WO2007145132A1

WO2007145132A1 - 載置台構造及び熱処理装置

Info

Publication number: WO2007145132A1
Application number: PCT/JP2007/061547
Authority: WO
Inventors: Kentaro Asakura; Hiroo Kawasaki
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2006-06-12
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2007-12-21
Also published as: US8183502B2; JP2007335425A; JP5347214B2; US20090095731A1

Abstract

　本発明は、処理容器内に設けられる載置台構造であって、上面に被処理体が載置されるようになっており、当該被処理体に対する所定の熱処理が施されるように当該被処理体を加熱する加熱手段が埋め込まれている載置台と、前記処理容器の底部から起立して、前記載置台を支持する支柱と、を備え、前記載置台内における前記加熱手段の上方に、平面方向に広がった形態の均熱部材が埋め込まれていることを特徴とする載置台構造である。

Description

明細書

載置台構造及び熱処理装置

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ウェハ等の被処理体の載置台構造及び熱処理装置に関する。

背景技術

[0002] 一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウェハ等の被処理体に、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が繰り返し行われる。これにより、所望の集積回路が形成される。上記したような各種の処理が行なわれる場合には、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、改質処理の場合にはオゾンガス等、結晶化処理の場合には N ガス等の不活性ガスや〇ガス等、がそれぞれ処理容器内へ導入される。例え

2 2

ば、半導体ウェハに対して 1枚毎に熱処理を施す枚葉式の熱処理装置の場合、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が内蔵された載置台が設置され、当該載置台の上面に半導体ウェハが載置され、その状態で所定の処理ガスが流され、所定のプロセス条件下にてウェハに各種の熱処理が施される（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号公報参照）。

[0003] ところで、処理容器内でウェハを載置する載置台構造に関しては、一般的には、耐熱性耐腐食性を有する必要と共に、金属コンタミネーシヨン等の金属汚染を防止する必要から、例えば A1N等のセラミック材中に発熱体として抵抗加熱ヒータが埋め込まれて高温で一体焼成された載置台と、別工程で同じくセラミック材等を焼成して形成された支柱とを、例えば熱拡散接合で溶着して一体化することで製造されている。このように一体成形された載置台構造は、処理容器内の底部に起立させて設けられる

[0004] また、石英ガラスで載置台構造が形成される場合には、 2枚の石英ガラスプレート間に上記したような抵抗加熱ヒータが挟み込まれて高温の圧接融着によってヒータが坦め込まれた載置台が形成される。この載置台の裏面に、同じく石英ガラスにより形成された支柱が高温で圧接融着されることにより、載置台構造が製造される。

[0005] 石英ガラスで製造された載置台にあっては、石英ガラス自体が比較的透明であるために、抵抗加熱ヒータの配設模様がウェハ裏面に直接的に熱線として反映されてしまって、ウェハ温度の面内均一性を低下させる恐れがある。そのため、一般的には、ウェハ温度の面内均一性の低下を防止する目的で、載置台の上面に、例えば SiC や A1N等のセラミック板よりなる不透明な薄板状の均熱板が載置されて、この均熱板の上面にウェハが直接的に載置されて加熱されるようになっている。

[0006] し力、しながら、載置台上に均熱板が設置される場合、ウェハの処理時において、載置台の上面と均熱板の下面との間に形成された僅かな隙間に処理ガスが侵入することが避けられなレ、。従って、特に成膜処理が行われる場合には、この僅かな隙間内に成膜ガスが入り込んで、ここにパーティクルの原因となる不要な付着膜が堆積したり、この不要な付着膜に起因して均熱板の輻射率が変化してウェハ温度の面内均一性が低下したり、という問題が生じていた。

[0007] また、載置台上に均熱板を介してウェハが載置されるために、均熱板を介した分だけ、固体間の接触熱抵抗によって熱伝導性が劣ることになる。すなわち、ウェハの加熱効率が低下する。また、上述した載置台構造の場合には、プラズマ処理を行うために高周波電力を供給しようと思っても、載置台を下部電極として機能させることができず、高周波電力を使えない、という問題があった。

発明の要旨

[0008] 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、被処理体の面内温度の均一性を高めると共に被処理体に対する加熱効率を高め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。

