JP2007019546A - Treatment device - Google Patents

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Tadahiro Ishizaka
忠大 石坂
Yasuhiko Kojima
康彦 小島
Yasuhiro Oshima
康弘 大島
Takashi Shigeoka
隆 重岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a treatment device that can perform gas replacement at a high speed by reducing the internal volume of a treatment vessel by simplifying the supporting structure of a substrate placing base. <P>SOLUTION: In the treatment vessel 2, a susceptor 4 composed of a ceramic material or a metal-ceramic composite material is set up, and a wafer 3 is placed on the susceptor 4. The susceptor 4 contains an electric heater 5. A supporting member 6 which supports the susceptor 4 is formed as the bottom plate of the vessel 2. The supporting member 6 is formed of the metal-ceramic composite material, and the susceptor 4 is joined to the member 6 by brazing. The supporting member 6 is bonded to the side wall of the treatment vessel 2 through a sealing member 8, and a coolant passage 12 is provided in the vicinity of the sealing member 8. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は処理装置に係り、特に半導体ウェハ等の被処理基板を加熱しながら処理を施す処理装置に関する。   The present invention relates to a processing apparatus, and more particularly to a processing apparatus that performs processing while heating a substrate to be processed such as a semiconductor wafer.

化学気相反応（ＣＶＤ）を用いて薄膜の形成を行うような場合、一般的に、表面に薄膜が形成される被処理基板を加熱することにより化学反応を促進する（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。特許文献１には、ハロゲンランプからの光（熱線）を基板に照射して基板を加熱する技術が提案されている。また、特許文献２には、抵抗発熱体からの熱を基板に伝えて基板を加熱する技術が提案されている。   When a thin film is formed by using chemical vapor reaction (CVD), generally, a chemical reaction is promoted by heating a substrate to be processed on which a thin film is formed (for example, Patent Document 1 and (See Patent Document 2). Patent Document 1 proposes a technique for heating a substrate by irradiating the substrate with light (heat rays) from a halogen lamp. Patent Document 2 proposes a technique for heating the substrate by transferring heat from the resistance heating element to the substrate.

一方、ＣＶＤとは異なる技術であるが、加熱した基板に減圧下で処理気体を供給して基板上に高品質な薄膜を形成する方法として、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）が近年注目されている。ＡＬＤにより形成した薄膜は、低不純物濃度であり、良好な面内均一性を有する。また、高ステップカバレージと称されるように、基板表面の形状（段差）に良好に追従した薄膜が得られることもＡＬＤの特徴である。さらに、ＡＬＤによれば、従来のＣＶＤよりも低温で薄膜を形成することができ、且つ高精度の膜厚制御を達成することができる。   On the other hand, although it is a technique different from CVD, ALD (Atomic Layer Deposition) has recently attracted attention as a method of forming a high-quality thin film on a heated substrate by supplying a processing gas under reduced pressure. A thin film formed by ALD has a low impurity concentration and good in-plane uniformity. Another feature of ALD is that a thin film can be obtained that closely follows the shape (step) of the substrate surface, as referred to as high step coverage. Furthermore, according to ALD, a thin film can be formed at a lower temperature than conventional CVD, and high-precision film thickness control can be achieved.

ＡＬＤでは複数種類の原料ガスを交互に基板に対して供給して、基板上で反応させて反応生成物の非常に薄い膜を形成する。この際、原料ガスが基板上に到達する前に反応してしまわないように、複数種の原料ガスを切り替えながら一種類毎に供給する必要がある。すなわち、一つの種類のガスだけを基板に供給したら、そのガスを完全に排気し、次に異なる種類の原料ガスを供給する。この処理を繰り返してある程度の厚さの薄膜に成長させる。   In ALD, a plurality of types of source gases are alternately supplied to a substrate and reacted on the substrate to form a very thin film of reaction products. At this time, it is necessary to supply a plurality of types of source gases for each type so as not to react before the source gases reach the substrate. That is, when only one type of gas is supplied to the substrate, the gas is completely exhausted, and then a different type of source gas is supplied. This process is repeated to grow a thin film having a certain thickness.

このような原料ガスを切り替えて供給する処理方法では、原料ガスの切り替えを高速に行なうことがスループット向上のために不可欠である。原料ガスの切り替えには、供給した一種類の原料ガスを反応容器から完全に排出してから次の種類の原料ガスを供給するという工程が行なわれる。したがって、原料ガスを反応容器から排出するには、原料ガスの供給を停止した際に反応容器内に残留する原料ガスの量を少なくすることが排出の高速化を達成する上で効果的である。すなわち、反応容器内で原料ガスが残留できる容積を低減することが、処理の高速化にとって有効である。   In such a processing method of switching and supplying the source gas, it is indispensable to improve the throughput by switching the source gas at high speed. For the switching of the source gas, a process of completely discharging the supplied one type of source gas from the reaction vessel and then supplying the next type of source gas is performed. Therefore, in order to discharge the raw material gas from the reaction vessel, it is effective to reduce the amount of the raw material gas remaining in the reaction vessel when the supply of the raw material gas is stopped, in order to achieve high speed discharge. . That is, reducing the volume in which the source gas can remain in the reaction vessel is effective for increasing the processing speed.

