JP2001102435A

JP2001102435A - 載置台構造及び処理装置

Info

Publication number: JP2001102435A
Application number: JP2000168296A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Komino; 光明小美野; Yasuharu Sasaki; 康晴佐々木
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-07-28
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2001-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理体の裏面に伝熱ガスを均一に拡散で
き、また、被処理体に対する熱応答性を高く維持するこ
とができる載置台構造を提供する。【解決手段】被処理体Ｗを載置面側へ吸着するための
吸着手段５４と前記被処理体を加熱するための加熱ヒー
タ手段６８とを有する載置台本体４４と、この載置台本
体の下部に設けられて伝熱ガスを拡散するための拡散室
４８と、前記拡散室と前記載置台本体の載置面側とを連
通するように前記載置台本体を貫通して設けられた複数
の伝熱ガス通路８２とを備える。これにより、被処理体
の裏面に伝熱ガスを均一に拡散でき、また、被処理体に
対する熱応答性を高く維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、載置台構造及び処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路の製造工程にお
いては、被処理体である例えば半導体ウエハに対して成
膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理、アッシング処
理等の各種処理が繰り返し行なわれている。この種の処
理を行なう場合には、処理容器内の載置台上にウエハを
載置し、このウエハを静電チャックを利用した吸着力に
より吸着保持した状態で各種の処理を行なう。この場
合、ウエハを最適なプロセス温度に面内均一性を保持し
つつ精度良く維持することは重要であり、そのためウエ
ハと静電チャックとの接合面であるウエハ裏面側には両
者間の伝熱効率を促進するために、例えばＡｒ、Ｈｅガ
ス等の不活性ガスよりなる伝熱ガスが供給されている。
このような処理装置は、例えば特開平６−３４９９３８
号公報及び特開平９−１２９７１５号公報等において示
されている。

【０００３】ここで従来の処理装置について説明する。
図１１は従来の処理装置を示す概略構成図であり、真空
引き可能になされたアルミニウム製の処理容器２内に
は、載置台構造４が設置されている。この載置台構造４
は、下部電極を兼用され、例えば内部にシースヒータよ
りなる加熱ヒータ６等を埋め込んだアルミニウム製の載
置台本体８を有しており、この上面に数ｍｍ程度の薄い
静電チャック１０を接合している。そして、この静電チ
ャック１０の表面に半導体ウエハＷを載置して吸着保持
するようになっている。また、載置台本体８の下部に
は、内部に冷却ジャケット１１を収容した例えばアルミ
ニウム製の冷却ブロック１２が設けられている。

【０００４】この載置台構造４は、絶縁部材１４、１５
を介して容器底部を貫通して支持され、バイアス高周波
電源１８等が接続される。そして、上記載置台構造４内
を上下に貫通して静電チャック１０の上面まで届く複数
のガス通路１６が設けられており、このガス通路１６を
介してＡｒやＨｅガス等の伝熱ガスをウエハＷの裏面と
静電チャック１０との接合空間に供給して両者間の伝熱
効率の向上を図っている。この場合、静電チャック１０
の表面には、ウエハ裏面全面への伝熱ガスの拡散を行な
うために、図示しない溝部や凹凸部が設けられている。
この載置台構造に対向させて、容器天井部には、加熱ヒ
ータ２０を内蔵した上部電極２２が設けられており、こ
の上部電極２２に、プラズマ発生用高周波電源２４を接
続している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記載置台
構造４にあっては、静電チャック１０を載置台本体８の
上面へ接合するような構造であるため、本来的に非常に
薄い静電チャック１０の表面に、伝熱ガスの拡散を促進
させるための溝部や凹部を形成するためには、深さや幅
等において加工上大きな制限があった。このため、ウエ
ハ裏面の全面に亘って伝熱ガスを十分に均一に供給する
ことが困難であった。また、この載置台構造４にあって
は、直径が１０数ｍｍ程度のシースヒータよりなる加熱
ヒータ６をアルミニウムにより鋳込んで埋め込むように
した構造であるために、この載置台本体８のサイズが非
常に大きくなり、例えば高さＨ１は５０〜１００ｍｍ程
度になっていた。このため、この載置台本体８の熱容量
がかなり大きくなってしまい、その分、熱応答性が劣化
してウエハの迅速な昇温及び降温が困難になってスルー
プットが低下するといった問題も生じていた。

【０００６】すなわち、プラズマ処理を開始する前に、
加熱ヒータ６によりウエハＷをプロセス温度まで昇温さ
せるが、載置台本体８の熱容量が大きいために、この昇
温を迅速に行なえず、スループットが低下していた。更
には、プラズマ処理が開始された後には、プラズマによ
ってウエハＷが加熱されてプロセス温度以上になる傾向
にあるので、この温度上昇を冷却ブロック１２により冷
却補償するが、この時、載置台本体８の熱容量が大きい
のでウエハＷの温度上昇を迅速に補償することが困難と
なり、この結果、プラズマ処理が所望のプロセス温度か
らずれた温度で行なわれる時間が長くなり、例えばプラ
ズマ成膜処理において膜質の悪化を招くといった問題も
ある。

