JP2009076598A - 載置台構造及び処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空引きにより蓋部を吸引固定することにより熱伸縮差を許容して、蓋部や外側載置台等に割れや破損等が発生することを防止することが可能な載置台構造を提供する。
【解決手段】処理装置３０の処理容器３２内に設けられて被処理体Ｗを載置するための載置台構造６４において、容器状になされた内側容器６６Ａと内側容器に連通された中空状の内側支柱６６Ｂとが一体的に連結された内側載置台６６と、内側容器の周囲を覆う外側容器６８Ａと内側支柱の周囲を覆う外側支柱６８Ｂとが一体的に連結された外側載置台６８と、内側容器内に収容される内部収容物７０と、内側容器の開口と外側容器の開口とを覆い、被処理体を載置する蓋部７２と、内側載置台の内部を真空引きする真空引き手段７４と、内側載置台と外側載置台との間の隙間にパージガスを供給するパージガス供給手段７６とを備える。
【選択図】図１

Description

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。

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Ｎ_２ ガス等の不活性ガスやＯ_２ 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１〜７）。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。

また他の載置台構造としては、上述のように抵抗加熱ヒータをセラミック材中に埋め込んでなる一体物の全体をセラミック材製の容器内へ収容して載置台を形成し、この載置台に中空状の支柱を熱拡散接合で溶着して一体化して載置台構造を製造する場合もある。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。

ここで従来の載置台構造の一例について説明する。図７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７に示すように、この載置台構造はＡｌＮ等のセラミック材よりなる円板状の載置台本体２を有している。この載置台本体２内には、例えば加熱ヒータ等よりなる加熱手段４が埋め込むようにして設けられている。この載置台本体２は、上方が開口された例えばセラミック材よりなる容器状の載置台容器６内に収容される。

そして、上記載置台容器６の開口は同じくセラミック材よりなる蓋部８により閉じられて、この蓋部８の周辺部に後述するパージガスによる蓋部８の脱落を防止するために着脱可能になされたクランプ部材１０を設けて蓋部８が載置台容器６側から外れないようにしている。尚、このクランプ部材１０に替えて固定ボルトで強固に固定する場合もある。

そして、この蓋部８の上面に載置した半導体ウエハＷを加熱し得るようになっている。上記載置台容器６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１２が例えば熱拡散接合にて接合されて一体化されている。ここで上記載置台本体の大きさは、例えばウエハサイズが３００ｍｍの場合には、直径が３５０ｍｍ程度である。

上記支柱１２の下端部は、容器底部１４に固定ブロック１６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、上記載置台本体２の下面の中央部には、これに穴を開けるなどして上記加熱手段４に対する接続端子１８が設けられている。そして、上記円筒状の支柱１２内には、その上端が上記加熱手段４の接続端子１８に接続された給電棒２０が設けられており、この給電棒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。

そして、上記支柱１２の底部には不活性ガスパージ系２４が接続されており、この支柱１２内へＡｒガス等の不活性ガスをパージガスとして供給することにより、上記載置台容器６と蓋部８との接触界面を介して、この支柱１２内へプロセスガス等が侵入することを防止して、上記給電棒２０や接続端子１８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。

特開昭６３−２７８３２２号公報 特開平０７−０７８７６６号公報 特開平０３−２２０７１８号公報 特開平０６−２６０４３０号公報 特開２００４−３５６６２４号公報 特開２００６−２９５１３８号公報 特開２００７−１４１８９５号公報

ところで、半導体ウエハに対するプロセス時には、加熱手段４によりこの載置台全体が高温に晒される。この場合、支柱１２を構成する材料は熱伝導率がそれ程良好ではないセラミック材よりなるとはいえ、載置台容器６は支柱１２に対して熱拡散により接合されているので、この支柱１２を伝わって多量の熱が逃げることになり、この結果、載置台容器６に対して蓋部８の温度が高くなって両者間に温度差が生ずることは避けられない。

この結果、上記載置台容器６と蓋部８とはクランプ部材１０や固定ボルト等により強固に連結されていることから、この連結部分に上記載置台容器６と蓋部８の温度差に起因して大きな熱応力が加わることになる。特に、載置台容器６と蓋部８の構成材料が異なる場合には、両者の線膨張係数の差による熱膨張量の差が更に加わり、上記熱応力が更に大きくなる傾向にある。この結果、上記した熱応力の集中により、上記載置台容器６の周辺部や蓋部８の周辺部に割れや破損が生じる、といった問題があった。

