(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内の載置台上に載置された被処理体をクランプするためのクランプ機構において、
昇降可能になされた昇降ロッドと、
前記昇降ロッドの先端に片持ち支持されて前記載置台の円周方向に沿って円弧状、或いはリング状に延びる保持板と、
前記保持板に、その長さ方向に沿って配置されて弾発部材により上下方向へ弾性的に出没可能に設けられた少なくとも３本のシャフト部材と、
リング状に成形されると共に前記少なくとも３本のシャフト部材に対応させて少なくとも３つの取付孔が形成され、前記取付孔に前記シャフト部材の先端部をそれぞれ挿通させて係合されると共に、前記被処理体の周縁部と接触して前記被処理体をクランプするクランプリング部材とを備え、
前記少なくとも３つの取付孔の内の１つは、小穴として形成され、前記他の少なくとも２つの取付孔の内のいずれかの取付孔は前記小穴に向けて所定の長さを有する長穴として形成され、前記残りの取付孔は、その内径が前記小穴よりも大きくなされた大穴として形成され、前記小穴は、前記少なくとも３つのシャフト部材の内、前記昇降ロッドと前記保持板との接合部に最も近いシャフト部材に対応する前記取付孔であることを特徴とするクランプ機構。
【請求項２】
前記シャフト部材の外径は数ｍｍ程度であり、前記小穴の内径と前記シャフト部材の外径の差は略０．１ｍｍ程度であり、
前記大穴の内径と前記シャフト部材の外径の差は略１．０ｍｍ程度であり、
前記長穴の幅方向の長さと前記シャフト部材の外径の差は略０．１ｍｍ程度であると共に前記長穴の長さ方向の長さと前記シャフト部材の外径の差は数ｍｍ程度であることを特徴とする請求項１記載のクランプ機構。
【請求項３】
前記クランプリング部材はセラミックよりなることを特徴とする請求項１又は２記載のクランプ機構。
【請求項４】
前記シャフト部材は、前記保持板に接合固定されたシャフト容器内に、その一部が収容されると共に、前記弾発部材は前記シャフト容器内に収容さ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クランプ機構。
【請求項５】
前記シャフト容器には、先端が前記被処理体の下面と接触して前記被処理体を持ち上げる、或いは持ち下げるリフタピンが設けられることを特徴とする請求項４記載のクランプ機構。
【請求項６】
被処理体に所定の処理を施すために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載置台と、
処理ガスを導入するガス供給手段と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のクランプ機構と、
を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項７】
前記加熱手段は、加熱ランプ或いは抵抗加熱ヒータよりなることを特徴とする請求項６記載の処理装置。
【請求項８】
前記所定の処理は成膜処理であることを特徴とする請求項６又は７記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に所定の処理を施す処理装置及びクランプ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
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、薄い載置台を設置し、この上面に半導体ウエハを載置した状態で下方より加熱ランプで加熱しつつ所定の処理ガスを流し、ウエハに各種の熱処理を施すようになっている。
【０００３】
ところで、この載置台には、周知のように処理容器内へ搬入されてきたウエハを載置台上に移載するために上下方向へ出没可能になされた押し上げピンが設けられており、これを昇降させることにより、ウエハを載置台上に載置したり、或いは逆に、載置台上のウエハを上方へ突き上げたりできるようになっている。そして、載置台上のウエハは、その周縁部をリング状のクランプリング部材で載置台側に押し付けて固定され、処理中にこのウエハが位置ずれしないようにしている。
【０００４】
この点について、図１２を参照して詳しく説明する。
図１２は一般的な枚葉式の処理装置を示す構成図、図１３はクランプリング部材を示す平面図である。図１２に示すように、例えば真空引き可能になされた処理容器２内には、半導体ウエハＷを載置する載置台４が設けられると共に、この対向側にはシャワーヘッド部６が設けられて所定の処理ガスを供給する。また、載置台４の下方であって、処理容器２の底部側には透過窓１０を介して加熱手段として加熱ランプ８が設けられて、上記ウエハＷを加熱するようになっている。
