(57)【要約】【課題】載置台に大きな熱応力が発生することを防止して、この載置台自体が破損することを防止することができる載置台構造を提供する。【解決手段】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、被処理体を載置して支持すると共に被処理体を加熱する加熱手段が設けられた誘電体よりなる載置台と、処理容器の底部側より起立させて設けられ、上端部が載置台の下面に接合されると共に下端部が開放された複数の保護支柱管と、保護支柱管内に挿通されると共に上端部が加熱手段に接続されたヒータ給電棒と、処理容器の底部側に設けられると共に、保護支柱管内に連通されたパージガス流通用気密室と、パージガス流通用気密室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを備える。これにより、載置台に大きな熱応力が発生することを防止して、この載置台自体が破損することを防止する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気が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して支持すると共に前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられた誘電体よりなる載置台と、
前記処理容器の底部側より起立させて設けられ、上端部が前記載置台の下面に接合されると共に下端部が開放された複数の保護支柱管と、
前記保護支柱管内に挿通されると共に上端部が前記加熱手段に接続されたヒータ給電棒と、
前記処理容器の底部側に設けられると共に、前記保護支柱管内に連通されたパージガス流通用気密室と、
前記パージガス流通用気密室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする載置台構造。
【請求項２】
前記不活性ガス供給手段は、
前記パージガス流通用気密室に不活性ガスを導入する不活性ガス導入路と、
前記パージガス流通用気密室に導入された不活性ガスを排出させる不活性ガス排出路とを有し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】
前記不活性ガス排出路は、真空引き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】
前記パージガス流通用気密室は、前記ヒータ給電棒に対応させて個別に設けられてい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。
【請求項５】
前記各パージガス流通用気密室は、連通されていることを特徴とする請求項４記載の載置台構造。
【請求項６】
前記加熱手段はヒータ素線を有しており、前記ヒータ素線は前記載置台内に設けたヒータ収容空間内に配設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。
【請求項７】
前記複数のパージガス流通用気密室は、前記保護支柱管内と前記ヒータ収容空間内を介して連通されていることを特徴とする請求項６記載の載置台構造。
【請求項８】
前記ヒータ素線は、同心円状に複数のゾーンに分割されると共に、前記複数のゾーン毎に前記不活性ガス供給手段は設けられることを特徴とする請求項６又は７記載の載置台構造。
【請求項９】
前記ヒータ素線は、カーボン線、タングステン線、モリブデン線よりなる群から選択される１の材料よりなることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項１０】
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９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。
【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０６−２６０４３０号公報
【特許文献３】特開２００４−３５６６２４号公報
【特許文献４】特開２００６−２９５１３８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、半導体ウエハに対するプロセス時には、載置台２自体は高温状態になるが、この場合、支柱４を構成する材料は熱伝導率がそれ程良好ではないセラミック材よりなるとはいえ、載置台２と支柱４とは熱拡散により接合されていることから、この支柱４を伝わって多量の熱が載置台２の中心側から支柱４側へ逃げることは避けられない。このため、特に載置台２の昇降温時では載置台２の中心部の温度が低くなってクールスポットが発生するのに対して周辺部の温度が相対的に高くなって載置台２の面内で大きな温度差が生じ、この結果、載置台２の中心部と周辺部との間で大きな熱応力が発生して載置台２が破損する、といった問題があった。
【００１０】
特に、プロセスの種類にも依存するが、載置台２の温度は７００℃以上にも達するので上記温度差はかなり大きくなり、これに伴って大きな熱応力が発生する。また、これに加えて、載置台の昇降温の繰り返しにより上記熱応力による破損が促進されてしまう、といった問題があった。
【００１１】
また、載置台２及び支柱４の上部が高温状態となって熱膨張する一方で、支柱４の下端部は容器底部９に固定ブロック１０により固定されているため、載置台２と支柱４の上部との接合箇所に応力が集中し、この部分を起点として破損が発生する、という問題があった。