特に、プロセスの種類にも依存するが、載置台全体の温度は７００℃以上にも達するので上記温度差はかなり大きくなり、これに加えて、載置台の昇降温の繰り返しにより上記熱応力による破損が促進されてしまう、といった問題があった。
更には、上記問題に加えて、上記クランプ部材１０等は表面に凹凸部分が存在することから、この表面に付着した不要な膜がクリーニング等により除去し難いので、これがパーティクルの発生原因になる場合もあった。

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、載置台構造を内側載置台と外側載置台との２重構造にして内側載置台内を真空引きして蓋部を吸引固定すると共に、内側載置台と外側載置台との間の隙間にパージガスを供給することにより、このパージガスの供給でもってプロセスガスが載置台構造の内側へ侵入することを防止すると共に、前記蓋部の吸引固定により蓋部と外側載置台との間の熱伸縮差を許容して、蓋部や外側載置台等に割れや破損等が発生することを防止することが可能な載置台構造及び処理装置を提供することにある。

請求項１に係る発明は、処理装置の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、上部が開口されて容器状になされた内側容器と該内側容器の中心部に連通された中空状の内側支柱とが一体的に連結された誘電体よりなる内側載置台と、上部が開口されて前記内側容器の周囲を覆う外側容器と前記内側支柱の周囲を覆う外側支柱とが一体的に連結された誘電体よりなる外側載置台と、前記内側容器内に収容される内部収容物と、前記内側容器の開口と前記外側容器の開口とを覆うと共にその上面側に前記被処理体を載置する蓋部と、前記内側載置台の内部を真空引きする真空引き手段と、前記内側載置台と前記外側載置台との間の隙間にパージガスを供給するパージガス供給手段と、を備えたことを特徴とする載置台構造である。

このように、載置台構造を内側載置台と外側載置台との２重構造にして内側載置台内を真空引きして蓋部を吸引固定すると共に、内側載置台と外側載置台との間の隙間にパージガスを供給することにより、このパージガスの供給でもってプロセスガスが載置台構造の内側へ侵入することを防止すると共に、前記蓋部の吸引固定により蓋部と外側載置台との間の熱伸縮差を許容して、蓋部や外側載置台等に割れや破損等が発生することを防止することができる。

この場合、例えば請求項２に記載したように、前記内側載置台の内部は、前記処理容器内の圧力よりも低くなされている。
また例えば請求項３に記載したように、前記内側載置台の下端部と前記外側載置台の下端部とは、前記処理容器の底部にボルトにより気密に固定されている。
また例えば請求項４に記載したように、前記内側容器の上端は、前記外側容器の上端よりも僅かな高さだけ高く設定されている。
また例えば請求項５に記載したように、前記パージガスは希ガスである。

また例えば請求項６に記載したように、前記内部収容物は、誘電体よりなる円板中に加熱手段を埋め込んでなる。
また例えば請求項７に記載したように、前記内部収容物は、電極よりなる。
また例えば請求項８に記載したように、前記内部収容物は、誘電体よりなる円板中に電極を埋め込んでなる。
また例えば請求項９に記載したように、前記電極には、バイアス用の高周波電源が接続される。

また例えば請求項１０に記載したように、前記電極には、静電チャック用の直流電源が接続されている。
また例えば請求項１１に記載したように、前記電極には、バイアス用の高周波電源と静電チャック用の直流電源とが接続される。
また例えば請求項１２に記載したように、前記電極は、グランド電位に接続されている。
また例えば請求項１３に記載したように、前記誘電体は、セラミック材又は石英よりなる。

請求項１４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、真空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１３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。

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。
載置台構造を内側載置台と外側載置台との２重構造にして内側載置台内を真空引きして蓋部を吸引固定すると共に、内側載置台と外側載置台との間の隙間にパージガスを供給することにより、このパージガスの供給でもってプロセスガスが載置台構造の内側へ侵入することを防止すると共に、前記蓋部の吸引固定により蓋部と外側載置台との間の熱伸縮差を許容して、蓋部や外側載置台等に割れや破損等が発生することを防止することができる。

