JP3563564B2 - ガス処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体の表面温度分布の均一化を図って成膜の均一性を向上すると共に、加熱手段への給電線および端子等の腐蝕を防止してパーティクルの発生を抑制することができるガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、シリコン等の半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）上に集積回路を形成するために、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やスパッタリング等の成膜処理を行っている。このような成膜処理では、薄膜をウエハ上に均一に処理するために、ウエハの全面を所定温度に均一に加熱して維持する必要がある。
【０００３】
このウエハを加熱する方法の一つに、セラミックスヒータを用いた成膜処理装置がある。この処理装置では、真空に維持した処理室内に成膜のための処理ガスを供給するようにしており、この処理室の下方に、ウエハの載置台を兼ねると共に内部に抵抗発熱体を埋設したセラミックス体が配置されている。
【０００４】
このような処理装置で特開平８−２１８１７２号公報に開示されたセラミックス体の要部拡大図を図７に示す。セラミックス体１の内部には、抵抗発熱線２，２が埋設してあり、この抵抗発熱線２，２が一対の端子３，３に接続しており、この端子３，３には、絶縁チューブ５，５により被覆した給電線４，４が接続している。これら給電線４，４は、処理室の底壁を貫通して処理室の外部に延出している。
【０００５】
これら給電線４，４は、ステンレス等のシースベローズ６により取り囲まれており、シースベローズ６の上端には、ステンレス等のエンドピース７が設けられ、このエンドピース７の上端に、モリブデンからなるリング体８が金ろう付けにより設けられ、このリング体８は、セラミックス体１にも金ろう付けされている。また、シースベローズ６の径方向外方には、石英製の保護管９が設けられており、この保護管９には、不活性ガス例えば窒素ガスを保護管９内に供給してパージするためのガス供給管１０が接続さられている。さらに、シースベローズ６内には、セラミックス体１の温度計測を行うための熱電対１１も収納され外部に延出してある。
【０００６】
このようにシースベローズ６等により端子３，３及び給電線４，４を取り囲んでいると共に、保護管９内に不活性ガスをパージしているため、端子３，３および給電線４，４を腐蝕性の強い例えばハロゲンガスに晒すことなく、端子３，３及び給電線４，４を不活性ガス雰囲気にでき、端子３，３及び給電線４，４の腐蝕を防止できる。
【０００７】
また、処理室内を例えばＣｌＦ３、ＮＦ３ガスにより洗浄する場合、石英製の保護管９内に不活性ガスをパージし、シースベローズ６を洗浄ガスに晒すことなく不活性ガス雰囲気にできるため、シースベローズ６の腐蝕を防止することができる。
【０００８】
さらに、シースベローズ６のエンドピース７とセラミックス体１との間に、モリブデン製のリング体８を介装し金ろう付けしてあるのは、セラミックス体１に接触する部材をセラミックス体１の熱膨張率に近似したモリブデンを用いることにより、例えば成膜処理の高温時（６００℃〜７００℃）にリング体８とセラミックス体１との接合部分に割れ等が生じないようにするためである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、モリブデン製のリング体８がシースベローズ６のエンドピース７およびセラミックス体１に金ろう付けしてあるため、この金ろう付け部分を介して、セラミックス体１の熱がシースベローズ６に伝わって逃げ、セラミックス体１の表面温度分布が不均一になり、その結果、成膜処理時に、成膜の均一性が阻害されるといったことがある。
【００１０】
また、上記のように、石英製の保護管９が設けてあり、この保護管９内に不活性ガス例えば窒素ガスをパージしてシースベローズ６及びモリブデン製のリング体８等を保護するようにしているが、成膜処理時と洗浄時との熱サイクルによりモリブデン製のリング体８の金ろう付け部分が損傷することがあり、また、洗浄時には、この金ろう付け部分がＣｌＦ３、ＮＦ３ガスの洗浄ガスにより腐蝕されることがある。そのため、この損傷または腐蝕した金ろう付け部分を介して、ＣｌＦ３、ＮＦ３ガスの洗浄ガスがモリブデン製のリング体８内にリークして逆拡散し、このモリブデン製のリング体８も腐蝕して剥離されると共に、端子３，３及び給電線４，４が腐蝕されるといったことがあり、その結果、パーティクルを発生させるといった虞れがあった。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、被処理体の表面温度分布の均一化を図って成膜の均一性を向上すると共に、加熱手段への給電線および端子等の腐蝕を防止してパーティクルの発生を抑制することができるガス処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１発明は、処理ガスにより被処理体に処理を施す処理室と、
この処理室内に設けられ、被処理体を載置するための絶縁体からなる載置台と、
この載置台内に埋設され、被処理体を加熱するための抵抗発熱体と、
一端がこの抵抗発熱体に接続され、他端側が処理室の壁を貫通して処理室外に延出する給電線と、
給電線を絶縁状態で収納し、載置台と処理室の壁との間に介装された金属管と、
前記金属管を前記載置台に接合する螺合手段と
を具備することを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１３】
第２発明は、第１発明において、前記処理室では、成膜ガスを用いてＣＶＤ法により被処理体に成膜処理を行い、その後、塩素とフッ素を含むクリーニングガスによりクリーニングを行い、前記載置台は、絶縁性セラミック材料からなることを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１４】
