JP4238772B2 - Mounting table structure and heat treatment apparatus - Google Patents
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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。 The present invention relates to a heat treatment apparatus and a mounting table structure for an object to be processed such as a semiconductor wafer.
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。
In general, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit, it is desired to repeatedly perform various single wafer processes such as a film forming process, an etching process, a heat treatment, a modification process, and a crystallization process on a target object such as a semiconductor wafer. An integrated circuit is formed. When performing various processes as described above, a necessary processing gas corresponding to the type of the process, for example, a film forming gas in the case of a film forming process, an ozone gas or the like in the case of a reforming process, In the case of crystallization treatment, an inert gas such as N 2 gas or O 2 gas is introduced into the processing vessel.
For example, in the case of a single wafer type heat treatment apparatus that performs heat treatment on a semiconductor wafer one by one, for example, a mounting table with a built-in resistance heater is installed in a processing container that can be evacuated. A predetermined processing gas is allowed to flow while a semiconductor wafer is placed on the upper surface, and various heat treatments are performed on the wafer under predetermined process conditions.
ところで、上記した載置台は、一般的には処理容器内にその表面を露出した状態で設置されている。このため、この載置台を構成する材料、例えばAlN等のセラミックや金属材料からこれに含まれる僅かな重金属等が熱によって処理容器内へ拡散して金属汚染等のコンタミネーションを発生する原因となっていた。この金属汚染等のコンタミネーションに関しては、最近のように成膜用の原料ガスとして有機金属材料を用いる場合には、特に厳しい汚染対策が望まれている。
また、通常は載置台に設けられる加熱ヒータは、例えば同心円状に複数のゾーンに分離区画されており、それらのゾーン毎に個別独立的に温度制御を行ってウエハ処理に最適な温度分布を実現するようになっているが、この場合、ゾーン毎によって投入する電力が大きく異なる時には、この載置台を構成する材料のゾーン間における熱膨張差が大きく異なってしまって載置台自体が破損する場合がある。またAlN等の材料では高温の場合、AlN材料の絶縁抵抗が著しく低下し、漏洩電流が流されてしまう。この様な理由によりプロセス温度を650℃程度以上には上げることができなかった。
By the way, the mounting table described above is generally installed in a processing container with its surface exposed. For this reason, the material constituting the mounting table, for example, a slight heavy metal contained in the ceramic or metal material such as AlN diffuses into the processing container due to heat and causes contamination such as metal contamination. It was. Concerning contamination such as metal contamination, particularly when a metal organic material is used as a raw material gas for film formation as in recent years, a particularly severe countermeasure against contamination is desired.
In addition, the heater that is usually provided on the mounting table is divided into multiple zones, for example, concentrically, and temperature control is performed independently for each zone to achieve the optimum temperature distribution for wafer processing. However, in this case, when the power to be input varies greatly depending on the zone, the difference in thermal expansion between the zones of the material constituting the mounting table may be greatly different and the mounting table itself may be damaged. is there. Further, when the material such as AlN is at a high temperature, the insulation resistance of the AlN material is remarkably lowered, and a leakage current is caused to flow. For these reasons, the process temperature could not be raised to about 650 ° C. or higher.
また、熱処理としてウエハ表面に薄膜を堆積させる成膜処理を行う場合には、薄膜が目的とするウエハ表面のみならず、載置台の表面や処理容器の内壁面等にも不要な膜として付着してしまうことは避けられない。この場合、この不要な膜が剥がれ落ちると、製品の歩留り低下の原因となるパーティクルが発生するので、定期的、或いは不定期的に処理容器内へエッチングガスを流して上記不要な膜を除去したり、或いは処理容器内の構造物を硝酸等のエッチング溶液中に浸漬して不要な膜を除去したりするクリーニング処理が行われている。 In addition, when performing a film formation process in which a thin film is deposited on the wafer surface as a heat treatment, the thin film adheres not only to the target wafer surface but also to the surface of the mounting table and the inner wall surface of the processing vessel as an unnecessary film. Inevitable. In this case, if the unnecessary film is peeled off, particles that cause a decrease in the yield of the product are generated. Therefore, the unnecessary film is removed by flowing an etching gas into the processing container regularly or irregularly. Alternatively, a cleaning process is performed in which a structure in the processing container is immersed in an etching solution such as nitric acid to remove unnecessary films.
この場合、上記した汚染対策やクリーニング処理の回数を減らすこと等を目的とし、特許文献1に開示されているように発熱体ヒータを石英ケーシングで覆って載置台を構成したり、特許文献2に開示されているように密閉された石英製のケース内に抵抗発熱体を設けてこの全体を載置台として用いるようにしたり、特許文献3及び4に開示されているようにヒータ自体を石英板で挟み込んで載置台として用いることが行われている。
In this case, for the purpose of reducing the above-mentioned contamination countermeasures and the number of cleaning processes, a mounting table is formed by covering the heating element heater with a quartz casing as disclosed in
ところで、上記した各従来技術にあっては、載置台を石英カバーで覆うなどしているのである程度の金属汚染等のコンタミネーションの発生は抑制できるが、まだその対策は十分とはいえなかった。また、用いる石英板が透明な場合にはヒータ線の温度分布がウエハ温度に投影される場合が生じ、ウエハの面内温度分布に不均一を生じてしまう問題もあった。更には、載置台の裏面やこの裏面側を覆うカバーに不要な薄膜がまだら状に、或いは凹凸状に付着する場合がある。この場合には、付着した不要な膜の厚い部分と薄い部分とで熱の輻射率が異なることからこれが原因で載置台の表面温度に分布を生ぜしめ、ひいてはウエハ面内の温度の不均一性を引き起こしてしまい、ウエハに対する熱処理の面内均一性を低下させる原因となっていた。 By the way, in each of the above prior arts, since the mounting table is covered with a quartz cover and the like, it is possible to suppress the occurrence of contamination such as metal contamination to some extent, but the countermeasures have not been sufficient yet. In addition, when the quartz plate used is transparent, the temperature distribution of the heater wire may be projected onto the wafer temperature, causing a problem of non-uniformity in the in-plane temperature distribution of the wafer. Furthermore, an unnecessary thin film may adhere to the back surface of the mounting table or the cover covering the back surface in a mottled or uneven manner. In this case, the heat radiation rate differs between the thick and thin parts of the unwanted film that are deposited, which causes a distribution in the surface temperature of the mounting table, which in turn causes non-uniform temperature in the wafer surface. As a result, the in-plane uniformity of the heat treatment on the wafer is reduced.
また、載置台の表面やカバーの表面に付着した不要な膜は、比較的に早く剥がれ易いので、これが剥がれ落ちる前にクリーニング処理を行う必要からクリーニング処理などのメンテナンス作業の間隔が短くなり、このメンテナンス作業を頻度良く行わなければならなかった。更には、加熱体である載置台がゾーン毎に加熱できる場合、各ゾーン毎に投入する電力差が大きいと、ヒータ材質の熱膨張の問題により、載置台に破損が生ずるなどの問題があった。
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、金属汚染等のコンタミネーションの発生を確実に抑制することができるのみならず、熱伝導よく高温の熱処理にも対応し、均熱をとるために広範囲のゾーン調整をす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。
In addition, unnecessary films adhering to the surface of the mounting table and the surface of the cover are easy to peel off relatively quickly.Therefore, it is necessary to perform a cleaning process before the film is peeled off. Maintenance work had to be done frequently. Furthermore, when the mounting table, which is a heating element, can be heated for each zone, there is a problem that if the power difference applied to each zone is large, the mounting table is damaged due to the thermal expansion of the heater material. .
The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. The object of the present invention is to not only reliably suppress the occurrence of contamination such as metal contamination, but also to handle heat treatment with high heat conductivity and high temperature, and to adjust a wide range of zones in order to achieve soaking. An object of the present invention is to provide a mounting table structure and a heat treatment apparatus that can perform the above-described process.
