JP2007002298A - 載置台装置の取付構造、処理装置及び載置台装置における給電線間の放電防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 中空状の脚部内を放電が生じないような圧力雰囲気に維持して給電線間における放電を防止することができる載置台装置を提供する。
【解決手段】 加熱手段４２が設けられた載置台３８と、これを支持する中空状の脚部４０と、加熱手段に接続された給電線４４Ａ，４４Ｂ等とを有する載置台装置３６を真空引き可能になされた処理容器４内へ取り付ける取付構造において、処理容器の底部に形成された開口部に、開口部を密閉して設けられる底部取付台５６と、脚部の下端部と底部取付台との間に介設される軟質な金属材料よりなる金属シール部材７４と、脚部の下端部を底部取付台側へ固定する固定手段７２と、脚部内へ不活性ガスを供給して給電線間に放電が生じないような圧力雰囲気にする不活性ガス供給手段８４と、脚部内の雰囲気を、その流量を制限しつつ排出するための脚部内雰囲気排気手段８６と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対して真空雰囲気中において成膜処理等の熱処理を行うための処理装置、これに用いられる載置台装置の取付構造及びこの載置台装置における給電線間の放電防止方法に関する。

一般に、半導体集積回路を製造するためには、半導体ウエハ等の被処理体に対して、成膜処理、エッチング処理、熱拡散処理、改質処理等の種々の処理を繰り返し行って所望の集積回路を形成するようになっている。
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って説明すると、真空引き可能になされた処理容器内に、例えばモリブデン線よりなる抵抗加熱ヒータを内蔵した載置台を容器底部から起立された脚部の上端に取り付けて設け、この載置台上に半導体ウエハを載置するようになっている。そして、上記のように半導体ウエハを載置台上に載置した状態で、この処理容器内に所定の処理ガスを流しつつ内部雰囲気を所定の減圧雰囲気に維持し、これと同時に抵抗加熱ヒータを駆動して半導体ウエハを所定の温度に加熱維持し、成膜処理等の所定の処理を施すことになる。

この場合、上記脚部内は中空状態になされており、この中に上記抵抗加熱ヒータへ給電する例えばニッケル製の給電線が配設されている。また必要に応じて、静電チャックや高周波電源用の電極を使用する場合にも、必要な給電線がこの中空状態の脚部内に配線される。
ところで、上記載置台やこれを支持する脚部は、一般的にはアルミニウム合金が主として用いられているが、周知のように、半導体ウエハは、各種の金属汚染を非常に嫌うことから、上記アルミニウム合金よりも金属汚染の程度が少なく、しかも耐熱性にも優れていることから、上記載置台や支柱の材料として例えばＡｌＮ等のセラミック材を用いることが提案されている（例えば特許文献１）。

そして、上記したように、中空状の脚部内には、例えば抵抗加熱ヒータに対する給電線等が配設されているが、モリブデン線よりなる抵抗加熱ヒータと、ニッケルよりなる給電線との接合部は、空気により比較的容易に酸化されて劣化し易いので、脚部内には不活性ガスが充填されている。この場合、上記給電線間には２００ボルト程度の電位差が生じていることから、この中空状の脚部内がある程度の減圧雰囲気、例えば１〜１０Ｔｏｒｒ（１３３〜１３３０Ｐａ）程度になると、給電線間に放電が生ずることになるので、ウエハ処理中にこの放電が発生することを防止しなければならない。そのために、従来の処理装置にあっては、上記した中空状の脚部内を、上記放電が発生しないような圧力雰囲気に設定するようにしている。この手法としては、以下の手法１〜手法３の方法が主として行われている。

手法１では、中空状の脚部内のシールをほとんど行わずに、この中に大量の不活性ガスを常時注入し、この不活性ガスを処理容器内へ洩出させるようにすることにより放電の発生を防止している（特許文献１の図１）。
手法２では、中空状の脚部の下端部をＯリング等のシール性の非常に高いシール部材によって脚部内の気密を保ち、この脚部内に不活性ガスを充填することにより放電の発生を防止している（特許文献１の図２）。
手法３では、中空状の脚部の下端部を溶接や接着により完全に気密に固定すると共に、この脚部内に所定の圧力の不活性ガスを封入することにより放電の発生を防止している（特許文献１の図３）。

実開平３−１２８６６８号公報

上述したように、各手法１〜３によれば、中空状の脚部内は一定の圧力雰囲気に維持されるので、ここに配設される給電線間に放電が発生することを防止することができる。
しかしながら、上記各手法１〜３には以下のような問題点があった。すなわち、手法１の場合には、中空状の脚部内の圧力は大気圧以上であることから、処理容器内に大量の不活性ガスが流れ込むことになるので、この流れ込んだ不活性ガスが処理中の半導体ウエハに対して悪影響を与える場合があった。