また、上記載置台４の直下には、アクチュエータ１４により一体的に昇降可能になされた複数、例えば３本のリフタピン１２（図示例では２本のみ記す）が設けられ、このリフタピン１２の先端が載置台４に設けたピン孔１６に挿通されてウエハＷをその下面より持ち上げたり、持ち下げたりできるようになっている。
【０００５】
そして、このリフタピン１２と一体的に、載置台４の外側に位置させてシャフト部材１８が設けられる。このシャフト部材１８は、バネの如き弾発部材により上下方向へ出没可能になされている。そして、このシャフト部材１８の上端部に例えば金属汚染の少ない、しかも熱伸縮も少ない窒化アルミ（ＡｌＮ）等のセラミックよりなる円形リング状のクランプリング部材２０が取り付けられており、このクランプリング部材２０の内側周縁部が上記ウエハＷの周縁部の上面と当接してこのウエハＷを載置台４側に押圧固定するようになっている。この場合、図１３にも示すように、リング状のクランプリング部材２０にはその周方向に沿って略等間隔で例えば３つの円形の取付孔２２が形成されており、この各取付孔２２に上記シャフト部材１８の上端部を挿通させて取り付けるようになっている。
【０００６】
この場合、このクランプリング部材２０はプロセス条件にもよるが、例えば成膜処理を行う場合には４００〜７００℃程度の高温に晒されることから、上述のようにこのクランプリング部材２０の材料として熱伸縮の少ないセラミックを用いているといえども、ある程度の熱伸縮が発生することは避けられない。このため、上記シャフト部材１８の直径Ｄ１が、例えば２ｍｍ程度であるのに対して取付孔２２の直径Ｄ２を例えば２．５ｍｍ程度に設定してかなり大きくし、上述のようにクランプリング部材２０が面内方向に熱伸縮しても、その熱伸縮量を、上記したように取付孔２２の直径Ｄ２を、熱伸縮量に対してかなり大きく設定することにより許容して吸収し、クランプリング部材２０やシャフト部材１８の破損等を防止するようになっている。尚、クランプリング部材２０のサイズ、温度にもよるが、その熱伸縮量は０．３〜０．５ｍｍ程度である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体製造工程の更なる高集積化、高微細化、高スループット化及び高歩留り化等の要請により、図１４に示すようにリング状のクランプリング部材２０の内側周縁部がウエハＷの周縁部上面を押さえ込む重なり部分の幅Ｌ１はより狭くなり、例えば現状ではこの幅Ｌ１は略１ｍｍ程度になっている。そして、上述のように、取付孔２２の直径Ｄ２は、シャフト部材１８の直径Ｄ１に対してかなり大きく設定されているので、クランプリング部材２０の遊び量が多くなって載置台４上のウエハＷに対して上記クランプリング部材２０の位置が一定せずに定まらずにばらついてしまい、上記幅Ｌ１が、ウエハＷの一端部側では大きくなったり他端部側では小さくなったりしてしまう。このため、ウエハ外周端において本来は薄膜が付着すべきではない所にも不要な膜が付着したりし、この不要な膜が後工程等において剥がれ落ちてパーティクルになったりし、ウエハＷの歩留りを低下させる等の問題を引き起こしていた。
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、クランプリング部材の位置のバラツキを抑制することが可能なクランプ機構及び処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、処理容器内の載置台上に載置された被処理体をクランプするためのクランプ機構において、昇降可能になされた昇降ロッドと、前記昇降ロッドの先端に片持ち支持されて前記載置台の円周方向に沿って円弧状、或いはリング状に延びる保持板と、前記保持板に、その長さ方向に沿って配置されて弾発部材により上下方向へ弾性的に出没可能に設けられた少なくとも３本のシャフト部材と、リング状に成形されると共に前記少なくとも３本のシャフト部材に対応させて少なくとも３つの取付孔が形成され、前記取付孔に前記シャフト部材の先端部をそれぞれ挿通させて係合されると共に、前記被処理体の周縁部と接触して前記被処理体をクランプするクランプリング部材とを備え、前記少なくとも３つの取付孔の内の１つは、小穴として形成され、前記他の少なくとも２つの取付孔の内のいずれかの取付孔は前記小穴に向けて所定の長さを有する長穴として形成され、前記残りの取付孔は、その内径が前記小穴よりも大きくなされた大穴として形成され、前記小穴は、前記少なくとも３つのシャフト部材の内、前記昇降ロッドと前記保持板との接合部に最も近いシャフト部材に対応する前記取付孔であることを特徴とするクランプ機構である。
【０００９】
このように、シャフト部材を挿通させる３つの取付孔を、小穴と、長穴と、大穴の３種類に設定することにより、リング状のクランプリング部材の熱伸縮方向が一定方向となるように規制することが可能となる。従って、クランプリング部材の熱伸縮方向が一定方向となるように規制されるので、クランプリング部材の位置のバラツキの発生を抑制することが可能となり、特に成膜処理時に不必要な部分に膜が付着することが抑制されてパーティクルの発生も防止することが可能となる。
