WO2005015620A1

WO2005015620A1 - 熱処理装置

Info

Publication number: WO2005015620A1
Application number: PCT/JP2004/011551
Authority: WO
Inventors: Sumi Tanaka; Takayuki Kamaishi; Kouki Suzuki
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2004-08-11
Publication date: 2005-02-17
Also published as: JP4200844B2; KR20060032651A; CN1701416A; US20080011734A1; KR100697402B1; JP2005064018A; US7250094B2; US20060124060A1; US7769279B2; CN100349262C

Abstract

　本発明は、載置台の下方の空間に処理ガスが侵入することを防止することを目的としている。支柱５６の上端部の内周部分に載置台５８の下面を支持する支持面６２を設ける。支持面６２の外側の支柱５６の上端部の中間周部分に、周方向に延びるパージガス溝６４を形成する。パージガス溝６４の外側の支柱５６の上端部の外周部分に対応する位置に狭隘流路６８を設ける。パージガス供給手段６６からパージガス溝６４内に供給されたパージガスは、パージガス溝６４内を周方向に拡散して、狭隘流路６８から外側に流出する。このようなパージガスの流れにより、処理ガスが、パージガス溝６４および載置台の下方の空間Ｓ１に侵入することが防止される。

Description

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ウェハ等の被処理体に所定の熱処理を施す熱処理装置に関する。

背景技術

[0002] 一般に、半導体集積回路の製造工程においては、被処理体である半導体ウェハに明

対して、成膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理、ァニール処理および改質処理等の種々の処理が施される。例えば、成田膜処理において、ウェハ表面にポリシリコン膜、 SiO 膜、 W (タングステン)膜、 WSi (タングステンシリサイド)膜、 Ti (チタン)膜、

2

TiN (チタンナイトライド)膜、 TiSi (チタンシリサイド)膜等が堆積される。このような成膜処理を行う熱処理装置は、例えば特開平 9 - 237763号公報および特開 2001 - 2 3966号公報に開示されてレ、る。

[0003] ここで、従来の一般的な枚葉式の熱処理装置について、図 7を参照して説明する。

図 7は従来の一般的な枚葉式の熱処理装置の構成を示す図である。この熱処理装置は、真空引き可能な処理容器 2を有しており、その天井部には各種の必要なガスを処理容器 2内へ導入するシャワーヘッド部 4が設けられている。また、この処理容器 2内には、容器の底部から上方に延びる円筒状の支柱 6上に、薄い板状の載置台 8 が支持されており、載置台 8の上面には半導体ウェハ Wが載置される。処理容器 2の下方には、複数の加熱ランプ 10が設けられている。加熱ランプ 10が発する熱線は容器底部に設けた透過窓 12を介して容器内に導入されて載置台 8を加熱し、これによりウェハ Wが加熱される。

[0004] パージガス供給手段 14が、載置台 8の下方の空間に、パージガスとして N ガスを

2 供給する。これにより、載置台 8の下方の空間に処理ガスが侵入することが防止され、透過窓 12の上面や載置台 8の下面に不要な膜が付着することが防止される。透過窓 12に不要な膜が付着すると、熱線の透過率が低下して加熱効率が悪化してしまう。また、載置台 8の下面に不要な膜が不均一に付着すると光吸収率の不均一が生じるため載置台 8に温度分布が発生し、その結果、ウェハ温度の面内均一性が低下する。このような問題を回避するため、上記のパージガスの供給は非常に重要である。

[0005] ところで、上述したような例えば成膜処理を行う場合、成膜に用いる処理ガスの拡散速度がそれ程大きくない場合には、処理ガスが載置台 8の下方の空間に侵入することを十分に阻止できる。し力、しながら、シランガスのように拡散速度が非常に大きい処理ガスが用いられる場合には、載置台 8の下方の空間にパージガスを供給しているにも関わらず、僅かな隙間から処理ガスが載置台 8の下方の空間に侵入し、載置台 8の下面や透過窓 12の上面に不要な膜が付着する場合がある。

[0006] これを回避するため、パージガスの流量を大幅に増加させることも考えられる。しかし、パージガス流量を増加させると載置台 8の下方の空間内の圧力が増大する。その増大した圧力は載置台 8の下面全体に負荷されるため、載置台 8が浮き上がり載置台の位置ずれが生じる可能性がある。また、載置台 8が強固に固定されている場合には、載置台 8自体が破壊する可能性がある。更には、支柱 6の上端面と載置台 8の下面との間の隙間を通って外側に噴出するパージガスの流速が相当に大きくなるため、載置台 8の周縁部が局部的に冷却され、ウェハ Wの面内温度の均一性を悪化させる。このような理由で、パージガスの流量を大幅に増加させることはできない。発明の開示

