(57)【要約】【課題】載置台と支柱との連結部の強度及び支柱自体の強度を向上させることが可能な載置台構造を提供する。【解決手段】排気可能になされた処理容器２２内に設けられて処理すべき被処理体Ｗを載置するための載置台構造５４において、被処理体を載置するために少なくとも加熱手段６４が設けられた誘電体よりなる載置台５８と、載置台を支持するために処理容器の底部側より起立させて設けられると共に、上端部が載置台の下面に連結されて、内部に長さ方向に沿って形成された複数の貫通孔６０を有する誘電体よりなる支柱６３とを備える。これにより、載置台と支柱との連結部の強度及び支柱自体の強度を向上させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、
前記被処理体を載置するために少なくとも加熱手段が設けられた誘電体よりなる載置台と、
前記載置台を支持するために前記処理容器の底部側より起立させて設けられると共に、上端部が前記載置台の下面に連結されて、内部に長さ方向に沿って形成された複数の貫通孔を有する誘電体よりなる支柱と、
を備えたことを特徴とする載置台構造。
【請求項２】
前記支柱は前記載置台の下面の中心部に連結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。
【請求項３】
前記載置台と前記支柱とは、溶接により連結されていることを特徴とする請求項２記載の載置台構造。
【請求項４】
前記載置台と前記支柱とは、連結部材により連結されていることを特徴とする請求項２記載の載置台構造。
【請求項５】
前記各貫通孔内には１本又は複数本の機能棒体が挿通されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項６】
前記機能棒体は、前記加熱手段側に電気的に接続されるヒータ給電棒であることを特徴とする請求項５記載の載置台構造。
【請求項７】
前記載置台には、静電チャック用のチャック電極が設けられており、前記機能棒体は前記チャック電極に電気的に接続されるチャック用給電棒であることを特徴とする請求項５記載の載置台構造。
【請求項８】
前記載置台には、高周波電力を印加するための高周波電極が設けられており、前記機能棒体は前記高周波電極に電気的に接続される高周波給電棒であることを特徴とする請求項５記載の載置台構造。
【請求項９】
前記載置台には、静電チャック用のチャック電極と高周波電力を印加するための高周波電極とが兼用される兼用電極が設けられており、前記機能棒体は前記兼用電極に電気的に接続される兼用給電棒であることを特徴とする請求項５記載の載置台構造。
【請求項１０】
前記機能棒体は、前記載置台の温度を測定するための熱電対であることを特徴とする請求項５記載の載置台構造。
【請求項１１】
前記機能棒体は、前記載置台の温度を測定するための放射温度計の光ファイバであることを特徴とする請求項５記載の載置台構造。
【請求項１２】
前記載置台は、前記加熱手段が設けられた載置台本体と、前記載置台本体の上面側に設けられて前記載置台本体の形成材料とは異なる不透明な誘電体よりなる熱拡散板とよりなることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項１３】
前記熱拡散板内には、チャック電極、高周波電極及び兼用電極の内のいずれか１つが設けられることを特徴とする請求項１２記載の載置台構造。
【請求項１４】
前記載置台本体と前記熱拡散板との間には、不活性ガスが供給されていることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の載置台構造。
【請求項１５】
前記複数の貫通孔の全部又は一部には、不活性ガスが供給されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項１６】
前記支柱の上端部及び／又は下端部には、凹部状になされた削り込み部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項１７】
被処理体に対して処理を施すための処理装置において、
排気が可能になされた処理容器と、
前記被処理体を載置するために請求項１乃至１６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、
を備えたことを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の処理装置及び載置台構造に関する。
【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やハロゲンガスを、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。
【０００３】
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、所定の温度（例えば１００℃から１０００℃）で加熱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（特許文献１〜４）。このため処理容器内の部材については、これらの加熱に対する耐熱性と処理ガスに曝されても腐食されない耐腐食性が要求される。
【０００４】
ところで、半導体ウエ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持たせると共に、金属コンタミネーション等の金属汚染を防止する必要から例えばＡｌＮ等のセラミック材中に発熱体として抵抗加熱ヒータを埋め込んで高温で一体焼成して載置台を形成し、また別工程で同じくセラミック材等を焼成して支柱を形成し、この一体焼成した載置台側と上記支柱とを、例えば熱拡散接合で溶着して一体化して載置台構造を製造している。そして、このように一体成形した載置台構造を処理容器内の底部に起立させて設けるようにしている。また上記セラミック材に代えて耐熱耐腐食性があり、また熱伸縮も少ない石英ガラスを用いる場合もある。
【０００５】