また、この場合、例えば請求項２に規定するように、前記シャフト部材の外径は数ｍｍ程度であり、前記小穴の内径と前記シャフト部材の外径の差は略０．１ｍｍ程度であり、前記大穴の内径と前記シャフト部材の外径の差は略１．０ｍｍ程度であり、前記長穴の幅方向の長さと前記シャフト部材の外径の差は略０．１ｍｍ程度であると共に前記長穴の長さ方向の長さと前記シャフト部材の外径の差は数ｍｍ程度である。
【００１０】
本発明の関連技術は、処理容器内の載置台上に載置された被処理体をクランプするためのクランプ機構において、前記載置台の中心部に対応させて設けられて昇降可能になされた昇降ロッドと、前記昇降ロッドの先端部に設けられて前記載置台の半径方向へ延びる保持板と、前記保持板の先端に配置されて、弾発部材により上下方向へ弾性的に出没可能に設けられた少なくとも３本のシャフト部材と、リング状に成形されると共に前記少なくとも３本のシャフト部材に対応させて少なくとも３つの取付孔が形成され、前記取付孔に前記シャフト部材の先端部をそれぞれ挿通させて係合されると共に、前記被処理体の周縁部と接触して前記被処理体をクランプするクランプリング部材とを備え、前記各取付孔は、前記載置台の中心に向けて所定の長さを有する長穴として形成されることを特徴とするクランプ機構である。
【００１１】
このように、シャフト部材を挿通させる３つの取付孔を、載置台の中心に向けて所定の長さを有する長穴に設定することにより、リング状のクランプリング部材の熱伸縮方向が一定方向となるように規制することが可能となる。従って、クランプリング部材の熱伸縮方向が一定方向となるように規制されるので、クランプリング部材の位置のバラツキの発生を抑制することが可能となり、特に成膜処理時に不必要な部分に膜が付着することが抑制されてパーティクルの発生も防止することが可能となる。
【００１２】
この場合、例えば前記各長穴の幅方向の長さと前記シャフト部材の外径の差は略０．１ｍｍ程度であると共に前記長穴の長さ方向の長さと前記シャフト部材の外径の差は数ｍｍ程度である。
また、例えば請求項３に規定するように、前記クランプリング部材はセラミックよりなる。
また、例えば請求項４に規定するように、前記シャフト部材は、前記保持板に接合固定されたシャフト容器内に、その一部が収容されると共に、前記弾発部材は前記シャフト容器内に収容されている。
また、例えば請求項５に規定するように、前記シャフト容器には、先端が前記被処理体の下面と接触して前記被処理体を持ち上げる、或いは持ち下げるリフタピンが設けられる。
【００１３】
請求項６に係る発明は、上記クランプ機構を有する処理装置であり、すなわち、被処理体に所定の処理を施すために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載置台と、処理ガスを導入するガス供給手段と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、上記請求項１乃至５のいずれか一項に記載のクランプ機構と、を備えたことを特徴とする処理装置である。
この場合、例えば請求項７に規定するように、前記加熱手段は、加熱ランプ或いは抵抗加熱ヒータよりなる。
また、例えば請求項８に規定するように、前記所定の処理は成膜処理である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るクランプ機構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は本発明に係る処理装置の一実施例を示す断面図、図２は載置台を示す斜視図、図３はクランプリング部材を除いたクランプ機構の全体を示す斜視図、図４はクランプリング部材を示す平面図、図５はクランプリング部材に設けた取付孔を示す拡大図、図６はクランプ機構の動作を説明するための動作説明図である。
まず、本発明の処理装置について説明する。本実施例では、処理装置３０として加熱ランプを用いた高速昇温が可能な枚葉式の成膜装置を例にとって説明する。
【００１５】
この処理装置３０は、例えばアルミニウム等により円筒状或いは箱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内には、図２にも示すように処理容器底部より起立させた円筒状の支柱３４上に、例えば断面Ｌ字状の保持部材３６を介して被処理体としての半導体ウエハＷを載置するための載置台３８が設けられている。この支柱３４は、アルミニウム等により構成され、保持部材３６は、熱線透過性の材料、例えば石英により構成されており、また、載置台３８は、厚さ１ｍｍ程度の例えばカーボン素材、アルミ化合物等により構成されている。そして、支柱３４の内面は、例えば研磨されて、熱線を反射する反射面になされると共に、その上部には、後述するクランプ機構のシャフト部材の上下動を許容する昇降用溝部４０が略等間隔で３ヵ所設けられている（図２参照）。また、この支柱３４には、この内側にＮ2 ガス等の不活性ガスを導入するパージガス導入通路４２が形成されている。