また手法２の場合には、シール部材であるＯリングの耐熱温度は、例えば２４０℃程度なので、熱処理中にシール部材の温度が耐熱温度を超えた場合には、シール性が劣化してしまい、放電防止機能を十分に果たし得なくなったり、シール部材の交換などのメンテナンス作業を頻繁に行わなければならなかった。また抵抗加熱ヒータの温度変化に応じて、この中空状の脚部内の圧力は変動するが、通常は、熱伝導による放熱を極力抑制するために脚部の肉厚は非常に薄くしていることから、上記した圧力変動の繰り返しにより、この脚部自体が破損する場合があった。

また手法３の場合には、脚部の下端部を溶接等により完全に密閉状態で接合することから、何らかの不具合があった場合には、メンテナンス作業を行うことができないばかりか、接合部分に熱応力集中が発生して破損の原因になってしまった。更には、上記手法２の場合と同様に、中空状の脚部内の圧力変動が生じ、脚部自体が破損する場合もあった。

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、脚部の下端部を微量のリークが許容される金属シール部材でシールしつつ十分に大量の不活性ガスの供給と排気とを同時に行うことにより、中空状の脚部内を放電が生じないような圧力雰囲気に維持して給電線間における放電を防止することができる載置台装置の取付構造、処理装置及び載置台装置における給電線間の放電防止方法を提供することにある。

請求項１に係る発明は、加熱手段が設けられて上面に被処理体を載置する載置台と、該載置台より下方に延びて内部が中空状になされると共に、下端が開放された脚部と、該中空状の脚部内に収容されて上端が前記加熱手段に接続された給電線とを有する載置台装置を真空引き可能になされた処理容器内へ取り付ける取付構造において、前記処理容器の底部に形成された開口部に、該開口部を密閉して設けられる底部取付台と、前記脚部の下端部と前記底部取付台との間に介設される軟質な金属材料よりなる金属シール部材と、前記脚部の下端部を前記底部取付台側へ固定する固定手段と、前記脚部内へ不活性ガスを供給して前記給電線間に放電が生じないような圧力雰囲気にする不活性ガス供給手段と、前記脚部内の雰囲気を、その流量を制限しつつ排出するための脚部内雰囲気排気手段と、を備えたことを特徴とする載置台装置の取付構造である。

このように、載置台の中空状の脚部の下端部を、微量のリークが許容される金属シール部材でシールしつつ脚部内に上記リーク量よりもかなり大きな流量の不活性ガスを供給すると同時に、この雰囲気を流量制限しつつ排出するようにしたので、中空状の脚部内を給電線間に放電が生じないような圧力雰囲気に維持することができる。
また処理容器内へリークする不活性ガスの流量は僅かなので、被処理体の処理に悪影響を与えることもない。更には、載置台の脚部の下端部は、溶着等により接合固定されておらず、固定手段により締め付け固定されているだけなので、熱伸縮に伴う摺動が許容されることになり、この結果、固定部分に加わる熱応力を緩和させて、破損等の発生を防止することができる。

この場合、例えば請求項２に規定するように、前記載置台と前記脚部とは共にセラミック材よりなる。
また例えば請求項３に規定するように、前記脚部の下端には、取付フランジ部が設けられており、前記金属シール部材の幅は、前記フランジ部の幅よりも小さくなされている。
また例えば請求項４に規定するように、前記底部取付台には、前記取付フランジ部を収容するためのフランジ用溝部が形成されている。
また例えば請求項５に規定するように、前記脚部内雰囲気排気手段は、ガス排気通路と、該ガス排気通路に介設されるオリフィス部材と、を有する。

また例えば請求項６に規定するように、前記ガス排気通路は、前記処理容器内を真空引きする真空排気系に接続されており、前記不活性ガスの流量は、前記ガス排気通路内を流れるガスが前記処理容器内へ逆流しないような流量に設定される。
また例えば請求項７に規定するように、前記不活性ガス供給手段は、ガス供給通路と、該ガス供給通路に介設される流量制御器と、を有する。
また例えば請求項８に規定するように、前記不活性ガス供給量は前記金属シール部材におけるリーク量よりも１桁以上大きくなるような流量に設定されると共に、前記オリフィス部材の開口絞りは前記金属シール部材のリーク量よりも１桁以上大きな流量となるように設定される。
また例えば請求項９に規定するように、前記不活性ガス供給手段のガス出口は、前記底部取付台に設けられている。