第３発明は、第１発明または第２発明のいずれかにおいて、前記螺合手段は、前記金属管の端部と前記載置台との間に隙間が形成されるように、その螺軸の先端の一部分を載置台に螺合することを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１５】
第４発明は、第１発明ないし第３発明のいずれかにおいて、前記金属管は前記螺号手段の螺軸を通挿する孔を有し、その孔径を螺軸の径より大きくしたことを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１６】
第５発明は、第１発明ないし第４発明のいずれかにおいて、前記金属管を取り囲み、耐食性の非金属材料からなる保護管を載置台と処理室の壁との間に介装したことを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１７】
第６発明は、第１発明ないし第５発明のいずれかにおいて、前記金属管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段をさらに具備することを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１８】
第１発明によれば、螺合手段を用いて金属管を載置台に接合しているため、金ろう付けにより接合する場合に比べて、抵抗発熱体により所定温度に加熱した載置台から金属管に熱が逃げ難く、載置台の表面温度分布の均一化を図って処理の均一性を向上することができる。
【００１９】
第２発明によれば、ＣＶＤ成膜装置において腐食性の極めて強いＣｌＦ３などの塩素とフッ素を含むクリーニングガスを用いる場合において、螺合手段を用いて金属管を載置台に接合しているため、金ろう付けにより接合する場合のような腐蝕の問題が生じず、また、載置台として腐蝕に強い絶縁性セラミック材料を用いているので、パーティクル発生を防止することができる。
【００２０】
第３発明および第４発明によれば、螺合手段により、金属管の熱膨張を許容できるため、金ろう付けによる接合の場合に比べて、金属管と載置台との接合部分が損傷されることがなく、洗浄時に、洗浄ガスが金属管の内部にリークすることがなく、給電線の腐蝕を防止してパーティクルの発生を抑制することができる。
【００２１】
第５発明によれば、載置台と処理室の壁との間に耐食性の非金属材料からなる保護管を設けたので、金属管を洗浄時の腐蝕性の強い洗浄ガスから金属管を保護することができ、金属管の腐蝕を防止することができる。
【００２２】
第６発明によれば、不活性ガスを金属管の内部からパージしているため、金属管内への腐蝕性の強いガスの逆拡散を防止でき、また、金属管から保護管内に不活性ガスを供給すれば、金属管の周囲を不活性ガス雰囲気にして腐蝕を防止することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るガス処理装置を図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、ＣＶＤ成膜処理装置を一例としている。図１は、本発明の実施の形態に係るＣＶＤ成膜処理装置の模式的断面図である。
【００２４】
図１に示すように、例えばアルミニウムからなる気密な処理室２０の側壁には、ウエハＷ（被処理体）の搬入口及び搬出口を夫々開閉するゲートバルブＧ１，Ｇ２が設けてあり、処理室２０の上方には、例えばガス供給管２１ａ、２１ｂから夫々送出されたＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスを処理室２０内に別々に供給するためのガス供給部２１が設けてある。
【００２５】
処理室２０内には、ガス供給部２１に対向するようにウエハの載置台をなすセラミックスヒータ２２が設けてあり、このセラミックスヒータ２２は、絶縁体例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）あるいは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなるセラミックス体からなっている。このセラミックスヒータ２２は、支持ロッド２３を介して処理室２０の底板部２４に支持されている。
【００２６】
処理室２０の底板部２４には、セラミックスヒータ２２と外部から図示しない搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しの際に使用するプッシャーピン２５が昇降機構２６によって昇降自在に構成されている。このプッシャーピン２５は、ウエハＷの３点を支持するように配置されセラミックスヒータ２２内を貫通して設けられている。さらに、セラミックスヒータ２２の周囲には、例えば処理室２０内を洗浄する際に使用するプラズマ発生用の電極２７が周設され、この電極２７と処理室２０の壁部との間に高周波電源Ｅから高周波電圧を印加するようになっている。
【００２７】
さらに、処理室２０の底板部２４の中央には、排気管２８の一端の開口部である排気口２９が形成してあり、排気管２８は、下方に延出されてターボ分子ポンプ３０に接続してある。ターボ分子ポンプ３０の側部には、図示しないドライポンプに接続される排気管３１が設けてあり、ターボ分子ポンプ３０の下部には、ジャッキ機構３２が設けてある。すなわち、処理室２０の底板部２４は、側壁の下端部に対して着脱自在に気密に接合してあり、ジャッキ機構３２により底板部２４が昇降できるようになっている。
【００２８】
次いで、図２は、図１に示したセラミックスヒータ及び配線構造を示す模式的断面図であり、図３は、図２の要部を拡大した模式的断面図である。これら図２及び図３に示すように、セラミックスヒータ２２内には、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）あるいはニッケルークロム（Ｎｉ−Ｃｒ）などからなる抵抗発熱線３３（抵抗発熱体）が埋設してあり、この抵抗発熱線３３は、セラミックス体に近似した熱膨張率を有する金属例えばモリブデンからなる端子３４，３４に接続してある。この端子３４，３４には、絶縁チューブにより被覆した給電線３５，３５が接続してあり、この給電線３５，３５は、底板部２４を貫通して外部に延出されている。また、端子３４，３４の間には、セラミックスヒータ２２内の温度計測を行うための熱電対３６が設けられており、この熱電対３６のための配線３７が給電線３５，３５の間に配置して外部に延出されている。
