JP5135915B2 - 載置台構造及び熱処理装置 - Google Patents

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Ｎ_２ ガス等の不活性ガスやＯ_２ ガス等をそれぞれ処理容器内へ導入する。

例えば半導体ウエハに対して１枚毎に熱処理を施す枚葉式の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、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。

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。

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乃至５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たり、或いは特許文献６に開示されているように載置台と支柱の全体を石英ガラスにより形成することが行われている。

特開昭６３−２７８３２２号公報 特開平０７−０７８７６６号公報 特開平０３−２２０７１８号公報 特開平０６−２６０４３０号公報 特開２００４−３０７９３９号公報 特開２００４−３５６６２４号公報

ところで、前述したように、載置台の温度はウエハ面内温度の均一性を高く維持するために例えば同心円状に複数のゾーンに分けられて個別に制御されるが、この場合、実際のウエハの熱処理に先立って中心のゾーンと周辺ゾーンとにそれぞれ温度測定用の熱電対を設けて中心ゾーンと周辺ゾーンとが均熱状態になるような投入電力比を予め求めておく。そして、実際のウエハの熱処理時には中心ゾーンのみに熱電対を設けておき、この中心の熱電対からの検出温度と上記予め求めた電力比とに基づいて周辺ゾーンへの投入電力を定めて温度を制御するようにしていた。

しかしながら、上記処理容器内で熱処理が繰り返し行われると、熱処理容器内のウエハに対する輻射率が経時的に変化し、特に、成膜処理の場合には不要な薄膜が処理容器内の構成部材の表面に次第に堆積するのでウエハに対する輻射率が大きく変化することは避けられず、この結果、載置台上のウエハの温度分布の面内均一性が次第に劣化してくる、といった問題があった。

この場合、前述したように定期的、或いは不定期的に上記薄膜を除去するためのクリーニング処理が行われるが、それでも、上述したようにウエハに対する輻射率が次第に変動することは避けられなかった。

そこで、中心ゾーンのみならず周辺ゾーンにも熱電対を設けることにより温度制御の対象となるゾーン毎に熱電対を備えるようにし、各ゾーン毎に設けた熱電対の検出値に基づいて各ゾーンの温度制御をそれぞれ個別に行うことも考えられる。しかし、この場合には、中心ゾーンに設けた熱電対の導電棒は載置台の中心に接続した円筒状の支柱内を挿通させることができるが、周辺ゾーンに設けた熱電対の導電棒を上記円筒状の支柱内に挿通させることは非常に困難であり、またこの導電棒を支柱外に配設することは配設作業が複雑になるのみならず、金属コンタミネーション等を引き起こす恐れもあるので、現実的ではない。

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、構造をそれ程複雑化させることなく、複数の加熱ゾーン毎に温度測定手段を設けることができるようにし、もって被処理体の面内均一性を継続的に高く維持し、熱処理の再現性を高く維持することができる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、同心円状になされた複数の加熱ゾーン毎に配置された加熱ヒータ部よりなる加熱手段を有すると共に、熱処理の対象となる被処理体をその上に載置するための載置台と、前記加熱ゾーン毎に設けられる温度測定手段と、前記載置台を起立させて支持するために中空になされた支柱と、を有する載置台構造において、前記支柱の直径は、その下端部側から上端部に向かうに従って順次拡大されていると共に、前記上端部は前記載置台の裏面に接合されており、前記温度測定手段の測定手段本体は前記中空の支柱内と前記支柱の側壁に設けた挿通路内とに挿通させて設けられることを特徴とする載置台構造である。

このように、載置台を支持する中空の支柱を、その下端部側から上端部に向けて順次拡大するように形成し、この支柱に温度測定手段の測定手段本体を挿通させることによって、構造をそれ程複雑化させることなく、複数の加熱ゾーン毎に温度測定手段を設けることができるようにしたので、もって被処理体の面内均一性を継続的に高く維持し、熱処理の再現性を高く維持することができる。

この場合、例えば請求項２に記載したように、前記測定手段本体は屈曲可能な棒状に形成されている。
また例えば請求項３に記載したように、前記温度測定手段は熱電対よりなる。
また例えば請求項４に記載したように、前記載置台と前記支柱とは互いに同一の構成材料よりなる。
また例えば請求項５に記載したように、前記構成材料は、金属と石英とセラミックスよりなる群より選択される１の材料よりなる。

