JP2010109316A - 載置台構造及び処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排気可能になされた処理容器22内に設けられて処理すべき被処理体Wを載置するための載置台構造において、被処理体を載置するために少なくとも加熱手段64が設けられた誘電体よりなる載置台58と、処理容器の底部側より起立させて設けられると共に、上端部が載置台の下面に接合されて載置台を支持する誘電体よりなる複数の保護支柱管60と、保護支柱管内に挿通されて上端が載置台に届くように設けられた機能棒体62とを備える。
【選択図】図4
Description
また例えば請求項3に記載したように、1本の前記保護支柱管内には1本又は複数本の前記機能棒体が収容されている。
また例えば請求項4に記載したように、前記機能棒体は、前記加熱手段側に電気的に接続されるヒータ給電棒である。
また例えば請求項6に記載したように、前記載置台には、高周波電力を印加するための高周波電極が設けられており、前記機能棒体は前記高周波電極に電気的に接続される高周波給電棒である。
また例えば請求項8に記載したように、前記機能棒体は、前記載置台の温度を測定するための熱電対である。
また例えば請求項10に記載したように、前記熱拡散板の下面には、前記熱電対を挿入するための接続用穴が形成されている。
また例えば請求項13に記載したように、前記熱拡散板の下面には、前記熱伝導補助部材を挿入するための接続用穴が形成されている。
また例えば請求項14に記載したように、前記熱電対の上端部は、付勢力により前記熱伝導補助部材に押圧接触されている。
また例えば請求項16に記載したように、前記載置台は、前記加熱手段が設けられた載置台本体と、前記載置台本体の上面側に設けられて前記載置台本体の形成材料とは異なる不透明な誘電体よりなる熱拡散板とよりなる。
また例えば請求項18に記載したように、前記載置台本体は石英よりなり、前記熱拡散板はセラミック材よりなり、前記載置台本体の表面にはセラミック材よりなる保護板が設けられる。
また例えば請求項19に記載したように、前記載置台本体と前記熱拡散板とは、セラミック材よりなる締結具により一体的に固定される。
また例えば請求項21に記載したように、前記誘電体は石英或いはセラミック材である。
また例えば請求項23に記載したように、前記保護支柱管内へは不活性ガスが供給されている。
また例えば請求項24に記載したように、前記保護支柱管の下端部は封止されて、内部に不活性ガスが封入されている。
また例えば請求項26に記載したように、前記載置台は、前記加熱手段が設けられた載置台本体と、前記載置台本体の上面側に設けられて前記載置台本体の形成材料とは異なる不透明な誘電体よりなる熱拡散板とよりなり、前記ピン挿通孔を区画する区画壁は、前記載置台本体と前記熱拡散板とを締結するために前記載置台に着脱可能に取り付けられて中心部に貫通孔が形成されたセラミック材製のボルトよりなる。
また例えば請求項28に記載したように、前記ガス噴射孔は、前記ボルトの長さ方向の上部に位置されている。
また例えば請求項29に記載したように、前記ボルトの外周側には、前記ピン挿通孔用ガス通路の一部を形成する隙間が形成されている。
請求項31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、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30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。
被処理体を載置する載置台を、例えば給電棒等が内部に挿通された複数の保護支柱管で処理容器の底部より起立させて支持するようにしたので、従来構造の支柱と比較して載置台と保護支柱管との接合部の面積が少なくなるので、その分、熱の逃げを少なくしてクールスポットの発生を抑制することができる。従って、載置台に大きな熱応力が発生することを防止して、この載置台自体が破損することを防止することができると共に、保護支柱管は、従来の支柱に比べて容積が少ないので腐食防止用のパージガスの供給量を抑制することができる。
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は載置台に設けた加熱手段の一例を示す平面図、図3は図1中のA−A線に沿った矢視断面図、図4は図1中の載置台構造の一部の保護支柱管の部分を代表的に取り出して示す部分拡大断面図、図5は図4中の載置台構造の組み立て状態を説明するための説明図である。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。尚、以下に説明する「機能棒体」とは、1本の金属棒のみならず可撓性のある配線、複数の配線を絶縁材で被覆して1本に結合して棒状に形成された部材等も含むものとする。