【０００７】また、載置台構造４もしくは静電チャック
１０が、例えばプラズマによるダメージを受けるなどし
て消耗することによって交換が必要になる場合に、交換
部分のコストを抑えることが要求されている。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。本発明の目的は、被処理体
の裏面に伝熱ガスを均一に拡散できる載置台構造及び処
理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に規定する発明
は、被処理体を載置面側へ吸着するための吸着手段と前
記被処理体を加熱するための加熱ヒータ手段とを有する
載置台本体と、この載置台本体の下部に設けられて伝熱
ガスを拡散するための拡散室と、前記拡散室と前記載置
台本体の載置面側とを連通するように前記載置台本体を
貫通して設けられた複数の伝熱ガス通路とを備えるよう
に構成したものである。

【０００９】これにより、伝熱ガスを拡散室で十分に拡
散した後に複数の伝熱ガス通路を介して載置面側（被処
理体の裏面側）へ供給することにより、被処理体の裏面
の略全体に均一に伝熱ガスを供給することが可能とな
る。請求項２に規定するように、前記載置台本体には、
前記吸着手段と前記加熱ヒータ手段とが埋め込まれるよ
うにすれば、この載置台本体のサイズを小型化して熱容
量も小さくすることが可能となる。請求項３に規定する
ように、前記載置台本体には、この載置台本体を必要に
応じて冷却するための冷却ブロックが接合されるように
すれば、外部（例えばプラズマ）からの入熱による被処
理体の温度上昇を迅速に補償することが可能となる。

【００１０】請求項４に規定するように、前記載置台本
体には、高周波電圧を印加するための高周波電極を埋め
込むようにしてもよい。請求項５に規定するように、前
記吸着手段は、前記高周波電極と兼用されるようにすれ
ば、構成部品数をその分、少なくできる。請求項６に規
定するように、前記載置台本体の載置面には、前記伝熱
ガスを流すための溝部が形成されるようにすれば、伝熱
ガスの拡散をその分、促進させることが可能となる。請
求項７に規定するように、前記載置台本体と前記拡散室
はセラミックス材により一体的に形成されるようにすれ
ば、載置台構造を一層小型化でき、その分、熱応答性を
更に向上させることが可能となる。

【００１１】請求項８に規定するように、前記セラミッ
クス材は、例えばＡｌＮ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 及び
ＳｉＣの内のいずれかである。請求項９に規定するよう
に、前記載置台本体は、起立された支柱の上端に分離可
能に取り付けられているようにすれば、交換部品のコス
トを削減することができる。請求項１０に規定するよう
に、前記支柱は、筒体状に成形されており、前記載置台
本体と前記支柱とは前記支柱の内部空間に対してシール
するようにシール部材を介して接合されているようにす
れば、処理容器内の処理ガスが支柱の内部空間に侵入す
ることはなく、支柱の内部空間に露出した例えば電気用
の端子が腐食することはない。

【００１２】請求項１１に規定するように、前記支柱の
内部空間は略大気圧の雰囲気になされており、前記高周
波電極に接続される端子が、前記内部空間に臨ませて設
けられているようにすれば、支柱の内部空間が略大気圧
の雰囲気になされていることによって、高周波電極用の
端子と他の端子との間で放電が発生することを抑制する
ことが可能となる。請求項１２に規定するように、前記
シール部材は、メタルシール材により構成すれば、高温
状態になってもシール性が劣化することを防止すること
が可能となる。

【００１３】請求項１３に規定する発明は、真空引き可
能になされた処理容器と、請求項１乃至１２の内のいず
れかに規定する載置台構造を備えたことを特徴とする処
理装置である。これによれば、被処理体の処理の面内均
一性を高めることが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る載置台構造
及び処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述す
る。図１は本発明に係る処理装置の一例を示す断面構成
図、図２は載置台構造の主要部を示す拡大断面図、図３
は載置台本体の載置面を示す平面図である。図示するよ
うに、この処理装置３０は、例えばアルミニウムよりな
る円筒体状の処理容器３２を有しており、この中の底部
側には、被処理体としての半導体ウエハＷを載置する載
置台構造３４が設けられると共に、天井部には上部電極
３６が設けられる。上記載置台構造３４は、ここでは下
部電極としても機能するものである。上記処理容器３２
の側部には、半導体ウエハＷを処理容器３２内へ搬入搬
出する際に開閉されるゲートバルブ３８と例えばＳｉＦ
₄ 、シラン、酸素などの各種のガスを導入する処理ガス
供給手段としてのガスノズル４０が設けられる。尚、こ
のガスノズル４０に替えて、上記上部電極３６の下面
に、例えば石英製のシャワーヘッドを設けるようにして
もよい。