本発明の他の目的は、不要な膜が載置台側にまだら状に付着してもその熱的悪影響を排除して載置台の面内温度の均一性を高く維持す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。
本発明の更に他の目的は、不要な膜が載置台等に付着してもそれができるだけ剥がれ落ちることを防止して、クリーニング処理等のメンテナンスサイクルの長期化を図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。
また本発明の他の目的は、複数の加熱ゾーンからなる載置台において、ゾーン間の投入電力差を自由に指定できることで、面内温度の均一性を高く維持すること、または特殊な加熱を行うことができる載置台構造を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a mounting table capable of maintaining a high uniformity of the in-plane temperature of the mounting table even if an unnecessary film adheres to the mounting table in a mottled manner. The object is to provide a structure and a heat treatment apparatus.
Still another object of the present invention is to provide a mounting table structure that prevents an unnecessary film from being peeled off as much as possible even if it adheres to the mounting table or the like and can prolong a maintenance cycle such as a cleaning process. And providing a heat treatment apparatus.
Another object of the present invention is to maintain a high in-plane temperature uniformity or perform special heating in a mounting table composed of a plurality of heating zones by freely specifying the input power difference between the zones. It is in providing the mounting base structure which can be performed.
本発明の関連技術は、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と共に、前記被処理体を加熱する加熱手段を有する載置台と、この載置台を前記処理容器の底部より起立させて支持する支柱とを有する載置台構造において、前記載置台の上面、側面及び下面に、耐熱性を有する上面カバー部材、側面カバー部材、下面カバー部材をそれぞれ設けると共に、前記載置台の下面側に、耐熱性の不透明裏面カバー部材を設けたことを特徴とする載置台構造である。
これによれば、載置台から汚染原因となる金属原子等が熱拡散することを防止でき、従って、金属汚染等の各種のコンタミネーションが発生することを防止することが可能となる。
また、被処理体を載置する載置台の上面、側面及び下面に、それぞれ耐熱性のカバー部材を設けるようにしたので、載置台から汚染原因となる金属原子等が熱拡散することを防止でき、従って、金属汚染等の各種のコンタミネーションが発生することを防止することが可能となる。
また載置台、その側面、下面カバー部材の材質が例えば石英でできているため、これらの部品から熱拡散による金属汚染等のコンタミ発生を低減できる。更に、成膜ガスが載置台に付着することを防ぐことができる。これによって、載置台のウエットクリーニングサイクルを延ばせるので、長時間のライフタイムと初期形状を確保できる。
The related art of the present invention is a mounting table having a heating means for heating the object to be processed, as well as to place the object to be processed in order to perform a predetermined heat treatment on the object to be processed in a processing container, In the mounting table structure having a support column that supports the mounting table upright from the bottom of the processing vessel, the upper surface, side surface, and lower surface of the mounting table have heat-resistant upper surface cover members, side surface cover members, and lower surface cover members. The mounting table structure is characterized in that a heat-resistant opaque back cover member is provided on the lower surface side of the mounting table.
According to this, it is possible to prevent thermal diffusion of metal atoms or the like that cause contamination from the mounting table, and thus it is possible to prevent various contaminations such as metal contamination from occurring.
In addition, since heat-resistant cover members are provided on the upper surface, side surface, and lower surface of the mounting table on which the object to be processed is mounted, it is possible to prevent thermal diffusion of metal atoms that cause contamination from the mounting table. Therefore, it is possible to prevent various contaminations such as metal contamination from occurring.
Further, since the material of the mounting table, its side surfaces, and the lower surface cover member is made of, for example, quartz, the occurrence of contamination such as metal contamination due to thermal diffusion from these components can be reduced. Furthermore, the deposition gas can be prevented from adhering to the mounting table. Thereby, since the wet cleaning cycle of the mounting table can be extended, a long lifetime and an initial shape can be secured.
この場合、例えば請求項2に規定するように、前記不透明裏面カバー部材の下面に、前記下面カバー部材を設ける。
また例えば請求項3に規定するように、前記上面カバー部材は、前記載置台の直径と実質的に同じ直径に設定されており、前記上面カバー部材の上面には凸部が形成されていると共に、この凸部には凹部状に窪ませて前記被処理体を載置するための収容凹部が形成されている。
In this case, for example, as defined in claim 2, the lower surface cover member is provided on the lower surface of the opaque back surface cover member.
Further, for example, as defined in claim 3, the upper surface cover member is set to have a diameter substantially the same as the diameter of the mounting table, and a convex portion is formed on the upper surface of the upper surface cover member. The convex portion is formed with an accommodating concave portion that is recessed into a concave shape to place the object to be processed .
また例えば前記上面カバー部材の周縁部の上面は、前記側面カバー部材の一部と接触して覆われている。
また例えば前記載置台の側面には、不透明石英カバー部材が設けられる。
また例えば前記不透明裏面カバー部材と前記下面カバー部材との間には隙間が形成されている。
また例えば前記不透明裏面カバー部材の下面には、前記隙間を形成するための突起状の脚部が形成されている。
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の前記被処理体を載置する載置台と、前記載置台を前記処理容器の底部より起立させて支持する支柱とを有する載置台構造において、前記載置台と前記支柱とをそれぞれ石英ガラスにより形成し、前記載置台内に加熱手段を埋め込むと共に、前記支柱を円筒体状に形成し、前記加熱手段に対する給電線を前記載置台の中心部より引き出して前記円筒体状の支柱内を下方に向けて挿通させるようにし、前記載置台の上面に、不透明な上面カバー部材を設けるように構成したことを特徴とする載置台構造である。
請求項2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の前記被処理体を載置する載置台と、前記載置台を前記処理容器の底部より起立させて支持する支柱とを有する載置台構造において、前記載置台と前記支柱とをそれぞれ石英ガラスにより形成し、前記載置台内に加熱手段を埋め込むと共に、前記支柱を円筒体状に形成し、前記加熱手段に対する給電線を前記載置台の中心部より引き出して前記円筒体状の支柱内を下方に向けて挿通させるようにし、前記載置台の下面側に、耐熱性の不透明裏面カバー部材を設けるように構成し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に耐熱性の不透明裏面カバー部材を設けるようにしたので、この不透明裏面カバー部材の表面(下面)に例えばまだら状(凹凸状)に不要な膜が付着してもこの不透明裏面カバー部材の表面からの輻射率は面内において略均一に保たれており、従って、載置台の表面温度の面内均一性及び被処理体の面内温度の均一性を高く維持することが可能となる。
The upper surface of the peripheral portion of the upper face cover member For example is covered in contact with a portion of the side cover member.
Also on the side surface of the mounting table if example embodiment, opaque quartz cover member is provided.
Also formed is a gap between the opaque rear cover member and the lower surface cover member Invite example embodiment.
Also on the lower surface of the opaque rear cover member Invite example embodiment, protruding legs for forming the gap is formed.
To claim 1 Ru engagement invention includes a mounting table mounting the object to be processed for performing predetermined heat treatment on the object to be processed in the processing vessel, standing the mounting table from the bottom of the processing chamber In the mounting table structure having the supporting column to be supported, the mounting table and the column are each formed of quartz glass, the heating unit is embedded in the mounting table, and the column is formed in a cylindrical shape, The power supply line for the heating means is drawn out from the center of the mounting table so as to be inserted downward in the cylindrical column, and an opaque upper surface cover member is provided on the upper surface of the mounting table. This is a mounting table structure.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a mounting table for mounting the object to be processed for performing a predetermined heat treatment on the object to be processed in the processing container, and the stand described above standing from the bottom of the processing container. In the mounting table structure having supporting columns, the mounting table and the column are formed of quartz glass, heating means are embedded in the mounting table, the column is formed in a cylindrical shape, and the heating is performed. The power supply line for the means is drawn out from the center of the mounting table so as to be inserted downward in the cylindrical column, and a heat-resistant opaque back cover member is provided on the lower surface side of the mounting table. It is the mounting table structure characterized by having comprised.
As described above, since the heat-resistant opaque back cover member is provided on the lower surface side of the mounting table on which the object to be processed is mounted, the surface (lower surface) of the opaque back cover member is, for example, mottled (uneven). Even if an unnecessary film adheres, the emissivity from the surface of the opaque back cover member is kept substantially uniform within the surface. Therefore, the in-plane uniformity of the surface temperature of the mounting table and the in-plane of the object to be processed are maintained. High temperature uniformity can be maintained.