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54の各保護支柱管60に支持された載置台58の熱拡散板61の上面に載置してこれを支持する。この時に、載置台58の熱拡散板61に設けた兼用電極66に直流電源146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58上に吸着して保持する。尚、静電チャックの代わりにウエハ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。
ところで、上述した処理装置20では、例えばある程度の枚数のウエハの成膜処理を行うと、処理容器22の内部にパーティクル発生の原因となる不要な膜が付着するので、この不要な膜を除去するために、例えばNF3 ガス等のエッチングガスを用いたクリーニングガスが行われる。この場合、このエッチングガスは、窒化アルミニウム等のセラミック材と比較して石英に対しては腐食性がかなり大きいことが知られている。
次に、載置台構造の載置台に対する熱電対の取り付け構造について説明する。図7は載置台に対する熱電対の取り付け構造を示す部分拡大断面図であり、図7(A)は本発明の取り付け構造の第1例を示し、図7(B)は本発明の取り付け構造の第2例を示す。図8は熱電対の取り付け構造の製造工程を説明する工程図、図9は熱電対の取り付け構造の製造工程を説明するフローチャートである。尚、図1乃至図6に示した構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。
ところで、先に説明した各実施形態においては、成膜時に成膜用の処理ガスが載置台58の裏面側に廻り込んでこの処理ガスがボルト170に形成されたピン挿通孔150内に侵入することは避けられない。このようにピン挿通孔150内に成膜用の処理ガスが侵入すると、この内部で薄膜が少しずつ堆積して押し上げピン152の昇降操作に支障を生ずるようになるので、定期的、或いは不定期的にドライエッチングやウェットエッチングを施して洗浄操作を行わなければならない。例えばピン挿通孔150の内径が4mm程度であるのに対して、押し上げピン152の直径は3.8mm程度であり、ウエハ移載時の位置ズレを抑制するためにスペース的に僅かな余裕しか設けていない。そのため、上記洗浄操作は頻繁に行われるので、その分、スループットが低下する、といった問題があった。
先に説明した各実施形態では、複数の細い保護支柱管60で載置台58を支持した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、上記ピン挿通孔用パージガス供給手段220の構成は、図16の従来の載置台構造で示したような直径の大きな太い支柱4で載置台58を支持させるようにした装置例にも適用することができる。図14は載置台構造の第3変形実施形態を示す断面図である。尚、図1〜図13及び図16に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。
上記各実施形態では、ピン挿通孔用ガス通路222の一部として、載置台本体59と熱拡散板61との接合面に不活性ガスを供給するガス通路を兼用するようにしたが、これに限定されず、ウエハWの裏面側に不活性ガスを流すバックサイドガスのガス通路を兼用させるようにしてもよい。図15は載置台構造の第4変形実施形態を示す断面図である。ここでは図14に示した装置例をベースにして表している。また図1〜図14及び図16に示す構成部分と同一構成部分については、同一参照符号を付して、その説明を省略する。
また更には、温度測定手段として、ここでは熱電対80、81を用いたが、これに限定されず、放射温度計を用いるようにしてもよい。この場合には、放射温度計に用いられる光を導通する光ファイバが機能棒体となり、この光ファイバが保護支柱管60内に挿通されることになる。
22 処理容器
24 シャワーヘッド部(ガス供給手段)
38 高周波電源
48 排気系
54 載置台構造
58 載置台
59 載置台本体
60 保護支柱管
61 熱拡散板
62 機能棒体
64 加熱手段
66 兼用電極
68 発熱体
68A 内周ゾーン発熱体
68B 外周ゾーン発熱体
70,72,74,76 ヒータ給電棒
78 兼用給電棒
80,81 熱電対
146 直流電源
148 高周波電源
170 ボルト(締結具)
190 保護板
204 接合板
206,208 接続用穴
210,212 熱電対補助部材
210A,212A 熱電対用穴
214,216 ろう材
220 ピン挿通孔用パージガス供給手段
222 ピン挿通孔用ガス通路
224 ガス貯留空間
230 ガス噴射孔
W 半導体ウエハ(被処理体
また、載置台を、載置台本体と、この上面側に設けた誘電体よりなる熱拡散板とにより形成し、この載置台本体と熱拡散板との間に不活性ガスを供給して接合部の隙間から放射状に不活性ガスを放出することができる。
