JP2009218449A - 載置台構造及び熱処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被処理体がクランプリング部材と接触していても、被処理体の面内温度の均一性を高くして、熱処理の面内均一性を向上させることが可能な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被処理体を載置するための載置台構造において、内部に被処理体を加熱する加熱手段３８が収容された透明材料よりなる載置台３２と、載置台の上面に設けられると共に、その直径が載置台の直径よりも小さく設定されて上面に被処理体を直接的に載置するための不透明材料よりなる均熱板４２と、 載置台の周辺部の上方に昇降可能に設けられて、被処理体を載置台側へ押し付けるための不透明材料よりなるクランプリング部材５０を有するクランプ機構４８とを備える。
【選択図】図１
【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被処理体を載置するための載置台構造において、内部に被処理体を加熱する加熱手段３８が収容された透明材料よりなる載置台３２と、載置台の上面に設けられると共に、その直径が載置台の直径よりも小さく設定されて上面に被処理体を直接的に載置するための不透明材料よりなる均熱板４２と、 載置台の周辺部の上方に昇降可能に設けられて、被処理体を載置台側へ押し付けるための不透明材料よりなるクランプリング部材５０を有するクランプ機構４８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熱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。
ところで、一般的には上記載置台は例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の不透明なセラミック材で形成されていたり、或いは、セラミック材からの汚染を防止するためやクリーニング耐性等を向上させるためにセラミック材に代えて透明な石英により載置台を形成する場合もあった（特許文献１〜３）。そして、上記透明な石英により載置台を形成する場合には、抵抗加熱ヒータのヒータ線の形状がそのままウエハの裏面に投影されてウエハ面内に大きな温度の不均一分布が生ずることを防止するために、載置台の上面側に例えば薄い不透明なセラミック板を均熱板として設置し、この均熱板の上面にウエハを載置するようにしている。ここで上記均熱板はヒータ線から放射される熱線を吸収して温度分布を均一化した上でウエハに熱を伝導する機能を有する。
ところで、半導体ウエハに処理を施す一般的な処理装置では、処理中に半導体ウエハがこれを載置している載置台上を移動して位置ズレ等が生ずることを防止することを目的として、基板保持部材であるクランプリング部材が設けられる場合がある。このクランプリング部材は、例えばＡｌＮ等の不透明なセラミック材でリング状に形成されており、クランプリング部材の内周側の下面をウエハの周辺部の上面側（ベベル部）に接触させて軽く押さえ込み、ウエハＷの位置ズレを防止するようにしている。
しかしながら、この場合には、ウエハに対して接触している上記クランプリング部材は、載置台の上面から僅かではあるが、例えば数ｍｍ程度だけ上方へ離れているため、ウエハ温度よりも低くなる傾向にある。このため、クランプリング部材への熱の移動によりウエハの周辺部（ベベル部）の温度が、その内側部分と比較して低くなる傾向にあった。このため、ウエハ温度の面内均一性が低下し、ウエハに対する成膜処理等の熱処理の面内均一性が劣化してしまう、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、被処理体がクランプリング部材と接触していても、被処理体の面内温度の均一性を高くして、熱処理の面内均一性を向上させることが可能な載置台構造及び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ための載置台構造において、内部に前記被処理体を加熱する加熱手段が収容された透明材料よりなる載置台と、前記載置台の上面に設けられると共に、その直径が前記載置台の直径よりも小さく設定されて上面に前記被処理体を直接的に載置するための不透明材料よりなる均熱板と、 前記載置台の周辺部の上方に昇降可能に設けられて、前記被処理体を前記載置台側へ押し付けるための不透明材料よりなるクランプリング部材を有するクランプ機構と、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、載置台を透明材料により形成し、この上面側に設けた不透明材料よりなる均熱板は、載置台の直径よりも小さくなるように設定したので、加熱手段からの熱線によりクランプリング部材を直接加熱してこの温度を被処理体と同等の温度まで昇温することができる。従って、被処理体がクランプリング部材と接触していても、被処理体の面内温度の均一性を高くして、熱処理の面内均一性を向上させることができる。