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例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る載置台構造を有する処理装置を示す断面構成図、図２は載置台構造を示す拡大図、図３は載置台構造の上部を示す分解組立図、図４は載置台構造の下部の取付状態を示す断面図、図５は図２中のＡ部を示す拡大図、図６は載置台構造の蓋部の位置ずれ防止ピンの状態を示す断面図である。

図１及び図２に示す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３４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３４内には、中空状の２つに区画されたガス拡散室４０Ａ、４０Ｂ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４０Ａ、４０Ｂにそれぞれ連通された各ガス噴射孔４２Ａ、４２Ｂより吹き出すようになっている。すなわち、ガス噴射孔４２Ａ、４２Ｂ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。
そして、この処理容器３２の底部５４の中央部は下方に凹部状に窪ませて排気室５５が設けられる。この排気室５５を区画する側壁には、排気口５６が設けられる。この排気口５６には、処理容器３２内を真空引きするための真空排気系５８が接続されている。この真空排気系５８は、上記排気口５６に接続される排気通路５９を有しており、この排気通路５９には、圧力調整弁６０及び真空ポンプ６２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。

そして、この処理容器３２内の排気室５５を区画する底部６３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６４が設けられる。具体的には、この載置台構造６４は、中空状になされた内側載置台６６と、この外側を覆うように形成された外側載置台６８と、上記内側載置台６６内の上部に収容される内部収容物７０と、上記内側載置台６６と外側載置台６８の上部の開口を覆うと共にその上方に被処理体である半導体ウエハＷを載置する蓋部７２と、上記内側載置台６６内を真空引きする真空引き手段７４と、上記内側載置台６６と外側載置台６８との間の隙間７８にパージガスを供給するパージガス供給手段７６とにより主に構成されている。

具体的には、図２及び図３にも示すように、上記内側載置台６６及び外側載置台６８は、共に例えば誘電体であって耐熱性材料である窒化アルミニウム等のセラミック材よりなる。上記内側載置台６６は、上部が開口されて中空円板状の容器状になされた内側容器６６Ａを有しており、この底部の中央部は開口されると共に、この開口に中空状の内側支柱６６Ｂが一体的に連結されている。これらの内側容器６６Ａと内側支柱６６Ｂとは、それぞれ別体で成形した後に、例えばセラミック材の溶着により形成することもできるし、予め両者を一体物として焼成するようにしてもよい。

また上記外側載置台６８は、その内径が上記内側載置台６６の外径よりも少し大きく設定されており、上記内側載置台６６の周囲を覆うようになっている。すなわち、この外側載置台６８は、上部が開口されて上記内側容器６６Ａの周囲を覆う中空円板状の容器状になされた外側容器６８Ａを有しており、この底部の中央部は開口されると共に、この開口に上記内側支柱６６Ｂの周囲を覆うように中空状の外側支柱６８Ｂが一体的に連結されている。これらの外側容器６８Ａと外側支柱６８Ｂとは、それぞれ別体で成形した後に、例えばセラミック材の溶着により形成することもできるし、予め両者を一体物として焼成するようにしてもよい。

この結果、載置台構造６４の外殻は上記隙間７８を介して２重構造になされている。また上記外側容器６８Ａの上部には、外側へ僅かな長さだけ水平に延びるようにしてリング状の上部フランジ部６８Ｃが形成されていると共に、外側支柱６８Ｂの下端部には、外側へ僅かな長さだけ水平に延びるようにしてリング状の下部フランジ部６８Ｄ（図４参照）が形成されている。また上記内側支柱６６Ｂの下端部には、内側へ僅かな長さだけ水平に延びるようにしてリング状の下部フランジ部６６Ｄ（図４参照）が形成されている。

また、上記内側容器６６Ａ及び外側容器６８Ａの各開口を覆うようにして設けられる上記蓋部７２は、例えば上記内側載置台６６と同じ材料の誘電体である窒化アルミニウム等よりなるセラミック材よりなり、薄い円板状に形成されている。この場合、上記蓋部７２の直径は、上記上部フランジ部６８Ｃの直径と同じに設定され、また、図５に示すように、上記内側容器６６Ａの上端は、上記上部フランジ部６８Ｃの上端（上面）よりも僅かな高さＨ１だけ高く設定されており、後述するように、隙間７８内に供給されるパージガスを主に処理容器３２内側へ排出させるようにしている。この場合、上記高さＨ１は例えば０．００５〜０．５ｍｍの範囲内であり、隙間７８の幅Ｈ２は０．１〜１００ｍｍの範囲内である。