【００２９】
これら端子３４，３４、熱電対３６、給電線３５，３５及び配線３７は、ステンレス、ハステロイ（商標）、インコネル（商標）等からなるシースベローズ３８（金属管）内に収納されている。このシースベローズ３８は、耐蝕性の点からはハステロイで形成されていることが好ましい。シースベローズ３８は、その上端に、耐蝕性のハステロイからなるエンドピース３９を有している。このエンドピース３９は、図３に示すように、セラミックスヒータ２２に直接接触して埋設された筒状部３９ａと、この筒状部３９ａから径方向外方に延出したリング状の座部３９ｂとからなっている。 このエンドピース３９の端部に設けられた座部３９ｂには、螺子４０（螺合手段）を通挿するための孔４１が形成してあり、この螺子４０の螺軸４０ａの先端部のみがセラミックスヒータ２２に螺合されており、エンドピース３９の座部３９ｂとセラミックスヒータ２２との間には隙間が形成されている。このように、螺軸４０ａの先端部のみが螺号され、螺軸４０ａの大部分を固定しておらず、座部３９ｂとセラミックスヒータ２２との間に隙間が形成されているため、熱サイクルによるエンドピース３９の熱膨張が許容される。
【００３０】
また、図４は、変形例に係り、セラミックスヒータ及び配線構造を拡大した模式的断面図である。この図４に示すように、エンドピース３９の座部３９ｂの孔４１を、長孔、楕円孔など、螺軸４０ａの径より大きく形成してある。そのため、螺子４０は、エンドピース３９の熱膨張をより一層大きく許容するように変位することができる。
【００３１】
さらに、図２に示すように、シースベローズ３８は、その下端に、底板部２４に通挿したリングピース４２を有している。このリングピース４２は、図示しない不活性ガス供給手段に接続されており、下方から不活性ガス例えば窒素ガスを噴出し、上方のシースベローズ３８内に供給してパージするようになっている。さらに、リングピース４２の上端部には、不活性ガスをシースベローズ３８から外部に噴出して後述する保護管４４内に不活性ガスをパージするための噴出孔４３，４３が形成されている。
【００３２】
シースベローズ３８の周囲には、シースベローズ３８を隙間を介して取り囲むように耐食性の非金属材料例えば石英からなる保護管４４が設けてある。なお、この保護管４４は、他の材料、例えばセラミックスで形成されていてもよい。保護管４４の上端は、螺子等によりセラミックスヒータ２２に接合されていてもよく、保護管４４内の不活性ガスを処理室２０内に流出できるように、セラミックスヒータ２２に軽く接触するようにしてあってもよい。また、保護管４４の下端には、リング体４５が設けてあり、このリング体４５の下方に、バネ４６が介装してあり、このバネ４６は、その外方のリング体４７により側方を保持してある。このバネ４６により、保護管４４は、上方に付勢されている。さらに、リング体４５には、保護管４４内の不活性ガスを処理室２０内に流出するための噴出孔４８が形成してある。なお、参照符号４９は、リング体４７のシール面をシールするためのナットである。
【００３３】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
ウエハＷをゲートバルブＧ１を介して図示しない搬送アームにより処理室２０内に導入し、載置台であるセラミックスヒータ２２上に載置すると共に、図示しない電源部から給電線３５，３５を介して抵抗発熱線３３に給電してセラミックスヒータ２２を加熱し、ウエハＷを所定温度に加熱する。また、供給部２１を介して処理室２０内に処理ガス例えばＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとを所定の流量で導入し、ターボ分子ポンプ３０により排気管２８を介して排気することにより処理室２０内を所定の真空度に維持し、ウエハＷ表面にＴｉＮ膜を形成する。
【００３４】
一方、このような成膜処理を行っている間、図示しない不活性ガス供給手段から例えば窒素ガスをシースベローズ３８内にその下方から上方に向かって供給する。これにより、図２に示すように、シースベローズ３８内は不活性ガスによりパージされると共に、不活性ガスは、噴出孔４３，４３を介して保護管４４内に噴出され、保護管４４内も不活性ガスによりパージされる。さらに、不活性ガスは、噴出孔４８を介して処理室２０内に噴出される。
【００３５】
また、定期的に処理室２０内に洗浄ガス例えばＣｌＦ３、ＮＦ３ガスの洗浄ガスをガス供給部２１から導入し、プラズマ電極２７と処理室２０の壁部との間に高周波電圧を印加してＣｌＦ３、ＮＦ３ガスをプラズマ化し、処理室２０の壁部やセラミックスヒータ２２あるいは保護管４４に付着した反応副生成物をエッチングして除去するが、この洗浄時においても、図示しない不活性ガス供給手段から窒素ガスをシースベローズ３８内に供給する。但し、不活性ガスとしては、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス等であってもよく、ＣｌＦ３、ＮＦ３ガスは、必ずしもプラズマ化しなくてもよい。
【００３６】
このように、本実施の形態では、セラミックスヒータ２２と処理室２０の壁との間に介装した保護管４４により、シースベローズ３８を洗浄時の腐蝕性の強いＣｌＦ３、ＮＦ３ガス等の洗浄ガスからシースベローズ３８を保護することができ、シース部ロース３８の腐蝕を防止することができる。これに加えて、上記のように、シースベローズ３８内が不活性ガスによりパージされると共に、不活性ガスが噴出孔４３，４３を介して保護管４４内に噴出され、保護管４４内も不活性ガスによりパージされ、さらに、不活性ガスが噴出孔４８を介して処理室２０内に噴出されているため、シースベローズ３８内への腐蝕性の強いガスの逆拡散を防止することができ、また、シースベローズ３８の周囲を不活性ガス雰囲気にして腐蝕を防止することができ、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００３７】
