JP2009182139A - 載置台構造及び処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ろう付け部分に剥離等の断線が生ずることを抑制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２０の処理容器２２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において、平面方向に延びる１又は複数の導電部材６２が内部に設けられた誘電体よりなる載置台６０と、処理容器の底部より起立されて上端部に載置台を支持する円筒体状の支柱５６と、載置台の下面側に設けられた端子収容凹部と、導電部材に導通されると共に端子収容凹部内に露出されている上部端子と、支柱内に挿通される給電棒８６Ａ〜８６Ｄと、給電棒の上端に設けられ、前記端子収容凹部内に嵌合されると共に前記上部端子にろう付けされて給電棒の引っ張り方向に対して前記端子収容凹部に係合される下部端子８８Ａ〜８８Ｄを備えた。
【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１〜５）。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。

ここで従来の載置台構造の一例について説明する。図１２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１２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２を有している。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。従って、両者は熱拡散接合部６により気密に接合されることになる。ここで上記載置台２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程度であり、支柱４の直径は５０〜６０ｍｍ程度である。上記載置台２内には例えば加熱ヒータ等よりなる加熱手段８が設けられ、載置台２上の被処理体としての半導体ウエハＷを加熱するようになっている。

上記支柱４の下端部は、容器底部９に固定ブロック１０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８に対する接続端子１２が設けられている。そして、上記円筒状の支柱４内には、上記加熱手段８に接続端子１２を介して接続された給電棒１４が設けられており、この給電棒１４の下端部側は絶縁部材１６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。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、上記給電棒１４や接続端子１２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。

ここで、上記載置台２の加熱手段８と給電棒１４とを電気的に接続する接続端子１２は、加熱手段８側に一体的に結合してある高融点金属、例えばＭｏ（モリブデン）よりなる上部端子１２Ａと、給電棒１４の上端に一体的に結合してある例えばＭｏよりなる下部端子１２Ｂとを、例えばろう材として金ろう等を用いてろう付けにより接続するようにしている。

特開昭６３−２７８３２２号公報 特開平０７−０７８７６６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

ところで、上記給電棒１４には、場合によってはこの給電棒１４に対して下方向への引っ張り力が付与されることがあるが、この場合、載置台２の平面方向に対して給電棒１４は略垂直になるように接合されているため、上記接続端子１２を形成する上部端子１２Ａと下部端子１２Ｂとの接合部であるろう付け部分には、ろう付け面に対して直交する方向へ引っ張り力やねじれ力が加わることになり、最悪の場合にはろう付け部分が剥離して断線が生じて導通不良となる、といった問題があった。

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、給電棒に下方向への引っ張り力が付与されても、ろう付け部分に剥離等の断線が生ずることを抑制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。尚、本出願は、本出願人が先にした特願２００７−２３０６５８の関連出願である。

請求項１に係る発明は、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、前記被処理体を載置するために平面方向に延びる１又は複数の導電部材が内部に設けられた誘電体よりなる載置台と、前記処理容器の底部より起立されて上端部に前記載置台を支持する円筒体状の支柱と、前記載置台の下面側に設けられた端子収容凹部と、前記導電部材に導通されると共に前記端子収容凹部内に露出されている上部端子と、前記支柱内に挿通される給電棒と、前記給電棒の上端に設けられ、前記端子収容凹部内に嵌合されると共に前記上部端子にろう付けされて前記給電棒の引っ張り方向に対して前記端子収容凹部に係合される下部端子と、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、被処理体を載置する載置台の下面側の端子収容凹部内に露出している導電部材の上部端子に対して、給電棒の上端部に設けた下部端子をろう付けすると共に、この下部端子が給電棒の引っ張り方向に対して端子収容凹部に係合されるようにしたので、給電棒に対して引っ張り力が付与されても、この引っ張り力は下部端子で受けられることになるので、ろう付け部分には大きな力が加わることがなくなり、このろう付け部分の剥離を防止することが可能となる。この結果、給電棒に導通不良が発生することを抑制することが可能となる。

この場合、例えば請求項２に記載したように、前記載置台に対する前記給電棒の接続方向は、前記支柱の中心側に向けて前記載置台の斜め下方へ向かう方向である。
また例えば請求項３に記載したように、前記上部端子の前記給電棒の引っ張り方向に沿った断面形状は、前記引っ張り方向とは逆方向に末広がり状になされた鳩尾形状になされている。
また例えば請求項４に記載したように、前記上部端子の前記給電棒の引っ張り方向に沿った断面形状の側面には前記端子収容凹部の内面と係合する係合窪部が設けられている。