また、上記蓋部７２は、内側容器６６Ａの上端部に単に載置して支持された状態となっているので、この蓋部７２の横すべり（位置ずれ）を防止する目的で、図６に示すように、上記蓋部７２の周辺部及び上部フランジ部６８Ｃにはピン孔８０、８２が対向させて設けられると共に、このピン孔８０、８２に頭付きピン８４が遊嵌状態で差し込まれている。このピン孔８０、８２及び頭付きピン８４は、この蓋部７２の周方向に沿って全部で３箇所程度（図示せず）設けられることになる。上述のように、このピン孔８０の内径を、頭付きピン８４の外径よりも僅かな隙間ができる程度に大きく設定することにより、両者間の熱伸縮差を吸収することができる。

また、上記内側容器６６Ａ内に収容される内部収容物７０は、例えば窒化アルミニウム等のセラミック材よりなる誘電体製の絶縁材８６よりなり、内側容器６６Ａの深さよりも僅かに小さい厚さで円板状に形成されている。この絶縁材８６中には、例えばカーボンワイヤヒータ等の発熱体８８よりなる加熱手段９０が埋め込むようにして設けられており、上記発熱体８８は絶縁材８６の略全面に亘って所定のパターンで配設されて上記ウエハＷを加熱し得るようになっている。

上記発熱体８８は、円板状の絶縁材８６の中心付近にて例えばモリブデン合金よりなる２つの接続端子９２に接続されている。尚、ここでは発熱体８８は全体で１つのゾーンとなるように形成されているが、これを個別に制御が可能な複数のゾーン、例えば同心円状に電気的に分離された２つのゾーンになるように区分してもよく、この場合には、接続端子は４つとなる。上記接続端子９２には、それぞれ給電棒９４が接続されており、各給電棒９４は内側支柱６６Ｂ内を下方へ延びている。また、上記円板状の絶縁材８６内には、上記発熱体８８の上方（絶縁材８６の上面の直下）に位置させて、電極９６が埋め込むようにして設けられている。

この電極９６は例えばメッシュ状に形成された導体線よりなり、この電極９６の例えばモリブデン合金よりなる接続端子９６Ａは円板状の絶縁材８６の中心部に設けられている。ここでは、この電極９６は、静電チャック用のチャック電極と高周波電力を印加するための下部電極となる高周波電極とを兼用するものである。そして、この接続端子９６Ａに、導電棒９８が接続されており、この導電棒９８は内側支柱６６Ｂ内を下方へ延びている。そして、上記各内側支柱６６Ｂの下端部と外側支柱６８Ｂの下端部は、上記排気室５５の底部６３に固定部材１００（図４参照）により固定されている。

具体的には、図４に示すように、上記底部６３の中央部には開口１０２が形成されており、この開口１０２の内側には上記固定部材１００が取り付けられる。まず、上記固定部材１００は例えばステンレススチール等によりリング状に形成されており、この中央部は開口されて、この開口に絶縁材１０４が気密に設けられている。そして、この固定部材１００の上面側には２段階の段部１０６が形成されている。そして、この２段階の段部１０６の内の内側段部に、上記内側支柱６６Ｂの下部フランジ部６６Ｄがガスケットのような金属製シール部材１１０を介して位置され、これを押さえ治具１１２で押さえつつボルト１１４により固定部材１００側へ気密に締め付け固定している。

また同様に、上記２段階の段部１０６の内の外側段部に、上記外側支柱６８Ｂの下部フランジ部６８Ｄがガスケットのような金属製シール部材１１６を介して位置され、これを押さえ治具１１８で押さえつつボルト１２０により固定部材１００側へ気密に締め付け固定している。そして、この固定部材１００は、上記底部６３の開口１０２の内側周辺部にＯリング等のシール部材１２２を介してボルト１２４により気密に締め付け固定されている。これにより、上記載置台構造６４の全体が、上記底部６３に強固に取り付け固定されることになる。