また例えば請求項１０に規定するように、前記固定手段は、高温耐久性があり、且つ前記被処理体に対して金属汚染の生じ難い材料よりなる。
また例えば請求項１１に規定するように、前記固定手段は、前記脚部の下端部を押さえる押さえ板と、該押さえ板を固定する金属ボルトと、該金属ボルトに嵌め込まれるバネ座金とよりなる。
また例えば請求項１２に規定するように、前記底部取付台は、前記金属シール部材を介して前記脚部の下端部を直接受けるために高温耐久性があり、且つ熱伝導性の低い金属材料よりなるリング状の下端支持板と、該リング状の下端支持板の開口を気密に塞ぐための蓋部材とよりなる。

請求項１３に係る発明は、被処理体に対して所定の熱処理を施すための処理装置において、真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器内へ前記熱処理に必要なガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内を真空引きする真空排気系と、前記のいずれかに記載の載置台装置及び取付構造と、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１４に規定するように、前記処理容器内でプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられる。

請求項１５に係る発明は、加熱手段が設けられて上面に被処理体を載置する載置台と、該載置台より下方に延びて内部が中空状になされると共に、下端が開放された脚部と、該中空状の脚部内に収容されて上端が前記加熱手段に接続された給電線とを有する載置台装置を真空引き可能になされた処理容器内へ取り付ける取付構造において、前記処理容器の底部に形成された開口部に、該開口部を密閉して設けられる底部取付台と、前記脚部の下端部と前記底部取付台との間に介設される軟質な金属材料よりなる金属シール部材と、前記脚部の下端部を前記底部取付台側へ固定する固定手段と、前記脚部内へ不活性ガスを供給して前記給電線間に放電が生じないような圧力雰囲気にする不活性ガス供給手段と、前記脚部内の雰囲気を、その流量を制限しつつ排出するための脚部内雰囲気排気手段と、を備えたことを特徴とする載置台装置における給電線間の放電防止方法において、前記脚部の下端部を、真空引き可能になされた処理容器の底部側へ、軟質な金属材料よりなるシール部材を介して取り付け固定し、前記中空状の脚部内に、前記金属シール部材におけるリーク量よりも大きな流量で不活性ガスを供給すると共に、前記中空状の脚部内の雰囲気を前記リーク量よりも大きな流量で前記処理容器内を経由することなく排出することにより、前記脚部内を放電が生じないような圧力雰囲気に維持するようにしたことを特徴とする載置台装置における給電線間の放電防止方法である。

以下に、本発明に係る載置台装置の取付構造、処理装置及び載置台装置における給電線間の放電防止方法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を示す断面構成図、図２は処理装置の要部を示す拡大断面図、図３は載置台装置の脚部の取り付け状態を示す平面図、図４は載置台装置の取付構造を示す分解斜視図である。尚、ここでは被処理体である半導体ウエハに対してプラズマＣＶＤによって成膜処理を行う場合を例にとって説明する。

図示するように、この処理装置２は、例えばニッケル、ニッケル合金、或いはアルミニウム合金等により円筒体状に成形された処理容器４を有している。この処理容器４の天井部には、ガス供給手段として下面に多数のガス噴出孔６Ａ、６Ｂを有するシャワーヘッド部６が設けられており、これにより処理ガスとして例えば成膜ガス等を処理容器４内の処理空間Ｓへ導入できるようになっている。このシャワーヘッド部６内は、例えば２つのガス空間８Ａ、８Ｂに分離区画されると共に各ガス空間８Ａ、８Ｂに上記各ガス噴出孔６Ａ、６Ｂがそれぞれ連通されており、処理空間Ｓで２つのガスを初めて混合し得るようになっている。尚、このガス供給形態をポストミックスと称する。

このシャワーヘッド部６の全体は、例えばニッケル、ニッケル合金、アルミニウム合金等の導電体により形成されており、上部電極を兼ねている。この上部電極であるシャワーヘッド部６の外周側は、例えば石英やアルミナ（Ａｌ_２ Ｏ_３ ）等よりなる絶縁体１０を介して処理容器４の天井部側に絶縁状態で取り付け固定されている。この場合、上記シャワーヘッド部６と絶縁体１０と処理容器４の各接合部間には、例えばＯリング等よりなるシール部材２０がそれぞれ介在されており、処理容器４内の気密性を維持するようになっている。

そして、このシャワーヘッド部６には、プラズマ発生手段１４として、例えば４５０ＫＨｚの高周波電圧を発生する高周波電源１６がマッチング回路１８を介して接続されており、上記上部電極であるシャワーヘッド部６に必要に応じて高周波電圧を印加するようになっている。尚、この高周波電圧の周波数は４５０ＫＨｚに限定されず、他の周波数、例えば１３．５６ＭＨｚ等を用いてもよい。
そして、この処理容器４の側壁には、被処理体である半導体ウエハＷを搬出入するための搬出入口２０が形成されており、これにはゲートバルブ２２が設けられて開閉可能になされている。このゲートバルブ２２には、図示しないロードロック室やトランスファチャンバ等が接続される。