また例えば請求項５に記載したように、前記下部端子は、前記ろう付けがなされるろう付け面に対する垂直方向から前記端子収容凹部に嵌合するように形成されている。
また例えば請求項６に記載したように、前記下部端子の側面と、前記端子収容凹部の前記引っ張り方向の反対側の側面との間には、熱伸縮差を吸収するための隙間が設けられている。

また例えば請求項７に記載したように、前記上部端子が露出している端子収容凹部は前記１の導電部材に対して複数個設けられる。
また例えば請求項８に記載したように、前記端子収容凹部は、前記支柱の中心側に対して点対称となるように配置される。
また例えば請求項９に記載したように、前記導電部材は、前記被処理体を加熱するための加熱手段としての抵抗加熱ヒータ、静電チャック用のチャック電極及び高周波電力を用いる時の下部電極よりなる群から選択される１以上のものよりなる。

また例えば請求項１０に記載したように、前記誘電体は、セラミック材又は石英ガラスよりなる。
また例えば請求項１１に記載したように、前記セラミック材は、ＡｌＮ、Ａｌ_２ Ｏ_３ 、ＺｒＯ_２ 及びＳｉ_３ Ｎ_４ よりなる群より選択される１の材料よりなる。

請求項１２に係る発明によれば、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１１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。
被処理体を載置する載置台の下面側の端子収容凹部内に露出している導電部材の上部端子に対して、給電棒の上端部に設けた下部端子をろう付けすると共に、この下部端子が給電棒の引っ張り方向に対して端子収容凹部に係合されるようにしたので、給電棒に対して引っ張り力が付与されても、この引っ張り力は下部端子で受けられることになるので、ろう付け部分には大きな力が加わることがなくなり、このろう付け部分の剥離を防止することが可能となる。この結果、給電棒に導通不良が発生することを抑制することが可能となる。

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形態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は載置台に設けた加熱手段の一例を示す平面図、図４は載置台の導電部材に対する給電棒の接続の状態を代表的に取り出して示す拡大断面構成図、図５は図４中の矢印Ａに示す方向から見た時の状態を示す平面図、図６は給電棒の上端に設けた下部端子を示す斜視図、図７は給電棒の下部端子を載置台の導電部材の上部端子に接続する時の状況を説明するための説明図、図８は図７に示す載置台の端子収容凹部内を示す平面図であり、図８（Ａ）は図７中の矢印Ｂに示す方向から見た時の状態を示す平面図、図８（Ｂ）は図７中の矢印Ｃに示す方向から見た時の状態を示す平面図である。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。

図１及び図２に示すようにこの処理装置２０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合金製の処理容器２２を有している。この処理容器２２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２４が絶縁層２６を介して設けられており、この下面のガス噴射面２８に設けた多数のガス噴射孔３２Ａ、３２Ｂ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２４はプラズマ生成時に対向電極のうちの上部電極を兼ねるものである。

このシャワーヘッド部２４内には、中空状の２つに区画されたガス拡散室３０Ａ、３０Ｂ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３０Ａ、３０Ｂにそれぞれ連通された各ガス噴射孔３２Ａ、３２Ｂより吹き出すようになっている。すなわち、ガス噴射孔３２Ａ、３２Ｂ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２４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２４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２４と処理容器２２の上端開口部の絶縁層２６との接合部には、例えばＯリング等よりなるシール部材３４が介在されており、処理容器２２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２４には、マッチング回路３６を介して例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ用の高周波電源３８が接続されており、必要時にプラズマを生成す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２２の側壁には、この処理容器２２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４０が設けられると共に、この搬出入口４０には気密に開閉可能になされたゲートバルブ４２が設けられている。

そして、この処理容器２２の底部４４の中央部は下方に凹部状に窪ませて排気室４５が設けられる。この排気室４５を区画する側壁には、排気口４６が設けられる。この排気口４６には、処理容器２２内を真空引きするための真空排気系４８が接続されている。この真空排気系４８は、上記排気口４６に接続される排気通路４９を有しており、この排気通路４９には、圧力調整弁５０及び真空ポンプ５２が順次介設されており、処理容器２２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２２内の排気室４５を区画する底部５３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５４が設けられる。具体的には、この載置台構造５４は、円筒状の支柱５６と、この上端部に着脱可能に連結される載置台支持台５８を介して設置される載置台６０とにより主に構成される。

具体的には、上記載置台６０、載置台支持台５８及び支柱５６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（ＡｌＮ）等のセラミック材よりなり、上記載置台６０内には、導電部材６２として発熱体６８と兼用電極６６とが埋め込まれており、この上面側に被処理体としての半導体ウエハＷを載置するようになっている。