また、上記内側支柱６６Ｂ内へ挿通される上記給電棒９４及び導電棒９８の各下端部は、上記絶縁材１０４を気密に貫通して下方へ引き出されている。尚、実際には、絶縁材１０４に対する貫通部には伸縮可能なベローズ（図示せず）が設けられており、気密性を維持しつつ給電棒９４や導電棒９８の熱伸縮を許容するようになっている。

そして、上記絶縁材１０４を貫通するようにして、上記真空引き手段７４の一部を形成する排出路１２６が形成されている。この排出路１２６は、上記内側支柱６６Ｂ内へ連通されると共に、その途中には支柱内圧力制御弁１２８及び支柱内真空ポンプ１３０（図１及び図４参照）が介設されており、上記内側支柱６６Ｂ内を真空引きして所定の圧力に維持できるようになっている。尚、この支柱内圧力調整弁１２８が介設された排出路１２６を真空排気系５８の圧力調整弁６０と真空ポンプ６２との間の排気通路５９に接続するようにしてもよく、この場合には、支柱内真空ポンプ１３０を省略することができる。

また上記固定部材１００には、上記パージガス供給手段７６の一部として、上記内側支柱６６Ｂと外側支柱６８Ｂとの間の隙間７８内に連通される連通路１３２が形成されており、この連通路１３２にパージガス路１３４が接続されている。そして、このパージガス路１３４には、マスフローコントローラのような流量制御器１３６が介設されており、上記隙間７８に、パージガスとしてＡｒガス等の希ガスやＮ_２ などの不活性ガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。

そして、図１に戻って、上記各給電棒９４は、配線１４０を介してヒータ制御電源１４２に接続されており、供給電力を制御し得るようになっている。この場合、温度測定手段として図示しない、例えば熱電対が内部収容物７０に設けられており、この測定値に基づいて温度制御（電力制御）が行われることになる。

また、上記導電棒９８に接続される配線１４４には、静電チャック用の直流電源１４６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１４８とがそれぞれ接続されており、蓋部７２上のウエハＷを静電吸着すると共に、プロセス時に下部電極となる内部収容物７０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。

また、上記蓋部７２、内部収容物７０、内側容器６６Ａ及び外側容器６８Ａには、これらを上下方向に貫通して複数、例えば３本のピン挿通孔１５０が形成されており（図１においては２つのみ破線で示す）、上記各ピン挿通孔１５０に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン１５２を配置している。この押し上げピン１５２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１５４が配置されており、この押し上げリング１５４に、上記各押し上げピン１５２の下端が乗っている。この押し上げリング１５４から延びるアーム部１５６は、容器底部５４を貫通して設けられる出没ロッド１５８に連結されており、この出没ロッド１５８はアクチュエータ１６０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１５２をウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔１５０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１５８の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ１６２が介設されており、上記出没ロッド１５８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。尚、上記ピン挿通孔１５０が貫通形成される上記蓋部７２、内部収容物７０、内側容器６６Ａ及び外側容器６８Ａの相互間には、この部分のシール性を高めるために例えばＡｌ、Ｎｉ等の軟質な金属で作製したシートやＯリング、メタルＣリングのようなシール部材（図示せず）が介在されている。

また、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、内部収容物７０の温度制御、処理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１６４により行われることになる。そして、この装置制御部１６４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１６６を有している。この記憶媒体１６６は、フロッピや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。

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、このウエハＷは、上昇された押し上げピン１５２に受け渡された後に、この押し上げピン１５２を降下させることにより、ウエハＷを載置台構造６４の蓋部７２の上面に載置してこれを支持する。

この時に、内部収容物７０の電極９６に直流電源１４６より導電棒９８を介して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を蓋部７２上に吸着して保持する。尚、静電チャックに代えてウエハＷの周辺部を押さえるウエハクランプ機構を用いる場合もある。

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４２Ａ、４２Ｂより吹き出して処理空間Ｓへ導入する。そして、真空排気系５８の真空ポンプ６２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６０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、載置台構造６４の加熱手段９０を構成する発熱体８８にヒータ制御電源１４２側より給電棒９４を介して電圧を印加することにより発熱させていると共に、図示しない熱電対により内部収容物７０の温度が測定され、この測定値に基づいて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。この場合、プロセスの種類にもよるが、発熱体８８の温度は例えば７００℃程度に達する。

またプラズマ処理を行う時には、プラズマ発生用の高周波電源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と下部電極である内部収容物７０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、内部収容物７０の電極９６に導電棒９８を介してバイアス用の高周波電源１４８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。