この場合、例えば請求項２に記載したように、前記載置台は、支柱により起立させて設けられる。
また例えば請求項３に記載したように、前記加熱手段は、前記被処理体が載置される載置領域の直径よりも大きい直径の加熱領域に亘って設けられる。
また例えば請求項４に記載したように、前記加熱手段の前記加熱領域の直径は、前記均熱板の直径よりも大きく設定されている。
また例えば請求項３に記載したように、前記加熱手段は、前記被処理体が載置される載置領域の直径よりも大きい直径の加熱領域に亘って設けられる。
また例えば請求項４に記載したように、前記加熱手段の前記加熱領域の直径は、前記均熱板の直径よりも大きく設定されている。
また例えば請求項５に記載したように、前記均熱板の外周端は、前記クランプリング部材の内周端の位置と同じか、或いはそれより半径方向外方に位置されている。
また例えば請求項６に記載したように、前記クランプリング部材は、前記被処理体を持ち上げ又は持ち下げる押し上げピンと関連させて設けられている。
また例えば請求項７に記載したように、前記クランプリング部材と前記載置台の上面との間に形成される空間部にパージガスを供給するパージガス供給手段が設けられる。
また例えば請求項６に記載したように、前記クランプリング部材は、前記被処理体を持ち上げ又は持ち下げる押し上げピンと関連させて設けられている。
また例えば請求項７に記載したように、前記クランプリング部材と前記載置台の上面との間に形成される空間部にパージガスを供給するパージガス供給手段が設けられる。
また例えば請求項８に記載したように、前記パージガス供給手段は、前記載置台の周辺部に沿って設けられた複数のパージガス噴射孔と、前記各パージガス噴射孔に連通されたパージガス供給流路と、を有する。
また例えば請求項９に記載したように、前記透明材料は、透明石英ガラス、透明サファイヤよりなる群から選択される１の材料よりなる。
また例えば請求項９に記載したように、前記透明材料は、透明石英ガラス、透明サファイヤよりなる群から選択される１の材料よりなる。
また例えば請求項１０に記載したように、前記不透明材料は、セラミック材、不透明石英ガラス、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、カーボン、カーボンと金属のコンポジット材からなる群より選択される１の材料よりなる。
請求項１１に係る発明は、被処理体に対して所定の熱処理を施すための熱処理装置において、排気可能になされた処理容器と、請求項１乃至１０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導入するガス導入手段と、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、次のような優れた作用効果を発揮することができる。
載置台構造の載置台を透明材料により形成し、この上面側に設けた不透明材料よりなる均熱板は、載置台の直径よりも小さくなるように設定したので、加熱手段からの熱線によりクランプリング部材を直接加熱してこの温度を被処理体と同等の温度まで昇温することができる。従って、被処理体がクランプリング部材と接触していても、被処理体の面内温度の均一性を高くして、熱処理の面内均一性を向上させることができる。
載置台構造の載置台を透明材料により形成し、この上面側に設けた不透明材料よりなる均熱板は、載置台の直径よりも小さくなるように設定したので、加熱手段からの熱線によりクランプリング部材を直接加熱してこの温度を被処理体と同等の温度まで昇温することができる。従って、被処理体がクランプリング部材と接触していても、被処理体の面内温度の均一性を高くして、熱処理の面内均一性を向上させることができる。
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用いた熱処理装置の一例を示す断面構成図、図２は載置台構造の載置台を示す平面図、図３は載置台構造の載置台の要部を示す部分拡大図、図４は載置台を簡略化して示す簡略図である。
図１は本発明に係る載置台構造を用いた熱処理装置の一例を示す断面構成図、図２は載置台構造の載置台を示す平面図、図３は載置台構造の載置台の要部を示す部分拡大図、図４は載置台を簡略化して示す簡略図である。
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或いはアルミニウム合金製の処理容器４を有している。この処理容器４内の天井部には必要な所定のガス、例えば成膜ガスを導入するためにガス導入手段であるシャワーヘッド部６が設けられており、この下面のガス噴射面８に設けた多数のガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂ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。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。
