(57)【要約】【課題】被処理体を載置する載置台の上面や熱吸収板の下面に不要な付着膜が堆積するのを防止して、被処理体自体の加熱が阻害されるのを阻止し、且つ被処理体の面内温度の均一性を高く維持することが可能な載置台構造を提供する。【解決手段】処理容器４内にて被処理体Ｗに対して所定の熱処理を施すために被処理体を載置する載置台構造において、処理容器内に起立させて設けられる石英ガラス製の載置台３２と、載置台の中に設けられて被処理体を加熱するための加熱手段３８と、載置台上に設けられて被処理体を、その上に載置するための不透明な熱吸収板４０と、載置台と熱吸収板との間に介在されて載置台と熱吸収板とを接合すると共に、載置台と熱吸収板との間の熱膨張差を吸収するための熱膨張差吸収層４２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内にて被処理体に対して所定の熱処理を施すために被処理体を載置する載置台構造において、
前記処理容器内に起立させて設けられる石英ガラス製の載置台と、
前記載置台の中に設けられて前記被処理体を加熱するための加熱手段と、
前記載置台上に設けられて前記被処理体を、その上に載置するための不透明な熱吸収板と、
前記載置台と前記熱吸収板との間に介在されて前記載置台と前記熱吸収板とを接合すると共に、前記載置台と前記熱吸収板との間の熱膨張差を吸収するための熱膨張差吸収層と、
を備えたことを特徴とする載置台構造。
【請求項２】
前記熱膨張差吸収層は、熱膨張率が前記載置台の熱膨張率から前記熱吸収板の熱膨張率に向けてその熱膨張率が少しずつ異なる複数の接合膜の積層構造よりな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】
前記複数の接合膜は、熱膨張率が互いに異なる複数の石英ガラス膜よりな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】
前記複数の石英ガラス膜は、それぞれ異なる添加量の添加物を含んでいることを特徴とする請求項３記載の載置台構造。
【請求項５】
前記熱膨張差吸収層は、しなることが可能なしなり石英ガラス膜よりなることを特徴とする請求項１記載の載置台構造。
【請求項６】
前記熱吸収板は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ａｌ２ Ｏ３ 及びグラファイトよりなる群より選択される１の材料よりな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】
前記載置台には放射温度計が設けられており、前記放射温度計の測定波長は前記熱吸収板の黒体放射する波長に設定されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項８】
前記所定の熱処理は、前記被処理体の表面に薄膜を形成する成膜処理であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の載置台構造。
【請求項９】
真空引き可能になされた処理容器と、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の載置台構造と、
前記処理容器内へ所定の熱処理に必要な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。
【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熱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。
【０００３】
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熱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。
【０００４】
ところで、上記した載置台は、一般的には処理容器内にその表面を露出した状態で設置されている。このため、この載置台を構成する材料、例えばＡｌＮ等のセラミックや金属材料からこれに含まれる僅かな重金属等が熱によって処理容器内へ拡散して金属汚染等を発生する原因となっていた。この金属汚染等に関しては、最近のように成膜用の原料ガスとして有機金属材料を用いる場合には、特に厳しい汚染対策が望まれている。
【０００５】
また、通常は載置台に設けられる加熱ヒータは、例えば同心円状に複数のゾーンに分離区画されており、それらのゾーン毎に個別独立的に温度制御を行ってウエハ処理に最適な温度分布を実現するようになっているが、この場合、ゾーン間の温度分布が大きく異なる時には、この載置台を構成する材料のゾーン間における熱膨張差が大きく異なってしまって載置台自体が破損する場合がある。
