具であるボルト１０４に、その長さ方向に沿って形成された貫通孔１０６によって形成されている。具体的には、上記載置台本体７４、熱分散板７６及びカバー部材８６には、上記ボルト１０４を通すボルト孔（図示せず）が形成されており、このボルト孔に上記貫通孔１０６が形成されたボルト１０４を挿通し、これをナット１０８で締め付けることにより、上記載置台本体７４と熱分散板７６とカバー部材８６とを一体的に結合するようにしている。
【００３７】
尚、カバー部材８６は必要に応じて設ければよく、省略することもできる。これらのボルト１０４及びナット１０８は、例えば窒化アルミニウムやアルミナ等のセラミック材、或いは金属汚染の恐れが少ない金属材料、例えばニッケル、ニッケル合金等により形成する。この場合、上記載置台本体７４と熱分散板７６との接触面には、僅かな境界隙間１０９が発生する。
【００３８】
そして、上記支柱７０内に細長く形成されたヒータ給電部材１１０が挿通させて設けられており、このヒータ給電部材１１０の上端部が上記加熱手段７２に接続されている。また、上記支柱７０内に細長く形成された電極給電部材１１２が挿通させて設けられており、この電極給電部材１１２の上端部が上記電極７８に接続されている。
【００３９】
具体的には、上記ヒータ給電部材１１０は、例えば長尺な棒状に成形された例えばカーボン製の給電棒１１１を有しており、各給電棒１１１の上端部を上記加熱手段７２の内周ヒータ線８０Ａの両端と外周ヒータ線８０Ｂの両端とに、それぞれ接続している。図３及び図４では、上記内周ヒータ線８０Ａの両端に接続される２本のヒータ給電部材１１０Ａ、１１０Ｂが示されると共に、外周ヒータ線８０Ｂの両端に接続される２本のヒータ給電部材１１０Ｃ、１１０Ｄが示されているが、図１においては代表として１本のヒータ給電部材１１０のみを示している。そして、全てのヒータ給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄの構成及び取り付け状態は同じようになされている。上記接続に際しては、載置台本体７４の下面より上記内周ヒータ線８０Ａと外周ヒータ線８０Ｂの起点と終点とに向けて接続穴１１４（図２参照）を形成し、これにヒータ給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄの各給電棒１１１の上端部を挿入してろう付け等によって接続している。
【００４０】
そして、上記各ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）は、それぞれ個別に細長い誘電体よりなる保護管１１６内に挿通されており、この保護管１１６の上端部は上記載置台本体７４の下面に熱溶着や熱拡散等によって気密に接合されている。上記誘電体としては、窒化アルミニウム等のセラミック材や石英を用いることができる。また、この給電棒１１１の下部には、例えばモリブデン等よりなる短い導電性の第１の金属棒１１８が接続されており、この第１の金属棒１１８の部分で上記保護管１１６が封止されている。この保護管１１６内には、Ｈｅ等の希ガスやＮ２ よりなる不活性ガスが封入されており、例えばカーボン製の給電棒１１１が腐食されることを防止している。そして、上記第１の金属棒１１８の下方へは、更に寄り線よりなる短い導電線１２０及びモリブデン等よりなる短い導電性の第２の金属棒１２２が順次接続されている。
【００４１】
上記電極給電部材１１２も、例えば長尺な棒状に成形された例えばカーボン製の給電棒１２４を有しており、この給電棒１２４の上端部を載置台本体７４の下面に形成した接続穴１２６内へ挿入し、これと上記電極７８とを接続端子１２８を介してろう付け等により接続している。この給電棒１２４の下部には、寄り線よりなる第１の導電線１３０、モリブデン等よりなる短い導電性の第１の金属棒１３２、寄り線よりなる第２の導電線１３４及び例えばモリブデン等よりなる導電性の第２の金属棒１３６が順次接続されている。
【００４２】
そして、この電極給電部材１１２は、細長い誘電体よりなる保護管１３８内に挿通されており、この保護管１３８の上端部は上記載置台本体７４の下面に熱溶着や熱拡散等によって気密に接合されている。上記誘電体としては、窒化アルミニウム等のセラミック材や石英を用いることができる。また、この保護管１３８は、上記第１の金属棒１３２の部分で封止されている。この保護管１３８内には、Ｈｅ等の希ガスやＮ２ よりなる不活性ガスが封入されており、例えばカーボン製の給電棒１２４が腐食されることを防止している。
【００４３】
ここで上記給電棒１１１、１２４は、カーボンに限定されず、ニッケル合金、タングステン合金、モリブデン合金等を用いることができる。また、上記支柱７０内には、上記加熱手段７２の加熱ゾーン数に対応した本数、ここでは２本の熱電対１４０Ａ、１４０Ｂが挿通されている。そして、この内の１本の熱電対１４０Ａの上部は、載置台本体７４を貫通して形成した連通孔１４２内を挿通されて、温測接点である先端部を熱分散板７６の内周加熱ゾーン８２Ａ（図３参照）の領域に接触させてこの部分の温度を測定できるようになっている。
【００４４】
また、他方の熱電対１４０Ｂの上部は、載置台本体７４を貫通して形成した連通孔１４４内と、この連通孔１４４に連通されて載置台本体７４の半径方向へ延びるようにして形成された溝部１４６内とに沿って配設されており、その測温接点である先端部を熱分散板７６の外周加熱ゾーン８２Ｂ（図３参照）の領域に接合部材１４８を介して取り付けており、この部分の温度を測定できるようになっている。上記各連通孔１４２、１４４は、上記熱電対１４０Ａ、１４０Ｂを挿通すると同時に、後述するように支柱７０内へ導入された不活性ガスを載置台本体７４と熱分散板７６との接触面に形成される境界隙間１０９に供給する機能も有する。
【００４５】
また、処理容器３２の底部５４は例えばステンレススチールよりなり、図１及び図２にも示すように、この中央部には導体引出口１５０が形成されており、この導体引出口１５０の内側には、円形リング状になされた例えばアルミニウム合金等よりなる取付台座１５２がＯリング等のシール部材１５４を介して気密に取り付け固定されている。
【００４６】
そして、上記支柱７０の下端部には、支柱７０と同じ材料よりなるフランジ部１６０が取り付けられており、このフランジ部１６０は上記取付台座１５２上に設置されている。そして、この支柱７０のフランジ部１６０に、例えばアルミニウム合金よりなる断面がＬ字状になされたリング状の固定部材１６２を嵌装し、この固定部材１６２と上記取付台座１５２とをボルト１６４で固定することにより、上記支柱７０を固定している。この場合、取付台座１５２とフランジ部１６０との間にはＯリング等よりなるシール部材１６５が介設されており、この部分を気密に保持している。
【００４７】
また上記取付台座１５２の下部には、これと一体成形された例えばアルミニウム合金製のリング状の取付部１６６が設けられている。このリング状の取付部１６６の内径は、上記取付台座１５２の内径よりも少し大きく設定されており、各給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄ、１１２同士間に所定の距離以上の間隙を設定して配置できるようになっている。そして、このリング状の取付部１６６の下端部には、例えばアルミニウム合金等よりなる封止板１６８がＯリング等のシール部材１７０を介してボルト１７２により気密に取り付け固定されている。これにより、上記円筒状の支柱７０内が気密になされている。
【００４８】
そして、上記各ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）の各第２の金属棒１２２（図２では１本のみ示す）の周囲の一部は、例えばアルミナ等のセラミック材よりなる絶縁スリーブ１７４により覆われており、そして、この絶縁スリーブ１７４の部分で上記封止板１６８を貫通させて、各ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）を気密に外部へ引き出している。そして、この絶縁スリーブ１７４の貫通部には、例えばアルミニウム合金等よりなる取付板１７６がＯリング等よりなるシール部材１７８を介してボルト１８０により気密に取り付け固定されている。
【００４９】
また、上記電極給電部材１１２の第２の金属棒１３６の周囲の一部は、上述したと同様に例えばアルミナ等のセラミック材よりなる絶縁スリーブ１８２により覆われており、そして、この絶縁スリーブ１８２の部分で上記封止板１６８を貫通させて、電極給電部材１１２を気密に外部へ引き出している。そして、この絶縁スリーブ１８２の貫通部には、例えばアルミニウム合金等よりなる取付板１８４がＯリング等よりなるシール部材１８６を介してボルト１８８により気密に取り付け固定されている。更には、上記各熱電対１４０Ａ、１４０Ｂも、上記封止板１６８を気密に貫通して外部へ取り出されており、この貫通部には、Ｏリング等よりなるシール部材１９０を介して取付板１９２がボルト１９４により取り付け固定されている。
【００５０】
ここで各部分について寸法の一例を説明すると、載置台６８の直径は、３００ｍｍ（１２インチ）半導体ウエハ対応の場合には３４０ｍｍ程度、２００ｍｍ（８インチ）半導体ウエハ対応の場合には２３０ｍｍ程度、４００ｍｍ（１６インチ）半導体ウエハ対応の場合には４６０ｍｍ程度である。また各保護管１１６、１３８の直径は８〜１６ｍｍ程度、各給電棒１１１、１２４の直径は４〜６ｍｍ程度である。
【００５１】