ここで従来の載置台構造の一例について説明する。図８は従来の載置台構造の一例を示す断面図である。この載置台構造は、真空排気が可能になされた処理容器内に設けられており、図８に示すように、この載置台構造はＡｌＮ等のセラミック材よりなる円板状の載置台２を有している。そして、この載置台２の下面の中央部には同じく例えばＡｌＮ等のセラミック材よりなる円筒状の支柱４が例えば熱拡散接合にて接合されて一体化されている。
【０００６】
従って、両者は熱拡散接合部６により気密に接合されることになる。ここで上記載置台２の大きさは、例えばウエハサイズが３００ｍｍの場合には、直径が３５０ｍｍ程度であり、支柱４の直径は５６ｍｍ程度である。上記載置台２内には例えば加熱ヒータ等よりなる加熱手段８が設けられ、載置台２上の被処理体としての半導体ウエハＷを加熱するようになっている。
【０００７】
上記支柱４の下端部は、容器底部９に固定ブロック１０により固定されることにより起立状態になっている。そして、上記円筒状の支柱４内には、その上端が上記加熱手段８に接続端子１２を介して接続された給電棒１４が設けられており、この給電棒１４の下端部側は絶縁部材１６を介して容器底部を下方へ貫通して外部へ引き出されている。これにより、この支柱４内へプロセスガス等が侵入することを防止して、上記給電棒１４や接続端子１２等が上記腐食性のプロセスガスにより腐食されることを防止するようになっている。また、特許文献７においては、載置台を、この周辺部に配置した複数本の円筒状の支持部材で支持すると共に、この円筒状の支持部材内に突き上げピンを昇降可能に収容した載置台構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０７−０７８７６６号公報
【特許文献２】特開平０３−２２０７１８号公報
【特許文献３】特開２００４−３５６６２４号公報
【特許文献４】特開２００２−３１３９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、処理装置のメンテナンス時等において、この処理装置自体を移動したり、或いは搬送したりする必要が生じた場合、作業を迅速に行うために上述したような載置台構造を処理装置内に組み込んだ状態でこれを移動、或いは搬送する必要が生ずる。このような場合、上述したように円筒状の支柱４の上端を載置台２の下面に接合して両者を固定しただけでは接合部分の強度が不足してこの部分に割れ等が生ずる恐れがあった。また、支柱４自体も比較的薄肉構造であるため、支柱４自体が破損する恐れもあった。
【００１０】
また地震等の大きな振動により、載置台自体が共娠してこの破損を引き起こす恐れもあった。このような危惧は、特許文献４に示すような複数の支持部材で載置台を支持するようにした載置台構造においても同様に存在する。特に、ウエハＷの直径が３００ｍｍ程度から更に大口径化する傾向にあるので、それに伴って載置台２自体の直径も更に大きくなってより重量化することから、上記問題点の早期な解決が望まれている。
【００１１】
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。本発明は、載置台と支柱との連結部の強度及び支柱自体の強度を向上させることが可能な載置台構造及び処理装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に係る発明は、排気可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、前記被処理体を載置するために少なくとも加熱手段が設けられた誘電体よりなる載置台と、前記載置台を支持するために前記処理容器の底部側より起立させて設けられると共に、上端部が前記載置台の下面に連結されて、内部に長さ方向に沿って形成された複数の貫通孔を有する誘電体よりなる支柱と、を備えたことを特徴とする載置台構造である。
【００１３】
このように、排気可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、被処理体を載置するために少なくとも加熱手段が設けられた誘電体よりなる載置台と、載置台を支持するために処理容器の底部側より起立させて設けられると共に、上端部が載置台の下面に連結されて、内部に長さ方向に沿って形成された複数の貫通孔を有する誘電体よりなる支柱とを設けるようにしたので、載置台と支柱との連結部の面積が増大し、この結果、載置台と支柱との連結部の強度及び支柱自体の強度を向上させることが可能となる。
【００１４】
請求項１７に係る発明は、被処理体に対して処理を施すための処理装置において、排気が可能になされた処理容器と、前記被処理体を載置するために請求項１乃至１８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、を備えたことを特徴とする処理装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る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。
排気可能になされた処理容器内に設けられて処理すべき被処理体を載置するための載置台構造において、被処理体を載置するために少なくとも加熱手段が設けられた誘電体よりなる載置台と、載置台を支持するために処理容器の底部側より起立させて設けられると共に、上端部が載置台の下面に連結されて、内部に長さ方向に沿って形成された複数の貫通孔を有する誘電体よりなる支柱とを設けるようにしたので、載置台と支柱との連結部の面積が増大し、この結果、載置台と支柱との連結部の強度及び支柱自体の強度を向上させることができる。
従って、載置台構造を組み込んだ状態で処理装置を移動したり、搬送したりすることができるのみならず、耐震性も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る載置台構造を有する処理装置を示す断面構成図である。
【図２】載置台に設けた加熱手段の一例を示す平面図である。