【００１２】
上記問題点を解決するために、上記載置台２と支柱４とを熱拡散接合により気密に一体接合するのではなく、間に高温耐熱性のあるメタルシール部材等を介在させて両者をセラミック材や石英等よりなるピンやボルトにより緩く連結することも行われている。
【００１３】
この場合、上記連結部には僅かな隙間が生ずることになるため、この僅かな隙間を介して例えば腐食性のプロセスガスが支柱４内に侵入することを防止する目的で、上記支柱４内へはパージガスとしてＮ２ ガス、Ａｒガス、Ｈｅガス等の不活性ガスを供給するようにしている。このような構成によれば、上記載置台と支柱の上端部とは強固には連結されていないので、載置台の中心側から支柱側へ逃げる熱量が減少する。このため載置台の中心部と周辺部との温度差が抑制され、これらの間に大きな熱応力が加わることを防止できる。
【００１４】
しかしながら、この場合には、上記支柱４内に供給されたパージガスが、上記僅かな隙間を介して処理容器内の処理空間側へ洩れ出ることは避けられず、この結果、高真空下でのプロセスが実行できないばかりか、パージガスが多量に消費されるので、ランニングコストも高騰する、といった問題があった。
【００１５】
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、載置台に大きな熱応力が発生することを防止して、この載置台自体が破損することを防止することができる載置台構造及び処理装置である。また本発明は、ヒータ給電棒やこれらに接続される加熱手段が酸化されることを抑制することができる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】
【００１６】
請求項１に係る発明は、排気が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して支持すると共に前記被処理体を加熱する加熱手段が設けられた誘電体よりなる載置台と、前記処理容器の底部側より起立させて設けられ、上端部が前記載置台の下面に接合されると共に下端部が開放された複数の保護支柱管と、前記保護支柱管内に挿通されると共に上端部が前記加熱手段に接続されたヒータ給電棒と、前記処理容器の底部側に設けられると共に、前記保護支柱管内に連通されたパージガス流通用気密室と、前記パージガス流通用気密室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と、を備えたことを特徴とする載置台構造である。
【００１７】
このように、被処理体を載置する載置台を、ヒータ給電棒が内部に挿通された複数の保護支柱管で処理容器の底部より起立させて支持するようにしたので、従来構造の支柱と比較して載置台と保護支柱管との接合部の面積が少なくなるので、その分、熱の逃げを少なくしてクールスポットの発生を抑制することができる。従って、載置台に大きな熱応力が発生することを防止して、この載置台自体が破損することを防止することができると共に、保護支柱管は、従来の支柱に比べて容積が少ないので腐食防止用のパージガスの供給量を抑制することができる。
更に、ヒータ給電棒が挿通された保護支柱管内に連通されたパージガス流通用気密室に不活性ガスを流すようにしたので、ヒータ給電棒やこれに接続される加熱手段が酸化されることを抑制することが可能となる。
【００１８】
特に請求項７に記載したように、複数のパージガス流通用気密室は、保護支柱管内とヒータ収容空間内を介して連通されているようにすることにより、不活性ガスを保護支柱管内とヒータ収用空間内に沿って流すことができるので、ヒータ給電棒やこれに接続される加熱手段が酸化されることを一層抑制することが可能となる。
【００１９】
請求項１０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９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】
【００２０】
本発明に係る載置台構造及び処理装置によれば、被処理体を載置する載置台を、ヒータ給電棒が内部に挿通された複数の保護支柱管で処理容器の底部より起立させて支持するようにしたので、従来構造の支柱と比較して載置台と保護支柱管との接合部の面積が少なくなるので、その分、熱の逃げを少なくしてクールスポットの発生を抑制することができる。従って、載置台に大きな熱応力が発生することを防止して、この載置台自体が破損することを防止することができると共に、保護支柱管は、従来の支柱に比べて容積が少ないので腐食防止用のパージガスの供給量を抑制することができる。
更に、ヒータ給電棒が挿通された保護支柱管内に連通されたパージガス流通用気密室に不活性ガスを流すようにしたので、ヒータ給電棒やこれに接続される加熱手段が酸化されることを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【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】載置台構造の拡大断面図である。
【図３】載置台構造の取付部を示す拡大断面図である。
【図４】載置台構造の下部の水平断面を示す模式図である。
【図５】載置台の加熱手段のヒータ素線の配設状態を示す平面模式図である。
【図６】本発明の載置台構造の第１の変形実施例の下部の水平断面を示す模式図である。