【００１５】また、この処理容器３２の下部側壁には、
図示しない真空ポンプ等を介設した真空排気系に接続さ
れる排気口４２が設けられており、処理容器３２内を真
空引き可能としている。上記載置台構造３４は、載置台
本体４４と、この下方に配置される冷却ブロック４６と
により主に構成されている。具体的には、上記載置台構
造３４の下部には、伝熱ガスを拡散するための拡散室４
８が設けられており、本実施例では上記載置台本体４４
と拡散室４８の区画壁５０とは例えばＡｌＮ、Ａｌ₂ Ｏ
₃ 、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 或いはＳｉＣ等のセラミックス材により
一体的に成形されている。

【００１６】この載置台本体４４の上面の載置面５２よ
りも僅かに、問えば０．５ｍｍ程度下方には、例えばパ
ターン化された導電性材料、例えば銅箔よりなる静電チ
ャック型の吸着手段５４が平面的に埋め込まれており、
これにはリード線５６を介してオン・オフ可能に直流電
源５８が接続されてウエハＷを吸着できるようになって
いる。この吸着手段５４としては、単極型或いは双極型
の電極パターンを用いることができる。また、この吸着
手段５４の更に下方には、同じく導電性材料、例えば銅
箔よりなる高周波電極６０が平面的に埋め込まれてお
り、これには、リード線６２を介してマッチング回路６
４とバイアス用高周波電源６６が接続されている。尚、
この高周波電極６０は、上記吸着手段５４に兼用させる
ようにしてもよいし、或いは、熱ＣＶＤにより成膜する
場合には省略するようにしてもよい。

【００１７】また、上記高周波電極６０の更に下方に
は、例えばタングステン製の板部材よりなる加熱ヒータ
手段６８が平面的に埋め込まれており、このリード線７
０を介してヒータ電源（図示せず）に接続されて、半導
体ウエハＷを所定の温度に加熱するようになっている。
この加熱ヒータ手段６８としては、同心円状にゾーン分
割してゾーン毎に温度制御できるようにしてもよい。そ
して、上記加熱ヒータ手段６８の更に下方に設けられる
拡散室４８は、その側面及び底面が区画壁５０により区
画されており、図２にも示すように、上段、中段、下段
の３つの拡散室４８Ａ、４８Ｂ及び４８Ｃに区分されて
いる。そして、各拡散室４８Ａ、４８Ｂ及び４８Ｃ間を
区画する部分にはそれぞれ、例えばセラミックス製の拡
散板７２、７４が設けられており、各拡散板７２、７４
には、複数の拡散孔７２Ａ、７４Ａが形成されている。
そして、下段拡散室４８Ｃの底面中央部には、伝熱ガス
供給管７６が接続されており、この伝熱ガス供給管７６
は途中にマスフローコントローラのような流量制御弁７
８を介してＡｒガス、Ｈｅガス、Ｎ₂ ガスのような不活
性ガス、例えばＡｒガスよりなる伝熱ガスのガス貯留源
８０に接続されている。尚、上記拡散板７２、７４の数
量は限定されず、また、これを設けないで１つの拡散室
で構成するようにしてもよい。

【００１８】一方、上記上段拡散室４８Ａと上記載置面
５２側とを連絡するように、この載置台本体４４には、
これを上下方向へ貫通するように複数本の伝熱ガス通路
８２が形成されており、伝熱ガス通路８２の上端のガス
噴出口８３より伝熱ガスをウエハＷの裏面側へ供給する
ようになっている。また図３に示すように、載置台本体
４４の上面の載置面５２には、同心円状に、図示例では
３つの溝部８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃが形成されると共
に、各溝部８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃは、半径方向に延び
る連結溝部８６により連通されている。そして、上記各
ガス噴出口８３は、上記各溝部８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ
内に略均等に散在するように位置付けして設けられてお
り、各溝部を介してウエハＷの裏面へ略均等に伝熱ガス
を拡散させるようになっている。この場合、ウエハＷの
中心側へ行く程、供給する熱伝導ガス量を多くするた
め、中心側に位置する程、ガス噴出口８３の開口面積或
いは通路面積を大きくするのが好ましい。

【００１９】尚、図３においては、１０個のガス噴出口
８３（伝熱ガス通路）を設けた場合を示しているが、こ
れに限定されず、例えばこのガス噴出口８３の数を更に
多くして載置面５２に略均等な密度になるように配置す
れば、上記溝部８４Ａ〜８４Ｃを形成することなくガス
の面内均一供給が可能となる。そして、この載置台本体
４４の下面中央部より下方に延びる例えばパイプ状のセ
ラミックス材よりなる支柱８８は、容器底部９０を貫通
している。そして、この支柱８８には図示しない昇降機
構が取り付けられており、これを昇降移動できるように
なっている。上記載置台本体４４をセラミックス材で一
体的に形成するには、まず、吸着手段５４、高周波電極
６０及び加熱ヒータ手段６８を埋め込んだ半乾きグリー
ンシート状態の載置台本体４４に、同じく半乾きグリー
ンシート状態の拡散室４８用の区画壁５０及び拡散板７
２、７４を固相接合等で接合し、更に、同じく半乾きグ
リーンシート状態のパイプ状支柱８８を固相接合等で接
合する。そして、この状態で全体を高温高圧下で焼結し
てセラミックス製の一体物を製造する。