【図３】図１中のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。
【図４】図１中の載置台構造の一部の貫通孔の部分を代表的に取り出して示す部分拡大断面図である。
【図５】図４中の載置台構造の組み立て状態を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第１変形実施例を示す部分拡大図である。
【図７】本発明の第２変形実施例の支柱の部分を示す部分拡大図である。
【図８】従来の載置台構造の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係る載置台構造及び処理装置の好適な一実施形態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断面構成図、図２は載置台に設けた加熱手段の一例を示す平面図、図３は図１中のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図、図４は図１中の載置台構造の一部の貫通孔の部分を代表的に取り出して示す部分拡大断面図、図５は図４中の載置台構造の組み立て状態を説明するための説明図である。ここではプラズマを用いて成膜処理を行う場合を例にとって説明する。尚、以下に説明する「機能棒体」とは、１本の金属棒のみならず可撓性のある配線、複数の配線を絶縁材で被覆して１本に結合して棒状に形成された部材等も含むものとする。
【００１８】
図示するようにこの処理装置２０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、或いはアルミニウム合金製の処理容器２２を有している。この処理容器２２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２４が絶縁層２６を介して設けられており、この下面のガス噴射面２８に設けた多数のガス噴射孔３２Ａ、３２Ｂ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２４はプラズマ処理時に上部電極を兼ねるものである。
【００１９】
このシャワーヘッド部２４内には、中空状の２つに区画されたガス拡散室３０Ａ、３０Ｂ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３０Ａ、３０Ｂにそれぞれ連通された各ガス噴射孔３２Ａ、３２Ｂより噴射するようになっている。すなわち、ガス噴射孔３２Ａ、３２Ｂ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２４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２４としてガス拡散室が１つの場合でもよい。
【００２０】
そして、このシャワーヘッド部２４と処理容器２２の上端開口部の絶縁層２６との接合部には、例えばＯリング等よりなるシール部材３４が介在されており、処理容器２２内の気密性を維持するようになっている。そして、このシャワーヘッド部２４には、マッチング回路３６を介して例えば１３．５６ＭＨｚのプラズマ用の高周波電源３８が接続されており、必要時にプラズマを生成可能になっている。この周波数は上記１３．５６ＭＨｚに限定されない。
【００２１】
また、処理容器２２の側壁には、この処理容器２２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４０が設けられると共に、この搬出入口４０には気密に開閉可能になされたゲートバルブ４２が設けられている。
【００２２】
そして、この処理容器２２の底部４４の側部には、排気口４６が設けられる。この排気口４６には、処理容器２２内を排気、例えば真空引きするための排気系４８が接続されている。この排気系４８は、上記排気口４６に接続される排気通路４９を有しており、この排気通路４９には、圧力調整弁５０及び真空ポンプ５２が順次介設されており、処理容器２２を所望する圧力に維持できるようになっている。尚、処理態様によっては、処理容器２２内を大気圧に近い圧力に設定する場合もある。
【００２３】
そして、この処理容器２２内の底部４４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５４が設けられる。具体的には、この載置台構造５４は、上面に上記被処理体を載置するための載置台５８と、上記載置台５８に連結される支柱６３とにより主に構成されている。上記支柱６３は、上記載置台５８を上記処理容器２２の底部から起立させて支持すると共に、内部に長さ方向に沿って形成された複数の貫通孔６０を有している。上記各貫通孔６０内には、機能棒体６２が挿通されている。上記支柱６３は、例えば円柱状の支柱材料に穿孔により複数の貫通孔６０を形成することにより製作される。
【００２４】
図１においては、発明の理解を容易にするために、各貫通孔６０を横方向に配列して記載している。上記載置台５８は、全体が誘電体よりなり、ここではこの載置台５８は肉厚で透明な石英よりなる載置台本体５９と、この載置台本体５９の上面側に設けられて上記載置台本体５９とは異なる不透明な誘電体、例えば耐熱性材料である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミック材よりなる熱拡散板６１とにより構成されている。
【００２５】
そして、上記載置台本体５９内には、加熱手段６４が例えば埋め込むようにして設けられており、また上記熱拡散板６１内には兼用電極６６が埋め込むようにして設けられる。そして、この熱拡散板６１の上面に上記ウエハＷを載置して、このウエハＷを上記加熱手段６４からの輻射熱により熱拡散板６１を介して加熱するようになっている。
【００２６】