【図７】本発明の載置台構造において２つのゾーンにヒータ素線が分割された時の第２の変形実施例における下部の水平断面を示す模式図である。
【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】
【００２２】
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は載置台構造の拡大断面図、図３は載置台構造の取付部を示す拡大断面図、図４は載置台構造の下部の水平断面を示す模式図、図５は載置台の加熱手段のヒータ素線の配設状態を示す平面模式図である。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。
【００２３】
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製（アルミニウム合金を含む）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。
【００２４】
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として用いるガス種によってはガス拡散室が１つ、或いは３つ以上の場合もある。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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して支持するための載置台５８と、上記載置台５８に接続されると共に、上記載置台５８を上記処理容器２２の底部４４から起立させて支持するための複数の保護支柱管６０と、これらの保護支柱管６０内へ挿通されるヒータ給電棒６１と、処理容器２２の底部４４側に設けられて上記ヒータ給電棒６１が挿通された保護支柱管６０内に連通されたパージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂ（図２参照）と、このパージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂ内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段６３とにより主に構成されている。尚、ここでは後述するように兼用給電棒を挿通ためにも保護支柱管６０が設けられる。
【００２９】
図１においては、発明の理解を容易にするために、各保護支柱管６０を横方向に配列して記載しているが、実際には載置台５８の中央部に図４に示すように集合させて設けられている。具体的には、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６４と、この載置台本体６４の上面側に設けられて上記載置台本体６４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６６とにより構成されている。尚、この熱拡散板６６を多数の気泡が含まれた不透明石英により形成してもよい。
【００３０】
そして、上記載置台本体６４内には、加熱手段６８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６６内には兼用電極６９が埋め込むようにして設けられる。そして、この熱拡散板６６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６８からの輻射熱により熱拡散板６６を介して加熱するようになっている。
【００３１】
図２及び図５にも示すように、この加熱手段６８は、例えばカーボン線よりなるヒータ素線７０を有しており、載置台本体６４の略全面に亘って所定のパターン形状に設けられる。尚、このヒータ素線７０は、カーボン線に限定されず、カーボン線、タングステン線、モリブデン線よりなる群から選択される１の材料を用いることができる。
【００３２】
具体的には、載置台本体６４を例えば上下に２枚の分割体６４Ａ、６４Ｂに分割し、その内の１枚の分割体、例えば分割体６４Ａの表面に、図５に示すように収容溝７２を一筆書き状に全面に亘って形成してこの収容溝７２内に沿って上記ヒータ素線７０を配設し、その後、上記分割体６４Ａ、６４Ｂとを溶着、或いは融着接合する。これにより、上記収容溝７２は密閉されてヒータ収容空間７４となり、このヒータ収容空間７４内に上記ヒータ素線７０が埋め込むように配設された状態となって、１ゾーンの加熱手段６８が形成される。この場合、ヒータ素線７０の起点と終点は載置台本体６４の中心部に位置されている。
【００３３】
また上記兼用電極６９は、上述のように不透明な熱拡散板６６内に設けられている。この兼用電極６９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６９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６９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。
【００３４】