そして、上記支柱７０の下方には、上記支柱７０内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段２００が設けられる。具体的には、上記不活性ガス供給手段２００は、上記支柱７０内へ不活性ガスを導入する不活性ガス導入路２０２を有しており、図１に示すように、この不活性ガス導入路２０２の途中には、マスフローコントローラのような流量制御器２０４及びガス供給時に開状態となる開閉弁２０６が順次介設されており、必要に応じて不活性ガスとして例えばＮ２ ガスを流量正制御しつつ供給できるようになっている。
【００５２】
尚、不活性ガスとしては、Ｎ２ に替えてＡｒ、Ｈｅ等の希ガスを用いてもよい。図２に示すように、この不活性ガス導入路２０２の一部として、上記処理容器３２の底部５４及び上記取付台座１５２には上記支柱７０内に連通されるガス通路２０８が、例えば穿孔により形成されている。また、上記底部５４と取付台座１５２との接合面には、上記ガス通路２０８を囲むようにして、例えばＯリングよりなるシール部材２１０が介在されており、この部分のシール性を維持するようになっている。
【００５３】
ここで図１へ戻って、加熱手段７２の各ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）に接続される各配線２１２（図１では１本のみ記す）は、上記ヒータ電源制御部２１４に接続されており、各熱電対１４０Ａ、１４０Ｂ（図２参照）により測定された温度に基づいて上記加熱手段７２への給電量を各加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂ（図３参照）毎に制御して所望する温度を維持するようになっている。
【００５４】
また、上記電極給電部材１１２に接続される配線２１６には、静電チャック用の直流電源２１８とバイアス用の高周波電力を印加するための高周波電源２２０とがそれぞれ並列に接続されており、載置台６８の半導体ウエハＷを静電吸着すると共に、プロセス時に下部電極となる載置台６８にバイアスとして高周波電力を印加できるようになっている。この高周波電力の周波数としては１３．５６ＭＨｚを用いることができるが、他に４００ｋＨｚ等を用いることができ、この周波数に限定されるものではない。
【００５５】
そして、この処理装置３０の全体の動作、例えばプロセス圧力の制御、載置台６８の温度制御、処理ガスの供給や供給停止、不活性ガス供給手段２００による不活性ガスの供給や供給停止等は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部２２２により行われることになる。そして、この装置制御部２２２は、上記動作に必要なコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体２２４を有している。この記憶媒体２２４は、フレキシブルディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やハードディスクやフラッシュメモリ等よりなる。
【００５６】
次に、以上のように構成されたプラズマを用いた処理装置３０の動作について説明する。まず、未処理の半導体ウエハＷは、図示しない搬送アームに保持されて開状態となったゲートバルブ５２、搬出入口５０を介して処理容器３２内へ搬入され、この半導体ウエハＷは、上昇された押し上げピン９２に受け渡された後に、この押し上げピン９２を降下させることにより、半導体ウエハＷを載置台構造６６の支柱７０に支持された載置台６８の熱分散板７６の上面に載置してこれを支持する。この時に、載置台６８の載置台本体７４に設けた電極７８に直流電源２１８より直流電圧を印加することにより静電チャックが機能し、半導体ウエハＷを載置台６８上に吸着して保持する。尚、静電チャックの代わりに半導体ウエハＷの周辺部を押さえるクランプ機構を用いる場合もある。
【００５７】
次に、シャワーヘッド部３４へ各種の処理ガスを、それぞれ流量制御しつつ供給して、このガスをガス噴射孔４０Ａ、４０Ｂより噴射して処理空間Ｓへ導入する。そして、排気系５８の真空ポンプ６４の駆動を継続することにより、処理容器３２内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁６２の弁開度を調整して処理空間Ｓの雰囲気を所定のプロセス圧力に維持する。この時、半導体ウエハＷの温度は所定のプロセス温度に維持されている。すなわち、載置台６８の加熱手段７２を構成するヒータ線８０にヒータ電源制御部２１４より電圧を印加することにより発熱させている。
【００５８】
この結果、ヒータ線８０からの熱で半導体ウエハＷが昇温加熱される。この場合、熱分散板７６には加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂに対応させてそれぞれ熱電対１４０Ａ、１４０Ｂが設けられており、この測定値に基づいてヒータ電源制御部２１４は、フィードバックで各加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂに対応するヒータ線８０Ａ、８０Ｂ毎に温度制御することになる。このため、半導体ウエハＷの温度を各加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂ毎に温度制御して常に半導体ウエハＷの面内均一性が高い状態で温度制御することができる。この場合、プロセスの種類にもよるが、載置台６８の温度は例えば７００℃程度に達する。
【００５９】
またプラズマ処理を行う時には、高周波電源４８を駆動することにより、上部電極であるシャワーヘッド部３４と下部電極である載置台６８との間に高周波を印加し、処理空間Ｓにプラズマを立てて所定のプラズマ処理を行う。また、この際に、載置台６８の載置台本体７４に設けた電極７８にバイアス用の高周波電源２２０から高周波電力を印加することにより、プラズマイオンの引き込みを行うことができる。
【００６０】
ここで上記載置台構造６６における機能について詳しく説明する。まず、上述のように加熱手段７２の各ヒータ線８０Ａ、８０Ｂへはそれぞれ２本のヒータ給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄを介して各加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂ毎に電力が供給される。そして、各加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂに対応して設けた熱電対１４０Ａ、１４０Ｂの測定値に基づいて、フィードバック制御により供給電力が制御される。更には、電極７８へは、電極給電部材１１２を介して静電チャック用の直流電圧とバイアス用の高周波電力が印加される。
【００６１】
更に半導体ウエハの処理時には、不活性ガス供給手段２００により、流量制御された不活性ガスとして例えばＮ２ ガスが不活性ガス導入路２０２を介して支柱７０内へ導入されてパージしている。この支柱７０内へ導入されたＮ２ ガスは、支柱７０内を上昇して載置台本体７４に設けた連通孔１４２、１４４を通ってこの載置台本体７４と熱分散板７６との接触面に形成された僅かな境界隙間１０９（図２参照）に入り、この境界隙間１０９より載置台６８の周辺部に僅かずつ放出されることになるので、処理容器３２内へ供給されるプロセスガスやクリーニングガス等の腐食性ガスがこの境界隙間１０９を介して支柱７０内へ逆流することを基本的には防止することができる。
【００６２】
しかしながら、上記プロセスガスやクリーニングガスは非常に拡散力が大きいので、長期間の使用により僅かではあるが上記境界隙間１０９内を逆流する場合も生ずる。この場合、従来の載置台構造にあっては、熱分散板１２（図６参照）側に電極１０を設けていたことから、この熱分散板１２の接続端子２４に不要な膜が付着したり、接続端子２４を腐食させたりしていたが、本発明の載置台構造６６にあっては、電極７８を載置台本体７４側に設けたので、この接続端子１２８に不要な膜が付着することを防止できるのみならず、この接続端子１２８が腐食されることを防止することができる。また上述のように、非常に薄い熱分散板７６には、異物となる電極７８を設けていないことから、この製造が比較的容易であり、且つ耐久性が向上するので繰り返し使用しても破損し難くすることができる。
【００６３】
また、上記境界隙間１０９内へプロセスガスやクリーニングガスが逆流しても支柱７０内まではほとんど逆流してこないので、この支柱７０内に配設したヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）や電極給電部材１１２が腐食されることを防止することができる。この場合、上記プロセスガスやクリーニングガスが、万一、支柱７０内まで逆流してきても上記ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）の例えばカーボンよりなる給電棒１１１は密閉された保護管１１６により保護されており、また、上記電極給電部材１１２の例えばカーボンよりなる給電棒１２４も密閉された保護管１３８により保護されているので、これらの各給電棒１１１、１１２が腐食されることを略確実に防止することができる。また、上述のように保護管１１６、１１８を設けることにより、給電部材間の異常放電が発生することも防止することができる。
【００６４】
このように、本発明によれば、排気が可能になされた処理容器３２内に設けられて処理すべき被処理体、例えば半導体ウエハＷを載置するための載置台構造において、加熱手段７２が設けられた載置台本体７４内に電極７８を設け、この載置台本体上に被処理体を載置する熱分散板７６を設けるようにしたので、被処理体を直接的に載置する熱分散板の耐久性を向上させて破損し難くすると共に、接続端子が腐食されないようにすることができる。
【００６５】
＜第２実施例＞