[0009] 本発明は、処理容器内に設けられる載置台構造であって、上面に被処理体が載置されるようになつており、当該被処理体に対する所定の熱処理が施されるように当該被処理体を加熱する加熱手段が埋め込まれている載置台と、前記処理容器の底部から起立して、前記載置台を支持する支柱と、を備え、前記載置台内における前記加熱手段の上方に、平面方向に広がった形態の均熱部材が坦め込まれていることを特徴とする載置台構造である。

[0010] この特徴によれば、極めて効果的に被処理体の面内温度の均一性を高めることができ、また、極めて効果的に被処理体に対する加熱効率を高めることができる。

[0011] あるいは、本発明は、処理容器内に設けられる載置台構造であって、上面に被処理体が載置されるようになっている載置台と、前記処理容器の底部から起立して、前記載置台を支持する支柱と、を備え、前記載置台内に、高周波に対して導電性を有する材料よりなる均熱部材が、平面方向に広がった形態で坦め込まれており、前記均熱部材には、導電ラインが接続されており、前記導電ラインは、前記支柱内を揷通されてレ、ることを特徴とする載置台構造である。

[0012] この特徴によれば、極めて効果的に被処理体の面内温度の均一性を高めることができる。また、均熱部材に導電ラインが接続されたことによって、載置台を下部電極として機能させることができる。すなわち、下部電極に高周波電力を印加して、プラズマ処理を行うことが可能となる。

[0013] 更に、この導電ラインを接地すれば、均熱部材を、高周波（プラズマ）に対して例えば加熱手段 (発熱体)からの放電を防止するためのシールドとして機能させることもできる。

[0014] また、この場合、前記載置台内には、前記均熱部材の下方に、平面方向に広がつた形態の加熱手段が坦め込まれていることが好ましい。

[0015] また、この場合、例えば、前記載置台及び前記支柱は、絶縁性の耐熱耐腐食性材料よりなる。より具体的には、前記耐熱耐腐食性材料は、例えば、石英ガラス或いはセラミック材である。

[0016] また、この場合、前記均熱部材は、メッシュ状に配列された複数の線材よりなり、前記線材によって形成される網穴状の部位にぉレ、て、前記載置台を形成する材料同士が突出して接合されていることが好ましい。これによれば、載置台を形成する材料同士の接合面積を広くすることができるので、載置台自体の強度を高く維持することができる。

[0017] あるいは、この場合、前記均熱部材は、複数のパンチ穴が形成されたパンチングプレートよりなり、前記パンチ穴において、前記載置台を形成する材料同士が突出して接合されていることが好ましい。これによつても、載置台を形成する材料同士の接合面積を広くすることができるので、載置台自体の強度を高く維持することができる。

[0018] 以上において、前記均熱部材は、例えば、カーボン又は半導体材料よりなる。

[0019] また、前記支柱は、例えば、筒体状に形成されており、当該支柱の内部空間は、高周波による放電が生じないような雰囲気で充填されている。

[0020] また、例えば、前記載置台には、当該載置台を冷却するための冷媒を流すための冷媒通路が全面に亘つて形成されており、前記支柱には、前記冷媒通路に前記冷媒を給排させるための冷媒ラインが設けられている。これによれば、必要時に載置台の冷媒通路に冷媒を流すことにより、載置台温度を迅速に所望する温度まで降下させることができ、その分、スループットを向上させることができる。

[0021] 前記冷媒は、例えば、気体あるいは液体である。前記冷媒として、前記載置台の温度に依存して、気体と液体とが選択的に切り替えられて用いられるようになつていることが好ましい。

[0022] また、本発明は、真空引き可能になされた処理容器と、以上のいずれかの特徴を有する載置台構造と、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。

[0023] この場合、例えば、前記処理容器内には、プラズマを発生させるための高周波電源に接続された電極が設けられている。

図面の簡単な説明

[0024] [図 1]図 1は、本発明に係る熱処理装置の一実施の形態を示す概略断面図である。

[図 2]図 2は、本発明に係る載置台構造の一実施の形態を示す概略断面図である。

[図 3]図 3は、図 2の載置台構造の組み立て状態を示す概略組立図である。

[図 4]図 4は、均熱部材の坦め込み態様の種類を説明するための説明図である。

[図 5]図 5は、本発明に係る載置台構造の第 1変形実施形態を示す概略断面図である。

[図 6]図 6は、本発明に係る載置台構造の第 2変形実施形態を示す概略断面図である。

[図 7]図 7は、図 6中の A— A線矢視断面図である。発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下に、本発明に係る載置台構造及び熱処理装置の実施の形態を、添付図面に基づいて詳述する。

