JP2008021963A - 載置台構造及び熱処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発熱板を、発熱板収容容器内へ着脱可能に設けて載置台を構成することにより、発熱板を取り換え、或いは交換可能にした載置台構造を提供する。
【解決手段】処理容器４内にて被処理体Ｗに対して所定の熱処理を施すために前記被処理体を載置する載置台３２と、前記載置台を前記処理容器の底部より起立させて支持する筒体状の支柱３０とを有する載置台構造２９において、前載置台は、電気加熱源よりなる発熱体３８を耐熱性材料中に埋め込んでなる発熱板４０と、着脱可能になされた蓋部７８が設けられると共に、内部に前記発熱板を着脱可能に収容する耐熱耐腐食性材料よりなる発熱板収容容器４２とよりなる。これにより、発熱板を取り換え、或いは交換可能とする。
【選択図】図１
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【選択図】図１
Description
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の熱処理装置及び載置台構造に関する。
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。
例えば半導体ウエハに対して１枚毎に熱処理を施す枚葉式の熱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、所定のプロセス条件下にて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１〜６）。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。
例えば半導体ウエハに対して１枚毎に熱処理を施す枚葉式の熱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、所定のプロセス条件下にて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１〜６）。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。
ところで、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を形成し、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、この一体焼成した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。そして、このように一体成形した載置台構造を処理容器内の底部に起立させて設けるようにしている。また上記セラミック材に代えて耐熱耐腐食性のある石英ガラスを用いる場合もある。
ところで、上述のように発熱体である抵抗加熱ヒータは、セラミック材中や石英ガラス中に一体的に埋め込んで一体焼成して載置台を形成しているので、例えば抵抗加熱ヒータの一部が破断するなど、一部に欠陥が生じただけで、この載置台構造全体を取り換えなければならず、欠陥を有する部材以外の他の部分が無駄になってしまう、という問題があった。
また、処理（プロセス）の種類によっては、耐腐食性が特に求められるプロセスや、熱衝撃に対する耐久性が特に求められるプロセスや、金属汚染に対する耐性が特に求められるプロセス等があって、プロセスの種類に応じて種々の要求スペックが存在する。そして、一般的には部品の共通化を図るために耐腐食性、耐熱性等に対して最も過酷なプロセスに対応させて上記載置台構造を製造するため、使用されるプロセスの種類によっては、載置台構造の材料の選定に関して必要以上に耐性の大きな特性を有する材料が用いられてしまってオーバースペックになり、特にこれらの耐性の高い部材は、部材自体が高価で且つ加工も高価であることから、装置自体の必要以上なコスト高を招いてしまう、という問題があった。
また、上記載置台の下面に支柱を溶着して一体成形していることから、この載置台と支柱との接合部における熱伝導性が良好になって、この部分の支柱側への熱の流れがよくなり、この結果、この接合部が他の載置台の部分よりも冷えた状態となって、いわゆるクールスポットが発生してしまい、ここに熱応力の集中が生じ、結果としてこの接合部を起点として載置台割れが発生し易くなる、といった問題があった。
また、載置台のヒータの温度制御を行うために、載置台の裏面に熱電対を取り付けるが、この熱電対は載置台の焼成後に取り付けるようになっており、しかも、その検出ラインが処理ガスや腐食性ガス等に晒されることを防止するために、上記熱電対は支柱が接続されることになる載置台の裏面中心部に１つしか設置することができない。このため、載置台の中心部の温度は上記熱電対で測定できるのに対して、載置台の周辺部の温度は経験則で求めるしかなく、このため、処理容器内の熱輻射環境が大きく変わった時などは載置台、或いは半導体ウエハの面内温度の均一性を高く維持することができない場合が生ずる、といった問題があった。
更には、上記抵抗加熱ヒータを載置台内に一体焼成する場合に、抵抗加熱ヒータの引き回し配線は計算上求めた位置に精度良く配設されるが、焼成時に加わる応力によりヒータ自体の断面が僅かに変形する場合があり、この場合にはヒータの位置補修ができないことから設計通りの温度分布を実現することが困難になる、といった問題もあった。
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、発熱板を、発熱板収容容器内へ着脱可能に設けて載置台を構成することにより、発熱板を取り換え、或いは交換可能にした載置台構造及びこれを用いた熱処理装置を提供することにある。
また本発明の他の目的は、プラズマ処理装置の例えば下部電極やチャック電極等になる導電性部材を載置台と共に一体焼成しないで補修可能に設けるようにした載置台構造及びこれを用いた熱処理装置を提供することにある。
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、発熱板を、発熱板収容容器内へ着脱可能に設けて載置台を構成することにより、発熱板を取り換え、或いは交換可能にした載置台構造及びこれを用いた熱処理装置を提供することにある。
また本発明の他の目的は、プラズマ処理装置の例えば下部電極やチャック電極等になる導電性部材を載置台と共に一体焼成しないで補修可能に設けるようにした載置台構造及びこれを用いた熱処理装置を提供することにある。
請求項１に係る発明は、処理容器内にて被処理体に対して所定の熱処理を施すために前記被処理体を載置する載置台と、前記載置台を前記処理容器の底部より起立させて支持する筒体状の支柱とを有する載置台構造において、前載置台は、電気加熱源よりなる発熱体を耐熱性材料中に埋め込んでなる発熱板と、着脱可能になされた蓋部が設けられると共に、内部に前記発熱板を着脱可能に収容する耐熱耐腐食性材料よりなる発熱板収容容器と、よりなることを特徴とする載置台構造である。
このように、発熱板を、発熱板収容容器内へ着脱可能に設けて載置台を構成することにより、発熱板を取り換え、或いは交換可能にすることができる。
また、着脱可能になされた蓋部を、実行すべきプロセスに対応した耐熱性及び耐腐食性を有する材料よりなる蓋部に換えることができ、このために蓋部がオーバースペックになることを防止することができる。この結果、比較的安価な且つ加工性の良好な材料を使用できることから、装置コストを大幅に削減することができる。
また、着脱可能になされた蓋部を、実行すべきプロセスに対応した耐熱性及び耐腐食性を有する材料よりなる蓋部に換えることができ、このために蓋部がオーバースペックになることを防止することができる。この結果、比較的安価な且つ加工性の良好な材料を使用できることから、装置コストを大幅に削減することができる。
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記蓋部の接合部は、前記発熱板収容容器の容器本体側に耐熱耐腐食性材料よりなる係合ピンにより係合されている。
また例えば請求項３に規定するように、前記蓋部と前記容器本体との接合部には、シール部材及び／又はシール構造が設けられている。
また例えば請求項４に規定するように、前記発熱体は、複数のゾーンに分割されており、ゾーン毎に温度制御が可能になされている。