また例えば請求項3に規定するように、前記不透明裏面カバー部材は不透明石英ガラスである。For example, as defined in claim 3, the opaque back cover member is opaque quartz glass.
また例えば請求項4に規定するように、前記載置台の側面及び下面に、それぞれ耐熱性を有する側面カバー部材、下面カバー部材を設ける。 For example, as defined in claim 4, a side cover member and a bottom cover member having heat resistance are provided on the side surface and the bottom surface of the mounting table, respectively.
また例えば請求項5に規定するように、前記側面カバー部材及び下面カバー部材は、それぞれ透明石英ガラスよりなり、この透明石英ガラスのカバー部材の表面には、これに付着する膜の剥がれを防止するための表面粗化処理が施されている。 Further, for example, as defined in claim 5, the side surface cover member and the lower surface cover member are each made of transparent quartz glass, and the surface of the transparent quartz glass cover member is prevented from peeling off the film attached thereto. Surface roughening treatment is applied.
また例えば請求項6に規定するように、前記載置台の上面、側面及び下面に、それぞれ耐熱性を有する上面カバー部材、側面カバー部材、下面カバー部材を設ける。Further, for example, as defined in claim 6, a top cover member, a side cover member, and a bottom cover member having heat resistance are provided on the top surface, the side surface, and the bottom surface of the mounting table, respectively.
また例えば請求項7に規定するように、前記側面カバー部材及び下面カバー部材は、それぞれ透明石英ガラスよりなり、この透明石英ガラスのカバー部材の表面には、これに付着する膜の剥がれを防止するための表面粗化処理が施されている。 Further, for example, as defined in claim 7, the side surface cover member and the lower surface cover member are each made of transparent quartz glass, and the surface of the transparent quartz glass cover member is prevented from peeling off the film attached thereto. Surface roughening treatment is applied.
また例えば請求項8に規定するように、前記石英ガラスは透明石英ガラスである。For example, as defined in
また例えば請求項9に規定するように、前記載置台は、上板と中板と下板とを接合してなり、前記上板の下面と前記中板の上面との内のいずれか一方に、前記加熱手段を収容するための配線溝が形成されており、前記中板の下面と前記下面の上面との内のいずれか一方に前記加熱手段から延びる前記給電線を収容する配線溝が形成されている。Further, for example, as defined in claim 9, the mounting table is formed by joining the upper plate, the middle plate, and the lower plate, and on either one of the lower surface of the upper plate and the upper surface of the middle plate. A wiring groove for accommodating the heating means is formed, and a wiring groove for accommodating the power supply line extending from the heating means is formed in one of the lower surface of the intermediate plate and the upper surface of the lower surface. Has been.
また例えば請求項10に規定するように、前記支柱の下端部には、この支柱の破損を防止するためのクッション部材が介設されている。 Further, for example, as defined in
また例えば請求項11に規定するように、前記支柱の側面に、耐熱性を有する支柱カバー部材を設ける。 Further, for example, as defined in claim 11, a support cover member having heat resistance is provided on a side surface of the support.
また例えば請求項12に規定するように、前記支柱の下端部の接合部には、シール部材が設けられると共に、該シール部材の近傍には、前記シール部材に前記載置台側から放出される熱を遮断するための不透明部材が設けられる。Further, for example, as defined in claim 12, a seal member is provided at a joint portion of the lower end portion of the support column, and in the vicinity of the seal member, heat released from the mounting table side to the seal member is provided. An opaque member is provided for blocking the above.
また例えば請求項13に規定するように、前記支柱の内部に不透明部材を設置し、前記支柱下端部のシール部材を前記載置台側から放出される熱から守る。 Further, for example, as defined in claim 13, an opaque member is installed inside the column, and the seal member at the lower end of the column is protected from the heat released from the mounting table side.
請求項14に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、請求項1乃至13のいずれか一項に記載された載置台構造と、前記処理容器内へ所定の処理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熱処理装置である。
また例えば請求項15に規定するように、前記載置台の加熱手段が内側及び外側の2つの加熱ゾーンから構成されている。
According to a fourteenth aspect of the present invention, there is provided a processing container capable of being evacuated, the mounting table structure according to any one of the first to thirteenth aspects, and supplying a predetermined processing gas into the processing container. And a gas supply means.
Further, for example , as defined in claim 15, the heating means of the mounting table is composed of two heating zones on the inner side and the outer side.
本発明の載置台構造及び熱処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
本発明によれば、載置台から汚染原因となる金属原子等が熱拡散することはなく、従って、金属汚染等の各種のコンタミネーションが発生することを防止することができる。また、載置台の上面に不透明な均熱板を設けたので、被処理体の温度分布の面内均一性を高めることができる。
特に請求項2に係る発明によれば、被処理体を載置する載置台の下面側に耐熱性の不透明裏面カバー部材を設けるようにしたので、この不透明裏面カバー部材の表面(下面)に例えばまだら状(凹凸状)に不要な膜が付着してもこの不透明裏面カバー部材の表面からの輻射率は面内において略均一に保たれており、従って、載置台の表面温度の面内均一性及び被処理体の面内温度の均一性を高く維持することができる。
According to the mounting table structure and the heat treatment apparatus of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited.
According to the present invention, metal atoms or the like that cause contamination do not thermally diffuse from the mounting table, and therefore, various contaminations such as metal contamination can be prevented from occurring. In addition, since an opaque soaking plate is provided on the upper surface of the mounting table , the in-plane uniformity of the temperature distribution of the object to be processed can be enhanced.
In particular the invention according to請Motomeko 2. Thus providing the opaque rear cover member of the heat-resistant to the lower surface side of the mounting table for mounting the object to be processed, the surface (lower surface) of the opaque rear cover member For example, even if an unnecessary film adheres to a mottled shape (irregularity), the emissivity from the surface of this opaque back cover member is kept substantially uniform within the surface, and therefore the surface temperature of the mounting table is uniform within the surface. And uniformity of the in-plane temperature of the object to be processed can be maintained high.
特に請求項6に係る発明によれば、被処理体を載置する載置台の上面、側面及び下面に、それぞれ耐熱性のカバー部材を設けるようにしたので、載置台から汚染原因となる金属原子等が熱拡散することを防止でき、従って、金属汚染等の各種のコンタミネーションが発生することを防止することができる。 Particularly, according to the invention of請Motomeko 6, the top surface of the mounting table for mounting the object to be processed, on the side and bottom surface. Thus each provided a heat-resistant covering member, metal cause contamination from the stage Atoms and the like can be prevented from thermally diffusing, and therefore various kinds of contamination such as metal contamination can be prevented .
特に請求項5、7に係る発明によれば、カバー部材の表面に付着した不要な膜が容易に剥がれ落ちることを防止できるので、その分、クリーニング処理等のメンテナンス作業のサイクルを長くすることができる。
特に請求項10に係る発明によれば、支柱の下端部にクッション部材を設けたので、この部分の破損を防止できる。
特に請求項12に係る発明によれば、支柱の下端部の接合部に設けたシール部材は、この近傍に設けた不透明部材により載置台側からくる輻射熱が遮断されるので、熱による損傷を受けることがない。
また支柱下端部のシール部材を載置台からの放熱から保護することができる。
Particularly, according to the engagement Ru invention請Motomeko 5,7 can prevent the unnecessary film adhered to the surface of the cover member falls easily peeled, correspondingly, to increase the cycle of the maintenance work of the cleaning process and the like be able to.
In particular, according to the invention of
In particular, according to the invention of請Motomeko 12, the seal member provided at the junction of the lower end of the strut, since radiant heat coming from the stage side by an opaque member provided on the vicinity is cut off, the heat damage I do not receive it.
In addition, the seal member at the lower end of the column can be protected from heat radiation from the mounting table.