また、この処理容器４の底部２４には排気口２６が設けられており、この排気口２６には、処理容器４内を真空引きする真空排気系２８が接続されている。具体的には、この真空排気系２８は、上記排気口２６に接続される主排気通路３０を有しており、この主排気通路３０には、圧力制御弁３２及び真空ポンプ３４がそれぞれ順次介設されており、上述のように処理容器４内の雰囲気を真空引きして所定の圧力に維持できるようになっている。そして、この処理容器４内には、被処理体としての半導体ウエハＷを載置するためにその底部側より起立された載置台装置３６が設けられている。この載置台装置３６は下部電極を兼ねており、この下部電極である載置台装置３６と上記上部電極であるシャワーヘッド部６との間の処理空間Ｓに高周波電圧によりプラズマを立て得るようになっている。

具体的には、この載置台装置３６は、その上面にウエハＷを実際に載置する載置台３８と、これより下方に延びて内部が中空状、すなわち円筒体状になされて下端が開放された脚部４０とにより主に構成されている。上記載置台３８と脚部４０は共に、例えばＡｌＮ等のセラミック材で形成されている。上記載置台３８の上部側には、これに載置されたウエハＷを加熱するための加熱手段として抵抗加熱ヒータ４２が埋め込むようにして設けられている。この抵抗加熱ヒータ４２は例えばモリブデン線よりなり、この抵抗加熱ヒータ４２はここでは内側ゾーンヒータ４２Ａと、外側ゾーンヒータ４２Ｂとに同心状に２分割されており、各ゾーン毎に加熱温度を制御できるようになっている。尚、このゾーン数は特に限定されず、単ゾーンであってもよいし、３ゾーン以上であってもよい。そして、各ゾーン毎のヒータ４２Ａ、４２Ｂの接続端子は、載置台３８の中心部に位置され、ここで各接続端子はヒータ４２Ａ、４２Ｂ毎に下方に延びる給電線４４Ａ、４４Ｂ及び４６Ａ、４６Ｂの上端部に例えばＮｉ−Ａｕロウ付けにより接続されている。

これらの各給電線４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂは、例えばＮｉにより棒状に成形されており、中空状の脚部４０内を下方に向かって延びている。また、この上記抵抗加熱ヒータ４２の上方には、導電材料よりなるメッシュ状の電極４８が埋め込まれており、この電極４８は図示しない導電線により接地されて、上述のように下部電極を形成している。尚、この電極に、バイアス用の高周波電圧を印加する場合もある。
また上記円筒体状のセラミック製の脚部４０の上端は、上記載置台３８の中央部の下面に気密に溶接接合されている。そして、この脚部４０の下端部には、図２〜図４にも示すように径方向へ円板状に拡張してなる同じくセラミック製の取付フランジ部５０が設けられている。

そして、このように形成された載置台装置３６の脚部４０の下端部が、本発明の特徴とする取付構造５２によって容器底部２４側に設けた開口部５４に取り付け固定される。具体的には、上記取付構造５２は、上記開口部５４を密閉する底部取付台５６を有しており、この上面側に上記脚部４０の下端の取付フランジ部５０を取り付け固定するようになっている。すなわち、上記底部取付台５６は、高温耐久性があり、且つ熱伝導性が低い金属材料である例えばニッケル製のリング状の下端支持板５８と、このリング状の下端支持板５８の開口を覆うために下方へ凹部状に成形されてなる例えばアルミニウム合金製の蓋部材６０とよりなり、両者は例えばＯリング等のシール部材６２を介してボルト６４により気密に互いに接合されている。また、上記下端支持板５８の周辺部は、Ｏリング等のシール部材６６を介してボルト６８により、開口部５４の形成された容器底部２４に気密に接合されている。

そして、上記リング状の下端支持板５８の内周側には、上記脚部４０の取付フランジ部５０を収容するためのフランジ用溝部７０（図４も参照）が形成されており、このフランジ用溝部７０に、上記取付フランジ部５０を収容し、これを固定手段７２によって底部取付台５６側へ固定している。

ここで、上記フランジ用溝部７０の底部と上記取付フランジ部５０の下面との間には、本発明の特徴とする、耐食性があり、且つ軟質な金属材料、例えば純アルミニウムよりなるリング状の金属シール部材７４が介在されている。この金属シール部材７４として金属パッキンや金属ガスケットを用いることができる。これにより、この金属シール部材７４は僅かな量のリークを許容しつつここをシールし得るようになっている。ここで、上記金属シール部材７４の幅Ｌ１（図４参照）は、上記取付フランジ部５０の幅Ｌ２より僅かに小さく設定されており、上記金属シール部材７４の幅方向の両端が上記取付フランジ部５０の幅内に納まるようになっている。これにより、この金属シール部材７４におけるシール性を高めるようになっている。ここで具体的な数値例としては、上記取付フランジ部５０の幅Ｌ２が１６ｍｍ程度であるのに対して、金属シール部材７４の幅Ｌ１は１２ｍｍ程度に設定されている。