また例えば請求項５に規定するように、前記蓋部の裏面側には、前記ゾーンに対応させて複数の温度測定素子が設けられている。
また例えば請求項３に規定するように、前記蓋部と前記容器本体との接合部には、シール部材及び／又はシール構造が設けられている。
また例えば請求項４に規定するように、前記発熱体は、複数のゾーンに分割されており、ゾーン毎に温度制御が可能になされている。
また例えば請求項５に規定するように、前記蓋部の裏面側には、前記ゾーンに対応させて複数の温度測定素子が設けられている。
また例えば請求項６に規定するように、前記温度測定素子の測定ラインは、前記支柱内に延びている。
また例えば請求項７に規定するように、前記支柱の上端部は、前記載置台の下面の中央部に、ボルト部材により着脱可能に取り付けられている。
このように、支柱と載置台とを互いに着脱可能に設けるようにしたので、いずれか一方に欠陥が生じても全体を交換する必要がなく欠陥が生じた方の部材のみを交換するだけでよいので、メンテナンス費用を抑制でき、また、実行すべきプロセスに対応した耐熱性及び耐腐食性を有する材料よりなる載置台、或いは支柱に交換することができるので、このため、載置台や支柱がオーバースペックになることを防止することができる。この結果、比較的安価な且つ加工性の良好な材料を使用できることから、装置コストを大幅に削減することができる。
また例えば請求項７に規定するように、前記支柱の上端部は、前記載置台の下面の中央部に、ボルト部材により着脱可能に取り付けられている。
このように、支柱と載置台とを互いに着脱可能に設けるようにしたので、いずれか一方に欠陥が生じても全体を交換する必要がなく欠陥が生じた方の部材のみを交換するだけでよいので、メンテナンス費用を抑制でき、また、実行すべきプロセスに対応した耐熱性及び耐腐食性を有する材料よりなる載置台、或いは支柱に交換することができるので、このため、載置台や支柱がオーバースペックになることを防止することができる。この結果、比較的安価な且つ加工性の良好な材料を使用できることから、装置コストを大幅に削減することができる。
また例えば請求項８に規定するように、前記ボルト部材は、耐熱性材料よりなる。
また例えば請求項９に規定するように、前記支柱の上端部と前記載置台の下面との接合部には、シール部材が介設されている。
また例えば請求項１０に規定するように、前記発熱板からは、前記発熱体へ給電を行うための給電ラインを封入してなる耐熱性材料よりなるライン封入管が前記発熱板収容容器を貫通して前記支柱内に延びている。
また例えば請求項９に規定するように、前記支柱の上端部と前記載置台の下面との接合部には、シール部材が介設されている。
また例えば請求項１０に規定するように、前記発熱板からは、前記発熱体へ給電を行うための給電ラインを封入してなる耐熱性材料よりなるライン封入管が前記発熱板収容容器を貫通して前記支柱内に延びている。
また例えば請求項１１に規定するように、前記支柱の内部と前記発熱板収容容器の内部とは不活性ガスにより陽圧状態になされている。
また例えば請求項１２に規定するように、前記蓋部には、平面方向に広がる導電性部材が埋め込まれていると共に、該導電性部材に接続される導電ラインは前記支柱内に延びている。
また例えば請求項１３に規定するように、前記発熱板上には、平面方向に広がる導電性部材が設けられると共に、該導電性部材に接続される導電ラインは前記支柱内に延びている。
また例えば請求項１２に規定するように、前記蓋部には、平面方向に広がる導電性部材が埋め込まれていると共に、該導電性部材に接続される導電ラインは前記支柱内に延びている。
また例えば請求項１３に規定するように、前記発熱板上には、平面方向に広がる導電性部材が設けられると共に、該導電性部材に接続される導電ラインは前記支柱内に延びている。
また例えば請求項１４に規定されるように、前記蓋部と前記発熱板との間には、平面方向に広がる導電性部材が設けられると共に、該導電性部材に接続される導電ラインは前記支柱内に延びている。
これによれば、導電性部材は、蓋部には一体的に焼成されていない構造となるので、例えば下部電極やチャック電極として用いられる上記導電性部材に補修等を加えようとする場合に、この補償等を容易に行うことができる。
これによれば、導電性部材は、蓋部には一体的に焼成されていない構造となるので、例えば下部電極やチャック電極として用いられる上記導電性部材に補修等を加えようとする場合に、この補償等を容易に行うことができる。
この場合、例えば請求項１５に規定されるように、前記導電性部材は、前記蓋部の下面に接合されている。
この場合、例えば請求項１６に規定されるように、前記導電性部材は、前記発熱体の上面に接合されている。
また例えば請求項１７に規定されるように、前記導電性部材の表面には、この全面を覆うようにして耐熱絶縁性材料よりなる保護層が設けられる。
この場合、例えば請求項１６に規定されるように、前記導電性部材は、前記発熱体の上面に接合されている。
また例えば請求項１７に規定されるように、前記導電性部材の表面には、この全面を覆うようにして耐熱絶縁性材料よりなる保護層が設けられる。
請求項１８に係る発明によれば、処理容器内にて被処理体に対して所定の熱処理を施すために前記被処理体を載置する載置台と、前記載置台を前記処理容器の底部より起立させて支持する筒体状の支柱とを有する載置台構造において、前載置台は、電気加熱源よりなる発熱体を耐熱性材料中に埋め込んでなる発熱板と、着脱可能になされた蓋部が設けられると共に、内部に前記発熱板を着脱可能に収容する耐熱耐腐食性材料よりなる発熱板収容容器と、前記蓋部の上面に設けられて平面方向に広がる導電性材料と、前記導電性部材の表面全体を覆うように設けた耐熱絶縁性材料よりなる保護層と、前記導電性部材に接続される導電ラインと、よりなることを特徴とする載置台構造である。
このように、発熱板を、発熱板収容容器内へ着脱可能に設けて載置台を構成することにより、発熱板を取り換え、或いは交換可能にすることができる。
また、着脱可能になされた蓋部を、実行すべきプロセスに対応した耐熱性及び耐腐食性を有する材料よりなる蓋部に換えることができ、このために蓋部がオーバースペックになることを防止することができる。この結果、比較的安価な且つ加工性の良好な材料を使用できることから、装置コストを大幅に削減することができる。
また、導電性部材は、蓋部には一体的に焼成されていない構造となるので、例えば下部電極やチャック電極として用いられる上記導電性部材に補修等を加えようとする場合に、この補償等を容易に行うことができる。
また、着脱可能になされた蓋部を、実行すべきプロセスに対応した耐熱性及び耐腐食性を有する材料よりなる蓋部に換えることができ、このために蓋部がオーバースペックになることを防止することができる。この結果、比較的安価な且つ加工性の良好な材料を使用できることから、装置コストを大幅に削減することができる。
また、導電性部材は、蓋部には一体的に焼成されていない構造となるので、例えば下部電極やチャック電極として用いられる上記導電性部材に補修等を加えようとする場合に、この補償等を容易に行うことができる。
この場合、例えば請求項１９に規定するように、前記保護層は、前記耐熱絶縁性材料を塗布することにより形成される。
また例えば請求項２０に規定するように、前記保護層は、前記耐熱絶縁性材料よりなる薄板を接着剤により接合することにより形成される。
また例えば請求項２１に規定するように、前記蓋部の厚さは、１〜２０ｍｍの範囲内である。
また例えば請求項２０に規定するように、前記保護層は、前記耐熱絶縁性材料よりなる薄板を接着剤により接合することにより形成される。
また例えば請求項２１に規定するように、前記蓋部の厚さは、１〜２０ｍｍの範囲内である。
また例えば請求項２２に規定するように、前記耐熱性材料は、絶縁性材料よりなる。
また例えば請求項２３に規定するように、前記絶縁性材料は、石英ガラス、或いはＡｌＮ、Ａｌ２ Ｏ３ 、Ｓｉ３ Ｎ４ を含むセラミック材の内のいずれか１つよりなる。
請求項２４に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、上記のいずれかに記載された載置台構造と、前記処理容器内へ所定の処理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熱処理装置である。
また例えば請求項２３に規定するように、前記絶縁性材料は、石英ガラス、或いはＡｌＮ、Ａｌ２ Ｏ３ 、Ｓｉ３ Ｎ４ を含むセラミック材の内のいずれか１つよりなる。