また例えば請求項６に記載したように、前記支柱は、その下端部側から上端部に向けて断面の外部が曲線を描くように末広がり状に成形されている。
また例えば請求項７に記載したように、前記曲線の曲率半径の許容最小値は、少なくとも前記測定手段本体の剛性に基づいて定められる。
また例えば請求項８に記載したように、前記許容曲率半径の最小値は２０ｍｍである。

また例えば請求項９に記載したように、前記支柱は、その下端部側から上端部に向けて断面の外部が直線を描くように成形されている。
また例えば請求項１０に記載したように、前記測定手段本体は前記支柱の下端部側より挿脱可能になされている。

請求項１１に係る発明は、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、前記載置台構造の載置台の温度を制御する温度制御部と、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、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
載置台を支持する中空の支柱を、その下端部側から上端部に向けて順次拡大するように形成し、この支柱に温度測定手段の測定手段本体を挿通させることによって、構造をそれ程複雑化させることなく、複数の加熱ゾーン毎に温度測定手段を設けることができるようにしたので、もって被処理体の面内均一性を継続的に高く維持し、熱処理の再現性を高く維持することができる。

以下に本発明に係る載置台構造及び熱処理装置の好適な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拡大断面図、図３は載置台の抵抗加熱ヒータが配設された載置台本体を示す平面図、図４は図２中の支柱のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図、図５は支柱の側壁に挿通路を形成する手順を示す説明図、図６は載置台に支柱を組み付ける時の状態を説明する説明図である。尚、ここでは熱処理装置として成膜装置を例にとって説明する。

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。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つの場合でもよいし、シャワーヘッド部６に代えて、或いは加えてガス噴射ノズルを設けるようにしてもよく、そのガス導入形態は問わない。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、例えば中空状の上方に向けて末広がり状となった石英ガラスよりなる支柱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。

そして、上記排気空間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。

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、例えば内部に所定のパターン形状に埋め込まれた加熱ヒータ部３８よりなる加熱手段４０を有しており、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４２が着脱可能に載置されていると共に、この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。

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４４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４４に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン４６を配置している。この押し上げピン４６の下端には、円弧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４８が配置されており、この押し上げリング４８に、上記各押し上げピン４６の下端が乗っている。この押し上げリング４８から延びるアーム部５０は、容器底部２０を貫通して設けられる出没ロッド５２に連結されており、この出没ロッド５２はアクチュエータ５４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４６をウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔４４の上端から上方へ出没させるようになっている。また、上記出没ロッド５２の容器底部に対する貫通部には、伸縮可能なベローズ５６が介設されており、上記出没ロッド５２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。

次に図２以降も参照して本発明に係る載置台構造２９について詳しく説明する。前述したように、この載置台構造２９は、ウエハＷを実質的に載置する載置台３２と、この載置台３２を容器底部２８から起立させて支持する支柱３０とにより主に構成されており、ここでは上記載置台３２と支柱３０は共に例えば透明な、或いは不透明な石英ガラスにより形成されている。

そして、この載置台３２中には、前述したように加熱ヒータ部３８よりなる加熱手段４０が埋め込まれている。この載置台３２の加熱領域である加熱ゾーンは、同心円状に複数、ここでは内周側の加熱ゾーン５８Ａと、その外側の外周側の加熱ゾーン５８Ｂの２つのゾーンに区分されており、上記加熱ヒータ部３８は内側の加熱ヒータ部３８Ａと外側の加熱ヒータ部３８Ｂとに上記各ゾーン５８Ａ、５８Ｂ毎に区分されている。

具体的には、上記載置台３２は、肉厚な石英ガラスよりなる載置台本体３２Ａと、薄肉な石英ガラスよりなる蓋部３２Ｂとよりなり、両者が溶接により接合される。接合前の上記載置台本体３２Ａの表面には、図３にも示すように、上記各加熱ゾーン５８Ａ、５８Ｂ毎に上記加熱ヒータ部３８Ａ、３８Ｂを配設する部分に対応させて配線溝６０Ａ、６０Ｂを、いわば一筆書きとなるように連続的に削り加工し、この配線溝６０Ａ、６０Ｂ内に沿って上記各加熱ヒータ部３８Ａ、３８Ｂを配設する。この加熱ヒータ部３８Ａ、３８Ｂは、例えばカーボンワイヤヒータにより形成される。