また上記固定手段７２は、高温耐久性があり、且つ錆び難くウエハＷに対して金属汚染を引き起こし難い材料、例えばハステロイ（登録商標）等のニッケル合金やアルミニウム合金により形成されている。具体的には、この固定手段７２は、上記例えばアルミニウム合金製の押さえ板７６を有しており、この押さえ板７６で上記取付フランジ部５０を挟み込んだ状態で、この押さえ板７６を例えばニッケル合金製の金属ボルト７８により締め付け固定することにより、上記脚部４０の下端部を取り付けている。この場合、この金属ボルト７８には、締め付け力を高くするバネ座金８０が嵌め込まれている。

そして、上記押さえ板７６は、図３に示すように複数、例えば６個に分割されて、上記取付フランジ部５０の周囲に沿って配設されており、メンテナンス時にこの着脱を容易に行えるようになっている。ここで上記金属ボルト７８及び下端支持板５８は、共に高温耐久性のあるＮｉ材で形成しているので、この部分が高温に晒されても取り付け強度が劣化することはない。またこの脚部４０内に収容される各給電線４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂは、上記蓋材６０の底部をフィードスルー８２を介して気密に下方向へ貫通して引き出されている。そして、各給電線４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂは、図示しないヒータ電源に接続されている。

そして、上記底部取付台５６には、上記中空状の脚部４０内へ不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段８４と、この脚部４０内の雰囲気をその流量を制御しつつ排出するための脚部内雰囲気排気手段８６とが設けられている。具体的には、上記不活性ガス供給手段８４は、図２にも示すように、上記蓋部材６０を内部まで貫通して設けた貫通路８８と、これに接続された配管９０よりなるガス供給通路９２を有しており、このガス供給通路９２には、例えばマスフローコントローラのような流量制御器９４が途中に介設され、不活性がストして例えばＮ_２ ガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。ここで上記流量は、この処理装置全体の動作を制御する例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御部９６からの指令に基づいて制御される。この場合、不活性ガスの供給量は、上記金属シール部材７４におけるリーク量よりも例えば１桁以上十分に大きな流量に設定される。

また上記貫通路８８の先端であるガス出口９８は、上記蓋部材６０の内壁面に設けられることになり、従って、このガス出口９８は上方に位置する上記載置台３８（図１参照）から十分に遠く離れた場所に設定されることになるので、このガス出口９８から噴出されるＮ_２ ガスが中空状の脚部内で十分に拡散してしまい、この結果、噴出ガスが載置台３８に直接当たることはないので載置台３８の下面側が偏った状態で冷却されることを防止することができる。

また上記脚部内雰囲気排気手段８６は、図２にも示すように、上記蓋部材６０を内部まで貫通して設けた貫通路１００と、これに接続された配管１０２よりなるガス排気通路１０４を有しており、このガス排気通路１０４の先端は、上記真空排気系２８の圧力制御弁３２と真空ポンプ３４との間に接続されている。そして、このガス排気通路１０４の途中には、流量を制限するためのオリフィス部材１０６が介設されている。
このオリフィス部材１０６はニッケル製の薄板に、例えば直径が０．２ｍｍ程度になされた開口（開口絞り）が開けられたものであり、上記金属シール部材７４におけるリーク量より例えば１桁以上十分に大きな流量となるように設定されている。

一方、図１へ戻って、上記載置台３８には、この上下方向に貫通して複数のピン孔１０８が形成されており、各ピン孔１０８には、下端が連結リング１１０に共通に連結された例えば石英製の押し上げピン１１２が遊嵌状態で収容されている。そして、上記連結リング１１０は、容器底部に貫通して上下移動可能に設けた出没ロッド１１４の上端に連結されており、この出没ロッド１１４の下端はエアシリンダ１１６に接続されている。これにより、上記各押し上げピン１１２をウエハＷの受け渡し時に各ピン孔１０８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１１４の容器底部に対する貫通部には、伸縮可能になされたベローズ１１８が介設されており、上記出没ロッド１１４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。尚、図示されないが、載置台３８の周縁部に、プラズマを処理空間Ｓに集中させるためのフォーカスリングが設けられている。