具体的には、残留した原料ガスを反応容器内から排出し、反応容器内の残留原料ガスを真空ポンプ等により排気して、反応容器内の圧力を所定の真空度まで低減することにより達成される。ここで、反応容器内の到達圧力をＰ、初期圧力をＰ０、反応容器の容積をＶ、排気速度をＳ、時間をｔとすると、反応容器内の到達圧力Ｐは以下の式により求められる。 Specifically, the residual raw material gas is discharged from the reaction vessel, and the residual raw material gas in the reaction vessel is exhausted by a vacuum pump or the like to reduce the pressure in the reaction vessel to a predetermined vacuum level. The Here, when the ultimate pressure in the reaction vessel is P, the initial pressure is P 0 , the reaction vessel volume is V, the exhaust speed is S, and the time is t, the ultimate pressure P in the reaction vessel is obtained by the following equation. .

Ｐ＝Ｐ０ｅｘｐ｛−（Ｓ／Ｖ）ｔ｝
上式から、初期圧力と到達圧力が一定であれば、排気速度Ｓを大きくするか、容積Ｖを小さくすることにより、時間ｔを小さくできることがわかる。ここで、排気速度Ｓを大きくするには、高速大容量の真空ポンプが必要となり、製造コストに大きく影響する。したがって、反応容器の容積Ｖを低減することが望ましいい。 P = P 0 exp {-(S / V) t}
From the above equation, it can be seen that if the initial pressure and the ultimate pressure are constant, the time t can be reduced by increasing the exhaust speed S or reducing the volume V. Here, in order to increase the exhaust speed S, a high-speed and large-capacity vacuum pump is required, which greatly affects the manufacturing cost. Therefore, it is desirable to reduce the volume V of the reaction vessel.

ここで、特許文献２に開示されているような抵抗発熱体を基板の加熱手段として用いた場合について考える。一般的に、ＣＶＤやＡＬＤ等の処理は減圧（真空）の下で行なう必要があるため、反応容器は減圧雰囲気を維持できるように気密構造を有している。したがって、反応容器内に配置した基板載置台に組み込まれた抵抗発熱体に電力を供給するための電極等を、反応容器から取り出す必要がある。   Here, a case where a resistance heating element as disclosed in Patent Document 2 is used as a heating means for the substrate will be considered. In general, since processing such as CVD and ALD needs to be performed under reduced pressure (vacuum), the reaction vessel has an airtight structure so that a reduced pressure atmosphere can be maintained. Therefore, it is necessary to take out an electrode or the like for supplying power to the resistance heating element incorporated in the substrate mounting table disposed in the reaction container from the reaction container.

このため、一般的に、中空の凸状支持部材の一端を基板載置台に接続し、他端を反応容器の壁面に接続し、凸状支持部材の中空部分を通して電極を反応容器の外に取り出す構造が用いられる。このような構造において、凸状部材と反応容器との接合部分を気密に維持するために、Ｏリング等のシール部材が用いられる。Ｏリングは、樹脂やゴム等の高分子材料で形成されるため、接合部分の温度はＯリングの耐熱温度以下に維持しなければならない。   For this reason, generally, one end of the hollow convex support member is connected to the substrate mounting table, the other end is connected to the wall surface of the reaction vessel, and the electrode is taken out of the reaction vessel through the hollow portion of the convex support member. Structure is used. In such a structure, a sealing member such as an O-ring is used in order to keep the joint between the convex member and the reaction vessel airtight. Since the O-ring is formed of a polymer material such as resin or rubber, the temperature of the joining portion must be maintained below the heat resistance temperature of the O-ring.

ここで、被処理基板の処理温度は通常４００℃〜５００℃程度であり、これに対して上述のシール部材の耐熱温度は１５０℃程度である。したがって、凸状支持部材の基板載置第側は４００℃〜５００℃と高温となるが、接合部分側は１５０℃程度の温度に下げなければならない。   Here, the processing temperature of the substrate to be processed is usually about 400 ° C. to 500 ° C., whereas the heat resistance temperature of the sealing member is about 150 ° C. Therefore, the substrate mounting first side of the convex support member is as high as 400 ° C. to 500 ° C., but the bonding portion side must be lowered to a temperature of about 150 ° C.