また、螺子４０の螺軸４０ａの先端部のみがセラミックスヒータ２２に螺合してあり、螺軸４０ａの大部分を固定されておらず、座部３９ｂとセラミックスヒータ２２との間に隙間が形成されているため、熱サイクルによるエンドピース３９の熱膨張が許容される。そのため、金ろう付けにより接合する場合に比べて、抵抗発熱線３３により所定温度に加熱したセラミックスヒータ２２からエンドピース３９及びシースベローズ３８に熱が逃げ難く、セラミックスヒータ２２の表面温度分布の均一化を図り、ウエハＷへの成膜の均一性を向上することができる。
【００３８】
さらに、螺子４０が熱サイクルによるエンドピース３９の熱膨張を許容きるため、金ろう付けによる接合の場合に比べて、エンドピース３９とセラミックスヒータ２２との接合部分が損傷されることがなく、洗浄時に、ＣｌＦ３、ＮＦ３ガス等の洗浄ガスがエンドピース３９の内部にリークして逆拡散することがない。そのため、端子３４，３４や給電線３５，３５等の腐蝕を防止してパーティクルの発生を抑制することができる。
【００３９】
さらに、ＣＶＤ成膜処理装置をメンテナンスする場合には、図５に示すように、処理室２０の底板部２４と側壁部との図示しない螺子を外し、ジャッキ機構３２により底板部２４を排気管２８やターボ分子ポンプ３０と共に降下させ、底板部２４に装着されている内部部品、例えばセラミックス２２、プッシャーピンの駆動機構２６、洗浄用のプラズマ電極２７、セラミックスヒータの配線構造部分等を引き出すことができるので、処理室２０を解体する構造に比べてメンテナンスを極めて容易に行うことができる。
【００４０】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、被処理体は、ウエハに限られるものではなく、また、ガス処理装置も、熱ＣＶＤ成膜処理装置に限らず、プラズマＣＶＤ成膜処理装置であってもよく、さらに、成膜装置に限定されず、エッチング処理装置であってもよい。
【００４１】
【実施例】
本発明を適用したセラミックスヒータの面内温度分布の測定を行い、比較例として、従来の金ろう付けによる図７に示す場合について、セラミックスヒータの面内温度分布の測定を行った。
【００４２】
面内温度分布の測定に際しては、実施例及び比較例共に、ヒータ設定温度を、６００℃とし、処理室内の圧力を、１５０ｍＴｏｒｒとした。
測定結果として、図６（ａ）に比較例を示し、図６（ｂ）に実施例を示した。図６（ａ）（ｂ）の各数値は、「９個の測定点の平均温度」と、「各測定点の温度」との差を示している。その結果、比較例では、面内温度分布は、±１．５２％の拡がりがあったのに対し、実施例では、±０．６３％に抑えることができた。なお、面内温度分布は（面内最高温度−面内最低温度）×１００／（面内平均温度×２）の計算値に±を付加して表した。
このように、本発明では、セラミックスヒータ２２の表面温度分布の均一化を図ることができるため、ウエハＷへの成膜の均一性を向上することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、第１発明によれば、螺合手段を用いて金属管を載置台に接合しているため、金ろう付けにより接合する場合に比べて、抵抗発熱体により所定温度に加熱した載置台から金属管に熱が逃げ難く、載置台の表面温度分布の均一化を図って処理の均一性を向上することができる。
【００４４】
第２発明によれば、ＣＶＤ成膜装置において腐食性の極めて強いＣｌＦ３などの塩素とフッ素を含むクリーニングガスを用いる場合に、螺合手段を用いて金属管を載置台に接合しているため、金ろう付けにより接合する場合のような腐蝕の問題が生じず、また、載置台として腐蝕に強い絶縁性セラミック材料を用いているので、パーティクル発生を防止することができる。
【００４５】
第３発明および第４発明によれば、螺合手段により、金属管の熱膨張を許容できるため、金ろう付けによる接合の場合に比べて、金属管と載置台との接合部分が損傷されることがなく、洗浄時に、洗浄ガスが金属管の内部にリークすることがなく、給電線の腐蝕を防止してパーティクルの発生を抑制することができる。
【００４６】
第５発明によれば、載置台と処理室の壁との間に耐食性の非金属材料からなる保護管を設けたので、金属管を洗浄時の腐蝕性の強い洗浄ガスから金属管を保護することができ、金属管の腐蝕を防止することができる。
【００４７】
第６発明によれば、不活性ガスを金属管の内部からパージしているため、金属管内への腐蝕性の強いガスの逆拡散を防止でき、また、金属管から保護管内に不活性ガスを供給すれば、金属管の周囲を不活性ガス雰囲気にして腐蝕を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＣＶＤ成膜処理装置の模式的断面図。
【図２】図１に示したセラミックスヒータ及び配線構造を示す模式的断面図。
【図３】図２の要部を拡大した模式的断面図。
【図４】他の実施形態におけるセラミックスヒータおよび配線構造を拡大した模式的断面図。
【図５】処理室の底板部を降下した状態におけるＣＶＤ成膜処理装置の模式的断面図。
【図６】比較例および実施例に係るセラミックスヒータの面内温度分布の測定結果を示す図。
【図７】従来の セラミックスヒータ及び配線構造を示す模式的断面図。
【符号の説明】
２０……処理室
２２……セラミックスヒータ（載置台）
３３……抵抗発熱線（抵抗発熱体）
３４……端子
３５……給電線
３８……シースベローズ（金属管）
３９……エンドピース（金属管）
３９ｂ……座部
４０……螺子
４０ａ……螺軸
４１……孔
４３……噴出孔
４４……保護管
４８……噴出孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体の表面温度分布の均一化を図って成膜の均一性を向上すると共に、加熱手段への給電線および端子等の腐蝕を防止してパーティクルの発生を抑制することができるガス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、シリコン等の半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）上に集積回路を形成するために、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やスパッタリング等の成膜処理を行っている。このような成膜処理では、薄膜をウエハ上に均一に処理するために、ウエハの全面を所定温度に均一に加熱して維持する必要がある。