【００１６】
この載置台３８の下方には、複数本、例えば３本のＬ字状になされたリフタピン４３が上方へ起立させて設けられており、後述するように、このリフタピン４３を上下動させることにより、上記リフタピン４３を載置台３８に貫通させて設けた３つのリフタピン穴４５に挿通させてウエハＷを持ち上げ、或いは持ち下げ得るようになっている。
また、載置台３８の直下の処理容器底部には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓４４が気密に設けられており、この下方には、透過窓４４を囲むように箱状のランプ室４６が設けられている。このランプ室４６内には加熱手段として複数の加熱ランプ４８が反射鏡も兼ねる回転台５０に取り付けられており、この回転台５０は、回転軸を介してランプ室４６の底部に設けた回転モータ５２により回転される。従って、この加熱ランプ４８より放出された熱線は、透過窓４４を透過して載置台３８の下面を照射してこれを加熱し得るようになっている。
【００１７】
また、載置台３８の外周側には、整流孔５４を有するリング状の整流板５６が、上下方向に環状に成形された支持コラム５８により支持させて設けられている。この整流板５６の内周側には、後述するクランプリング部材６０の外周部と接触してこの下方にガスが流れないようにするリング状の石英製アタッチメント６２が設けられる。上記整流板５６の下方の底部には排気口６４が設けられ、この排気口６４には図示しない真空ポンプに接続された排気路６６が接続されており、処理容器３２内を所定の真空度に維持し得るようになっている。
【００１８】
一方、上記載置台３８と対向する処理室天井部には、成膜用ガスやクリーニングガス等の必要ガスを処理容器３２内へ導入するためのガス供給手段としてシャワーヘッド部６８が設けられている。具体的には、このシャワーヘッド部６８は、例えばアルミニウム等により円形箱状に成形されたヘッド本体７０を有し、この天井部にはガス導入口７２が設けられている。
ヘッド本体７０の下面であるガス噴出面７４には、ヘッド本体７０内へ供給されたガスを放出するための多数のガス噴出孔７６が面内に均等に配置されており、ウエハ表面に亘って均等にガスを放出するようになっている。また、ヘッド本体７０内には、上下２段に拡散板７８、８０が所定の間隔を隔てて配置されており、複数の拡散室を形成している。この拡散板７８、８０には、それぞれ複数の拡散孔７８Ａ、８０Ａが形成されており、各拡散室へ導入したガスを水平方向へ拡散し得るようになっている。
【００１９】
また、この処理容器３２の側壁には、この中へウエハＷを搬入、或いは搬出する際に開閉されるゲートバルブＧが設けられており、例えば真空引き可能になされたロードロック室や搬送室８２に連結されている。
そして、上記載置台３８上に載置されるウエハＷを位置ずれしないようにこれを保持するために本発明の特徴とするクランプ機構８４が設けられる。具体的には、このクランプ機構８４は、上記ウエハＷの直径よりも１廻り大きな直径を有し、且つその厚さが薄くなされたリング状のクランプリング部材６０（図４参照）を有している。このクランプリング部材６０は、ウエハＷに対する金属汚染の恐れが非常に少なく、且つ耐熱性に優れてその熱伸縮量も小さな材料、例えば窒化アルミ等のセラミックにより形成されている。このクランプリング部材６０の内径は上記ウエハＷの直径よりも僅かに小さく設定されると共に、その内側端面には、図６にも示すようにウエハＷの周縁部の上面と接触してこれを下方向へ押圧するための押圧テーパ面８８が周方向に沿って形成されている。
【００２０】
このリング状のクランプリング部材６０には、図４にも示すようにその周方向に沿って略等間隔で３つの取付孔９０Ａ、９０Ｂ、９０Ｃが形成されており、これらの各取付孔９０Ａ〜９０Ｃにはそれぞれシャフト部材９２Ａ、９２Ｂ、９２Ｃが挿通されて各シャフト部材９２Ａ〜９２Ｃの先端部に取り付け固定されている。これらのシャフト部材９２Ａ〜９２Ｃは、図３にも示すようにシャフト昇降機構９４の一部を構成している。このシャフト昇降機構９４は、円形リング状に成形された例えば酸化アルミニウム等のセラミックよりなる保持板９６を有しており、この保持板９６の一側の下面は、上下方向に延びる一本の昇降ロッド９８の上端に接合固定されて片持ち支持されている。この昇降ロッド９８の下端は、処理容器３２内の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ１００を介してアクチュエータ１０２（図１参照）に接続されている。