図２にも示すように、上記加熱手段６４は例えばカーボンワイヤヒータやモリブデンワイヤヒータ等よりなる発熱体６８よりなり、この発熱体６８は載置台５８の略全面に亘って所定のパターン形状にして設けられている。そして、ここではこの発熱体６８は、載置台５８の中心側の内周ゾーン発熱体６８Ａと、この外側の外周ゾーン発熱体６８Ｂの２つのゾーンに電気的に分離されており、各ゾーン発熱体６８Ａ、６８Ｂの接続端子は、載置台５８の中心部側に集合されている。尚、ゾーン数は１つ、或いは３以上に設定してもよい。
【００２７】
また上記兼用電極６６は、上述のように不透明な熱拡散板６１内に設けられている。この兼用電極６６は例えばメッシュ状に形成された導体線よりなり、この兼用電極６６の接続端子は載置台５８の中心部に位置されている。ここでは、この兼用電極６６は、静電チャック用のチャック電極と高周波電力を印加するための下部電極となる高周波電極とを兼用するものである。
【００２８】
そして、上記発熱体６８や兼用電極６６に対して給電を行う給電棒や温度を測定する熱電対の導電棒としての前記機能棒体６２が設けられることになり、これらの各機能棒体６２が細い上記貫通孔６０内に挿通されることになる。上記支柱６３は、誘電体よりなり、具体的には上記載置台本体５９と同じ誘電体の材料である例えば石英よりなり、この支柱６３の長さ方向に沿って例えばドリルで穿孔することによって上記複数本、図示例では６本の貫通孔６０を形成している。
【００２９】
この支柱６３の材料は、石英以外の他の誘電体、例えばＡｌＮ等のセラミック材も用いることができる。上記支柱６３は、上記載置台本体５９の下面に例えば溶接により気密に一体的になるように接合されている。この場合、上記溶接としては両母材を溶融して接合してもよいし、母材よりも融点の低い溶加材により接合してもよく、接合強度を向上させるために接合面積をできるだけ広くするのがよい。従って、好ましくは支柱６３の上端面の全面を載置台本体５９の下面に接合するのがよい。
【００３０】
この結果、支柱６３の上端の連結部には、熱溶着接合部６３Ａ（図４参照）が形成されることになり、この載置台５８と支柱６３とが強固に接合されることになる。そして、各貫通孔６０内に上記機能棒体６２が挿通されている。図４では前述したように、一部の貫通孔６０を代表して示しており、この内の１本の貫通孔６０内には後述するように２本の機能棒体６２が収容されている。
【００３１】
すなわち、内周ゾーン発熱体６８Ａに対しては、電力インと電力アウト用の２本の機能棒体６２としてヒータ給電棒７０、７２がそれぞれ貫通孔６０内を個別に挿通されており、各ヒータ給電棒７０、７２の上端は上記内周ゾーン発熱体６８Ａに電気的に接続されている。
【００３２】
また、外周ゾーン発熱体６８Ｂに対しては、電力インと電力アウト用の２本の機能棒体６２としてヒータ給電棒７４、７６がそれぞれ貫通孔６０内を個別に挿通されており、各ヒータ給電棒７４、７６の上端は上記外周ゾーン発熱体６８Ｂに電気的に接続されている（図１参照）。上記各ヒータ給電棒７０〜７６は例えばニッケル合金等よりなる。
【００３３】
また兼用電極６６に対しては機能棒体６２として兼用給電棒７８が貫通孔６０内を挿通されており、この兼用給電棒７８の上端は接続端子７８Ａ（図４参照）を介して兼用電極６６に電気的に接続されている。上記兼用給電棒７８は例えばニッケル合金、タングステン合金、モリブデン合金等よりなる。
【００３４】
また残りの１本の貫通孔６０内へは、載置台５８の温度を測定するために、機能棒体６２として２つの熱電対８０、８１が挿通されており、そして、熱電対８０、８１の各測温接点８０Ａ、８１Ａが、それぞれ熱拡散板６１の内周ゾーン及び外周ゾーンの下面に位置されており、各ゾーンの温度を検出するようになっている。上記熱電対８０、８１としては、例えばシース型の熱電対を用いることができる。このシース型の熱電対は、金属保護管（シース）の内部に熱電対素線を挿入して高純度の酸化マグネシウム等の無機絶縁物の粉末によって密封充填されており、絶縁性、気密性、応答性に優れ、高温環境やさまざまな悪性雰囲気の中での長時間の連続使用にも抜群の耐久性を発揮する。
【００３５】
この場合、図４に示すように、上記接続端子７８Ａ及び熱電対８０、８１が通る載置台本体５９の部分にはそれぞれ連通孔８４、８６が形成されると共に、上記載置台本体５９の上面には各連通孔８４、８６に連通される共に上記熱電対の内の一方の熱電対８１を外周ゾーンへ向けて配設するための溝部８８が形成されている。尚、図４には機能棒体６２として、ヒータ給電棒７０、兼用給電棒７８及び２本の熱電対８０、８１が代表的に記載されている。
【００３６】
また、処理容器２２の底部４４は例えばステンレススチールよりなり、図４にも示すように、この中央部には導体引出口９０が形成されており、この導体引出口９０の内側には、例えばステンレススチール等よりなる取付台座９２がＯリング等のシール部材９４を介して気密に取り付け固定されている。
【００３７】
そして、この取付台座９２上に、上記支柱６３を固定する固定台９６が設けられる。上記固定台９６は、上記支柱６３と同じ材料、すなわちここでは石英により形成されており、各貫通孔６０に対応させて連通孔９８が形成されている。そして、上記支柱６３の下端部側は、上記固定台９６の上面側に支柱６３の上端部と同様な溶接によって接続固定されている。従って、ここには、熱溶着接合部６３Ｂが形成されることになる。この場合、上記溶接としては両母材を溶融して接合してもよいし、母材よりも融点の低い溶加材により接合してもよく、接合強度を向上させるために接合面積をできるだけ広くするのがよい。従って、好ましくは支柱６３の下端面の全面を固定台９６の上面に接合するのがよい。
【００３８】
このように、支柱６３の下端部を固定する固定台９６の周辺部には、これを囲むようにして例えばステンレススチール等よりなる固定部材１００が設けられており、この固定部材１００はボルト１０２によって取付台座９２側へ固定されている。
【００３９】
また、上記取付台座９２には、上記固定台９６の各連通孔９８に対応させて同様な連通孔１０４が形成されており、それぞれ機能棒体６２を下方向へ挿通するようになっている。そして、上記固定台９６の下面と、取付台座９２の上面との接合面には、上記各連通孔１０４の周囲を囲むようにしてＯリング等のシール部材１０６が設けられており、この部分のシール性を高めるようにしている。