このため、接合部分のＯリングが設けられる部分の近傍に冷却水を流す冷却管を配置してＯリングが設けられる部分の温度を強制的に冷却する。また、抵抗発熱体が組み込まれた基板載置台と接合部分との間の距離を大きくして温度勾配により接合部分の温度を低く抑える構造が用いられている。すなわち、凸状支持部材の長さを大きくして接合部分の温度を低く抑えている。
特開平５−３３５２３９号公報 特公平６−２８２５８号公報 For this reason, the temperature of the part in which an O-ring is provided is forcedly cooled by arrange | positioning the cooling pipe which flows cooling water in the vicinity of the part in which the O-ring of a junction part is provided. In addition, a structure is used in which the distance between the substrate mounting table in which the resistance heating element is incorporated and the bonding portion is increased to keep the temperature of the bonding portion low by a temperature gradient. That is, the length of the convex support member is increased to keep the temperature of the joint portion low.
JP-A-5-335239 Japanese Patent Publication No. 6-28258

ところが、凸状支持部材の長さが大きいと反応容器の容積が必然的に大きくなってしまい、上述のように原料ガスが残留する部分の体積が大きくなってしまう。これにより、原料ガスの高速排気ができなくなってしまう。   However, if the length of the convex support member is large, the volume of the reaction vessel inevitably increases, and the volume of the portion where the source gas remains as described above increases. As a result, high-speed exhaust of the source gas cannot be performed.

凸状支持部材を熱伝導率が低い窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のようなセラミックスにより形成することで、凸状支持部材の長さを低減することができる。しかし、この場合、凸状支持部材の一端と他端との間の温度差が大きくなり、温度勾配が大きくなるため、熱応力によりセラミック製の凸状支持部材に割れが生じるという問題が発生するおそれがある。   By forming the convex support member with ceramics such as aluminum nitride (AlN) having low thermal conductivity, the length of the convex support member can be reduced. However, in this case, the temperature difference between the one end and the other end of the convex support member becomes large, and the temperature gradient becomes large, which causes a problem that the ceramic convex support member is cracked by thermal stress. There is a fear.

ここで、凸状支持部材を設けずに基板載置台を直接処理容器壁に接合すれば、処理容器の容積を低減することができる。しかし、この場合セラッミクス製の載置台を金属製の処理容器に接合する必要がある。この接合にろう付けを用いた場合、セラミックスと金属とは熱膨張率に大きな差があるため（ＡｌＮの熱膨張率は４．５×１０−６／℃に対し、Ａｌの熱膨張率は２２×１０−６／℃）、セラミックス製の載置台がろう付けの際の熱による熱応力により割れてしまうおそれがある。 Here, if the substrate mounting table is directly joined to the processing container wall without providing the convex support member, the volume of the processing container can be reduced. However, in this case, it is necessary to join a ceramic mounting table to a metal processing container. When brazing is used for this joining, ceramics and metal have a large difference in thermal expansion coefficient (the thermal expansion coefficient of AlN is 4.5 × 10 −6 / ° C., whereas the thermal expansion coefficient of Al is 22 × 10 −6 / ° C.), the ceramic mounting table may be broken by thermal stress caused by heat during brazing.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、基板載置台の支持構造を簡略化して処理容器内の容積を減少し、高速なガス置換を行なうことのできる処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a processing apparatus that can simplify the support structure of the substrate mounting table, reduce the volume in the processing container, and perform high-speed gas replacement. Objective.

上述の目的を達成するために、本発明によれば、内部に配置された被処理体に処理ガスを供給して処理を施す金属製の処理容器と、セラミックス又は金属セラミックス複合材よりなり、該処理容器内に配置されて該被処理体が載置される載置台と、該載置台に内蔵された加熱装置と、金属セラミックス複合材よりなり、前記載置台を支持する支持部材と、該支持部材と前記処理容器の側壁との間に配置されたシール部材と、該シール部材の近傍に配置され、前記シール部材を冷却する冷却機構とを有する処理装置であって、前記支持部材は前記処理容器の底板として前記側壁に接続され、前記載置台は前記支持部材に直接接合されていることを特徴とする処理装置が提供される。   In order to achieve the above-described object, according to the present invention, a metal processing container for supplying a processing gas to a target object disposed therein to perform processing and a ceramic or a metal ceramic composite material, A mounting table disposed in the processing container on which the object to be processed is mounted; a heating device built in the mounting table; a support member made of a metal ceramic composite material that supports the mounting table; and the support A processing apparatus comprising: a sealing member disposed between a member and a side wall of the processing container; and a cooling mechanism disposed in the vicinity of the sealing member for cooling the sealing member, wherein the support member is the processing member. A processing apparatus is provided which is connected to the side wall as a bottom plate of a container, and the mounting table is directly joined to the support member.

本発明による処理装置において、前記支持部材は前記載置台の被処理基体を載置する面とは反対側の面に接合されていることが好ましい。また、前記支持部材は略平面形状であり、前記載置台の被処理基体を載置する面とは反対側の面全体が前記支持部材の平面に接合されていることが好ましい。前記載置台は、ろう付け材により前記支持部材に接合されていることとしてもよい。また、前記冷却機構は、前記支持部材中に形成された冷媒通路を含むこととしてもよい。あるいは、前記冷却機構は、前記処理容器の前記側壁中に形成された冷媒通路を含むこととしてもよい。また、前記支持部材は、前記載置台から延在する電極又は電力供給線を処理容器外部に導出させるための開口を有することとしてもよい。   In the processing apparatus according to the present invention, it is preferable that the support member is bonded to a surface of the mounting table opposite to the surface on which the substrate to be processed is placed. The support member has a substantially planar shape, and the entire surface of the mounting table opposite to the surface on which the substrate to be processed is placed is preferably joined to the plane of the support member. The mounting table may be joined to the support member by a brazing material. Further, the cooling mechanism may include a refrigerant passage formed in the support member. Alternatively, the cooling mechanism may include a refrigerant passage formed in the side wall of the processing container. Further, the support member may have an opening for leading an electrode or a power supply line extending from the mounting table to the outside of the processing container.