【０００３】
このウエハを加熱する方法の一つに、セラミックスヒータを用いた成膜処理装置がある。この処理装置では、真空に維持した処理室内に成膜のための処理ガスを供給するようにしており、この処理室の下方に、ウエハの載置台を兼ねると共に内部に抵抗発熱体を埋設したセラミックス体が配置されている。
【０００４】
このような処理装置で特開平８−２１８１７２号公報に開示されたセラミックス体の要部拡大図を図７に示す。セラミックス体１の内部には、抵抗発熱線２，２が埋設してあり、この抵抗発熱線２，２が一対の端子３，３に接続しており、この端子３，３には、絶縁チューブ５，５により被覆した給電線４，４が接続している。これら給電線４，４は、処理室の底壁を貫通して処理室の外部に延出している。
【０００５】
これら給電線４，４は、ステンレス等のシースベローズ６により取り囲まれており、シースベローズ６の上端には、ステンレス等のエンドピース７が設けられ、このエンドピース７の上端に、モリブデンからなるリング体８が金ろう付けにより設けられ、このリング体８は、セラミックス体１にも金ろう付けされている。また、シースベローズ６の径方向外方には、石英製の保護管９が設けられており、この保護管９には、不活性ガス例えば窒素ガスを保護管９内に供給してパージするためのガス供給管１０が接続さられている。さらに、シースベローズ６内には、セラミックス体１の温度計測を行うための熱電対１１も収納され外部に延出してある。
【０００６】
このようにシースベローズ６等により端子３，３及び給電線４，４を取り囲んでいると共に、保護管９内に不活性ガスをパージしているため、端子３，３および給電線４，４を腐蝕性の強い例えばハロゲンガスに晒すことなく、端子３，３及び給電線４，４を不活性ガス雰囲気にでき、端子３，３及び給電線４，４の腐蝕を防止できる。
【０００７】
また、処理室内を例えばＣｌＦ３、ＮＦ３ガスにより洗浄する場合、石英製の保護管９内に不活性ガスをパージし、シースベローズ６を洗浄ガスに晒すことなく不活性ガス雰囲気にできるため、シースベローズ６の腐蝕を防止することができる。
【０００８】
さらに、シースベローズ６のエンドピース７とセラミックス体１との間に、モリブデン製のリング体８を介装し金ろう付けしてあるのは、セラミックス体１に接触する部材をセラミックス体１の熱膨張率に近似したモリブデンを用いることにより、例えば成膜処理の高温時（６００℃〜７００℃）にリング体８とセラミックス体１との接合部分に割れ等が生じないようにするためである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように、モリブデン製のリング体８がシースベローズ６のエンドピース７およびセラミックス体１に金ろう付けしてあるため、この金ろう付け部分を介して、セラミックス体１の熱がシースベローズ６に伝わって逃げ、セラミックス体１の表面温度分布が不均一になり、その結果、成膜処理時に、成膜の均一性が阻害されるといったことがある。
【００１０】
また、上記のように、石英製の保護管９が設けてあり、この保護管９内に不活性ガス例えば窒素ガスをパージしてシースベローズ６及びモリブデン製のリング体８等を保護するようにしているが、成膜処理時と洗浄時との熱サイクルによりモリブデン製のリング体８の金ろう付け部分が損傷することがあり、また、洗浄時には、この金ろう付け部分がＣｌＦ３、ＮＦ３ガスの洗浄ガスにより腐蝕されることがある。そのため、この損傷または腐蝕した金ろう付け部分を介して、ＣｌＦ３、ＮＦ３ガスの洗浄ガスがモリブデン製のリング体８内にリークして逆拡散し、このモリブデン製のリング体８も腐蝕して剥離されると共に、端子３，３及び給電線４，４が腐蝕されるといったことがあり、その結果、パーティクルを発生させるといった虞れがあった。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、被処理体の表面温度分布の均一化を図って成膜の均一性を向上すると共に、加熱手段への給電線および端子等の腐蝕を防止してパーティクルの発生を抑制することができるガス処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１発明は、処理ガスにより被処理体に処理を施す処理室と、
この処理室内に設けられ、被処理体を載置するための絶縁体からなる載置台と、
この載置台内に埋設され、被処理体を加熱するための抵抗発熱体と、
一端がこの抵抗発熱体に接続され、他端側が処理室の壁を貫通して処理室外に延出する給電線と、
給電線を絶縁状態で収納し、載置台と処理室の壁との間に介装された金属管と、
前記金属管を前記載置台に接合する螺合手段と
を具備することを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１３】
第２発明は、第１発明において、前記処理室では、成膜ガスを用いてＣＶＤ法により被処理体に成膜処理を行い、その後、塩素とフッ素を含むクリーニングガスによりクリーニングを行い、前記載置台は、絶縁性セラミック材料からなることを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１４】
第３発明は、第１発明または第２発明のいずれかにおいて、前記螺合手段は、前記金属管の端部と前記載置台との間に隙間が形成されるように、その螺軸の先端の一部分を載置台に螺合することを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１５】
第４発明は、第１発明ないし第３発明のいずれかにおいて、前記金属管は前記螺号手段の螺軸を通挿する孔を有し、その孔径を螺軸の径より大きくしたことを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１６】
第５発明は、第１発明ないし第４発明のいずれかにおいて、前記金属管を取り囲み、耐食性の非金属材料からなる保護管を載置台と処理室の壁との間に介装したことを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１７】