図２にも示すように、上記発熱体６８は加熱手段６４として例えばカーボンワイヤヒータ等よりなり、この発熱体６８は載置台６０の略全面に亘って所定のパターン形状にして設けられている。そして、ここではこの発熱体６８の接続端子は、載置台６０の中心部に集合されないで中心部以外に分散されている（図３参照）。

図３に示すように、上記発熱体６８は、載置台６０の略全面に一筆書き状に略均等に配設されている。尚、図３中では、発熱体６８は線図で示している。そして、この発熱体６８の長さの略中心部には、グランド用の上部端子７０Ｃが設けられ、また発熱体６８の両端部にはヒータ用の上部端子７０Ａ、７０Ｂが設けられている。また、図３中に示すように、この載置台６０には後述する電極用の上部端子７０Ｄが設けられる。そして、上記各上部端子７０Ａ〜７０Ｄは、ここでは載置台６０の中央部に集中されるのではなく、載置台６０の中央部以外の周辺部において略同一円周上に略等間隔で分散して配置されている。

また上記兼用電極６６は、載置台６０の上面の直下に設けられている。この兼用電極６６は例えばメッシュ状に形成された導体線よりなり、この兼用電極６６の電極用の上部端子７０Ｄは上述したように載置台６０の中心部の領域を外してこれよりも半径方向外方に位置する部分に設けられている。ここでは、この兼用電極６６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。尚、チャック電極と高周波電極とをそれぞれ別々に設けるようにしてもよい。

そして、上記発熱体６８や兼用電極６６に対して給電を行うためにそれぞれに対応して給電棒８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃ、８６Ｄが設けられることになる。上記支柱５６は円筒体状に形成されており、その下端部は、上記排気室４５の底部５３に固定部材８０により固定されている。そして、この支柱５６内は外気に対して気密状態になされている。この支柱５６の上端部には上記載置台支持台５８が固定部材７８により着脱可能に固定されている。

上記載置台支持台５８は、上記載置台６０をその上面に支持するために載置台６０の半径方向への広がりを有している。具体的には、この載置台支持台５８は、上方へ向けて拡開するように逆円錐台形状になされており、この載置台支持台５８の上面側には、後述する下部端子８８Ａ〜８８Ｄとの干渉を避けるための凹部８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃ、８２Ｄが形成されている。更に、この載置台支持台５８の上面側の中央部には、載置台６０の下面との接触面積を減らして下方への熱の逃げを抑制するための中央凹部８３が形成される。そして、この載置台支持台５８には、この中心部側から上記各上部端子７０Ａ〜７０Ｄが位置する方向に向けて延びる棒挿通孔８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃ、８４Ｄが斜め上方向に向けて形成されている。尚、図２では発明の理解を容易にするために各棒挿通孔８４Ａ〜８４Ｄを平面的に配列して表している。各棒挿通孔８４Ａ〜８４Ｄの直径は例えば６ｍｍ程度である。

そして、上記各棒挿通孔８４Ａ〜８４Ｄには、それぞれ給電棒８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃ、８６Ｄが挿通されており、各給電棒８６Ａ〜８６Ｄの下部は上記支柱５６内を通って下方へ延びている。尚、各給電棒８６Ａ〜８６Ｄは後述するように、所定の張力で下方へ引っ張られることになる。この給電棒８６Ａ〜８６Ｄは、例えばニッケル合金等よりなり、途中の屈曲部は編線により可撓性を持たせてある。

そして、上記各給電棒８６Ａ〜８６Ｄの上端には、下部端子８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃ、８８Ｄが設けられており、この下部端子８８Ａ〜８８Ｄは、上記対応する各上部端子７０Ａ〜７０Ｄにろう付けにより接合されて、電気的に導通を図るようになっている。上記上部端子７０Ａ〜７０Ｄ及び下部端子８８Ａ〜８８Ｄは、例えばＭｏ（モリブデン）やＷ（タングステン）等の高融点金属又はこれらを含む合金により形成されている。

ここで、上記上部端子７０Ａ〜７０Ｄと下部端子８８Ａ〜８８Ｄとの各接続構造はそれぞれ同じように構成されており、これらの構造を、図４乃至図８に示すように上記上部端子７０Ａと下部端子８８Ａとの接続構造を代表して説明する。図４乃至図８に示すように、上記下部端子８８Ａの一側には、雌ネジ９０（図７参照）が形成されており、また、給電棒８６Ａの上端には上記雌ネジ９０に螺合される雄ネジ９２が形成されており、両ネジ９０、９２を螺合することにより給電棒８６Ａの上端に下部端子８８Ａが一体的に取り付け固定されている（図６参照）。

