JP5239988B2 - 載置台構造及び処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対してプラズマ処理や成膜処理等の熱処理を施す処理装置及びこれに用いられる載置台構造に関する。
一般に、IC(集積回路)等の半導体装置を製造するためには、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、改質処理等の各種の処理を、プラズマを用いて、或いはプラズマを用いないで繰り返し行って目的とする回路装置等を製造するようになっている。
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等を内蔵した載置台構造を設置し、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、プラズマを用いたり、或いは用いないで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(特許文献1〜5)。
この場合、半導体ウエハは高温に晒され、また、処理容器内へはクリーニングガスやエッチングガス等の腐食性ガス等が用いられることから、半導体ウエハを載置する上記載置台構造には、AlN(窒化アルミニウム)に代表されるセラミックスが用いられる傾向にあり、このセラミック中に加熱ヒータ部や静電チャックを設ける場合にはこのチャック電極等が埋め込まれて一体成形されている。
ここで従来の処理装置及び載置台構造の一例を説明する。図9は従来の一般的なプラズマを用いた処理装置を示す概略構成図、図10は載置台構造の抵抗加熱ヒータを示す平面図である。図9において、処理装置として、ここではプラズマ処理装置を示しており、筒体状になされた処理容器2内には、半導体ウエハWを上面に載置するための載置台構造4が設けられている。この処理容器2の天井部には、ガス導入手段としてシャワーヘッド6が設けられ、この下面のガス噴射孔6Aから必要なガスを噴射するようになっている。そして、このシャワーヘッド6には、プラズマ発生用の、例えば13.56MHzの高周波電源8が接続されており、上記シャワーヘッド6を上部電極として機能させるようになっている。
また処理容器2の底部には排気口10が設けられており、処理容器2内の雰囲気を排気できるようになっている。そして、処理容器2の一側壁には、ウエハWの搬出入時に開閉されるゲートバルブ12が設けられ、他の側壁には容器内を観察するための例えば石英ガラスよりなる観察窓14が設けられている。そして、上記載置台構造4は、ウエハWを載置する載置台本体16と、この載置台本体16を容器底部より起立させる支柱18とよりなる。この載置台本体16は例えば耐熱性及び耐腐食性のあるAlN等のセラミックよりなり、この内部には高周波電力に対する下部電極や静電チャックのチャック電極となる電極20が一体的に埋め込まれている。この電極20の下方に抵抗加熱ヒータ24よりなる加熱手段22が埋め込むようにして設けられており、ウエハWを加熱するようになっている。
上記加熱手段22を構成する抵抗加熱ヒータ24は、図10に示すように、同心円状に複数、ここでは内周ゾーンの抵抗加熱ヒータ24Aと外周ゾーンの抵抗加熱ヒータ24Bとに2つに分割されている。そして、上記各ゾーンの抵抗加熱ヒータ24A、24Bは、それぞれ個別に制御され、ウエハWの面内均一性を図るようになっている。
特開昭63−278322号公報 特開平07−078766号公報 特開平06−260430号公報 特開2004−356624号公報 特開平10−209255号公報
ところで、従来の載置台構造にあっては、処理中におけるウエハ温度の面内均一性を図るために、加熱手段22の加熱ヒータを内側ゾーンと外側ゾーンとに分割して個別に温度制御を行っているが、処理容器2の側壁部分には、ゲートバルブ12や観察窓14や各種の計測器具を取り付けるための取付ポート(図示せず)等が適宜設けられていることから、それらの部分は他の側壁部分と熱的条件が異なる場合がある。例えばゲートバルブ12の取り付け部分は、これがウエハWの搬出入のために繰り返し開閉されることから、この部分の温度は低下する傾向にあり、また観察窓14が設けられてる部分は、この観察窓14の構成材料である石英ガラスが、容器側壁の構成材料である金属、例えばアルミニウム合金等と比べて比熱等が異なることから、この観察窓14の部分が周囲の温度とは異なるような場合が生ずる。このような状況下において、ウエハWの周辺部は、上記ゲートバルブ12の取り付け部分や観察窓14の取り付け部分等から局所的に熱的に悪影響を受け易くなる。
しかしながら、上述したようにウエハWの周辺部の温度を制御する外周ゾーンの抵抗加熱ヒータ24Bは、このヒータ自体を一体でしか温度制御することができないので、ウエハの周辺部が局部的に熱的な影響を受けた場合に、これに効果的に対応することができず、従って、ウエハ温度の面内均一性が低下してしまう、といった問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、被処理体の周辺部における温度分布を個別的に、且つ簡単な構成で制御することが可能な載置台構造及び処理装置を提供することにある。
請求項1に係る発明は、処理容器内で被処理体に対して熱処理を施すために前記被処理体を載置する載置台構造において、上面に前記被処理体を載置するための載置台本体と、前記載置台本体内に設けられ、同心状に複数のゾーンに分割されると共に前記ゾーン毎に異なる給電ラインに接続された抵抗加熱ヒータ群を有する加熱手段と、前記加熱手段に供給する電力を前記ゾーン毎に制御するヒータ制御部とを備え、前記複数のゾーンの内の最外周に位置する最外周ゾーンの抵抗加熱ヒータである最外周抵抗加熱ヒータの周方向に沿った複数の位置に前記給電ラインを接続することによって前記最外周抵抗加熱ヒータを複数の領域に区分して区分ヒータとし、前記ヒータ制御部は、前記最外周抵抗加熱ヒータに対応する前記給電ラインである最外周給電ラインの状態を制御することにより前記区分ヒータ毎に供給電力を制御すると共に前記ヒータ制御部は、前記最外周給電ラインの状態を時分割で制御する複数の電力供給態様を有していることを特徴とする載置台構造である。
このように、処理容器内で被処理体に対して熱処理を施すために被処理体を載置する載置台構造において、載置台本体内に設けられ、同心状に複数のゾーンに分割されると共にゾーン毎に異なる給電ラインに接続された抵抗加熱ヒータ群を有する加熱手段と、加熱手段に供給する電力をゾーン毎に制御するヒータ制御部とを備え、複数のゾーンの内の最外周に位置する最外周ゾーンの抵抗加熱ヒータである最外周抵抗加熱ヒータの周方向に沿った複数の位置に給電ラインを接続することによって最外周抵抗加熱ヒータを複数の領域に区分して区分ヒータとし、前記ヒータ制御部は、前記最外周抵抗加熱ヒータに対応する前記給電ラインである最外周給電ラインの状態を制御することにより前記区分ヒータ毎に供給電力を制御すると共に前記ヒータ制御部は、前記最外周給電ラインの状態を時分割で制御する複数の電力供給態様を有しているようにしたので、被処理体の周辺部における温度分布を個別的に、且つ簡単な構成で制御することができ、被処理体の周辺部が処理容器の側壁から熱的な影響を受けても、この周辺部の温度を均一に維持することができ、結果的に被処理体の面内温度の均一性を向上させることができる。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記最外周抵抗加熱ヒータは、偶数個の区分ヒータに区分されていることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記ヒータ制御部は、前記最外周抵抗加熱ヒータの全ての区分ヒータに電流を流す電力供給態様を有していることを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項2の発明において、前記ヒータ制御部は、選択された一対の対向する区分ヒータに電流を流す電力供給態様を有していることを特徴とする。