第６発明は、第１発明ないし第５発明のいずれかにおいて、前記金属管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段をさらに具備することを特徴とするガス処理装置を提供する。
【００１８】
第１発明によれば、螺合手段を用いて金属管を載置台に接合しているため、金ろう付けにより接合する場合に比べて、抵抗発熱体により所定温度に加熱した載置台から金属管に熱が逃げ難く、載置台の表面温度分布の均一化を図って処理の均一性を向上することができる。
【００１９】
第２発明によれば、ＣＶＤ成膜装置において腐食性の極めて強いＣｌＦ３などの塩素とフッ素を含むクリーニングガスを用いる場合において、螺合手段を用いて金属管を載置台に接合しているため、金ろう付けにより接合する場合のような腐蝕の問題が生じず、また、載置台として腐蝕に強い絶縁性セラミック材料を用いているので、パーティクル発生を防止することができる。
【００２０】
第３発明および第４発明によれば、螺合手段により、金属管の熱膨張を許容できるため、金ろう付けによる接合の場合に比べて、金属管と載置台との接合部分が損傷されることがなく、洗浄時に、洗浄ガスが金属管の内部にリークすることがなく、給電線の腐蝕を防止してパーティクルの発生を抑制することができる。
【００２１】
第５発明によれば、載置台と処理室の壁との間に耐食性の非金属材料からなる保護管を設けたので、金属管を洗浄時の腐蝕性の強い洗浄ガスから金属管を保護することができ、金属管の腐蝕を防止することができる。
【００２２】
第６発明によれば、不活性ガスを金属管の内部からパージしているため、金属管内への腐蝕性の強いガスの逆拡散を防止でき、また、金属管から保護管内に不活性ガスを供給すれば、金属管の周囲を不活性ガス雰囲気にして腐蝕を防止することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るガス処理装置を図面を参照しつつ説明する。本実施の形態は、ＣＶＤ成膜処理装置を一例としている。図１は、本発明の実施の形態に係るＣＶＤ成膜処理装置の模式的断面図である。
【００２４】
図１に示すように、例えばアルミニウムからなる気密な処理室２０の側壁には、ウエハＷ（被処理体）の搬入口及び搬出口を夫々開閉するゲートバルブＧ１，Ｇ２が設けてあり、処理室２０の上方には、例えばガス供給管２１ａ、２１ｂから夫々送出されたＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスを処理室２０内に別々に供給するためのガス供給部２１が設けてある。
【００２５】
処理室２０内には、ガス供給部２１に対向するようにウエハの載置台をなすセラミックスヒータ２２が設けてあり、このセラミックスヒータ２２は、絶縁体例えば窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）あるいは酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）からなるセラミックス体からなっている。このセラミックスヒータ２２は、支持ロッド２３を介して処理室２０の底板部２４に支持されている。
【００２６】
処理室２０の底板部２４には、セラミックスヒータ２２と外部から図示しない搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しの際に使用するプッシャーピン２５が昇降機構２６によって昇降自在に構成されている。このプッシャーピン２５は、ウエハＷの３点を支持するように配置されセラミックスヒータ２２内を貫通して設けられている。さらに、セラミックスヒータ２２の周囲には、例えば処理室２０内を洗浄する際に使用するプラズマ発生用の電極２７が周設され、この電極２７と処理室２０の壁部との間に高周波電源Ｅから高周波電圧を印加するようになっている。
【００２７】
さらに、処理室２０の底板部２４の中央には、排気管２８の一端の開口部である排気口２９が形成してあり、排気管２８は、下方に延出されてターボ分子ポンプ３０に接続してある。ターボ分子ポンプ３０の側部には、図示しないドライポンプに接続される排気管３１が設けてあり、ターボ分子ポンプ３０の下部には、ジャッキ機構３２が設けてある。すなわち、処理室２０の底板部２４は、側壁の下端部に対して着脱自在に気密に接合してあり、ジャッキ機構３２により底板部２４が昇降できるようになっている。
【００２８】
次いで、図２は、図１に示したセラミックスヒータ及び配線構造を示す模式的断面図であり、図３は、図２の要部を拡大した模式的断面図である。これら図２及び図３に示すように、セラミックスヒータ２２内には、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）あるいはニッケルークロム（Ｎｉ−Ｃｒ）などからなる抵抗発熱線３３（抵抗発熱体）が埋設してあり、この抵抗発熱線３３は、セラミックス体に近似した熱膨張率を有する金属例えばモリブデンからなる端子３４，３４に接続してある。この端子３４，３４には、絶縁チューブにより被覆した給電線３５，３５が接続してあり、この給電線３５，３５は、底板部２４を貫通して外部に延出されている。また、端子３４，３４の間には、セラミックスヒータ２２内の温度計測を行うための熱電対３６が設けられており、この熱電対３６のための配線３７が給電線３５，３５の間に配置して外部に延出されている。
【００２９】
これら端子３４，３４、熱電対３６、給電線３５，３５及び配線３７は、ステンレス、ハステロイ（商標）、インコネル（商標）等からなるシースベローズ３８（金属管）内に収納されている。このシースベローズ３８は、耐蝕性の点からはハステロイで形成されていることが好ましい。シースベローズ３８は、その上端に、耐蝕性のハステロイからなるエンドピース３９を有している。このエンドピース３９は、図３に示すように、セラミックスヒータ２２に直接接触して埋設された筒状部３９ａと、この筒状部３９ａから径方向外方に延出したリング状の座部３９ｂとからなっている。 このエンドピース３９の端部に設けられた座部３９ｂには、螺子４０（螺合手段）を通挿するための孔４１が形成してあり、この螺子４０の螺軸４０ａの先端部のみがセラミックスヒータ２２に螺合されており、エンドピース３９の座部３９ｂとセラミックスヒータ２２との間には隙間が形成されている。このように、螺軸４０ａの先端部のみが螺号され、螺軸４０ａの大部分を固定しておらず、座部３９ｂとセラミックスヒータ２２との間に隙間が形成されているため、熱サイクルによるエンドピース３９の熱膨張が許容される。