[0007] 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、被処理体を載置する載置台の下方の空間に処理ガスが侵入するのを確実に防止することが可能な熱処理装置を提供することにある。

[0008] 上記の目的は各請求項に定義された発明により解決される。本発明は、真空引き可能な処理容器と、前記処理容器の底部から上方に延びる円筒状の支柱と、被処理体を載置するために前記支柱の上端に支持された板状の載置台と、前記載置台に載置された被処理体を加熱するための加熱ランプと、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段と、を備えた熱処理装置において、前記円筒状の支柱の上端部の内周部分に、前記載置台の周縁部の下面と接触してこれを保持する支持面が周方向に沿って形成されており、前記円筒状の支柱の上端部の中間周部分に、パージガスを流すためのパージガス溝が周方向に沿って形成されており、前記円筒状の支柱の上端部の外周部分に、前記処理ガスが前記パージガス溝に侵入することを防止しつつ前記パージガス溝を流れるパージガスを外側へ排出させる狭隘流路が周方向に沿って設けられており、前記パージガス溝へパージガスを供給するためのパージガス供給手段が設けられていることを特徴としている。

[0009] 本発明によれば、パージガス溝内に供給されたパージガスはパージガス溝内に概ね均等に分布し、狭隘流路を通って外側に排出される。狭隘流路によりもたらされる絞り効果により、パージガスは流速を増して狭隘流路から噴出する。このため、処理ガスの拡散速度が大きくても、処理ガスが狭隘流路を通って、パージガス溝内および載置台の下方の空間に侵入することを防止することができる。

[0010] 処理ガスの侵入防止効果を増大させるため、狭隘流路を区画する部材の表面に、ラビリンス溝を設けることができる。

[0011] 本発明の一実施形態において、前記狭隘流路は、前記円筒状の支柱の外周部分の上端面と前記上端面に対向する前記載置台の下面との間の隙間であり、円筒状の支柱の上端部における前記中間周部分のパージガス溝は、前記円筒状の支柱の上端部の前記外周部分と前記内周部分との間の隙間である。この場合、前記ラビリンス溝は、前記円筒状の支柱の外周部分の上端面に円周方向に沿って設けることができる。

[0012] 前記円筒状の支柱の半径方向外側に間隔を隔てて、前記載置台の周縁部の上面を押さえつける押圧部を有する円筒状の押さえ部材が設けることができ、これにより、前記押さえ部材の内周面と前記支柱の外周面との間に、前記狭隘流路から排出されたパージガスがそこを通って下方向に流れるパージガス排出流路を形成することができる。このようにパージガス排出流路を設けることにより、処理ガスが狭隘流路まで到達し難くなる。前記押さえ部材は、好ましくは熱伝導性が低い材料からなる。

[0013] 好ましくは、前記押さえ部材の下端部は、前記処理容器の底部に、弾性部材を介して固定されており、これにより、前記載置台に上向きの力が負荷された場合、前記載置台は前記弾性部材を弾性変形させつつ上方向に移動可能となっている。この固定構造によれば、載置台の下方の空間の圧力が載置台の上方の処理空間の圧力より高くなつても、載置台を一時的に変位させることにより載置台の下方の空間の圧力を逃がすことにより、載置台の破損を防止することができる。

[0014] 好ましくは、前記支持面と、前記支持面と接触する前記載置台の周縁部の下面とは、共に鏡面仕上げされている。これによれば、両面が密接するため、仮にパージガス溝に処理ガスが侵入しても、載置台の下方の空間に処理ガスが侵入することを抑制すること力 Sできる。

[0015] 前記支柱に、前記支柱の半径方向外側に前記加熱ランプから放射された光が洩れることを防止するための遮光部材が設けることができる。前記遮光部材は、光反射部材力構成することができる。

[0016] 好ましくは、前記支柱の内側の載置台の下方の空間にパージガスを供給するためのパージガス供給手段が更に設けられる。これによれば、この空間に処理ガスが侵入することをより効果的に抑制することができる。この場合、好ましくは、前記円筒状の支柱の半径方向内側に間隔を隔てて、円筒状の流路形成部材が設けられており、前記支柱の内周面と前記流路形成部材の外周面との間に前記載置台の下面側の空間に供給されたパージガスがそこを通って下方に流れるパージガス流出通路が形成され、前記パージガス流出通路の下端部は、前記処理容器内を真空引きする真空排気系にパージガス通路を介して接続されてレ、る。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]は、本発明の熱処理装置の第 1実施形態の構成を示す断面図である。