【００２０】一方、図１に戻って冷却ブロック４６は、
例えばアルミニウムにより構成されており、内部には冷
媒を流すための中空リング状の冷却ジャケット９２が形
成されている。そして、この冷却ジャケット９２に冷媒
を流すことにより、上記載置台本体４４を介してウエハ
Ｗを冷却するようになっている。実際には、この冷却ジ
ャケット９２と上記加熱ヒータ手段６８とを選択的に、
或いは同時に駆動することにより、ウエハ温度を適正値
になるように制御することになる。そして、この冷却ブ
ロック４６の下面と上記容器底部９０とは伸縮可能にな
されたベローズ９４により接合されており、この載置台
構造３４に対して、処理容器３２内の気密性を維持した
まま上下移動を許容している。

【００２１】一方、上記上部電極３６は、例えばシース
ヒータ９６を渦巻状或いは同心円状に巻回してこれを例
えばアルミニウムにより鋳込むことにより形成されてい
る。そして、この上部電極３６より上方に延びる支柱１
０２は、容器天井部１００を貫通しており、絶縁体９８
を介して容器天井部１００に支持されている。そして、
この支柱１０２には、リード線１０４を介してマッチン
グ回路１０６及びプラズマ発生用の高周波を印加するプ
ラズマ発生用高周波電源１０８が接続されており、処理
空間にプラズマを発生させるようになっている。

【００２２】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、載置台構造３４を、所定
の搬出搬入位置まで下方へ降下させた状態で、開放状態
になされているゲートバルブ３８を介して半導体ウエハ
Ｗを処理容器３２内へ搬入し、これを下部電極を兼ねる
プリヒートされた載置台構造３４の上面の載置面５２上
に載置し、吸着手段５４によりウエハＷを吸着保持す
る。そして、この状態で載置台構造３４を所定のプロセ
ス位置まで上昇させ、これと同時に、載置台本体４４の
加熱ヒータ手段６８及び上部電極３６のシースヒータ９
６への供給電力を大きくして、ウエハＷを所定のプロセ
ス温度、例えば５００℃程度まで昇温する。そして、ガ
スノズル４０から例えばＳｉＨ₄ 、ＳｉＦ₄、Ｏ₂ 等の
所定の成膜ガスを処理空間に供給し、図示しない真空ポ
ンプによって処理容器３２内の雰囲気を、排気口４２か
ら真空引きして処理容器３２内の圧力を所定のプロセス
圧力に維持する。

【００２３】そして、プラズマ発生用高周波電源１０８
から例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ発生用の高周波
電圧を上部電極３６に印加し、これと同時に、バイアス
用高周波電源６６から下部の高周波電極６０にバイアス
用の高周波電圧を印加する。これにより、処理空間に
は、プラズマが生成し、成膜ガスは活性化されて反応
し、ウエハＷの表面に例えばＳｉＯＦ等の所定の成膜が
施されることになる。このようにして、プラズマ処理が
開始されると、このプラズマ自体によって載置台構造３
４が次第に加熱されるので、冷却ブロック４６に設けた
冷却ジャケット９２を駆動し、この冷却ジャケット９２
と加熱ヒータ手段６８を適正に制御してウエハＷの温度
がプロセス温度を維持するようにコントロールする。
尚、冷却ジャケット９２の冷媒としては、水或いはガル
デン（商品名）等を用いることができる。特に、水のよ
うな絶縁性の高くない冷媒を用いる場合は、冷媒を介し
て外部（冷媒の循環器等）に高周波電流が漏れることを
防止して高周波電力をプラズマ生成のために効率良く使
用するために、載置台本体４４と冷却ブロック４６との
間に絶縁体（例えば石英ガラス）を介在させて高周波電
極６０と冷却ブロック４６との間の高周波インピーダン
スを大きくすることが好ましい。

【００２４】さて、このような状況下において、載置台
本体４４の載置面５２とウエハ裏面との間の伝熱空間１
１０内の雰囲気も処理空間側に吸引されてこの空間１１
０の熱伝導が劣化することになるので、ウエハＷの温度
コントロール性を維持するために、この伝熱空間１１０
へ伝熱ガスとしてＡｒガスを供給し、この伝熱空間１１
０内を例えば１０Ｔｏｒｒ以上の一定の圧力に維持する
ようになっている。具体的には、ガス貯留源８０より流
量制御されつつ供給される伝熱ガスは供給管７６を介し
て下段拡散室４８Ｃ内へ導入される。そして、この導入
された伝熱ガスは、各拡散板７４、７２の各拡散孔７４
Ａ及び７２Ａを上方へ向けて通過しながら、中段拡散室
４８Ｂ及び上段拡散室４８Ａ内へ順次拡散しながら流れ
込んで行く。そして、この拡散した伝熱ガスは、各伝熱
ガス通路８２を介して載置面５２に設けた各ガス噴出口
８３（図３参照）より載置面５２側へ噴出され、ここに
設けた各溝部８４Ａ〜８４Ｃ、８６を介して流れてこの
ウエハ裏面の伝導空間１１０に略均等に拡散して行くこ
とになる。