そして、各加熱ヒータ部３８Ａ、３８Ｂの両端はそれぞれ配線ワイヤ６２Ｘ、６２Ｙ及び６４Ｘ、６４Ｙに接続され、載置台本体３２Ａの中心に集合されて、それより下方へ引き出されている。そして、この載置台本体３２Ａの上面に、上記蓋部３２Ｂが溶接されることになる。そして、載置台本体３２Ａから下方へ延びる上記各配線ワイヤ６２Ｘ、６２Ｙ及び６４Ｘ、６４Ｙは、それぞれ細い石英管６６（図２参照）内に挿通されると共に、各石英管６６の上端は上記載置台本体３２Ａの下面中央部に溶着により接合されている。

一方、本発明の特徴とする支柱３０は、上記載置台３２と同じ材料である例えば石英ガラスよりなり、従来構造のような中空円筒体状ではなく、その直径は下端部側から上端部に向かうに従って順次拡大されていると共に、その上端部は上記載置台３２の裏面（下面）に接着されている。具体的には、この支柱３０は中空状になされて上方に向かって末広がり状、或いはラッパ状に成形されている。すなわち、その断面の外郭は上方に向かって曲線を描いて外側へ広がっている。換言すれば、この曲線は下方より上方に向かうに従って、その曲率半径が次第に小さくなっている。

そして、この支柱３０の上端部は、内周側の加熱ゾーン５８Ａの周辺部、或いは外周側の加熱ゾーン５８Ｂの領域に溶着により接合されている。そして、この支柱３０の側壁の一部には、その高さ方向に沿って挿通路６８が形成されている。この挿通路６８内には、棒状になされた測定手段本体７２Ｂを有する温度測定手段７０Ｂが挿通されている。上記載置台本体３２Ａの下面側の周辺部には、上記挿通路６８と連通するようにして素子収容穴７４Ｂが形成されており、この素子収容穴７４Ｂ内に上記温度測定手段７０Ｂの先端部を位置させている。

この場合、上記素子収容穴７４Ｂは、上記外周側の加熱ゾーン５８Ｂに対応する領域に達するように形成されており、従って、上記温度測定手段７０Ｂは外周側の加熱ゾーン５８Ｂの温度を検出するようになっている。この温度測定手段７０Ｂは例えば熱電対よりなり、この熱電対の配線が上記測定手段本体７２Ｂ内に収容されている。従って、上記素子収容穴７４Ｂ内に熱電対の測温接点が位置することになる。この測定手段本体７２Ｂは、例えば上記測温接点に用いる金属線を酸化マグネシウムやアルミナ等の粉末で絶縁して、これをステンレス鋼のパイプやインコネル製のパイプに入れて構成されており、ある程度の剛性を有して屈曲可能になされている。従って、上述のように曲線状に曲がった上記挿通路６８内へ上記温度測定手段７０Ｂの棒状の測定手段本体７２Ｂを支柱３０の下方より挿通することができるようになっている。

上述したような挿通路６８の形成方法は、図２中のＡ−Ａ線に沿った断面図を基準にして説明すると、図５（Ａ）に示すように、まず、石英ガラスにより前述したような末広がり状の支柱３０の原型を製作し、次に、図５（Ｂ）に示すように、上記原型の側壁の外周面に、その高さ（長さ）方向に沿って延びる断面凹部状の溝７６を削り加工して形成する。次に、図５（Ｃ）に示すように、上記溝７６を塞ぐようにして同じく石英ガラス製の蓋部材７８を溶着して接合させることにより、上記挿通路６８が形成されることになる。尚、上記挿通路６８の形成方法は上記方法に限定されないのは勿論である。そして、上述のようにして形成された支柱３０を、図６に示すように、上記載置台３２の下面側へ溶着により接合することになる。