[図 2]は、図 1に示された支柱およびその近傍の部材を拡大して示す断面図である。

[図 3]は、図 1に示された支柱の拡大平面図である。

[図 4]は、本発明の第 2実施形態を示す、図 2と同様の図である。

[図 5]は、本発明の第 2実施形態を示す、図 3と同様の図である。

[図 6]は、本発明の関連技術を説明するための説明図である。

[図 7]は、従来の一般的な枚葉式の熱処理装置の構成を概略的に示す図である。発明の実施の形態

[0018] 以下に本発明に係る熱処理装置の実施形態を添付図面を参照して詳述する。

[第 1実施形態]

まず図 1一図 3を参照して本発明の第 1の実施形態について説明する。図 1は本発明の熱処理装置の第 1実施形態の構成を示す断面図、図 2は図 1に示された支柱およびその近傍の部材を拡大して示す断面図、図 3は図 1に示された支柱の拡大平面図である。ここでは熱処理としてポリシリコン膜を CVDにより成膜する場合を例にとつて説明する。

[0019] 熱処理装置 20は、真空引き可能な、例えばアルミニウム製の、筒体状の処理容器

22を有している。処理容器 22の天井部には、処理容器 22内へ必要な処理ガスを導入するためのガス供給手段として、例えばシャワーヘッド部 24が〇リング等のシール部材 26を介して気密に設けられている。シャワーヘッド部 24の下面には多数のガス噴射孔 28が設けられており、これらのガス噴射孔 28から処理空間 Sに向けて処理ガスが供給される。例示された実施形態においては、処理ガスとして、シランガス（SiH

)と、 H ガスと、 N ガス（キャリアガス）とが用いられる。

2 2

[0020] なお、図 1ではシャワーヘッド部 24は簡略化して記載してあるので、図面からは全ての処理ガスがシャワーヘッド部 24内で混合された後に処理空間 Sに供給されるように見える。し力ながら、シャワーヘッド部 24は、いわゆるポストミックス法と呼ばれるガス供給方法に適合するように構成されていてもよい。この場合、シャワーヘッド部 2 4内は複数の分離された部屋が設けられ、それぞれの部屋に異なったガスが導入され、これらガスはシャワーヘッド部 24から処理空間 Sに噴射された時に初めて混合される。本実施形態においては、実際には、キャリアガスと一緒にシャワーヘッド部 24 に供給されたシランガスは、水素ガスとは別個にシャワーヘッド部 24内で拡散し、シランガスと水素ガスとは処理空間 Sに噴射された後に混合される。

[0021] 処理容器 22の側壁には、被処理体である半導体ウェハ Wを処理容器 22に搬出入する際に開閉されるゲートバルブ 30が設けられる。処理容器 22の底壁 32の周辺部には複数の排気口 34が形成されてレ、る。これらの排気口 34には比較的大口径の複数の配管 36がそれぞれ接続されており、これらの配管 36は真空ポンプが介設された真空排気系 38の一部をなす。これにより、処理容器 22内の雰囲気を略均等に真空排気すること力 Sできる。処理容器 22の底壁 32の中央部には、大口径の開口 40が形成されており、この開口 40には十分な耐圧性を有する透過窓 42が Oリング等のシール部材 44を介して気密に装着されている。透過窓 42は、例えば透明な石英からなる [0022] 透過窓 42の下方に設けられたランプハウジング 46が、透過窓 42を覆って設けられている。ランプハウジング 46内にはウェハ Wを加熱するための加熱ランプ手段 48が設けられている。例示された実施形態においては、加熱ランプ手段 48は、反射板を兼ねるランプ取付台 50に複数の加熱ランプ 52を取付けることにより構成されている。ランプ取付台 50はモータ 54の回転軸に連結されており、加熱ランプ 52は回転しな力 Sらウェハ w側に向けて熱線を照射する。

[0023] 処理容器 22の底壁 32には、そこから上方に延びる円筒状の支柱 56が設置されている。支柱 56の上端部は薄い板状の載置台 58を支持しており、載置台 58の上面には半導体ウェハ Wが載置される。例示された実施形態において、載置台 58は黒色のグラフアイト製の円板からなり、その表面には灰色の SiCコーティングが施されている。特に図 2に示すように、詳細には、処理容器 22の底壁 32の上面には、開口 40を囲むように円環状のベース板 60が取り付けられており、このベース板 60上に、円筒状の支柱 56が起立している。例示された実施形態において、ベース板 60はアルミ二ゥムからなり、支柱 56は透明な石英からなる。