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空間２２を形成している。そして、この排気空間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被処理体としての半導体ウエハＷを載置するための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、例えば透明石英ガラス等の透明材料よりなる円筒体状の支柱３０の上端部に載置台３２を接合等して固定している。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、図示しない排気ポンプが介設された排気管３６が接続されて、処理容器４内及び排気空間２２の雰囲気を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、例えば透明石英ガラス等の透明材料により主に形成されている。前述したように、この載置台３２は、円筒状の支柱３０の上端部に、例えば溶接等により接合されている。この載置台３２の内部には、加熱手段として所定のパターン形状に配置された加熱ヒータ３８が、例えば埋め込むようにして収容されている。この場合、この加熱ヒータ３８は、少なくとも半導体ウエハＷが載置される載置領域の直径Ｄ１よりも大きい直径Ｄ２（図４参照）のヒータ領域に亘って、すなわち載置台３２の平面方向の略全域に亘って設けられている。
尚、載置領域の直径Ｄ１はウエハＷの直径と同じである。この加熱ヒータ３８は、載置台３２を構成する透明石英ガラス内に埋め込むようにしてもよいし、載置台３２の構成材料を２枚のガラス板で形成し、その間に挟み込むようにして収容してもよく、その構造は問わない。この加熱ヒータ３８には、上記円筒状の支柱３０内を挿通された給電棒４０が接続されており、図示しないヒータ電源より加熱用の給電を行って温度制御するようになっている。
また、上記加熱ヒータ３８は、例えば内側ゾーンとその外側を同心円状に囲む外側ゾーンとに電気的に分割されており、各ゾーン毎に個別に温度制御（電力制御）ができるようになっている。
そして、この載置台３２の上面には、その直径が載置台３２の直径Ｄ０よりも小さく設定された不透明材料よりなる薄い均熱板４２が設けられており、この均熱板４２の上面に上記ウエハＷを直接的に載置するようになっている。この場合、上記加熱ヒータ３８の加熱領域の直径Ｄ２は、上記均熱板４２の直径Ｄ３よりも大きく設定されている。尚、図１及び図４では、ウエハＷの直径（載置領域の直径Ｄ１）と均熱板４２の直径Ｄ３とが同一になるように設定した場合を示している。
上記不透明材料としては、例えば厚さが５ｍｍ程度の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を用いることができる。そして、この載置台３２には、この載置台３２の周辺部より上方に向けてパージガスを噴射するパージガス供給手段４３が設けられている。具体的には、このパージガス供給手段４３は、上記載置台３２の周辺部であって直径Ｄ１の載置領域よりも外側の領域に、その周方向に沿って設けられた複数のパージガス噴射孔４４（図２参照）を有している。そして、この各パージガス噴射孔４４は、この載置台３２内に形成されたパージガス供給流路４６に連通されている。
図２にも示すように、このパージガス供給流路４６は、上記各パージガス噴射孔４４に共通に連通されてリング状に形成されたリング状流路４６Ａと上記リング状流路４６Ａに対して連通するように上記載置台３２の半径方向に沿って形成した２本の連絡路４６Ｂとよりなり、この連通路４６Ｂは、載置台３２の中心部にて連通孔４６Ｃを介して支柱３０内に連通されている。
そして、この支柱３０の下部には、この支柱３０内へパージガスとして不活性ガスを供給するための不活性ガス導入孔４６Ｄが形成されており、必要に応じて上記各パージガス噴射孔４４から不活性ガス、例えばＮ２ ガス等を噴射できるようになっている。上記不活性ガスとしては、Ｎ２ に代えて、ＡｒやＨｅ等の希ガスを用いることができる。
そして、この載置台３２には、上記ウエハＷを固定するためのクランプリング機構４８が設けられている。具体的には、このクランプリング機構４８は、上記載置台３２の周辺部の上方に昇降可能に設けられて上記ウエハＷを載置台３２側へ押し付けるためのクランプリング部材５０を有している。
すなわち、上記クランプリング部材５０は、不透明材料により所定の幅を持ったリング状に形成されており、その内周側の端部には下向き傾斜されたテーパ面５２（図３参照）が形成されている。そして、このテーパ面５２をウエハＷの周辺部（「ベベル部」とも称される）に接触させて、これを下方へ押圧するようになっている。上記不透明材料としては、例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることができる。