また上記載置台構造６４においては、パージガス供給手段７６から、内側載置台６６と外側載置台６８との間に形成された隙間７８に向けてＡｒガスが供給されてこの隙間７８内の雰囲気がパージされている。これと同時に、真空引き手段７４を駆動することにより、上記内側載置台６６内、すなわち内側容器６６Ａ内や内側支柱６６Ｂ内は真空引きされており、上記内側載置台６６内の圧力は上記処理空間Ｓの圧力よりも低く（陰圧）になされている。

この結果、上記内側容器６６Ａ内の圧力は、その上方の処理空間Ｓの圧力よりも低くなるので、この差圧により内側容器６６Ａの開口を覆う蓋部７２は下方へ押圧されることになり、この蓋部７２が下方へ吸引固定されて、これを位置ずれすることなく固定することができる。

また、ウエハＷに対する処理が繰り返し行われて昇温及び降温が繰り返されて蓋部７２と内側容器６６Ａ及び外側容器６８Ａとの間に熱伸縮差が生じても、上記蓋部７２は、熱応力の発生原因となるクランプ機構やボルト等により拘束されていないので、上記熱伸縮差を許容することができ、この蓋部７２の周辺部等に破損や割れが発生することを防止することができる。

更には、蓋部７２の周辺部側には、蓋部７２を固定するための構造が複雑なクランプ機構等を設けていないので、クリーニング処理を行うことにより、蓋部７２の周辺部側の不要な膜を容易に取り除くことができ、パーティクルの発生原因を解消することができる。また、内側載置台６６内を真空引きすることにより、この内部に処理空間Ｓ中のプロセスガスが侵入する恐れが生ずるが、上述したように、内側載置台６６と外側載置台６８との間の隙間７８にパージガスとしてＡｒガスを供給しているので、このＡｒガスは隙間７８内を上昇して、図５に示すように、蓋部７２の周辺部の下面と外側容器６８Ａの上部フランジ部６８Ｃの上面との間の隙間７８Ａを介して処理空間Ｓ側へ矢印１７０に示すように流出するので、プロセスガスが載置台構造６４の内側へ侵入することを防止することができる。

また、上記蓋部７２の下面は上記内側容器６６Ａの上端に単に接触しているだけなので、ここに僅かな隙間が部分的に生じ、上記隙間７８内を上昇してきたＡｒガスの一部は、矢印１７２（図５参照）に示すように内側容器６６Ａ内へ流れ込むことになる。しかしながら、上記内側容器６６Ａの上端は、上記上部フランジ部６８Ｃの上面よりも高さＨ１（図５参照）だけ高くなっているので、隙間７８Ａ側の排気コンダクタンスが確実に大きくなっており、隙間７８内を上昇してきたＡｒガスのほとんどは隙間７８Ａを流れて処理空間Ｓへ排出されるので、プロセスガスが上記内側容器６６Ａ内に逆流することを略確実に防止することができる。

また、上記内側容器６６Ａ内は、上記隙間７８側より流れ込むＡｒガス雰囲気になされるので、この内側載置台６６内に位置する給電棒９４、導電棒９８及び接続端子９２、９６Ａがプロセスガス等の腐食性ガスにより腐食されることを防止することができる。

このように、本発明によれば、載置台構造６４を内側載置台６６と外側載置台６８との２重構造にして内側載置台６６内を真空引きして蓋部７２を吸引固定すると共に、内側載置台６６と外側載置台６８との間の隙間７８にパージガスを供給することにより、このパージガスの供給でもってプロセスガスが載置台構造６４の内側へ侵入することを防止すると共に、上記蓋部７２の吸引固定により蓋部７２と外側載置台６８との間の熱伸縮差を許容して、蓋部７２や外側載置台６８等に割れや破損等が発生することを防止することができる。

尚、上記実施例において、隙間７８内のコンダクタンスを高めるために、内側支柱６６Ｂの外面や外側支柱６８Ｂの内面に、縦方向に沿った溝などを削り込みによって形成するようにしてもよい。また、載置台構造６４の組み立てを容易にするために内側容器６６Ａと外側容器６８Ａとの間の水平方向に延びる隙間７８に、例えば通気性のある多孔質部材を充填するようにしてもよい。