[0024] この円筒状の支柱 56は所定の厚さ、例えば 9. 5mm程度の厚さを有している。支柱 56の上端部は、内周部分と、外周部分と、内周部分と外周部分との間の中間周部分とを有する。支柱 56の上端部の内周部分は外周部分および中間周部分よりも高さが高く形成され、内周部分の上端面は載置台 58の周縁部の下面を接触させて載置台 58を支持するためのリング状の支持面 62を提供する。支持面 62と載置台 58の周縁部の下面とは、共に鏡面仕上げされており、これにより両面が気密性良くかつ均一に面接触できる。支持面 62の幅は例えば 2. 7mm程度である。

[0025] 支柱 56の上端部の中間周部分は内周部分および外周部分よりも高さが低く形成され、これにより中間周部分に内周部分および外周部分に囲まれたリング状のパージガス溝 64が形成されている。パージガス溝 64の幅は例えば 2.2mm程度、深さは例えば 2.0mm程度である。パージガス溝 64の底面すなわち中間周部分の上端面には、円周方向に沿って所定の間隔を空けて複数のガス孔 64Aが形成されている。これらのガス孔 64Aには、第 1のパージガス供給手段であるパージガス導入通路 66が接続されている。各パージガス導入通路 66は、支柱 56内を上下方向に延びており、更にその下端部はベース板 60及び底壁 32を貫通しており、そこに図示しないガス源から流量制御されたパージガスが供給される。パージガスとしては、 N ガスや Arガス等の不活性ガスを用いることができ、本実施形態においては N ガスを用いている。

[0026] また、支柱 56の外周部分の上端面は内周部分の上端面である支持面 62より僅かに低くなつており、これにより、支柱 56の外周部分の上端面 70と載置台 58の周縁部の下面との間に非常に狭い隙間 68が形成される。隙間 68の大きさ L1は、例えば数 z m 数十 x m程度とされ、隙間 68の径方向幅 L2は例えば 4.6mm程度である。隙間 68は、パージガス溝部 64内へ供給されたパージガスを外側に流出させるための狭隘流路 (以下「狭隘流路 68」と称する）を提供する。狭隘流路 68は、支柱 56の周方向に沿ってリング状に延びている。狭隘流路 68は、支柱 56の外周部分の上端面（ 70)を切削またはブラスト処理することにより、上端面 70の高さを支持面 62より数 μ m—数十 μ m程度低くすることにより形成することができる。

[0027] 支柱 56の外周面には、その周方向に沿って略全域に亘つて遮光部材 72が設けられている。遮光部材 72は、加熱ランプ 52からの熱線をここで遮断してその外側に洩れ出ないようにして、遮光部材 72の外側にある部品を熱力保護する。遮光部材 72 は、黒色若しくは灰色のセラミックからなる光吸収性の材料により形成することができる。これに代えて、アルミニウム等の光反射性の材料を遮光部材 72として用いることもでき、この場合ウェハ Wの加熱効率が向上する。

[0028] 支柱 56から所定の間隔を隔てて外側には、載置台 58を支柱 56に向けて押さえつけるための円筒状の押さえ部材 74が設けられている。押さえ部材 74の全体は熱伝導性が低い材料、例えば石英により形成されており、その上端部にはリング状の押圧部 74Aが設けられている。押圧部 74Aの内周部の下面は載置台 58の周縁部の上面に接触して載置台 58を押圧し、これにより載置台 58が支柱 56に固定される。

[0029] 載置台 58の周縁部の上面には、押圧部 74Aを受け入れるためにリング状の段差 7 6が設けられており、これにより載置台 58の中心側上面と押圧部 74Aの上面とが同一水平面上に位置するため処理ガス流の乱れが発生しない。

[0030] 押さえ部材 74の下端部にはリング状のフランジ部 74Bが形成されている部 74Bは、その周方向に沿って等間隔で複数個設けられたボルト 78と各ボルト 78に装着された弾性部材例えばコイルパネ 80とを介して、コイルパネ 80により下方に付勢された状態で上方向に移動可能にベース板 60に取り付けられている。ボルト 78およびコイルパネ 80は、耐食性の高い材料、例えばインコネル (登録商標）により構成されている。