【００４０】
また、上記兼用給電棒７８と２本の熱電対８０、８１とヒータ給電棒７０が挿通されている各連通孔１０４の下端部には、それぞれＯリング等よりなるシール部材１０８、１１０、１１１を介して封止板１１２、１１４がボルト１１６、１１８により取り付け固定されている。そして、上記各兼用給電棒７８、熱電対８０、８１及びヒータ給電棒７０は、上記封止板１１２、１１４を気密に貫通させるようにして設けられている。これらの封止板１１２、１１４は、例えばステンレススチール等よりなり、この封止板１１２に対する上記兼用給電棒７８及びヒータ給電棒７０の貫通部に対応させて、兼用給電棒７８及びヒータ給電棒７０の周囲には絶縁部材１２０が設けられている。尚、図４では１本のヒータ給電棒７０のみを示すが、他のヒータ給電棒７２〜７６も同様に構成されている。
【００４１】
また、上記取付台座９２及びこれに接する処理容器２２の底部４４には、上記各連通孔１０４に連通させて不活性ガス路１２２が形成されており、各機能棒体６２を通す各貫通孔６０内に向けて、Ｎ２ 等の不活性ガスを供給できるようになっている。すなわち、ここでは全ての貫通孔６０内に対して不活性ガスを流すことができるようになっている。尚、上記載置台本体５９の溝部８８を介して上記連通孔８４と連通孔８６は連通しているので、上記兼用給電棒７８を挿通する貫通孔６０と２本の熱電対８０、８１を挿通する貫通孔６０の内のいずれか一方の貫通孔６０内へ、不活性ガス路１２２を介して不活性ガスを供給するようにしてもよい。
【００４２】
ここで各部分について寸法の一例を説明すると、載置台５８の直径は、３００ｍｍ（１２インチ）ウエハ対応の場合には３４０ｍｍ程度、２００ｍｍ（８インチ）ウエハ対応の場合には２３０ｍｍ程度、４００ｍｍ（１６インチ）ウエハ対応の場合には４６０ｍｍ程度である。また各貫通孔６０の内径は５〜１６ｍｍ程度、各機能棒体６２の直径は４〜６ｍｍ程度、支柱６３の直径は６０〜９０ｍｍ程度である。
【００４３】
ここで図１へ戻って、上記熱電対８０、８１は、例えばコンピュータ等を有するヒータ電源制御部１３４に接続される。また、加熱手段６４の各ヒータ給電棒７０、７２、７４、７６に接続される各配線１３６、１３８、１４０、１４２も、上記ヒータ電源制御部１３４に接続されており、上記熱電対８０、８１により測定された温度に基づいて上記内周ゾーン発熱体６８Ａ及び外周ゾーン発熱体６８Ｂをそれぞれ個別に制御して所望する温度を維持するようになっている。
【００４４】
また、上記兼用給電棒７８に接続される配線１４４には、静電チャック用の直流電源１４６とバイアス用の高周波電力を印加するための高周波電源１４８とがそれぞれ接続されており、載置台５８のウエハＷを静電吸着すると共に、プロセス時に下部電極となる載置台５８にバイアスとして高周波電力を印加できるようになっている。この高周波電力の周波数としては１３．５６ＭＨｚを用いることができるが、他に４００ｋＨｚ等を用いることができ、この周波数に限定されるものではない。
【００４５】
また、上記載置台５８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１５０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１５０に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン１５２を配置している。この押し上げピン１５２の下端には、円弧状の例えばアルミナのようなセラミック製の押し上げリング１５４が配置されており、この押し上げリング１５４に、上記各押し上げピン１５２の下端が乗っている。この押し上げリング１５４から延びるアーム部１５６は、処理容器２２の底部４４を貫通して設けられる出没ロッド１５８に連結されており、この出没ロッド１５８はアクチュエータ１６０により昇降可能になされている。
【００４６】
これにより、上記各押し上げピン１５２をウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔１５０の上端から上方へ出没させるようになっている。また、処理容器２２の底部４４に設けられた上記出没ロッド１５８の貫通部には、伸縮可能なベローズ１６２が介設されており、上記出没ロッド１５８が処理容器２２内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
【００４７】
ここで上記ピン挿通孔１５０は、図４及び図５にも示すように、上記載置台本体５９と上記熱拡散板６１とを連結する締結具であるボルト１７０に、その長さ方向に沿って形成された連通孔１７２によって形成されている。具体的には、上記載置台本体５９及び熱拡散板６１には、上記ボルト１７０を通すボルト孔１７４、１７６が形成されており、このボルト孔１７４、１７６に上記ピン挿通孔１５０の形成されたボルト１７０を挿通し、これをナット１７８で締め付けることにより、上記載置台本体５９と熱拡散板６１とを結合するようにしている。これらのボルト１７０及びナット１７８は、例えば窒化アルミニウムやアルミナ等のセラミック材により形成する。
【００４８】
そして、この処理装置２０の全体の動作、例えばプロセス圧力の制御、載置台５８の温度制御、処理ガスの供給や供給停止等は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部１８０により行われることになる。そして、この装置制御部１８０は、上記動作に必要なコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体１８２を有している。この記憶媒体１８２は、フレキシブルディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やハードディスクやフラッシュメモリ等よりなる。
【００４９】