【０００６】
また、熱処理としてウエハ表面に薄膜を堆積させる成膜処理を行う場合には、薄膜が目的とするウエハ表面のみならず、載置台の表面や処理容器の内壁面等にも不要な膜として付着してしまうことは避けられない。この場合、この不要な膜が剥がれ落ちると、製品の歩留り低下の原因となるパーティクルが発生するので、定期的、或いは不定期的に処理容器内へエッチングガスを流して上記不要な膜を除去したり、或いは処理容器内の構造物を硝酸等のエッチング溶液中に浸漬して不要な膜を除去したりするクリーニング処理が行われている。
【０００７】
この場合、上記した汚染対策や熱膨張差による破損の抑制やクリーニング処理回数の低減等を目的とし、特許文献１に開示されているように発熱体ヒータを石英ケーシングで覆って載置台を構成したり、特許文献２に開示されているように密閉された石英製のケース内に抵抗発熱体を設けてこの全体を載置台として用いるようにしたり、特許文献３及び４に開示されているようにヒータ自体を石英板で挟み込んで載置台として用いることが行われている。
【０００８】
また、特許文献５に開示されているように、載置台自体を石英ガラスで形成し、この石英ガラス内に加熱ヒータを例えば埋め込むようにした構成が知られている。上述のように、載置台に対して透明な石英ガラスを用いた場合には、この載置台上に半導体ウエハを直接的に載置すると、加熱ヒータの配線経路に沿った部分のウエハ裏面が強力に加熱されて配線経路の高温部分が投影され、ウエハの面内温度に不均一分布が生じてしまう。
【０００９】
従って、これを防止するためにカバー部材として例えばＡｌＮ、ＳｉＣ等のセラミック材よりなる不透明な熱吸収板を載置台の上面側に設置し、この熱吸収板の上に上記半導体ウエハを直接的に載置することによってウエハの面内温度分布の均一性を高くした状態で加熱するようになっている（特に特許文献５）。
【００１０】
【特許文献１】特開昭６３−２７８３２２号公報
【特許文献２】特開平０７−０７８７６６号公報
【特許文献３】特開平０３−２２０７１８号公報
【特許文献４】特開平０６−２６０４３０号公報
【特許文献５】特開２００４−３５６６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上記した載置台上に設けられる熱吸収板は、上述したようにセラミック材で形成されており、載置台の構成材料である石英ガラスとはその熱膨張率が大きく、例えば１桁程度異なっている。そのため、両部材間に生ずる熱応力による破損を防止するために両者を接合しておらず、上記熱吸収板は載置台上に単に載置された状態となっている。
【００１２】
しかしながら、この場合には、例えば熱処理として成膜処理を行うと、上記載置台の上面と熱吸収板との間の隙間に成膜ガスが侵入することは避けられない。この結果、上記載置台の上面や熱吸収板の下面に不要な付着膜が堆積し、この不要な付着膜が原因でウエハ自体の加熱を阻害したり、或いはウエハの面内温度の均一性を劣化させたりする問題が発生していた。
【００１３】
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と熱吸収板とを両者間の熱膨張差を吸収する熱膨張差吸収層により接合することにより載置台の上面や熱吸収板の下面に不要な付着膜が堆積するのを防止して、被処理体自体の加熱が阻害されるのを阻止することができ、且つ被処理体の面内温度の均一性を高く維持す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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に係る発明は、処理容器内にて被処理体に対して所定の熱処理を施すために被処理体を載置する載置台構造において、前記処理容器内に起立させて設けられる石英ガラス製の載置台と、前記載置台の中に設けられて前記被処理体を加熱するための加熱手段と、前記載置台上に設けられて前記被処理体を、その上に載置するための不透明な熱吸収板と、前記載置台と前記熱吸収板との間に介在されて前記載置台と前記熱吸収板とを接合すると共に、前記載置台と前記熱吸収板との間の熱膨張差を吸収するための熱膨張差吸収層と、を備えたことを特徴とする載置台構造である。
【００１５】