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７６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７６に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン７８を配置している。この押し上げピン７８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８０が配置されており、この押し上げリング８０に、上記各押し上げピン７８の下端が乗っている。この押し上げリング８０から延びるアーム部８２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８４に連結されており、この出没ロッド８４はアクチュエータ８６により昇降可能になされている。
【００３５】
これにより、上記各押し上げピン７８をウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔７６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８４の処理容器２２の底部４４の貫通部には、伸縮可能なベローズ８８が介設されており、上記出没ロッド８４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。
【００３６】
ここで上記ピン挿通孔７６は、図２にも示すように、上記載置台本体６４と上記熱拡散板６６とを連結する締結具であるボルト９０に、その長さ方向に沿って形成された貫通孔９２によって形成されている。具体的には、上記載置台本体６４及び熱拡散板６６には、上記ボルト９０を通すボルト孔（図示せず）が形成されており、このボルト孔に上記貫通孔９２の形成されたボルト９０を挿通し、これをナット９４で締め付けることにより、上記載置台本体６４と熱拡散板６６とを結合するようにしている。これらのボルト９０及びナット９４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、或いは金属汚染の恐れが少ない金属材料、例えばニッケル等の高融点金属やハステロイ等の合金等により形成する。
【００３７】
そして、上述したように、ここでは３本の保護支柱管６０が載置台５８の中心部に図４に示すように集合させて設けられている。各保護支柱管６０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、各保護支柱管６０は、上記載置台本体５９の下面に例えば熱溶着により気密に一体的になるように接合されている。
【００３８】
そして、ここでは３本の保護支柱管６０の内、２本の保護支柱管６０Ａ、６０Ｂ内には、前述のヒータ給電棒６１が遊嵌状態で挿通され、残りの１本の保護支柱管６０Ｃ内には兼用給電棒９６が遊嵌状態で挿通されている。すなわち、ヒータ素線７０に対しては、電力インと電力アウト用の２本のヒータ給電棒６１がそれぞれ保護支柱管６０内を個別に挿通されており、各ヒータ給電棒６１の上端は上記ヒータ素線７０の両端にそれぞれ電気的に接続されている。この場合、両保護支柱管６０内とヒータ素線７０を収容するヒータ収容空間７４内とは連通状態になっている。上記各ヒータ給電棒６１は例えばカーボン、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。
【００３９】
また兼用電極６９に対しては上記兼用給電棒９６が保護支柱管６０内を挿通されており、この兼用給電棒９６の上端は接続端子９６Ａ（図２参照）を介して兼用電極６９に電気的に接続されている。上記兼用給電棒９６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。ここで給電棒６１、９６には、硬い棒状の部材のみならず、複数の線材を寄り合わせて可撓性のある棒状に形成した部材も含まれる。
【００４０】
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２及び図３にも示すように、この中央部には導体引出口９８が形成されており、この導体引出口９８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１００がＯリング等のシール部材１０２を介して気密に取り付け固定されている。
【００４１】
そして、この取付台座１００上に、上記各保護支柱管６０を固定する管固定台１０４が設けられる。上記管固定台１０４は、上記各保護支柱管６０と同じ材料、すなわちここでは石英により形成されている。そして、上記兼用給電棒９６を挿通する保護支柱管６０Ｃに対応させて上記管固定台１０４及び取付台座１００を貫くようにして貫通孔１０６が形成されている。そして、上記保護支柱管６０Ｃの下端部と上記管固定台１０４の上面とを熱溶着等によって接合固定している。従って、管固定台１０４の上面には溶着部１０１Ｃが形成される。
【００４２】
そして、上記管固定台１０４と取付台座１００との接合面には、上記貫通孔１０６を囲むようにして例えばＯリングよりなるシール部材１０７Ｃが介在されている。また、上記兼用給電棒９６の下端部には、例えばモリブデン等よりなる導電性の金属棒１０８Ｃが接合されており、この金属棒１０Ｃが上記貫通孔１０６内を遊嵌状態で挿通されて処理容器２２の底部４４側へ突き出ている。この金属棒１０８Ｃの周囲には、例えばアルミナ等のセラミックよりなる絶縁スリーブ１１０が例えばろう付けにより気密に被覆されており、この絶縁スリーブ１１０の部分が、例えばアルミナ合金よりなる封止板１１１に形成された貫通孔をＯリング等よりなるシール部材１１２を介して気密に貫通して外へ引き出されている。
【００４３】