請求項２４に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、上記のいずれかに記載された載置台構造と、前記処理容器内へ所定の処理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熱処理装置である。
本発明に係る載置台構造及び熱処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
発熱板を、発熱板収容容器内へ着脱可能に設けて載置台を構成することにより、発熱板を取り換え、或いは交換可能にすることができる。
また、着脱可能になされた蓋部を、実行すべきプロセスに対応した耐熱性及び耐腐食性を有する材料よりなる蓋部に換えることができ、このために蓋部がオーバースペックになることを防止することができる。この結果、比較的安価な且つ加工性の良好な材料を使用できることから、装置コストを大幅に削減することができる。
発熱板を、発熱板収容容器内へ着脱可能に設けて載置台を構成することにより、発熱板を取り換え、或いは交換可能にすることができる。
また、着脱可能になされた蓋部を、実行すべきプロセスに対応した耐熱性及び耐腐食性を有する材料よりなる蓋部に換えることができ、このために蓋部がオーバースペックになることを防止することができる。この結果、比較的安価な且つ加工性の良好な材料を使用できることから、装置コストを大幅に削減することができる。
特に、請求項７に係る発明によれば、支柱と載置台とを互いに着脱可能に設けるようにしたので、いずれか一方に欠陥が生じても全体を交換する必要がなく欠陥が生じた方の部材のみを交換するだけでよいので、メンテナンス費用を抑制でき、また、実行すべきプロセスに対応した耐熱性及び耐腐食性を有する材料よりなる載置台、或いは支柱に交換することができるので、このため、載置台や支柱がオーバースペックになることを防止することができる。この結果、比較的安価な且つ加工性の良好な材料を使用できることから、装置コストを大幅に削減することができる。
以下に本発明に係る載置台構造及び熱処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る熱処理装置を示す断面構成図、図２は載置台構造の第１実施例を示す断面図、図３は載置台構造の発熱体を示す平面図、図４は載置台構造の一部を示す部分拡大断面図、図５は載置台構造の分解組立図である。本実施例では、高周波電力によるプラズマも用いることができる熱処理装置について説明する。
＜第１実施例＞
図１は本発明に係る熱処理装置を示す断面構成図、図２は載置台構造の第１実施例を示す断面図、図３は載置台構造の発熱体を示す平面図、図４は載置台構造の一部を示す部分拡大断面図、図５は載置台構造の分解組立図である。本実施例では、高周波電力によるプラズマも用いることができる熱処理装置について説明する。
図示するようにこの熱処理装置２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の処理容器４を有している。この処理容器４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６が絶縁層７を介して設けられており、この下面のガス噴射面８に設けた多数のガス噴射孔から処理空間Ｓに向けて処理ガスを吹き出すようにして噴射するようになっている。このシャワーヘッド部６はプラズマ処理時に上部電極を兼ねるものである。
このシャワーヘッド部６内には、中空状の２つに区画されたガス拡散室１２Ａ、１２Ｂ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１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ連通された各ガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂより吹き出すようになっている。すなわち、ガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂ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６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６としてガス拡散室が１つの場合でもよい。そして、このシャワーヘッド部６と処理容器４の上端開口部の絶縁層７との接合部には、例えばＯリング等よりなるシール部材１４が介在されており、処理容器４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６には、マッチング回路１５を介して例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ用の高周波電源１７が接続されており、必要時にプラズマを立てるようになっている。この周波数は上記１３．５６ＭＨｚに限定されない。
また、処理容器４の側壁には、この処理容器４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１６が設けられると共に、この搬出入口１６には気密に開閉可能になされたゲートバルブ１８が設けられている。
そして、この処理容器４の底部２０に排気落とし込め空間２２が形成されている。具体的には、この容器底部２０の中央部には大きな開口２４が形成されており、この開口２４に、その下方へ延びる有底円筒体状の円筒区画壁２６を連結してその内部に上記排気落とし込め空間２２を形成している。そして、この排気落とし込め空間２２を区画する円筒区画壁２６の底部２８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２９が設けられる。具体的には、この載置台構造２９は、円筒状の支柱３０と、この上端部に着脱可能に固定される載置台３２とにより主に構成される。この載置台構造２９の詳細については後述する。
そして、この処理容器４の底部２０に排気落とし込め空間２２が形成されている。具体的には、この容器底部２０の中央部には大きな開口２４が形成されており、この開口２４に、その下方へ延びる有底円筒体状の円筒区画壁２６を連結してその内部に上記排気落とし込め空間２２を形成している。そして、この排気落とし込め空間２２を区画する円筒区画壁２６の底部２８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２９が設けられる。具体的には、この載置台構造２９は、円筒状の支柱３０と、この上端部に着脱可能に固定される載置台３２とにより主に構成される。この載置台構造２９の詳細については後述する。
そして、上記排気落とし込め空間２２の開口２４は、載置台３２の直径よりも小さく設定されており、上記載置台３２の周縁部の外側を流下する処理ガスが載置台３２の下方に回り込んで開口２４へ流入するようになっている。そして、上記円筒区画壁２６の下部側壁には、この排気落とし込め空間２２に臨ませて排気口３４が形成されており、この排気口３４には、図示しない真空ポンプが介設された排気管３６が接続されて、処理容器４内及び排気落とし込め空間２２の雰囲気を真空引きして排気できるようになっている。
そして、この排気管３６の途中には、開度コントロールが可能になされた図示しない圧力調整弁が介設されており、この弁開度を自動的に調整することにより、上記処理容器４内の圧力を一定値に維持したり、或いは所望する圧力へ迅速に変化させ得るようになっている。
また、上記載置台３２は、図２にも示すように例えばカーボンワイヤヒータ等の電気加熱源よりなる発熱体３８を所定のパターン形状にして耐熱性材料中に埋め込んでなる発熱板４０を有しており、この発熱板４０は発熱板収容容器４２内へ収容されている。そして、この発熱板収容容器４２の上面に、被処理体としての半導体ウエハＷを載置し得るようになっている。ここで載置台３２は加熱手段と兼用されることになる。
また、上記載置台３２は、図２にも示すように例えばカーボンワイヤヒータ等の電気加熱源よりなる発熱体３８を所定のパターン形状にして耐熱性材料中に埋め込んでなる発熱板４０を有しており、この発熱板４０は発熱板収容容器４２内へ収容されている。そして、この発熱板収容容器４２の上面に、被処理体としての半導体ウエハＷを載置し得るようになっている。ここで載置台３２は加熱手段と兼用されることになる。