また、上記載置台６０の下面側には、斜め方向に削り取られた端子収容凹部９４（図７参照）が形成されており、この端子収容凹部９４内の上面側には、上記発熱体６８に導通する上部端子７０Ａの下面が露出されている。この時の端子収容凹部９４内の状態は、図７中の矢印Ｂの方向から見た状態が図８（Ａ）に示され、矢印Ｃの方向から見た状態が図８（Ｂ）に示されている。

そして、上記上部端子７０Ａの露出部を含むろう付け面９６（図７参照）に対してろう材９８を用いて上記下部端子８８Ａをろう付けするようになっており、これにより給電棒８６Ａから発熱体６８までの導通が図られるようになっている。

ここで、上記給電棒８６Ａの接続方向（延長方向）とろう付け面９６の面方向とは平行（同一方向）になされており、また、上記接続方向は前述したように支柱５６の中心側に向けて載置台６０の斜め下方へ向かう方向になっている。更には、上記下部端子８８Ａは所定の厚さ、例えば５〜１０ｍｍ程度の厚さを有し、その形状は、基端部が小さく且つ先端部が大きくなっている。すなわち、下部端子８８Ａは、給電棒８６Ａの引っ張り方向（斜め下方）に沿った断面形状が上記引っ張り方向とは逆方向に末広がり状になされて、いわゆる鳩尾形状になっている。

そして、上記端子収容凹部９４は、上記下部端子８８Ａを斜め方向でその上側の半分程度を嵌め合わせて係合できるようになっている。すなわち、この端子収容凹部９４も上記給電棒８６Ａの引っ張り方向に沿った断面形状が上記引っ張り方向とは逆方向に末広がり状になされて鳩尾形状になっており、上記下部端子８８Ａを嵌装して装着できるようになっている。換言すれば、上記端子収容凹部９４と下部端子８８Ａとは相補的形状になされている。

この場合、端子収容凹部９４に対する下部端子８８Ａは、図７に示すようにろう付け面９６に対する垂直方向から、すなわち図７中の矢印Ｃに示す方向から装着して嵌合するようになっている。従って、給電棒８６Ａの方向へ引っ張り力を付与しても、下部端子８８Ａは鳩尾形状をしているので、端子収容凹部９４の側壁部分で上記引っ張り力が受けられて係合されることになり、上記ろう材９８のろう付け部分に大きな力が引加されることがない。

また、上記端子収容凹部９４の長さは、これに嵌合される上記下部端子８８Ａの長さよりも僅かな長さ、例えば２ｍｍ程度だけ長く設定されており、上記下部端子８８Ａの側面と上記給電棒８６Ａの引っ張り方向の反対側の側面との間に、隙間１００を形成し得るようになっている。従って、この隙間１００により上記載置台６０と下部端子８８Ａとの間の熱伸縮差を吸収し得るようになっている。この時の図４中の矢印Ａに示す方向から見た状態を図５に示している。

以上のように説明した給電棒８６Ａ、下部端子８８Ａ及び上部端子７０Ａ等の接続構造は、前述したように他の給電棒８６Ｂ〜８６Ｄ、下部端子８８Ｂ〜８８Ｄ及び上部端子７０Ｂ〜７０Ｄ等の間においてもそれぞれ同様になされている。

そして、図１及び図２に戻って、上記各給電棒８６Ａ〜８６Ｄは、上記支柱５６の底部を絶縁性を維持しつつ貫通すると共に、各貫通部には伸縮可能になされたベローズ１０４が絶縁性と気密性を維持しつつそれぞれ設けられている。ここで上記各ベローズ１０４は縮められた状態で装着されており、前述したように上記各給電棒８６Ａ〜８６Ｄに対して矢印１０６に示すように下方向へ所定の大きさの張力を付与するようになっている。この引っ張り力によって上記載置台６０は載置台支持台５８に押し付けられて固定されることになる。尚、この張力を付す弾発部材としてはベローズ１０４に限定されず、弾発力を発揮するバネ部材を用いることができる。

そして、ヒータ用の各給電棒８６Ａ、８６Ｂに接続した配線１０８、１１０は、互いに接続されて一本になってヒータ制御部１１２に接続されている。また上記載置台６０には、図示しない熱電対が設けられており、この熱電対の測定値に基づいて上記ヒータ制御部１１２は上記発熱体６８へ供給する電力を制御して温度コントロールをするようになっている。

また上記グランド用の給電棒８６Ｃは、配線１１４により接地（グランド）されている。更に、上記電極用の給電棒８６Ｄには、配線１１６が接続されており、この配線１１６には、静電チャック用の直流電源１１８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１２０とがそれぞれ接続されており、載置台６０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載置台６０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。