【００３０】
また、図４は、変形例に係り、セラミックスヒータ及び配線構造を拡大した模式的断面図である。この図４に示すように、エンドピース３９の座部３９ｂの孔４１を、長孔、楕円孔など、螺軸４０ａの径より大きく形成してある。そのため、螺子４０は、エンドピース３９の熱膨張をより一層大きく許容するように変位することができる。
【００３１】
さらに、図２に示すように、シースベローズ３８は、その下端に、底板部２４に通挿したリングピース４２を有している。このリングピース４２は、図示しない不活性ガス供給手段に接続されており、下方から不活性ガス例えば窒素ガスを噴出し、上方のシースベローズ３８内に供給してパージするようになっている。さらに、リングピース４２の上端部には、不活性ガスをシースベローズ３８から外部に噴出して後述する保護管４４内に不活性ガスをパージするための噴出孔４３，４３が形成されている。
【００３２】
シースベローズ３８の周囲には、シースベローズ３８を隙間を介して取り囲むように耐食性の非金属材料例えば石英からなる保護管４４が設けてある。なお、この保護管４４は、他の材料、例えばセラミックスで形成されていてもよい。保護管４４の上端は、螺子等によりセラミックスヒータ２２に接合されていてもよく、保護管４４内の不活性ガスを処理室２０内に流出できるように、セラミックスヒータ２２に軽く接触するようにしてあってもよい。また、保護管４４の下端には、リング体４５が設けてあり、このリング体４５の下方に、バネ４６が介装してあり、このバネ４６は、その外方のリング体４７により側方を保持してある。このバネ４６により、保護管４４は、上方に付勢されている。さらに、リング体４５には、保護管４４内の不活性ガスを処理室２０内に流出するための噴出孔４８が形成してある。なお、参照符号４９は、リング体４７のシール面をシールするためのナットである。
【００３３】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
ウエハＷをゲートバルブＧ１を介して図示しない搬送アームにより処理室２０内に導入し、載置台であるセラミックスヒータ２２上に載置すると共に、図示しない電源部から給電線３５，３５を介して抵抗発熱線３３に給電してセラミックスヒータ２２を加熱し、ウエハＷを所定温度に加熱する。また、供給部２１を介して処理室２０内に処理ガス例えばＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとを所定の流量で導入し、ターボ分子ポンプ３０により排気管２８を介して排気することにより処理室２０内を所定の真空度に維持し、ウエハＷ表面にＴｉＮ膜を形成する。
【００３４】
一方、このような成膜処理を行っている間、図示しない不活性ガス供給手段から例えば窒素ガスをシースベローズ３８内にその下方から上方に向かって供給する。これにより、図２に示すように、シースベローズ３８内は不活性ガスによりパージされると共に、不活性ガスは、噴出孔４３，４３を介して保護管４４内に噴出され、保護管４４内も不活性ガスによりパージされる。さらに、不活性ガスは、噴出孔４８を介して処理室２０内に噴出される。
【００３５】
また、定期的に処理室２０内に洗浄ガス例えばＣｌＦ３、ＮＦ３ガスの洗浄ガスをガス供給部２１から導入し、プラズマ電極２７と処理室２０の壁部との間に高周波電圧を印加してＣｌＦ３、ＮＦ３ガスをプラズマ化し、処理室２０の壁部やセラミックスヒータ２２あるいは保護管４４に付着した反応副生成物をエッチングして除去するが、この洗浄時においても、図示しない不活性ガス供給手段から窒素ガスをシースベローズ３８内に供給する。但し、不活性ガスとしては、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス等であってもよく、ＣｌＦ３、ＮＦ３ガスは、必ずしもプラズマ化しなくてもよい。
【００３６】
このように、本実施の形態では、セラミックスヒータ２２と処理室２０の壁との間に介装した保護管４４により、シースベローズ３８を洗浄時の腐蝕性の強いＣｌＦ３、ＮＦ３ガス等の洗浄ガスからシースベローズ３８を保護することができ、シース部ロース３８の腐蝕を防止することができる。これに加えて、上記のように、シースベローズ３８内が不活性ガスによりパージされると共に、不活性ガスが噴出孔４３，４３を介して保護管４４内に噴出され、保護管４４内も不活性ガスによりパージされ、さらに、不活性ガスが噴出孔４８を介して処理室２０内に噴出されているため、シースベローズ３８内への腐蝕性の強いガスの逆拡散を防止することができ、また、シースベローズ３８の周囲を不活性ガス雰囲気にして腐蝕を防止することができ、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００３７】
また、螺子４０の螺軸４０ａの先端部のみがセラミックスヒータ２２に螺合してあり、螺軸４０ａの大部分を固定されておらず、座部３９ｂとセラミックスヒータ２２との間に隙間が形成されているため、熱サイクルによるエンドピース３９の熱膨張が許容される。そのため、金ろう付けにより接合する場合に比べて、抵抗発熱線３３により所定温度に加熱したセラミックスヒータ２２からエンドピース３９及びシースベローズ３８に熱が逃げ難く、セラミックスヒータ２２の表面温度分布の均一化を図り、ウエハＷへの成膜の均一性を向上することができる。
【００３８】
さらに、螺子４０が熱サイクルによるエンドピース３９の熱膨張を許容きるため、金ろう付けによる接合の場合に比べて、エンドピース３９とセラミックスヒータ２２との接合部分が損傷されることがなく、洗浄時に、ＣｌＦ３、ＮＦ３ガス等の洗浄ガスがエンドピース３９の内部にリークして逆拡散することがない。そのため、端子３４，３４や給電線３５，３５等の腐蝕を防止してパーティクルの発生を抑制することができる。
【００３９】