次に、以上のように構成された処理装置２を用いて行われる成膜方法及び給電線間の放電防止方法について説明する。
まず、押し上げピン１１２を上下動させて、未処理の半導体ウエハＷを載置台３８上に載置して処理容器４内を密閉したならば、真空排気系２８により、この処理容器４内を所定のプロセス圧力に維持すると共に、ガス供給手段であるシャワーヘッド部６より所定の処理ガスを処理容器４内へ導入する。これと同時に、加熱手段である抵抗加熱ヒータ４２を駆動して、ウエハＷの温度をプロセス温度に維持し、またプラズマ発生装置１４も駆動して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３８との間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、プラズマＣＶＤによりウエハＷに所定の薄膜を形成する。例えば一例としてＴｉＮ膜を成膜する場合には、シャワーヘッド部６の一方のガス空間８Ａに、ＮＨ_３ ＋Ａｒガスを供給し、他方のガス空間８ＢにＴｉＣｌ_４ ＋Ｎ_２ ガスを供給し、これらの各ガスを処理空間Ｓ内で混合させて上記したＴｉＮ膜の成膜処理を行う。

さて、このような成膜中において、載置台装置３６の中空状の脚部４０内に配線された給電線４４Ａ、４４Ｂ間及び４６Ａ、４６Ｂ間には、例えば２００ボルト程度の電位差が生じているので、これらの給電線間の放電を防止しなければならないと同時に、各Ｎｉ製の給電線４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂとモリブデン製の抵抗加熱ヒータ４２との各接続部を酸化から防止しなければならない。
そのために、この載置台構造３６の脚部４０内に不活性ガスとしてここではＮ_２ ガスを供給してこの圧力雰囲気を放電が生じないような圧力範囲に設定している。具体的には、不活性ガス供給手段８４を作動させて、流量制御器９４により流量制御されたＮ_２ ガスをこのガス供給通路９２に流して、ガス出口９８より脚部４０内へ連続的に供給する。これと同時に、この脚部４０内の雰囲気は脚部内雰囲気排気手段８６のオリフィス部材１０６によりその流量を制限しつつ排気通路１０４を介して排出させる。

この場合、脚部４０の下端部の取付フランジ部５０は、金属シール部材７４を介して下端支持板５８側に固定手段７２によって固定されているが、この金属シール部材７４はＯリング程にはシール性が高くないので、僅かなリークが発生することを回避することができない。そこで、上記不活性ガスであるＮ_２ ガスの供給量を、上記金属シール部材７４におけるリーク量よりも、例えば１桁以上（１０倍以上）、より好ましくは５０倍以上、大きくなるような流量に設定する。これと同時に、上記オリフィス部材１０６の開口絞り（開口）を上記金属シール部材７４におけるリーク量よりも例えば１桁以上（１０倍以上）、より好ましくは５０倍以上、大きな流量となるように設定する。

この場合、各給電線４４Ａ、４４Ｂ及び４６Ａ、４６Ｂ間の電位差や線間距離によって放電が発生し易くなる圧力雰囲気は異なるが、例えば電位差が２００ボルトで且つ線間距離が１０ｍｍ程度の時には、１〜１０Ｔｏｒｒ（１３３０Ｐａ）程度の圧力雰囲気（放電圧力領域）が最も放電が発生し易くなる。従って、この場合には、上記放電を防止するために脚部４０内の圧力を、余裕を見て例えば通常処理時に１００Ｔｏｒｒ（１３３００Ｐａ）以上の状態になるように上記Ｎ_２ ガスの供給量と排気量を設定する。実際の処理装置では、加熱手段４２の温度変化によって上記脚部４０内のリーク量も変動するが、上述のようにＮ_２ ガスの供給量と排気量とを設定しておくことにより、脚部４０内の圧力が放電圧力領域に入らないようにしている。
また脚部４０内の圧力が大気圧より小さいことにより、脚部４０内の空間の熱伝導性が低下して脚部筒状体に囲まれた載置台下面領域の温度低下が防止され、いわゆる載置台３８のセンタークールが防止されると共に、脚部筒状体の内外の圧力差が小さくなり、脚部自体の破損も防止することができる。

これにより、各給電線間において、放電が発生することを確実に防止することができる。この時のＮ_２ ガスの実際の流量は、例えば処理容器４内のプロセス圧力が５Ｔｏｒｒであり、また中空状の脚部４０内の圧力を１００Ｔｏｒｒに設定する場合、金属シール部材７４におけるＮ_２ ガスのリーク量は０．３〜０．７ｓｃｃｍ程度、Ｎ_２ ガスの供給量は１５〜３５（リーク量の５０倍程度）ｓｃｃｍ程度である。またこの時のオリフィス部材１０６の開口絞りの直径は０．１〜０．２ｍｍ程度である。
このように、金属シール部材７４におけるリーク量より十分に大きなＮ_２ ガスを一定流量で供給し、且つ同時にリーク量より十分に大きな流量で排気することにより、加熱手段４２の温度変動にもかかわらず、脚部４０内の圧力を、放電圧力領域（１０Ｔｏｒｒ前後）から外してこれより比較的高い圧力領域、例えば１００Ｔｏｒｒ前後に安定して一定に維持することができ、結果的に、給電線間に放電が生ずることを確実に防止することができる。