[0026] 図 1は、本発明に係る熱処理装置の一実施の形態を示す概略断面図である。図 2 は、本発明に係る載置台構造の一実施の形態を示す概略断面図である。図 3は、図 2の載置台構造の組み立て状態を示す概略組立図である。図 4は、均熱部材の埋め込み態様の種類を説明するための説明図である。本実施の形態の熱処理装置は、高周波電力によるプラズマも用レ、ること力 Sできるようになってレ、る。

[0027] 図 1に示すように、本実施の形態の熱処理装置 2は、例えば内部が略円筒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、を導入するためのガス供給手段として、シャワーヘッド部 6が絶縁層 7を介して設けられている。シャワーヘッド部 6の下面のガス噴射面 8には、多数のガス噴射孔 10A、 10Bが設けられており、当該ガス噴射孔 10A、 1 OBから処理空間 Sに向けて処理ガスが吹き出すように噴射されるようになっている。

[0028] 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が形成されている。ここに導入された処理ガスは、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から吹き出すようになつている。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。もっとも、シャワーヘッド部 6としては、ガス拡散室が 1つのものも利用され得る。

[0029] 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ィ（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。

[0030] シャワーヘッド部 6と処理容器 4の上端開口部に設けられた絶縁層 7との接合部には、例えば〇リング等よりなるシール部材 14が介在される。これにより、処理容器 4内の気密性が維持されるようになってレ、る。

[0031] シャワーヘッド部 6は、プラズマ処理時の上部電極を兼ねるものである。具体的には、シャワーヘッド部 6には、マッチング回路 15を介して、例えば 13· 56MHzのプラズマ用の高周波電源 17が接続されている。これにより、必要時にプラズマを立てられるようになっている。勿論、周波数は、 13. 56MHzに限定されない。 [0032] 処理容器 4の側壁には、処理容器 4内に被処理体としての半導体ウェハ Wを搬入搬出するための搬出入口 16が設けられている。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。

[0033] また、処理容器 4の底部 20には、排気落とし込め空間 22が形成されている。具体的には、処理容器 4の底部 20の中央部に、大きな開口 24が形成され、当該開口 24 に、その下方へ延びるように有底円筒体状の円筒区画壁 26が連結されている。これにより、円筒区画壁 26の内部が、排気落とし込め空間 22を形成している。

[0034] 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、当該底部 28から起立するように、本発明の特徴である載置台構造 29が設けられている。この載置台構造 29は、具体的には、円筒状の支柱 30と、当該支柱 30の上端部に固定された載置台 32と、によって主に構成されている。この載置台構造 29の詳細については後述する。

[0035] 排気落とし込め空間 22の開口 24は、載置台 32の直径よりも小さく設定されている。これにより、載置台 32の周縁部の外側を流下する処理ガスは、載置台 32の下方に回り込んでから、開口 24へ流入するようになっている。

[0036] そして、円筒区画壁 26の下方部の側壁に、排気落とし込め空間 22に臨むように排気口 34が形成されている。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が接続されており、処理容器 4内及び排気落とし込め空間 22内の雰囲気を真空引きして排気できるようになつている。

[0037] 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いる。この圧力調整弁の開度が例えば自動的に調整されることにより、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たりできるようになつている。

[0038] 載置台 32は、例えば石英ガラスなどの絶縁性の耐熱耐腐食性材料からなる。この載置台 32には、図 2に示すように、例えば所定のパターン形状に配設された例えばカーボンワイヤヒータよりなる抵抗加熱ヒータ 38が、加熱手段として坦め込まれている。また、この抵抗加熱ヒータ 38の上方に、平面方向に広がった均熱部材 40がー体的に埋め込まれている。 [0039] この載置台 32上に、被処理体としての半導体ウェハ Wが直接載置されるようになつている。載置台 32を支持する支柱 30も、例えば石英ガラスなどの絶縁性の耐熱耐腐食性材料によって形成されてレ、る。