このように、被処理体を載置する載置台と熱吸収板とを両者間の熱膨張差を吸収する熱膨張差吸収層により接合するようにしたので、載置台の上面や熱吸収板の下面に不要な付着膜が堆積するのを防止して、被処理体自体の加熱が阻害されるのを阻止することができ、且つ被処理体の面内温度の均一性を高く維持することができる。
【００１６】
この場合、例えば請求項２に記載したように、前記熱膨張差吸収層は、熱膨張率が前記載置台の熱膨張率から前記熱吸収板の熱膨張率に向けてその熱膨張率が少しずつ異なる複数の接合膜の積層構造よりなる。
また例えば請求項３に記載したように、前記複数の接合膜は、熱膨張率が互いに異なる複数の石英ガラス膜よりなる。
また例えば請求項４に記載したように、前記複数の石英ガラス膜は、それぞれ異なる添加量の添加物を含んでいる。
【００１７】
また例えば請求項５に記載したように、前記熱膨張差吸収層は、しなることが可能なしなり石英ガラス膜よりなる。
また例えば請求項６に記載したように、前記熱吸収板は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ａｌ２ Ｏ３ 及びグラファイトよりなる群より選択される１の材料よりなる。
【００１８】
また例えば請求項７に記載したように、前記載置台には放射温度計が設けられており、前記放射温度計の測定波長は前記熱吸収板の黒体放射する波長に設定されている。
また例えば請求項８に記載したように、前記所定の熱処理は、前記被処理体の表面に薄膜を形成する成膜処理である。
【００１９】
請求項９に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の載置台構造と、前記処理容器内へ所定の熱処理に必要な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。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る載置台構造及び熱処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
被処理体を載置する載置台と熱吸収板とを両者間の熱膨張差を吸収する熱膨張差吸収層により接合するようにしたので、載置台の上面や熱吸収板の下面に不要な付着膜が堆積するのを防止して、被処理体自体の加熱が阻害されるのを阻止することができ、且つ被処理体の面内温度の均一性を高く維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に本発明に係る載置台構造及び熱処理装置の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る熱処理装置を示す断面構成図、図２は載置台構造の一部を示す拡大断面図、図３は図２中の一部を示す部分拡大断面図である。
【００２２】
図示するようにこの熱処理装置２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４を有している。この処理容器４内の天井部には熱処理に必要な処理ガス、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６が設けられており、この下面のガス噴射面８に設けた多数のガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂから処理空間Ｓに向けて処理ガスを吹き出すようにして噴射するようになっている。
【００２３】
このシャワーヘッド部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１２Ａ、１２Ｂにそれぞれ連通された各ガス噴射孔１０Ａ、１０Ｂより吹き出すようになっている。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。このシャワーヘッド部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６としてガス拡散室が１つの場合でもよい。そして、このシャワーヘッド部６と処理容器４の上端開口部との接合部には、例えばＯリング等よりなるシール部材１４が介在されており、処理容器４内の気密性を維持するようになっている。
【００２４】
また、処理容器４の側壁には、この処理容器４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１６が設けられると共に、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。
【００２５】