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例を添付図面に基づいて詳述する。
図1は本発明に係る熱処理装置を示す断面構成図、図2は載置台構造を示す断面図、図3は図2中の支柱の下端部を示す部分拡大断面図、図4は載置台の一部を示す拡大断面図、図5は載置台の接合前の状態を示す分解図、図6は載置台を覆うカバー部材を示す分解図である。
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。
An embodiment of a mounting table structure and a heat treatment apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a heat treatment apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view showing a mounting table structure, FIG. 3 is a partially enlarged sectional view showing a lower end portion of a column in FIG. 2, and FIG. FIG. 5 is an exploded cross-sectional view showing a part, FIG. 5 is an exploded view showing a state before the mounting table is joined, and FIG. 6 is an exploded view showing a cover member covering the mounting table.
As shown in the figure, the heat treatment apparatus 2 includes an aluminum processing vessel 4 having a substantially circular cross section. A shower head portion 6 serving as a gas supply means is provided on the ceiling portion in the processing vessel 4 to introduce a necessary processing gas, for example, a film forming gas. The process gas is ejected from the gas injection holes toward the process space S.
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。すなわち、ガス噴射孔10A、10B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。
In the shower head portion 6,
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に排気落とし込め空間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落とし込め空間22を形成している。そして、この排気落とし込め空間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よりなる円筒体状の支柱30と、この上端部に接合して固定される載置台32とにより主に構成される。この載置台構造29の詳細については後述する。
In addition, a loading / unloading
An
そして、上記排気落とし込め空間22の入口開口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入口開口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、この排気落とし込め空間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、図示しない真空ポンプが介設された排気管36が接続されて、処理容器4内及び排気落とし込め空間22の雰囲気を真空引きして排気できるようになっている。
The
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、加熱手段として例えば内部に所定のパターン形状に埋め込まれた例えばカーボンヒータよりなる抵抗加熱ヒータ38を有しており、この外側は後述するように例えば透明石英ガラスにより構成され、この載置台32の上面には、例えばSiCよりなる薄い円板状の上面カバー部材72が着脱可能に載置されていると共に、上面に被処理体としての半導体ウエハWを載置し得るようになっている。また、上記抵抗加熱ヒータ38は上記支柱30内に配設された給電線40に接続されて、電力を制御しつつ供給できるようになっている。そして、この給電線40は石英管39(図4参照)内に挿通されている。尚、抵抗加熱ヒータ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分割されており、各ゾーン毎に個別に電力制御できるようになっている。図示例では給電線40は2本しか記載していないが、実際には4本設けられることになる。
In the middle of the
Further, the mounting table 32 includes a
上記載置台32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41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41に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン42を配置している。この押し上げピン42の下端には、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44が配置されており、この押し上げリング44に、上記各押し上げピン42の下端が乗っている。この押し上げリング44から延びるアーム部45は、容器底部20を貫通して設けられる出没ロッド46に連結されており、この出没ロッド46はアクチュエータ48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42をウエハWの受け渡し時に各ピン挿通孔41の上端から上方へ出没させるようになっている。また、アクチュエータ48の出没ロッド46の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ50が介設されており、上記出没ロッド46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。
The mounting table 32 is formed with a plurality of, for example, three pin insertion holes 41 penetrating in the vertical direction (only two are shown in FIG. 1), and can be moved up and down in each of the pin insertion holes 41. A push-up
そして、図2に示すように、載置台32を支持固定する例えば透明石英ガラス製の円筒体状の支柱30の下端部には、拡径されたフランジ部52が形成されている。尚、図2においては載置台32の内部構造や押し上げピン42等の記載は省略している。そして、底部28の中心には所定の大きさの開口54が形成されており、この開口54をその内側から塞ぐようにして上記開口54より少し大きい直径の例えばアルミニウム合金製のベース板56をボルト58により締め付け固定している。この底部28の上面と上記ベース板56の下面との間には、例えばOリング等のシール部材60が介設されており、この部分の気密性を保持している。
As shown in FIG. 2, a
そして、上記ベース板56上に上記支柱30を起立させて、この支柱30のフランジ部52にリング状になされた断面L字状の例えばアルミニウム合金製の押さえ部材62を嵌装し、この押さえ部材62と上記ベース板56とをボルト64で固定することにより、上記フランジ部52を上記押さえ部材62で挟み込んで固定している。この際、このフランジ部52の上面と押さえ部材62の接合面との間には、パーティクルが発生せず、しかも、クッション機能を有する例えば厚さが0.5mm程度の円形リング状の例えばカーボンシートよりなるクッション材63が介在されており、上記フランジ部52の破損を防止するようになっている。ここで上記ベース板56の上面と上記フランジ部52の下面との間には、例えばOリング等のシール部材66が介設されており、この部分の気密性を保持するようになっている。そして、上記ベース板56には、大きな1つの挿通孔68が形成されており、この挿通孔68を介して上記給電線40を外へ引き出すようになっている。従って、この円筒状の支柱30内は大気圧雰囲気になっているが、この支柱30内を密封してもよい。
And the said support |
次に、上記載置台構造29の具体的な構成について説明する。前述したように、この載置台構造29の載置台32及び支柱30は共に耐熱性及び耐腐食性に優れた材料、例えば透明石英ガラスにより形成されている。そして、載置台32及び支柱30を覆うようにして、上面カバー部材72、周縁部カバー部材74、下面カバー部材76、支柱カバー部材78、脚部カバー部材80及び不透明裏面カバー部材82が設けられている。尚、カバー部材については後述する。具体的には、上記載置台32は、図5にも示すように上板100Aと、中板100Bと、下板100Cとを、それぞれこの順序で重ねて溶着接合により接合した3層構成になっている。そして、この上板100A上には、前述のように例えばSiC等の不透明材料よりなる薄い上面カバー部材72が着脱可能に設置されている。上記中板100Bの上面側には、その全面に亘って描かれた配線溝102が形成されており、この配線溝102内にこの溝102に沿って例えばカーボンヒータよりなる抵抗加熱ヒータ38が配設されている。ここでは、上記抵抗加熱ヒータ38は、例えば同心円状に複数のゾーン毎に区画して配設される。尚、この配線溝102を上板100Aの下面に形成してもよい。またこの抵抗加熱ヒータ38はこれを上下層に配列して2層構造にしてもよく、この場合には、ヒータ層の数によって、石英板を更に重ねるように構成する。
Next, a specific configuration of the mounting