[0031] フランジ部 74Bの下面とベース板 60の上面との間には、僅かな隙間が存在する。これにより、円筒状の支柱 56の外周面と円筒状の押さえ部材 74の内周面との間に形成される円筒状の隙間（その幅 L3が例えば 0. 3mm程度）が、パージガス排出流路 82として利用できる。前述した狭隘流路 68から流出したパージガスは、パージガス排出流路 82に沿って下方向に流れ、フランジ部 74Bの下面とベース板 60の上面との間の隙間から外側に流出する。

[0032] また、処理容器 22の底壁 32及びベース板 60を貫通して、第 2のパージガス供給手段であるパージガス導入通路 84が形成されてレ、る。パージガス導入通路 84を介して、図示しないガス源から流量制御されたパージガスを、円筒状の支柱 56の内部の、載置台 58の下方の空間 S1に導入することができる。パージガスとしては、例えば N ガスや Arガス等の不活性ガスを用いることができ、本実施形態では N ガスを用いている。

[0033] 支柱 56から所定の間隔を隔てて内側には、円筒状の流路形成部材 86が、ベース板 60上に設けられており、これにより流路形成部材 86の外周面とこの外側に位置する支柱 56の内周面との間に円筒状のパージガス流出通路 88が形成される。流路形成部材 86の上端と載置台 58とは僅かに離間しており、載置台 58の下方の空間 S1 内へ供給されたパージガスは、パージガス流出通路 88の上端からそこに流れ込んでパージガス流出通路 88内を流下する。流路形成部材 86は耐熱性材料、例えば透明な石英により形成されている。パージガス流出通路 88の幅 L4は例えば 1. 0mm程度である。

[0034] パージガス流出通路 88の底部となるベース板 60の上面には、その周方向に沿つて略等間隔で複数、例示された実施形態においては 4つ（図 3参照）のガス孔 90が形成されている。ガス孔 90には、ベース板 60及び処理容器 22の底壁 32を貫通して真空排気系 38の配管 36へ連通するパージガス通路 92が接続されている。パージガス通路 92は、ベース板 60及び底壁 32を貫通する貫通孔 94と、この貫通孔 94の出口 94Aと配管 36の側壁に設けた開口 36Aとを接続する例えばステンレス管からなる外付け管 96とからなる。外付け管 96の長さは、配管 36内を流れる未反応処理ガスが外付け管 96内をパージガスの流れ方向と逆方向に拡散しても載置台 58の下方の空間 S1内へは侵入できないような十分に長い長さ、例えば 30cm程度以上に設定されている。なお、外付け管 96の長さの適正値は、外付け管 96の内径の大きさにも依存する。

[0035] ベース板 60の周縁部には、ベース板 60の周方向に沿って、冷却水等の冷媒を流すことによりベース板 60を冷却するための冷却ジャケット 98が形成されている。なお、押さえ部材 74の外周側には、ウェハ Wを載置台 58に移載する時にウェハ Wの周縁部の下面を保持してウェハ Wを昇降させるリフタ機構（図示せず）が設けられている。

[0036] 次に熱処理装置の動作にっレ、て説明する。

まず、未処理の半導体ウェハ W力開放されたゲートバノレブ 30を介してこの処理容器 22内へ導入されて、載置台 58上に載置される。そして、処理容器 22内を密閉した後、加熱ランプ手段 48の加熱ランプ 52を点灯して熱線を載置台 58の下面に照射し、これにより載置台 58の上面に載置されているウェハ Wを所定のプロセス温度、例えば 700°Cまで昇温し、この温度を維持する。

[0037] これと同時に、処理容器 22内の処理空間 Sに、シャワーヘッド部 24力処理ガスとして SiH ガス、 H ガス、 N ガスを供給する。 SiH ガスと H ガスとが熱分解反応し

、これによりウェハ Wの表面にポリシリコン膜が堆積する。処理容器 22内は真空引きされているので、未反応の各種のガスや反応副生成物ガスは、載置台 58の周辺部から下方へ略均等に流下し、排気口 34を介して真空排気系 38の配管 36内に流入し、そこを流れて系外へ排出される。このような状況下において、非常に拡散係数が大きい SiH ガスおよび H ガスは、僅かな隙間が存在すると、その隙間を通って載置台 58の下方の空間 S1に侵入し、これにより載置台 58の下面や透過窓 42の上面に不要な膜が堆積するおそれがある。 [0038] し力ながら、本実施形態においては、パージガス導入通路 84を介して空間 S1内へパージガスである N ガスが供給されており、また、パージガス導入通路 66を介し