[0040] 載置台 32には、上下方向に貫通する複数例えば 3本のピン揷通孔 44が形成されている（図 1においては 2つのみ示され、図 2以降では記載が省略されている）。各ピン揷通孔 44には、上下移動可能な遊嵌状態で、押し上げピン 46が揷通配置されている。押し上げピン 46の下端には、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 48が配置されている。この押し上げリング 48に、各押し上げピン 46の下端が乗っている力、、もしくは、結合されている。押し上げリング 48から延びるァーム部 50は、容器底部 20を貫通して設けられた出没ロッド 52に連結されており、当該出没ロッド 52がァクチユエータ 54によって昇降可能に構成されている。これにより、各押し上げピン 46が、ウェハ Wの受け渡し時に各ピン揷通孔 44の上端から上方へ出没できるようになつている。また、ァクチユエータ 54の出没ロッド 52が容器底部を貫通する部分には、伸縮可能なベローズ 56が介設されている。これにより、出没ロッド 5 2は、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つている。

[0041] 載置台構造 29の支柱 30の底部は閉じられている。また、当該底部には、拡径されたフランジ部 58が設けられている。このフランジ部 58は、円筒区画壁 26の底部 28の中央部に形成された貫通孔 60を覆うように、図示しないボルト等によって円筒区画壁 26の底部 28に着脱可能に取り付けられている。また、フランジ部 58と貫通孔 60の周辺部の円筒区画壁 26の底部 28との間には、〇リング等のシール部材 62が介設されている。これにより、当該部分の気密性が保持されるようになっている。

[0042] 次に、載置台構造 29について、図 2乃至図 5をも参照して、より具体的に説明する

[0043] 前述したように、この載置台構造 29は、載置台 32と支柱 30とによって主に構成されている。具体的には、図 2及び図 3に示すように、載置台 32は、絶縁性の耐熱耐腐食性材料である例えば石英ガラスよりなる 4枚の円板状のガラス板、すなわち、下板 6 4と、中板 66と、上板 68と、最上板 70と、を積層して形成されている。中板 66は、比較的厚く形成されており、当該中板 66の上面に、抵抗加熱ヒータ 38を収容するためのヒータ溝 72が、全面に亘つて形成されている。そして、このヒータ溝 72内に、上記抵抗加熱ヒータ 38が収容されている。抵抗加熱ヒータ 38は、図示されていないが、例えば同心円状に複数のゾーンに分割されていて、各ゾーン毎に温度制御が可能となっている。

[0044] そして、上板 68と最上板 70との間に、本発明の特徴である均熱部材 40が埋め込まれてレヽる。 4枚のガラス板 64、 66、 68、 70は、図 3に示すように、抵抗力口熱ヒータ 38と均熱部材 40とをそれぞれの対応位置に介在させた状態で、高温下で圧接融着されることによって、一体的に接合されてレ、る（これにより載置台 32が形成されてレ、る）。そして、別体として形成された絶縁性の耐熱耐腐食性材料である例えば石英ガラスよりなる円筒状の支柱 30の一端が、載置台 32の裏面の中央部に溶融接合されることにより、断面が T字状の載置台構造 29が形成される。

[0045] 均熱部材 40は、ウェハ Wを効率的に加熱するため高放射率を有する材料よりなる。ここでは、更に、装置として高周波電力を用いることから、均熱部材 40は高周波に対して導電性を有する材料よりなる。このような材料としては、カーボン、シリコン基板、モリブデン、タングステン等を用いることができる。

[0046] 具体的には、図 4に模式的に示すように、均熱部材 40として、カーボンプレート（シート)やシリコン基板に均等に複数のパンチ穴 74を分散形成したパンチングプレート 76 (図 4の左の態様）を用いることができる。

[0047] この場合、パンチングプレート 76の直径は、上板 68の直径よりも少し小さく設定される。また、上板 68の上面には、複数の接合用突起 78が予め山状に形成される。この接合用突起 78にパンチ穴 74を嵌め込むようにして、パンチングプレート 76が装着される。そして、これらの上方より、最上板 70が圧接融着される。

[0048] これにより、上板 68と最上板 70の周辺部同士が融着し、及び、接合用突起 78と最上板 70とが融着する。すなわち、パンチ穴 74内では、載置台 32を形成する材料同士が突出して接合されるため、この部分における融着面積が広くなり、接合強度を高めること力できる。

[0049] あるいは、均熱部材 40としては、上記パンチングプレート 76に代えて、図 4の右の態様に示すように、例えばカーボンワイヤよりなる線材 80をメッシュ状 (格子状）に配列し、当該線材 80同士で囲まれた網穴の部分に上記接合用突起 78を位置するようにしてもよい。

