JP4222086B2

JP4222086B2 - 熱処理装置

Info

Publication number: JP4222086B2
Application number: JP2003103458A
Authority: JP
Inventors: 裕雄川崎; 輝夫岩田; 学網倉
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2003-04-07
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-04-07
Also published as: CN1833312A; CN100477087C; JP2004307939A

Description

【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の熱処理装置に関する。
【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。
【０００３】
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や有機汚染等のコンタミネーションを発生する原因となっていた。この金属汚染や有機汚染等のコンタミネーションに関しては、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。
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。
【０００４】
この場合、上記した汚染対策やクリーニング処理の回数を減らすこと等を目的とし、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。
【０００５】
【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
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した各従来技術にあっては、載置台を石英カバーで覆うなどしているのである程度の金属汚染や有機汚染等のコンタミネーションの発生は抑制できるが、載置台の裏面やこの裏面側を覆うカバーに不要な薄膜がまだら状に、或いは凹凸状に付着する場合がある。この場合には、付着した不要な膜の厚い部分と薄い部分とで熱の輻射率が異なることからこれが原因で載置台の表面温度に分布が発生し、ひいてはウエハ面内の温度の不均一性を引き起こしてしまい、ウエハに対する熱処理の面内均一性を低下させる原因となっていた。
【０００７】
また、載置台の表面やカバーの表面に付着した不要な膜は、比較的に早く剥がれ易いので、これが剥がれ落ちる前にクリーニング処理を行う必要からクリーニング処理などのメンテナンス作業の間隔が短くなり、このメンテナンス作業を行なう頻度が高くなってしまう。
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、金属汚染や有機汚染等のコンタミネーションの発生を確実に抑制することが可能な熱処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、不要な膜が載置台側にまだら状に付着してもその熱的悪影響を排除して載置台の面内温度の均一性を高く維持することが可能な熱処理装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、不要な膜が載置台等に付着してもそれができるだけ剥がれ落ちることを防止して、クリーニング処理等のメンテナンスサイクルの長期化を図ることができ、しかもクリーニング処理が容易に行なうことが可能な熱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、処理容器の底部より支柱を介して起立されて内部に加熱手段が埋め込まれた載置台の上面に被処理体を載置し、該被処理体に対して所定の熱処理を施すようにした熱処理装置において、前記載置台の上面及び側面に、それぞれ耐熱性のカバー部材を設けると共に、前記載置台の下面側に、耐熱性の不透明裏面カバー部材を設け、更に、前記不透明裏面カバー部材の下面側に、耐熱性のカバー部材を設けるように構成したことを特徴とする熱処理装置である。
このように、被処理体を載置する載置台の上面及び側面に、それぞれ耐熱性のカバー部材を設け、載置台の下面側に、耐熱性の不透明裏面カバー部材を設け、更に、不透明裏面カバー部材の下面に、耐熱性のカバー部材を設けるようにしたので、載置台から汚染原因となる金属原子等が熱拡散することを防止でき、従って、金属汚染や有機汚染等の各種のコンタミネーションが発生することを防止することが可能となる。
【０００９】
また、被処理体を載置する載置台の下面側に耐熱性の不透明裏面カバー部材を設けるようにしたので、載置台の裏面においてこの不透明裏面カバー部材の表面（下面）に例えばまだら状（凹凸状）に不要な膜が付着してもこの不透明裏面カバー部材の表面からの輻射率は面内において略均一に保たれており、従って、載置台の表面温度の面内均一性及び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となる。
【００１０】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記不透明裏面カバー部材は不透明石英ガラスよりなる。
【００１１】
また例えば請求項３に規定するように、前記支柱の側面に、耐熱性のカバー部材を設ける。
これによれば、載置台の支柱にもカバー部材を設けるようにしたので、金属汚染や有機汚染等の各種のコンタミネーションの発生を一層抑制することが可能となる。
また例えば請求項４に規定するように、前記カバー部材は、上面カバー部材と、周縁部カバー部材と、下面カバー部材と、前記支柱カバー部材とよりなり、前記下面カバー部材と前記支柱カバー部材とは一体的に成形されており、前記カバー部材の全体は分解及び組み立てが可能になされている。
これによれば、各カバー部材は分解及び組み立てができるようになっているので、ウェットクリーニング処理等のメンテナンス作業を迅速に行うことができる。
【００１２】
また例えば請求項５に規定するように、前記上面カバー部材は、前記載置台の直径と実質的に同じ直径に設定されており、前記上面カバー部材の上面には凸部が形成されていると共に、該凸部には凹部状に窪ませて前記被処理体を載置するための収容凹部が形成されている。