また過度にＮ_２ ガスの供給量を大きくすると、金属シール部材７４における処理容器４内へのリーク量が多くなり過ぎてしまい、ウエハＷの処理に悪影響を与えるので好ましくない。従って、Ｎ_２ ガスの最大供給量は、金属シール部材７４における通常時のリーク量（例えばここでは０．３〜０．７ｓｃｃｍ）の１５０倍以内、好ましくは２桁以内（１００倍以内）に設定するのが好ましい。
またこの時の脚部内圧力はＮ_２ ガスの供給量に比例することから、３００Ｔｏｒｒ以内、より好ましくは２００Ｔｏｒｒ以内であることが好ましいともいえる。また上述のようにＮ_２ ガスの供給量を設定しておくことにより、真空ポンプ３４の排気能力にもよるが、上記ガス排気通路１０４を流下してきて真空排気系２８内を流下するガスが、逆流して処理容器４内へ逆拡散することを防止することができる。
また当然のこととして、脚部４０内へは不活性ガスであるＮ_２ ガスが供給されるので、モリブデン線よりなる抵抗加熱ヒータ４２とＮｉよりなる給電線４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂとの接続部が酸化されることを確実に防止することができる。

また、脚部４０の下端部が高温の温度に、例えばＯリングの耐熱温度である３００℃以上の温度に晒されても金属シール部材７４の耐熱性は非常に高いので、シール劣化が生ずることもない。また、脚部１０の下端部の取付フランジ部５０は、溶着等により接合されている場合と異なり、金属シール部材７４を介して金属ボルト７８を含む固定手段７２により締め付け固定されているだけなので、この部分に熱伸縮差が生じても、上記リング状の金属シール部材７４の上下面を界面として部材が摺動し、この結果、異種材料接触面における熱応力を緩和させることができる。

またこの載置台装置３６のメンテナンス作業を行う場合には、この下部の取付構造５２の各ボルト６４、６８、７８を緩めることにより、載置台装置３６を容易に取り外すことができ、従って、メンテナンス作業を容易に行うことができる。
尚、上記実施例では、不活性ガスとしてＮ_２ ガスを用いたが、これに限定されず、他の不活性ガス、例えばＨｅ、Ａｒ、Ｎｅ等も用いることができる。

またここではプラズマ発生手段１４を設けてプラズマＣＶＤ処理を行う場合を例にとって説明したが、プラズマ発生手段を設けないで熱ＣＶＤ処理を行うこともできる。更に、ガス供給手段６の種類として、シャワーヘッド部に限定されない。
ここでは載置台３８と脚部４０を共にＡｌＮよりなるセラミック材で形成した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、他のセラミック材、例えばＡｌ_２ Ｏ_３ 、Ｓｉ_３ Ｎ_４ 、ＰＢＮ（パイロレティックボロンナイトライド）等を用いてもよいし、更には、セラミック材に限定されず、石英、ガラス、金属等により形成した場合にも本発明を適用することができる。

またここでは、ウエハＷに対して施す処理としてＴｉＮ膜の成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、他の膜種の成膜処理、或いは成膜処理に限定されず、アニール処理、熱拡散処理、改質処理等のウエハＷを加熱する必要のある処理ならば、全ての処理装置に本発明を適用することができる。
また被処理体として半導体ウエハに限定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板、セラミック基板等も用いることができる。

本発明に係る処理装置を示す断面構成図である。 処理装置の要部を示す拡大断面図である。 載置台装置の脚部の取り付け状態を示す平面図である。 載置台装置の取付構造を示す分解斜視図である。

符号の説明

２ 処理装置
４ 処理容器
６ シャワーヘッド部（ガス供給手段）
１４ プラズマ発生手段
２８ 真空排気系
３６ 載置台装置
３８ 載置台
４０ 脚部
４２ 抵抗加熱ヒータ（加熱手段）
４４Ａ，４４Ｂ，４６Ａ，４６Ｂ 給電線
５０ 取付フランジ部
５２ 取付構造
５６ 底部取付台
５８ 下端支持板
６０ 蓋部材
７０ フランジ用溝部
７２ 固定手段
７４ 金属シール部材
８４ 不活性ガス供給手段
８６ 脚部内雰囲気排気手段
９２ ガス供給通路
９４ 流量制御器
１０４ ガス排気通路
１０６ オリフィス部材
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）

Claims (15)