また、上記載置台本体３２Ａの下面側の中央部、すなわち内周側の加熱ゾーン５８Ａにも上述した構造と同じ構造の温度測定手段７０Ａ及びこれの測定手段本体７２Ａが設けられており、上記内周側の加熱ゾーン５８Ａの温度を検出するようになっている。具体的には、上記内周側の加熱ゾーン５８Ａの領域である載置台本体３２Ａの下面の中心部には、素子収容穴７４Ａが形成されており、この素子収容穴７４Ａ内に温度測定手段７０Ａの先端部を位置させて、内周側の加熱ゾーン５８Ａの温度を検出するようになっている。この温度測定手段７０Ａは、例えば熱電対よりなり、この熱電対の配線が測定手段本体７２Ａ内に収容されている。従って、上記素子収容穴７４Ａ内に熱電対の測温接点が位置することになる。この測定手段本体７２Ａは、上記他方の測定手段本体７２Ｂと同様に構成されている。この場合には、上記測定手段本体７２Ａは曲げる必要がなく、上記中空状の支柱３０内にその下方より直線状に挿通させることになる。

そして、図２にも示すように、上記支柱３０の下端部は拡径されたフランジ部８０として構成され、このフランジ部８０が容器底部側に固定されることになる。具体的には、上記容器底部２８の中心部には、配線用の開口８２が形成されており、この開口８２の処理容器４内側の周辺部に、例えばアルミニウム合金よりなるリング状のベース板８４がボルト８６により締め付け固定されている。この場合、このベース板８４と開口８２との間には、シール性を確保するために例えばＯリング等よりなるシール部材８８が介設されている。

そして、このリング状のベース板８４上に、Ｏリング等のシール部材９０を介して上記支柱３０の下端部のフランジ部８０を設置し、このフランジ部８０の周辺部に例えばアルミニウム合金よりなる断面Ｌ字形状になされたリング状の押さえ部材９２を装着し、この押さえ部材９２をボルト９４によって上記ベース板８４へ締め付けることによって、上記フランジ部８０を固定し、この支柱３０を起立させるようになっている。

また、上記ベース板８４の下面側には、上記棒状の各測定手段本体７２Ａ、７２Ｂを貫通させて支持するための補助板９６や上記各配線ワイヤ６２Ｘ、６２Ｙ、６４Ｘ、６４Ｙを貫通させて支持する絶縁材よりなる絶縁補助板９８がそれぞれ着脱可能に設けられている。尚、上記各配線ワイヤ６２Ｘ、６２Ｙ及び６４Ｘ、６４Ｙは、それぞれのヒータ電源（図示せず）へ接続されている。

図１に戻って、上記各測定手段本体７２Ａ、７２Ｂからの配線ライン１００Ａ、１００Ｂはそれぞれ温度制御部１０２へ入力され、この温度制御部１０２からの指令に基づいて例えばコンピュータ等よりなる装置制御部１０４が上記各加熱ゾーン５８Ａ、５８Ｂに対応する加熱ヒータ部３８Ａ、３８Ｂへの投入電力を個別に制御して温度コントロールを行うことになる。この装置制御部１０４は、上記した加熱ゾーン５８Ａ、５８Ｂの温度制御のみならず、プロセス圧力の制御、供給ガスの流量制御等のこの装置全体の動作を予め定められたプログラム等に基づいてコントロールすることになる。

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、上昇された押し上げピン４６に受け渡された後に、この押し上げピン４６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４２の上面に載置してこれを支持する。

次に、シャワーヘッド部６へ処理ガスとして例えば各成膜ガスＡ、Ｂを、それぞれ流量制御しつつ供給して、このガスを各ガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂより吹き出して、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の温度は所定のプロセス温度に維持されている。これにより、半導体ウエハＷの表面に薄膜が形成されることになる。

上記した熱処理（成膜処理）中において、ウエハＷの温度は載置台３２に埋め込んで設けられた加熱手段４０によって制御される。この場合、上述したようにウエハＷを所定のプロセス温度に維持するに際して、載置台３２の内周側の加熱ゾーン５８Ａと外周側の加熱ゾーン５８Ｂとよりなる各加熱ゾーン５８Ａ、５８Ｂ毎の温度は、この各加熱ゾーン５８Ａ、５８Ｂに対応させて設けた例えば熱電対よりなる温度測定手段７０Ａ、７０Ｂによりそれぞれ検出され、その検出結果は、温度制御部１０２へ伝達される。

そして、この温度制御部１０２は、上記検出結果に基づいて装置制御部１０４を介して上記加熱ゾーン５８Ａ、５８Ｂに設けた加熱ヒータ部３８Ａ、３８Ｂ毎に個別に投入電力を制御することになる。従って、外周側の加熱ゾーンの温度を制御するために予め定められた電力比に基づいて外周側の加熱ゾーンへ投入する電力量を決定していた従来装置の場合と異なり、各加熱ゾーンの温度をそれぞれ直接的に検出し、この検出値に基づいて各加熱ゾーンへの投入電力を個別に制御するようにしたので、ウエハＷの面内温度の均一性を高く維持することができる。