そして、上記支柱５６の底部には、図示しない不活性ガス供給路が接続されており、この支柱５６内に不活性ガスとして例えばＡｒガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。この不活性ガスとしてはＡｒに限定されず、Ｈｅ等の他の希ガスやＮ_２ ガスを用いることができる。

また、上記載置台６０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１２２が形成されており（図１においては２つのみ示す）、上記各ピン挿通孔１２２に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン１２４を配置している。この押し上げピン１２４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１２６が配置されており、この押し上げリング１２６に、上記各押し上げピン１２４の下端が乗っている。この押し上げリング１２６から延びるアーム部１２８は、容器底部４４を貫通して設けられる出没ロッド１３０に連結されており、この出没ロッド１３０はアクチュエータ１３２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１２４をウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔１２２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１３０の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ１３４が介設されており、上記出没ロッド１３０が処理容器２２内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。

また、この処理装置２０の全体の動作、例えばプロセス圧力の制御、ヒータ制御部１１２を介して行う載置台６０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１３６により行われることになる。そして、この装置制御部１３６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１３８を有している。この記憶媒体１３８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。

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４２、搬出入口４０を介して処理容器２２内へ搬入され、このウエハＷは、上昇された押し上げピン１２４に受け渡された後に、この押し上げピン１２４を降下させることにより、ウエハＷを載置台構造５４の載置台支持台５８に設置された載置台６０の上面に載置してこれを支持する。

この時に、載置台６０の兼用電極６６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６０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２４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３２Ａ、３２Ｂ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４８の真空ポンプ５２の駆動を継続することにより、処理容器２２内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁５０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６０の加熱手段６４を構成する発熱体６８にヒータ制御部１１２側より電圧を印加することにより発熱させている。

この結果、発熱体６８からの熱でウエハＷが昇温加熱される。この時、載置台６０の下面に設けた熱電対（図示せず）によりウエハ（載置台）温度が測定され、この測定値に基づいてヒータ制御部１１２は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、載置台６０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３８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２４と下部電極である載置台６０との間に高周波を印加し、処理空間Ｓにプラズマを生成して所定のプラズマ処理を行う。また、この際に、載置台６０の兼用電極６６にバイアス用の高周波電源１２０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。

ここで上記載置台構造５４における機能について詳しく説明する。まず、兼用電極６６へは、電極用の給電棒８６Ｄ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。また、上記支柱５６内へは不活性ガス供給路（図示せず）を介してＡｒ等の不活性ガスが供給されている。

また、加熱手段６４の発熱体６８へは、ヒータ制御部１１２からヒータ用の給電棒８６Ａ、８６Ｂ及びグランド用の給電棒８６Ｃを介してヒータ電力が供給されることになる。そして、載置台６０へは、この下面側に接続した各給電棒８６Ａ〜８６Ｄを各ベローズ１０４の伸長力により下方向へ引っ張ることにより引っ張り力が付与されており、この引っ張り力により載置台支持台５８上に押し付けられて固定されている。

そして、ウエハに対するプロセスの繰り返しにより、上記各給電棒８６Ａ〜８６Ｄは上下方向の熱伸縮することになるが、上述したようにそれぞれベローズ１０４（図２参照）が介設されているので、このベローズ１０４が伸縮することで熱伸縮を許容することができる。

また同様に上記ベローズ１０４は予め縮退させて設けられて、図２中の矢印１０６に示すように下方向へ延びるような力（下方向への引張り力）が各給電棒８６Ａ〜８６Ｄに付与されているので、載置台６０は下方向へ引っ張られることになり、この結果、上記支柱５６内へ不活性ガスが供給されて支柱５６内の圧力が処理空間Ｓ側よりも高くなっても、載置台６０が横すべりしたり、載置台支持台５８より浮き上がることを防止することができる。

この場合、上記各給電棒８６Ａ〜８６Ｄの引っ張り力が載置台６０に対して作用する位置である上部端子７０Ａ〜７０Ｄは、図３に示すように載置台６０の中央部を中心として点対称に配置されているので、各上部端子７０Ａ〜７０Ｄに付与される水平方向の分力は略完全に相殺されることになり、載置台６０が横ズレすることなく確実に押し付け固定されることになる。

すなわち、上記各上部端子７０Ａ〜７０Ｄは、図４に示したようにろう材９８を介して対応する各下部端子８８Ａ〜８８Ｄに接続されており、各下部端子８８Ａ〜８８Ｄには各給電棒８６Ａ〜８６Ｄに引っ張られて支柱５６の中心部に向けて斜め下方に向かう引っ張り力が付与されることになる。そして、この斜め下方に向かう引っ張り力の水平成分が互いに相殺されることになる。