この場合、図３にも示すように上記均熱板４２の外周端Ｐ１は、上記クランプリング部材５０の内周端Ｐ２の位置と同じか、或いはそれより半径方向外方に位置されている。図３に示す場合は、上記外周端Ｐ１（ウエハＷの外周端と同じ位置）は、上記内周端Ｐ２よりも数ｍｍ程度だけ半径方向外方に位置されている。
上記クランプリング部材５０は、下方向へ延びる複数本、例えば３本の支持ロッド５４（図１では２本のみ図示）に支持されており、この各支持ロッド５４の下端部は、円形リング形状の例えばアルミナのようなセラミックス製の押し上げリング５６に連結されている。そして、この押し上げリング５６は、容器底部２０を貫通して設けられる昇降ロッド６０の上端部で支持されており、この昇降ロッド６０はアクチュエータ６２により昇降可能になされている。これにより、上記昇降ロッド６０を上下方向へ移動させることにより、上記クランプリング部材５０を昇降させて、ウエハＷの周辺部を押さえ付けることができるようになっている。
また、アクチュエータ６２に連結された上記昇降ロッド６０の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ６４が介設されており、上記昇降ロッド６０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、上記載置台３２及び上記均熱板４２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６６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６６にＬ字状に屈曲されて遊嵌状態で挿通された押し上げピン６８を配置している。
この各押し上げピン６８は、上記クランプリング部材５０を支持する支持ロッド５４に関連するように一体的に連結されている。従って、上記クランプリング部材５０の昇降移動と一体的に上下動してウエハＷを持ち上げたり、又は持ち下げたりできるようになっている。ここで上記クランプリング部材５０がウエハＷの周辺部の上面と接触してウエハＷを自重で押さえ付けている場合には（図３参照）、このクランプリング部材５０の下面と載置台３２の上面との間で、微小な空間部７０が形成されることになり、この微小な空間部７０に上記パージガス噴射孔４４よりパージガスを供給するようになっている。
そして、このように構成された熱処理装置２の全体の動作の制御、例えば各ガスの供給開始と供給停止、流量制御、プロセス圧力の制御、ウエハ温度の制御等は、コンピュータ等よりなる装置制御部７２からの指示で行われる。
次に、以上のように構成され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、クランプリング機構４８のクランプリング部材５０と共に上昇された押し上げピン６８に受け渡された後に、この押し上げピン６８を降下させることにより、ウエハＷを載置台３２の上面に載置してこれを支持する。
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、クランプリング機構４８のクランプリング部材５０と共に上昇された押し上げピン６８に受け渡された後に、この押し上げピン６８を降下させることにより、ウエハＷを載置台３２の上面に載置してこれを支持する。
この際、上記クランプリング部材５０と押し上げピン６８とは互いに連結されて一体的に上下動するので、上記押し上げピン６８の降下と同時に上記クランプリング部材５０も降下して、この内周部のテーパ面５２がウエハＷの周辺部（ベベル部）と当接し、このクランプリング部材５０の自重でウエハＷを下方向へ押さえ付けることになる。
このようにして、上記押さえ付けによりウエハＷが載置台３２の均熱板４２上に固定された状態で、ガス導入手段であるシャワーヘッド部６からは、所定のガス、例えば成膜ガスが流量制御されつつ処理空間Ｓへ供給され、処理容器４内を所定のプロセス圧力に維持する。例えばＴｉＮ膜を形成する場合には、成膜ガスとしてＴｉＣｌ４ ガスとＮＨ３ ガスとを供給する。
上記載置台３２に設けた加熱手段である加熱ヒータ３８には電力が供給され、載置台３２を介してウエハＷが所定のプロセス温度、例えば数１００℃程度に加熱されることになる。このようにして、ウエハＷの表面に、熱処理により例えば所定の薄膜が形成される。この場合、加熱ヒータ３８からの熱は不透明材料よりなる均熱板４２に当たって熱が面方向へ均等に拡散しつつこの上面に載置されているウエハＷを熱伝導によって加熱することになる。
ここで従来の載置台構造にあっては、前述したように均熱板の直径が大きくて、且つウエハＷを押さえ付けるクランプリング部材５０が載置台３２の上面より離れていたので、加熱ヒータ３８から放射される熱線が均熱板に吸収されてクランプリング部材５０に十分に届かなかったため、このクランプリング部材５０の温度はウエハ温度よりも低くなる傾向にあり、この結果、ウエハＷの周辺部の温度がウエハ中心部側より低下する傾向にあった。