【００２１】
上記リング状の保持板９６の内周側には、その周方向に沿って略等間隔で３つの例えば石英製のアーム部材１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃが設けられており、各アーム部材１０４Ａ〜１０４Ｃには、同じく石英製の円筒体状のシャフト容器１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ（図３参照）がそれぞれ取り付けられている。尚、図３中においてアーム部材１０４Ｂは、シャフト容器１０６Ｂの影に隠れて見えない状態となっている。
そして、この各シャフト容器１０６Ａ〜１０６Ｃの内側面に前述したリフタピン１２が取付け固定されている。ここで各シャフト容器１０６Ａ〜１０６Ｃの内部構造は図６に示すように構成されている。各シャフト容器１０６Ａ〜１０６Ｃの内部構造は、全く同一に形成されているので、ここでは代表として１つのシャフト容器１０６Ａを例にとって説明する。
【００２２】
このシャフト容器１０６Ａは、前述のように円筒体状に成形されており、その外側の一部には、上方へ突出したストッパ突部１０８が形成されている。そして、このシャフト容器１０６Ａ内に上記シャフト部材９２Ａの基部が収容される。このシャフト部材９２Ａは、例えばＮｉ合金等の金属材料よりなり、下方へは直径が小さくなされた芯棒１１０が延びている。この芯棒１１０は、このシャフト容器１０６Ａ内の、その内径を小さくしたストッパ部１１２の開口を介して下方に延びている。そして、この芯棒１１０に、コイルバネのような弾発部材１１４をやや圧縮した状態で装着してその下端にストップ部材１１６とＣリング１１８を取り付けている。これにより、上記シャフト部材９２Ａは常時下方向へ付勢された状態となっている。
【００２３】
また、前述のようにこのシャフト部材９２Ａの上端部は、クランプリング部材６０に設けた取付孔９０Ａを貫通しており、このシャフト部材９２Ａの上端部に設けた凹部１２０に例えばＣリング１２２を嵌め込むことによって、このクランプリング部材６０が上方へ抜けないように取り付けている。
ここで、上記クランプリング部材６０に設けた各取付孔９０Ａ〜９０Ｃの寸法について詳しく説明する。すなわち、図３及び図４にも示すように、上記３つのシャフト部材９２Ａ〜９２Ｃの内の１つのシャフト部材に対応する取付孔、ここでは、上記昇降ロッド９８と上記保持板９６との接合部１２４に最も近いシャフト部材に対応する上記取付孔９０Ａは、その内径が小さい小穴１２６Ａとして形成され、前記他の２つの取付孔の内のいずれか一方の取付孔９２Ｂは上記小穴１２６Ａに向けて所定の長さを有する長穴１２６Ｂとして形成され、上記残りの取付孔９２Ｃは、その内径が大きい大穴１２６Ｃとして形成されている。尚、ここでは、上記接合部１２４に最も近い取付孔は、３つの取付孔９０Ａ〜９０Ｃの内の取付孔９０Ａであると仮定する。また、この場合、２つの取付孔９０Ｂ、９０Ｃの内、取付孔９０Ｂを大穴１２６Ｃとし、取付孔９０Ｃを長穴１２６Ｂとしてもよい。
【００２４】
具体的には、図４に示すように上記各シャフト部材９２Ａ〜９２Ｃの直径Ｄ５は例えば３ｍｍ程度にそれぞれ設定されている。そして、上記小穴１２６Ａは円形に成形されてその内径Ｄ６は３．１ｍｍ程度に設定されており、両者間の全体の隙間は僅か０．１ｍｍ程度である（図５（Ａ）参照）。これに対して、上記大穴１２６Ｃは円形に成形されてその内径Ｄ８は４．０ｍｍ程度に設定されており、シャフト部材９２Ｃとの間の全体の隙間は１．０ｍｍ程度である（図５（Ｃ）参照）。
また、上記長穴１２６Ｂは、上述のようにその長さ方向を示す矢印１２８が上記小穴１２６Ａに向かうように成形されており、幅方向の内径ＤＳ７は上記内径Ｄ６と同じ３．１ｍｍ程度に設定され、これに対して、長さ方向の内径ＤＬ７は７．０ｍｍ程度に設定されて、上記シャフト部材９２Ｂとの間の全体の隙間は４．０ｍｍ程度になるように設定される（図５（Ｂ）参照）。これにより、後述するように、クランプリング部材６０が熱伸縮する場合に、シャフト部材９２Ａを基準として熱伸縮し、且つシャフト部材９２Ｂの部分ではこの長穴１２６Ｂの長さ方向１２８に沿って熱伸縮が発生するように熱伸縮方向が規制されるようになっている。
【００２５】
すなわち、ここで上記小穴１２６Ａは、これに挿通させるシャフト部材９２Ａの径より僅かに１廻り大きい内径の穴でシャフト部材９２Ａを略接した状態で挿通できる穴であり、大穴１２６Ｃはこれに挿通されるシャフト部材９２Ｃの径よりもかなり大きな直径の穴でシャフト部材９２Ｃを遊嵌状態で挿通できる穴である。また、長穴１２６Ｂは、幅方向に関しては、これに挿通されるシャフト部材９２Ｂの直径より僅かに大きい内径でシャフト部材９２Ｂを略接した状態で挿通でき、且つ長さ方向に関してはシャフト部材９２Ｂの直径よりもかなり大きくてクランプリング部材６０の熱伸縮量を十分に吸収できるような長さを有する穴である。