また例えば請求項3に記載したように、前記機能棒体は、前記加熱手段側に電気的に接続されるヒータ給電棒と、チャック電極に電気的に接続されるチャック用給電棒と、高周波電極に電気的に接続される高周波給電棒と、兼用電極に電気的に接続される兼用給電棒と、放射温度計の光ファイバと、前記載置台の温度を測定するための熱電対とよりなる群から選択される1以上の部材よりなる。
また例えば請求項5に記載したように、前記熱拡散板の下面には、前記熱電対を挿入するための接続用穴が形成されている。
また例えば請求項8に記載したように、前記熱拡散板の下面には、前記熱伝導補助部材を挿入するための接続用穴が形成されている。
また例えば請求項9に記載したように、前記熱電対の上端部は、付勢力により前記熱伝導補助部材に押圧接触されている。
また例えば請求項11に記載したように、前記載置台本体は石英よりなり、前記熱拡散板はセラミック材よりなり、前記載置台本体の表面にはセラミック材よりなる保護板が設けられる。
また例えば請求項12に記載したように、前記載置台本体と前記熱拡散板とは、セラミック材よりなる締結具により一体的に固定される。
また例えば請求項15に記載したように、前記保護支柱管内へは不活性ガスが供給されている。
また例えば請求項16に記載したように、前記保護支柱管の下端部は封止されて、内部に不活性ガスが封入されている。
また例えば請求項18に記載したように、前記ピン挿通孔内へピン挿通孔用パージガスを流すピン挿通孔用パージガス供給手段が設けられると共に前記保護支柱管は、前記ピン挿通孔用パージガス供給手段のピン挿通孔用ガス通路の一部として兼用される。
また例えば請求項20に記載したように、前記ガス噴射孔は、前記ボルトの長さ方向の上部に位置されている。
また例えば請求項21に記載したように、前記ボルトの外周側には、前記ピン挿通孔用ガス通路の一部を形成する隙間が形成されている。
請求項23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、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22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。
被処理体を載置する載置台を、例えば給電棒等が内部に挿通された複数の保護支柱管で処理容器の底部より起立させて支持するようにしたので、従来構造の支柱と比較して載置台と保護支柱管との接合部の面積が少なくなるので、その分、熱の逃げを少なくしてクールスポットの発生を抑制することができる。従って、載置台に大きな熱応力が発生することを防止して、この載置台自体が破損することを防止することができると共に、保護支柱管は、従来の支柱に比べて容積が少ないので腐食防止用のパージガスの供給量を抑制することができる。
また、載置台を、載置台本体と、この上面側に設けた誘電体よりなる熱拡散板とにより形成し、この載置台本体と熱拡散板との間に不活性ガスを供給して接合部の隙間から放射状に不活性ガスを放出することができる。
また、載置台を、載置台本体と、この上面側に設けた誘電体よりなる熱拡散板とにより形成し、この載置台本体と熱拡散板との間に不活性ガスを供給して接合部の隙間から放射状に不活性ガスを放出することができるようにしたので、この結果、載置台の内部に処理空間内のガスが侵入するのを防止することができる。
また例えば請求項23に記載したように、前記載置台本体と前記熱拡散板との間には、前記複数の保護支柱管の内の少なくとも一つを介して不活性ガスが供給されている。
また例えば請求項24に記載したように、前記載置台本体と前記熱拡散板との間には、前記不活性ガスを一時的に貯留して前記載置台本体と前記熱拡散板との接合部の隙間から外周に向けて前記不活性ガスを放出させるガス貯留空間が形成されている。
また例えば請求項25に記載したように、前記ガス貯留空間は、前記載置台本体の上面側を、その周縁部のみをリング状に残して内側の全面を円形状に削り取ることによって形成された円形凹部よりなり、該円形凹部を前記熱拡散板の下面で覆うことによって前記ガス貯留空間が区画形成されている。
また例えば請求項26に記載したように、前記ガス貯留空間は、前記保護支柱管と貫通孔を介して連通されている。
また例えば請求項27に記載したように、前記複数の保護支柱管は、前記載置台の中心部に位置されている。
請求項28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、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27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。
被処理体を載置する載置台を、例えば給電棒等が内部に挿通された複数の保護支柱管で処理容器の底部より起立させて支持するようにしたので、従来構造の支柱と比較して載置台と保護支柱管との接合部の面積が少なくなるので、その分、熱の逃げを少なくしてクールスポットの発生を抑制することができる。従って、載置台に大きな熱応力が発生することを防止して、この載置台自体が破損することを防止することができると共に、保護支柱管は、従来の支柱に比べて容積が少ないので腐食防止用のパージガスの供給量を抑制することができる。