この封止板１１１は、ボルト１１４により取付台座１００の下面に取り付け固定され、この取付台座１００と封止板１１１との間には、上記絶縁スリーブ１１０を囲むようにして例えばＯリングよりなるシール部材１１６が介在されて、内部を気密に維持するようになっている。ここで上記保護支柱管６０Ｃ内には、例えばＮ２ やＡｒ等の不活性ガスが減圧雰囲気で封入されている。
【００４４】
更に上記ヒータ給電棒６１を挿通する保護支柱管６０Ａ、６０Ｂに対応させて、上記管固定台１０４及び取付台座１００を貫くようにして貫通孔１２０、１２２が形成されると共に、これらの貫通孔１２０、１２２は、取付台座１００の部分の内径が、管固定台１０４の部分の内径よりも僅かに大きく設定されている。
【００４５】
そして、上記保護支柱管６０Ａ、６０Ｂは、それぞれ上記各貫通孔１２０、１２２内を挿通されて、その下端部は取付台座１００の各貫通孔１２０、１２２内に開放された状態で臨むようになっている。また、上記管固定台１０４の上面と上記各保護支柱管６０Ａ、６０Ｂの周囲とを熱溶着等によって接合固定するようにしている。従って、管固定台１０４の上面には、溶接部１０１Ａ、１０１Ｂが形成されることになる。そして、管固定台１０４と取付台座１００との接合面には、上記各貫通孔１２０、１２２をそれぞれ囲むようにして例えばＯリングよりなるシール部材１０７Ａ、１０７Ｂがそれぞれ介在されている。
【００４６】
また、上記各ヒータ給電棒６１の下端部には、例えばモリブデン等よりなる導電性の金属棒１０８Ａ、１０８Ｂがそれぞれ接合されており、その下端部は処理容器２２の底部４４側へ突き出ている。上記各金属棒１０８Ａ、１０８Ｂには、上記各保護支柱管６０Ａ、６０Ｂの下端部より少し離間させて例えばアルミナ等のセラミックよりなる円柱状の絶縁スリーブ１２４Ａ、１２４Ｂが、これを貫通するようにして取り付け固定されている。この絶縁スリーブ１２４Ａ、１２４Ｂと各金属棒１０８Ａ、１０８Ｂとは例えばろう付けにより気密に取り付けされている。
【００４７】
そして、上記絶縁スリーブ１２４Ａ、１２４Ｂの各外周面と、取付台座１００における上記各貫通孔１２０、１２２の内周面との間には、Ｏリング等よりなるシール部材１２６Ａ、１２６Ｂがそれぞれ介在されており、気密性を維持するようになっている。これにより、上記取付台座１００における各貫通孔１２０、１２２内は気密な空間になされ、ここに前述のパージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂが形成されることになり、これらのパージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂは、それぞれ保護支柱管６０Ａ、６０Ｂ内へ連通された状態となっている。
【００４８】
このように、各保護支柱管６０の下端部を固定する管固定台１０４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治具１３０が設けられており、この固定治具１３０はボルト１３１によって取付台座１００側へ固定されている。
【００４９】
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。また各保護支柱管６０の直径は８〜１６ｍｍ程度、各給電棒６１、９６の直径は４〜６ｍｍ程度である。
【００５０】
そして、上記パージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂに対して不活性ガスを供給するために、前記不活性ガス供給手段６３（図１参照）が設けられている。具体的には、この不活性ガス供給手段６３は、図１乃至図３にも示すように、上記パージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂへ不活性ガスを導入する不活性ガス導入路１５０と、上記パージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂから導入された不活性ガスを排出させる不活性ガス排出路１５２とを有している。
【００５１】
図示例では、上記不活性ガス導入路１５０は、上記２つのパージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂ内の一方のパージガス流通用気密室６２Ａへ連通されている。この不活性ガス導入路１５０の途中には、マスフローコントローラのような流量制御器１５４及びガス供給時に開状態となる開閉弁１５６が順次介設されており、必要に応じて不活性ガスとして例えばＮ２ ガスを流量正制御しつつ供給できるようになっている。尚、不活性ガスとしては、Ｎ２ に替えてＡｒ、Ｈｅ等の希ガスを用いてもよい。この不活性ガス導入路１５０の一部として、上記処理容器２２の底部４４及び上記取付台座１００には上記一方のパージガス流通用気密室６２Ａに連通されるガス通路１５８（図３参照）が、例えば穿孔により形成されている。また、上記底部４４と取付台座１００との接合面には、上記ガス通路１５８を囲むようにして、例えばＯリングよりなるシール部材１６０が介在されており、この部分のシール性を維持するようになっている。
【００５２】
また不活性ガス排出路１５２は、他方のパージガス流通用気密室６２Ｂへ連通されると共に、この下流側は、排気系４８の圧力調整弁５０と真空ポンプ５２との間の排気通路４９（図１参照）へ接続されており、パージガス流通用気密室６２Ｂ内の雰囲気を真空引きできるようになっている。また、この不活性ガス排出路１５２の途中には、開閉弁１６２が介設されており、真空引きの有無をコントロールできるようになっている。