請求項5の発明は、請求項2の発明において、前記ヒータ制御部は、選択された一対の隣り合う区分ヒータに電流を流す電力供給態様を有していることを特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1の発明において、前記最外周抵抗加熱ヒータは、奇数個の区分ヒータに区分されていることを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項6の発明において、前記ヒータ制御部は、選択された一対の隣り合う区分ヒータに電流を流す電力供給態様を有していることを特徴とする。
請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の発明において、前記ヒータ制御部は、前記最外周給電ラインの内の選択された給電ラインをフローティング状態にする電力供給態様を有していることを特徴とする。
請求項9の発明は、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の発明において、前記最外周抵抗加熱ヒータの区分の数は、3以上であることを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の発明において、前記載置台本体は、セラミック材、或いは石英よりなることを特徴とする。
請求項11に係る発明は、被処理体に対して熱処理を施すための処理装置において、排気可能になされた処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた請求項1乃至10のいずれか一項に記載の載置台構造と、前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、を備えたことを特徴とする処理装置である。
本発明の載置台構造及び処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
処理容器内で被処理体に対して熱処理を施すために被処理体を載置する載置台構造において、載置台本体内に設けられ、同心状に複数のゾーンに分割されると共にゾーン毎に異なる給電ラインに接続された抵抗加熱ヒータ群を有する加熱手段と、加熱手段に供給する電力をゾーン毎に制御するヒータ制御部とを備え、複数のゾーンの内の最外周に位置する最外周ゾーンの抵抗加熱ヒータである最外周抵抗加熱ヒータの周方向に沿った複数の位置に給電ラインを接続することによって最外周抵抗加熱ヒータを複数の領域に区分して区分ヒータとし、ヒータ制御部は、最外周抵抗加熱ヒータに対応する給電ラインである最外周給電ラインの状態を制御することにより区分ヒータ毎に供給電力を制御すると共にヒータ制御部は、最外周給電ラインの状態を時分割で制御する複数の電力供給態様を有しているようにしたので、被処理体の周辺部における温度分布を個別的に、且つ簡単な構成で制御することができ、被処理体の周辺部が処理容器の側壁から熱的な影響を受けても、この周辺部の温度を均一に維持することができ、結果的に被処理体の面内温度の均一性を向上させることができる。

本発明に係る載置台構造を有する処理装置を示す構成図である。 処理容器内を示す概略断面図である。 加熱手段の抵抗加熱ヒータの配置を示す平面図である。 最外周ゾーンを4区分した時の最外周給電ラインの状態と電力供給態様との関係を示す図である。 特定の区分ヒータの部分を高温に、或いは低温にコントロールする時の電力供給態様の流れの一例を示す図である。 最外周給電ラインをフローティング状態に設定することも含めた時の電力供給態様の一例を示す図である。 最外周ゾーンの抵抗加熱ヒータを3つに区分した時の状態を示す模式図である。 最外周ゾーンを3区分した時の最外周給電ラインの状態と電力供給態様との関係を示す図である。 従来の一般的なプラズマを用いた処理装置を示す概略構成図である。 載置台構造の抵抗加熱ヒータを示す平面図である。
以下に、本発明に係る載置台構造及び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は本発明に係る載置台構造を有する処理装置を示す構成図、図2は処理容器内を示す概略断面図、図3は加熱手段の抵抗加熱ヒータの配置を示す平面図である。
ここでは処理装置として平行平板型のプラズマ処理装置を例にとって説明する。図1に示すように、この処理装置としての平行平板型のプラズマ処理装置30は、例えばアルミニウム合金等により筒体状に成形された処理容器32を有している。この処理容器32の底部の中央部は、更に下方へ凸状に窪ませて設けた排気空間34が有底円筒状の区画壁36により区画形成されており、この区画壁36の底部が容器底部の一部となっている。この区画壁36の側壁には排気口38が設けられており、この排気口38には、図示しない圧力調整弁や真空ポンプ等が途中に介設された排気管40が接続されており、上記処理容器は32を所望の圧力に真空引きできるようになっている。
また上記処理容器32の側壁には、図2にも示すように、被処理体である半導体ウエハWを搬出入する搬出入口42が形成されると共に、この搬出入口42にはゲートバルブ44が設けられており、ウエハWの搬出入時にこのゲートバルブ44を開閉するようになっている。このゲートバルブ44が設けられた側壁に対して反対側の側壁には、Oリング等のシール部材45を介して例えば石英ガラスよりなる観察窓47が気密に設けられており、処理容器32内を必要に応じて観察できるようになっている。尚、処理容器32の側壁には、各種の計測機器を取り付けるためのポート等(図示せず)の熱的な不平衡を生ぜしめてしまう部材が種々取り付けられている。
また処理容器32の天井は開口され、この開口部には絶縁部材46を介してガス導入手段としてのシャワーヘッド48が設けられる。この際、上記シャワーヘッド48と絶縁部材46との間には、容器内の気密性を維持するために例えばOリング等よりなるシール部材50が介設されている。このシャワーヘッド48の上部にはガス導入口52が設けられると共に、下面のガス噴射面には複数のガス噴射孔54が設けられており、必要な処理ガスを処理空間Sに向けて噴射するようになっている。ここではシャワーヘッド48内は1つの空間になっているが、内部空間を複数に区画し、それぞれ異なるガスをシャワーヘッド48内で混合させることなく別々に処理空間Sへ供給する形式のシャワーヘッドもある。
また、このシャワーヘッド48は、プラズマ発生用の上部電極としての機能を有し、具体的には、このシャワーヘッド48にはマッチング回路56を介してプラズマ発生用の高周波電源58が接続されている。この高周波電源58の周波数は、例えば13.56MHzであるが、この周波数に限定されない。そして、この処理容器32内には、半導体ウエハWを載置するために本発明に係る載置台構造60が設けられている。この載置台構造60は、その上面である載置面にウエハWを直接的に載置するために円板状に形成された載置台本体62を有しており、この載置台本体62は、容器底部から起立させて設けた支柱64により支持されている。