【００２５】このようにして、ウエハ裏面の伝熱空間１
１０へ略面内均等に伝熱ガスを供給することができるの
で、ウエハＷと載置台本体４４との間の伝熱効率を高く
維持することができ、ウエハ温度を適正に且つ面内均一
性が高く制御することができる。また、ここではセラミ
ックス製の載置台本体４４内に、吸着手段５４、高周波
電極６０及び加熱ヒータ手段６８の全てを埋め込むよう
にしたので、この載置台本体４４の高さＨ２（図２参
照）を略５〜３０ｍｍ程度まで小型化できる。従って、
この小型化によってこの載置台本体４４の熱容量は、従
来の載置台と比較して大幅に小さくできるので、その
分、ウエハＷの昇温時及び降温時における熱応答性を改
善して速くすることができ、スループットも向上させる
ことができる。この場合、高さＨ２が３０ｍｍよりも大
きくなると熱容量減少効果がそれ程期待できず、また、
高さＨ２が５ｍｍよりも小さすぎると、逆に熱容量が小
さすぎて加熱ヒータ手段６８の温度分布がそのままウエ
ハに反映し、面内均一加熱が困難になる。従って、高さ
Ｈ２は５〜３０ｍｍの範囲内に設定するのが好ましい。

【００２６】特に、吸着手段５４に高周波電極６０の機
能を兼ね備えるようにすれば、その分、電極６０を設け
なくてもよいので、全体の高さＨ２を容易に小さくで
き、しかも、用いる部品点数を削減することができる。
また、上述のように載置台本体４４を小型化して熱容量
を小さくすることにより、冷却ブロック４６による載置
台本体４４の冷却を迅速に行なうことができるので、外
部（例えばプラズマ）からの入熱による半導体ウエハＷ
の温度上昇を迅速に補償してこのウエハＷの温度を所望
の温度に維持することが容易となる。

【００２７】また、ここでは載置台構造３４を支える支
柱８８を、下段拡散室４８Ｃの底部区画壁５０に直接接
合するようにしているので、これに大きな荷重が加わる
が、この場合には底部区画壁５０の強度を上げるため
に、図４に示すように、下段拡散室４８Ｃの下方にセラ
ミックス製の補強ブロック１１２を接合し、この補強ブ
ロック１１２に上記支柱８８を接合するようにしてもよ
い。また、以上の各実施例では、支柱８８とその上方の
載置台本体４４等とを一体構造としたが、これに限ら
ず、図５に示すように両者を分離可能な構造として、部
品コスト等を抑制するようにしてもよい。図５は本発明
の載置台構造の他の変形例の部分拡大図を示している。
すなわち、この図示例においては、中空円筒状の支柱８
８とその上の載置台本体４４とがメタルシール材等のシ
ール部材１２０を介してネジ等により着脱可能に結合さ
れている。この支柱８８は、上記載置台本体４４と同じ
材料で形成されている。また、冷却ブロック４６もネジ
等により載置台本体４４に接合されている。

【００２８】各リード線５６、６２、７０は支柱８８の
内部空間に収容されている。そして、上記支柱８８の上
端に接続した載置台本体４４の下面から支柱８８の内部
空間に露出した各端子１２２、１２４、１２６を介して
吸着手段５４、高周波電極６０、加熱ヒータ手段６８と
リード線５６、６２、７０とがそれぞれ接続されてい
る。そして、この支柱８８の内部空間は大気に連通して
いる。尚、この場合、上述のように支柱８８の内部空間
を大気に連通させてもよいし、これに代えて支柱８８の
内部空間に略大気圧のガス、例えば略大気圧の不活性ガ
スを封入してもよい。これによれば、支柱８８とその上
方の載置台本体４４とが図示しないネジ等により着脱可
能に結合されていることにより、載置台本体４４が、例
えばプラズマによるダメージを受けるなどして消耗した
場合に、ネジを緩めて支柱８８の上端に取り付けられた
載置台本体４４のみを交換することができる。従って、
支柱８８とその上方の載置台本体とが分離不能に一体と
して形成されている場合と比較して、交換部品のコスト
を抑えることができる。