上述の発明によれば、セラミックス又は金属セラミックス複合材により形成された載置台と金属製の処理容器との間に、載置台の熱膨張率にほぼ等しい熱膨張率を有する金属セラミックス複合材により形成された支持部材が配置される。これにより、載置台と支持部材とを銀ろうやアルミろうのようなろう付け材により容易に接合することができ、支持部材を処理容器に取り付けることで載置台を処理容器内に配置することができる。ろう付けによる接合は気密性を有するため、接合部にシール部材を配置する必要はない。   According to the above-mentioned invention, the metal ceramic composite material having a thermal expansion coefficient substantially equal to the thermal expansion coefficient of the mounting table is formed between the mounting table formed of ceramics or the metal ceramic composite material and the metal processing container. The support member made is arranged. Accordingly, the mounting table and the support member can be easily joined with a brazing material such as silver brazing or aluminum brazing, and the mounting table can be arranged in the processing container by attaching the supporting member to the processing container. it can. Since joining by brazing has airtightness, it is not necessary to arrange a seal member at the joint.

また、金属セラミックス複合材により形成された支持部材を処理容器壁の一部として形成することにより、載置台が処理容器壁に直接接合された構造とすることができ、容積の小さい処理容器を形成することができる。さらに、載置台に内蔵した加熱装置の電極は、支持部材の貫通穴を通じて処理容器の外部に導出することができる。貫通穴のシールは上述のろう付けによる接合により達成されるため、特別なシール部材等を設ける必要はなく、支持部材と処理容器壁との間にＯリング等の通常のシール部材を配置すれば、処理容器の気密性を簡単な構造で達成することができる。   In addition, by forming a support member formed of a metal ceramic composite material as a part of the processing container wall, the mounting table can be directly joined to the processing container wall, thereby forming a processing container with a small volume. can do. Furthermore, the electrode of the heating device built in the mounting table can be led out of the processing container through the through hole of the support member. Since sealing of the through hole is achieved by joining by brazing as described above, it is not necessary to provide a special seal member or the like, and an ordinary seal member such as an O-ring is disposed between the support member and the processing vessel wall. In addition, the airtightness of the processing container can be achieved with a simple structure.

次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の第１実施例による処理装置の断面図である。本発明の第１実施例による処理装置１は、被処理基板に対して減圧下で複数種類の原料ガスを交互に一種類毎に供給し、被処理基板の表面に薄膜を形成する処理装置である。被処理基板に原料ガスを供給する際は、原料ガスの反応を促進するために被処理基板を加熱する。   FIG. 1 is a sectional view of a processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The processing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention is a processing apparatus that alternately supplies a plurality of types of source gases to a substrate to be processed under reduced pressure, and forms a thin film on the surface of the substrate to be processed. is there. When supplying the source gas to the substrate to be processed, the substrate to be processed is heated in order to promote the reaction of the source gas.

処理装置１は処理容器２を有し、被処理基板としてのウェハ３が載置される載置台としてサセプタ４が処理容器２の中に配置される。処理容器２は例えばステンレススチールやアルミニウム等により形成され、内部に処理空間が形成される。処理容器２をアルミニウムで形成した場合は、その表面に陽極酸化被膜処理（アルマイト処理）等の表面処理が施されてもよい。処理容器の側壁には、処理ガスを供給するためのガス供給口２ａと、処理ガスを排出するための排気口２ｂとが設けられている。   The processing apparatus 1 has a processing container 2, and a susceptor 4 is disposed in the processing container 2 as a mounting table on which a wafer 3 as a substrate to be processed is mounted. The processing container 2 is formed of, for example, stainless steel or aluminum, and a processing space is formed therein. When the processing container 2 is formed of aluminum, the surface thereof may be subjected to a surface treatment such as an anodized film treatment (alumite treatment). A gas supply port 2a for supplying a processing gas and an exhaust port 2b for discharging the processing gas are provided on the side wall of the processing container.

サセプタ４はタングステン等の電気ヒータ５を内蔵しており、サセプタ４の載置面４ａに載置されたウェハ３を電気ヒータ５の熱により加熱する。サセプタ４は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ)やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミック材料により形成される。また、サセプタ４を後述の金属セラミックス複合材により形成することもできる。 The susceptor 4 incorporates an electric heater 5 such as tungsten, and heats the wafer 3 placed on the placement surface 4 a of the susceptor 4 by the heat of the electric heater 5. The susceptor 4 is formed of a ceramic material such as aluminum nitride (AlN) or alumina (Al 2 O 3 ). The susceptor 4 can also be formed of a metal ceramic composite material described later.