また例えば請求項６に規定するように、前記上面カバー部材の周縁部の上面は、前記周縁部カバー部材の一部と接触して覆われている。
また例えば請求項７に規定するように、前記載置台の側面には、不透明石英カバー部材が設けられる。
また例えば請求項８に規定するように、前記不透明裏面カバー部材と前記下面カバー部材との間には隙間が形成されている。
また例えば請求項９に規定するように、前記不透明裏面カバー部材の下面には、前記隙間を形成するための突起状の脚部が形成されている。
【００１３】
また例えば請求項１０に規定するように、前記載置台の上面に形成したカバー部材及び前記不透明裏面カバー部材を除く他のカバー部材は、それぞれ透明石英ガラスよりなり、該透明石英ガラスのカバー部材の表面には、これに付着する膜の剥がれを防止するための表面粗化処理が施されている。
これにより、カバー部材の表面に付着したパーティクルとなり得る不要な膜が容易に剥がれ落ちることを防止できるので、その分、クリーニング処理等のメンテナンス作業のサイクルを長くすることができる。
また例えば請求項１１に規定するように、前記支柱の下端部の接合部には、シール部材が設けられると共に、該シール部材の近傍には、前記シール部材に前記載置台側から放出される熱を遮断するための不透明部材が設けられる。
これにより、支柱の下端部の接合部に設けたシール部材は、この近傍に設けた不透明部材により載置台側からくる輻射熱が遮断されるので、熱による損傷を受けることがない。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る熱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は本発明に係る熱処理装置を示す断面構成図、図２は載置台を示す断面図、図３は載置台を覆うカバー部材を示す分解図である。
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
そして、この処理容器４の底部２０に排気落とし込め空間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落とし込め空間２２を形成している。そして、この排気落とし込め空間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例えばＡｌＮ等のセラミックよりなる円筒体状の支柱３０が設けられており、この上端部に載置台３２が固定されている。
【００１７】
そして、上記排気落とし込め空間２２の入口開口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入口開口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、この排気落とし込め空間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、図示しない真空ポンプが介設された排気管３６が接続されて、処理容器４内及び排気落とし込め空間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。
【００１８】
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図示しない圧力調整弁が介設されており、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。
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配置された例えばモリブデンよりなる抵抗加熱ヒータ３８を有しており、この外側は焼結された例えばＡｌＮ等よりなるセラミックスにより構成され、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線４０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。そして、この給電線４０は石英管３９内に挿通され、またこの給電線４０は、上記支柱３０の下部にて電源ケーブルと接続されている。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。図示例では給電線４０は２本しか記載していないが、この場合は４本設けられることになる。
【００１９】
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４１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４１に上下移動可能に遊嵌状態で挿通させた押し上げピン４２を配置している。この押し上げピン４２の下端には、円形リング形状に形成された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４４が配置されており、この押し上げリング４４に、上記各押し上げピン４２の下端を固定されない状態にて支持させている。この押し上げリング４４から延びるアーム部４５は、容器底部２０を貫通して設けられる出没ロッド４６に連結されており、この出没ロッド４６はアクチュエータ４８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４２をウエハＷの受け渡し時に各ピン挿通孔４１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４８の出没ロッド４６の容器底部の貫通部には、伸縮可能なベローズ５０が介設されており、上記出没ロッド４６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。
【００２０】
そして、図２に示すように、載置台３２を支持固定する例えばＡｌＮ等の円筒体状の支柱３０の下端部には、拡径されたフランジ部５２が形成されている。尚、図２においては載置台３２の内部構造や押し上げピン４０等の記載は省略している。そして、底部２８の中心には所定の大きさの開口５４が形成されており、の開口５４をその内側から塞ぐようにして上記開口５４より少し大きい直径の例えばアルミニウム合金製のベース板５６をボルト５８により締め付け固定している。この底部２８の上面と上記ベース板５６の下面との間には、例えばＯリング等のシール部材６０が介設されており、この部分の気密性を保持している。