次に、以上のように構成されたプラズマを用いた処理装置２０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４２、搬出入口４０を介して処理容器２２内へ搬入され、このウエハＷは、上昇された押し上げピン１５２に受け渡された後に、この押し上げピン１５２を降下させることにより、ウエハＷを載置台構造５４の支柱６３に支持された載置台５８の熱拡散板６１の上面に載置してこれを支持する。この時に、載置台５８の熱拡散板６１に設けた兼用電極６６に直流電源１４６より直流電圧を印加することにより静電チャックが機能し、ウエハＷを載置台５８上に吸着して保持する。尚、静電チャックの代わりにウエハＷの周辺部を押さえるクランプ機構を用いる場合もある。
【００５０】
次に、シャワーヘッド部２４へ各種の処理ガスを、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３２Ａ、３２Ｂより噴射して処理空間Ｓへ導入する。そして、排気系４８の真空ポンプ５２の駆動を継続することにより、処理容器２２内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁５０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５８の加熱手段６４を構成する内周ゾーン発熱体６８Ａ及び外周ゾーン発熱体６８Ｂにヒータ電源制御部１３４よりそれぞれ電圧を印加することにより発熱させている。
【００５１】
この結果、各ゾーン発熱体６８Ａ、６８Ｂからの熱でウエハＷが昇温加熱される。この時、熱拡散板６１の下面中央部と周辺部とに設けた熱電対８０、８１では、内周ゾーンと外周ゾーンのウエハ（載置台）温度がそれぞれ測定され、この測定値に基づいてヒータ電源制御部１３４は、各ゾーン毎にフィードバックで温度制御することになる。このため、ウエハＷの温度を常に面内均一性が高い状態で温度制御することができる。この場合、プロセスの種類にもよるが、載置台５８の温度は例えば７００℃程度に達する。
【００５２】
またプラズマ処理を行う時には、高周波電源３８を駆動することにより、上部電極であるシャワーヘッド部２４と下部電極である載置台５８との間に高周波を印加し、処理空間Ｓにプラズマを立てて所定のプラズマ処理を行う。また、この際に、載置台５８の熱拡散板６１に設けた兼用電極６６にバイアス用の高周波電源１４８から高周波電力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。
【００５３】
ここで上記載置台構造５４における機能について詳しく説明する。まず、加熱手段の内周ゾーン発熱体６８Ａへは機能棒体６２であるヒータ給電棒７０、７２を介して電力が供給され、外周ゾーン発熱体６８Ｂへはヒータ給電棒７４、７６を介して電力が供給される。また載置台５８の中央部の温度は、その測温接点８０Ａが載置台５８の下面中央部に接するようにして配置された熱電対８０を介して上記ヒータ電源制御部１３４に伝えられる。
【００５４】
この場合、上記測温接点８０Ａは内周ゾーンの温度を測定している。また、載置台５８の外周に配置された熱電対８１は測温接点８１Ａにおいて外周ゾーンの温度を測定しており、測定値は上記ヒータ電源制御部１３４へ伝えられる。このように、上記内周ゾーン発熱体６８Ａと上記外周ゾーン発熱体６８Ｂへの供給電力はそれぞれフィードバック制御に基づいて電力が供給される。
【００５５】
更には、兼用電極６６へは、兼用給電棒７８を介して静電チャック用の直流電圧とバイアス用の高周波電力が印加される。そして、機能棒体６２である上記各ヒータ給電棒７０、７２、７４、７６、熱電対８０、８１及び兼用給電棒７８は、上端が載置台５８の載置台本体５９の下面に気密に溶接された支柱６３に形成した複数の貫通孔６０内にそれぞれ個別（熱電対８０、８１は１本の貫通孔内）に挿通されている。
【００５６】
また、各ヒータ給電棒７０〜７６を挿通する各貫通孔６０や熱電対８０、８１や兼用給電棒７８を挿通する各貫通孔６０内へは、不活性ガス路１２２を介して不活性ガスとして例えばＮ２ ガスが供給されており、このＮ２ ガスは、この載置台本体５９の上面に形成した溝部８８（図４参照）を介して拡散し、更には、この載置台本体５９と熱拡散板６１との接合面にも供給されるので、この接合面に発生する僅かな隙間を介して載置台５８の周辺部から放射状に不活性ガスが放出されることになり、この結果、上記隙間の内部に処理空間Ｓの成膜ガスやクリーニングガス等が侵入するのを防止することができる。
【００５７】
また、上記成膜ガスやクリーニングガス等の腐食性ガスが上記隙間から内部に侵入することを防止でき、しかもヒータ給電棒７０〜７６や兼用給電棒７８がＮ２ ガスにより覆われることになるので、これらの各給電棒が腐食性ガスにより腐食されること、例えば酸化されることを防止することができる。
【００５８】
また、上述したように上記不活性ガスは、載置台本体５９と熱拡散板６１との接合部の僅かな隙間を介して処理容器２２内へ洩れ出るようにして成膜ガス等が内部へ侵入するのを防止するようにしているが、不活性ガスによるパージを行なう各貫通孔６０は、各機能棒体６２が挿通可能なサイズとすればよく、従来の支柱４（図８参照）に比べて容積が非常に少ないので、そのガス量は従来の載置台構造と比較して少なくすることができ、その分、不活性ガスの消費量も少なくできるので、ランニングコストを削減することができる。
【００５９】
また、上述のように、載置台５８の下面（裏面）の中央部には、支柱６３の上端部が接合されているので、この載置台５８の下面の中央部には、ウエハＷの面内温度の不均一性を生ぜしめる不要な膜が付着することがなく、この結果、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。更には、各ヒータ給電棒７２〜７６及び兼用給電棒７８は、支柱６３を形成する材料、すなわちここでは石英よりなる絶縁物によりそれぞれが個別に隔離されているので、電位差の生ずる各給電棒間に異常放電が発生することを防止することができる。
【００６０】