サセプタ４は、支持部材６に対して銀ろうやアルミろうのようなろう付け材７により支持部材６に接合される。支持部材６は略平板状の部材として形成されＯリング等のシール部材８を介して処理容器２の側壁に接続される。本実施例では、支持部材６は実質的に処理容器壁（処理容器の底板）として機能する。   The susceptor 4 is joined to the support member 6 by a brazing material 7 such as silver solder or aluminum solder. The support member 6 is formed as a substantially flat plate-like member, and is connected to the side wall of the processing container 2 through a seal member 8 such as an O-ring. In the present embodiment, the support member 6 substantially functions as a processing container wall (a bottom plate of the processing container).

ここで、支持部材６がステンレススチールやアルミニウム等の金属で形成されていた場合、サセプタ４をろう付けにより支持部材６に接合すると、ろう付け時の熱応力によりサセプタ４が割れてしまうおそれがある。そこで、本実施例では、支持部材６を金属セラミックス複合材（ＭＭＣ：Metal Matrix Composite）により形成し、サセプタ４と支持部材６とのろう付け接合を可能にしている。すなわち、金属セラミックス複合材は、ＡｌＮやアルミナ等のセラミックスに近い低熱膨張率を有しており、且つろう付けが可能な材料であり、上述のような割れを生じることなく、セラミックスに対して容易にろう付けにより接合することができる。   Here, when the support member 6 is formed of a metal such as stainless steel or aluminum, if the susceptor 4 is joined to the support member 6 by brazing, the susceptor 4 may be broken due to thermal stress during brazing. . Therefore, in this embodiment, the support member 6 is formed of a metal ceramic composite (MMC) so that the susceptor 4 and the support member 6 can be joined by brazing. That is, the metal ceramic composite material has a low thermal expansion coefficient close to that of ceramics such as AlN and alumina, and is a material that can be brazed. Can be joined by brazing.

本実施例において、支持部材６の材料として選択可能な金属セラミックス複合材の例として以下のような種類を用いることができる。   In the present embodiment, the following types can be used as examples of the metal ceramic composite material that can be selected as the material of the support member 6.

ａ）ＡｌＮによりサセプタを形成した場合：
金属・・・アルミニウム（Ａｌ）
セラミックス・・・ＳｉＣ，ＳｉＮ，Ａｌ２Ｏ３
その他含有物・・・Ｓｉ
セラミックスの体積百分率は１０〜８５％
ｂ）Ａｌ２Ｏ３によりサセプタを形成した場合：
金属・・・アルミニウム（Ａｌ）
セラミックス・・・ＳｉＣ，ＳｉＮ，ＡｌＮ
その他含有物・・・Ｓｉ
セラミックスの体積百分率は１０〜８５％
ｃ）ＳｉＣによりサセプタを形成した場合：
金属・・・アルミニウム（Ａｌ）
セラミックス・・・ＳｉＮ，ＳｉＮ，Ａｌ２Ｏ３
その他含有物・・・Ｓｉ
セラミックスの体積百分率は１０〜８５％
上述の金属セラミックス複合材は、アルミ合金をマトリックス材として、その中にセラミックスを強化材として複合化させた素材であり、アルミニウムと同様に軽量で高剛性を有し、処理容器壁として十分な強度を有する。また、セラミックスの熱膨張率に近い低熱膨張率であり、セラミックスに対してろう付け接合が可能である。 a) When a susceptor is formed of AlN:
Metal: Aluminum (Al)
Ceramics ... SiC, SiN, Al 2 O 3
Other inclusions ... Si
The volume percentage of ceramic is 10-85%
b) When a susceptor is formed of Al 2 O 3 :
Metal: Aluminum (Al)
Ceramics ... SiC, SiN, AlN
Other inclusions ... Si
The volume percentage of ceramic is 10-85%
c) When a susceptor is formed of SiC:
Metal: Aluminum (Al)
Ceramics ・ ・ ・ SiN, SiN, Al 2 O 3
Other inclusions ... Si
The volume percentage of ceramic is 10-85%
The above-mentioned metal-ceramic composite material is a material in which an aluminum alloy is used as a matrix material, and ceramic is used as a reinforcing material in the matrix material. It is light and highly rigid like aluminum, and has sufficient strength as a processing vessel wall. Have Moreover, it has a low thermal expansion coefficient close to that of ceramics, and can be brazed to ceramics.

また、上述の金属セラミックス複合材は、セラミックスと比較すると、温度勾配に対する強度を有している。したがって、サセプタ４が４００℃〜５００℃という高温であり、かつシール部材８が設けられる部分を１５０℃程度に冷却しても、温度勾配により支持部材６が割れるようなことはない。   In addition, the metal ceramic composite described above has strength against temperature gradients compared to ceramics. Therefore, even if the susceptor 4 is at a high temperature of 400 ° C. to 500 ° C. and the portion where the seal member 8 is provided is cooled to about 150 ° C., the support member 6 is not broken by the temperature gradient.