これに対して、本発明の場合には、上記均熱板４２の直径を、ウエハＷの直径と略同じに設定しており、この結果、均熱板４２の外側に位置する加熱ヒータ３８から放射される熱線（輻射熱）は、透明材料よりなる載置台３２の構成材料及び空間部７０を通過して上方の不透明材料よりなるクランプリング部材５０に到達し、このクランプリング部材５０を直接的に加熱することになる。従って、このクランプリング部材５０と載置台３２とは直接的に接触しておらずにこれらの間に熱伝導を阻害する空間部７０が形成されているにもかかわらず、上記クランプリング部材５０はウエハＷと略同じ温度まで加熱されることになる。
従って、クランプリング部材５０の内周部がウエハＷの周辺部と接触しているにもかかわらず、ウエハＷの周辺部の温度が低下することはなく、ウエハ温度の面内均一性を高く維持することができる。換言すれば、均熱板４２の直径Ｄ３を加熱ヒータ３８が設けられている加熱領域の直径Ｄ２よりも小さくなるように設定し、この上方のクランプリング部材５０を上記加熱ヒータ３８からの熱線で直接的に加熱して従来構造よりも高い温度までクランプリング部材５０を加熱できるようにしている。
この場合、図５に示す均熱板の大きさを示す変形例のように、ウエハＷの外周端（エッジ）よりも均熱板４２の直径が大きくできる長さＬ１（図５（Ａ）参照）は、例えば３ｍｍ程度であり、これよりも長さＬ１が長くなり過ぎると加熱ヒータ３８より直接的に熱線を受けるクランプリング部材５０の面積が小さくなり過ぎ、クランプリング部材５０の温度をウエハＷの温度まで十分に昇温できなくなってしまう。
また逆に、図５（Ｂ）に示すように均熱板４２の直径の最小値（下限）は、上記クランプリング部材５０の内周端に対応する位置までであり、この場合のウエハＷの外周端（エッジ）との間の長さＬ２は３ｍｍ程度である。
また、この場合、成膜ガスが、上記クランプリング部材５０と載置台５２との間に形成される空間部７０（図３参照）に侵入すると、ここに不要な付着膜が形成されて加熱ヒータ３８から上記クランプリング部材５０を直接的に加熱する熱線が上記不要な付着膜で遮断されてしまうことになる。
また、この場合、成膜ガスが、上記クランプリング部材５０と載置台５２との間に形成される空間部７０（図３参照）に侵入すると、ここに不要な付着膜が形成されて加熱ヒータ３８から上記クランプリング部材５０を直接的に加熱する熱線が上記不要な付着膜で遮断されてしまうことになる。
しかしながら、本発明においては、パージガス供給手段４３を設けて載置台３２の周辺部に設けたパージガス噴射孔４４から上記空間部７０内に、例えばＮ２ ガスのような不活性ガスを供給するようにしているので、この空間部７０内に成膜ガスが侵入してくるのを阻止することができる。具体的には、この空間部７０の厚さは０．２ｍｍ程度であり、また、このクランプリング部材５０と載置台３２の周辺部の重なり部分の長さは２〜３ｃｍ程度であるので、この空間部７０への成膜ガスの侵入を上記パージガスにより略確実に阻止することができる。
このように、本発明によれば、載置台３２を透明材料により形成し、この上面側に設けた不透明材料よりなる均熱板４２は、載置台３２の直径よりも小さくなるように設定したので、加熱手段である加熱ヒータ３８からの熱線によりクランプリング部材を直接加熱してこの温度を被処理体と同等の温度まで昇温することができる。従って、被処理体がクランプリング部材と接触していても、被処理体の面内温度の均一性を高くして、熱処理の面内均一性を向上させることができる。
実際に、本発明に係る載置台構造を用いた熱処理装置において、ＴｉＮ膜の薄膜を形成したところ、従来装置の場合には膜厚の面内均一性は４〜５％程度であったのに対して、本発明の場合は２％程度まで向上させることができた。
尚、上記実施形態ではクランプリング部材５０と支持ロッド５４とを直接的に連結しているが、この支持ロッド５４の途中にコイルバネ等よりなる弾発部材を介在させて、この弾発力により上記クランプリング部材５０を下方へ押し下げるようにしてもよい。
また上記実施形態では、載置台３２を構成する透明材料として透明石英ガラスを用いたが、これに限定されず、上記透明材料としては、透明石英ガラス、透明サファイヤ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。
また上記実施形態では、載置台３２を構成する透明材料として透明石英ガラスを用いたが、これに限定されず、上記透明材料としては、透明石英ガラス、透明サファイヤ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。
また上記実施形態では、均熱板４２やクランプリング部材５０を構成する不透明材料として窒化アルミニウムを用いたが、これに限定されず、上記不透明材料としては、セラミック材、不透明石英ガラス、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、カーボン、カーボンと金属のコンポジット材からなる群より選択される１の材料を用いることができる。また上記セラミック材としては、ＡｌＮ、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＣ、ＳｉＮ等を用いることができる。尚、上記不透明石英ガラスは、透明ガラス中に気泡を混入させることにより形成することができる。