このような状況において、例えば地震等により大きな振動が発生した場合、重量物である載置台５８が支柱６３との連結部から割れ等が生じて破壊したり、或いは支柱６３自体に割れ等が生じるおそれがある。
【００６１】
しかしながら、本発明においては、支柱６３自体を円柱状に成形して、この円柱に機能棒体等を挿通させるための複数本の貫通孔６０を形成するようにしており、そして、支柱６３の上端部を載置台５８の下面に連結しているので、支柱６３自体の強度を大幅に向上させることができ、しかも載置台５８と支柱６３との連結部の強度も向上させることができる。この場合、支柱６３の上端面と載置台５８の下面とに形成される熱溶着接合部６３Ａにおける接合面積は十分に大きくなされているので、特に、載置台５８と支柱６３との接合強度を向上させることができる。
【００６２】
従って、地震等の大きな振動が発生しても、載置台構造５４自体が破損や破壊したりすることを防止することができる。また、上述のように振動に対する載置台構造５４自体の強度を向上できることから、載置台構造５４を組み込んだ状態で処理装置を移動したり、搬送したりすることができる。
【００６３】
このように、本発明によれば、排気可能になされた処理容器２２内に設けられて処理すべき被処理体として例えば半導体ウエハを載置するための載置台構造において、被処理体を載置するために少なくとも加熱手段６４が設けられた誘電体よりなる載置台５８と、載置台を支持するために処理容器２２の底部側より起立させて設けられると共に、上端部が載置台５８の下面に連結されて、内部に長さ方向に沿って形成された複数の貫通孔６０を有する誘電体よりなる支柱６３とを設けるようにしたので、載置台５８と支柱６３との連結部の面積が増大し、この結果、載置台５８と支柱６３との連結部の強度及び支柱自体の強度を向上させることができる。従って、載置台構造を組み込んだ状態で処理装置を移動したり、搬送したりすることができるのみならず、耐震性も向上させることができる。
【００６４】
＜第１変形実施例＞
次に、本発明の第１変形実施例について説明する。先の実施例においては、載置台５８と支柱６３とを溶接により連結したが、これに限定されず、ネジ等の連結部材により連結するようにしてもよい。図６は上記したような本発明の第１変形実施例を示す部分拡大図である。尚、図４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。
【００６５】
図６に示すように、この第１変形実施例では、支柱６３の上端部の周辺にフランジ部２００を設けている。そして、このフランジ部２００を複数の連結部材２０２によって載置台５８の下面側に固定することによって支柱６３と載置台５８とを連結している。この連結部材２０２としては、ボルトやネジ等を用いることができる。またこの連結部材２０２の材料としては、窒化アルミニウム等のセラミック材やステンレススチール等の汚染の恐れが少ない金属を用いることができる。
【００６６】
この実施例の場合には、溶接による接合の場合とは異なって、上記載置台５８の下面と支柱６３の上端面との連結部に僅かな隙間が発生することになる。しかし、前述したように、支柱６３に形成されている全ての貫通孔６０内に不活性ガスとして例えばＮ２ ガスを供給することにより、上記隙間（図示せず）を介して矢印２０４に示すようにＮ２ ガスが処理容器内側へ略放射状に放出されることになる。従って、上記隙間内や貫通孔６０内へ成膜ガスやクリーニングガス等が侵入することを阻止して、この部分に不要な膜が付着したり、各機能棒体６２が腐食することを防止することができる。
【００６７】
また、この場合には、載置台５８と支柱６３との連結強度は、両者を溶接接合した先の実施例の場合よりは少し劣るが、支柱６３自体の強度は先の実施例と同様に高く維持することができ、先の実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００６８】
＜第２変形実施例＞
次に、本発明の第２変形実施例について説明する。先の図４に示す実施例においては、支柱６３の上端部及び下端部は共に平坦な状態であったが、これに限定されず、溶接を行い易くするためにこれらの部分に凹部状に削り込み部を形成するようにしてもよい。図７は上記したような本発明の第２変形実施例の支柱の部分を示す部分拡大図である。尚、図４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。
【００６９】
図７に示すように、ここでは支柱６３の上端部及び下端部に、その周辺部をリング状に残して凹部状に削り込むことにより形成された削り込み部２０６Ａ、２０６Ｂがそれぞれ設けられている。尚、上記２つの削り込み部２０６Ａ、２０６Ｂの内のいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。この場合、上記削り込み部２０６Ａ、２０６Ｂの部分の支柱６３の周辺部の厚さＬ１は、例えば２〜５ｍｍ程度であり、載置台本体５９の厚さの２〜９％程度の厚さに設定する。
【００７０】
そして、この支柱６３の上端部を載置台本体５９の下面に溶接することにより支柱６３と載置台５８とを接合することになる。また支柱６３の下端部を固定台９６の上面に溶接することにより、支柱６３と固定台９６とを接合することになる。この熱溶接を行う場合、溶接対象となる両母材を共に高温に加熱する必要があるが、上記したように凹部状に削り込み部２０６Ａ、２０６Ｂを形成することにより、薄肉となったリング状の周辺部を、溶接対象となる載置台本体５９の下面の中央部の部分と同様に迅速に加熱することができ、両者を容易に且つ迅速に接合することができる。
【００７１】
また、支柱６３の上下端部の厚さＬ１をある程度、例えば２ｍｍ以上、より好ましくは２．５ｍｍ以上に設定しておけば、載置台本体５９や固定台９６との接合面積も十分に大きくすることができ、特に載置台本体５９と支柱６３との接合強度も高く維持することができる。従って、この第２変形実施例の場合にも、先の図４において説明した実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００７２】