上記載置台３２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４４が形成されており（図１においては２つのみ示し、図２以降では記載省略）、上記各ピン挿通孔４４に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン４６を配置している。この押し上げピン４６の下端には、円形リング形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４８が配置されており、この押し上げリング４８に、上記各押し上げピン４６の下端が乗っている。この押し上げリング４８から延びるアーム部５０は、容器底部２０を貫通して設けられる出没ロッド５２に連結されており、この出没ロッド５２はアクチュエータ５４により昇降可能になされている。
これにより、上記各押し上げピン４６をウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔４４の上端から上方へ出没させるようになっている。また、アクチュエータ５４の出没ロッド５２の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ５６が介設されており、上記出没ロッド５２が処理容器４内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
そして、載置台構造２９の支柱３０の底部は閉じられると共に、ここには拡径されたフランジ部５８が設けられ、そしてこのフランジ部５８が、底部２８の中央部に形成した貫通孔６０を覆うようにして、図示しないボルト等により着脱可能に取り付けられている。このフランジ部５８と、貫通孔６０の周辺部の底部２８との間には、Ｏリング等のシール部材６２が介設されており、この部分の気密性を保持するようになっている。
次に、上記載置台構造２９について図２乃至図５も参照して具体的に説明する。
前述したように、この載置台構造２９は、載置台３２と支柱３０とにより主に構成されている。具体的には、上記載置台３２は、上記発熱板４０と、これを収容する発熱板収容容器４２とよりなる。上記発熱板４０は、耐熱性材料よりなる円形平面状の台座６４を有しており、この台座６４の表面全面にはヒータ溝６６が形成され、このヒータ溝６６に沿って電気加熱源よりなる上記発熱体３８を配設している。そして、この台座６４の上面に、同じく耐熱性材料よりなる円形状の平板６８を配置し、これを高温で焼成して一体化する。これにより、発熱体３８が発熱板４０内に埋め込まれることになる。
前述したように、この載置台構造２９は、載置台３２と支柱３０とにより主に構成されている。具体的には、上記載置台３２は、上記発熱板４０と、これを収容する発熱板収容容器４２とよりなる。上記発熱板４０は、耐熱性材料よりなる円形平面状の台座６４を有しており、この台座６４の表面全面にはヒータ溝６６が形成され、このヒータ溝６６に沿って電気加熱源よりなる上記発熱体３８を配設している。そして、この台座６４の上面に、同じく耐熱性材料よりなる円形状の平板６８を配置し、これを高温で焼成して一体化する。これにより、発熱体３８が発熱板４０内に埋め込まれることになる。
ここで、上記発熱体３８は、複数のゾーンに分割されており、ゾーン毎に温度制御が可能になされている。すなわち、本実施例では、図３にも示すように、上記発熱体３８は、同心円状に２つのゾーン、すなわち内周側のゾーン７０Ａの発熱体３８Ａと外周側のゾーン７０Ｂの発熱体３８Ｂとに分割されている。尚、図３中においては図面の理解を容易にするために各発熱体３８Ａ、３８Ｂの巻回数を減らして記載している。また、ゾーン数を３以上に設定してもよい。
そして、各分割された発熱体３８Ａ、３８Ｂの両端には、それぞれ給電ライン７２が接続され、この給電ライン７２は発熱板４０の裏面中心部から下方向へ延びている。この給電ライン７２は、その長さ方向の途中まで耐熱性材料よりなるライン封入管７４内に密閉状態に封入され、このライン封入管７４の上部は上記発熱板４０に一体的に溶着されている。
この結果、上記ライン封入管７４は、上記筒体状の支柱３０内に挿通されて下方向に向けて延びている状態となっている。ここで上記各耐熱性材料は絶縁性のある例えば透明石英ガラスよりなり、従って、このライン封入管７４を含む発熱板４０の全体は、石英ガラスにより一体成形されることになる。尚、本実施例においては上記ライン封入管７４は４本設けられるが（図３参照）、図１及び図２中では図面の簡略化のために１本のみ記載してある。
次に、上記発熱板収容容器４２は、耐熱耐腐食性材料である例えば窒化アルミ（ＡｌＮ）よりなる容器本体７６と、この容器本体７６の上部に着脱可能に設けられた同じく耐熱耐腐食性材料、例えば窒化アルミ製の蓋部７８とにより主に構成されている。上記容器本体７６は、その周辺部が上方へ屈曲されて側壁８０となり、上方が開放された容器状になっている。またこの容器本体７６の中央部には、上記支柱３０が接合される部分に対応させて、図５にも示すように、ライン封入管用貫通孔８２Ａ、ボルト用貫通孔８２Ｂ及び他に必要な数のライン用貫通孔８２Ｃがそれぞれ設けられる。
ここで上記ライン封入管用貫通孔８２Ａの直径は、ライン封入管７４の外径よりもかなり大きく設定されており、遊嵌状態で上記ライン封入管７４を挿脱できるようになっている。また、この容器本体７６の側壁８０の外周面の上部の所定の箇所には、後述するピン部材を封に有するピン穴部８４（図４も参照）が形成されている。
また上記蓋部７８はその周辺部が下方へ屈曲されて側壁８６となり、上記容器本体７６の側壁８０と重なり合うようにして容器本体７６を蓋するようになっている。この蓋部７８の上面は平坦に形成されており、この上面が載置面となってここにウエハＷを直接的に載置できるようになっている。この蓋部７８の厚さは、例えば１〜２０ｍｍ程度の範囲内であり、その理由はこの厚さが１ｍｍよりも薄いと、この強度が発熱板収容容器４２内とその外側のプロセス空間との間の差圧に耐えられなくなってしまい、また２０ｍｍよりも厚いと、この部分のインピーダンスが過度に大きくなってプラズマ電位が高くなる等の不都合が生じてしまう。
また、この蓋部７８には、平面方向に広がる網目状になされた導電性部材８８が一体的に埋め込まれており、この導電性部材８８には導電ライン９０が接続されて下方に伸びている。尚、この導電性部材８８は、メッシュ状の部材、多数の孔を分散させてシートに形成したようなパンチングプレート状の部材、薄く塗布された導電層状の部材、種々の形に印刷された導電性パターン状の部材等により形成することができる。上記蓋部７８は石英やＡｌ２ Ｏ３ やＡｌＮ等のセラミック材よりなり、上記導電性部材８８と一体焼成されることになる。
また、この蓋部７８には、平面方向に広がる網目状になされた導電性部材８８が一体的に埋め込まれており、この導電性部材８８には導電ライン９０が接続されて下方に伸びている。尚、この導電性部材８８は、メッシュ状の部材、多数の孔を分散させてシートに形成したようなパンチングプレート状の部材、薄く塗布された導電層状の部材、種々の形に印刷された導電性パターン状の部材等により形成することができる。上記蓋部７８は石英やＡｌ２ Ｏ３ やＡｌＮ等のセラミック材よりなり、上記導電性部材８８と一体焼成されることになる。
またこの蓋部７８の裏面側には、蓋部７８の半径方向の異なった位置で複数の温度測定素子９２が埋め込まれている。具体的には、ここでは上記発熱体３８のゾーン数に対応させて複数の、すなわち２個の温度測定素子９２Ａ、９２Ｂを設けており、一方の温度測定素子９２Ａは蓋部７８の中心部に設けて内周側のゾーンの温度測定し、他方の温度測定素子９２Ｂは蓋部７８の周辺部に設けて外周側のゾーンの温度を測定し得るようになっている。これらの温度測定素子９２Ａ、９２Ｂとしては、例えば熱電対を用いることができ、これをガラス溶着、ロウ付け、ネジ止め、バネによる押し付け或いは蓋部７８との一体焼成により取り付けている。そして、上記各温度測定素子９２Ａ、９２Ｂからは測定ライン９４Ａ、９４Ｂがそれぞれ下方へ延びている。
またこの蓋部７８の側壁８６には、上記容器本体７６の側壁８０に設けたピン穴部８４に連通されるピン孔９６が所定の箇所に複数設けられており（図４（Ａ）参照）、このピン孔９６及びピン穴部８４に係合ピン９８が着脱自在に嵌め込まれている。従って、この係合ピン９８を取り外すことによって上記蓋部７８は、上記容器本体７６に対して着脱可能になされている。この係合ピン９８の材料としては耐熱耐腐食性材料、例えば石英ガラス或いはセラミック材等を用いることができる。この場合、係合ピン９８の係合を確実にするために、この係合ピン９８及びピン孔９６やピン穴部８４にネジ切りを施しておいてもよい。