2

て支柱 56の上端部にパージガスである N ガスが供給されているので、空間 S1内へ

2

SiH ガスや H ガスが侵入することを防止することができる。図 2に示すように、パー

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ジガス導入通路 84から空間 S1へ供給されたパージガスは、空間 S1内を上昇し、その後矢印 100に示すように載置台 58の下面近傍で下方に向きを変え、パージガス流出通路 88内を流下する。更にパージガスは、貫通路 94及び外付け管 96からなるパージガス通路 92を介して真空引きされている配管 36内へ流出し、そこを流れる処理空間 Sから排出されたガスとともに配管 36内を流れて系外へ排出される。

[0039] このとき、配管 36内を流れる未反応 SiH ガスや未反応 H ガス力 S、外付け管 96、

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貫通路 94内およびパージガス流出通路 88内をパージガスの流れ方向と逆方向に拡散して空間 S1内へ侵入する可能性がある。し力ながら、配管 36内は図示しない真空ポンプにより強力に真空引きされている。このため、 SiH ガスや H ガスはパージ

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ガス通路 92内には殆ど侵入することはできない。また、外付け管 96の長さも例えば 3 Ocm程度と十分に長レ、。更に、流路形成部材 86が支柱 56の高さと概ね同じ高さの円筒体状に成形されているため、流路形成部材 86の外側に形成されるパージガス流出通路 88の上下方向長さも長レ、。このため、 SiH ガスや H ガスは、仮にパージ

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ガス通路 92に侵入できたとしても、空間 S1内まで到達することはできなレ、。なお、パージガス導入通路 84を介して供給されるパージガスの流量は例えば lOOOsccm程度であるが、この流量は特に限定されない。

[0040] また、処理空間 S側内の SiH ガスおよび H ガスは、パージガス流出通路 82内を

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パージガスの流れ方向と逆方向に拡散して、支持面 62と載置台の下面との間の隙間を介して載置台 58の下方の空間 S1内へ侵入する可能性がある。し力ながら、パージガス導入通路 66を介して N ガスよりなるパージガス力支柱 56の上端部に形

2

成したパージガス溝 64内に供給され、パージガス溝 64内を周方向に拡散し、狭隘流路 68を介してパージガス排出流路 82に排出され、パージガス排出流路 82内を流下し、パージガス排出流路 82の下端部においてベース板 60と押さえ部材 74のフラ ;部 74Bとの間から排気口 34の近傍に流出し、そして真空排気系 36を介して系外へ排出される。ここで、狭隘流路 68の上下方向幅 L1は数/ m—数十 μ ΐη程度と非常に狭いため、狭隘流路 68を外側に向けて流れるパージガスの流速は非常に大きくなる。このため、 SiH ガスおよび H ガスがパージガスの流れ方向と逆方向に拡

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散することにより空間 S1へ侵入することを、確実に防止することができる。更に、押さぇ部材 74が支柱 56の高さと概ね同じ高さの円筒体状に成形されているため、押さえ部材 74の内側に形成されるパージガス排出流路 82の上下方向長さも長い。このため、 SiH ガスおよび H ガスがパージガス排出流路 82の上部まで拡散することを抑

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制すること力 sできる。

[0041] また支柱 56の支持面 62およびこれに面接触する載置台 58の下面は共に鏡面仕上げされているため、これら両面は周方向に沿ってほぼ均一に隙間無く面接触する。従って、仮に SiH ガスおよび H ガスが狭隘流路 68を通ってパージガス溝 64内ま

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で侵入してきたとしても、これらのガスが載置台 58の下方の空間 S1へ侵入することを抑制することができる。また、空間 S1へ供給されたパージガスが支柱 56の支持面 62 とこれと接触する載置台 58の下面との隙間から局部的に漏れ出ることを防止することができる。このため、パージガスの局部的な漏出によって発生する載置台 58の局部的な冷却もなくなり、載置台 58及びウェハ Wの面内温度の均一性を高く維持することができる。なお、パージガス導入通路 66を介して供給されるパージガスの流量は例えば 500— lOOOsccm程度である力この流量に特に限定されるものではなレ、。なお、仮に、支柱 56の支持面 62およびこれに面接触する載置台 58の下面の間から Si H ガスおよび H ガスが空間 S1側に侵入したとしても、支持面 62近傍にはパージガ