【００５３】
この不活性ガス排出路１５２の一部として、上記処理容器２２の底部４４及び上記取付台座１００には上記他方のパージガス流通用気密室６２Ｂに連通されるガス通路１６４（図３参照）が、例えば穿孔により形成されている。また、上記底部４４と取付台座１００との接合面には、上記ガス通路１６４を囲むようにして、例えばＯリングよりなるシール部材１６６が介在されており、この部分のシール性を維持するようになっている。
【００５４】
これにより、不活性ガス導入路１５０から一方のパージガス流通用気密室６２Ａ内へ導入された窒素ガス（不活性ガス）は、一方の保護支柱管６０Ａ内、載置台５のヒータ収容空間７４内、他方の保護支柱管６０Ｂ内、他方のパージガス流通用気密室６２Ｂ内及び不活性ガス排出路１５２を順次流れて排気系４８側へ排出されるようになっている。
【００５５】
ここで図１へ戻って、加熱手段６８の各ヒータ給電棒６１に接続される各配線１３２、１３４は、上記ヒータ電源部１３６に接続されており、図示しない熱電対により測定された温度に基づいて上記加熱手段６８への給電量を制御して所望する温度を維持するようになっている。
【００５６】
また、上記兼用給電棒９６に接続される配線１３８には、静電チャック用の直流電源１４０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１４２とがそれぞれ接続されており、載置台５８に載置されたウエハ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。
【００５７】
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、不活性ガス供給手段６３による不活性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１７０により行われることになる。そして、この装置制御部１７０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１７２を有している。この記憶媒体１７２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。
【００５８】
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７８に受け渡された後に、この押し上げピン７８を降下させることにより、ウエハＷを載置台構造５４の各保護支柱管６０に支持された載置台５８の熱拡散板６６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６６に設けた兼用電極６９に直流電源１４０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。
【００５９】
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６８を構成するヒータ素線７０にヒータ電源部１３６より電圧を印加することにより発熱させている。
【００６０】
この結果、ヒータ素線７０からの熱でウエハＷが昇温加熱される。尚、熱拡散板６６には図示しない熱電対が設けられており、この測定値に基づいてヒータ電源部１３６は、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。
【００６１】
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にプラズマを生成し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６６に設けた兼用電極６９にバイアス用の高周波電源１４２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。
【００６２】
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、上述のように加熱手段６８のヒータ素線７０へは２本のヒータ給電棒６１を介して電力が供給される。そして、図示しない熱電対の測定値に基づいて、フィードバック制御により供給電力が制御される。
【００６３】
更には、兼用電極６９へは、兼用給電棒９６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、上記各ヒータ給電棒６１及び兼用給電棒９６は、上端が載置台５８の載置台本体６４の下面に気密に熱溶着等された細い保護支柱管６０（６０Ａ〜６０Ｃ）内にそれぞれ個別に挿通されている。そして、同時に、これらの保護支柱管６０は載置台５８自体を起立させて支持している。
【００６４】
更にウエハの処理時には、不活性ガス供給手段６３により、流量制御された不活性ガスとして例えばＮ２ ガスが不活性ガス導入路１５０を介して一方のパージガス流通用気密室６２Ａ（図３参照）内へ導入されてパージしている。このＮ２ ガスは、一方のヒータ給電棒６１を挿通する保護支柱管６０Ａ内、ヒータ素線７０を収容するヒータ収容空間７４内、他方のヒータ給電棒６１を挿通する保護支柱管６０Ｂ内及び他方のパージガス流通用気密室６２Ｂ（図３参照）の順で流れて行き、更に、不活性ガス排出路１５２を介して排気系４８の排気通路４９へ真空排気されて行く。