上記載置台本体62の下方には、ウエハWの搬出入時に、これを下から突き上げて支持する昇降ピン機構66が設けられる。この昇降ピン機構66は、載置台本体62の周方向に沿って等間隔で配置された例えば3本(図示例では2本のみ記す)の昇降ピン68を有しており、各昇降ピン68の下端部は例えば円弧状のピンベース板70により支持されている。このピンベース板70は、容器底部を貫通された昇降ロッド72に連結されており、この昇降ロッド72はアクチュエータ74に取り付けられ、上記昇降ロッド72を上下動可能としている。また昇降ロッド72の容器底部の貫通部には容器内の気密性を維持しつつ昇降ロッド72の上下動を許容するために伸縮可能になされたベローズ76が設けられる。
また上記載置台本体62は、上記各昇降ピン68に対応させてピン挿通孔78が設けられており、上記昇降ロッド72を上下動させることにより、上記ピン挿通孔78内を挿通された昇降ピン68が、載置面上に出没してウエハWを突き上げて持ち上げたり、持ち下げたりできるようになっている。
そして、上記載置台本体62の全体及び支柱64の全体は、金属汚染がなく、且つ耐熱性に優れた材料、例えばセラミック材や石英により形成されている。上記支柱64は円筒体状に成形されており、この支柱64の上端は上記載置台本体62の下面(裏面)の中央部に例えば熱拡散融着により接合されている。この支柱64の下端部は、容器内の気密性を維持するためにOリング等のシール部材80を介して容器底部に形成した開口82の周辺部分に図示しないボルト等により連結されている。上記セラミック材としては、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al )、炭化珪素(SiC)等を用いることができる。
そして、上記載置台本体62には、静電チャックのチャック電極84と加熱手段として発熱体である抵抗加熱ヒータ群88とがそれぞれ埋め込んで設けられている。上記チャック電極84は、載置面の直下に設けられてウエハWを静電力により吸着保持するようになっており、このチャック電極84の下方に上記抵抗加熱ヒータ群88が設けられてウエハWを加熱するようになっている。
また、ここでは上記チャック電極84は、プラズマに対する下部電極として兼用されている。そして、上記チャック電極84には、図示しないチャック用給電ラインを介してウエハ吸着用の高電圧を発生する直流電源(図示せず)やプラズマイオン引き込みのためのバイアス電圧を印加する高周波電源(図示せず)が接続されている。
また上記抵抗加熱ヒータ群88には、給電ラインLが接続されると共に、この給電ラインLは円筒状の支柱64内を挿通されて外部へ引き出されている。そして、この各給電ラインLは、例えばヒータ電源やコンピュータ等を有するヒータ制御部92に接続されており、上記抵抗加熱ヒータ群88を有する加熱手段86へ供給する電力を制御してウエハWの温度をコントロールするようになっている。また、温度のコントロールのために上記載置台本体62の下部には、図示しない熱電対が設けられており、この出力を上記ヒータ制御部92へ入力するようになっている。また、上記円筒状の支柱64内へは、N やAr等の不活性ガスが供給されており、上記給電ラインL等の腐食を防ぐようになっている。
そして、本発明に係る載置台構造60にあっては、載置台本体62に設けられた加熱手段86を構成する抵抗加熱ヒータ群88は、図3に示すように同心状に複数のゾーンに分割されている。すなわち、上記加熱手段86は、載置台本体62の中心側の内周ゾーン94と、この周辺部をリング状に取り巻く外周ゾーン96との2つのゾーンに同心円状に2分割されている。ここでは、この外周ゾーン96が最外周に位置するので最外周ゾーンとなる。
そして、これに応じて抵抗加熱ヒータ群88も、内周ゾーン94側の抵抗加熱ヒータ98と外周ゾーン96側の抵抗加熱ヒータ100とに分割区分されている。そして、上記抵抗加熱ヒータ98、100はゾーン毎に異なる給電ラインLに接続されている。ここで図3(A)は内外周ゾーン94、96の全体の抵抗加熱ヒータ98、100の配置状態を示し、図3(B)は外周ゾーン96側の抵抗加熱ヒータ100の配置を取り出して示している。
上記内周ゾーン94の抵抗加熱ヒータ98は、内周ゾーン94の全体に亘って、例えば半径方向へジグザグ状に展開して、いわば一筆書き状に配置されており、この抵抗加熱ヒータ98の両端は、給電ラインL5、L6にそれぞれ接続されている。
これに対して、最外周ゾーンである外周ゾーン96に配置される抵抗加熱ヒータ100は最外周抵抗加熱ヒータとなり、外周ゾーン96に沿って蛇行するように配置されてリング状(環状)になっている。各抵抗加熱ヒータ98、100の配設パターンは上記各パターンに特に限定されるものではない。この最外周抵抗加熱ヒータである抵抗加熱ヒータ100(以下「最外周抵抗加熱ヒータ」とも称す)は、その周方向に沿った複数の位置に、上記内周ゾーン94用の上記給電ラインL5、L6とは異なる給電ラインLが接続されており、この最外周抵抗加熱ヒータ100を複数の領域に区分している。
図示例では、上記最外周抵抗加熱ヒータ100は、その周方向に沿った偶数個、例えば4つの均等な長さの位置に4つの給電ラインL1、L2、L3、L4をそれぞれ接続して、最外周抵抗加熱ヒータ100を4つの領域区分ヒータ100A、100B、100C、100Dに区分している。これらの給電ラインL1〜L4は最外周抵抗加熱ヒータ100に接続されているので、最外周給電ラインとも称す。
そして、上記区分ヒータ100A〜100Dを区分するように接続された上記最外周給電ラインL1〜L4は、載置台本体62の中心部まで配設され、その後は、前述したように円筒状の支柱64内を挿通させてヒータ制御部92に接続されており、これらの最外周給電ラインL1〜L4の状態を制御することにより、上記最外周抵抗加熱ヒータ100を区分毎、すなわち区分ヒータ100A〜100D毎に供給電力を制御できるようになっている。
また上記載置台本体62の裏面(下面)側には、前述したように図示しない熱電対が設けられており、この温度測定値を上記ヒータ制御部92へ入力してこの測定値に基づいて載置台本体62の全体の温度をコントロールするようになっている。尚、この熱電対は、各ゾーン毎、或いは各ゾーンと最外周ゾーンの区分ヒータ100A〜100D毎に対応させて設けるようにしてもよい。
そして、このプラズマ処理装置30の動作の全体は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部102により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムは、フレキシブルディスク、CD(Compact Disc)、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはDVD等の記憶媒体104に記憶されている。具体的には、この装置制御部102からの指令により、各ガスの供給の開始、停止や流量制御、マイクロ波や高周波の供給や電力制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。また上記ヒータ制御部92は、上記装置制御部102の支配下で動作するのは勿論である。
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置30の動作について図4及び図5も参照して説明する。図4は最外周ゾーンを4区分した時の最外周給電ラインの状態と電力供給態様との関係を示す図、図5は特定の区分ヒータの部分を高温に、或いは低温にコントロールする時の電力供給態様の流れの一例を示す図である。