そして、この処理容器４の底部２０に排気空間２２が形成されている。具体的には、この容器底部２０の中央部には大きな開口２４が形成されており、この開口２４に、その下方へ延びる有底円筒体状の円筒区画壁２６を連結してその内部に上記排気空間２２を形成している。そして、この排気空間２２を区画する円筒区画壁２６の底部２８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２９が設けられる。具体的には、この載置台構造２９は、例えば透明な石英ガラスよりなる円筒体状の支柱３０と、この上端部に接合して固定される例えば透明な石英ガラスよりなる載置台３２とにより主に構成される。この載置台構造２９の詳細については後述する。
【００２６】
そして、上記排気空間２２の入口側の開口２４は、載置台３２の直径よりも小さく設定されており、上記載置台３２の周縁部の外側を流下する処理ガスが載置台３２の下方に回り込んで開口２４へ流入するようになっている。そして、上記円筒区画壁２６の下部側壁には、この排気空間２２に臨ませて排気口３４が形成されており、この排気口３４には、真空ポンプ３５が介設された排気管３６が接続されて、処理容器４内及び排気空間２２の雰囲気を真空引きして排気できるようになっている。
【００２７】
そして、この排気管３６の途中には、開度コントロールが可能になされた圧力調整弁３７が介設されており、この弁開度を自動的に調整することにより、上記処理容器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得るようになっている。
【００２８】
また、上記載置台３２は、加熱手段として例えば内部に所定のパターン形状に埋め込まれた例えばカーボンヒータよりなる抵抗加熱ヒータ３８を有しており、この外側は後述するように例えば透明な石英ガラスにより構成され、この載置台３２の上面には、例えばセラミック材である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）よりなる薄い円板状の不透明な熱吸収板４０が本発明の特徴とする接着機能を有する熱膨張差吸収層４２を介して接合されている。
【００２９】
そして、上記熱吸収板４０の上面に被処理体としての半導体ウエハＷを載置し得るようになっている。また、上記抵抗加熱ヒータ３８は上記支柱３０内に配設された給電棒４４に接続されて、電力を制御しつつ供給できるようになっている。尚、抵抗加熱ヒータ３８は、例えば内側ゾーンと、その外側を同心円状に囲む外側ゾーンとに分割されており、各ゾーン毎に個別に電力制御できるようになっている。図示例では給電棒４４は２本しか記載していないが、実際には４本設けられることになる。
【００３０】
また、上記載置台３２の下面に温度測定穴４６（図２参照）が形成されており、この温度測定穴４６内に温度検出器として例えば放射温度計４８が設けられ、ウエハＷの温度を測定するようになっている。この場合、この放射温度計４８の測定波長は上記熱吸収板４０の黒体放射する波長であって且つ、載置台３２及び熱膨張差吸収層４２を透過する波長となるように設定されている。
【００３１】
上記載置台３２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５０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５０に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン５２を配置している。この押し上げピン５２の下端には、円形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５４が配置されており、この押し上げリング５４に、上記各押し上げピン５２の下端が乗っている。
【００３２】
この押し上げリング５４から延びるアーム部５６は、容器底部２０を貫通して設けられる出没ロッド５８に連結されており、この出没ロッド５８はアクチュエータ６０により昇降可能になされている。これにより、上記各押し上げピン５２をウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔５０の上端から上方へ出没させるようになっている。また、アクチュエータ６０の出没ロッド５８の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ６２が介設されており、上記出没ロッド５８が処理容器４内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
【００３３】