図１において、処理容器２の底板として形成された支持部材６には開口６ａが設けられ、開口６ａを通じて電気ヒータ５の電極又は電力供給線５ａが処理容器２の外部に導出される。電力供給線５ａは電源９に接続され、電源９から電力が電気ヒータ５に供給される。サセプタ４の温度を検出するための熱電対１０も開口６ａを通じてサセプタに取り付けられる。熱電対１０は制御器１１に接続され、制御器１１は熱電対により検出したサセプタ４の温度に基づいて、電源９から電気ヒータ５へ供給する電力を制御する。   In FIG. 1, an opening 6 a is provided in a support member 6 formed as a bottom plate of the processing container 2, and an electrode of the electric heater 5 or a power supply line 5 a is led out of the processing container 2 through the opening 6 a. The power supply line 5 a is connected to the power source 9, and power is supplied from the power source 9 to the electric heater 5. A thermocouple 10 for detecting the temperature of the susceptor 4 is also attached to the susceptor through the opening 6a. The thermocouple 10 is connected to the controller 11, and the controller 11 controls the power supplied from the power source 9 to the electric heater 5 based on the temperature of the susceptor 4 detected by the thermocouple.

なお、開口６ａは処理容器外部に通じるため、開口６ａをシールする必要があるが、上述のようにろう付けにより支持部材６とサセプタ４とを接合することで、接合と同時にシールも達成することができる。したがって、開口６ａをシールするために特別なシール部材等を設ける必要はない。   In addition, since the opening 6a leads to the outside of the processing container, it is necessary to seal the opening 6a. However, as described above, the support member 6 and the susceptor 4 are joined by brazing to achieve sealing at the same time as joining. Can do. Therefore, it is not necessary to provide a special sealing member or the like for sealing the opening 6a.

支持部材６と処理容器２とが接続される部分は、上述のようにＯリング等のシール部材８によりシールされる。シール部材８が設けられる部分の近傍には、冷却機構として冷媒通路１２が設けられており、シール部材８が設けられる部分を冷却している。本実施例では、冷媒として冷却水を用いてシール部材８が設けられる部分を１５０℃程度の温度まで冷却している。したがって、サセプタ４を４００℃〜５００℃という高温に加熱しても、シール部材８の材質として、バイトン（登録商標）、カールレッツ（登録商標）、ポリイミド樹脂等を用いることができる。   The portion where the support member 6 and the processing container 2 are connected is sealed by the seal member 8 such as an O-ring as described above. In the vicinity of the portion where the seal member 8 is provided, a refrigerant passage 12 is provided as a cooling mechanism to cool the portion where the seal member 8 is provided. In the present embodiment, the portion where the seal member 8 is provided is cooled to a temperature of about 150 ° C. using cooling water as the refrigerant. Therefore, even when the susceptor 4 is heated to a high temperature of 400 ° C. to 500 ° C., Viton (registered trademark), Karl Letz (registered trademark), polyimide resin, or the like can be used as the material of the seal member 8.

図１に示す処理装置１には、サセプタ４に載置された被処理体としてのウェハ３を搬送時に持ち上げるための突き上げ部材及びその移動機構が設けられる。図２及び図３は突き上げ機構としてのリフタピンとその移動機構とを有する処理装置１の断面図である。図２及び図３において、図１に示す部品と同じ部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。なお、図２及び３において、図１に示す支持部材６の開口６ａ、電気ヒータ５等の図示は省略されている。   The processing apparatus 1 shown in FIG. 1 is provided with a push-up member and a moving mechanism for lifting the wafer 3 as the object to be processed placed on the susceptor 4 during transport. 2 and 3 are cross-sectional views of the processing apparatus 1 having a lifter pin as a push-up mechanism and its moving mechanism. 2 and 3, the same parts as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. 2 and 3, the illustration of the opening 6a of the support member 6 and the electric heater 5 shown in FIG. 1 are omitted.

処理容器１内において、サセプタ４上に載置されたウェハ３は、搬送の際にサセプタ４の載置面４ａの上方に持ち上げる必要がある。このために、サセプタ４を貫通して垂直方向に移動可能な複数のリフタピン１３（突き上げ部材）が設けられる。リフタピン１３は処理容器２の底板としての支持部材６を貫通し、且つサセプタ４を貫通して延在する。処理容器２の気密性を維持するために、ステンレススチール等の金属ベローズ１４がリフタピン１３の支持部材６の外側に延在する端部側に設けられる。   In the processing container 1, the wafer 3 placed on the susceptor 4 needs to be lifted above the placement surface 4a of the susceptor 4 during transport. For this purpose, there are provided a plurality of lifter pins 13 (push-up members) that can penetrate the susceptor 4 and move in the vertical direction. The lifter pins 13 extend through the support member 6 as a bottom plate of the processing container 2 and through the susceptor 4. In order to maintain the airtightness of the processing container 2, a metal bellows 14 such as stainless steel is provided on the end portion side that extends to the outside of the support member 6 of the lifter pin 13.