また、この中板100B及び下板100Cには、必要な箇所に給電線を通すための配線孔103が形成され、更にこの中板100Bの下面には、給電線を収容するための配線溝105が載置台32の中心部に向けて形成されている。尚、この配線溝105を、下板100Cの上面に設けてもよい。そして、上記各配線溝102、105及び配線孔103に、抵抗加熱ヒータ38や給電線40を屈曲させつつ配設した後に、上述したように上記上板100A、中板100B及び下板100Cをそれぞれ溶着接合して一体化することにより載置台32を形成する。また、この載置台32の下面の中心部に、例えば透明石英ガラスよりなる円筒状の支柱30の上端部を溶接してこれらを一体化する。
Further, the
そして、各給電線40は、載置台32の中心部に集められて、この載置台32の略中心より下方に延びている。この下方に延びる給電線40は例えば石英管39内に挿通されている。この石英管39の上端部も上記下板100Cの下面に溶接されている。また、上記下板100C及び中板100Bを貫通して上記上板100Aに届くようにして熱電対収容穴104が形成されており、この熱電対収容穴104内に温度制御用の熱電対106が設けられる。
Each
また更に、上記下板100C、中板100B及び上板100Aを貫通してパージ用のガスを供給するバックサイド用ガス孔108が形成されており、このバックサイド用ガス孔108には、これより下方に延びる例えば透明石英管よりなるガス管110(図4参照)が接続されている。この場合、バックサイド用ガス孔108の上端のガス出口は、載置台32の略中心部に位置されており、その周辺部に向けてガスを略均等に分散できるようになっている。そして、上記支柱30の下端部の接合部の近傍には、この接合部に介在されるOリング等のシール部材60、66(図2参照)を載置台32から放射される熱から保護するための不透明部材112が設けられており、上記熱を遮断するようになっている。具体的には、まず上記支柱30の途中は、例えば不透明石英ガラスよりなる円筒体状の第1の不透明部材112Aが溶接により接続して介在されている。この第1の不透明部材112Aの長さは例えば70mm程度に設定されている。
Further, a
またこの第1の不透明部材112Aの内側には、同じく例えば不透明石英ガラスよりなる円板体状の第2の不透明部材112Bが嵌装されている。更には、上記シール部材60、66の直上であって上記支柱カバー部材78の下端部と直接当接して支持するようにして例えば不透明石英ガラスよりなるリング状の第3の不透明部材112Cが設けられている。そして、載置台32から放射されて上記シール部材60、66に向かう熱(輻射熱)を、上記第1〜第3の不透明部材112A〜112Cにより遮断することにより、上記各シール部材60、66が熱損傷を受けることを防止するようになっている。ここで上記不透明石英ガラスとは熱線や輻射熱を遮断できる石英ガラスを指し、例えば多数の微細な気泡を含んで白濁状態になされた石英ガラスのみならず、また着色した石英ガラスでもよい。また支柱全体を不透明石英ガラスで構成してもよい。また押さえ部材62及び第3の不透明部材112Cには、ガス通路114となるガス管を通す溝が形成されている。また上記ガス管110を支柱30の外に出すことで、このガス管110の上端は載置台32側に溶着され、下端はフランジ部52に溶着されるので、上下の両端部で強固に支持できる。また支柱30の外にガス管110を設けたので、複数の給電線40を支柱30内に収容することができる。尚、底部28、ベース板56には上記ガス管110に連通されるガス通路114が形成されている。
In addition, a disc-like second opaque member 112B made of opaque quartz glass, for example, is fitted inside the first
次に、前記カバー部材について説明する。具体的には、図6にも示すように上記カバー部材としては、上記載置台32の上面の半導体ウエハWを載置する円板状の上面カバー部材72と、この載置台32の周縁部とその側面の一部、或いは全部を覆うリング状の周縁部カバー部材74と、この載置台32の側面の一部、或いは全部と載置台32の下面とを覆う下面カバー部材76と、上記支柱30の側面全体を覆う支柱カバー部材78と、支柱30の下端部を覆う脚部カバー部材80とがそれぞれ設けられる。そして、上記上面カバー部材72の周縁部の上面で、上記周縁部カバー部材74の上端部を支持するようになっている。また、特にこの実施例においては、上記載置台32の下面(裏面)と直接的に接触してこれと上記下面カバー部材76との間に介在させて、リング状の不透明裏面カバー部材82が設けられる。従って、この場合には上記下面カバー部材76は上記不透明裏面カバー部材82の下面を覆うことになる。
Next, the cover member will be described. Specifically, as shown in FIG. 6, the cover member includes a disk-shaped upper
上記全てのカバー部材72、74、76、78、80、82は耐熱性及び耐腐食性材料よりなる。特に、上面カバー部材72は、この上面にウエハWを直接的に載置することから金属汚染等のコンタミネーションが発生する恐れが極めて少なくて、且つ熱伝導性の良好な材料、例えば高純度のSiC等のセラミックよりなる。また、不透明裏面カバー部材82は、金属汚染等のコンタミネーションが発生する恐れが極めて少なくて且つ熱線を透過し難いような材料、例えば不透明石英ガラスよりなる。また他のカバー部材74、76、78、80は、金属汚染等が発生する恐れが極めて少ない材料、例えば透明な石英ガラスよりなる。
All the
伝導性の良好なSiCよりなる上記上面カバー部材72は、円板状に形成されて中央部にウエハWを直接的に載置するための収容凹部84が形成されており、この収容略凹部84の深さは、ウエハWの厚さと略同等になされている。この上面カバー部材72の周縁部85は段部状に低く形成されている。この上面カバー部材72の周縁部85は段部状に低く形成されている。そして、この上面カバー部材72により載置台32の上面の略全体が覆われる。また、この上面カバー部材72には、押し上げピン42(図1参照)を通すピン挿通孔41が形成されている。そしてこの上面カバー部材72の厚みは例えば6.5mm程度である。
透明石英ガラスよりなる上記周縁部カバー部材74は、リング状に成形されており、上述したように載置台32の上面の周縁部と側面の一部、或いは全部とを覆うように、断面逆L字状に成形されており、上記上面カバー部材72の上より嵌装させて載置台32の周縁部に図2に示すように着脱可能に装着し得るようになっている。そして、この周縁部カバー部材74の上端部の下面を、上記上面カバー部材72の周縁部85の上面に当接させて、この周縁部カバー部材74を着脱可能(分解可能)に支持するようになっている。この周縁部カバー部材74の厚みは例えば3mm程度である。
The upper
The peripheral
透明石英ガラスよりなる上記下面カバー部材76と同じく透明石英ガラスよりなる上記支柱カバー部材78とは、溶接により一体的に成形されている。まず、下面カバー部材は、前述したように載置台32の側面の一部、或いは全部と載置台32の下面全体とを覆うように円形の容器状に成形されており、その中心部には支柱30(図2参照)を通すための開口88が形成されている。そして、この開口88の周縁部に上記支柱カバー部材78の上端部が溶接されている。上記容器状の下面カバー部材76内に上記載置台32の全体を挿脱可能に収容し得るようになっている。この場合、上記周縁部カバー部材74の側壁の内径は、上記下面カバー部材76の側壁の外径よりも僅かに大きく設定されており、図2に示すように、上記周縁部カバー部材74の側壁の下端部が、上記下面カバー部材76の側壁の上端部の外周面に接するような状態で両端部が僅かに重なるように分解可能に嵌装される。
The lower
これにより、上記載置台32の側面は完全に覆われることになる。そして、この下面カバー部材76には、上記押し上げピン42(図1参照)を挿通するためのピン挿通孔41が形成されている。またこの下面カバー部材76に一体的に接合されている上記支柱カバー部材78の内径は、支柱30、具体的にはフランジ部52の外径よりも僅かに大きく設定されており、その下端部は、上記押さえ部材62(図2参照)の上面に達している。ここで上述のようにこの下面カバー部材76と支柱カバー部材78とは一体的に結合された状態で、載置台32の分解時に載置台32が上方に抜けるようになっている。この下面カバー部材76及び支柱カバー部材78の厚みは例えば3〜5mm程度である。
Thereby, the side surface of the mounting table 32 is completely covered. The lower
また、透明石英ガラスよりなる上記脚部カバー部材80は、上記押さえ部材62の露出表面と上記ベース板56の露出表面とを覆うように断面逆L字状になされて全体がリング状に形成されている。この脚部カバー部材80の厚みは例えば2.75〜7.85mm程度である。
また、上記フランジ部52の直径は、上記支柱カバー部材78の内径よりも僅かに小さく設定されており、ボルト58、64を緩めてベース板56や押さえ部材62を取り外した際に、支柱カバー部材78内の支柱30を上方へ抜き出して分解できるようになっている。
Further, the
The diameter of the
一方、上記不透明裏面カバー部材82は、上記載置台32の下面(裏面)の略全体(支柱30との接続部を除く)を覆うように円板状に形成されており、その中心部には支柱30を通す開口90が形成されている。またこの不透明裏面カバー部材82には、押し上げピン42を挿通するためのピン挿通孔41が形成されている。この不透明裏面カバー部材82は上述したように、載置台32の下面と下面カバー部材76との間に図示しない突起で3点で支えられた状態で介在されている。この不透明裏面カバー部材82は、前述したように例えば多数の微細な気泡を含んで白濁状態になされた不透明石英ガラスを用いており、載置台32の下面からの熱線が外方へ透過することを阻止し得るようになっている。
On the other hand, the opaque back
そして、本実施例では上記透明石英ガラスよりなるカバー部材、すなわち周縁部カバー部材74、下面カバー部材76、支柱カバー部材78及び脚部カバー部材80の各表面には、予めサンドブラスト等による表面粗化処理が施されており、その表面に微細な凹凸が形成されて、この表面に付着した不要な膜がアンカー効果により剥がれ難くなるようにしている。
In this embodiment, the surfaces of the cover member made of the above-described transparent quartz glass, that is, the peripheral
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、上昇された押し上げピン42に受け渡された後に、この押し上げピン42を降下させることにより、ウエハWを載置台32の上面、具体的には上面カバー72の上面の収容凹部84に載置してこれを支持する。
Next, the operation of the heat treatment apparatus configured as described above will be described.