また、ここでは熱処理として成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、本発明は、エッチング処理、酸化拡散熱処理、アニール処理、改質処理、結晶化処理等の全ての熱処理に適用することができ、更には、プラズマを用いた熱処理装置にも適用することができる。
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。
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。
２ 熱処理装置
４ 処理容器
６ シャワーヘッド部（ガス導入手段）
２９ 載置台構造
３０ 支柱
３２ 載置台
３８ 加熱ヒータ（加熱手段）
４２ 均熱板
４３ パージガス供給手段
４４ パージガス噴射孔
４６ パージガス供給流路
４８ クランプリング機構
５０ クランプリング部材
６８ 押し上げピン
７０ 空間部
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（ガス導入手段）
２９ 載置台構造
３０ 支柱
３２ 載置台
３８ 加熱ヒータ（加熱手段）
４２ 均熱板
４３ パージガス供給手段
４４ パージガス噴射孔
４６ パージガス供給流路
４８ クランプリング機構
５０ クランプリング部材
６８ 押し上げピン
７０ 空間部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
Claims (11)
- 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ための載置台構造において、
内部に前記被処理体を加熱する加熱手段が収容された透明材料よりなる載置台と、
前記載置台の上面に設けられると共に、その直径が前記載置台の直径よりも小さく設定されて上面に前記被処理体を直接的に載置するための不透明材料よりなる均熱板と、
前記載置台の周辺部の上方に昇降可能に設けられて、前記被処理体を前記載置台側へ押し付けるための不透明材料よりなるクランプリング部材を有するクランプ機構と、
を備えたことを特徴とする載置台構造。 - 前記載置台は、支柱により起立させて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。
- 前記加熱手段は、前記被処理体が載置される載置領域の直径よりも大きい直径の加熱領域に亘って設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の載置台構造。
- 前記加熱手段の前記加熱領域の直径は、前記均熱板の直径よりも大き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。
- 前記均熱板の外周端は、前記クランプリング部材の内周端の位置と同じか、或いはそれより半径方向外方に位置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。
- 前記クランプリング部材は、前記被処理体を持ち上げ又は持ち下げる押し上げピンと関連させて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。
- 前記クランプリング部材と前記載置台の上面との間に形成される空間部にパージガスを供給するパージガス供給手段が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。
- 前記パージガス供給手段は、前記載置台の周辺部に沿って設けられた複数のパージガス噴射孔と、前記各パージガス噴射孔に連通されたパージガス供給流路と、を有することを特徴とする請求項７記載の載置台構造。
- 前記透明材料は、透明石英ガラス、透明サファイヤよりなる群から選択される１の材料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。
- 前記不透明材料は、セラミック材、不透明石英ガラス、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、カーボン、カーボンと金属のコンポジット材から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１乃至９のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 被処理体に対して所定の熱処理を施すための熱処理装置において、
排気可能になされた処理容器と、
請求項１乃至１０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導入するガス導入手段と、
を備えたことを特徴とする熱処理装置。
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