さらに、ＣＶＤ成膜処理装置をメンテナンスする場合には、図５に示すように、処理室２０の底板部２４と側壁部との図示しない螺子を外し、ジャッキ機構３２により底板部２４を排気管２８やターボ分子ポンプ３０と共に降下させ、底板部２４に装着されている内部部品、例えばセラミックス２２、プッシャーピンの駆動機構２６、洗浄用のプラズマ電極２７、セラミックスヒータの配線構造部分等を引き出すことができるので、処理室２０を解体する構造に比べてメンテナンスを極めて容易に行うことができる。
【００４０】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、被処理体は、ウエハに限られるものではなく、また、ガス処理装置も、熱ＣＶＤ成膜処理装置に限らず、プラズマＣＶＤ成膜処理装置であってもよく、さらに、成膜装置に限定されず、エッチング処理装置であってもよい。
【００４１】
【実施例】
本発明を適用したセラミックスヒータの面内温度分布の測定を行い、比較例として、従来の金ろう付けによる図７に示す場合について、セラミックスヒータの面内温度分布の測定を行った。
【００４２】
面内温度分布の測定に際しては、実施例及び比較例共に、ヒータ設定温度を、６００℃とし、処理室内の圧力を、１５０ｍＴｏｒｒとした。
測定結果として、図６（ａ）に比較例を示し、図６（ｂ）に実施例を示した。図６（ａ）（ｂ）の各数値は、「９個の測定点の平均温度」と、「各測定点の温度」との差を示している。その結果、比較例では、面内温度分布は、±１．５２％の拡がりがあったのに対し、実施例では、±０．６３％に抑えることができた。なお、面内温度分布は（面内最高温度−面内最低温度）×１００／（面内平均温度×２）の計算値に±を付加して表した。
このように、本発明では、セラミックスヒータ２２の表面温度分布の均一化を図ることができるため、ウエハＷへの成膜の均一性を向上することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、第１発明によれば、螺合手段を用いて金属管を載置台に接合しているため、金ろう付けにより接合する場合に比べて、抵抗発熱体により所定温度に加熱した載置台から金属管に熱が逃げ難く、載置台の表面温度分布の均一化を図って処理の均一性を向上することができる。
【００４４】
第２発明によれば、ＣＶＤ成膜装置において腐食性の極めて強いＣｌＦ３などの塩素とフッ素を含むクリーニングガスを用いる場合に、螺合手段を用いて金属管を載置台に接合しているため、金ろう付けにより接合する場合のような腐蝕の問題が生じず、また、載置台として腐蝕に強い絶縁性セラミック材料を用いているので、パーティクル発生を防止することができる。
【００４５】
第３発明および第４発明によれば、螺合手段により、金属管の熱膨張を許容できるため、金ろう付けによる接合の場合に比べて、金属管と載置台との接合部分が損傷されることがなく、洗浄時に、洗浄ガスが金属管の内部にリークすることがなく、給電線の腐蝕を防止してパーティクルの発生を抑制することができる。
【００４６】
第５発明によれば、載置台と処理室の壁との間に耐食性の非金属材料からなる保護管を設けたので、金属管を洗浄時の腐蝕性の強い洗浄ガスから金属管を保護することができ、金属管の腐蝕を防止することができる。
【００４７】
第６発明によれば、不活性ガスを金属管の内部からパージしているため、金属管内への腐蝕性の強いガスの逆拡散を防止でき、また、金属管から保護管内に不活性ガスを供給すれば、金属管の周囲を不活性ガス雰囲気にして腐蝕を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るＣＶＤ成膜処理装置の模式的断面図。
【図２】図１に示したセラミックスヒータ及び配線構造を示す模式的断面図。
【図３】図２の要部を拡大した模式的断面図。
【図４】他の実施形態におけるセラミックスヒータおよび配線構造を拡大した模式的断面図。
【図５】処理室の底板部を降下した状態におけるＣＶＤ成膜処理装置の模式的断面図。
【図６】比較例および実施例に係るセラミックスヒータの面内温度分布の測定結果を示す図。
【図７】従来の セラミックスヒータ及び配線構造を示す模式的断面図。
【符号の説明】
２０……処理室
２２……セラミックスヒータ（載置台）
３３……抵抗発熱線（抵抗発熱体）
３４……端子
３５……給電線
３８……シースベローズ（金属管）
３９……エンドピース（金属管）
３９ｂ……座部
４０……螺子
４０ａ……螺軸
４１……孔
４３……噴出孔
４４……保護管
４８……噴出孔
Claims (6)
- 処理ガスにより被処理体に処理を施す処理室と、
この処理室内に設けられ、被処理体を載置するための絶縁体からなる載置台と、
この載置台内に埋設され、被処理体を加熱するための抵抗発熱体と、
一端がこの抵抗発熱体に接続され、他端側が処理室の壁を貫通して処理室外に延出する給電線と、
給電線を絶縁状態で収納し、載置台と処理室の壁との間に介装された金属管と、
前記金属管を前記載置台に接合する螺合手段と
を具備することを特徴とするガス処理装置。 - 前記処理室では、成膜ガスを用いてＣＶＤ法により被処理体に成膜処理を行い、その後、塩素とフッ素を含むクリーニングガスによりクリーニングを行い、前記載置台は、絶縁性セラミック材料からなることを特徴とする請求項１に記載のガス処理装置。
- 前記螺合手段は、前記金属管の端部と前記載置台との間に隙間が形成されるように、その螺軸の先端の一部分を載置台に螺合することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス処理装置。
- 前記金属管は前記螺号手段の螺軸を通挿する孔を有し、その孔径を螺軸の径より大きくしたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のガス処理装置。
- 前記金属管を取り囲み、耐食性の非金属材料からなる保護管を載置台と処理室の壁との間に介装したことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のガス処理装置。
- 前記金属管内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のガス処理装置。
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