次に、上記載置台構造２９の具体的な構成について説明する。前述したように、この載置台構造２９の載置台３２及び支柱３０は共に耐熱性及び耐腐食性に優れた材料、例えば透明な石英ガラスにより形成されている。具体的には、図２及び図３にも示すように、上記載置台３２は、ベース板６４Ａと、上板６４Ｂとを重ねて溶着接合により接合した２層構成になっている。
【００３４】
この場合、上記ベース板６４Ａの上面側には、その全面に亘って描かれた配線溝６６（図３参照）が形成されており、この配線溝６６内に沿って例えばカーボンヒータよりなる上記抵抗加熱ヒータ３８が配設されている。ここでは、上記抵抗加熱ヒータ３８は、例えば同心円状に複数のゾーン毎に区画して配設される。尚、この配線溝６６を上板６４Ｂの下面に形成してもよい。またこの抵抗加熱ヒータ３８はこれを上下層に配列して２層構造にしてもよく、この場合には、ヒータ層の数によって、石英ガラス板を更に重ねるように構成する。そして、この載置台３２の下面の中心部に、例えば透明な石英ガラスよりなる円筒状の支柱３０の上端部を溶接してこれらを一体化するようになっている。
【００３５】
そして、上記載置台３２の上面に、前述したように本発明の特徴とする接着機能を有する熱膨張差吸収層４２を介して不透明な熱吸収板４０が接合されている。上記熱吸収板４０は、ウエハＷを面内方向において均一に加熱するために例えばＡｌＮ等の不透明なセラミック材よりなり、例えば下部の抵抗加熱ヒータ３８の配線経路に沿った高熱部分がウエハに投影されないようになっている。
【００３６】
そして、上記熱膨張差吸収層４２は、上記石英ガラス製の載置台３２とセラミック材製の熱吸収板４０との間の熱膨張差を吸収するために介在されている。具体的には、上記熱膨張差吸収層４２は、ここでは上記載置台３２の熱膨張率から上記熱吸収板４０の熱膨張率に向けてその熱膨張率が少しずつ異なる複数、ここでは３層の接合膜６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃ（図３参照）の積層構造により形成されている。
【００３７】
これらの接合膜６８Ａ〜６８Ｃは、それぞれその熱膨張率が互いに異なる石英ガラス膜よりなっている。このような石英ガラス膜は、それぞれ熱膨張率を調整するための添加物が含まれており、その熱膨張率を調整するためにその添加量が異ならせてある。そして、このように熱膨張率が調整された石英ガラス膜よりなる接合膜６８Ａ〜６８Ｃを一層毎に塗布等により形成して高温で溶着させることにより、上記載置台３２と熱吸収板４０とを接合するようになっている。
【００３８】
通常は、上記熱吸収板４０を構成するセラミック材の熱膨張率は、３〜７×１０−６／ｋ程度であるのに対して、上記載置台３２を構成する合成石英ガラスの熱膨張率は、５〜７×１０−７程度であり、セラミック材の熱膨張率の方が１桁程大きい。
【００３９】
従って、上記熱膨張率差を吸収乃至緩和するために、載置台３２側と接する第１の接合膜６８Ａの熱膨張率を例えば１．５×１０−６／ｋ（液晶化ガラス）に設定し、第２の接合膜６８Ｂの熱膨張率を例えば３．４×１０−６／ｋ（ホウケイ酸ガラス）に設定し、熱吸収板４０側と接する第３の接合膜６８Ｃの熱膨張率を例えば４．３×１０−６／ｋ（ホウケイ酸ガラス）に設定する。
【００４０】
上記各接合膜６８Ａ〜６８Ｃの厚さは、それぞれ例えば０．０５〜３．０ｍｍ程度であるが、その厚さには特に限定されない。熱吸収板４０の厚さは、２〜５ｍｍ程度である。また、接合膜６８Ａ〜６８Ｂの積層数はここで３層としたが、この層数も特に限定されず、載置台３２と熱吸収板４０との間の熱膨張差に応じて上記層数を増減してもよい。
【００４１】
また上記各接合膜６８Ａ〜６８Ｃに加えられる添加物としては、例えばホウ砂、ホウ酸、酸化ホウ素、アルミナ、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化リン等を用いることができる。この場合、この熱膨張差吸収層４２の上面には、熱吸収板４０を接合するので、上記各接合膜６８Ａ〜６８Ｃに加えられる添加物による汚染の発生は阻止される。更には、ウエハに対する成膜処理を行う場合には、実際の成膜処理を行う前に通常は処理容器内の熱的条件を安定化させるために、プリコート処理が行われるので、このプリコート膜によっても上記添加物の汚染の発生は阻止される。
【００４２】
次に、以上のように構成された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１８、搬出入口１６を介して処理容器４内へ搬入され、このウエハＷは、上昇された押し上げピン５２に受け渡された後に、この押し上げピン５２を降下させることにより、ウエハＷを載置台３２の上面、具体的には熱吸収板４０の上面に載置してこれを支持する。