【００６５】
さて、このような状況において、ウエハＷに対する処理が繰り返し行われる載置台５８の昇温及び降温が繰り返されることになる。そして、この載置台５８の温度の昇降によって、例えば載置台５８の温度が前述したように７００℃程度に達すると、熱伸縮によって載置台５８の中心部では０．２〜０．３ｍｍ程度の距離だけ半径方向への熱伸縮差が生ずる。この場合、従来の載置台構造の場合には、非常に硬いセラミック材よりなる載置台と直径が大きな支柱とを熱拡散接合により強固に一体結合していたので、上記した僅か０．２〜０．３ｍｍ程度の熱伸縮差とはいえ、この熱伸縮差に伴って発生する熱応力の繰り返しにより、載置台と支柱との接合部が破損する現象が頻発していた。
【００６６】
これに対して、本発明では載置台５８は、直径が１ｃｍ程度の細い複数本、ここでは３本の保護支柱管６０により結合されて支持されているので、これらの各保護支柱管６０は載置台５８の水平方向の熱伸縮に追従して移動でき、従って、上記した載置台５８の熱伸縮を許容することができる。この結果、載置台５８と各保護支柱管６０との接合部に熱応力が加わることがなくなり、各保護支柱管６０の上端部や載置台５８の下面、すなわち両者の連結部が破損することを防止することができる。
【００６７】
また、石英よりなる上記各保護支柱管６０は、載置台５８の下面に溶着により強固に結合されているが、この保護支柱管６０の直径は前述したように１０ｍｍ程度であって小さく、この結果、載置台５８から各保護支柱管６０への伝熱量を少なくすることができる。従って、各保護支柱管６０側へ逃げる熱を少なくできるので、その分、載置台５８においてクールスポットの発生を大幅に抑制することができる。
【００６８】
また上記ヒータ給電棒６１や兼用給電棒９６はそれぞれ保護支柱管６０に被われているので、腐食性のプロセスガスに晒されることはなく、腐食することを防止することができる。また、上述のように、ヒータ給電棒６１を挿通する保護支柱管６０Ａ、６０Ｂ内やヒータ素線７０を収容するヒータ収容空間７４内にはこれに沿ってＮ２ ガスが流されているので、このヒータ給電棒６１やヒータ素線７０が酸素に晒されることはなく、従って、これらが酸化によって劣化することを防止することができる。特に、上記ヒータ給電棒６１やヒータ素線７０が高温時に酸素雰囲気中で比較的に酸化され易いカーボンにより構成されている場合には、上記酸化抑制効果を顕著に発揮することができる。
【００６９】
この際、パージを行なう保護支柱管６０Ａ、６０Ｂは、ヒータ給電棒６１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。
【００７０】
このように、本発明によれば、被処理体である半導体ウエハＷを載置する載置台５８を、ヒータ給電棒６１が内部に挿通された複数の保護支柱管６０で処理容器２２の底部より起立させて支持するようにしたので、従来構造の支柱と比較して載置台と保護支柱管との接合部の面積が少なくなるので、その分、熱の逃げを少なくしてクールスポットの発生を抑制することができる。従って、載置台５８に大きな熱応力が発生することを防止して、この載置台自体が破損することを防止することができると共に、保護支柱管は、従来の支柱に比べて容積が少ないので腐食防止用のパージガスの供給量を抑制することができる。
【００７１】
この場合、兼用給電棒９６を保護支柱管６０Ｃ内に挿通させ、この保護支柱管６０Ｃでも載置台５８を支持させるようにしたので、この載置台５８を安定的に支持することができる。更に、ヒータ給電棒６１が挿通された保護支柱管６０Ａ、６０Ｂ内に連通されたパージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂに不活性ガスを流すようにしたので、ヒータ給電棒６１やこれに接続される加熱手段６８（ヒータ素線７０）が酸化されることを抑制することができる。
【００７２】
＜第１の変形実施例＞
上記実施例では、図２乃至図４に示すように、取付台座１００における２つのパージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂは、ここでは互いに分離区画して設けたが、これに限定されず、図６に示すように構成してもよい。すなわち、図６は本発明の載置台構造の第１の変形実施例の下部の水平断面を示す模式図であり、ここでは上記２つのパージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂ間を、取付台座１００に設けたバイパス路１８０により連通している。
【００７３】
これによれば、一方のパージガス流通用気密室６２Ａに導入されたＮ２ ガスは、上記保護支柱管６０Ａ、６０Ｂやヒータ収容空間７４内に流れることなく、バイパス路１８０を介して直接的に他方のパージガス流通用気密室６２Ｂ内へ流れることになる。この場合にも上記保護支柱管６０Ａ、６０Ｂやヒータ収容空間７４内に酸素が侵入することを防止できるので、上記ヒータ給電棒６１やヒータ素線７０が酸化されるのを抑制することができる。
【００７４】
＜第２の変形実施例＞
上記各実施例では、加熱手段６８は載置台５８の全体に対して１ゾーンの領域で加熱する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を同心円状に、或いは２以上の複数のゾーンの領域に区分して加熱する場合にも本発明を適用することができる。
【００７５】