【００２６】
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
まず、ロードロックロック室、或いは搬送室８２内に収容されている未処理の半導体ウエハＷを処理容器３２に開放されたゲートバルブＧを介して搬入し、リフタピン４３を押し上げた状態で上記ウエハＷをリフタピン４３側に受け渡す（この時の状態を図６（Ａ）に示す）。そして、このリフタピン４３を、昇降ロッド９８を下げることによって降下させてウエハＷを持ち下げ、このウエハＷを載置台３８上に載置すると共に更に昇降ロッド９８を下げることによってウエハＷの周縁部をクランプリング部材６０の押圧テーパ面８８で押圧してこれを固定する（この時の状態を図６（Ｂ）に示す）。
【００２７】
このようにして、ウエハＷを載置台３８上に載置固定したならば、処理容器３２内を密閉し、そして、処理容器３２内を真空排気しつつランプ室４６内の加熱ランプ４８を点灯しながら回転させ、熱エネルギを放射する。
放射された熱線は、透過窓４４を透過した後、載置台３８の裏面を照射してこれを加熱する。この載置台３８は、前述のように１ｍｍ程度と非常に薄いことから迅速に加熱され、従って、この上に載置してあるウエハＷを迅速に所定の温度まで加熱することができる。
ウエハＷがプロセス温度、例えば略４６０℃に達したならば、処理ガスとして例えば成膜ガスであるＷＦ6 ガスやＨ2 ガス等をシャワーヘッド部６８より処理容器３２内へ供給し、タングステン膜などの成膜処理を所定の時間行うことになる。そして、成膜処理が完了したならば、上記した操作と逆の処理を行って、処理済みのウエハＷを処理容器３２の外へ搬出することになる。
【００２８】
ここで、上記クランプ機構８４の動作を詳述する。
図３及び図６に示すように、昇降ロッド９８を降下させると、保持板９６が降下するので、これに取り付けられている各シャフト容器１０６Ａ〜１０６Ｃ及びこれに設けられるリフタピン４３、シャフト部材９２Ａ〜９２Ｃ及びクランプリング部材６０等も一体的に降下する。この時、リフタピン４３で支持されているウエハＷも持ち下げられ、このウエハＷが最初に載置台３８上に載置される。
そして、更に降下が進んでクランプリング部材６０の押圧テーパ面８８が図６（Ｂ）に示すようにウエハＷの周縁部に当接し、更に降下するとシャフト容器１０６Ａ内の弾発部材１１４が圧縮されることでシャフト部材９２Ａ〜９２Ｃが停止した状態で各シャフト容器１０６Ａ〜１０６Ｃが所定の位置まで降下する。これにより、ウエハＷの周縁部は、圧縮された弾発部材１４４の復元力によって載置台３８上に固定されることになる。
【００２９】
さて、このような状態で所定の処理、例えば成膜処理を行うと、特にウエハＷと直接接触しているクランプリング部材６０もウエハＷの温度と略同じ温度、例えばプロセス条件にもよるが４６０℃程度まで上昇し、このクランプリング部材６０が熱伸縮することは避けられない。
この場合、シャフト部材９２Ａは小穴１２６Ａとして形成されてシャフト部材９２Ａとの間の間隙は非常に僅かな隙間、例えば０．１ｍｍ程度しか余裕がないので、このリング状のクランプリング部材６０は、シャフト部材９２Ａを基準点として平面的に熱伸縮することになる。
【００３０】
ここで、取付孔９０Ｂは長穴１２６Ｂとして形成されているので、この長穴１２６Ｂとこれに挿通されているシャフト部材９２Ｂとの相対移動は、長穴１２６Ｂの長さ方向１２８（図４参照）へは許容されるが、幅方向へは規制されることになる。従って、上述のようにクランプリング部材６０が熱伸縮した場合に、上記２つのシャフト部材９２Ａ、９２Ｂ間では、常に互いの方向に向かう熱伸縮が発生するようにその方向が規制されることになる。図７はクランプリング部材６０が熱膨張した時の状態を示しており、長穴１２６Ｂ内のシャフト部材９２Ｂは、相対的にシャフト部材９２Ａ側に近づいた様に見える。また、大穴１２６Ｃ内のシャフト部材９２Ｃも相対的にシャフト９２Ａ側に近づいた様に見える。
【００３１】
このように、２点間での熱伸縮方向が定まれば、クランプリング部材６０が熱膨張した時のこの内周側の円形の輪郭は常に一定の位置にくるように定まることになり、ウエハＷに対する位置ずれが発生することを防止することが可能となる。ここで、残りの取付孔９０Ｃは大穴１２６Ｃとしており、これに挿通されるシャフト部材９２Ｃのクランプリング部材６０に対する位置規制は何ら行っていないが、これは上述したように、２つのシャフト部材９２Ａ、９２Ｂの作用によりクランプリング部材６０の熱膨張時の位置が一義的に定まるからである。
また、上記長穴１２６Ｂの長さＤ７は、両シャフト部材９２Ａ、９２Ｂ間のクランプリング部材６０の熱伸縮量よりも大きく設定されているのは勿論である。