次に、本発明の載置台構造の第２実施例について説明する。先に説明した第１実施例では、直径が大きな支柱７０により載置台６８を支持するようにしたが、これに限定されず、上記支柱７０に替えて、複数本設けられている直径の小さな保護管により載置台６８を支持するようにしてもよい。図５は、このような本発明の載置台構造の第２実施例を示す拡大断面図である。尚、図５では、図１乃至図４で説明した構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。また第１実施例で説明した内容は、載置台構造の構成が異なる点を除いて、全てこの第２実施例に適用することができる。
【００６６】
図５に示すように、この第２実施例では、先の第１実施例で用いた支柱７０は設けておらず、ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）が挿通された各保護管１１６、電極給電部材１１２が挿通された保護管１３８により載置台６８が支持されることになる。また、ここでは２つの熱電対１４０Ａ、１４０Ｂを挿通するために一本の誘電体よりなる新たな保護管２５０を設け、この保護管２５０でも上記載置台６８を支持させるようになっている。
【００６７】
具体的には、上記各保護管１１６、１３８、２５０は、上記載置台本体７４の下面に例えば熱溶着により気密に一体的になるように接合されている。従って、各保護管１１６、１３８、２５０の上端には、それぞれ熱溶着接合部２５２が形成されることになる。
【００６８】
また、処理容器３２の底部５４に形成した導体引出口１５０の内側には、例えばステンレススチール等よりなる板状の取付台座１５２がＯリング等のシール部材１５４を介して気密に取り付け固定されている。
【００６９】
そして、この取付台座１５２上に、上記各保護管１１６、１３８、２５０を固定する管固定台２５４が設けられる。上記管固定台２５４は、上記各保護管１１６、１３８、２５０と同じ材料、すなわちここでは石英により形成されており、各保護管１１６、１３８、２５０に対応させて貫通孔２５６が形成されている。そして、上記各保護管１１６、１３８、２５０の下端部側は、上記管固定台２５４の上面側に熱溶着等によって接続固定されている。従って、ここには、熱溶着部２５８がそれぞれ形成されることになる。
【００７０】
この場合、各ヒータ給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄを挿通する各保護管１１６は、上記管固定台２５４に形成した貫通孔２５６を下方向へ挿通されており、その下端部は封止されて内部にＮ２ やＡｒ等の不活性ガスが減圧雰囲気で封入されている。
【００７１】
このように、各保護管１１６、１３８、２５０の下端部を固定する管固定台２５４の周辺部には、これを囲むようにして例えばステンレススチール等よりなる固定部材１６２が設けられており、この固定部材１６２はボルト１６４によって取付台座１５２側へ固定されている。
【００７２】
また、上記取付台座１５２には、上記管固定台２５４の各貫通孔２５６に対応させて同様な貫通孔２６０が形成されている。そして、ここでは上記ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）は、上下方向に長く延びる例えばモリブデン製の第１の金属棒１１８よりなり、また電極給電部材１１２の例えばモリブデンよりなる第１の金属棒１３２も下方へ長く延びている。そして、上記金属棒１１８、１３２及び熱電対１４０Ａ、１４０Ｂは、上記各貫通孔２６０内へ挿通されて下方へ延びている。上記管固定台２５４の下面と、取付台座１５２の上面との接合面には、上記各貫通孔２６０の周囲を囲むようにしてＯリング等のシール部材２６２が設けられており、この部分のシール性を高めるようにしている。
【００７３】
また、上記電極給電部材１１２と２本の熱電対１４０Ａ、１４０Ｂが挿通されている各貫通孔２６０の下端部には、それぞれＯリング等よりなるシール部材２６４、２６６を介して封止板２６８、２７０がボルト２７２、２７４により取り付け固定されている。そして、上記電極給電部材１１２の金属棒１３２及び熱電対１４０Ａ、１４０Ｂは、上記封止板２６８、２７０を気密に貫通させるようにして設けられている。これらの封止板２６８、２７０は、例えばステンレススチール等よりなり、この封止板２６８に対する上記金属棒１３２の貫通部に対応させて、金属棒１３２の周囲には絶縁部材２７６が設けられている。
【００７４】
また、上記取付台座１５２及びこれに接する処理容器３２の底部５４には、上記電極給電部材１１２の金属棒１３２を挿通する貫通孔２６０及び熱電対１４０Ａ、１４０Ｂを挿通する貫通孔２６０に連通させて不活性ガス供給手段２００の一部であるガス通路２０８が形成されており、Ｎ２ 等の不活性ガスを供給できるようになっている。
【００７５】
このように形成された第２実施例の場合にも、先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。そして、上記保護管１１６内には不活性ガスを封入し、また他の保護管１３８、２５０内には不活性ガスが供給されているので、この場合にも各ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）、電極給電部材１１２及び熱電対１４０Ａ、１４０Ｂが腐食されることを防止することができる。また各保護管１３８、２５０内の容積は、第１実施例の支柱７０内の容積よりも遥かに少ないので、その分、不活性ガスであるＮ２ ガスの使用量を減らすことができる。
【００７６】
尚、上記実施例では、各加熱ゾーン毎のヒータ給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄをそれぞれ個別に設けたが、複数の加熱ゾーンに区分された領域を加熱する場合において、各加熱ゾーンのヒータ給電部材の内の１つをアース用のヒータ給電部材として共通に用いるようにしてもよい。また加熱ゾーン数も２つに限定されず、１つ或いは３つ以上に区画してもよい。
【００７７】
また、本実施例ではプラズマを用いて成膜処理を行う処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、本発明の載置台構造を用いた全ての処理装置、例えばプラズマを用いたプラズマＣＶＤによる成膜装置、プラズマを用いたエッチング装置等にも適用することができる。
【００７８】
更には、ガス供給手段としてはシャワーヘッド部３４に限定されず、例えば処理容器３２内へ挿通されたガスノズルによりガス供給手段を構成してもよい。また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
３０ 処理装置
３２ 処理容器
３４ シャワーヘッド部（ガス供給手段）
５８ 排気系
６６ 載置台構造
６８ 載置台
７０ 支柱
７２ 加熱手段
７４ 載置台本体
７６ 熱分散板
７８ 電極
８０ ヒータ線
１１０，１１０Ａ〜１１０Ｄ ヒータ給電部材
１１１ 給電棒
１１２ 電極給電部材
１１６ 保護管
１２４ 給電棒
１３８ 保護管
１４２，１４４ 連通孔
２００ 不活性ガス供給手段
２０２ 不活性ガス導入路
２１８ 静電チャック用の直流電源
２２０ バイアス用の高周波電源
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の処理装置及び載置台構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウエハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱処理、改質処理、結晶化処理等の各種の枚葉処理を繰り返し行なって、所望する集積回路を形成するようになっている。上記したような各種の処理を行なう場合には、その処理の種類に対応して必要な処理ガス、例えば成膜処理の場合には成膜ガスやハロゲンガスを、改質処理の場合にはオゾンガス等を、結晶化処理の場合にはＮ２ ガス等の不活性ガスやＯ２ ガス等をそれぞれ処理容器内へ導入する。
【０００３】
半導体ウエハに対して１枚毎に熱処理を施す枚葉式の処理装置を例にとれば、真空引き可能になされた処理容器内に、例えば抵抗加熱ヒータを内蔵した載置台を設置し、この上面に半導体ウエハを載置し、所定の温度（例えば１００℃から１０００℃）で加熱した状態で所定の処理ガスを流し、プラズマを用いて、或いはプラズマを用いないで所定のプロセス条件下にて半導体ウエハに各種の熱処理を施すようになっている（特許文献１〜４）。このため処理容器内の部材については、これらの加熱に対する耐熱性と処理ガスに曝されても腐食されない耐腐食性が要求される。
【０００４】
ところで、プラズマを用いて半導体ウエハを処理する処理装置において、半導体ウエハを載置する載置台構造に関しては、一般的には耐熱性耐腐食性を持たせると共に、金属コンタミネーション等の金属汚染を防止する必要から例えばＡｌＮ等のセラミック材中に発熱体として抵抗加熱ヒータを埋め込んで高温で一体焼成して載置台本体を作成すると共に、この上面に下部電極等を形成するための電極を埋め込んだ熱分散板を設けて載置台を形成している。また、別工程で同じくセラミック材等を焼成して支柱を形成し、上記載置台側と上記支柱とを、例えば熱拡散接合で溶着して一体化して載置台構造を製造している。このように一体成形した載置台構造は処理容器内の底部に起立させて設けられる。また上記セラミック材に代えて耐熱耐腐食性があり、また熱伸縮も少ない石英ガラスを用いる場合もある。
【０００５】