この場合には、加熱手段６８を構成するヒータ素線７０は、ゾーン毎に同心円状に複数に分割されており、各分割されたヒータ素線毎に電力インと電力アウトの２つのヒータ給電棒が接続されることになる。そして、先の実施例と同様に各ヒータ給電棒毎に保護支柱管に挿通されることになる。図７は本発明の載置台構造において上述のように複数、例えば２つのゾーンにヒータ素線が分割された時の第２の変形実施例における下部の水平断面を示す模式図である。尚、先に図１〜図６を参照して説明した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ある。
【００７６】
上記載置台５８を同心円状に区画された２つのゾーンの領域で加熱する場合には、上記加熱手段６８のヒータ素線７０は同心円状に２つに分割されて内周ゾーンのヒータ素線と外周ゾーンのヒータ素線となる。図７においては、例えば内周ゾーンのヒータ素線に接続されるヒータ給電棒を２本のヒータ給電棒６１として示し、これらは保護支柱管６０Ａ、６０Ｂ内にそれぞれ挿通されている。上記各ヒータ素線は、それぞれ対応するヒータ収容空間内に配設される。
【００７７】
また、外周ゾーンのヒータ素線に接続されるヒータ給電棒を２本のヒータ給電棒６１−１として示しており、これらは保護支柱管６０（６０Ｄ、６０Ｅ）内にそれぞれ挿通されている。そして、上記保護支柱管６０Ｄ、６０Ｅの下方にも、先のパージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂと同じ構造のパージガス流通用気密室６２Ｄ、６２Ｅがそれぞれ形成されている。そして、内周ゾーンに対応するパージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｂと外周ゾーンに対応するパージガス流通用気密室６２Ｄ、６２Ｅの内の一方のパージガス流通用気密室同士、例えばパージガス流通用気密室６２Ａ、６２Ｄ同士が取付台座１００に設けたガス通路１８２により連通される。また、他方のパージガス流通用気密室６２Ｂ、６２Ｅ同士も取付台座１００に設けたガス通路１２４により連通されている。これにより不活性ガスであるＮ２ ガスを、内周ゾーンのヒータ収容空間と外周ゾーンのヒータ収容空間とに並列に、すなわちパラレルに流すことができるようになっている。
【００７８】
この場合にも、先の図１乃至図５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。更に、この第２の変形実施例の場合には、２本の保護支柱管６０Ｄ、６０Ｅが増加した分だけ、載置台５８をより安定的に支持することができる。
【００７９】
また図７に示す第２の変形実施例において、上記ガス通路１８２、１８４を設けないで、内周ゾーンに対応する保護支柱管６０Ａ、６０Ｂと外周ゾーンに対応する保護支柱管６０Ｄ、６０Ｅとに対して、それぞれ個別に不活性ガス供給手段を設けるようにしてもよい。すなわち、保護支柱管６０Ｄ、６０Ｅに対しても不活性ガス導入路及び不活性ガス排出路を設けるようにしてもよい。また、このように載置台５８に対して複数のゾーンに区分された領域を加熱する場合において、各ゾーンのヒータ給電棒の内の１つをアース用の給電棒として共通に用いるようにしてもよい。
【００８０】
尚、以上の各実施例では、プラズマ処理ができる処理装置を例にとって説明したが、プラズマ処理でなく、通常のプラズマレスの熱処理を行う処理装置にも本発明を適用することができる。この場合には、プラズマ用の高周波電源３８等を設けず、また兼用電極６９やこれに付随する兼用給電棒９６等も設けないで省略することができる。
【００８１】
また、上記各実施例では、前述したように載置台５８に設けた熱電対の記載は省略したが、この熱電対を構成する熱電対棒も、上述したように構成される保護支柱管６０内に挿通するようにして設置するのは勿論である。
【００８２】
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、上述したようにこれに限定されず、載置台５８に加熱手段６８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。
【００８３】
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、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】
【００８４】
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）
４８  排気系
５４  載置台構造
５８  載置台
６０，６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ  保護支柱管
６１  ヒータ給電棒
６２Ａ，６２Ｂ  パージガス流通用気密室
６３  不活性ガス供給手段
６４  載置台本体
６６  熱拡散板
６８  加熱手段
７２  収容溝
７４  ヒータ収容空間
９６  兼用給電棒
１００  取付台座
１０４  管固定台
１３６  ヒータ電源部
１５０  不活性ガス導入路
１５２  不活性ガス排出路
１５８  ガス通路
１６４  ガス通路
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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