1. 加熱手段が設けられて上面に被処理体を載置する載置台と、
   該載置台より下方に延びて内部が中空状になされると共に、下端が開放された脚部と、
   該中空状の脚部内に収容されて上端が前記加熱手段に接続された給電線とを有する載置台装置を真空引き可能になされた処理容器内へ取り付ける取付構造において、
   前記処理容器の底部に形成された開口部に、該開口部を密閉して設けられる底部取付台と、
   前記脚部の下端部と前記底部取付台との間に介設される軟質な金属材料よりなる金属シール部材と、
   前記脚部の下端部を前記底部取付台側へ固定する固定手段と、
   前記脚部内へ不活性ガスを供給して前記給電線間に放電が生じないような圧力雰囲気にする不活性ガス供給手段と、
   前記脚部内の雰囲気を、その流量を制限しつつ排出するための脚部内雰囲気排気手段と、
   を備えたことを特徴とする載置台装置の取付構造。
2. 前記載置台と前記脚部とは共にセラミック材よりなることを特徴とする請求項１記載の載置台装置の取付構造。
3. 前記脚部の下端には、取付フランジ部が設けられており、前記金属シール部材の幅は、前記フランジ部の幅よりも小さくなされていることを特徴とする請求項１または２記載の載置台装置の取付構造。
4. 前記底部取付台には、前記取付フランジ部を収容するためのフランジ用溝部が形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の載置台装置の取付構造。
5. 前記脚部内雰囲気排気手段は、ガス排気通路と、該ガス排気通路に介設されるオリフィス部材と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の載置台装置の取付構造。
6. 前記ガス排気通路は、前記処理容器内を真空引きする真空排気系に接続されており、前記不活性ガスの流量は、前記ガス排気通路内を流れるガスが前記処理容器内へ逆流しないような流量に設定されることを特徴とする請求項５記載の載置台装置の取付構造。
7. 前記不活性ガス供給手段は、ガス供給通路と、該ガス供給通路に介設される流量制御器と、を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の載置台装置の取付構造。
8. 前記不活性ガス供給量は前記金属シール部材におけるリーク量よりも１桁以上大きくなるような流量に設定されると共に、前記オリフィス部材の開口絞りは前記金属シール部材のリーク量よりも１桁以上大きな流量となるように設定されることを特徴とする請求項７記載の載置台装置の取付構造。
9. 前記不活性ガス供給手段のガス出口は、前記底部取付台に設けら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装置の取付構造。
10. 前記固定手段は、高温耐久性があり、且つ前記被処理体に対して金属汚染の生じ難い材料よりな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装置の取付構造。
11. 前記固定手段は、前記脚部の下端部を押さえる押さえ板と、該押さえ板を固定する金属ボルトと、該金属ボルトに嵌め込まれるバネ座金とよりなることを特徴とする請求項１０記載の載置台装置の取付構造。
12. 前記底部取付台は、前記金属シール部材を介して前記脚部の下端部を直接受けるために高温耐久性があり、且つ熱伝導性の低い金属材料よりなるリング状の下端支持板と、該リング状の下端支持板の開口を気密に塞ぐための蓋部材とよりなることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の載置台装置の取付構造。
13. 被処理体に対して所定の熱処理を施すための処理装置において、
    真空引き可能になされた処理容器と、
    前記処理容器内へ前記熱処理に必要なガスを供給するガス供給手段と、
    前記処理容器内を真空引きする真空排気系と、
    請求項１乃至１２のいずれかに記載の載置台装置及び取付構造と、
    を備えたことを特徴とする処理装置。
14. 前記処理容器内でプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられることを特徴とする請求項１３記載の処理装置。
15. 加熱手段が設けられて上面に被処理体を載置する載置台と、
    該載置台より下方に延びて内部が中空状になされると共に、下端が開放された脚部と、
    該中空状の脚部内に収容されて上端が前記加熱手段に接続された給電線とを有する載置台装置を真空引き可能になされた処理容器内へ取り付ける取付構造において、
    前記処理容器の底部に形成された開口部に、該開口部を密閉して設けられる底部取付台と、
    前記脚部の下端部と前記底部取付台との間に介設される軟質な金属材料よりなる金属シール部材と、
    前記脚部の下端部を前記底部取付台側へ固定する固定手段と、
    前記脚部内へ不活性ガスを供給して前記給電線間に放電が生じないような圧力雰囲気にする不活性ガス供給手段と、
    前記脚部内の雰囲気を、その流量を制限しつつ排出するための脚部内雰囲気排気手段と、
    を備えたことを特徴とする載置台装置における給電線間の放電防止方法において、
    前記脚部の下端部を、真空引き可能になされた処理容器の底部側へ、軟質な金属材料よりなるシール部材を介して取り付け固定し、前記中空状の脚部内に、前記金属シール部材におけるリーク量よりも大きな流量で不活性ガスを供給すると共に、前記中空状の脚部内の雰囲気を前記リーク量よりも大きな流量で前記処理容器内を経由することなく排出することにより、前記脚部内を放電が生じないような圧力雰囲気に維持するようにしたことを特徴とする載置台装置における給電線間の放電防止方法。
    
    

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