【００３２】
このように、載置台３８上のウエハＷに対する熱膨張時のクランプリング部材６０の内周端の位置を、位置ずれやバラツキを生ぜしめることなく常に一定にでき、従って、ウエハＷの周縁部のエリアに正確に位置決めしてこれを保持することができる。このため、例えば成膜処理時に不必要な部分に膜が付着することが抑制されて、パーティクルの発生も防止することが可能となる。
また、実際には、クランプリング部材６０よりもかなり離れたリング状の保持板９６も熱伸縮するが、この保持板９６の温度はクランプリング部材６０の温度よりもかなり低いので、その熱伸縮量はクランプリング部材６０の熱伸縮量よりも遥かに少ない。しかも、この保持板９６は、これと昇降ロッド９８との接合部１２４（図３参照）を基準とて熱伸縮し、しかも、この接合部１２４に最も近い所に位置するシャフト部材、すなわちここではシャフト部材９２Ａを挿通する取付孔９０Ａを小穴１２６Ａとしてここをクランプリング部材６０の熱伸縮の基準としているので、上記接合部１２４とシャフト部材９２Ａとの間の熱伸縮量は、上記接合部１２４と他のシャフト部材９２Ｂ、９２Ｃとの間の熱伸縮量よりも遥かに少なくなっており、そして、この相対位置ずれ量が最も少ないシャフト部材９２Ａを基準としてクランプリング部材６０は熱伸縮するので、この熱伸縮に伴って発生するズレを最小限にすることができる。
【００３３】
実際に、直径２００ｍｍウエハ対応のクランプリング部材６０（外径は２５０ｍｍ、内径は１９８ｍｍ）を上述したような寸法で作製してその評価を行ったところ、従来構造のクランプ機構のクランプリング部材のガタ或いはズレは±０．２５ｍｍ程度であったのに対して、本発明のクランプ機構のクランプリング部材６０のガタ或いはズレは±０．１ｍｍ程度になっており、大幅に改善できたことが判明した。
尚、今までの説明においては、３本のシャフト部材９２Ａ〜９２Ｃと、これに対応した３つの取付孔９０Ａ〜９０Ｃを有するクランプリング部材６０を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば図８に示すように、シャフト部材が４本、或いは５本設けた場合でも、小穴、長穴、大穴を適宜組み合わせて設けることができる。例えば図８（Ａ）に示す場合は、４つのシャフト部材９２Ａ〜９２Ｄを設け、これに対応させて４つの取付孔９０Ａ〜９０Ｄを等間隔（９０度間隔）で設けた場合を示している。ここでは、小穴１２６Ａに対してリング部材中心に対して対称に設けた取付孔９０Ｃを長穴１２６Ｂとし、他の残りの２つの取付孔９０Ｂ、９０Ｄをそれぞれ大穴１２６Ｃとしている。
【００３４】
また、図８（Ｂ）に示す場合は、５つのシャフト部材９２Ａ〜９２Ｅを設け、これに対応させて５つの取付孔９０Ａ〜９０Ｅを等間隔（７２度間隔）で設けた場合を示している。ここでは、小穴１２６Ａに対してリング部材中心に対して１４２度開いた角度方向に設けた取付孔９０Ｃを長穴１２６Ｂとし、他の残りの３つの取付孔９０Ｂ、９０Ｄ、９０Ｅをそれぞれ大穴１２６Ｃとしている。尚、ここで、図８（Ｂ）中において上記取付孔９０Ｃに代えて、取付孔９０Ｄを長孔１２６Ｂとしてもよい。
また、上記実施例では、加熱手段として加熱ランプ４８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、加熱手段として載置台に設けた抵抗加熱ヒータを用いた場合にも本発明を適用することができる。
【００３５】
図９は上述のように構成された本発明の変形例の処理装置を示す構成図、図１０は図９に示す処理装置に用いるクランプ機構の一部を示す斜視図、図１１はクランプリング部材を示す平面図である。尚、図１〜図７において説明した部分と同一構成部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
図９に示すように、この処理装置１３０においては、載置台１３２は例えばアルミ合金等により厚く成形されてその内部に加熱手段として抵抗加熱ヒータ１３４がパターン化されて内蔵されている。そして、この載置台１３２が筒体状の支柱１３６により容器底部より支持されている。
【００３６】
そして、ベローズ１００により処理容器３２内を気密に昇降する昇降ロッド９８は処理容器３２の底部の中心部に設けられており、この昇降ロッド９８の上端部には、図１０に示すように略等間隔で三方向に半径方向外方にアーム状に延びる保持板１４０が取り付け固定されている。そして、上述のように三方向に延びるアーム状の保持板１４０の各先端部に、リフタピン４３、シャフト部材９２Ａ〜９２Ｃ等を有する各シャフト容器１０６Ａ〜１０６Ｃが取り付け固定されている。