更に、蓋部７８が着脱可能に設けられるならば、上記取り付け構造に限定されず、例えば一部を切り欠いた耐熱耐腐食性材料、例えばＡｌＮ等よりなるリング状の弾発性保持具を側壁８６に沿って設け、上記弾発性保持具の弾発力により上記各係合ピン９８が容易には抜け落ちないようにしてもよい。
そして、上記蓋部７８と容器本体７６との接合部には、シール部材１００（図４（Ａ）参照）が設けられている。ここでは上記容器本体７６の側壁８０の上端面と蓋部７８の下面の周辺部との間に、薄いリング状のシール部材１００が介設されている。このシール部材１００は、例えばニッケルよりなるリング状のガスケットを用いることができる。ここでのシール性は、Ｏリング等のような高いシール性は求められておらず、後述するようにこの発熱板収容容器４２内を不活性ガスにより陽圧状態にすることで、内部へのガスの侵入を防止することになる。尚、上記シール部材１００に代えて、或いはシール部材１００と併用して、図４（Ｂ）に示すようにここに凹凸状のラビリンスを形成したシール構造１０２を設けるようにしてもよい。
一方、上記支柱３０は同じく耐熱耐腐食性材料、例えば酸化アルミ（Ａｌ２ Ｏ３ ）等により円筒体状に成形されており、その上端部は天板１０６で塞がれ、下端部はフランジ部５８で塞がれている。そして、上記天板１０６には、上記容器本体７６の裏面の中央部側と同じように、ライン封入管用貫通孔１１０Ａ、ボルト用貫通孔１１０Ｂ及び他に必要な数のライン用貫通孔１１０Ｃがそれぞれ設けられる（図５参照）。
そして、上記容器本体７６と支柱３０とはボルト部材１１２により着脱可能に互いに取り付けられる。すなわち、上記容器本体７６のボルト用貫通孔８２Ｂと天板１０６のボルト用貫通孔１１０Ｂとにボルト部材１１２のボルト１１２Ａを挿通し、これをナット１１２Ｂにより締め付けることにより、両者は分解可能に取り付け固定される。ここで上記ボルト部材１１２は耐熱性材料、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３ Ｎ４ ）等により形成されている。この取り付けに際しては、上記容器本体７６と天板１０６との間に薄いリング状のシール部材１１４（図５参照）が介設されている。このシール部材１１４は、例えばニッケルよりなるリング状のガスケットを用いることができ、このシール箇所はＯリング等のような高いシール性は求められていない。
そして、発熱板４０のライン封入管７４は、上記両ライン封入管用貫通孔８２Ａ、１１０Ａをそれぞれ挿通して支柱３０内の下方に延びており、また導電性部材８８からの導電ライン９０も上記両ライン封入管用貫通孔８２Ａ、１１０Ａの空きスペースを通って支柱３０内に挿通されており（図２参照）、更に各温度測定素子９２Ａ、９２Ｂからの測定ライン９４Ａ、９４Ｂはそれぞれライン用貫通孔８２Ｃ、１１０Ｃを通って支柱３０内に挿通されている。
また支柱３０の底部のフランジ部５８には、図５に示すようにガス導入口１１６の他に、複数、例えば図示例では３つのライン用貫通孔１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃが形成されている。そして、ライン用貫通孔１１８Ａには、上記ライン封入管７４の下端から延びた給電ライン７２がシール部材１２０Ａを介して気密に挿通されている。またライン用貫通孔１１８Ｂには導電ライン９０がシール部材１２０Ｂを介して気密に挿通されている。更にライン用貫通孔１１８Ｃには、２本の測定ライン９４Ａ、９４Ｂがシール部材１２０Ｃを介して気密に挿通されている。また、上記ガス導入口１１６には、不活性ガスを供給する不活性ガス供給系１２２が接続されており、不活性ガスを必要に応じて流量制御しつつ供給できるようになっている。ここで上記不活性ガスとしては、Ｎ２ ガスが用いられるが、これに代えて、Ａｒ、Ｈｅ等の他の不活性ガスを用いてもよい。
そして、上記給電ライン７２にはヒータ電源１１４が接続されて、発熱体３８Ａ、３８Ｂをゾーン毎に個別に加熱して温度制御し得るようになっている。また、導電ライン９０には、バイアス用の高周波電源１１６が接続されており、プラズマ処理時には上記導電性部材８８を下部電極として機能させるようになっている。尚、この高周波としては例えば１３．５６ＭＨｚを用いることができる。また、この導電ライン９０には、静電チャック用の直流電源１１８が接続されており、上記導電性部材８８をチャック電極としても機能させるようになっており、載置台３２上のウエハＷを静電吸着できるようになっている。尚、静電チャックが不要の時や、プラズマ処理を行わない時にはこの導電ライン９０に直流電源１１８や高周波電源１１６を接続しないで、単に接地して接地ラインとして用いる場合もある。
また、上記２本の測定ライン９４Ａ、９４Ｂは、温度制御部１２０へ入力されており、ここで検出した各ゾーンの温度に応じて上記ヒータ電源１１４を制御することにより、各ゾーンの温度制御を個別にできるようになっている。尚、図１に示すように載置台３２にピン挿通孔４４を形成するが、このピン挿通孔４４に対して発熱板収容容器４２内のシール性を確保するために、発熱板４０の表面と発熱板収容容器４２の内面との間には上記ピン挿通孔４４の周囲を囲むようにして、シール部材として例えばガスケット（図示せず）を介在させるようにする。
次に、以上のように構成されたプラズマを用いた熱処理装置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１８、搬出入口１６を介して処理容器４内へ搬入され、このウエハＷは、上昇された押し上げピン４６に受け渡された後に、この押し上げピン４６を降下させることにより、ウエハＷを載置台３２の上面、具体的には蓋部７８の上面に載置してこれを支持する。この時に、載置台３２の導電性部材８８に直流電源１１８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、ウエハＷを載置台３２上に保持する。
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１８、搬出入口１６を介して処理容器４内へ搬入され、このウエハＷは、上昇された押し上げピン４６に受け渡された後に、この押し上げピン４６を降下させることにより、ウエハＷを載置台３２の上面、具体的には蓋部７８の上面に載置してこれを支持する。この時に、載置台３２の導電性部材８８に直流電源１１８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、ウエハＷを載置台３２上に保持する。
次に、シャワーヘッド部６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１０Ａ、１０Ｂより吹き出して噴射し、処理空間Ｓへ導入する。そして、図示してないが排気管３６に設けた真空ポンプの駆動を継続することにより、処理容器４内や排気落とし込め空間２２内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁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、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３２の発熱体３８にヒータ電源１１４より電圧を印加することにより発熱体３８は加熱し、これにより発熱板４０全体が加熱される。
この結果、発熱板４０からの熱でウエハＷが昇温加熱される。この時、蓋部７８に設けた各温度測定素子９２Ａ、９２Ｂでは、ウエハ温度が測定され、この測定値に基づいて温度制御部１２０は、各ゾーン毎に温度制御することになる。このため、ウエハＷの温度を常に面内均一性が高い状態で温度制御することができる。
またプラズマ処理を行う時には、高周波電源１７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６と下部電極である載置台３２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３２の導電性部材８８にバイアス用の高周波電源１１６から高周波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。