この際、上記各下部端子８８Ａ〜８８Ｄには大きな引っ張り力が加わるが、各下部端子８８Ａ〜８８Ｄは、図６にも示したように、引っ張り力の方向に対して反対方向へ広がって行く鳩尾形状になされているので、各下部端子８８Ａ〜８８Ｄの側面が、これらを収容する端子収容凹部９４（図７参照）の側面と接触して係合されて上記引っ張り力を受けることができる。従って、各下部端子８８Ａ〜８８Ｄと対応する各上部端子７０Ａ〜７０Ｄとを接合する各ろう材９８或いはろう材接合部にはほとんど力が加わらないか、僅かなせん断応力が加わるだけであり、このろう材接合部が剥離することを防止することができる。

また、載置台６０を構成するセラミック材と下部端子８８Ａ〜８８Ｄを構成するＭｏ等の高融点金属との間には、熱処理の繰り返しにより熱伸縮差が生ずるが、各下部端子８８Ａ〜８８Ｄの長さ方向（引っ張り力の方向）及び横方向に沿った熱伸縮差は、図４及び図５に示すように、各下部端子８８Ａ〜８８Ｄの先端側に設けた隙間１００により吸収することができるので、下部端子８８Ａ〜８８Ｄが破損することを防止することができる。また各下部端子８８Ａ〜８８Ｄの厚さ方向の熱伸縮差は、その厚さ方向が特段に拘束されていないので、特に問題が生ずることはない。

このように、被処理体である半導体ウエハＷを載置する載置台６０の下面側の端子収容凹部９４内に露出している導電部材６２、すなわち発熱体６８や兼用電極６６の上部端子７０Ａ〜７０Ｄに対して、給電棒８６Ａ〜８６Ｄの上端部に設けた下部端子８８Ａ〜８８Ｄをろう付けすると共に、この下部端子８８Ａ〜８８Ｄが給電棒８６Ａ〜８６Ｄの引っ張り方向に対して端子収容凹部９４に係合されるようにしたので、給電棒８６Ａ〜８６Ｄに対して引っ張り力が付与されても、この引っ張り力は下部端子８８Ａ〜８８Ｄで受けられることになるので、ろう付け部分には大きな力が加わることがなくなり、このろう付け部分の剥離を防止することが可能となる。この結果、給電棒８６Ａ〜８６Ｄに導通不良が発生することを抑制することが可能となる。

また、ウエハＷに対する処理が繰り返し行われると載置台６０の昇温及び降温が繰り返されることになる。そして、この載置台６０の温度の昇降によって、例えば載置台６０の温度が７００℃程度に達すると、載置台６０の中心部側は、載置台支持台５８で支持されているので、この載置台支持台５８を介して支柱５６側へ熱が逃げて載置台６０の中心部側に、温度の低い領域、すなわちクールスポットが生じ易くなる。この結果、載置台６０の周辺部の熱い領域と中心部の温度の低い領域との間で熱伸縮差が生じて載置台６０の中心部に大きな熱応力が加わることになる。

この場合、従来の載置台構造のあっては、載置台の下面側の中心部に集中させて接続端子用の穴等を設けていたことから、上記熱応力によりこの穴を起点として割れが発生し、載置台が破損する原因となっていたが、本実施形態では、載置台６０の下面の中央部の領域には、端子収容凹部９４等の割れの起点となるものを何ら設けていないので、載置台６０の中央部に上記した熱応力が集中しても、この部分の剛性は強くなっていることから、載置台６０自体に割れや破損等が生ずることを防止することができる。

換言すれば、上記下部端子８８Ａ〜８８Ｄや上部端子７０Ａ〜７０Ｄは、載置台６０の中央部に集中させて設けないで、中央部以外の領域に分散させて設けるようにしているので、その分、載置台６０の熱応力に対する耐久性を向上させることができ、割れや破損等が生ずることを抑制することができる。

更に、載置台支持台５８の上面の中央部には、中央凹部８３（図２参照）が設けられているので、その分、載置台支持台５８の上面と載置台６０の下面との接触面積が少なくなって、熱の逃げが少なくなり、且つクールスポットの温度差も小さくなって発生する熱応力自体も抑制することができる。

また上記支柱５６内へはパージガスとして不活性ガスが供給されているので、上記各給電棒８６Ａ〜８６Ｄが腐食性のプロセスガスに晒されることはなく、しかも不活性ガスにより給電棒８６Ａ〜８６Ｄや下部端子８８Ａ〜８８等が酸化されることを防止することができる。