そして、このシャフト容器１０６Ａ〜１０６Ｃに弾性的に出没可能に設けられるシャフト部材９２Ａ〜９２Ｃの上部にクランプリング部材６０が取り付けられる（図１１参照）。この場合、各シャフト部材９２Ａ〜９２Ｃを挿通して固定する各取付孔１２４Ａ〜１２４Ｃは、先の実施例の場合には、小穴、長穴、大穴のように種々の形状になされたが、ここでは図１１に示すように各取付孔１２４Ａ〜１２４Ｃは、先の実施例の長穴１２６Ｂ（図４参照）と同様な長さ及び幅の長穴１４４として形成する。ただし、この場合、各長穴１４４の長さ方向は、クランプリング部材６０或いは載置台１３２の中心Ｐ１に向けるように設定する。
【００３７】
このように構成することにより、リング状のクランプリング部材６０は、その周方向への移動乃至位置ズレが規制されて、各シャフト部材９２Ａ〜９２Ｃが挿通される各長穴１４４は、その長さ方向のみに相対移動の方向が規制されることになる。従って、クランプリング部材６０の熱伸縮はクランプリング部材６０の中心方向乃至半径方向へ拡縮することで許容されることになる。
従って、この変形例の場合にも、先の実施例と同様な作用を示すことができ、すなわちクランプリング部材６０の位置のバラツキの発生を抑制することが可能となり、特に成膜処理時に不必要な部分に膜が付着することが抑制されてパーティクルの発生も防止することが可能となる。
【００３８】
尚、以上の各実施例で説明した各寸法は単に一例を示したに過ぎず、上述したものに限定されないのは勿論である。また、ここでは熱ＣＶＤにより薄膜を成膜する処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマＣＶＤにより成膜する処理装置、酸化拡散を行う処理装置、スパッタを行う処理装置、改質処理を行う処理装置等、クランプリング部材を用いる処理装置には全て本発明を適用できるのは勿論である。
更には、上記実施例においては、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基板等にも適用し得るのは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のクランプ機構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。
クランプリング部材の熱伸縮方向が一定方向となるように規制されるので、クランプリング部材の位置のバラツキの発生を抑制することができ、特に成膜処理時に不必要な部分に膜が付着することが抑制されてパーティクルの発生も防止することができる。
特に昇降ロッドと保持板との接合部に最も近いシャフト部材に対応する取付孔を熱伸縮の基準となる小穴となるように設定したので、この接合部と上記最も近いシャフト部材との間の熱伸縮量は、上記接合部と他のシャフト部材との間の熱伸縮量よりも遥かに少なくなっており、そして、この相対位置ずれ量が最も少ないシャフト部材を基準としてクランプリング部材は熱伸縮するので、この熱伸縮に伴って発生するズレを最小限にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る処理装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】載置台を示す斜視図である。
【図３】クランプリング部材を除いたクランプ機構の全体を示す斜視図である。
【図４】クランプリング部材を示す平面図である。
【図５】クランプリング部材に設けた取付孔を示す拡大図である。
【図６】クランプ機構の動作を説明するための動作説明図である。
【図７】クランプリング部材が熱膨張した時の状態を示す図である。
【図８】クランプリング部材の他の変形例を示す平面図である。
【図９】本発明の変形例の処理装置を示す構成図である。
【図１０】図９に示す処理装置に用いるクランプ機構の一部を示す斜視図である。
【図１１】クランプリング部材を示す平面図である。
【図１２】一般的な枚葉式の処理装置を示す構成図である。
【図１３】クランプリング部材を示す平面図である。
【図１４】リング状のクランプリング部材がウエハの周縁部を押さえ込む状態を示す図である。
【符号の説明】
３０  処理装置
３２  処理容器
３８  載置台
４３  リフタピン
４５  リフタピン穴
４８  加熱ランプ（加熱手段）
６０  クランプリング部材
６８  シャワーヘッド部（ガス供給手段）
８４  クランプ機構
９０Ａ〜９０Ｃ  取付孔
９２Ａ〜９２Ｃ  シャフト部材
９４  シャフト昇降機構
９６  保持板
９８  昇降ロッド
１０６Ａ〜１０６Ｃ  シャフト容器
１１４  弾発部材
１２４  接合部
１２６Ａ  小穴
１２６Ｂ  長穴
１２６Ｃ  大穴
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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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