また、載置台を、載置台本体と、この上面側に設けた誘電体よりなる熱拡散板とにより形成し、この載置台本体と熱拡散板との間に不活性ガスを供給して接合部の隙間から放射状に不活性ガスを放出することができるようにしたので、この結果、載置台の内部に処理空間内のガスが侵入するのを防止することができる。
また例えば請求項23に記載したように、前記載置台本体と前記熱拡散板との間には、前記不活性ガスを一時的に貯留して前記載置台本体と前記熱拡散板との接合部の隙間から外周に向けて前記不活性ガスを放出させるガス貯留空間が形成されている。
また例えば請求項24に記載したように、前記ガス貯留空間は、前記載置台本体の上面側を、その周縁部のみをリング状に残して内側の全面を円形状に削り取ることによって形成された円形凹部よりなり、該円形凹部を前記熱拡散板の下面で覆うことによって前記ガス貯留空間が区画形成されている。
また例えば請求項25に記載したように、前記ガス貯留空間は、前記保護支柱管と貫通孔を介して連通されている。
また例えば請求項26に記載したように、前記複数の保護支柱管は、前記載置台の中心部に位置されている。
請求項27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、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26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。
Claims (31)
- 排気可能になされた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少なくとも加熱手段が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側より起立させて設けられると共に、上端部が前記載置台の下面に接合されて前記載置台を支持する誘電体よりなる複数の保護支柱管と、
前記保護支柱管内に挿通されて上端が前記載置台に届くように設けられた機能棒体と、
を備えたことを特徴とする載置台構造。 - 前記保護支柱管は前記載置台の中心部に接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。
- 1本の前記保護支柱管内には1本又は複数本の前記機能棒体が収容されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の載置台構造。
- 前記機能棒体は、前記加熱手段側に電気的に接続されるヒータ給電棒であ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。
- 前記載置台には、静電チャック用のチャック電極が設けられており、前記機能棒体は前記チャック電極に電気的に接続されるチャック用給電棒であ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。
- 前記載置台には、高周波電力を印加するための高周波電極が設けられており、前記機能棒体は前記高周波電極に電気的に接続される高周波給電棒であ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。
- 前記載置台には、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高周波電極とが兼用される兼用電極が設けられており、前記機能棒体は前記兼用電極に電気的に接続される兼用給電棒であ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。
- 前記機能棒体は、前記載置台の温度を測定するための熱電対であ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。
- 前記載置台は、前記加熱手段が設けられた載置台本体と、前記載置台本体の上面側に設けられて前記載置台本体の形成材料とは異なる不透明な誘電体よりなる熱拡散板とよりなり、
前記熱拡散板内には板状の金属製の接合板が埋め込んで設けられており、前記接合板には前記熱電対の上端部がろう付けされていることを特徴とする請求項8記載の載置台構造。 - 前記熱拡散板の下面には、前記熱電対を挿入するための接続用穴が形成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。
- 前記載置台は、前記加熱手段が設けられた載置台本体と、前記載置台本体の上面側に設けられて前記載置台本体の形成材料とは異なる不透明な誘電体よりなる熱拡散板とよりなり、
前記熱拡散板内には板状の金属製の接合板が埋め込んで設けられており、前記接合板には、その下部が前記熱拡散板の下面よりも下方へ突出した金属製の熱伝導補助部材がろう付けにより接合されると共に前記熱伝導補助部材には前記熱電対の上端部が接触させて設けられていることを特徴とする請求項8記載の載置台構造。 - 前記熱伝導補助部材には、前記熱電対の先端部を挿入するための熱電対用穴が形成されていることを特徴とする請求項11記載の載置台構造。