また、ここでは内側載置台６６、外側載置台６８、蓋部７２及び内部収容物７０等を構成する誘電体として、窒化アルミニウムを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、Ａｌ_２ Ｏ_３ 、ジルコニア、窒化シリコン等の他のセラミック材や石英を用いることができる。

また、上記実施例では、内部収容物７０に電極９６を設け、これに導電棒９８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とを印加するようにしたが、これらを分離して設けるようにしてもよいし、或いはいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。例えば両者を分離させて設ける場合には、電極９６と同様な構造の電極を上下に２つ設けて、一方をチャック電極とし、他方を高周波電極とする。そして、チャック電極にはチャック用の導電棒を電気的に接続し、高周波電極には高周波用の導電棒を電気的に接続する。

また上記電極９６を接地してこれをグランド電極として用いてもよい。また、ここでは内部収容物７０に電極９６と加熱手段９０の両方を設けたが、これに限定されず、これらのいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。
更に、上記内部収容物７０として単なる導電性の金属板、或いはメッシュ状の金属網を用いてこれを電極９６としてもよい。

また、本実施例ではプラズマを用いた処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、内部収容物７０に加熱手段９０を埋め込むようにした載置台構造を用いた全ての処理装置、例えば成膜装置、エッチング装置、スパッタリング装置、熱拡散装置、拡散装置、改質装置等にも適用することができる。

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。

本発明に係る載置台構造を有する処理装置を示す断面構成図である。 載置台構造を示す拡大図である。 載置台構造の上部を示す分解組立図である。 載置台構造の下部の取付状態を示す断面図である。 図２中のＡ部を示す拡大図である。 載置台構造の蓋部の位置ずれ防止ピンの状態を示す断面図である。 従来の載置台構造の一例を示す断面図である。

符号の説明

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 真空排気系
６４ 載置台構造
６６ 内側載置台
６６Ａ 内側容器
６６Ｂ 内側支柱
６８ 外側載置台
６８Ａ 外側容器
６８Ｂ 外側支柱
７０ 内部収容物
７２ 蓋部
７４ 真空引き手段
７６ パージガス供給手段
７８ 隙間
８８ 発熱体
９０ 加熱手段
９４ 給電棒
９６ 電極
９８ 導電棒
１４６ 直流電源
１４８ 高周波電源
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

Claims (14)

1. 処理装置の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、
   上部が開口されて容器状になされた内側容器と該内側容器の中心部に連通された中空状の内側支柱とが一体的に連結された誘電体よりなる内側載置台と、
   上部が開口されて前記内側容器の周囲を覆う外側容器と前記内側支柱の周囲を覆う外側支柱とが一体的に連結された誘電体よりなる外側載置台と、
   前記内側容器内に収容される内部収容物と、
   前記内側容器の開口と前記外側容器の開口とを覆うと共にその上面側に前記被処理体を載置する蓋部と、
   前記内側載置台の内部を真空引きする真空引き手段と、
   前記内側載置台と前記外側載置台との間の隙間にパージガスを供給するパージガス供給手段と、
   を備えたことを特徴とする載置台構造。
2. 前記内側載置台の内部は、前記処理容器内の圧力よりも低くな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。
3. 前記内側載置台の下端部と前記外側載置台の下端部とは、前記処理容器の底部にボルトにより気密に固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の載置台構造。
4. 前記内側容器の上端は、前記外側容器の上端よりも僅かな高さだけ高く設定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。
5. 前記パージガスは希ガスであ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。
6. 前記内部収容物は、誘電体よりなる円板中に加熱手段を埋め込んでなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の載置台構造。
7. 前記内部収容物は、電極よりなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の載置台構造。
8. 前記内部収容物は、誘電体よりなる円板中に電極を埋め込んでなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の載置台構造。
9. 前記電極には、バイアス用の高周波電源が接続されることを特徴とする請求項７又は８記載の載置台構造。
10. 前記電極には、静電チャック用の直流電源が接続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。
11. 前記電極には、バイアス用の高周波電源と静電チャック用の直流電源とが接続されることを特徴とする請求項７又は８記載の載置台構造。
12. 前記電極は、グランド電位に接続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。
13. 前記誘電体は、セラミック材又は石英よりなることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の載置台構造。
14. 被処理体に対して処理を施すための処理装置において、
    真空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１３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。

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