[0050] この場合、ウェハ温度の面内均一性を考慮すると、線材 80の太さは、例えば 0. 5 〜5mm程度、より好ましくは 0. 5〜： 1mm程度がよい。また、線材 80のピッチ P1は、数 mm程度がよい。いずれにしても、ウェハ温度の面内均一性を考慮すると、接合用突起 78やパンチ穴 74は、各々が小さな形状で多数個設けることが好ましレ、。

[0051] 図 2に示すように、均熱部材 40の中心部には、導電ライン 82が接続されている。この導電ライン 82は、支柱 30内を下方に延びている。この導電ライン 82は、絶縁性シ一ル部材 84を介して支柱 30のフランジ部 58を貫通し、更に下方に延びている。そして、導電ライン 82の下端部には、バイアス用の高周波電源 86が接続されている。これにより、均熱部材 40は、下部電極としても機能できるようになつている。高周波電源 86の周波数は、例えば 13. 56MHzである。

[0052] なお、高周波電源 86を用いないで、導電ライン 82を接地して、導電ライン 82をァース線として用いるようにしてもよい。このように、導電ライン 82を接地する場合、均熱部材 40を、高周波（プラズマ）に対して抵抗加熱ヒータ 38からの放電を防止するためのシールドとして機能させることができる。

[0053] 載置台 32の抵抗加熱ヒータ 38の両端には、それぞれ、給電ライン 90が接続されている。給電ライン 90は、載置台 32の裏面中心部から下方向へ延びている。給電ライン 90は、その長さ方向の途中まで、耐熱耐腐食性材料よりなるライン封入管 92内に密閉状態で封入されている。

[0054] ライン封入管 92の上端部は、載置台 32の下板 64に一体的に溶着されている。この結果、ライン封入管 92は、筒体状の支柱 30内に揷通されて、下方向に向けて延びている。尚、ライン封入管 92は、実際には複数本が設けられるが、図 1及び図 2中では、図面の簡略化のために、 1本のみ記載されている。

[0055] 給電ライン 90は、絶縁性シール部材 94を介して支柱 30のフランジ部 58を貫通し、更に下方に延びている。そして、給電ライン 90の下端部には、ヒータ電源 96が接続されている。ヒータ電源 96は、前述したように、例えば抵抗加熱ヒータ 38のゾーン毎の温度制御を実施できるようになってレ、る。 [0056] 以上のように、本実施の形態では、支柱 30内に高周波電力の導電ライン 82が挿通されている。従って、他のラインとの間で放電が発生することを防止するために、支柱 30内の雰囲気は放電が生じないような状態に設定されることが必要である。具体的には、支柱 30内は、高周波電圧による放電が生じないような、真空状態に設定されたり、或いは不活性ガス、例えば Arガスや N ガス、が所定の圧力で支柱 30内に封

2

入されたり、不活性ガスを外部より常時導入して所定の圧力を維持したり、ということが必要である。

[0057] また、載置台 32の下面の中心部には、図示されないが、温度測定用の熱電対が坦め込まれている。この測定値は、温度制御に用いられる。

[0058] 次に、以上のように構成されたプラズマを用いる熱処理装置の動作について説明する。まず、未処理の半導体ウェハ Wが、図示されない搬送アームに保持されて、ゲ一トバノレブ 18が開状態となった搬出入口 16を介して、処理容器 4内へ搬入される。このウェハ Wは、上昇された押し上げピン 46に受け渡される。その後、押し上げピン 46を降下させることにより、ウェハ Wが載置台 32の上面に載置される。

[0059] 次に、シャワーヘッド部 6へ、各種の処理ガスとして例えば成膜ガス力それぞれ流量制御されつつ供給される。このガスは、ガス噴射孔 10A、 10Bより噴射され、処理空間 Sへ導入される。そして、図示されていないが排気管 36に設けられている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内の雰囲気が真空引きされる。この際、圧力調整弁の弁開度が調整されて、処理空間 Sの雰囲気が所定のプロセス圧力に維持される。

[0060] この時、ウェハ Wの温度は、所定のプロセス温度に維持される。すなわち、載置台 3 2の抵抗加熱ヒータ 38にヒータ電源 96より電圧が印加されることにより、抵抗加熱ヒータ 38が加熱され、これによつて載置台 32の全体が加熱される。この結果、載置台 32 上に載置されたウェハ Wが昇温加熱される。この時、載置台 32に設けられた図示されない熱電対はウェハ温度を測定する。この測定値に基づいて、各ゾーン毎の温度制御が実施される。