【００２９】また、支柱８８と載置台本体４４とがシー
ル部材１２０を介して結合されていることにより、支柱
８８の大気圧の内部空間と処理容器３２内の処理空間と
の間が気密にシールされ、支柱８８の内部空間に処理ガ
スが侵入することはなく、支柱８８の内部空間に露出し
た各端子１２２、１２４、１２６が処理ガスによって腐
食されることがない。更に、支柱８８の内部空間が略大
気圧の雰囲気になされていることによって、高周波電極
６０に接続された端子１２４と他の端子１２２、１２６
（共に支柱８８の内部空間に露出している）との間で放
電が起きる恐れが少ない。また、シール部材１２０が耐
熱性を有するメタルシール材であることによって、支柱
８８の上端に取り付けられた載置台本体４４が２００℃
以上の高温になっても、このシール性が劣化することは
ない。

【００３０】ここで、上記耐熱性のシール部材１２０の
構造の例について図６を参照して説明する。図６（Ａ）
に示すシール部材１２０は、例えばステンレススチー
ル、インコネル（商品名）、ハステロイ（商品名）等の
金属よりなる厚さが例えば０．１〜１．０ｍｍ程度の薄
い耐熱性金属膜１３０を断面円形のリング状に成形して
構成されている。この断面の直径Ｌ１は３〜４ｍｍ程度
であり、押圧力に対して弾力性を持たせている。図６
（Ｂ）に示すシール部材１２０は、図６（Ａ）に示す耐
熱性金属膜１３０の断面形状の側面の一部に切り欠き１
３２を設けている。この切り欠き１３２は、リング状の
シール部材１２０の周方向に沿って形成されており、断
面方向へ屈曲することにより弾性を持たせている。図６
（Ｃ）に示すシール部材１２０は、図６（Ｂ）に示した
ような断面形状の耐熱性金属膜１３０の内部の空間部
に、例えばばね用ステンレス鋼等よりなるコイル状もし
くは板バネ状のスプリング部材１３４を挿入しており、
これにより押圧された時の弾発力を高めてシール性を向
上させるようになっている。

【００３１】図６（Ｄ）に示すシール部材１２０は、図
６（Ａ）に示す断面円形の耐熱性金属膜１３０の内部
に、通常のプロセス温度よりも低い温度で溶融する低融
点材料１３６を封入して表面のならい性を良好にしてい
る。この低融点材料１３６としては例えば略１５６．４
℃の融点を有するインジウムや略１５０度の融点を有す
るハンダ等を用いることができる。この場合、金属膜１
３０の厚さは、弾力性よりもならい性を重視するために
非常に薄くしており、例えば１．０μｍ〜５００μｍ程
度の厚さに設定する。図６（Ｅ）に示す耐熱性メタルシ
ール部材１２０は、図６（Ｂ）に示すような一部に切り
欠き１３２を設けたような断面形状の耐熱性金属膜１３
０に更に、内側へ屈曲させた凸部１３８を設けており、
弾力性を高めてシール性を向上させるようにしたもので
ある。耐熱性のシール部材１２０としては、上述した構
造の内、どのようなものを採用してもよい。

【００３２】次に、上記した耐熱性のシール部材のシー
ル性向上のための変形例について、図７乃至図９も参照
して説明する。一般に、絶縁体や電極部や冷却ブロック
の表面は、相互間の接触性を良好にするためにラップ加
熱等により鏡面仕上げされて高い平滑状態となってい
る。図７は鏡面仕上げされた載置台本体５０の下面と冷
却ブロック４６の上面とを模式的に示しており、両面の
凹凸は非常に少なくなっている。しかしながら、載置台
本体５０や冷却ブロック４６の表面には、鏡面加工時に
脱粒が発生して微小な切れ込み１５０が生ずる場合があ
る。図示例では冷却ブロック４６側に発生している場合
を示している。特に、この切れ込み１５０は、高周波電
源を用いる時に絶縁体として採用される石英ガラスやセ
ラミック材の表面には多発する傾向にある。そして、こ
のような脱粒による切れ込み１５０が発生すると、耐熱
性のシール部材１２０を介在させていても、この切れ込
み１５０がリークパスとなってここより伝熱ガスが漏れ
出てしまう場合がある。そこで、この実施例では、シー
ル部材１２０の表面、或いはこのシール部材１２０が当
接する部材の表面に、ウエハのプロセス温度の近傍にて
軟化する低融点材料よりなる軟化金属膜、或いは軟化金
属層を形成している。

【００３３】図８は耐熱性のシール部材１２０の表面に
軟化金属膜１５２を形成した状態を示し、図９は耐熱性
のシール部材１２０が当接する部材の表面に、すなわ
ち、ここでは載置台本体５０の下面及び冷却ブロック４
６の表面に軟化金属層１５４、１５４をそれぞれ形成し
た状態を示している。この軟化金属層１５４は、シール
部材１２０に沿ってリング状に形成されていることにな
る。この軟化金属膜１５２及び軟化金属層１５４は、図
６（Ｄ）を参照して説明したように、インジウムを用い
ることができるが、勿論これに限定されるものではな
い。