尚、上記実施形態では各下部端子８８Ａ〜８８Ｄの形状を略四角形状としたが、これに限定されず、図９に示す下部端子の変形例に示すように各下部端子８８Ａ〜８８Ｄを断面三角形状とし（鳩尾形状は残す）、この下部端子８８Ａ〜８８Ｄの下面と載置台６０の下面とが同一平面となるようにしてもよい。この場合には、載置台支持台５８の上面側の各凹部８２Ａ〜８２Ｄを不要にして載置台支持台５８の上面をフラットな平面とすることができる。

また上記実施形態においては、下部端子８８Ａ〜８８Ｄを鳩尾形状にして対応する各端子収容凹部９４に嵌合させて係合するようにしたが、これに限定されず、形状は問わないが何らかの係合部分を有しておればよく、例えば図１０に示す他の変形例のように構成してもよい。図１０は下部端子の他の変形例を示す図であり、図１０（Ａ）は他の変形例に係る下部端子を示す斜視図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に示す下部端子に対応する端子収容凹部を示す平面図（図８（Ｂ）に対応する図）である。

ここでは下部端子８８Ａ〜８８Ｄを略四角形状に成形し、その両側壁面に断面半円状の係合凸部１４０を設けている。そして、端子収容凹部９４内の両側壁面には、上記係合凸部１４０と嵌合される係合凹部１４２を設けている。この場合には、上記係合凸部１４０と係合凹部１４２とが嵌合されて係合するので、給電棒８６Ａ〜８６Ｄに引っ張り力が付与された時に、時に説明した実施形態と同様な作用効果を発揮することができる。

また、上記実施形態では載置台支持台５８を逆円錐台形状としたが、これに限定されず、載置台構造の変形例として支柱５６の上部から上記各上部端子７０Ａ〜７０Ｄの位置する箇所に向かう支持アーム部を例えば放射状に設けて、この支持アーム部の上面側で載置台６０を支持すると共に、この支持アーム部に沿って棒挿通孔を形成して各給電棒８６Ａ〜８６Ｄをそれぞれ挿通させるようにしてもよい。この場合には、載置台支持台５８と載置台６０との接触面が減少するので、その分、載置台６０から下方へ逃げる熱量を減らすことができる。

更には、載置台構造の他の変形例として図１１に示すように構成してもよい。図１１には給電棒案内板の平面図が併記されている。尚、図１１では図２に示す構成部分と同一部分には同一符号を付してある。すなわち、この変形例では、逆円錐台形状に成形された先の載置台支持台５８に代えて、内部を中空にして上方向へ向けて拡径した円錐殻状の中空載置台支持部１５０を設けている。従って、この中空載置台支持部１５０は、雨傘を上下反転させたような形状になっており、支柱５６の上端に例えば一体成型されて取り付けられている。そして、この中空載置台支持部１５０の上部に上記載置台６０が載置される。この場合、上記支柱５６の上端部には、給電棒案内板１５２が接合されており、この給電棒案内板１５２に各給電棒８６Ａ〜８６Ｄに対応させて複数の案内孔１５４を形成し、これに上記各給電棒８６Ａ〜８６Ｄを挿通させるようになっている。

また、ここでは本発明の理解を容易にするために、４つの上部端子７０Ａ〜７０Ｄを同一円周上に均等に等間隔で配置した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、本発明は、上部端子が２つ以上の場合において全て適用でき、例えば上部端子が２つの場合には、上部端子は支柱５６の中心部を中心として点対称に配置すればよく、上部端子が３つ以上の場合には、上部端子は支柱５６の中心部を中心とする１つ或いは複数の同心円上に等間隔で配置するようにすればよい。いずれにしても、載置台６０に横ズレが生ずるような力が付与されないような配置ならば、上記上部端子をどのように配置してもよい。この場合にも、上部端子を載置台６０の中央部には設けないのは、前述した通りである。

また、本実施形態では加熱手段６４の発熱体６８は単一の加熱ゾーンとして構成したが、これに限定されず、２以上の加熱ゾーンとなるように構成してもよい。この場合には、上部端子の数が増加することになる。
また本実施形態では発熱体６８への給電方法として、グランド用の上部端子７０Ｃを設けて行ったが、これを省いて発熱体６８の両端部の上部端子７０Ａ、７０Ｂのみを用いて給電を行なうようにしてもよい。この場合、下部端子８８Ｃ、給電棒８６Ｃも不要となる。