特に、処理済みのウエハ枚数が累積して不要な膜付着などにより、処理容器４内のウエハＷに対する輻射率が変動した場合にあっても、各加熱ゾーン５８Ａ、５８Ｂの温度を直接的に検出するようにしているので、上記したような輻射率の変動の影響を受けることなくウエハＷの面内温度の均一性を連続的に高く維持することができ、もって、ウエハＷに対する熱処理、例えば成膜処理の再現性も向上させることができる。

また、例えば熱電対よりなる温度測定手段７０Ａ、７０Ｂが経年変化等により交換する必要がある場合には、この載置台構造２９の支柱３０の下方に設けた補助板９６（図２参照）を取り外し、この状態で内周側の加熱ゾーン５８Ａに設けていた温度測定手段７６Ａの棒状の測定手段本体７２Ａや外周側の加熱ゾーン５８Ｂに設けていた温度測定手段７０Ｂの棒状の測定手段本体７２Ｂをそれぞれ下方向へ引き抜いて取り外し、それぞれ新たなものを挿入して取り付ける。この場合、支柱３０の中心に位置する棒状の測定手段本体７２Ａは上方へ直線状に挿入するだけなので、非常に脱着操作が行い易い。

また、外周側の加熱ゾーン５８Ｂに対応する新たな棒状の測定手段本体７２Ｂは、この支柱３０の側壁に形成した挿通路６８に沿ってその下方より挿入して行けば挿入される測定手段本体７２Ｂが案内されるので、その先端部を容易に素子収容穴７４Ｂ内へ挿入して位置させることができる。

この場合、棒状の測定手段本体７２Ｂは、例えば金属のパイプ部材よりなるが、ある程度までは弾性的に屈曲可能になっているので、曲線状の挿通路６８に沿って変形させながら円滑に挿通することができる。この場合、上記挿通路６８の描く曲線、すなわち支柱３０の断面の外郭が、その下端部側から上端部に向けて描く曲線の曲率半径が過度に小さくなると、上記測定手段本体７２Ｂの許容屈曲変形量以上の曲率半径となり、この測定手段本体７２Ｂの挿脱交換ができなくなってしまう。この場合、上記曲線の曲率半径の許容最小値は、例えば上記測定手段本体７２Ｂの剛性や支柱３０を形成する石英ガラスの剛性等に基づいて定められ、具体的には許容曲率半径の最小値は２０ｍｍ程度であり、ここではその曲率半径は５０ｍｍに設定されている。尚、曲率半径の最大値は、支柱３０の上端部が載置台３２に接続される部分の半径位置によって定まることになる。

このように、本発明によれば、載置台３２を支持する中空の支柱３０を、その下端部側から上端部に向けて順次拡大するように形成し、この支柱に温度測定手段７０Ｂの測定手段本体７２Ｂを挿通させることによって、構造をそれ程複雑化させることなく、複数の加熱ゾーン毎に温度測定手段を設けることができるようにしたので、もって被処理体である半導体ウエハＷの面内均一性を継続的に高く維持し、熱処理の再現性を高く維持することができる。

尚、上記実施例では、支柱３０の断面の外郭の描く線が曲線状となるように設定したが、これに限定されず、図７に示す載置台構造の変形例の断面図のように、上記外郭の描く線が傾斜した直線状となるように設定してもよい。この場合には、この支柱３０の全体は逆さになされた円錐筒状に成形されることになる。このように形成すると、上記挿通路６８は略直線状となり、従って、棒状の測定手段本体７２Ｂの挿脱操作が比較的行い易くなる。

更には、支柱３０の形状としては、下端部側の一部は円筒体状とし、途中より上方に向けて図２に示すように順次拡径して、いわゆるラッパ状になるように成形してもよい。
また、上記実施例では、上記載置台３２及び支柱３０を共に石英ガラスで形成した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、アルミニウム合金、ステンレス鋼、或いはＳｉＣやＡｌ_２ Ｏ_３ 等のセラミック材等によって形成することができる。また、熱膨張率を考慮すると、上記載置台３２と支柱３０とは同じ材料を用いるのがよい。