First, the unprocessed semiconductor wafer W is loaded into the processing container 4 through the
次に、シャワーヘッド部6へ処理ガスとして例えばTi膜を堆積する場合にはTiCl4 、H2 、NH3 等の各成膜ガスを、またTiN膜を堆積する場合には、TiCl4 、NH3 等の各成膜ガスを、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10より吹き出して噴射し、処理空間Sへ導入する。そして、図示してないが排気管36に設けた真空ポンプの駆動を継続することにより、処理容器4内や排気落とし込め空間22内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁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の温度は例えば500〜600℃程度に維持されている。これにより、半導体ウエハWの表面にTi膜、或いはTiN膜等の薄膜が形成されることになる。
Next, when depositing, for example, a Ti film as a processing gas on the showerhead unit 6, each film forming gas such as TiCl 4 , H 2 , NH 3, or the like, and when depositing a TiN film, TiCl 4 , NH Each film-forming gas such as 3 is supplied while its flow rate is controlled, and this gas is blown out from the gas injection holes 10 and injected into the processing space S. Although not shown, the vacuum pump provided in the
このような成膜過程において、従来装置の場合には高温に加熱されている例えばAlN材よりなる載置台からは、これに非常に僅かに含まれている重金属等が熱拡散して処理容器4内側へ放出される恐れが存在する。しかしながら、本実施例においては、載置台32や支柱30を構成する材料が耐熱性、耐腐食性があり、しかも重金属等をほとんど含まない透明石英ガラスにより形成されているので、ウエハWに対して熱伝導がよいと共に金属汚染等のコンタミネーションを引き起こすことを防止することができる。更には、載置台32の全表面は、耐熱性が高く、且つ金属汚染等のコンタミネーションの恐れのない材料、例えばSiCにより形成されている上面カバー部材72や、同じく耐熱性が高く、且つ金属汚染等のコンタミネーションの恐れのない材料である透明石英ガラスよりなる周縁部カバー部材74や下面カバー部材76により完全に覆われているので、重金属等が処理容器4内側へ拡散することを阻止でき、従って半導体ウエハWが金属汚染等されることを一層確実に防止することが可能となる。この場合、上記3つのカバー部材、すなわち上面カバー部材72、周縁部カバー部材74及び下面カバー部材76だけを設けても金属汚染等のコンタミネーションの防止効果を十分に得ることができる。
In such a film forming process, in the case of the conventional apparatus, from a mounting table made of, for example, an AlN material that is heated to a high temperature, heavy metal or the like contained in a very slight amount is thermally diffused to the processing container 4. There is a risk of being released inside. However, in the present embodiment, the material constituting the mounting table 32 and the
そして、本実施例では、上述のように支柱30を透明石英ガラスで形成し、しかもこの支柱30を例えば石英ガラスよりなる支柱カバー部材78によりその周囲を完全に覆っているので、金属汚染等のコンタミネーションの防止効果を一層向上させることができる。また、この支柱30の下端部を固定する押さえ部材62やベース板56の表面も、透明石英ガラスよりなる脚部カバー部材80により覆っているので、更に金属汚染等のコンタミネーションの防止効果を向上させることができる。
また、載置台32とウエハWとの間に介在される上面カバー部材72は、透明石英ガラスよりも熱伝導性の良好な材料、例えばSiCにより形成しているので、載置台32内に埋め込まれた抵抗加熱ヒータ38からの熱を効率良くウエハWに伝達してこれを効率的に加熱することが可能である。尚、透明石英ガラスは不透明石英ガラスより熱伝導性がよいので、載置台32を透明石英ガラスで形成する方が伝熱ロスが少なくて済む。
In this embodiment, the
Further, since the upper
この場合、特にこの載置台32の上面に例えばSiCよりなる不透明な上面カバー部材72を設けているので、抵抗加熱ヒータ38に発生する温度分布がウエハW側に投影されることがなく、この点よりウエハWの温度の面内均一性を高めることができる。すなわち、この上面カバー部材72は均熱板の機能を併せ持っている。
また成膜装置の進行に従って、ウエハWの表面に目的とする必要な膜が堆積するのみならず、各カバー部材72、74、76、78、80の露出面には、不要な膜が付着することは避けられない。この場合、本実施例においては、各カバー部材72、74、76、78、80の表面には、表面粗化処理が施されて微細な凹凸が形成されているので、上記不要な膜が付着した場合、上記微細な凹凸によるアンカー効果で不要な膜が剥がれ落ち難くなる。従って、その分、クリーニング処理等のメンテナンスサイクルを長くすることができ、装置の稼働率も向上させることができる。
In this case, since an opaque upper
Further, as the film forming apparatus progresses, not only a desired film is deposited on the surface of the wafer W, but also unnecessary films adhere to the exposed surfaces of the
また、成膜処理時には載置台32の下面側、すなわちここでは下面カバー部材76の下面側には不要な膜がまだら状に付着する傾向にあり、従来装置にあってはこのまだら状に付着する膜が載置台からの輻射熱に分布を生ぜしめる原因となっていたが、本実施例の場合には、載置台32の下面全体に約1〜2mm程度の距離を隔ててリング状の不透明裏面カバー部材82を設けているので、上記不要な膜がまだら状に付着しても載置台32からの輻射熱に分布が生ずることはなく、このため載置台32の温度分布は目標とする温度分布、例えば面内均一に維持されるので、ウエハWの温度の面内均一性も高めることが可能となる。
Further, during the film forming process, an unnecessary film tends to adhere to the lower surface side of the mounting table 32, that is, the lower surface side of the lower
そして、この点よりも、本発明のように抵抗加熱ヒータ38をゾーン毎に温度調整できるようにした場合には、成膜処理時における温度チューニングの必要性も減少させることができる。また石英ガラスは熱膨張が少ないのでゾーン間の温度差による破損の恐れがなく、自由にゾーン加熱をすることができる。またこの不透明裏面カバー部材82は輻射熱の放出を抑制することができるので、その分、抵抗加熱ヒータ38の熱効率も高めることができる。
また、ここでは載置台32の下面側に、下面カバー部材76と不透明裏面カバー部材82の2枚のカバー部材を設けたが、これに限定されず、下面カバー部材76の設置を省略し、支柱カバー部材78の上端部に上記不透明裏面カバー部材82を直接溶接して両者を一体化させるようにしてもよい。
From this point, if the temperature of the
Here, the two cover members of the lower
また、クリーニング処理の場合には、ウェット洗浄やドライ洗浄は各カバー部材72、74、76、78、80のみを対象として施せばよいので、メンテナンス性を向上させることができる。
更には、本実施例では載置台32の全体を、従来の載置台に用いたAlN等のセラミックよりも熱膨張率の小さな透明石英ガラスにより構成しているので、熱処理温度も従来装置よりも高い温度まで熱耐熱性を向上させることができる。すなわち、載置台32の材質として熱膨張の少ない石英を使用しているので、ゾーン毎に投入する電力差が大きくなっても、これは破損することがない。例えば実験の結果、AlN製の従来の載置台の場合には、700℃程度で載置台が破損したが、本発明の透明石英ガラス製の載置台32の場合には、処理温度を720℃程度まで昇温しても破損することはなかった。特に、載置台32の温度分布を最適化するために、載置台32の内側ゾーンと外側ゾーンとで投入する電力比を異ならせる場合があるが、内側ゾーンへの投入電力と外側ゾーンへの投入電力の比(内側ゾーンへの投入電力/外側ゾーンへの投入電力)を0.2〜1程度の広い範囲で変化させた実験を行ったが、400〜720℃の範囲の熱処理で載置台32が破損することはなかった。尚、更に載置台32の温度を上げたが1200℃まではこれが破損することはなかった。
In the case of the cleaning process, the wet cleaning and the dry cleaning need only be performed on the
Furthermore, in this embodiment, the entire mounting table 32 is made of transparent quartz glass having a smaller coefficient of thermal expansion than the ceramic such as AlN used in the conventional mounting table, so that the heat treatment temperature is higher than that of the conventional apparatus. The heat heat resistance can be improved up to the temperature. That is, since quartz having a small thermal expansion is used as the material of the mounting table 32, it will not be damaged even if the power difference input for each zone increases. For example, as a result of the experiment, in the case of the conventional mounting table made of AlN, the mounting table was damaged at about 700 ° C., but in the case of the mounting table 32 made of transparent quartz glass of the present invention, the processing temperature is about 720 ° C. It was not damaged even when the temperature was raised to. In particular, in order to optimize the temperature distribution of the mounting table 32, the power ratio to be input may be different between the inner zone and the outer zone of the mounting table 32, but the input power to the inner zone and the input to the outer zone may be different. An experiment was performed in which the ratio of power (power input to the inner zone / power input to the outer zone) was changed in a wide range of about 0.2 to 1, but the mounting table 32 was subjected to heat treatment in the range of 400 to 720 ° C. Was never damaged. Although the temperature of the mounting table 32 was further increased, it was not damaged up to 1200 ° C.