ここで従来の載置台構造の一例について説明する。図６は従来の載置台構造の一例を示す断面図である。この載置台構造は、真空排気が可能になされた処理容器内に設けられており、図６に示すように、この載置台構造は円板状の載置台２を有している。具体的には、上記載置台２は、例えば加熱ヒータ等の加熱手段６が埋め込まれた例えば石英やセラミック材等よりなる載置台本体８と、電極１０が内部に埋め込まれた例えばセラミック材よりなる薄い熱分散板１２とよりなり、この熱分散板１２上に半導体ウエハＷが載置されて半導体ウエハＷを加熱するようになっている。そして、この載置台２の下面の中央部には同じく例えばＡｌＮ等のセラミック材よりなる円筒状の支柱４が例えば熱拡散接合にて接合されて一体化されている。
【０００６】
従って、両者は熱拡散接合部５により気密に接合されることになる。尚、載置台２と支柱４とをネジにより連結する場合もある。ここで上記載置台２の大きさは、例えば半導体ウエハサイズが３００ｍｍの場合には、直径が３５０ｍｍ程度である。
【０００７】
上記支柱４の下端部は、容器底部１４に固定ブロック１５により固定されることにより起立状態になっている。そして、上記円筒状の支柱４内には、その上端が上記加熱手段６に接続端子１６を介して接続されたヒータ給電部材２０が設けられており、このヒータ給電部材２０の下端部側は絶縁部材２２を介して容器底部を下方へ貫通して外部へ引き出されている。また、上記電極１０は、接続端子２４を介して電極給電部材２６に接続されており、この電極給電部材２６は支柱４内を挿通され、その下端部は絶縁部材２２を下方へ貫通して外部へ引き出されている。
【０００８】
そして、上記支柱４内へは不活性ガスとして例えばＮ２ ガスが供給されている。これにより、この支柱４内へプロセスガス等が侵入することを防止して、上記各給電部材２０、２６や接続端子１６、２４等が上記腐食性のプロセスガスにより腐食されることを防止するようになっている。尚、上記電極１０には、チャック用の直流電圧やバイアス用の高周波電力が必要に応じて印加される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−０７８７６６号公報
【特許文献２】特開２００４−３５６６２４号公報
【特許文献３】特開２００６−２９５１３８号公報
【特許文献４】特開２００７−２０４８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記した従来の載置台構造にあっては、厚さが５ｍｍ程度の非常に薄いセラミック材よりなる熱分散板１２内に異物である金属製の電極１０を埋め込むようにして一体焼成して形成していることから、両者の熱膨張差等に起因して熱分散板１２自体が破損し易かったり、またこの製造自体が複雑で高価なものとなっていた。
【００１１】
また、支柱４内へ供給された不活性ガスであるＮ２ ガスを上記載置台本体８と熱分散板１２との接触面の境界隙間２８より処理容器内に向けて流しているが、処理容器内の処理ガス等が上記境界隙間２８内に僅かではあるが侵入してくることは避けられず、この結果、上記境界隙間２８の部分に不要な膜が付着したり、上記接続端子２４が腐食性のガスにより腐食される場合が生ずる、といった問題があった。
【００１２】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、被処理体を直接的に載置する熱分散板の耐久性を向上させて破損し難くすると共に、接続端子が腐食されないようにすることが可能な載置台構造及び処理装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられた載置台本体と、前記載置台本体上に設けられると共に、その上面に前記被処理体を載置する熱分散板と、前記載置台本体内に設けられた電極と、前記載置台本体を支持するために前記処理容器の底部より起立された筒体状の支柱と、前記支柱内に挿通されると共に上端部が前記加熱手段に接続されたヒータ給電部材と、前記支柱内に挿通されると共に上端部が前記電極に接続された電極給電部材と、を備えたことを特徴とする載置台構造である。
【００１４】
このように、排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、加熱手段が設けられた載置台本体内に電極を設け、この載置台本体上に被処理体を載置する熱分散板を設けるようにしたので、被処理体を直接的に載置する熱分散板の耐久性を向上させて破損し難くすると共に、接続端子が腐食されないようにすることができる。
【００１５】
請求項６排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられた載置台本体と、前記載置台本体上に設けられると共に、その上面に前記被処理体を載置する熱分散板と、前記載置台本体内に設けられた電極と、前記載置台本体を支持するために前記処理容器の底部側より起立された複数の保護管と、前記保護管内に挿通されると共に上端部が前記加熱手段に接続されたヒータ給電部材と、前記保護管内に挿通されると共に上端部が前記電極に接続された電極給電部材と、を備えたことを特徴とする載置台構造である。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、被処理体に対して処理を施すための処理装置において、排気が可能になされた処理容器と、前記被処理体を載置するために請求項１乃至９のいずれか一項に記載の載置台構造と、前記処理容器内へガスを供給するガス供給手段と、を備えたことを特徴とする処理装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る載置台構造及び処理装置によれば、次のような優れた作用効果を発揮することができる。
排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、加熱手段が設けられた載置台本体内に電極を設け、この載置台本体上に被処理体を載置する熱分散板を設けるようにしたので、被処理体を直接的に載置する熱分散板の耐久性を向上させて破損し難くすると共に、接続端子が腐食されないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る載置台構造の第１実施例を有する処理装置を示す断面構成図である。
【図２】載置台構造の第１実施例を示す拡大断面図である。
【図３】加熱手段の配置状態を模式的に示す平面図である。
【図４】載置台構造の支柱を示す拡大横断面である。
【図５】本発明に係る載置台構造の第２実施例を示す拡大断面図である。
【図６】従来の載置台構造の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る載置台構造及び処理装置の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る載置台構造の第１実施例を有する処理装置を示す断面構成図、図２は載置台構造の第１実施例を示す拡大断面図、図３は加熱手段の配置状態を模式的に示す平面図、図４は載置台構造の支柱を示す拡大横断面である。ここではプラズマを用いて成膜処理を行う場合を例にとって説明する。
【００２０】
図示するようにこの処理装置３０は、例えば断面の内部が略円形状になされたアルミニウム製（アルミニウム合金を含む）の処理容器３２を有している。この処理容器３２内の天井部には必要な処理ガス、例えば成膜ガスを導入するためにガス供給手段であるシャワーヘッド部３４が絶縁層３６を介して設けられており、この下面のガス噴射面３８に設けた多数のガス噴射孔４０Ａ、４０Ｂから処理空間Ｓに向けて処理ガスを噴射するようになっている。このシャワーヘッド部３４はプラズマ処理時に上部電極を兼ねるものである。
【００２１】
このシャワーヘッド部３４内には、中空状の２つに区画されたガス拡散室４２Ａ、４２Ｂが形成されており、ここに導入された処理ガスを平面方向へ拡散した後、各ガス拡散室４２Ａ、４２Ｂにそれぞれ連通された各ガス噴射孔４０Ａ、４０Ｂより噴射するようになっている。すなわち、ガス噴射孔４０Ａ、４０Ｂはマトリクス状に配置されている。このシャワーヘッド部３４の全体は、例えばニッケルやハステロイ（登録商標）等のニッケル合金、アルミニウム、或いはアルミニウム合金により形成されている。尚、シャワーヘッド部３４として用いるガス種によってはガス拡散室が１つ、或いは３つ以上の場合もある。
【００２２】
そして、このシャワーヘッド部３４と処理容器３２の上端開口部の絶縁層３６との接合部には、例えばＯリング等よりなるシール部材４４が介在されており、処理容器３２内の気密性を維持するようになっている。そして、このシャワーヘッド部３４には、マッチング回路４６を介して例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ用の高周波電源４８が接続されており、必要時にプラズマを生成可能になっている。この周波数は上記１３．５６ＭＨｚに限定されない。
【００２３】
また、処理容器３２の側壁には、この処理容器３２内に対して被処理体としての半導体ウエハＷを搬入搬出するための搬出入口５０が設けられると共に、この搬出入口５０には気密に開閉可能になされたゲートバルブ５２が設けられている。
【００２４】
そして、この処理容器３２の底部５４の側部には、排気口５６が設けられる。この排気口５６には、処理容器３２内を排気、例えば真空引きするための排気系５８が接続されている。この排気系５８は、上記排気口５６に接続される排気通路６０を有しており、この排気通路６０には、圧力調整弁６２及び真空ポンプ６４が順次介設されており、処理容器３２を所望する圧力に維持できるようになっている。尚、処理態様によっては、処理容器３２内を大気圧に近い圧力に設定する場合もある。
【００２５】