リフタピン１３はリフタピン移動機構１５により垂直方向に移動可能である。リフタピン移動機構１５は、リフタピン１３の端部が接続されたリフタピン支持部材１６と、リフタピン支持部材１６の一端に係合するボールネジ１７と、ボールネジ１７を回転駆動するモータ１８とを有する。モータ１８が駆動されることによりボールネジ１７が回転し、これに伴いリフタピン支持部材１６が垂直方向に移動する。したがって、リフタピン支持部材１６に接続されたリフタピン１３が垂直方向に移動する。モータ１３の駆動は制御器１１により制御される。   The lifter pin 13 can be moved in the vertical direction by the lifter pin moving mechanism 15. The lifter pin moving mechanism 15 includes a lifter pin support member 16 to which an end of the lifter pin 13 is connected, a ball screw 17 that engages with one end of the lifter pin support member 16, and a motor 18 that rotationally drives the ball screw 17. When the motor 18 is driven, the ball screw 17 rotates, and accordingly, the lifter pin support member 16 moves in the vertical direction. Accordingly, the lifter pin 13 connected to the lifter pin support member 16 moves in the vertical direction. The drive of the motor 13 is controlled by the controller 11.

図２はウェハ３を処理中の状態を示しており、リフタピン１３は下降してウェハ３はサセプタ４上に載置されている。図３はウェハを搬送する際の状態を示しており、リフタピン１３が上昇してウェハ３をサセプタの載置面４ａから上方に持ち上げている。このように、ウェハ３を持ち上げることにより、処理容器２の外部から挿入された搬送アーム（図示せず）によりウェハ３を把持し搬送することができる。   FIG. 2 shows a state in which the wafer 3 is being processed. The lifter pins 13 are lowered and the wafer 3 is placed on the susceptor 4. FIG. 3 shows a state when the wafer is transferred. The lifter pins 13 are lifted to lift the wafer 3 upward from the susceptor mounting surface 4a. Thus, by lifting the wafer 3, the wafer 3 can be held and transported by the transport arm (not shown) inserted from the outside of the processing container 2.

なお、リフタピンの移動機構は上述の構成に限ることなく、既存の移動機構を適宜用いることができる。   The lifter pin moving mechanism is not limited to the above-described configuration, and an existing moving mechanism can be used as appropriate.

次に、本発明の第２実施例による処理装置について、図４を参照しながら説明する。図４は本発明の第２実施例による処理装置２１の断面図である。図４において、図１乃至図３に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。   Next, a processing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a sectional view of the processing apparatus 21 according to the second embodiment of the present invention. 4, parts that are the same as the parts shown in FIGS. 1 to 3 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.

図４に示す処理装置２１は、図１に示す処理装置１と基本的に同じ構成であるが、冷媒通路が設けられている位置が異なる。図１に示す処理装置１では、冷媒通路１２はシール部材８近傍の支持部材６の中に設けられていたが、図４に示す処理装置２１では、冷媒通路２３はシール部材８の近傍の処理容器２２の壁中に設けられている。なお、本実施例においても、処理ガスは処理容器２２の側壁に設けられたガス供給口２２ａから供給され、排気口２２ｂから処理容器２の外へ排出される。   The processing device 21 shown in FIG. 4 has basically the same configuration as the processing device 1 shown in FIG. 1, but differs in the position where the refrigerant passage is provided. In the processing apparatus 1 shown in FIG. 1, the refrigerant passage 12 is provided in the support member 6 near the seal member 8. However, in the processing apparatus 21 shown in FIG. 4, the refrigerant passage 23 is processed in the vicinity of the seal member 8. It is provided in the wall of the container 22. Also in this embodiment, the processing gas is supplied from the gas supply port 22a provided on the side wall of the processing container 22, and is discharged out of the processing container 2 from the exhaust port 22b.

本実施例による冷媒通路２３の配置によれば、シール部材８の温度を同じ温度まで冷却する場合、支持部材６の温度勾配を図１に示す構成より緩やかにすることができる。すなわち、冷媒通路２３の温度は、シール部材８の温度より低い温度となるため、冷却通路とサセプタ４との間の距離が離れている図４に示す構成のほうが、支持部材６中の温度勾配は緩やかになる。これにより、支持部材６の熱応力による割れ防止を一層確実なものとすることができる。   According to the arrangement of the refrigerant passage 23 according to the present embodiment, when the temperature of the seal member 8 is cooled to the same temperature, the temperature gradient of the support member 6 can be made gentler than the configuration shown in FIG. That is, since the temperature of the refrigerant passage 23 is lower than the temperature of the seal member 8, the configuration shown in FIG. 4 where the distance between the cooling passage and the susceptor 4 is far away is the temperature gradient in the support member 6. Becomes moderate. Thereby, the crack prevention by the thermal stress of the support member 6 can be made still more reliable.

なお、上述の実施例では、サセプタ４と支持部材６とを銀ろうやアルミろう等のろう付け材により接合しているが、ろう付けによる接合の代わりに、サセプタ４と支持部材との間にチタン（Ｔｉ）又は水素化チタンの粉末を挟んで窒素（Ｎ２）雰囲気中で７００から９００℃の温度に加熱することにより接合することもできる。   In the above-described embodiment, the susceptor 4 and the support member 6 are joined by a brazing material such as silver brazing or aluminum brazing. Instead of joining by brazing, the susceptor 4 and the supporting member are joined. Bonding can also be performed by heating at a temperature of 700 to 900 ° C. in a nitrogen (N 2) atmosphere with titanium (Ti) or titanium hydride powder sandwiched therebetween.