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44、搬出入口42を介して処理容器32内へ搬入され、このウエハWは、上昇された昇降ピン68に受け渡された後に、この昇降ピン68を降下させることにより、ウエハWを載置台構造60の載置台本体62の上面に載置してこれを支持する。
次に、シャワーヘッド48へ各種の処理ガスとして例えば成膜ガスを、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54より噴射し、処理空間Sへ導入する。そして、排気管40に設けた真空ポンプ(図示せず)の駆動を継続することにより、処理容器32内や排気空間34内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁(図示せず)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。すなわち、載置台本体62の加熱手段86である抵抗加熱ヒータ群88に、ヒータ電源を内蔵するヒータ制御部92から給電ラインL(L1〜L6)を介して電圧を印加することにより抵抗加熱ヒータ群88を加熱し、これにより載置台本体62の全体が加熱される。
この結果、載置台本体62上に載置したウエハWが昇温加熱される。この時、載置台本体62に設けた図示しない熱電対ではウエハ温度が測定され、この測定値に基づいて上記ヒータ制御部92が温度制御することになる。この時、温度制御の態様は後述する。
またこれと同時にプラズマ処理を行うために、高周波電源58を駆動することにより、上部電極であるシャワーヘッド48と下部電極である載置台本体62との間に高周波電圧を印加し、処理空間Sにプラズマを生成すると同時に、静電チャックを形成するチャック電極84に高圧の直流電圧を印加し、静電力によりウエハWを吸着する。そして、この状態で所定のプラズマ処理を行う。また、この際に、載置台本体62のチャック電極84にバイアス用の高周波電源(図示せず)から高周波を印加することにより、プラズマイオンの引き込みを行うことができる。これにより、ウエハWの表面にプラズマ処理が施され、例えば薄膜が形成されることになる。
さて、上述のようにウエハWに対して成膜等のプラズマ処理が行われている間はヒータ制御部92から各ゾーン94、96の各抵抗加熱ヒータ98、100へフィードバック制御でそれぞれ電力が供給されて個別に制御されている。ここでは、例えばヒータ制御部92にサイリスタ等のスイッチング素子が含まれており、このスイッチング素子を駆動することにより、上記各抵抗加熱ヒータ98、100へ時分割で電力をパルス状に供給するようになっている。この場合、内周ゾーン94の抵抗加熱ヒータ98へは給電ラインL5、L6を介して電力がフィードバック制御で供給されており、この内周ゾーン94の温度制御は一体的に行われる。
これに対して、最外周ゾーン(外周ゾーン)96の抵抗加熱ヒータである最外周抵抗加熱ヒータ100は、周方向へ4つの領域に区分されており、4つの最外周給電ラインL1〜L4の状態を変えることによって各区分ヒータ100A〜100D毎に供給電力を供給して個別に制御するようになっている。
例えば図9及び図10において説明したように、従来の載置台構造にあっては、処理容器2の側壁等に設けたゲートバルブ12や観察窓14等の熱的に不平衡を生ぜしめる部材の影響を受けて、これらの部材に近いウエハ周辺部の領域の温度が、他の部分と比較して局所的に高くなったり、或いは低くなったりしてウエハ温度の面内均一性を低下させる原因になっていた。
しかしながら、本発明の載置台構造の場合には、上述したように最外周ゾーン96における最外周抵抗加熱ヒータ100は、例えば4つの領域に区分されており、そして、この4つの区分ヒータ100A〜100D毎に個別に温度制御することができるので、上述のようにゲートバルブ44や観察窓47等の熱的に不平衡を生ぜしめる部材が存在しても、この熱的影響を補償して抑制することができ、従って、ウエハ温度の面内温度の均一性を高めることができる。
このように最外周抵抗加熱ヒータ100の各区分ヒータに対する電力供給の態様を図4及び図5を参照して具体的に説明する。図4においては、各最外周給電ラインL1〜L4に加える電圧の状態を示しており、時分割制御においてパルスが立っている部分は電圧が印加されている部分を示し、パルスが立っていない部分はゼロボルト(接地)を示している。例えばパルスが立っている部分では200ボルトの電圧が印加される。
そして、ここでは電力供給態様の一例として態様1〜態様7までが示されており、この時の電流の流れる方向が、最外周ゾーン96の各区分ヒータの部分に矢印で示されている。これらの態様1〜態様7を時分割で適宜選択して切り替えて行くことで最外周ゾーン96の温度制御を行う。例えば態様1では、最外周給電ラインL1、L3に電圧を印加し、最外周給電ラインL2、L4を0ボルトにすることにより、全ての区分ヒータ100A〜100Dに電流を流すことができる。この場合は、最外周ゾーン96が均等に昇温される。尚、ここで最外周給電ラインL1、L3に替えて、最外周給電ラインL2、L4に電圧を印加しても、電流の方向は逆になるが全ての区分ヒータ100A〜100Dに電流を流すことができる点では、上記態様と同じである。
次に態様2では、最外周給電ラインL3、L4に電圧を印加し、最外周給電ラインL1、L2を0ボルトにしている。これにより、区分ヒータ100B、100Dに電流を流し、区分ヒータ100A、100Cには電流を流さないようにすることができる。すなわち、この場合には選択された一対の対向する区分ヒータ100B、100Dに電流を流すことができる。尚、この場合、上記最外周給電ラインL3、L4に替えて、最外周給電ラインL1、L2に電圧を印加しても、電流の方向は逆になるが区分ヒータ100B、100Dに電流を流すことができる。この態様2では、区分ヒータ100B、100Dの部分のみを加熱することができることになる。
次に態様3では、最外周給電ラインL1、L4に電圧を印加し、最外周給電ラインL2、L3を0ボルトにしている。これにより、区分ヒータ100A、100Cに電流を流し、区分ヒータ100B、100Dには電流を流さないようにすることができる。すなわち、この場合には選択された一対の対向する区分ヒータ100A、100Cに電流を流すことができる。尚、この場合、上記最外周給電ラインL1、L4に替えて、最外周給電ラインL2、L3に電圧を印加しても、電流の方向は逆になるが区分ヒータ100A、100Cに電流を流すことができる。この態様3では、区分ヒータ100A、100Cの部分のみを加熱することができることになる。
次に態様4では、最外周給電ラインL1、L2、L3に電圧を印加し、最外周給電ラインL4を0ボルトにしている。これにより、区分ヒータ100C、100Dに電流を流し、区分ヒータ100A、100Bには電流を流さないようにすることができる。すなわち、この場合には選択された一対の隣り合う区分ヒータ100C、100Dに電流を流すことができる。この態様4では、区分ヒータ100C、100Dの部分のみを加熱することができることになる。
次に態様5では、最外周給電ラインL1、L3、L4に電圧を印加し、最外周給電ラインL2を0ボルトにしている。これにより、区分ヒータ100A、100Bに電流を流し、区分ヒータ100C、100Dには電流を流さないようにすることができる。すなわち、この場合には選択された一対の隣り合う区分ヒータ100A、100Bに電流を流すことができる。この態様5では、区分ヒータ100A、100Bの部分のみを加熱することができることになる。