そして、この処理容器３２内の底部５４には、これより起立させて本発明の特徴とする載置台構造６６が設けられる。具体的には、この載置台構造６６は、上面に上記被処理体を載置して支持するための載置台６８と、上記載置台６８に接続されると共に、上記載置台６８を上記処理容器３２の底部５４から起立させて支持するための筒体状の支柱７０とを主に有している。
【００２６】
上記載置台６８は、内部に被処理体としての半導体ウエハＷを加熱するための加熱手段７２が設けられた載置台本体７４と、この載置台本体７４の上面に設置されると共に、その上面に上記半導体ウエハＷを載置する薄い熱分散板７６とにより構成されている。そして、この載置台本体７４内に電極７８が設けられている。
【００２７】
具体的には、上記載置台本体７４は、全体が石英やセラミック材等の厚い円板状の誘電体よりなり、この載置台本体７４内に上記加熱手段７２と電極７８とが埋め込むようにして設けられ、上記電極７８は加熱手段７２の上方に位置されている。この加熱手段７２は、載置台本体７４の略全面に亘って配設されたヒータ線８０を有しており、図３に示すようにヒータ線８０は、同心円状に複数、ここでは２つに分割されて内周ヒータ線８０Ａと外周ヒータ線８０Ｂとよりなっている。そして、上記各ヒータ線８０Ａ、８０Ｂの起点及び終点は、載置台本体７４の中央部に集中されており、後述するように各ヒータ線８０Ａ、８０Ｂは個別に温度制御できるようになっている。
【００２８】
これにより、内周加熱ゾーン８２Ａと外周加熱ゾーン８２Ｂが形成される。このヒータ線８０としては、カーボン線が用いられているが、カーボン線に限定されず、カーボン線、タングステン線、モリブデン線よりなる群から選択される１の材料を用いることができる。
【００２９】
また上記ヒータ線８０の上方に配置される電極７８は載置台本体７４の略全面に亘って設けられると共に、例えばメッシュ状に形成された導体線８４よりなり、この導体線８４としては、例えばカーボン等を用いることができる。この電極７８は、静電チャックを行うチャック用電極と発生したプラズマに高周波のバイアス電圧を印加するためのバイアス用電極とを兼ねており、下部電極を構成するものである。
【００３０】
上記載置台本体７４を形成するには、この載置台本体７４を例えば上中下の３枚の円板状の分割体に分割しておき、上中下の各分割体の間に上記ヒータ線８０と導体線８４とをそれぞれ介在させて熱拡散等によって各分割体を一体的に溶着することにより形成することができる。この載置台本体７４としては、窒化アルミニウム等のセラミック材や石英やアルミニウム（アルミニウム合金を含む）等の金属を用いることができる。
【００３１】
この載置台本体７４上に設置される円板状の熱分散板７６としては、不透明な誘電体を用いることができ、その厚さはかなり薄く、例えば５〜１０ｍｍ程度である。この誘電体としては、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や多数の気泡が含まれた不透明石英等を用いることができる。この熱分散板７６内には、従来の載置台構造と異なって電極等の異物が含まれていないので、その耐久性を高くすることができる。
【００３２】
また、上記載置台本体７４と熱分散板７６とを同じ材料、例えば窒化アルミニウムや石英で構成してもよく、これによれば熱伸縮量が同じなので、熱伸縮が生じても、両者間に大きな負荷が生ずることを抑制することが可能となる。また、この載置台本体７４の下面及び側面は、耐熱性のカバー部材８６により覆われている（図２参照）。このカバー部材８６は、窒化アルミニウム等のセラミック材により形成されている。
【００３３】
また、上記支柱７０は、ここでは窒化アルミニウム等のセラミック材や石英により円筒体状に形成されており、その上端部は上記載置台本体７４の下面の中央部に熱拡散接合や熱溶着等によって気密に接合されて、ここに例えば熱接合部８８（図２参照）が形成される。尚、上記熱溶着等に替えて、載置台本体７４と支柱７０とをネジにより連結するようにしてもよい。
【００３４】
また、上記載置台６８には、この上下方向に貫通して複数、例えば３本のピン挿通孔９０が形成されており（図１及び図２においては１つのみ示す）、この３本のピン挿通孔９０は、図３に示すように１２０度間隔で同一円周上に配置されている。そして、上記各ピン挿通孔９０に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン９２を配置している。この押し上げピン９２の下端には、円弧状の例えばアルミナのようなセラミック製の押し上げリング９４が配置されており、この押し上げリング９４に、上記各押し上げピン９２の下端が乗っている。この押し上げリング９４から延びるアーム部９６は、処理容器３２の底部５４を貫通して設けられる出没ロッド９８に連結されており、この出没ロッド９８はアクチュエータ１００により昇降可能になされている。
【００３５】
これにより、上記各押し上げピン９２を半導体ウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔９０の上端から上方へ出没させるようになっている。また、上記出没ロッド９８の処理容器３２の底部５４の貫通部には、伸縮可能なベローズ１０２が介設されており、上記出没ロッド９８が処理容器３２内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
【００３６】
ここで上記ピン挿通孔９０は、図２にも示すように、上記載置台本体７４と上記熱分散板７６とカバー部材８６とを連結する締結具であるボルト１０４に、その長さ方向に沿って形成された貫通孔１０６によって形成されている。具体的には、上記載置台本体７４、熱分散板７６及びカバー部材８６には、上記ボルト１０４を通すボルト孔（図示せず）が形成されており、このボルト孔に上記貫通孔１０６が形成されたボルト１０４を挿通し、これをナット１０８で締め付けることにより、上記載置台本体７４と熱分散板７６とカバー部材８６とを一体的に結合するようにしている。
【００３７】
尚、カバー部材８６は必要に応じて設ければよく、省略することもできる。これらのボルト１０４及びナット１０８は、例えば窒化アルミニウムやアルミナ等のセラミック材、或いは金属汚染の恐れが少ない金属材料、例えばニッケル、ニッケル合金等により形成する。この場合、上記載置台本体７４と熱分散板７６との接触面には、僅かな境界隙間１０９が発生する。
【００３８】
そして、上記支柱７０内に細長く形成されたヒータ給電部材１１０が挿通させて設けられており、このヒータ給電部材１１０の上端部が上記加熱手段７２に接続されている。また、上記支柱７０内に細長く形成された電極給電部材１１２が挿通させて設けられており、この電極給電部材１１２の上端部が上記電極７８に接続されている。
【００３９】
具体的には、上記ヒータ給電部材１１０は、例えば長尺な棒状に成形された例えばカーボン製の給電棒１１１を有しており、各給電棒１１１の上端部を上記加熱手段７２の内周ヒータ線８０Ａの両端と外周ヒータ線８０Ｂの両端とに、それぞれ接続している。図３及び図４では、上記内周ヒータ線８０Ａの両端に接続される２本のヒータ給電部材１１０Ａ、１１０Ｂが示されると共に、外周ヒータ線８０Ｂの両端に接続される２本のヒータ給電部材１１０Ｃ、１１０Ｄが示されているが、図１においては代表として１本のヒータ給電部材１１０のみを示している。そして、全てのヒータ給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄの構成及び取り付け状態は同じようになされている。上記接続に際しては、載置台本体７４の下面より上記内周ヒータ線８０Ａと外周ヒータ線８０Ｂの起点と終点とに向けて接続穴１１４（図２参照）を形成し、これにヒータ給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄの各給電棒１１１の上端部を挿入してろう付け等によって接続している。
【００４０】
そして、上記各ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）は、それぞれ個別に細長い誘電体よりなる保護管１１６内に挿通されており、この保護管１１６の上端部は上記載置台本体７４の下面に熱溶着や熱拡散等によって気密に接合されている。上記誘電体としては、窒化アルミニウム等のセラミック材や石英を用いることができる。また、この給電棒１１１の下部には、例えばモリブデン等よりなる短い導電性の第１の金属棒１１８が接続されており、この第１の金属棒１１８の部分で上記保護管１１６が封止されている。この保護管１１６内には、Ｈｅ等の希ガスやＮ２ よりなる不活性ガスが封入されており、例えばカーボン製の給電棒１１１が腐食されることを防止している。そして、上記第１の金属棒１１８の下方へは、更に寄り線よりなる短い導電線１２０及びモリブデン等よりなる短い導電性の第２の金属棒１２２が順次接続されている。
【００４１】
上記電極給電部材１１２も、例えば長尺な棒状に成形された例えばカーボン製の給電棒１２４を有しており、この給電棒１２４の上端部を載置台本体７４の下面に形成した接続穴１２６内へ挿入し、これと上記電極７８とを接続端子１２８を介してろう付け等により接続している。この給電棒１２４の下部には、寄り線よりなる第１の導電線１３０、モリブデン等よりなる短い導電性の第１の金属棒１３２、寄り線よりなる第２の導電線１３４及び例えばモリブデン等よりなる導電性の第２の金属棒１３６が順次接続されている。
【００４２】