本発明の第１実施例による処理装置の断面図である。It is sectional drawing of the processing apparatus by 1st Example of this invention. 図１に示す処理装置に設けられる被処理体突き上げ機構を説明するための処理装置の断面図である。It is sectional drawing of the processing apparatus for demonstrating the to-be-processed object pushing-up mechanism provided in the processing apparatus shown in FIG. 図１に示す処理装置に設けられる被処理体突き上げ機構を説明するための処理装置の断面図である。It is sectional drawing of the processing apparatus for demonstrating the to-be-processed object pushing-up mechanism provided in the processing apparatus shown in FIG. 本発明の第２実施例による処理装置の断面図である。It is sectional drawing of the processing apparatus by 2nd Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１，２１ 処理装置
２，２２ 処理容器
２ａ，２２ａ ガス供給口
２ｂ，２２ｂ 排気口
３ ウェハ
４ サセプタ
４ａ 載置面
５ 電気ヒータ
５ａ 電極
６ 支持部材
６ａ 開口
７ ろう付け材
８ シール部材
９ 電源
１０ 熱電対
１１ 制御器
１２ 冷媒通路
１３ リフタピン
１４ ベローズ
１５ リフタピン移動機構
１６ リフタピン支持部材
１７ ボールネジ
１８ モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 Processing apparatus 2,22 Processing container 2a, 22a Gas supply port 2b, 22b Exhaust port 3 Wafer 4 Susceptor 4a Mounting surface 5 Electric heater 5a Electrode 6 Support member 6a Opening 7 Brazing material 8 Sealing member 9 Power supply 10 Thermoelectric Pair 11 Controller 12 Refrigerant passage 13 Lifter pin 14 Bellows 15 Lifter pin moving mechanism 16 Lifter pin support member 17 Ball screw 18 Motor

Claims (7)

内部に配置された被処理体に処理ガスを供給して処理を施す金属製の処理容器と、
セラミックス又は金属セラミックス複合材よりなり、該処理容器内に配置されて該被処理体が載置される載置台と、
該載置台に内蔵された加熱装置と、
金属セラミックス複合材よりなり、前記載置台を支持する支持部材と、
該支持部材と前記処理容器の側壁との間に配置されたシール部材と、
該シール部材の近傍に配置され、前記シール部材を冷却する冷却機構と
を有する処理装置であって、
前記支持部材は前記処理容器の底板として前記側壁に接続され、
前記載置台は前記支持部材に直接接合されていることを特徴とする処理装置。 A metal processing container for supplying a processing gas to an object to be processed disposed therein and performing processing;
A mounting table made of ceramics or a metal ceramic composite material, placed in the processing container and on which the object to be processed is mounted;
A heating device built in the mounting table;
A support member that is made of a metal ceramic composite and supports the mounting table,
A seal member disposed between the support member and a side wall of the processing container;
A processing device disposed in the vicinity of the seal member and having a cooling mechanism for cooling the seal member,
The support member is connected to the side wall as a bottom plate of the processing container,
The processing apparatus, wherein the mounting table is directly joined to the support member. 請求項１記載の処理装置であって、
前記支持部材は前記載置台の被処理基体を載置する面とは反対側の面に接合されていることを特徴とする処理装置。 The processing apparatus according to claim 1,
The processing apparatus, wherein the support member is bonded to a surface of the mounting table opposite to a surface on which the substrate to be processed is placed. 請求項１又は２記載の処理装置であって、
前記支持部材は略平面形状であり、前記載置台の被処理基体を載置する面とは反対側の面全体が前記支持部材の平面に接合されていることを特徴とする処理装置。 The processing apparatus according to claim 1 or 2,
2. The processing apparatus according to claim 1, wherein the support member has a substantially planar shape, and the entire surface of the mounting table opposite to the surface on which the substrate to be processed is placed is bonded to the plane of the support member. 請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の処理装置であって、
前記載置台は、ろう付け材により前記支持部材に接合されていることを特徴とする処理容器。 The processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The processing vessel, wherein the mounting table is joined to the support member by a brazing material. 請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の処理装置であって、
前記冷却機構は、前記支持部材中に形成された冷媒通路を含むことを特徴とする処理装置。 The processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The processing apparatus, wherein the cooling mechanism includes a refrigerant passage formed in the support member. 請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の処理装置であって、
前記冷却機構は、前記処理容器の前記側壁中に形成された冷媒通路を含むことを特徴とする処理装置。 The processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The processing apparatus, wherein the cooling mechanism includes a refrigerant passage formed in the side wall of the processing container. 請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の処理装置であって、
前記支持部材は、前記載置台から延在する電極又は電力供給線を処理容器外部に導出させるための開口を有することを特徴とする処理装置。 The processing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The processing apparatus, wherein the support member has an opening for leading an electrode or a power supply line extending from the mounting table to the outside of the processing container.
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