またプラズマ処理を行う時には、高周波電源１７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６と下部電極である載置台３２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３２の導電性部材８８にバイアス用の高周波電源１１６から高周波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。
ここで、上述した所定の処理が行われている間は、支柱３０内及び載置台３２の発熱板収容容器４２内に不活性ガス、例えばＮ２ ガスを供給し、処理容器４内よりも圧力が少し高い陽圧状態に維持する。具体的には、不活性ガス供給系１２２によりＮ２ ガスを供給すると、このＮ２ ガスは支柱３０内に導入され、更に、このＮ２ ガスは各ライン封入管用貫通孔８２Ａ、１１０Ａやライン用貫通孔８２Ｃ、１１０Ｃを介して発熱板収容容器４２内へ供給される。ここでＮ２ ガスの圧力は陽圧状態に維持されているので、このＮ２ ガスは、支柱３０と載置台３２との接合部分のシール部材１１４や、容器本体７６と蓋部７８との接合部分のシール部材１００の僅かな隙間を介して矢印１３０、１３２（図２及び図４を参照）に示すように、処理容器４内へ僅かずつ洩れ出ることになる。
従って、プロセスに用いる処理ガスや腐食性ガス、特にエッチングガスやクリーニング時のクリーニングガスが支柱３０内や発熱板収容容器４２内へ侵入することを防止することができる。この場合、上記シール部材１００、１１４を設けた部分にラビリンス状のシール構造１０２を採用した場合には、プロセス圧力にもよるが、Ｎ２ ガスの圧力を例えば１０Ｔｏｒｒ（１３３３Ｐａ）以上に設定すれば、処理容器４内に対して臨界圧力比（０．５５）をやや上回る程度の圧力にでき、ラビリンス内部の流速＝音速として処理ガス等の逆流を防ぐことができる。
ここで、上記載置台構造２９の一部に欠陥が生じた場合には、この載置台構造２９を構成する部材が分解組み立てが可能になっているので、その欠陥が生じた部材のみを交換すればよい。例えば発熱体３８が断線した場合には、蓋部７８と容器本体７６とを連結する係合ピン９８を抜いて蓋部７８を開放し、この発熱体３８を含む発熱板４０のみを取り代えればよく、他の支柱３０や発熱板収容容器４２はそのまま用いることができる。また同様に、発熱板収容容器４２、或いは支柱３０に欠陥（エッチング等による消耗を含む）が生じたならば、両者を結合するボルト部材１１２を取り外して両者の結合を解き、新しい部品と交換すればよい。
また、上記各部品の耐熱耐腐食性材料、或いは耐熱性材料である上記絶縁性材料は、石英ガラス、或いはＡｌＮ、Ａｌ２ Ｏ３ 、Ｓｉ３ Ｎ４ を含むセラミック材の内のいずれか１つを用いることができる。
この場合、耐食性を特に求められるプロセス、熱衝撃に対する耐性を特に求められるプロセス、コンタミネーション（汚染）に対する耐性を求められるプロセスなど、プロセスに応じた最適な材料を上記各材料中からなる同形の部品を交換して用いることにより、同じ設計で種々のプロセスに対応可能な載置台構造を実現することができる。また、発熱板４０に発熱体３８を組み込む際には、発熱体３８はヒータ溝６６内に沿って収容されるので、これが一体成形時に変形することを防止して、設計通りの寸法に形成することができる。
この場合、耐食性を特に求められるプロセス、熱衝撃に対する耐性を特に求められるプロセス、コンタミネーション（汚染）に対する耐性を求められるプロセスなど、プロセスに応じた最適な材料を上記各材料中からなる同形の部品を交換して用いることにより、同じ設計で種々のプロセスに対応可能な載置台構造を実現することができる。また、発熱板４０に発熱体３８を組み込む際には、発熱体３８はヒータ溝６６内に沿って収容されるので、これが一体成形時に変形することを防止して、設計通りの寸法に形成することができる。
また、載置台３２と支柱３０とをボルト部材１１２で着脱自在に接合するようにしたので、この部分を溶着した従来装置と比較して熱抵抗が大きくなり、この結果、クールスポットの発生を抑制することができるので、その分、熱衝撃（熱応力集中）による破損の発生を防止することができるのみならず、これらの部品の焼成や機械加工も容易に行うことが可能になる。尚、上記ボルト部材１１２を用いないで、他の着脱可能になされた接合部材、例えば容器本体７６に設けた凹部に支柱３０に設けた凸部を嵌め込むことで接合するようにした接合部材等を用いてもよい。この凹部及び凸部は、逆に設けてもよい。
また、発熱板収容容器４２内へは、処理ガスが侵入しないので、温度測定素子９２を、載置台３２の中心部以外に更に複数箇所（全体で３点以上）に設けることができ、温度精度の高い制御を行うことができる。
また、発熱板収容容器４２内へは、処理ガスが侵入しないので、温度測定素子９２を、載置台３２の中心部以外に更に複数箇所（全体で３点以上）に設けることができ、温度精度の高い制御を行うことができる。
また、上記実施例では、導電性部材８８を、蓋部７８に埋め込んで形成したが、これに限定されず、これを発熱板４０上に平面方向へ広がるようにして設定してもよい。この場合には、メッシュ状の部材ではなく、円板状に広がる薄板状の導電性部材を用いるようにしてもよい。
＜第２実施例＞
以下に上記導電性材料８８の構造を改良した第２実施例について説明する。
前述した第１実施例の載置台構造では導電性部材８８は、Ａｌ２ Ｏ３ 等よりなるセラミック材中に埋め込んで、これと一体焼成するように設けているが、この場合には、以下のような不都合があった。すなわち、下部電極やチャック電極として機能する導電性材料８８はセラミック材中へ埋め込まれているので、上記導電性部材８８の形状や材質等を補修しようと思っても補修が非常に困難になるか、或いは補修自体を行うことができないのみならず、高温、例えば１９００℃程度で焼成されるので、材料としてＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）等の高融点金属しか使用できず、電極材料が限定されてしまう。
以下に上記導電性材料８８の構造を改良した第２実施例について説明する。
前述した第１実施例の載置台構造では導電性部材８８は、Ａｌ２ Ｏ３ 等よりなるセラミック材中に埋め込んで、これと一体焼成するように設けているが、この場合には、以下のような不都合があった。すなわち、下部電極やチャック電極として機能する導電性材料８８はセラミック材中へ埋め込まれているので、上記導電性部材８８の形状や材質等を補修しようと思っても補修が非常に困難になるか、或いは補修自体を行うことができないのみならず、高温、例えば１９００℃程度で焼成されるので、材料としてＷ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）等の高融点金属しか使用できず、電極材料が限定されてしまう。
また焼成前の軟らかなセラミック材中に上記導電性部材８８を埋め込んだ後にこれを焼き固めるが、焼き固める前の軟らかなセラミック材中で上記導電性部材８８が不等沈下を起こす場合があり、上記導電性部材８８の埋め込み深さが面内均一にならずにバラツキが生じてしまい、これがために、この上方に形成されるプラズマとの間の静電容量が不均一になってプラズマの形成に悪影響を与える恐れがあった。
更には、上記導電性部材８８に対する電気的導通をとるためにセラミック製の蓋部にその下方より導電性部材８８に届くまでのコンタクト用の穴を形成しなければならないが、この穴を起点として蓋部に破損等が生ずる恐れがあった。
更には、上記導電性部材８８に対する電気的導通をとるためにセラミック製の蓋部にその下方より導電性部材８８に届くまでのコンタクト用の穴を形成しなければならないが、この穴を起点として蓋部に破損等が生ずる恐れがあった。
本発明の第２実施例は上記したような不都合を解決するための構成である。図６は本発明に係る載置台構造の第２実施例を示す断面図である。尚、図１及び図２に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。尚、図６中において温度測定素子９２の記載は省略している。
すなわち、ここでは上記導電性部材８８をセラミック材よりなる蓋部７８中に一体焼成するのではなく、上記蓋部７８と下方に位置する発熱板４０との間に設けるようにしている。具体的には、図６中においては、焼成されたセラミック材や石英ガラスよりなる蓋部７８の下面（裏面）に上記導電性部材８８を直接的に接合している。この場合、好ましくは、金属汚染を防止するために上記導電性部材８８の表面全体（図６中の下面全体）を覆うようにして、耐熱絶縁性材料よりなる保護層１３０を設けるのがよい。