【００４３】
次に、熱処理として例えばＴｉＮ膜やＳｉＯ２ 等の成膜処理を行う場合には、シャワーヘッド部６へ成膜に必要な各成膜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１０Ａ、１０Ｂより噴射し、処理空間Ｓへ導入する。そして、排気管３６に設けた真空ポンプ３５の駆動を継続することにより、処理容器４内や排気空間２２内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁３７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の温度は堆積する膜種にもよるが、例えば５００〜６００℃程度に維持されている。これにより、半導体ウエハＷの表面に薄膜が形成されることになる。
【００４４】
このような成膜工程において、上述のように半導体ウエハＷは載置台３２中に埋め込まれている抵抗加熱ヒータ３８の発熱により上述したようなプロセス温度に加熱維持されていることになる。この場合、従来の載置台構造にあっては、不透明な熱吸収板４０は載置台３２上に着脱可能に単に載置されていただけなので、熱吸収板４０と載置台３２との間の僅かな隙間に成膜用のガスが侵入するなどして、ここにウエハの加熱を阻害したり、面内温度の均一性を劣化させる不要な薄膜が付着する場合があった。
【００４５】
しかしながら、本発明の場合には、この載置台３２と熱吸収板４０とは、両者の間に介在させた熱膨張差吸収層４２によって接合乃至接着された構造になっているので、上述した従来の載置台構造のような隙間はなくなり、ウエハの加熱を阻害したり、ウエハ温度の面内均一性を劣化させる原因となる不要な付着膜が形成されるのを防止することができる。従って、熱処理時に半導体ウエハＷ自体の温度の面内均一性を高く維持することができる。
【００４６】
この場合、上記透明な石英ガラス製の載置台３２と不透明なセラミック材製の熱吸収板４０との間には、大きな熱膨張差が生じるが、両者間に介在されている熱膨張差吸収層４２の作用により、上記熱膨張差を吸収乃至緩和することができるので大きな熱応力が発生することがなく、熱吸収板４０或いは載置台３２が破損することを防止することができる。
【００４７】
具体的には、上記熱膨張差吸収層４２は、載置台３２と熱吸収板４０との間の熱膨張率の差を緩和するように熱膨張率が少しずつ異なる複数、ここでは３層の接合膜６８Ａ〜６８Ｃを積層させるようにして全体を接合しているので、上述のように熱膨張差を緩和乃至吸収することができる。従って、上記載置台３２と熱吸収板４０との間に発生する熱応力を緩和乃至解消することができる。
【００４８】
また、この熱膨張差吸収層４２の上面には、熱吸収板４０を接合するので、上記各接合膜６８Ａ〜６８Ｃに加えられる添加物による汚染の発生は阻止される。更には、ウエハに対する成膜処理を行う場合には、実際の成膜処理を行う前に通常は処理容器内の熱的条件を安定化させるために、プリコート処理が行われるので、このプリコート膜によっても上記添加物の汚染の発生を阻止することができる。
【００４９】
また、載置台３２の下面側に設けた放射温度計４８の測定波長は、上記熱吸収板４０の黒体放射する波長に設定してあるので、この温度を正確に測定することができ、従って、この測定値に従って抵抗加熱ヒータ３８に加える電力を制御するので、半導体ウエハＷの温度を精度良く制御することができる。
【００５０】
ここで上記実施形態についてシミュレーションによって評価を行ったので、その評価結果について図５を参照して説明する。図５は熱膨張差吸収層の作用のシミュレーション結果を示すグラフであり、図中、横軸の左側は載置台の中心を示し、右側はエッジを示す。また縦軸は熱吸収板（ＡｌＮ）の上面（表）と下面（裏）に加わる応力を示す。尚、この図５には熱膨張差吸収層等の断面の模式図が併記されている。
【００５１】
ここでは熱膨張差吸収層４２として、図３に示した３層構造のものとは異なって、熱膨張率が１．５×１０−６／ｋで、厚さが２ｍｍの結晶化ガラス６４Ａ（下層）と熱膨張率が３．４×１０−６／ｋで、厚さが２ｍｍのホウケイ酸ガラス６４Ｂ（上層）とよりなる２層構造のものを用いている。そして、合成石英ガラス（熱膨張率：５．９×１０−７／ｋ）よりなる載置台３２上に、上記２層構造のガラス６４Ａ、６４Ｂよりなる熱膨張差吸収層４２を高温で接合し、更に、この上にＡｌＮ（熱膨張率：４．４×１０−６／ｋ）の熱吸収板４０を高温で接合している。
【００５２】