次に態様6では、最外周給電ラインL1、L2、L4に電圧を印加し、最外周給電ラインL3を0ボルトにしている。これにより、区分ヒータ100B、100Cに電流を流し、区分ヒータ100A、100Dには電流を流さないようにすることができる。すなわち、この場合には選択された一対の隣り合う区分ヒータ100B、100Cに電流を流すことができる。この態様6では、区分ヒータ100B、100Cの部分のみを加熱することができることになる。
次に態様7では、最外周給電ラインL2、L3、L4に電圧を印加し、最外周給電ラインL1を0ボルトにしている。これにより、区分ヒータ100A、100Dに電流を流し、区分ヒータ100B、100Cには電流を流さないようにすることができる。すなわち、この場合には選択された一対の隣り合う区分ヒータ100A、100Dに電流を流すことができる。この態様7では、区分ヒータ100A、100Dの部分のみを加熱することができることになる。
また、上記した各電力供給態様を組み合わせて例えば図5(A)に示すように、態様2→態様7→態様4(順番は問わない)の各3態様を組み合わせて時分割制御することにより、例えば区分ヒータ100A〜100Cと比較して区分ヒータ100Dのみを高い温度に加熱することができる。尚、図5(A)中の矢印は、図4の場合と同様に電流の方向を示している。この場合、同様に電力供給態様を適宜選択して用いることにより、区分ヒータ100A〜100C毎に個別に選択して他の区分ヒータよりも高い温度に加熱することができる。
また、上記した各電力供給態様を組み合わせて例えば図5(B)に示すように、態様5→態様6→態様3→態様1(順番は問わない)の各4態様を組み合わせて時分割制御することにより、例えば区分ヒータ100A〜100Cと比較して区分ヒータ100Dのみを低い温度に加熱することができる。尚、図5(B)中の矢印は、図4の場合と同様に電流の方向を示している。この場合、同様に電力供給態様を適宜選択して用いることにより、区分ヒータ100A〜100C毎に個別に選択して他の区分ヒータよりも低い温度に加熱することができる。
また、図4に示す各最外周給電ラインL1〜L4におけるパルス状の印加電力のパルス幅を変化させることにより、すなわちデューティ比を変化させることにより、各区分ヒータ100A〜100Dへの供給電力をそれぞれ制御することができる。実際の温度制御では、上述した各電力供給態様1〜7或いはそれに付随して説明した電力供給態様の組み合わせと、上記印加電力のパルス幅を変化させるデューティ比の制御とにより、最外周ゾーン96の温度制御が行われることになる。
例えば処理容器32の側壁において、ゲートバルブ44と、これに対向する観察窓47とを設けた箇所に対応するウエハ周辺部の温度が低くなる傾向にある場合であって、このゲートバルブ44や観察窓47に対応する区分ヒータが、例えばそれぞれ区分ヒータ100A、100Cの場合には、この区分ヒータ100A、100Cに投入する電力を、他の区分ヒータ100B、100Dに投入する電力よりも大きくするために例えば態様3に示すようなパターンで電流が流れる時間が多くなるように時分割制御し、温度が低くなる傾向にある部分の温度補償を行う。
これにより、ゲートバルブ44や観察窓47に対応するウエハ周辺部へ投入する熱量が増大するので、外周ゾーンであるウエハ周辺部の周方向における温度を均一化することができ、その結果、内周ゾーンも含めたウエハWの面内温度の均一性を高めることが可能となる。尚、上記各態様1〜7は、単に一例を示したに過ぎず、各最外周給電ラインL1〜L4への電圧の印加と状態と、0ボルト状態とを適宜選択して設定すれば、更に種々の別の電力供給態様を実現することができる。
以上のように、処理容器2内で被処理体、例えば半導体ウエハWに対して熱処理を施すために被処理体を載置する載置台構造において、載置台本体62内に設けられ、同心状に複数のゾーンに分割されると共にゾーン毎に異なる給電ラインLに接続された抵抗加熱ヒータ群88を有する加熱手段86と、加熱手段86に供給する電力をゾーン毎に制御するヒータ制御部92とを備え、複数のゾーンの内の最外周に位置する最外周ゾーン96の抵抗加熱ヒータである最外周抵抗加熱ヒータ100の周方向に沿った複数の位置に給電ラインL1〜L4を接続することによって最外周抵抗加熱ヒータを複数の領域に区分して区分ヒータ100A〜100Dとし、ヒータ制御部92は、最外周抵抗加熱ヒータ100に対応する給電ラインである最外周給電ラインL1〜L4の状態を制御することにより区分ヒータ毎に供給電力を制御するようにしたので、被処理体の周辺部における温度分布を個別的に、且つ簡単な構成で制御することができ、被処理体の周辺部が処理容器2の側壁から熱的な影響を受けても、この周辺部の温度を均一に維持することができ、結果的に被処理体の面内温度の均一性を向上させることができる。
<給電ラインがフローティング状態を含む場合>
先の図4及び図5で説明した最外周給電ラインの状態は、所定の電圧を印加した場合と電圧がゼロボルト(接地)の場合のいずれかの状態であったが、これに加えて最外周給電ラインをフローティング状態(何ら電位を印加しないで電気的に浮かせた状態)にする場合も含めるようにして制御するようにしてもよい。図6は最外周給電ラインをフローティング状態に設定することも含めた時の電力供給態様の一例を示す図であり、図中の”F”はフローティング状態になっている場合を示し、他の部分の説明は図4において説明した通りである。
例えば態様11の場合は、1つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL1をフローティング状態にし、他のいずれか1つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL4に電圧を印加し、他の最外周給電ラインL2、L3をゼロボルトに設定している場合を示す。
この場合には、区分ヒータ100A、100C、100Dに電流が流れ、区分ヒータ100Bには電流が流れない。そして、ここでは区分ヒータ100A、100Dは直列接続された状態となっており、その電流は区分ヒータ100Cに流れる電流の1/2となっている(1つの区分ヒータ当たりの電力は1/4)。
また態様12の場合は、1つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL1をフローティング状態にし、他のいずれか2つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL2、L4に電圧を印加し、他の最外周給電ラインL3をゼロボルトに設定している場合を示す。この場合には、区分ヒータ100B、100Cに電流が流れ、区分ヒータ100A、100Dには電流が流れない。
また態様13の場合は、2つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL3、L4をフローティング状態にし、他のいずれか1つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL1に電圧を印加し、他の最外周給電ラインL2をゼロボルトに設定している場合を示す。この場合には、全ての区分ヒータ100A〜100Dに電流が流れる。そして、ここでは区分ヒータ100B、100C、100Dは直列接続された状態となっており、その電流は区分ヒータ100Aに流れる電流の1/3となっている(1つの区分ヒータ当たりの電力は1/9)。