この場合も、上記導電性部材８８から延びる給電ライン９０は上記支柱３０内を通すように配線すればよい。また、発熱板４０には貫通孔１３２が形成されており、この貫通孔１３２に上記給電ライン９０を挿通して下方へ延ばしている。上記導電性部材８８としては、Ｗ（タングステン）やＭｏ（モリブデン）等の高融点金属は勿論のこと、ＭｏＳｉ２ 、Ｔｉ２ ＡｌＣ、Ｔｉ３ ＳｉＣ２ 等の導電性を有する金属間化合物等も用いることができる。
ここで上記導電性部材８８は、上記蓋部７８の下面を平坦状に研磨した後に、この下面に接合する。この導電性部材８８の接合に際しては、これを貼り付けてもよいし、スクリーン印刷等により形成してもよい。
ここで上記導電性部材８８は、上記蓋部７８の下面を平坦状に研磨した後に、この下面に接合する。この導電性部材８８の接合に際しては、これを貼り付けてもよいし、スクリーン印刷等により形成してもよい。
また上記保護層１３０としては、耐熱絶縁性材料であるアルミナ（Ａｌ２ Ｏ３ ）やイットリア（Ｙ２ Ｏ３ ）等を溶射により塗布してもよいし、液状の材料、或いは固相の材料を拡散接合させてもよいし、又は図７に示す蓋部の部分拡大図に示すように、上記アルミナやイットリアよりなる薄板１３４を接着剤１３６で貼り付けるように構成してもよい。この場合の接着剤１３６としては、例えばカーボン、ＳｉＯ２ 等を用いることができる。
尚、ここで用いられる蓋部７８の厚さは、第１実施例の場合と同じで、１〜２０ｍｍ程度の範囲内であり、その理由は、この厚さが１ｍｍよりも薄いと、この強度が発熱板収容容器４２内とその外側のプロセス空間との間の差圧に耐えられなくなってしまい、また２０ｍｍよりも厚いと、この部分のインピーダンスが過度に大きくなってプラズマ電位が高くなる等の不都合が生じてしまう。
尚、ここで用いられる蓋部７８の厚さは、第１実施例の場合と同じで、１〜２０ｍｍ程度の範囲内であり、その理由は、この厚さが１ｍｍよりも薄いと、この強度が発熱板収容容器４２内とその外側のプロセス空間との間の差圧に耐えられなくなってしまい、また２０ｍｍよりも厚いと、この部分のインピーダンスが過度に大きくなってプラズマ電位が高くなる等の不都合が生じてしまう。
この第２実施例によれば、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のみならず、導電性部材８８は蓋部７８中に一体焼成されておらず、例えば蓋部７８の下面に貼り付けるようにして設けているので、導電性部材８８の補修や材料を変更する等の場合には、保護層１３０やこの導電性部材８８を比較的容易に剥ぎ取ることができるので、上記補修や材料変更等を容易に行うことができる。
また、導電性部材８８を接合する際には、蓋部７８の下面を平坦状に研磨しておけばよいので、この導電性部材８８を均一に平坦に形成することができ、従って、この上方に形成されるプラズマとの間の静電容量の面内均一性を高めることでき、プラズマ形成に悪影響を与えることを防止することができる。
更には、上記導電性部材８８に対して導電ライン９０に対する導通をとるために、蓋部７８に対してコンタクト用の穴を形成する必要がないので、この蓋部７８に対して破損等を与える恐れを大幅に抑制することができる。
更には、上記導電性部材８８に対して導電ライン９０に対する導通をとるために、蓋部７８に対してコンタクト用の穴を形成する必要がないので、この蓋部７８に対して破損等を与える恐れを大幅に抑制することができる。
また、この導電性部材８８の全体は、保護層１３０で覆われているので、この発熱体収容容器４２内を流れたＮ２ 等の不活性ガスが上記導電性部材８８と直接接触することはなく、従って、このＮ２ ガス等が処理空間Ｓ側へ洩れ出ても、ウエハに対して金属汚染を生ぜしめることを防止することができる。
＜第３実施例＞
次に、上記載置台構造の第３実施例について説明する。上記第２実施例にあっては、導電性部材８８と蓋部７８の下面に接合するようにしたが、これに限定されず、発熱板４０の上面に接合するようにしてもよい。
図８はこのような本発明の載置台構造の第３実施例を示す部分断面図である。尚、図１及び図６に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
図８に示すように、ここでは発熱板４０の上部を形成する天板６８の上面に、上記導電性部材８８を接合している。この場合には、上記導電性部材８８は、先の第２実施例の蓋部７８の下面と同様に、上記天板６８の上面を平坦状に研磨した後に、この上面に接合する。そして、好ましくはこの導電性部材８８の上面全面を覆うようにして保護層１３０を形成する。
次に、上記載置台構造の第３実施例について説明する。上記第２実施例にあっては、導電性部材８８と蓋部７８の下面に接合するようにしたが、これに限定されず、発熱板４０の上面に接合するようにしてもよい。
図８はこのような本発明の載置台構造の第３実施例を示す部分断面図である。尚、図１及び図６に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
図８に示すように、ここでは発熱板４０の上部を形成する天板６８の上面に、上記導電性部材８８を接合している。この場合には、上記導電性部材８８は、先の第２実施例の蓋部７８の下面と同様に、上記天板６８の上面を平坦状に研磨した後に、この上面に接合する。そして、好ましくはこの導電性部材８８の上面全面を覆うようにして保護層１３０を形成する。
この導電性部材８８の接合方法は、容射等を用いるようにする点は、先の第２実施例と同様であり、また、図７で説明したように、薄板１３４と接着剤１３６を用いるようにして接合してもよい。
この第３実施例の場合にも、先の第２実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
この第３実施例の場合にも、先の第２実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
＜第４実施例＞
次に、上記載置台構造の第４実施例について説明する。上記第２及び第３実施例にあっては、導電性部材８８を蓋部７８と発熱板４０との間に設けた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、蓋部７８の上面側に設けるようにしてもよい。
図９はこのような本発明の載置台構造の第４実施例を示す部分断面図である。尚、図１及び図６に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
次に、上記載置台構造の第４実施例について説明する。上記第２及び第３実施例にあっては、導電性部材８８を蓋部７８と発熱板４０との間に設けた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、蓋部７８の上面側に設けるようにしてもよい。
図９はこのような本発明の載置台構造の第４実施例を示す部分断面図である。尚、図１及び図６に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
図９に示すように、ここでは蓋部７８の上面に、上記導電性部材８８を接合している。この場合には、上記導電性部材８８は、先の第１実施例の蓋部７８の下面と同様に、上記蓋部７８の上面を平坦状に研磨した後に、この上面に接合する。そして、ここでは腐食性ガスの雰囲気となる処理空間Ｓに直接的に接することから上記導電性部材８８の腐食を防止するために、上記導電性部材８８の上面全面を覆うようにして保護層１３０を形成する。
この導電性部材８８の接合方法は、容射等を用いるようにする点は、先の第２実施例と同様であり、また、図７で説明したように、薄板１３４と接着剤１３６を用いるようにして接合してもよい。また、この第４実施例の場合には、蓋部７８に貫通孔１４０を形成し、これに導電ライン９０を挿通して上記導電性部材８８に接続する。
この第４実施例の場合にも、先の第２実施例と同様な作用効果を発揮することができる。また、この第４実施例の場合には、上記導電性部材８８と、この上方に載置されるウエハＷやプラズマとの間の距離が最も短くなるので、その分、動作上の効率を高めることができる。
この第４実施例の場合にも、先の第２実施例と同様な作用効果を発揮することができる。また、この第４実施例の場合には、上記導電性部材８８と、この上方に載置されるウエハＷやプラズマとの間の距離が最も短くなるので、その分、動作上の効率を高めることができる。