そして、この電極給電部材１１２は、細長い誘電体よりなる保護管１３８内に挿通されており、この保護管１３８の上端部は上記載置台本体７４の下面に熱溶着や熱拡散等によって気密に接合されている。上記誘電体としては、窒化アルミニウム等のセラミック材や石英を用いることができる。また、この保護管１３８は、上記第１の金属棒１３２の部分で封止されている。この保護管１３８内には、Ｈｅ等の希ガスやＮ２ よりなる不活性ガスが封入されており、例えばカーボン製の給電棒１２４が腐食されることを防止している。
【００４３】
ここで上記給電棒１１１、１２４は、カーボンに限定されず、ニッケル合金、タングステン合金、モリブデン合金等を用いることができる。また、上記支柱７０内には、上記加熱手段７２の加熱ゾーン数に対応した本数、ここでは２本の熱電対１４０Ａ、１４０Ｂが挿通されている。そして、この内の１本の熱電対１４０Ａの上部は、載置台本体７４を貫通して形成した連通孔１４２内を挿通されて、温測接点である先端部を熱分散板７６の内周加熱ゾーン８２Ａ（図３参照）の領域に接触させてこの部分の温度を測定できるようになっている。
【００４４】
また、他方の熱電対１４０Ｂの上部は、載置台本体７４を貫通して形成した連通孔１４４内と、この連通孔１４４に連通されて載置台本体７４の半径方向へ延びるようにして形成された溝部１４６内とに沿って配設されており、その測温接点である先端部を熱分散板７６の外周加熱ゾーン８２Ｂ（図３参照）の領域に接合部材１４８を介して取り付けており、この部分の温度を測定できるようになっている。上記各連通孔１４２、１４４は、上記熱電対１４０Ａ、１４０Ｂを挿通すると同時に、後述するように支柱７０内へ導入された不活性ガスを載置台本体７４と熱分散板７６との接触面に形成される境界隙間１０９に供給する機能も有する。
【００４５】
また、処理容器３２の底部５４は例えばステンレススチールよりなり、図１及び図２にも示すように、この中央部には導体引出口１５０が形成されており、この導体引出口１５０の内側には、円形リング状になされた例えばアルミニウム合金等よりなる取付台座１５２がＯリング等のシール部材１５４を介して気密に取り付け固定されている。
【００４６】
そして、上記支柱７０の下端部には、支柱７０と同じ材料よりなるフランジ部１６０が取り付けられており、このフランジ部１６０は上記取付台座１５２上に設置されている。そして、この支柱７０のフランジ部１６０に、例えばアルミニウム合金よりなる断面がＬ字状になされたリング状の固定部材１６２を嵌装し、この固定部材１６２と上記取付台座１５２とをボルト１６４で固定することにより、上記支柱７０を固定している。この場合、取付台座１５２とフランジ部１６０との間にはＯリング等よりなるシール部材１６５が介設されており、この部分を気密に保持している。
【００４７】
また上記取付台座１５２の下部には、これと一体成形された例えばアルミニウム合金製のリング状の取付部１６６が設けられている。このリング状の取付部１６６の内径は、上記取付台座１５２の内径よりも少し大きく設定されており、各給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄ、１１２同士間に所定の距離以上の間隙を設定して配置できるようになっている。そして、このリング状の取付部１６６の下端部には、例えばアルミニウム合金等よりなる封止板１６８がＯリング等のシール部材１７０を介してボルト１７２により気密に取り付け固定されている。これにより、上記円筒状の支柱７０内が気密になされている。
【００４８】
そして、上記各ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）の各第２の金属棒１２２（図２では１本のみ示す）の周囲の一部は、例えばアルミナ等のセラミック材よりなる絶縁スリーブ１７４により覆われており、そして、この絶縁スリーブ１７４の部分で上記封止板１６８を貫通させて、各ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）を気密に外部へ引き出している。そして、この絶縁スリーブ１７４の貫通部には、例えばアルミニウム合金等よりなる取付板１７６がＯリング等よりなるシール部材１７８を介してボルト１８０により気密に取り付け固定されている。
【００４９】
また、上記電極給電部材１１２の第２の金属棒１３６の周囲の一部は、上述したと同様に例えばアルミナ等のセラミック材よりなる絶縁スリーブ１８２により覆われており、そして、この絶縁スリーブ１８２の部分で上記封止板１６８を貫通させて、電極給電部材１１２を気密に外部へ引き出している。そして、この絶縁スリーブ１８２の貫通部には、例えばアルミニウム合金等よりなる取付板１８４がＯリング等よりなるシール部材１８６を介してボルト１８８により気密に取り付け固定されている。更には、上記各熱電対１４０Ａ、１４０Ｂも、上記封止板１６８を気密に貫通して外部へ取り出されており、この貫通部には、Ｏリング等よりなるシール部材１９０を介して取付板１９２がボルト１９４により取り付け固定されている。
【００５０】
ここで各部分について寸法の一例を説明すると、載置台６８の直径は、３００ｍｍ（１２インチ）半導体ウエハ対応の場合には３４０ｍｍ程度、２００ｍｍ（８インチ）半導体ウエハ対応の場合には２３０ｍｍ程度、４００ｍｍ（１６インチ）半導体ウエハ対応の場合には４６０ｍｍ程度である。また各保護管１１６、１３８の直径は８〜１６ｍｍ程度、各給電棒１１１、１２４の直径は４〜６ｍｍ程度である。
【００５１】
そして、上記支柱７０の下方には、上記支柱７０内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段２００が設けられる。具体的には、上記不活性ガス供給手段２００は、上記支柱７０内へ不活性ガスを導入する不活性ガス導入路２０２を有しており、図１に示すように、この不活性ガス導入路２０２の途中には、マスフローコントローラのような流量制御器２０４及びガス供給時に開状態となる開閉弁２０６が順次介設されており、必要に応じて不活性ガスとして例えばＮ２ ガスを流量正制御しつつ供給できるようになっている。
【００５２】
尚、不活性ガスとしては、Ｎ２ に替えてＡｒ、Ｈｅ等の希ガスを用いてもよい。図２に示すように、この不活性ガス導入路２０２の一部として、上記処理容器３２の底部５４及び上記取付台座１５２には上記支柱７０内に連通されるガス通路２０８が、例えば穿孔により形成されている。また、上記底部５４と取付台座１５２との接合面には、上記ガス通路２０８を囲むようにして、例えばＯリングよりなるシール部材２１０が介在されており、この部分のシール性を維持するようになっている。
【００５３】
ここで図１へ戻って、加熱手段７２の各ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）に接続される各配線２１２（図１では１本のみ記す）は、上記ヒータ電源制御部２１４に接続されており、各熱電対１４０Ａ、１４０Ｂ（図２参照）により測定された温度に基づいて上記加熱手段７２への給電量を各加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂ（図３参照）毎に制御して所望する温度を維持するようになっている。
【００５４】
また、上記電極給電部材１１２に接続される配線２１６には、静電チャック用の直流電源２１８とバイアス用の高周波電力を印加するための高周波電源２２０とがそれぞれ並列に接続されており、載置台６８の半導体ウエハＷを静電吸着すると共に、プロセス時に下部電極となる載置台６８にバイアスとして高周波電力を印加できるようになっている。この高周波電力の周波数としては１３．５６ＭＨｚを用いることができるが、他に４００ｋＨｚ等を用いることができ、この周波数に限定されるものではない。
【００５５】
そして、この処理装置３０の全体の動作、例えばプロセス圧力の制御、載置台６８の温度制御、処理ガスの供給や供給停止、不活性ガス供給手段２００による不活性ガスの供給や供給停止等は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部２２２により行われることになる。そして、この装置制御部２２２は、上記動作に必要なコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体２２４を有している。この記憶媒体２２４は、フレキシブルディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）やハードディスクやフラッシュメモリ等よりなる。
【００５６】
次に、以上のように構成されたプラズマを用いた処理装置３０の動作について説明する。まず、未処理の半導体ウエハＷは、図示しない搬送アームに保持されて開状態となったゲートバルブ５２、搬出入口５０を介して処理容器３２内へ搬入され、この半導体ウエハＷは、上昇された押し上げピン９２に受け渡された後に、この押し上げピン９２を降下させることにより、半導体ウエハＷを載置台構造６６の支柱７０に支持された載置台６８の熱分散板７６の上面に載置してこれを支持する。この時に、載置台６８の載置台本体７４に設けた電極７８に直流電源２１８より直流電圧を印加することにより静電チャックが機能し、半導体ウエハＷを載置台６８上に吸着して保持する。尚、静電チャックの代わりに半導体ウエハＷの周辺部を押さえるクランプ機構を用いる場合もある。
【００５７】
次に、シャワーヘッド部３４へ各種の処理ガスを、それぞれ流量制御しつつ供給して、このガスをガス噴射孔４０Ａ、４０Ｂより噴射して処理空間Ｓへ導入する。そして、排気系５８の真空ポンプ６４の駆動を継続することにより、処理容器３２内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁６２の弁開度を調整して処理空間Ｓの雰囲気を所定のプロセス圧力に維持する。この時、半導体ウエハＷの温度は所定のプロセス温度に維持されている。すなわち、載置台６８の加熱手段７２を構成するヒータ線８０にヒータ電源制御部２１４より電圧を印加することにより発熱させている。