尚、上記各実施例では、支柱６３を構成する誘電体として主として石英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、この支柱６３の材料として例えば気泡などを含むことによって不透明になった不透明石英や不透明な窒化アルミニウム等のセラミック材を用いることができる。これによれば、載置台５８から支柱６３の下端部に向かって照射されている輻射熱を有効に遮断することができる。この結果、支柱６３の下端部に設置されているＯリング等よりなる各シール部材１０６（図４参照）が過度に昇温されることを阻止することができるので、このシール部材１０６の熱劣化を防止することができる。
【００７３】
また上記各実施例では、載置台５８の側面及び下面は処理容器２２内に露出した構造になっているが、特に載置台本体５９を石英などで形成する場合には、石英がエッチングガスで腐食される恐れがある。従って、この場合には、載置台５８の側面及び下面にエッチングガスに対して耐腐食性の優れた材料、例えば窒化アルミニウムやアルミナ等のセラミック材よりなる保護カバーを設けるようにしてもよい。
【００７４】
また、上記各実施例では、ボルト１７０とナット１７８とよりなる締結具にピン挿通孔１５０を設けた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えば載置台本体５９と熱拡散板６１とが接着剤や溶着等により一体的に接合して形成されている場合にも本発明を適用することができる。
【００７５】
また上記各実施例においては、セラミック材として主に窒化アルミニウム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、アルミナ、ＳｉＣ等の他のセラミック材を用いることができる。また、ここでは載置台５８を載置台本体５９と熱拡散板６１との２層構造にした場合を例にとって説明したが、これに限定されず、載置台５８の全体を同一の誘電体、例えば石英、或いはセラミック材で一層構造としてもよい。
【００７６】
この場合、石英として透明石英を用いた場合には、発熱体のパターン形状がウエハ裏面に投影されて熱分布が発生することを防止するために、載置台５８の上面に例えばセラミック材よりなる均熱板を設けるのがよい。また、気泡等を内部に含んだ不透明石英を用いた場合には上記均熱板は不要である。また、ここでは不活性ガスとして主にＮ２ ガス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、Ｈｅ、Ａｒ等の希ガスを用いてもよい。
【００７７】
また、上記各実施例では、載置台５８に兼用電極６６を設け、これに兼用給電棒７８を介して静電チャック用の直流電圧と、バイアス用の高周波電力とを印加するようにしたが、これらを分離して設けるようにしてもよいし、或いはいずれか一方のみを設けるようにしてもよい。例えば両者を分離させて設ける場合には、兼用電極６６と同様な構造の電極を上下に２つ設けて、一方をチャック電極とし、他方を高周波電極とする。そして、チャック電極には機能棒体としてチャック用給電棒を電気的に接続し、高周波電極には高周波給電棒を電気的に接続する。これらのチャック用給電棒や高周波給電棒がそれぞれ貫通孔６０内に挿通される点及びその下部構造は他の機能棒体６２と全く同じである。
【００７８】
また上記兼用電極６６と同じ構造のグランド電極を設けて、これに接続される機能棒体６２の下端を接地して導電棒として用いることにより、上記グランド電極を接地するようにしてもよい。また、複数ゾーンの発熱体を設けた場合に、１本のヒータ給電棒を接地するようにすれば、各ゾーンの発熱体の一方のヒータ給電棒を上記接地されたヒータ給電棒として共通に用いることができる。
【００７９】
また、本実施例ではプラズマを用いた処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、載置台５８に加熱手段６４を埋め込むようにした載置台構造を用いた全ての処理装置、例えばプラズマを用いたプラズマＣＶＤによる成膜装置、プラズマを用いない熱ＣＶＤによる成膜装置、エッチング装置、熱拡散装置、拡散装置、改質装置等にも適用することができる。従って、兼用電極６６（チャック電極や高周波電極を含む）や熱電対８０及びそれらに付属する部材を省略することができる。
【００８０】
更には、ガス供給手段としてはシャワーヘッド部２４に限定されず、例えば処理容器２２内へ挿通されたガスノズルによりガス供給手段を構成してもよい。また更には、温度測定手段として、ここでは熱電対８０、８１を用いたが、これに限定されず、放射温度計を用いるようにしてもよい。この場合には、放射温度計に用いられる光を導通する光ファイバが機能棒体となり、この光ファイバが貫通孔６０内に挿通されることになる。また上記各実施例では、全ての貫通孔に１又は複数本の機能棒体を挿通するようにしたが、これに限定されず、機能棒体を挿通しないでパージ用の不活性ガスを専用に流すための貫通孔を設けるようにしてもよい。
【００８１】
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。
【符号の説明】
【００８２】
２０  処理装置
２２  処理容器
２４  シャワーヘッド部（ガス供給手段）
３８  高周波電源
４８  排気系
５４  載置台構造
５８  載置台
５９  載置台本体
６０  貫通孔
６１  熱拡散板
６２  機能棒体
６３  支柱
６４  加熱手段
６６  兼用電極
６８  発熱体
６８Ａ  内周ゾーン発熱体
６８Ｂ  外周ゾーン発熱体
７０，７２，７４，７６  ヒータ給電棒
７８  兼用給電棒
８０，８１  熱電対
１４６  直流電源
１４８  高周波電源
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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