【００３４】このように、軟化金属膜１５２或いは軟化
金属層１５４を用いることにより、ウエハのプロセス中
にこの材料が軟化して上記切れ込み１５０に侵入してこ
れを埋め込むように作用する（図８（Ｂ）及び図９
（Ｂ）参照）。これにより、リークパスがなくなり、伝
熱ガスが外部に漏れ出ることを防止することが可能とな
る。図９においては、軟化金属層１５４、１５４をシー
ル部材１２０が当接する上下両面に設けているが、これ
を一方のみ設けてもよいし、また切れ込み１５０が発生
する頻度が高い絶縁体とこのシール部材とを当接する場
合には、その効果はより大きくなる。また、図８に示す
構造と、図９に示す構造とを組み合わせて用いるように
してもよい。

【００３５】次に、耐熱性のシール部材１２０のフッ化
ガスに対する耐腐食性を向上させるための変形例につい
て図１０も参照して説明する。この種の処理装置では、
プロセス時、エッチング時或いはクリーニング時に、腐
食性の強いフッ素系ガスを用いて処理を行なう場合があ
り、このフッ素系ガスが耐熱性のシール部材１２０に接
触すると、これを腐食させる場合が生ずる。そこで、本
実施例ではこの腐食を防止するために、図１０に示すよ
うに耐熱性のシール部材１２０の表面に、フッ素系ガス
に対して耐腐食性の高いフッ化不動体膜１５６を形成し
ている。図１０（Ａ）に示す場合には、断面円形の耐熱
性のシール部材１２０（図６（Ａ）と同じもの）の表面
全体にフッ化不動体膜１５６を形成している。また、図
１０（Ｂ）に示す場合には、一部が開放された断面円弧
状の耐熱性のシール部材１２０（図６（Ｂ）と同じも
の）であり、表側の表面と裏側の表面全体に、すなわ
ち、フッ素系ガスと接触する可能性のある露出面全体に
対してフッ化不動体膜１５６を形成している。先の図６
（Ｃ）〜図６（Ｅ）に示すシール部材１２０の場合にも
外側の表面のみならず、内側の表面全体にフッ化不動体
膜１５６を形成する。これにより、このシール部材１２
０がフッ素系ガスにより腐食されることを防止して、こ
の耐腐食性を向上させることができる。また、ここでは
プラズマＣＶＤ処理を例にとって説明したが、これに限
定されず、プラズマエッチング処理、プラズマスパッタ
処理、プラズマアッシング処理等にも適用することがで
きる。

【００３６】更には、プラズマ処理に限定されず、高周
波電極６０を設けないような載置台構造として、熱ＣＶ
Ｄ等を行なうようにしてもよい。また、ここでは、載置
台本体４４の全体をセラミックス材で構成したが、これ
に限定されず、アルミニウム等の金属で全体を構成する
ようにしてもよい。この場合には、吸着手段５４及び加
熱ヒータ手段６８はセラミックス等で被うことにより、
絶縁状態で埋め込むのは勿論である。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、ＬＣＤ基板、ガラス基板等にも本発明
を適用できるのは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の載置台構
造及び処理装置によれば、次のように優れた作用効果を
発揮することができる。請求項１乃至５に規定する発明
によれば、加熱ヒータ手段と吸着手段とを、或いはこれ
に加えて高周波電極を載置台本体に有し、この載置台本
体の下部に設けた拡散室内で拡散させた伝熱ガスを複数
の伝熱ガス通路を介して被処理体の裏面の略全体に均一
に供給するようにしたので、被処理体と載置台本体との
間の伝熱効率を被処理体の略全面に亘って均一な状態で
高く維持することができ、被処理体の略全面を均一に加
熱することができる。また、請求項２に規定するよう
に、加熱ヒータ手段、吸着手段を載置台本体に埋め込む
ようにすれば、載置台本体を小型化できるので熱容量が
小さくなり、その分、熱応答性を向上させてスループッ
トを上げることができる。

【００３８】請求項３に規定する発明によれば、上述の
ように載置台本体を小型化して熱容量を小さくすること
により、冷却ブロックによる載置台本体の冷却を迅速に
行なうことができるので、外部（例えばプラズマ）から
の入熱による被処理体の温度上昇を迅速に補償して被処
理体の温度を所望の温度に維持することが容易となる。
請求項６に規定する発明によれば、載置面に溝部を設け
てこれに沿って伝熱ガスを流すようにしたので、このガ
スをより一層均一拡散させることができる。請求項７に
規定する発明によれば、載置台本体と拡散室をセラミッ
クス材により一体的に形成したので、全体のサイズをよ
り小さくでき、その分、熱容量を小さくしてスループッ
トを更に向上させることができる。請求項８に規定する
ように、載置台構造をセラミックス材により構成するこ
とにより、セラミックス材自体が絶縁性を有するので、
埋め込む各部材をそれ自体絶縁する必要をなくすことが
できる。