【００５８】
この結果、ヒータ線８０からの熱で半導体ウエハＷが昇温加熱される。この場合、熱分散板７６には加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂに対応させてそれぞれ熱電対１４０Ａ、１４０Ｂが設けられており、この測定値に基づいてヒータ電源制御部２１４は、フィードバックで各加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂに対応するヒータ線８０Ａ、８０Ｂ毎に温度制御することになる。このため、半導体ウエハＷの温度を各加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂ毎に温度制御して常に半導体ウエハＷの面内均一性が高い状態で温度制御することができる。この場合、プロセスの種類にもよるが、載置台６８の温度は例えば７００℃程度に達する。
【００５９】
またプラズマ処理を行う時には、高周波電源４８を駆動することにより、上部電極であるシャワーヘッド部３４と下部電極である載置台６８との間に高周波を印加し、処理空間Ｓにプラズマを立てて所定のプラズマ処理を行う。また、この際に、載置台６８の載置台本体７４に設けた電極７８にバイアス用の高周波電源２２０から高周波電力を印加することにより、プラズマイオンの引き込みを行うことができる。
【００６０】
ここで上記載置台構造６６における機能について詳しく説明する。まず、上述のように加熱手段７２の各ヒータ線８０Ａ、８０Ｂへはそれぞれ２本のヒータ給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄを介して各加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂ毎に電力が供給される。そして、各加熱ゾーン８２Ａ、８２Ｂに対応して設けた熱電対１４０Ａ、１４０Ｂの測定値に基づいて、フィードバック制御により供給電力が制御される。更には、電極７８へは、電極給電部材１１２を介して静電チャック用の直流電圧とバイアス用の高周波電力が印加される。
【００６１】
更に半導体ウエハの処理時には、不活性ガス供給手段２００により、流量制御された不活性ガスとして例えばＮ２ ガスが不活性ガス導入路２０２を介して支柱７０内へ導入されてパージしている。この支柱７０内へ導入されたＮ２ ガスは、支柱７０内を上昇して載置台本体７４に設けた連通孔１４２、１４４を通ってこの載置台本体７４と熱分散板７６との接触面に形成された僅かな境界隙間１０９（図２参照）に入り、この境界隙間１０９より載置台６８の周辺部に僅かずつ放出されることになるので、処理容器３２内へ供給されるプロセスガスやクリーニングガス等の腐食性ガスがこの境界隙間１０９を介して支柱７０内へ逆流することを基本的には防止することができる。
【００６２】
しかしながら、上記プロセスガスやクリーニングガスは非常に拡散力が大きいので、長期間の使用により僅かではあるが上記境界隙間１０９内を逆流する場合も生ずる。この場合、従来の載置台構造にあっては、熱分散板１２（図６参照）側に電極１０を設けていたことから、この熱分散板１２の接続端子２４に不要な膜が付着したり、接続端子２４を腐食させたりしていたが、本発明の載置台構造６６にあっては、電極７８を載置台本体７４側に設けたので、この接続端子１２８に不要な膜が付着することを防止できるのみならず、この接続端子１２８が腐食されることを防止することができる。また上述のように、非常に薄い熱分散板７６には、異物となる電極７８を設けていないことから、この製造が比較的容易であり、且つ耐久性が向上するので繰り返し使用しても破損し難くすることができる。
【００６３】
また、上記境界隙間１０９内へプロセスガスやクリーニングガスが逆流しても支柱７０内まではほとんど逆流してこないので、この支柱７０内に配設したヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）や電極給電部材１１２が腐食されることを防止することができる。この場合、上記プロセスガスやクリーニングガスが、万一、支柱７０内まで逆流してきても上記ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）の例えばカーボンよりなる給電棒１１１は密閉された保護管１１６により保護されており、また、上記電極給電部材１１２の例えばカーボンよりなる給電棒１２４も密閉された保護管１３８により保護されているので、これらの各給電棒１１１、１１２が腐食されることを略確実に防止することができる。また、上述のように保護管１１６、１１８を設けることにより、給電部材間の異常放電が発生することも防止することができる。
【００６４】
このように、本発明によれば、排気が可能になされた処理容器３２内に設けられて処理すべき被処理体、例えば半導体ウエハＷを載置するための載置台構造において、加熱手段７２が設けられた載置台本体７４内に電極７８を設け、この載置台本体上に被処理体を載置する熱分散板７６を設けるようにしたので、被処理体を直接的に載置する熱分散板の耐久性を向上させて破損し難くすると共に、接続端子が腐食されないようにすることができる。
【００６５】
＜第２実施例＞
次に、本発明の載置台構造の第２実施例について説明する。先に説明した第１実施例では、直径が大きな支柱７０により載置台６８を支持するようにしたが、これに限定されず、上記支柱７０に替えて、複数本設けられている直径の小さな保護管により載置台６８を支持するようにしてもよい。図５は、このような本発明の載置台構造の第２実施例を示す拡大断面図である。尚、図５では、図１乃至図４で説明した構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。また第１実施例で説明した内容は、載置台構造の構成が異なる点を除いて、全てこの第２実施例に適用することができる。
【００６６】
図５に示すように、この第２実施例では、先の第１実施例で用いた支柱７０は設けておらず、ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）が挿通された各保護管１１６、電極給電部材１１２が挿通された保護管１３８により載置台６８が支持されることになる。また、ここでは２つの熱電対１４０Ａ、１４０Ｂを挿通するために一本の誘電体よりなる新たな保護管２５０を設け、この保護管２５０でも上記載置台６８を支持させるようになっている。
【００６７】
具体的には、上記各保護管１１６、１３８、２５０は、上記載置台本体７４の下面に例えば熱溶着により気密に一体的になるように接合されている。従って、各保護管１１６、１３８、２５０の上端には、それぞれ熱溶着接合部２５２が形成されることになる。
【００６８】
また、処理容器３２の底部５４に形成した導体引出口１５０の内側には、例えばステンレススチール等よりなる板状の取付台座１５２がＯリング等のシール部材１５４を介して気密に取り付け固定されている。
【００６９】
そして、この取付台座１５２上に、上記各保護管１１６、１３８、２５０を固定する管固定台２５４が設けられる。上記管固定台２５４は、上記各保護管１１６、１３８、２５０と同じ材料、すなわちここでは石英により形成されており、各保護管１１６、１３８、２５０に対応させて貫通孔２５６が形成されている。そして、上記各保護管１１６、１３８、２５０の下端部側は、上記管固定台２５４の上面側に熱溶着等によって接続固定されている。従って、ここには、熱溶着部２５８がそれぞれ形成されることになる。
【００７０】
この場合、各ヒータ給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄを挿通する各保護管１１６は、上記管固定台２５４に形成した貫通孔２５６を下方向へ挿通されており、その下端部は封止されて内部にＮ２ やＡｒ等の不活性ガスが減圧雰囲気で封入されている。
【００７１】
このように、各保護管１１６、１３８、２５０の下端部を固定する管固定台２５４の周辺部には、これを囲むようにして例えばステンレススチール等よりなる固定部材１６２が設けられており、この固定部材１６２はボルト１６４によって取付台座１５２側へ固定されている。
【００７２】
また、上記取付台座１５２には、上記管固定台２５４の各貫通孔２５６に対応させて同様な貫通孔２６０が形成されている。そして、ここでは上記ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）は、上下方向に長く延びる例えばモリブデン製の第１の金属棒１１８よりなり、また電極給電部材１１２の例えばモリブデンよりなる第１の金属棒１３２も下方へ長く延びている。そして、上記金属棒１１８、１３２及び熱電対１４０Ａ、１４０Ｂは、上記各貫通孔２６０内へ挿通されて下方へ延びている。上記管固定台２５４の下面と、取付台座１５２の上面との接合面には、上記各貫通孔２６０の周囲を囲むようにしてＯリング等のシール部材２６２が設けられており、この部分のシール性を高めるようにしている。
【００７３】
また、上記電極給電部材１１２と２本の熱電対１４０Ａ、１４０Ｂが挿通されている各貫通孔２６０の下端部には、それぞれＯリング等よりなるシール部材２６４、２６６を介して封止板２６８、２７０がボルト２７２、２７４により取り付け固定されている。そして、上記電極給電部材１１２の金属棒１３２及び熱電対１４０Ａ、１４０Ｂは、上記封止板２６８、２７０を気密に貫通させるようにして設けられている。これらの封止板２６８、２７０は、例えばステンレススチール等よりなり、この封止板２６８に対する上記金属棒１３２の貫通部に対応させて、金属棒１３２の周囲には絶縁部材２７６が設けられている。