また態様14の場合は、2つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL1、L2をフローティング状態にし、他のいずれか1つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL3に電圧を印加し、他の最外周給電ラインL4をゼロボルトに設定している場合を示す。
この場合には、態様3と同様に全ての区分ヒータ100A〜100Dに電流が流れる。そして、ここでは区分ヒータ100D、100A、100Bは直列接続された状態となっており、その電流は区分ヒータ100Cに流れる電流の1/3となっている(1つの区分ヒータ当たりの電力は1/9)。
例えば態様15の場合は、2つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL1、L3をフローティング状態にし、他のいずれか1つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL4に電圧を印加し、他の最外周給電ラインL2をゼロボルトに設定している場合を示す。
この場合には、全ての区分ヒータ100A〜100Dに電流が流れる。そして、ここでは区分ヒータ100A、100Dとが直列接続され、また区分ヒータ100B、100Cとが直列接続された状態となっている。
このように、上記態様11〜態様15に示す各電力供給態様と図4に示す各電力供給態様とを組み合わせて時分割制御することにより、更に細かな温度制御を行うことが可能となる。尚、上述したように態様11〜態様15は、フローティング状態に設定する最外周給電ラインの一例を示したに過ぎず、これに限定されない。
すなわち、ここでは態様11〜態様15までの5つの態様について代表的に示しているが、各最外周給電ラインL1〜L4は、図4の場合と同様に全て等価であって、どのようにライン番号を入れ替えてもよく、同様な電力供給態様を示すのは勿論である。
<最外周ゾーンの3分割>
上記各実施例においては、最外周ゾーンの抵抗加熱ヒータを偶数である4つに区分した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、奇数、例えば3つに区分するようにしてもよい。図7及び図8は、このような場合の図面を示し、図7は最外周ゾーンの抵抗加熱ヒータを3つに区分した時の模式図を示し、図8は最外周ゾーンを3区分した時の最外周給電ラインの状態と電力供給態様との関係を示す図である。尚、図4〜図6において説明した内容は、ここでもそのまま適用される。
図7に示すように、ここでは最外周抵抗加熱ヒータ100を、その周方向に沿って3つに区分して区分ヒータ100A、100B、100Cとしており、それぞれの区分した箇所に最外周給電ラインL1、L2、L3を接続している。
この場合には、一例として図8に示すような電力供給態様を実現することができる。例えば態様21では、最外周給電ラインL1〜L3の内のいずれか2つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL1、L3に電圧を印加し、最外周給電ラインL2を0ボルトに設定している。すなわち、この場合には、選択された一対の隣り合う区分ヒータ100A、100Bに電流を流すことができる。この態様21では、区分ヒータ100A、100Bの部分のみを加熱することができることになる。
次に、態様22では、最外周給電ラインL1〜L3の内のいずれか2つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL1、L2に電圧を印加し、最外周給電ラインL3を0ボルトに設定している。すなわち、この場合には、選択された一対の隣り合う区分ヒータ100B、100Cに電流を流すことができる。この態様22では、区分ヒータ100B、100Cの部分のみを加熱することができることになる。
次に態様23では、最外周給電ラインL1〜L3の内のいずれか2つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL2、L3に電圧を印加し、最外周給電ラインL1を0ボルトに設定している。すなわち、この場合には、選択された一対の隣り合う区分ヒータ100A、100Cに電流を流すことができる。この態様23では、区分ヒータ100A、100Cの部分のみを加熱することができることになる。
次に態様24では、最外周給電ラインL1〜L3の内のいずれか1つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL1に電圧を印加し、最外周給電ラインL2、L3を0ボルトに設定している。すなわち、この場合には、選択された一対の隣り合う区分ヒータ100A、100Cに電流を流すことができる。この態様24では、区分ヒータ100A、100Cの部分のみを加熱することができることになる。
この態様24は、加熱する区分ヒータは態様23と同じであるが、電流の方向が逆になっているのだけである。また、ここで上記最外周給電ラインL1に替えて他の1つの最外周給電ラインのみに電流を流すようにしてもよいのは勿論である。
次に態様25では、フローティング状態(F)に設定する最外周給電ラインが含まれる場合の一例を示しており、最外周給電ラインL1〜L3の内のいずれか1つの最外周給電ライン、例えば最外周給電ラインL1に電圧を印加し、最外周給電ラインL3を0ボルトに設定していると共に、最外周給電ラインL2をフローティンング状態としている。すなわち、この場合には、全ての区分ヒータ100A〜100Cに電流を流して加熱することができるようになっている。
ただし、ここでは区分ヒータ100A、100Bが直列接続になっており、その電流は他の区分ヒータ100Cに流される場合の1/2となっている(1つの区分ヒータ当たりの電力は1/4)。この態様25の電力制御とフローティング状態のパターンは、他のいずれの最外周給電ラインについても同様に適用できるのは勿論である。
尚、以上の各実施例では、最外周抵抗加熱ヒータを3区分、或いは4区分に区分した場合を例にとって説明したが、3以上の区分数ならば、奇数、偶数を限らずに、その区分数は特に限定されない。また、ここでは載置台本体62を内周ゾーンと外周ゾーンの2つの加熱ゾーンに同心円状に分割した場合を例にとって説明したが、更に3つ以上の加熱ゾーンに同心円状に分割した場合にも本発明を適用することができ、この場合には最も外側の加熱ゾーンが最外周加熱ゾーンとなり、このゾーンに配設される抵抗加熱ヒータが最外周抵抗加熱ヒータとなって、その周方向に沿って区分されることになる。またここでは最外周給電ラインL1〜L4は、内周側ゾーンの抵抗加熱ヒータ98を避けるようにして載置台本体62の中心部まで配設されていた。しかし例えば内周側ゾーンの抵抗加熱ヒータ98と最外周抵抗加熱ヒータ100とを、載置台本体62の厚み方向で、高さの異なる2つの面に配置すれば、最外周給電ラインL1〜L4は内周側ゾーンの抵抗加熱ヒータ98のパターンを避けて通す必要はなくなり、設計の自由度を上げることができる。
また更に、ここでは載置台構造として支柱64を設けた場合を例にとって説明したが、支柱64を設けない載置台構造にも本発明を適用することができる。また、載置台本体62の構成材料としては、セラミック材や石英に限定されず、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の金属を用いた載置台本体に対しても、本発明を適用することができる。