[0061] 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 17が駆動される。これにより、上部電極であるシャワーヘッド部 6と下部電極である載置台 32との間に高周波が印加され、処理空間 Sにプラズマが立てられ、所定のプラズマ処理が行われる。また、この際、載置台 32の均熱部材 40にバイアス用の高周波電源 86から高周波を印加することにより、プラズマイオンの弓 Iき込みを行うことができる。

[0062] ここで、従来の熱処理装置では、載置台上に別体として均熱板が設けられていた。

その場合、均熱板と載置台との間の僅かな隙間に成膜ガス等が入り込んで、パーテイタルの原因等になる不要な付着膜が堆積してしまうという問題があった。これに対して、本実施の形態では、均熱部材 40が載置台 32内に一体的に坦め込まれているので、ウェハ Wは載置台 32上に直接的に載置され、従来装置のように不要な付着膜が堆積するということがない。また、抵抗加熱ヒータ 38で発生された熱力高放射率を有する均熱部材 40によって平面方向へ拡散されて、ウェハ Wに効率よく伝えられる。すなわち、本実施の形態によれば、不要な付着膜を堆積させることなぐウェハ温度の面内均一性を高く維持することができる。

[0063] 熱源としては、抵抗加熱ヒータ 38だけでなぐ処理空間 Sに発生されるプラズマによつても、ウェハ Wや載置台 32が加熱される。プラズマからウェハ Wに伝えられる熱についても、均熱部材 40が平面方向へ拡散する。従って、この点でも、ウェハ温度の面内均一性を一層向上させることが可能となる。

[0064] また、上述のように、載置台 32上にウェハ Wが直接的に載置されるので、両部材間の熱伝導性が良くなり、従って、ウェハの加熱効率を高めることができる。更には、均熱部材 40に導電性を持たせるようにしたので、これを高周波電力供給時の下部電極として機能させることができ、プラズマ処理を行うことができるとレ、う効果がある。

[0065] また、上記実施の形態では、線材 80としてカーボン繊維を用いた場合を例にとって説明したが、これに代えて、金属線材を用いて金網状の金属メッシュを均熱部材 40 として用いるようにしてもよい。この場合には、ウェハ温度の面内均一性は少し低下する力それ以外は、カーボン繊維を用いた場合と同様な作用効果を得ることができる。

[0066] また、上記実施の形態では、載置台 32の上板 68の上面側に接合用突起 78が設けられているが、これに限定されず、接合用突起 78を最上板 70の下面側に設けるようにしてもよい。或いは、最上板 70の下面側と上板 68の上面側との双方に接合用突起を設けるようにしてもよい。

[0067] <第 1変形実施形態 >

上記実施の形態では、プラズマを用いた熱処理装置が例にとって説明されたが、これに限定されず、プラズマを用いない純粋な熱処理装置にも本発明を適用することができる。

[0068] 図 5は、このような載置台構造 (第 1変形実施形態）を示す概略断面図である。ここでは、図 2に示す構成部分と同一の構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。

[0069] 本実施の形態では、高周波電力を使用しないことから、図 2に示す構造では必要とされた導電ライン 82及びバイアス用の高周波電源 86を不要にすることができる。一方、本実施の形態の場合にも、均熱部材 40としては、図 2において説明した材料と同じ材料、例えばカーボンや半導体、を用いることができる。特に、本実施の形態においては、高周波電力を用いないことから、均熱部材 40としては高周波に対する導電性が不要である。従って、導電性を考慮することなく熱伝導のより高い材料を均熱部材 40として用いることができる。

[0070] また、支柱 30内の雰囲気の制御に関しても、高周波の放電防止雰囲気に設定する必要がない。更には、熱処理装置に関しては、図 1に示す熱処理装置で用いたプラズマ発生用の高周波電源 17及びこれに関連する部品が不要になる。

[0071] 以上のような第 1変形実施形態の場合にも、高周波に関する点を除いて、図 2に示した載置台構造と同様な作用効果を得ることができる。

[0072] 特に、本実施の形態の載置台構造は、プラズマを用いない熱 CVD処理や複数種類の成膜ガスを交互に供給して薄膜を一層ずつ積層するいわゆる ALD成膜処理において有用である。

[0073] ぐ第 2変形実施形態 >

上記の各実施の形態においては、石英の大きな熱容量のために、載置台 32の温度を迅速に冷却したい場合には、これに対応するのが困難である。この点につき、載置台 32に冷媒通路を設けることにより、迅速な冷却を実現することができる。