4 2

ス流出通路 88内に向力うパージガスの気流 100があるため、侵入したガスは直ちに気流 100に乗って排出される。

[0042] 従来の熱処理装置においては、載置台の下方の空間に大流量のパージガスを流してこの部分の圧力を上げると、載置台全体に大きな圧力が加わって載置台が破損する恐れがあった。しかし、本実施形態においては、パージガス導入通路 66を介して大流量のパージガスを流しても、高い圧力が負荷されるのは狭隘流路 68を区画する微小面積の部分だけであり、載置台 58が破損するおそれは無い。従って載置台 5 8の温度分布に問題が生じない限りにおいて、パージガス導入通路 66から供給されるパージガスの流量を増大させることができ、これにより、 SiH ガスおよび H ガスが

4 2 載置台 58の下方の空間 S1内へ侵入することをより確実に防止することができる。

[0043] また、載置台 58の周縁部は、石英などの熱伝導性の低い材料よりなる押さえ部材 7 4の押圧部 74Aにより保持されているため、載置台 58の周縁部から押圧部 74Aを介して逃げる熱量を低減することができる。このため、ウェハ Wの面内温度の均一性に悪影響を与えることもない。

[0044] また不測のアクシデントにより、処理空間 Sの圧力が異常低下したり、或いは載置台

58の下方の空間 S1の圧力が異常上昇することにより載置台 58に対して大きな上向きの力が作用した場合には、載置台 58及びこれを固定する押さえ部材 74が、押さえ部材 74の下端部を固定しているコイルバネ 80のバネ力に杭して一時的に上昇する。これにより空間 S1と処理空間 Sの圧力差を緩和することができるため、載置台 58が破損することを防止することができる。

[0045] [第 2実施形態]

次に図 4および図 5を参照して本発明の第 2実施形態について説明する。図 4は本発明の第 2実施形態に係る支柱およびその周辺部品を拡大して示す断面図、図 5は第 2実施形態に係る支柱の平面図である。図 4および図 5において、図 1一図 3に示す構成部品と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。

[0046] 先に説明した第 1実施形態においては、狭隘流路 68を区画する支柱 56の外周部分の上端面 70 (図 2参照）は平坦面であつたが、この第 2実施形態においては上端面 70の略中央部に、周方向に延びるリング状のラビリンス溝 110が形成されている。

[0047] ラビリンス溝 110の深さ及び幅は、それぞれ 2.0mm及び 1.0mm程度である。図示例では 1つし力ビリンス溝 110を設けていないが、複数のラビリンス溝を同心円状に設けてもよい。狭隘流路 68にラビリンス溝 110を設けることにより、仮に狭隘流路 68 の外側のパージガス流出通路 82内を SiH ガスおよび H ガスがパージガスの流れ

4 2

方向と逆方向に拡散して狭隘流路 68内に入り込んでも、ラビリンス溝 110内に SiH

4 ガスおよび H ガスが滞留してパージガス溝 64側に拡散することが防止されるため、

2

これらのガスが下面側空間 S1内へ侵入することをより確実に防止することができる。

[0048] 上記の実施形態の説明は熱処理としてポリシリコン膜を成膜する場合を例にとって行ったが、これには限定されず、本発明は他の熱処理、例えば他の膜種を成膜するための熱処理、並びに酸化拡散処理および改質処理等の成膜処理以外の熱処理を行う熱処理装置にも適用することができる。また、熱処理装置により処理される被処理体は半導体ウェハに限定されず、 LCD基板およびガラス基板等であってもよい。

[0049] [関連技術]

次に、図 6を参照して本発明の関連技術について説明する。

熱処理装置のある部品 120を冷却若しくは加熱するために部品 120に設けられる媒体通路 122の従来の配置が、図 6 (A)に示されている。媒体通路 122の出口側端部は部品 120の中央部から半径方向外側に向けて直線的に延びている。一方、媒体通路 120は、部品 120の周縁部の入口側端から出発して反時計回りに周方向に延び、出口側端部の近傍で向きを変えて半径方向内側に延び、更に時計周りに周方向に延び、出口側端部の近傍で向きを変えて半径方向内側に延び、再度反時計回りに周方向に延び、これの繰り返しにより部品 120の中央部に至る。熱媒体は部品 120の周辺部から媒体通路 122内を周方向に流れつつ徐々に中央部に向かい、中央部に到達した後に半径方向外側に向かい排出される。なお、逆方向に熱媒体を流すことちある。

[0050] このような熱媒体の流し方では、熱媒体が初めに流れる部分と後で流れる部分との間、すなわちここでは部品 120の周辺部と中央部との間で大きな温度差が生じて熱分布が発生し、この部品 120を面内温度の均一性が良い状態で加熱若しくは冷却することができない。