またこの時に上記温度範囲における載置台32の温度分布の面内均一性についても評価をしたが、この時の結果を図7に示す。尚、プロセス圧力は10−1〜666Paの範囲で変化させている。この図7から明らかなように、400〜720℃の範囲に亘って、温度分布の面内均一性は±0.7%以下(平均は±0.5%)であり、従来の載置台の場合は±1.2%程度であったので、従来の載置台の場合と同等、或いはそれ以上に良好な温度分布の面内均一性を実現できることが確認できた。
また複数の石英ガラス板を重ねて内部に抵抗加熱ヒータ38を埋め込むようにしたので、給電線40を載置台32の中心部から下方へ引き出すことが可能になった。また載置台32を複数のガラス板100A、100B、100Cで溶着することで、この載置台32を処理容器4内から完全に分離することができる。また載置台32の上面にバックサイド用ガスをパージすることにより、載置台32の上面、上面カバー部材72の下面、熱電対収容穴104に成膜することを防止することができる。
At this time, the in-plane uniformity of the temperature distribution of the mounting table 32 in the temperature range was also evaluated. The result at this time is shown in FIG. The process pressure is changed in the range of 10 −1 to 666 Pa. As apparent from FIG. 7, the in-plane uniformity of the temperature distribution is ± 0.7% or less (average is ± 0.5%) over the range of 400 to 720 ° C. In this case, it was about ± 1.2%, and it was confirmed that the in-plane uniformity of the temperature distribution better than that of the conventional mounting table or better than that could be realized.
In addition, since the
尚、上記実施例にあっては、載置台32と支柱30とにカバー部材を設けたが、これに限定されず、図8に示す本発明の載置台構造の変形例のようにカバー部材を設けないようにしてもよい。すなわち、図8に示すように、この載置台構造においては、図2において示した周縁部カバー部材74、下面カバー部材76、支柱カバー部材78、脚部カバー部材80を設けていない。ただし、載置台32の下面には不透明裏面カバー部材82を設けており、このカバー部材82の下面にまだら状に不要な膜が付着しても、これに起因して載置台32側に熱的悪影響が及ぶことを防止するようになっている。また、この場合にも、載置台32の上面側には上面カバー部材72を設けて、ウエハ温度の面内均一性の向上を図っている。
In the above-described embodiment, the cover member is provided on the mounting table 32 and the
更に、この図8に示す実施例の場合には、載置台32や支柱30の透明石英ガラス露出面に予めサンドブラスト等により表面粗化処理を施してパーティクル対策を行うようにしてもよい。
また図2及び図8に示す実施例において、載置台32や支柱30を構成する材料として透明石英ガラスに替えて、不透明石英ガラスを用いてもよいし、或いは、下板100Cのみを不透明石英ガラスに替えてもよい。これによれば、載置台32の下面に設けた不透明裏面カバー部材82を不要にすることができる。
Further, in the case of the embodiment shown in FIG. 8, particle countermeasures may be taken by subjecting the exposed surface of the mounting table 32 or the
In the embodiment shown in FIGS. 2 and 8, opaque quartz glass may be used instead of transparent quartz glass as the material constituting the mounting table 32 and the
また、ここでは、シール部材を熱から保護するために図2及び図8に示すように、支柱30の途中に、不透明部材として第1の不透明部材112Aを設けているが、これに限定されず、図9に示すように支柱30の下部に形成するようにしてもよい。図9は支柱の下部に不透明部材を設けた時の状態を示す部分断面図である。
Here, in order to protect the seal member from heat, as shown in FIGS. 2 and 8, the first
まず、図9(A)に示す場合には、支柱30のフランジ部52の全体を第4の不透明部材112D、例えば不透明石英ガラスにより形成している。この場合、不透明石英ガラスの表面には、前述したように気泡による微細な凹凸が生じているので、この下面を直接的にベース板56の表面にシール部材66を介して接合しても、上記微細な凹凸によってシール性が劣化することが考えられる。そこで、ここでは上下の両表面が平滑になされた厚さが2〜3mm程度の石英ガラス板120が上記支柱30の下端面に融着等により接合されている。そして、この平滑な石英ガラス板120にシール部材66が直接接して押圧されることにより、高いシール性を確保するようになっている。
First, in the case shown in FIG. 9A, the
また更に、確実に上記シール部材66を熱から保護するために、図9(B)に示すように、上記フランジ部52を含んで支柱30の下部全体を一定の長さで第5の不透明部材112E、例えば不透明石英ガラスにより形成してもよい。この場合にもシール性を維持するために支柱30の下端面に石英ガラス板120を融着する。この第5の不透明部材112Eの長さは、支柱30の全体の長さの1/2程度の長さであれば十分であり、例えば支柱30の長さが260mmならば、この第5の不透明部材112Eの長さは130mm程度でよい。これ以上、上記第5の不透明部材112Eの長さを長くしても、例えば支柱30の全体を不透明部材により構成した場合と比較して、輻射熱の遮光効果は略同じである。
このように、第4或いは第5の不透明部材112D、112Eをそれぞれ設けることにより、支柱30を伝わる輻射熱(光)を効率良く遮断できるので、この下方のシール部材66の熱的損傷を大幅に抑制することができ、特に図9(B)に示す場合には、シール部材66が熱的損傷を受けるのを略確実に阻止することができる。
Furthermore, in order to reliably protect the sealing
As described above, by providing the fourth or fifth
次に本発明の他の変形例について説明する。
前記各実施例においては、載置台32の上板100A上に不透明な上面カバー部材72を載置するようにして設け、この上にウエハWを載置して処理するようにしたが、一般的なプロセスガスはガスの廻り込みが激しいことから、上板100Aの上面と上面カバー部材72の下面との間の僅かな隙間にもプロセスガスが廻り込んで侵入してここに不要な膜が不均一に付着し、この結果、輻射熱による加熱に悪影響を与えて、ウエハ面内における熱分布の均一性を劣化させる恐れが生ずる。
そこで、図10に示すように上記上面カバー部材72を蓋部材により気密に覆うようにしてもよい。図10は載置台上の上面カバー部材を蓋部材で覆った時の状態を示す部分概略断面図である。図10中では、載置台の基本的な構成のみ示しており、ヒータの給電線や他のカバー部材等の記載は省略している。
Next, another modification of the present invention will be described.
In each of the above-described embodiments, the opaque upper
Therefore, as shown in FIG. 10, the upper
図10に示すように、ここでは不透明な上面カバー部材72の直径を、この下部の載置台32の上板100Aの直径よりもある程度小さく設定しており、そして、上記上面カバー部材72の全体を覆うようにして蓋部材124により囲まれている。この蓋部材124は、載置台32と同じ構成物質である、例えば透明石英ガラスよりなり、その周辺部は下方に屈曲されたような形状となっている。そして、この蓋部材124の周辺部は、上板100Aの周辺部の上面に融着等によって全周に亘って接合されており、その内部は窒素が封入されて減圧気密状態になされている。そしてこの蓋部材124の上面上にウエハWは載置されることになる。
As shown in FIG. 10, here, the diameter of the opaque upper
この場合には、上面カバー部材72は密閉状態で保護されているので、この下面側にプロセスガスが侵入することがないので、熱分布の面内均一性を崩す原因となる不要な膜等が付着する恐れもなく、ウエハ面内における熱分布の均一性を一層高めることができる。 また上記上面カバー部材72はプロセスガス等に晒されることはないので、そのプロセスガスに反応し易い、例えばカーボンシート素材を単体で用いることができる。
特に、カーボンシート素材は、高純度であり、しかも厚さ方向では熱を伝え難く、平面方向では熱を伝え易いので、ガラス融着時に上面カバー部材(カーボンシート)からの汚染も発生せず、良好な融着が可能になると共に、ウエハ温度の面内均一性の向上にも一層寄与することができる。
In this case, since the upper
In particular, the carbon sheet material has high purity, and it is difficult to transfer heat in the thickness direction, and it is easy to transfer heat in the plane direction, so that contamination from the upper surface cover member (carbon sheet) does not occur at the time of glass fusion, Good fusion can be achieved and the wafer temperature can be further improved in in-plane uniformity.