【００３９】請求項９に規定するように、載置台本体
は、起立された支柱の上端に分離可能に取り付けられて
いるようにすれば、交換部品のコストを削減することが
できる。請求項１０に規定するように、支柱は、筒体状
に成形されており、前記載置台本体と前記支柱とは前記
支柱の内部空間に対してシールするようにシール部材を
介して接合されているようにすれば、処理容器内の処理
ガスが支柱の内部空間に侵入することはなく、支柱の内
部空間に露出した、例えば電気用の端子が腐食すること
はない。

【００４０】請求項１１に規定するように、支柱の内部
空間は略大気圧の雰囲気になされており、前記高周波電
極に接続される端子が、前記内部空間に臨ませて設けら
れているようにすれば、支柱の内部空間が略大気圧の雰
囲気になされていることによって、高周波電極用の端子
と他の端子との間で放電が発生することを抑制すること
ができる。請求項１２に規定するように、シール部材
は、メタルシール材により構成すれば、高温状態になっ
てもシール性が劣化することを防止することができる。
請求項１３に規定する発明によれば、被処理体に対して
面内均一性の高い処理を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る処理装置の一例を示す断面構成図
である。

【図２】載置台構造の主要部を示す拡大断面図である。

【図３】載置台本体の載置面を示す平面図である。

【図４】本発明の載置台構造の変形例を示す図である。

【図５】本発明の載置台構造の他の変形例を示す部分拡
大図である。

【図６】シール部材を示す断面図である。

【図７】鏡面仕上げされた載置台本体の下面と冷却ブロ
ックの上面とを模式的に示す図である。

【図８】耐熱性のシール部材の表面に軟化金属膜を形成
した状態を示す図である。

【図９】耐熱性のシール部材が当接する部材の表面に軟
化金属層を形成した状態を示す図である。

【図１０】耐熱性のシール部材の表面にフッ素系ガスに
対して耐腐食性の高いフッ化不動体膜を形成した状態を
示す図である。

【図１１】従来の処理装置を示す概略構成図である。

【符号の説明】

３０処理装置３２処理容器３４載置台構造３６上部電極４０ガスノズル（処理ガス供給手段）４４載置台本体４６冷却ブロック４８，４８Ａ，４８Ｂ，４８Ｃ拡散室５２載置面５４吸着手段（静電チャック）６０高周波電極６８加熱ヒータ手段８２伝熱ガス通路８３ガス噴出口８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ溝部Ｗ半導体ウエハＷ（被処理体）

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を載置面側へ吸着するための吸
着手段と前記被処理体を加熱するための加熱ヒータ手段
とを有する載置台本体と、この載置台本体の下部に設け
られて伝熱ガスを拡散するための拡散室と、前記拡散室
と前記載置台本体の載置面側とを連通するように前記載
置台本体を貫通して設けられた複数の伝熱ガス通路とを
備えたことを特徴とする載置台構造。
【請求項２】前記載置台本体には、前記吸着手段と前
記加熱ヒータ手段とが埋め込まれていることを特徴とす
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、この載置台本体を
必要に応じて冷却するための冷却ブロックが接合される
ことを特徴とする請求項２記載の載置台構造。
【請求項４】前記載置台本体には、高周波電圧を印加
するための高周波電極が埋め込まれていることを特徴と
する請求項１乃至３のいずれかに記載の載置台構造。
【請求項５】前記吸着手段は、前記高周波電極と兼用
されることを特徴とする請求項４記載の載置台構造。
【請求項６】前記載置台本体の載置面には、前記伝熱
ガスを流すための溝部が形成されていることを特徴とす
る請求項１乃至５のいずれかに記載の載置台構造。
【請求項７】前記載置台本体と前記拡散室はセラミッ
クス材により一体的に形成されていることを特徴とする
請求項１乃至６のいずれかに記載の載置台構造。
【請求項８】前記セラミックス材は、ＡｌＮ、Ａｌ₂
Ｏ₃ 、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 及びＳｉＣの内のいずれかであること
を特徴とする請求項７記載の載置台構造。
【請求項９】前記載置台本体は、起立された支柱の上
端に分離可能に取り付けられていることを特徴とする請
求項１〜８のいずれかに記載の載置台構造。
【請求項１０】前記支柱は、筒体状に成形されてお
り、前記載置台本体と前記支柱とは前記支柱の内部空間
に対してシールするようにシール部材を介して接合され
ていることを特徴とする請求項９記載の載置台構造。
【請求項１１】前記支柱の内部空間は略大気圧の雰囲
気になされており、前記高周波電極に接続される端子
が、前記内部空間に臨ませて設けられていることを特徴
とする請求項１０記載の載置台構造。
【請求項１２】前記シール部材は、メタルシール材よ
りなることを特徴とする請求項１０または１１記載の載
置台構造。
【請求項１３】真空引き可能になされた処理容器と、
請求項１乃至１２の内のいずれかに規定する載置台構造
とを備えたことを特徴とする処理装置。