また、本実施形態では、載置台６０に兼用電極６６を設け、これに電極用の給電棒８６Ｄ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、兼用電極６６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給電棒を電気的に接続し、高周波電極には高周波電力用の給電棒を電気的に接続する。これらのチャック用の給電棒や高周波電力用の給電棒の取り付け構造は上記電極用の給電棒８６Ｄと全く同じである。

また上記兼用電極６６と同じ構造のグランド電極を設けて、これに接地用の給電棒を接続して上記グランド電極を接地するようにしてもよい。

また、本実施形態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、載置台６０に加熱手段６４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、スパッタ装置、エッチング装置、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２４に限定されず、例えば処理容器２２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。

また上記載置台６０、載置台支持台５８及び支柱５６を形成する誘電体としては、窒化アルミニウムのみならず、酸化アルミニウム、ジルコニア（ＺｒＯ_２ ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３ Ｎ_４ ）等の他のセラミック材や石英ガラス等の他の誘電体を用いることができる。
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、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。 載置台に設けた加熱手段の一例を示す平面図である。 載置台の導電部材に対する給電棒の接続の状態を代表的に取り出して示す拡大断面構成図である。 図４中の矢印Ａに示す方向から見た時の状態を示す平面図である。 給電棒の上端に設けた下部端子を示す斜視図である。 給電棒の下部端子を載置台の導電部材の上部端子に接続する時の状況を説明するための説明図である。 図７に示す載置台の端子収容凹部内を示す平面図である。 下部端子の変形例を示す図である。 下部端子の他の変形例を示す図である。 載置台構造の他の変形例を示す部分構成図である。 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

２０ 処理装置
２２ 処理容器
２４ シャワーヘッド部（ガス供給手段）
３８ プラズマ用の高周波電源
４８ 真空排気系
５４ 載置台構造
５６ 支柱
５８ 載置台支持台
６０ 載置台
６２ 導電部材
６４ 加熱手段
６６ 兼用電極
６８ 発熱体
７０Ａ〜７０Ｄ 上部端子
８６Ａ〜８６Ｄ 給電棒
８８Ａ〜８８Ｄ 下部端子
９４ 端子収容凹部
９６ ろう付け面
９８ ろう材
１００ 隙間
１１２ ヒータ制御部
１３６ 装置制御部
１３８ 記憶媒体
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

Claims (12)

1. 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、
   前記被処理体を載置するために平面方向に延びる１又は複数の導電部材が内部に設けられた誘電体よりなる載置台と、
   前記処理容器の底部より起立されて上端部に前記載置台を支持する円筒体状の支柱と、
   前記載置台の下面側に設けられた端子収容凹部と、
   前記導電部材に導通されると共に前記端子収容凹部内に露出されている上部端子と、
   前記支柱内に挿通される給電棒と、
   前記給電棒の上端に設けられ、前記端子収容凹部内に嵌合されると共に前記上部端子にろう付けされて前記給電棒の引っ張り方向に対して前記端子収容凹部に係合される下部端子と、
   を備えたことを特徴とする載置台構造。
2. 前記載置台に対する前記給電棒の接続方向は、前記支柱の中心側に向けて前記載置台の斜め下方へ向かう方向であることを特徴とする請求項１記載の載置台構造。
3. 前記上部端子の前記給電棒の引っ張り方向に沿った断面形状は、前記引っ張り方向とは逆方向に末広がり状になされた鳩尾形状にな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. 前記上部端子の前記給電棒の引っ張り方向に沿った断面形状の側面には前記端子収容凹部の内面と係合する係合窪部が設けら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。
5. 前記下部端子は、前記ろう付けがなされるろう付け面に対する垂直方向から前記端子収容凹部に嵌合するように形成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。
6. 前記下部端子の側面と、前記端子収容凹部の前記引っ張り方向の反対側の側面との間には、熱伸縮差を吸収するための隙間が設けられてい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. 前記上部端子が露出している端子収容凹部は前記１の導電部材に対して複数個設けられ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。
8. 前記端子収容凹部は、前記支柱の中心側に対して点対称となるように配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の載置台構造。
9. 前記導電部材は、前記被処理体を加熱するための加熱手段としての抵抗加熱ヒータ、静電チャック用のチャック電極及び高周波電力を用いる時の下部電極よりなる群から選択される１以上のものよりなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の載置台構造。
10. 前記誘電体は、セラミック材又は石英ガラスよりなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の載置台構造。
11. 前記セラミック材は、ＡｌＮ、Ａｌ_２ Ｏ_３ 、ＺｒＯ_２ 及びＳｉ_３ Ｎ_４ よりなる群より選択される１の材料よりなることを特徴とする請求項１０記載の載置台構造。
12. 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１１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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