次に本発明の更に他の変形例について説明する。
前記各実施例においては、載置台32の下板100Cの下面側に別体で不透明石英カバー82を設けるようにしたが、これに替えて、或いはこれと共に、図11に示すように載置台32の内部に遮光板を設けるようにしてもよい。図11はこのように載置台の内部に遮光板を設けた状態を示す図であり、図11(A)は部分概略断面図を示し、図11(B)は図11(A)中のA−A線矢視図であって、下板の平面図を示す。図11中では載置台の基本的構成のみ示しており、ヒータの給電線や他のカバー部材等の記載は省略している。
Next, still another modification of the present invention will be described.
In each of the above-described embodiments, the
図11に示すように、ここでは載置台32の下板100Cの上面側に、凹部状に遮光板収容部126を形成している。尚、この遮光板収容部126を中板100Bの下面側に形成するようにしてもよい。この遮光板収容部126は、図示例では略半円状のものが左右で2個形成されており、この下板100Cの周辺部には一定の幅L2の接合面が形成されている。また下板100Cの上面の1つの直径方向には、ヒータの給電線を中心に集中させるための配線溝128が形成されていても良い。そして、上記半円状の遮光板収容部126内に例えば黒色の不透明な薄い遮光板130が略全域に亘って設けられている。この場合、上記下板100Cの上面の周辺部は、中板100Bの下面の周辺部に融着等によって全周に亘って接合されており、上記遮光板収容部126内は窒素が封入されて減圧気密状態になされている。従って、この遮光板130としては、これがプロセスガス等に晒されることはないので、例えば図10において説明したと同様に、そのプロセスガスに反応し易い、例えばカーボンシート素材を単体で用いることができる。
As shown in FIG. 11, here, a light shielding
この場合にも、載置台32の下面側にウエハ温度の面内均一分布を崩す恐れのある不要な不均一分布の膜が付着しても、その影響がウエハに及ぶことを防止することができるので、ウエハ温度の面内均一性を高く維持することができる。
また、抵抗加熱ヒータ38からの輻射熱がこの遮光板130によって遮断されるので、処理容器内の不要な部分が不必要に加熱されることを防止でき、これと同時に抵抗加熱ヒータ38での熱効率も高めることができる。
特に、カーボンシート素材は、高純度であり、しかも厚さ方向では熱を伝え難く、平面方向では熱を伝え易いので、ガラス融着時にカーボンシートからの汚染も発生せず、良好な融着が可能になると共に、ウエハ温度の面内均一性の向上にも一層寄与することができる。
Also in this case, even if an unnecessary non-uniform film having a risk of destroying the in-plane uniform distribution of the wafer temperature adheres to the lower surface side of the mounting table 32, the influence can be prevented from reaching the wafer. Therefore, the in-plane uniformity of the wafer temperature can be maintained high.
Further, since the radiant heat from the
In particular, the carbon sheet material has high purity, and it is difficult to transfer heat in the thickness direction, and it is easy to transfer heat in the plane direction, so there is no contamination from the carbon sheet when fusing the glass, and good fusing is achieved. It becomes possible, and it can contribute to the improvement of the in-plane uniformity of the wafer temperature.
また上記実施例では処理として熱CVDによる成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマCVD処理装置、エッチング処理装置、酸化拡散処理装置、スパッタ処理装置等についても本発明を適用することができる。
また、本実施例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、LCD基板、ガラス基板等にも適用できるのは勿論である。
尚、ここで透明石英とは、向こう側が透けて見えるものは勿論、透けて見えなくても所定値以上の光を通すものは透明である。また不透明石英とは、全く光を通さないものは勿論、所定値以下しか光を通さないものも含む。またこの所定値とは、光が熱エネルギーとしてこの熱が載置台又は処理容器に影響を与えるか否かが基準となる。
In the above embodiment, the film forming process by thermal CVD has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is also applied to a plasma CVD processing apparatus, an etching processing apparatus, an oxidation diffusion processing apparatus, a sputtering processing apparatus, and the like. can do.
In this embodiment, the semiconductor wafer is described as an example of the object to be processed. However, the present invention is not limited to this and can be applied to an LCD substrate, a glass substrate, or the like.
In addition, the transparent quartz here is transparent not only through what can be seen through the other side but also through which light of a predetermined value or more passes even though it is not seen through. In addition, the opaque quartz includes not only light that does not transmit light but also light that transmits only a predetermined value or less. In addition, the predetermined value is based on whether light has thermal energy and this heat affects the mounting table or the processing container.
2 熱処理装置
4 処理容器
6 シャワーヘッド部
29 載置台構造
30 支柱
32 載置台
38 抵抗加熱ヒータ(加熱手段)
60,66 シール部材
72 上面カバー部材
74 周縁部カバー部材
76 下面カバー部材
78 支柱カバー部材
80 脚部カバー部材
82 不透明裏面カバー部材
112,112A、112B、112C 不透明部材
W 半導体ウエハ(被処理体)
2 Heat treatment apparatus 4 Processing container 6
60, 66
Claims (15)
前記載置台と前記支柱とをそれぞれ石英ガラスにより形成し、前記載置台内に加熱手段を埋め込むと共に、前記支柱を円筒体状に形成し、前記加熱手段に対する給電線を前記載置台の中心部より引き出して前記円筒体状の支柱内を下方に向けて挿通させるようにし、前記載置台の上面に、不透明な上面カバー部材を設けるように構成したことを特徴とする載置台構造。 A mounting table that mounts the object to be processed for performing a predetermined heat treatment on the object to be processed in the processing container, and a column that supports the mounting table upright from the bottom of the processing container. In the stand structure,
The mounting table and the support column are each formed of quartz glass, the heating unit is embedded in the mounting table, the column is formed in a cylindrical shape, and the power supply line to the heating unit is formed from the center of the mounting table. wherein the cylindrical shape of the strut downward so as to be inserted, prior to the upper surface of the mounting table, the opaque top configured to provide a cover member this and characterized mounting table structure drawer.
前記載置台と前記支柱とをそれぞれ石英ガラスにより形成し、前記載置台内に加熱手段を埋め込むと共に、前記支柱を円筒体状に形成し、前記加熱手段に対する給電線を前記載置台の中心部より引き出して前記円筒体状の支柱内を下方に向けて挿通させるようにし、前記載置台の下面側に、耐熱性の不透明裏面カバー部材を設けるように構成したことを特徴とする載置台構造。 A mounting table that mounts the object to be processed for performing a predetermined heat treatment on the object to be processed in the processing container, and a column that supports the mounting table upright from the bottom of the processing container. In the stand structure,
The mounting table and the support column are each formed of quartz glass, the heating unit is embedded in the mounting table, the column is formed in a cylindrical shape, and the power supply line to the heating unit is formed from the center of the mounting table. A mounting table structure characterized by being configured to be drawn out and inserted downward in the cylindrical column, and to provide a heat-resistant opaque back cover member on the lower surface side of the mounting table.
請求項1乃至13のいずれか一項に記載された載置台構造と、
前記処理容器内へ所定の処理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熱処理装置。 A processing vessel that can be evacuated;
A mounting table structure according to any one of claims 1乃Itaru 13,
Gas supply means for supplying a predetermined processing gas into the processing container;
A heat treatment apparatus comprising:
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