[0074] 図 6は、このような載置台構造 (第 2変形実施形態）を示す概略断面図である。図 7 は、図 6中の A— A線矢視断面図である。ここでは、図 2及び図 5に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。なお、ここでは、図 5に示す載置台構造に冷媒通路を設けた場合が例にとって説明されるが、図 2に示す載置台構造に冷媒通路を設けてもよい。

[0075] 図 6及び図 7に示すように、この第 2変形実施形態では、載置台 32に、必要に応じて冷媒を流すための冷媒通路 100が、平面方向の略全域に亘つて形成されている。具体的には、この冷媒通路 100は、載置台 32の下板 64の上面の略全面に亘つて、円周方向に略均等な間隔で各々が放射方向に延びる複数の直線部と、 P 接する 2 つの当該直線部を順に接続する円弧部と、力もなる冷媒溝 102を設けることによって、形成されている。冷媒通路 100のパターンは、特に限定されないが、図 7に示すように、本実施の形態の冷媒通路 100は、冷媒通路 100Aと冷媒通路 100Bとの 2つの半円状領域に分割されている。

[0076] 図 7に示すように、各冷媒通路 100A、 100Bの冷媒入口 104A、 106A及び冷媒出口 104B、 106Bは、それぞれ、下板 64の中心部に形成されている。冷媒入口 10 4A、 106Aには、支柱 30内を延びる冷媒ライン 108が接続されている。冷媒ライン 1 08の下端は、支柱 30のフランジ部 58を気密に貫通して、支柱 30の外部まで延びている。一方、冷媒出口 104B、 106Bには、支柱 30内を延びる冷媒ライン 110が接続されている。この冷媒ライン 110の下端も、支柱 30のフランジ部 58を気密に貫通して、支柱 30の外部まで延びている。尚、図 6においては、 2本の冷媒ライン 108、 110 が図示されている。

[0077] これにより、冷媒通路 100内に必要に応じて冷媒を流すことにより、載置台 32を効率よく冷去 Pすることができる。

[0078] 冷媒としては、冷却窒素、冷却ヘリウム等の気体ないし液体を用いることができる。

特に、液体としては、ガルデン (登録商標）やフッ素系熱媒体や冷却水等を用いることができる。

[0079] 以上のように、載置台 32に冷媒通路 100を形成して、必要時にこの冷媒通路 100 内に冷媒を流すことにより、載置台 32やウェハ Wの温度を迅速に所望する温度まで冷却することができる。例えば熱処理装置のメンテナンス作業を行う時には、安全のために、載置台 32を 70°C程度まで冷却しなければならなレ、が、そのような場合において、載置台 32を迅速に 70°C程度まで冷却することができるため、メンテナンス作業を迅速に行うことができる。

[0080] また、高温で成膜処理を行った後に、クリーニングガスによるクリーニング作業を行う場合には、処理容器及び載置台 32を所定の温度まで冷却した後に、クリーニングガスを流すことが必要である。このような場合にも、上述のように、載置台 32を所定の温度まで迅速に冷却することができるため、クリーニング作業を迅速に行うことができる。

[0081] また、ウェハの処理態様によっては、プロセス温度が異なる領域で連続ステップで処理を行う場合がある。このような場合においても、あるステップから、これよりプロセス温度が低レ、次のステップへ移行する際に、載置台 32を所定の温度まで迅速に冷却することができる。従って、その分、スループットを向上させることができる。

[0082] なお、載置台 32を構成する石英ガラスは、特に熱衝撃に対して強いので、冷媒通路 100に冷媒を流しても、載置台 32自体が破損することがなレ、。

[0083] 冷媒としては、載置台 32の温度に依存して、気体と液体とを切り替えて選択的に流すようにしてもよい。例えば、載置台 32が高温の時には、載置台 32に与える熱衝撃を抑制するために、冷却気体を流すことにし、或る程度の温度、例えば 200°C程度、まで冷却したならば、熱容量の大きな冷却液体を流すようにして、更に冷却速度を上げ、るようにしてもよレヽ。

[0084] ここでは、冷媒通路 100を形成する冷媒溝 102を、下板 64の上面側に形成したが、これに限定されない。冷媒溝 102は、中板 66の下面側に設けてもよいし、或いは、中板 66の下面側と下板 64の上面側との双方に設けてもよい。