尚、以上の各実施例では発熱板４０として、例えば発熱体３８を円板状の石英ガラス中に一体的に組み込んで成形した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば蛇行状、或いは渦巻状等のように屈曲した石英ガラス管内に発熱体（例えばカーボンワイヤヒータ）を挿通して形成したような発熱板４０を用いてもよい。
また、ここではプラズマを用いた場合を例にとって説明したが、プラズマを用いない単なる熱処理装置として用いてもよく、その場合には、プラズマ用の高周波電源１７やマッチング回路１５、バイアス用の高周波電源１１６等は不要となる。また、この場合でも静電チャック機能を有する導電性部材８８は用いるのがよい。
また、本実施例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、ガラス基板等にも適用できるのは勿論である。
また、ここではプラズマを用いた場合を例にとって説明したが、プラズマを用いない単なる熱処理装置として用いてもよく、その場合には、プラズマ用の高周波電源１７やマッチング回路１５、バイアス用の高周波電源１１６等は不要となる。また、この場合でも静電チャック機能を有する導電性部材８８は用いるのがよい。
また、本実施例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、ガラス基板等にも適用できるのは勿論である。
２ 熱処理装置
４ 処理容器
６ シャワーヘッド部（ガス供給手段）
２９ 載置台構造
３０ 支柱
３２ 載置台
３８ 発熱体
４０ 発熱板
４２ 発熱板収容容器
７０Ａ 内周側ゾーン
７０Ｂ 外周側ゾーン
７４ ライン封入管
７６ 容器本体
７８ 蓋部
８８ 導電性部材
９０ 導電ライン
９２Ａ，９２Ｂ 温度測定素子
９８ 係合ピン
１００ シール部材
１０２ シール構造
１１２ ボルト部材
１１４ シール部材
１２２ 不活性ガス供給系
１３０ 保護層
１３４ 薄板
１３６ 接着剤
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
４ 処理容器
６ シャワーヘッド部（ガス供給手段）
２９ 載置台構造
３０ 支柱
３２ 載置台
３８ 発熱体
４０ 発熱板
４２ 発熱板収容容器
７０Ａ 内周側ゾーン
７０Ｂ 外周側ゾーン
７４ ライン封入管
７６ 容器本体
７８ 蓋部
８８ 導電性部材
９０ 導電ライン
９２Ａ，９２Ｂ 温度測定素子
９８ 係合ピン
１００ シール部材
１０２ シール構造
１１２ ボルト部材
１１４ シール部材
１２２ 不活性ガス供給系
１３０ 保護層
１３４ 薄板
１３６ 接着剤
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
Claims (24)
- 処理容器内にて被処理体に対して所定の熱処理を施すために前記被処理体を載置する載置台と、前記載置台を前記処理容器の底部より起立させて支持する筒体状の支柱とを有する載置台構造において、
前載置台は、
電気加熱源よりなる発熱体を耐熱性材料中に埋め込んでなる発熱板と、
着脱可能になされた蓋部が設けられると共に、内部に前記発熱板を着脱可能に収容する耐熱耐腐食性材料よりなる発熱板収容容器と、
よりなることを特徴とする載置台構造。 - 前記蓋部の接合部は、前記発熱板収容容器の容器本体側に耐熱耐腐食性材料よりなる係合ピンにより係合されていることを特徴とする請求項１記載の載置台構造。
- 前記蓋部と前記容器本体との接合部には、シール部材及び／又はシール構造が設けられていることを特徴とする請求項２記載の載置台構造。
- 前記発熱体は、複数のゾーンに分割されており、ゾーン毎に温度制御が可能になされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の載置台構造。
- 前記蓋部の裏面側には、前記ゾーンに対応させて複数の温度測定素子が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の載置台構造。
- 前記温度測定素子の測定ラインは、前記支柱内に延びていることを特徴とする請求項５記載の載置台構造。
- 前記支柱の上端部は、前記載置台の下面の中央部に、ボルト部材により着脱可能に取り付けら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。
- 前記ボルト部材は、耐熱性材料よりなることを特徴とする請求項７記載の載置台構造。
- 前記支柱の上端部と前記載置台の下面との接合部には、シール部材が介設されていることを特徴とする請求項７又は８記載の載置台構造。
- 前記発熱板からは、前記発熱体へ給電を行うための給電ラインを封入してなる耐熱性材料よりなるライン封入管が前記発熱板収容容器を貫通して前記支柱内に延びていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の載置台構造。
- 前記支柱の内部と前記発熱板収容容器の内部とは不活性ガスにより陽圧状態になされていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の載置台構造。
- 前記蓋部には、平面方向に広がる導電性部材が埋め込まれていると共に、該導電性部材に接続される導電ラインは前記支柱内に延びていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の載置台構造。
- 前記発熱板上には、平面方向に広がる導電性部材が設けられると共に、該導電性部材に接続される導電ラインは前記支柱内に延びていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の載置台構造。
- 前記蓋部と前記発熱板との間には、平面方向に広がる導電性部材が設けられると共に、該導電性部材に接続される導電ラインは前記支柱内に延びていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の載置台構造。
- 前記導電性部材は、前記蓋部の下面に接合されていることを特徴とする請求項１４記載の載置台構造。
- 前記導電性部材は、前記発熱体の上面に接合されていることを特徴とする請求項１４記載の載置台構造。
- 前記導電性部材の表面には、この全面を覆うようにして耐熱絶縁性材料よりなる保護層が設けられることを特徴とする請求項１５又は１６記載の載置台構造。
- 処理容器内にて被処理体に対して所定の熱処理を施すために前記被処理体を載置する載置台と、前記載置台を前記処理容器の底部より起立させて支持する筒体状の支柱とを有する載置台構造において、
前載置台は、
電気加熱源よりなる発熱体を耐熱性材料中に埋め込んでなる発熱板と、
着脱可能になされた蓋部が設けられると共に、内部に前記発熱板を着脱可能に収容する耐熱耐腐食性材料よりなる発熱板収容容器と、
前記蓋部の上面に設けられて平面方向に広がる導電性材料と、
前記導電性部材の表面全体を覆うように設けた耐熱絶縁性材料よりなる保護層と、
前記導電性部材に接続される導電ラインと、
よりなることを特徴とする載置台構造。 - 前記保護層は、前記耐熱絶縁性材料を塗布することにより形成されることを特徴とする請求項１７又は１８記載の載置台構造。
- 前記保護層は、前記耐熱絶縁性材料よりなる薄板を接着剤により接合することにより形成されることを特徴とする請求項１７又は１８記載の載置台構造。
- 前記蓋部の厚さは、１〜２０ｍｍの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の載置台構造。
- 前記耐熱性材料は、絶縁性材料よりなることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の載置台構造。
- 前記絶縁性材料は、石英ガラス、或いはＡｌＮ、Ａｌ２ Ｏ３ 、Ｓｉ３ Ｎ４ を含むセラミック材の内のいずれか１つよりなることを特徴とする請求項２２記載の載置台構造。
- 真空引き可能になされた処理容器と、
請求項１乃至２３のいずれかに記載された載置台構造と、
前記処理容器内へ所定の処理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熱処理装置。
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