更に、上記実施例では、載置台３２の加熱ゾーンは同心円状に２ゾーンに設定した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、３ゾーン以上の場合にも本発明を適用することができる。
また、上記実施例では、温度測定手段７０Ａ、７０Ｂとして熱電対を用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば加熱ゾーン５８Ａ、５８Ｂからの赤外線放射エネルギーを、ＩｎＧａＡｓ等の光起電力素子により検出するようにした温度測定手段を用いるようにしてもよい。このような温度測定手段は、光ファイバー式放射温度計として知られており、ここで光起電力素子までの赤外線透過経路（案内経路）としては棒状で屈曲性のある光ファイバーを用いることができる。この光ファイバーの先端が上記素子収容穴７４Ａ、７４Ｂ内に位置されることになる。従って、この場合、前記測定手段本体７２Ａ、７２Ｂは、光ファイバーに該当することになる。

また上記実施例では、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、アニール処理、改質処理、酸化拡散処理等のウエハを加熱する必要のある全ての熱処理に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。

本発明に係る熱処理装置を示す断面構成図である。 載置台構造を示す拡大断面図である。 載置台の抵抗加熱ヒータが配設された載置台本体を示す平面図である。 図２中の支柱のＡ−Ａ線に沿った断面を示す矢視断面図である。 支柱の側壁に挿通路を形成する手順を示す説明図である。 載置台に支柱を組み付ける時の状態を説明する説明図である。 載置台構造の変形例を示す断面図である。

符号の説明

２ 熱処理装置
４ 処理容器
６ シャワーヘッド部（ガス供給手段）
２９ 載置台構造
３０ 支柱
３２ 載置台
３２Ａ 載置台本体
３２Ｂ 蓋部
３８ 加熱手段
３８Ａ 内側加熱ヒータ部
３８Ｂ 外側加熱ヒータ部
４０ 加熱手段
５８Ａ 内周側の加熱ゾーン
５８Ｂ 外周側の加熱ゾーン
６０Ａ，６０Ｂ 配線溝
６８ 挿通路
７０Ａ，７０Ｂ 温度測定手段
７２Ａ，７２Ｂ 測定手段本体
７４Ａ，７４Ｂ 素子収容穴
７６ 溝
７８ 蓋部材
８０ フランジ部
１０２ 温度制御部
１０４ 装置制御部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

Claims (11)

1. 同心円状になされた複数の加熱ゾーン毎に配置された加熱ヒータ部よりなる加熱手段を有すると共に、熱処理の対象となる被処理体をその上に載置するための載置台と、
   前記加熱ゾーン毎に設けられる温度測定手段と、
   前記載置台を起立させて支持するために中空になされた支柱と、
   を有する載置台構造において、
   前記支柱の直径は、その下端部側から上端部に向かうに従って順次拡大されていると共に、前記上端部は前記載置台の裏面に接合されており、
   前記温度測定手段の測定手段本体は前記中空の支柱内と前記支柱の側壁に設けた挿通路内とに挿通させて設けられることを特徴とする載置台構造。
2. 前記測定手段本体は屈曲可能な棒状に形成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。
3. 前記温度測定手段は熱電対よりなることを特徴とする請求項１又は２記載の載置台構造。
4. 前記載置台と前記支柱とは互いに同一の構成材料よりな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。
5. 前記構成材料は、金属と石英とセラミックスよりなる群より選択される１の材料よりなることを特徴とする請求項４記載の載置台構造。
6. 前記支柱は、その下端部側から上端部に向けて断面の外部が曲線を描くように末広がり状に成形されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の載置台構造。
7. 前記曲線の曲率半径の許容最小値は、少なくとも前記測定手段本体の剛性に基づいて定められることを特徴とする請求項６記載の載置台構造。
8. 前記許容曲率半径の最小値は２０ｍｍであることを特徴とする請求項７記載の載置台構造。
9. 前記支柱は、その下端部側から上端部に向けて断面の外部が直線を描くように成形さ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。
10. 前記測定手段本体は前記支柱の下端部側より挿脱可能になされていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の載置台構造。
11. 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供給するガス供給手段と、
    前記載置台構造の載置台の温度を制御する温度制御部と、
    を備えたことを特徴とする熱処理装置。

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