- 前記熱拡散板の下面には、前記熱伝導補助部材を挿入するための接続用穴が形成されていることを特徴とする請求項11又は12記載の載置台構造。
- 前記熱電対の上端部は、付勢力により前記熱伝導補助部材に押圧接触されていることを特徴とする請求項11乃至13のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 前記機能棒体は、前記載置台の温度を測定するための放射温度計の光ファイバであ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。
- 前記載置台は、前記加熱手段が設けられた載置台本体と、前記載置台本体の上面側に設けられて前記載置台本体の形成材料とは異なる不透明な誘電体よりなる熱拡散板とよりなることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 前記熱拡散板内には、チャック電極、高周波電極及び兼用電極の内のいずれか1つが設けられることを特徴とする請求項16記載の載置台構造。
- 前記載置台本体は石英よりなり、前記熱拡散板はセラミック材よりなり、前記載置台本体の表面にはセラミック材よりなる保護板が設けられることを特徴とする請求項16又は17記載の載置台構造。
- 前記載置台本体と前記熱拡散板とは、セラミック材よりなる締結具により一体的に固定されることを特徴とする請求項16乃至18のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 前記載置台本体と前記熱拡散板との間には、不活性ガスが供給されていることを特徴とする請求項16乃至19のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 前記誘電体は石英或いはセラミック材であることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 前記載置台と前記保護支柱管とは同一の誘電体により形成されていることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 前記保護支柱管内へは不活性ガスが供給されていることを特徴とする請求項1乃至22のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 前記保護支柱管の下端部は封止されて、内部に不活性ガスが封入されていることを特徴とする請求項1乃至22のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 前記載置台には、前記被処理体を載置する時に昇降される押し上げピンを挿通するピン挿通孔が形成されており、
前記ピン挿通孔内へピン挿通孔用パージガスを流すピン挿通孔用パージガス供給手段が設けられると共に前記保護支柱管は、前記ピン挿通孔用パージガス供給手段のピン挿通孔用ガス通路の一部として兼用されることを特徴とする請求項1乃至23のいずれか一項に記載の載置台構造。 - 前記載置台は、前記加熱手段が設けられた載置台本体と、前記載置台本体の上面側に設けられて前記載置台本体の形成材料とは異なる不透明な誘電体よりなる熱拡散板とよりなり、
前記ピン挿通孔を区画する区画壁は、前記載置台本体と前記熱拡散板とを締結するために前記載置台に着脱可能に取り付けられて中心部に貫通孔が形成されたセラミック材製のボルトよりなることを特徴とする請求項25記載の載置台構造。 - 前記貫通孔の形成されたボルトの長さ方向の途中には、前記ピン挿通孔用ガス通路に連通されるガス噴射孔が形成されていることを特徴とする請求項26記載の載置台構造。
- 前記ガス噴射孔は、前記ボルトの長さ方向の上部に位置されていることを特徴とする請求項27記載の載置台構造。
- 前記ボルトの外周側には、前記ピン挿通孔用ガス通路の一部を形成する隙間が形成されていることを特徴とする請求項26乃至28のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 前記載置台本体と前記熱拡散板との接合部には、不活性ガスを一時的に貯留して前記接合部の隙間より外周に向けて不活性ガスを放出させるガス貯留空間が形成されており、前記ガス貯留空間は前記ピン挿通孔用ガス通路の一部として兼用されていることを特徴とする請求項29記載の載置台構造。
- 被処理体に対して処理を施すための処理装置において、
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30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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