【００７４】
また、上記取付台座１５２及びこれに接する処理容器３２の底部５４には、上記電極給電部材１１２の金属棒１３２を挿通する貫通孔２６０及び熱電対１４０Ａ、１４０Ｂを挿通する貫通孔２６０に連通させて不活性ガス供給手段２００の一部であるガス通路２０８が形成されており、Ｎ２ 等の不活性ガスを供給できるようになっている。
【００７５】
このように形成された第２実施例の場合にも、先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。そして、上記保護管１１６内には不活性ガスを封入し、また他の保護管１３８、２５０内には不活性ガスが供給されているので、この場合にも各ヒータ給電部材１１０（１１０Ａ〜１１０Ｄ）、電極給電部材１１２及び熱電対１４０Ａ、１４０Ｂが腐食されることを防止することができる。また各保護管１３８、２５０内の容積は、第１実施例の支柱７０内の容積よりも遥かに少ないので、その分、不活性ガスであるＮ２ ガスの使用量を減らすことができる。
【００７６】
尚、上記実施例では、各加熱ゾーン毎のヒータ給電部材１１０Ａ〜１１０Ｄをそれぞれ個別に設けたが、複数の加熱ゾーンに区分された領域を加熱する場合において、各加熱ゾーンのヒータ給電部材の内の１つをアース用のヒータ給電部材として共通に用いるようにしてもよい。また加熱ゾーン数も２つに限定されず、１つ或いは３つ以上に区画してもよい。
【００７７】
また、本実施例ではプラズマを用いて成膜処理を行う処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、本発明の載置台構造を用いた全ての処理装置、例えばプラズマを用いたプラズマＣＶＤによる成膜装置、プラズマを用いたエッチング装置等にも適用することができる。
【００７８】
更には、ガス供給手段としてはシャワーヘッド部３４に限定されず、例えば処理容器３２内へ挿通されたガスノズルによりガス供給手段を構成してもよい。また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００７９】
３０ 処理装置
３２ 処理容器
３４ シャワーヘッド部（ガス供給手段）
５８ 排気系
６６ 載置台構造
６８ 載置台
７０ 支柱
７２ 加熱手段
７４ 載置台本体
７６ 熱分散板
７８ 電極
８０ ヒータ線
１１０，１１０Ａ〜１１０Ｄ ヒータ給電部材
１１１ 給電棒
１１２ 電極給電部材
１１６ 保護管
１２４ 給電棒
１３８ 保護管
１４２，１４４ 連通孔
２００ 不活性ガス供給手段
２０２ 不活性ガス導入路
２１８ 静電チャック用の直流電源
２２０ バイアス用の高周波電源
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、
前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられた載置台本体と、
前記載置台本体上に設けられると共に、その上面に前記被処理体を載置する熱分散板と、
前記載置台本体内に設けられた電極と、
前記載置台本体を支持するために前記処理容器の底部より起立された筒体状の支柱と、
前記支柱内に挿通されると共に上端部が前記加熱手段に接続されたヒータ給電部材と、
前記支柱内に挿通されると共に上端部が前記電極に接続された電極給電部材と、
を備えたことを特徴とする載置台構造。
【請求項２】
前記支柱内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段が設けられることを特徴とする請求項１記載の載置台構造。
【請求項３】
前記載置台本体には、前記載置台本体と前記熱分散板との接触面の境界隙間に前記不活性ガスを供給するための連通孔が形成されていることを特徴とする請求項２記載の載置台構造。
【請求項４】
前記ヒータ給電部材は、誘電体よりなる保護管内に密封状態で挿通されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項５】
前記電極給電部材は、誘電体よりなる保護管内に密封状態で挿通されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項６】
排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、
前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられた載置台本体と、
前記載置台本体上に設けられると共に、その上面に前記被処理体を載置する熱分散板と、
前記載置台本体内に設けられた電極と、
前記載置台本体を支持するために前記処理容器の底部側より起立された複数の保護管と、
前記保護管内に挿通されると共に上端部が前記加熱手段に接続されたヒータ給電部材と、
前記保護管内に挿通されると共に上端部が前記電極に接続された電極給電部材と、
を備えたことを特徴とする載置台構造。
【請求項７】
前記載置台本体には、前記載置台本体と前記熱分散板との接触面の境界隙間に前記不活性ガスを供給するための連通孔が形成されていることを特徴とする請求項６記載の載置台構造。
【請求項８】
前記ヒータ給電部材は、誘電体よりなる保護管内に密封状態で挿通されていることを特徴とする請求項６又は７記載の載置台構造。
【請求項９】
前記電極給電部材は、誘電体よりなる保護管内に密封状態で挿通されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項１０】
被処理体に対して処理を施すための処理装置において、
排気が可能になされた処理容器と、
前記被処理体を載置するために請求項１乃至９のいずれか一項に記載の載置台構造と、
前記処理容器内へガスを供給するガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項１】
排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、
前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられた載置台本体と、
前記載置台本体上に設けられると共に、その上面に前記被処理体を載置する熱分散板と、
前記載置台本体内に設けられた電極と、
前記載置台本体を支持するために前記処理容器の底部より起立された筒体状の支柱と、
前記支柱内に挿通されると共に上端部が前記加熱手段に接続されたヒータ給電部材と、
前記支柱内に挿通されると共に上端部が前記電極に接続された電極給電部材と、
を備えたことを特徴とする載置台構造。
【請求項２】
前記支柱内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段が設けられることを特徴とする請求項１記載の載置台構造。
【請求項３】
前記載置台本体には、前記載置台本体と前記熱分散板との接触面の境界隙間に前記不活性ガスを供給するための連通孔が形成されていることを特徴とする請求項２記載の載置台構造。
【請求項４】
前記ヒータ給電部材は、誘電体よりなる保護管内に密封状態で挿通されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項５】
前記電極給電部材は、誘電体よりなる保護管内に密封状態で挿通されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項６】
排気が可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、
前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられた載置台本体と、
前記載置台本体上に設けられると共に、その上面に前記被処理体を載置する熱分散板と、
前記載置台本体内に設けられた電極と、
前記載置台本体を支持するために前記処理容器の底部側より起立された複数の保護管と、
前記保護管内に挿通されると共に上端部が前記加熱手段に接続されたヒータ給電部材と、
前記保護管内に挿通されると共に上端部が前記電極に接続された電極給電部材と、
を備えたことを特徴とする載置台構造。
【請求項７】
前記載置台本体には、前記載置台本体と前記熱分散板との接触面の境界隙間に前記不活性ガスを供給するための連通孔が形成されていることを特徴とする請求項６記載の載置台構造。
【請求項８】
前記ヒータ給電部材は、誘電体よりなる保護管内に密封状態で挿通されていることを特徴とする請求項６又は７記載の載置台構造。
【請求項９】
前記電極給電部材は、誘電体よりなる保護管内に密封状態で挿通されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項１０】
被処理体に対して処理を施すための処理装置において、
排気が可能になされた処理容器と、
前記被処理体を載置するために請求項１乃至９のいずれか一項に記載の載置台構造と、
前記処理容器内へガスを供給するガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−６１０４０（Ｐ２０１１−６１０４０Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０９６８９（Ｐ２００９−２０９６８９）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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