[0051] この問題を解決するために改良された媒体通路は図 6 (B)に示されている。部品 1 24に設ける媒体通路 126は、部品 120の周縁部の入口側端から出発して渦卷状に反時計方向回りに中央部まで延び、中央部に到達した後に折り返し、渦巻状に時計方向回りに周縁部まで延びる。

[0052] このように形成した媒体通路 126に熱媒体 (冷却媒体または加熱媒体）を流すことにより、周辺部から中央部に向けて渦巻き状に流れた熱媒体は、今度は逆に中央部力周辺部に向けて渦巻き状に流れる。従って、この部品 124の面内温度の均一性が高レ、状態で、これを冷却または加熱することが可能となる。部品 124としては、半導体ウェハの熱処理装置やプラズマ処理装置等に使用される部品であって、冷却や加熱が必要とする全ての部品が対象となり、例えばシャワー部、或いは処理容器の底部等が対象部品となる。

Claims

請求の範囲

[1] 真空引き可能な処理容器と、前記処理容器の底部から上方に延びる円筒状の支柱と、被処理体を載置するために前記支柱の上端に支持された板状の載置台と、前記載置台に載置された被処理体を加熱するための加熱ランプと、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段と、を備えた熱処理装置において、

前記円筒状の支柱の上端部の内周部分に、前記載置台の周縁部の下面と接触してこれを保持する支持面が周方向に沿って形成されており、

前記円筒状の支柱の上端部の中間周部分に、パージガスを流すためのパージガス溝が周方向に沿って形成されており、

前記円筒状の支柱の上端部の外周部分に、前記処理ガスが前記パージガス溝に侵入することを防止しつつ前記パージガス溝を流れるパージガスを外側へ排出させる狭隘流路が周方向に沿って設けられており、

前記パージガス溝へパージガスを供給するためのパージガス供給手段が設けられている、

ことを特徴とする熱処理装置。

[2] 前記狭隘流路を区画する部材の表面にラビリンス溝が設けられていることを特徴とする、請求項 1記載の熱処理装置。

[3] 前記円筒状の支柱の半径方向外側に間隔を隔てて、前記載置台の周縁部の上面を押さえつける押圧部を有する円筒状の押さえ部材が設けられており、これにより、前記押さえ部材の内周面と前記支柱の外周面との間に、前記狭隘流路から排出されたパージガスがそこを通って下方向に流れるパージガス排出流路が形成されることを特徴とする、請求項 1に記載の熱処理装置。

[4] 前記押さえ部材は、熱伝導性が低い材料力もなることを特徴とする、請求項 3記載の熱処理装置。

[5] 前記押さえ部材の下端部は、前記処理容器の底部に、弾性部材を介して固定されており、これにより、前記載置台に上向きの力が負荷された場合、前記載置台は前記弾性部材を弾性変形させつつ上方向に移動可能であることを特徴とする、請求項 3 に記載の熱処理装置。

[6] 前記支持面と、前記支持面と接触する前記載置台の周縁部の下面とは、共に鏡面仕上げされていることを特徴とする、請求項 1に記載の熱処理装置。

[7] 前記支柱には、前記支柱の半径方向外側に前記加熱ランプから放射された光が洩れることを防止するための遮光部材が設けられていることを特徴とする、請求項 1 に記載の熱処理装置。

[8] 前記遮光部材は、光反射部材からなることを特徴とする、請求項 7に記載の熱処理

[9] 前記支柱の内側の載置台の下方の空間にパージガスを供給するためのパージガス供給手段が更に設けられていることを特徴とする、請求項 1に記載の熱処理装置。

[10] 前記円筒状の支柱の半径方向内側に間隔を隔てて、円筒状の流路形成部材が設けられており、前記支柱の内周面と前記流路形成部材の外周面との間に前記載置台の下面側の空間に供給されたパージガスがそこを通って下方に流れるパージガス流出通路が形成され、前記パージガス流出通路の下端部は、前記処理容器内を真空引きする真空排気系にパージガス通路を介して接続されていることを特徴とする、請求項 9記載の熱処理装置。

[11] 前記流路形成部材は、透明な石英からなることを特徴とする、請求項 10に記載の

[12] 前記支柱は、透明な石英からなることを特徴とする、請求項 1に記載の熱処理装置

[13] 前記狭隘流路は、前記円筒状の支柱の外周部分の上端面と前記上端面に対向する前記載置台の下面との間の隙間からなり、

前記円筒状の支柱の上端部の前記中間周部分のパージガス溝は、前記円筒状の支柱の上端部の前記外周部分と前記内周部分との間の隙間からなる、

ことを特徴とする、請求項 1に記載の熱処理装置。