また、ここでは、印加電圧をデジタル的にパルス状に制御する場合を例にとって説明したが、振幅を変化させてアナログ的に制御するようにしてもよい。
また、以上の実施例では静電チャックと下部電極の電極を共通に用いた場合を例にとって説明したが、両者を別々に設けてもよい。更には、本発明のプラズマ処理装置では平行平板型の処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、他の膜種の成膜装置やエッチング装置等の高周波やマイクロ波を用いた全てのプラズマ処理装置に本発明を適用することができる。
更に、本発明の処理装置は、プラズマを用いない処理装置、例えば熱CVD成膜装置、熱酸化装置、アニール装置、改質装置等にも適用することができ、この場合には、静電チャックや下部電極は不必要となって設けられないことになる。
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、この半導体ウエハにはシリコン基板やGaAs、SiC、GaNなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック材基板等にも本発明を適用することができる。
30 プラズマ処理装置(処理装置)
32 処理容器
48 シャワーヘッド(ガス導入手段)
60 載置台構造
62 載置台本体
64 支柱
86 加熱手段
88 抵抗加熱ヒータ群
92 ヒータ制御部
94 内周ゾーン
96 外周ゾーン(最外周ゾーン)
98 抵抗加熱ヒータ
100 抵抗加熱ヒータ(最外周抵抗加熱ヒータ)
100A〜100D 区分ヒータ
L(L1〜L6) 給電ライン
L1〜L4 最外周給電ライン
W 半導体ウエハ(被処理体)

Claims (11)

  1. 処理容器内で被処理体に対して熱処理を施すために前記被処理体を載置する載置台構造において、
    上面に前記被処理体を載置するための載置台本体と、
    前記載置台本体内に設けられ、同心状に複数のゾーンに分割されると共に前記ゾーン毎に異なる給電ラインに接続された抵抗加熱ヒータ群を有する加熱手段と、
    前記加熱手段に供給する電力を前記ゾーン毎に制御するヒータ制御部とを備え、
    前記複数のゾーンの内の最外周に位置する最外周ゾーンの抵抗加熱ヒータである最外周抵抗加熱ヒータの周方向に沿った複数の位置に前記給電ラインを接続することによって前記最外周抵抗加熱ヒータを複数の領域に区分して区分ヒータとし、前記ヒータ制御部は、前記最外周抵抗加熱ヒータに対応する前記給電ラインである最外周給電ラインの状態を制御することにより前記区分ヒータ毎に供給電力を制御すると共に前記ヒータ制御部は、前記最外周給電ラインの状態を時分割で制御する複数の電力供給態様を有していることを特徴とする載置台構造。
  2. 前記最外周抵抗加熱ヒータは、偶数個の区分ヒータに区分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. 前記ヒータ制御部は、前記最外周抵抗加熱ヒータの全ての区分ヒータに電流を流す電力供給態様を有していることを特徴とする請求項2記載の載置台構造。
  4. 前記ヒータ制御部は、選択された一対の対向する区分ヒータに電流を流す電力供給態様を有していることを特徴とする請求項2記載の載置台構造。
  5. 前記ヒータ制御部は、選択された一対の隣り合う区分ヒータに電流を流す電力供給態様を有していることを特徴とする請求項2記載の載置台構造。
  6. 前記最外周抵抗加熱ヒータは、奇数個の区分ヒータに区分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。
  7. 前記ヒータ制御部は、選択された一対の隣り合う区分ヒータに電流を流す電力供給態様を有していることを特徴とする請求項6記載の載置台構造。
  8. 前記ヒータ制御部は、前記最外周給電ラインの内の選択された給電ラインをフローティング状態にする電力供給態様を有していることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の載置台構造。
  9. 前記最外周抵抗加熱ヒータの区分の数は、3以上であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の載置台構造。
  10. 前記載置台本体は、セラミック材、或いは石英よりなることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の載置台構造。
  11. 被処理体に対して熱処理を施すための処理装置において、
    排気可能になされた処理容器と、
    被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた請求項1乃至10のいずれか一項に記載の載置台構造と、
    前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
    を備えたことを特徴とする処理装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200388514A1 (en) * 2019-06-07 2020-12-10 Tokyo Electron Limited Thermal regulator, substrate processing apparatus, and method of controlling temperature of stage

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011077967A1 (de) * 2011-06-22 2012-12-27 Wacker Chemie Ag Elektrode und Verfahren zur Stromversorgung eines Reaktors
US10388493B2 (en) 2011-09-16 2019-08-20 Lam Research Corporation Component of a substrate support assembly producing localized magnetic fields
US8461674B2 (en) * 2011-09-21 2013-06-11 Lam Research Corporation Thermal plate with planar thermal zones for semiconductor processing
JP5973731B2 (ja) 2012-01-13 2016-08-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びヒータの温度制御方法
US9324589B2 (en) * 2012-02-28 2016-04-26 Lam Research Corporation Multiplexed heater array using AC drive for semiconductor processing
JP2014029784A (ja) * 2012-07-31 2014-02-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 3ゾーン抵抗体からなる結線構造体を具備したヒータ
JP2014049667A (ja) * 2012-09-03 2014-03-17 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びこれを備えた基板処理装置