[0085] また、以上の説明においては、支柱 30は筒体状に形成されているが、これに限定されなレ、。例えば、石英ガラス柱よりなる支柱 30を用いてもよい。この場合、石英ガラス柱よりなる支柱 30に、細長い貫通孔がドリル等で形成されて、当該貫通孔を上記冷媒ライン 108、 110として用いるようにすればよい。

[0086] また、上記各実施の形態においては、載置台 32を形成するために 4枚のガラス板 6 4〜70が接合された場合を例にとって説明したが、下板 64を除いた 3枚のガラス板で形成されてもよいし、或いは、 5枚以上のガラス板が接合されてもよい。

[0087] また、上記各実施の形態では、主として成膜処理を例にとって説明したが、熱処理の内容は特に限定されない。すなわち、どのような処理を行う熱処理装置であっても、本発明を適用することができる。腐食性ガスを用いる熱処理装置に対して、本発明は特に有用である。

[0088] 更には、上記各実施の形態では、載置台構造の材料として耐熱耐腐食性材料である石英ガラスを用いた場合が主に説明された力これに限定されず、 A1N、 A1 〇、

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SiC等のセラミック材も用レ、ることができる。製造工程や熱衝撃等を考慮すると、載置台構造の全体を同一材料で形成することが特に好ましい。

[0089] また、以上の各実施の形態では、被処理体として半導体ウェ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。

Claims

請求の範囲

[1] 処理容器内に設けられる載置台構造であって、

上面に被処理体が載置されるようになっており、当該被処理体に対する所定の熱処理が施されるように当該被処理体を加熱する加熱手段が坦め込まれている載置台と、

前記処理容器の底部から起立して、前記載置台を支持する支柱と、

を備え、

前記載置台内における前記加熱手段の上方に、平面方向に広がった形態の均熱部材が埋め込まれている

ことを特徴とする載置台構造。

[2] 処理容器内に設けられる載置台構造であって、

上面に被処理体が載置されるようになっている載置台と、

を備え、

前記載置台内に、高周波に対して導電性を有する材料よりなる均熱部材が、平面方向に広がった形態で坦め込まれており、

前記均熱部材には、導電ラインが接続されており、

前記導電ラインは、前記支柱内を揷通されている

ことを特徴とする載置台構造。

[3] 前記載置台内には、前記均熱部材の下方に、平面方向に広がった形態の加熱手段が埋め込まれている

ことを特徴とする請求項 2に記載の載置台構造。

[4] 前記載置台及び前記支柱は、絶縁性の耐熱耐腐食性材料よりなる

ことを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかに記載の載置台構造。

[5] 前記耐熱耐腐食性材料は、石英ガラス、或いはセラミック材である

ことを特徴とする請求項 4記載の載置台構造。

[6] 前記均熱部材は、メッシュ状に配列された複数の線材よりなり、

前記線材によって形成される網穴状の部位において、前記載置台を形成する材料同士が突出して接合されている

ことを特徴とする請求項 1乃至 5のいずれかに記載の載置台構造。

[7] 前記均熱部材は、複数のパンチ穴が形成されたパンチングプレートよりなり、前記パンチ穴において、前記載置台を形成する材料同士が突出して接合されている

[8] 前記均熱部材は、カーボン又は半導体材料よりなる

ことを特徴とする請求項 1乃至 7のいずれかに記載の載置台構造。

[9] 前記支柱は、筒体状に形成されており、

前記支柱の内部空間は、高周波による放電が生じないような雰囲気で充填されている

ことを特徴とする請求項 1乃至 8のいずれかに記載の載置台構造。

[10] 前記載置台には、当該載置台を冷却するための冷媒を流すための冷媒通路が全面に亘つて形成されており、

前記支柱には、前記冷媒通路に前記冷媒を給排させるための冷媒ラインが設けられている

ことを特徴とする請求項 1乃至 9のいずれかに記載の載置台構造。

[11] 前記冷媒は、気体あるいは液体である

ことを特徴とする請求項 10に記載の載置台構造。

[12] 前記冷媒として、前記載置台の温度に依存して、気体と液体とが選択的に切り替えられて用いられるようになってレ、る

ことを特徴とする請求項 10に記載の載置台構造。

[13] 真空引き可能になされた処理容器と、

請求項 1乃至 12のいずれか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。

[14] 前記処理容器内には、プラズマを発生させるための高周波電源に接続された電極が設けられていることを特徴とする請求項 13に記載の熱処理装置。