比較例として載置台３２と熱吸収板４０とを直接的に高温（６００℃）で接合したものを図５（Ｂ）に示す。応力の測定に関しては、高温（２０℃）で接合した後に共に室温まで冷却してから行っている。図５から明らかなように、図５（Ｂ）に示す比較例の場合には、熱吸収板４０の上面である＜ＡｌＮ表＞の応力は３．６０８×１０８ Ｐａ、下面である＜ＡｌＮ裏＞の応力は４．０５３×１０８ Ｐａである。
【００５３】
これに対して、本発明の場合には、図５（Ａ）に示すように、熱吸収板４０の上面である＜ＡｌＮ表＞の応力は２．６９０×１０８ Ｐａ、下面である＜ＡｌＮ裏＞の応力は３．１９７×１０８ Ｐａである。従って、＜ＡｌＮ表＞では（３．６０８−２．６９０）×１０８ Ｐａ＝０．９１８×１０８ Ｐａだけ、＜ＡｌＮ裏＞では（４．０５３−３．１９７）×１０８ Ｐａ＝０．８５６×１０８ Ｐａだけ、最大残留応力が低下している。このように、上記した構造の本発明の場合には、最大残留応力を１００ＭＰａ程度低下させることができることが判る。
【００５４】
上記図３に示した実施形態では、熱膨張差吸収層４２として熱膨張率が少しずつ異なる３層の接合膜６８Ａ〜６８Ｃを積層した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、図４に示す熱膨張差吸収層４２の変形例のように、しなることが可能なしなり石英ガラス膜７０を１層介在させて設けるようにしてもよい。このしなり石英ガラス膜７０は、上記載置台３２と熱吸収板４０との間に生じる熱応力に応じて平面方向へ変形するので、この熱応力を緩和乃至解消することができる。このようにしなることが可能な石英ガラスは、ＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社により製造されたものを用いることができる。
【００５５】
尚、上記実施形態では測定検出器として放射温度計を用いたが、これに限定されず、例えば熱電対を用いるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、熱吸収板４０の構成材料として、ＡｌＮ（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、ＡｌＮ、ＳｉＣ、Ａｌ２ Ｏ３ 及びグラファイトよりなる群より選択される１の材料を用いることができる。
また更には、上記熱吸収板４０の上面と半導体ウエハＷの下面との間に熱伝導を効率的に行うために、希ガス等よりなる、いわゆるバックサイドガスを流すようにしてもよい。
【００５６】
また、ここでは熱ＣＶＤ用の処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、処理容器４内で高周波電力やマイクロ波電力によりプラズマを発生することができるプラズマ用の処理装置にも本発明を適用することができる。この場合、載置台３２を下部電極として兼用する場合には、上記載置台３２内に抵抗加熱ヒータ３８のみならず、下部電極用のメッシュ状の電極導体を埋め込むようにしてもよい。このメッシュ状の電極導体は、静電チャック用の電極導体としても用いることができる。
【００５７】
また、ここでは熱処理として成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、エッチング処理、改質処理、酸化拡散処理等の各種の熱処理に適用することができる。
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。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係る熱処理装置を示す断面構成図である。
【図２】載置台構造の一部を示す拡大断面図である。
【図３】図２中の一部を示す部分拡大断面図である。
【図４】熱膨張差吸収層の変形例を示す図である。
【図５】熱膨張差吸収層の作用のシミュレーション結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
２  熱処理装置
４  処理容器
６  シャワーヘッド部（ガス供給手段）
２９  載置台構造
３０  支柱
３２  載置台
３８  抵抗加熱ヒータ（加熱手段）
４０  熱吸収板
４２  熱膨張差吸収層
４８  放射温度計（温度検出器）
６４Ａ  ベース板
６４Ｂ  上板
６８Ａ，６８Ｂ，３８Ｃ  接合膜
７０  しなり石英ガラス膜
Ｓ  処理空間
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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