SG11201510784RA (en) * 2013-07-04 2016-02-26 Ev Group E Thallner Gmbh Method and device for treating a substrate surface
JP6100672B2 (ja) * 2013-10-25 2017-03-22 東京エレクトロン株式会社 温度制御機構、温度制御方法及び基板処理装置
CN104681380B (zh) * 2013-11-29 2017-07-07 中微半导体设备(上海)有限公司 一种静电卡盘及其等离子体处理室
US9716022B2 (en) 2013-12-17 2017-07-25 Lam Research Corporation Method of determining thermal stability of a substrate support assembly
JP6240532B2 (ja) * 2014-02-27 2017-11-29 東京エレクトロン株式会社 静電チャックの温度制御方法
WO2015153756A1 (en) * 2014-04-01 2015-10-08 Entegris, Inc. Heated electrostatic chuck
JP6219227B2 (ja) * 2014-05-12 2017-10-25 東京エレクトロン株式会社 ヒータ給電機構及びステージの温度制御方法
CN107004626B (zh) * 2014-11-20 2019-02-05 住友大阪水泥股份有限公司 静电卡盘装置
JP6655310B2 (ja) * 2015-07-09 2020-02-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
DE102016111234B4 (de) * 2016-06-20 2018-01-25 Heraeus Noblelight Gmbh Vorrichtung für die thermische Behandlung eines Substrats sowie Trägerhorde und Substrat-Trägerelement dafür
JP6730861B2 (ja) * 2016-06-22 2020-07-29 日本特殊陶業株式会社 保持装置
JP6688172B2 (ja) * 2016-06-24 2020-04-28 東京エレクトロン株式会社 基板処理システムおよび方法
DE102016113815A1 (de) * 2016-07-27 2018-02-01 Heraeus Noblelight Gmbh Infrarotflächenstrahler und Verfahren zur Herstellung des Infrarotflächenstrahlers
US11631597B2 (en) 2017-02-01 2023-04-18 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Holding apparatus
JP7158131B2 (ja) * 2017-05-30 2022-10-21 東京エレクトロン株式会社 ステージ及びプラズマ処理装置
JP7063334B2 (ja) * 2017-06-14 2022-05-09 住友電気工業株式会社 半導体基板加熱用基板載置台および半導体基板加熱ヒータ
WO2018230232A1 (ja) * 2017-06-14 2018-12-20 住友電気工業株式会社 ウエハ加熱ヒータ及び半導体製造装置
JP2019012670A (ja) * 2017-07-03 2019-01-24 日新イオン機器株式会社 弁体装置、弁体装置モジュール
KR102021353B1 (ko) * 2017-07-21 2019-09-16 주식회사 엘케이엔지니어링 정전척의 에지 링
JP6483296B2 (ja) * 2018-01-11 2019-03-13 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法
CN109768003A (zh) * 2018-12-19 2019-05-17 华进半导体封装先导技术研发中心有限公司 用于矫正包含集成电路芯片的塑封平板翘曲的承载结构
KR102558722B1 (ko) * 2018-12-20 2023-07-24 엔지케이 인슐레이터 엘티디 세라믹 히터
JP7249791B2 (ja) * 2019-01-25 2023-03-31 東京エレクトロン株式会社 ヒータの温度制御方法、ヒータ及び載置台
JP6617214B2 (ja) * 2019-02-08 2019-12-11 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法
US20220115216A1 (en) * 2020-04-21 2022-04-14 Hitachi High-Tech Corporation Plasma processing apparatus and plasma processing method
CN111560606B (zh) * 2020-05-21 2022-08-16 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体热处理设备中加热炉体控制方法、加热炉体及设备
US20230212780A1 (en) * 2020-10-21 2023-07-06 Enkris Semiconductor, Inc. Bearing systems and power control methods for bearing device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001244212A (ja) * 2000-03-02 2001-09-07 Ushio Inc 白熱ランプ点灯制御方法および光照射式加熱装置
JP4009100B2 (ja) * 2000-12-28 2007-11-14 東京エレクトロン株式会社 基板加熱装置および基板加熱方法
JP2005026120A (ja) * 2003-07-03 2005-01-27 Ibiden Co Ltd セラミックヒータ
JP2006332410A (ja) * 2005-05-27 2006-12-07 Kyocera Corp ウェハ加熱装置およびそれを用いた半導体製造装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200388514A1 (en) * 2019-06-07 2020-12-10 Tokyo Electron Limited Thermal regulator, substrate processing apparatus, and method of controlling temperature of stage
US11705347B2 (en) * 2019-06-07 2023-07-18 Tokyo Electron Limited Thermal regulator, substrate processing apparatus, and method of controlling temperature of stage

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