【００２１】
そして、上記ベース板５６上に上記支柱３０を起立させて、この支柱３０のフランジ部５２にリング状になされた断面Ｌ字状の例えばアルミニウム合金製の押さえ部材６２を嵌装し、この押さえ部材６２と上記ベース板５６とをボルト６４で固定することにより、上記フランジ部５２を上記押さえ部材６０で挟み込んで固定している。ここで上記ベース板５６の上面と上記フランジ部５２の下面との間には、例えばＯリング等のシール部材６６が介設されており、この部分の気密性を保持するようになっている。そして、上記ベース板５６には、複数の挿通孔６８が形成されており、この挿通孔６８を介して上記給電線４０を外へ引き出すようになっている。従って、この円筒状の支柱３０内は大気圧雰囲気になっている。尚、この支柱３０の上端部は、載置台３２の裏面の中心部に気密に溶接等により接続固定されている。また上記支柱３０内は気密に封止してもよい。
【００２２】
そして、このように取り付け固定された載置台３２に、本発明の特徴とするカバー部材が設けられる。具体的には、図３にも示すように上記カバー部材としては、上記載置台３２の上面の半導体ウエハＷを載置する部分を覆う円板状の上面カバー部材７２と、この載置台３２の周縁部とその側面の一部、或いは全部を覆うリング状の周縁部カバー部材７４と、この載置台３２の側面の一部、或いは全部と載置台３２の下面とを覆う下面カバー部材７６と、上記支柱３０の側面全体を覆う支柱カバー部材７８と、支柱３０の下端部を覆う脚部カバー部材８０とがそれぞれ設けられる。また、特にこの実施例においては、上記載置台３２の下面（裏面）と直接的に接触してこれと上記下面カバー部材７６との間に介在させて、リング状の不透明裏面カバー部材８２が設けられる。従って、この場合には上記下面カバー部材７６は上記不透明裏面カバー部材８２の下面を覆うことになる。
【００２３】
上記全てのカバー部材７２、７４、７６、７８、８０、８２は耐熱性及び耐腐食性材料よりなる。特に、上面カバー部材７２は、この上面にウエハＷを直接的に載置することから金属汚染や有機汚染等のコンタミネーションが発生する恐れが極めて少なくて、且つ熱伝導性の良好な材料、例えばＳｉＣ等のセラミックよりなる。また、不透明裏面カバー部材８２は、金属汚染や有機汚染等のコンタミネーションが発生する恐れが極めて少なくて且つ熱線を透過し難いような材料、例えば不透明石英ガラスよりなる。また他のカバー部材７４、７６、７８、８０は、金属汚染や有機汚染等が発生する恐れが極めて少ない材料、例えば透明な石英ガラスよりなる。
【００２４】
伝熱性の良好なＳｉＣよりなる上記上面カバー部材７２は、円板状に形成されて中央部にウエハＷを直接的に載置するための収容凹部８４が形成されており、この収容凹部８４の深さは、ウエハＷの厚さと略同等になされている。この上面カバー部材７２には、押し上げピン４２（図１参照）を通すピン挿通孔４１が形成されている。そして、この上面カバー部材７２の厚みは例えば３．０ｍｍ程度である。
透明石英ガラスよりなる上記周縁部カバー部材７４は、リング状に成形されており、上述したように載置台３２の上面の周縁部と側面の一部、或いは全部を覆うように、断面逆Ｌ字状に成形されており、載置台３２の周縁部に図２に示すように着脱可能に嵌装し得るようになっている。そして、この周縁部カバー部材７４の内周面には、その周方向に沿って係合段部８６がリング状に形成されており、この係合段部８６に上記上面カバー部材７２の周縁部を当接させて、この上面カバー部材７２を着脱可能（分解可能）に支持するようになっている。この周縁部カバー部材７４の厚みは例えば２．０〜３．０ｍｍ程度である。
【００２５】
透明石英ガラスよりなる上記下面カバー部材７６と同じく透明石英ガラスよりなる上記支柱カバー部材７８とは、溶接により一体的に成形されている。まず、下面カバー部材は、前述したように載置台３２の側面の一部、或いは全部と載置台３２の下面全体とを覆うように円形の容器状に成形されており、その中心部には支柱３０（図２参照）を通すための開口８８が形成されている。そして、この開口８８の周縁部に上記支柱カバー部材７８の上端部が溶接されている。上記容器状の下面カバー部材７６内に上記載置台３２の全体を挿脱可能に収容し得るようになっている。この場合、上記周縁部カバー部材７４の側壁の内径は、上記下面カバー部材７６の側壁の外径よりも僅かに大きく設定されており、図２に示すように、上記周縁部カバー部材７４の側壁の下端部が、上記下面カバー部材７６の側壁の外周面の全体を覆ってこれに接するような状態で両端部が重なるように分解可能に嵌装される。
【００２６】
これにより、上記載置台３２の側面は完全に覆われることになる。そして、この下面カバー部材７６には、上記押し上げピン４２（図１参照）を挿通するためのピン挿通孔４１が形成されている。
またこの下面カバー部材７６に一体的に接合されている上記支柱カバー部材７８の内径は、フランジ部５２の外径よりも僅かに大きく設定されており、その下端部は、上記押さえ部材６２（図２参照）の上面に達している。ここで上述のようにこの下面カバー部材７６と支柱カバー部材７８とは一体的に結合された状態で、載置台３２の分解時に支柱３０側から下方に抜けるようになっている。この下面カバー部材７６の厚みは例えば３．０ｍｍ程度であり、支柱カバー部材７８の厚みは例えば５．０ｍｍ程度である。
【００２７】
また、透明石英ガラスよりなる上記脚部カバー部材８０は、上記押さえ部材６２の露出表面と上記ベース板５６の露出表面とを覆うように断面逆Ｌ字状になされて全体がリング状に形成されている。この脚部カバー部材８０は、着脱が容易にできるように２分割可能に半割り状態になされている。この脚部カバー部材８０の厚みは例えば３．０ｍｍ程度である。尚、上記脚部カバー部材８０は２分割ではなく、リング状に一体型に成形してもよい。
また、上記フランジ部５２の直径は、上記支柱カバー部材７８の内径よりも僅かに小さく設定されており、ボルト５８、６４を緩めてベース板５６や押さえ部材６２を取り外した際に、支柱カバー部材７８内の支柱３０を上方へ抜き出して分解できるようになっている。
【００２８】
一方、上記不透明裏面カバー部材８２は、上記載置台３２の下面（裏面）の略全体（支柱３０との接続部を除く）を覆うように円板状に形成されており、その中心部には支柱３０を通す開口９０が形成されている。またこの不透明裏面カバー部材８２には、押し上げピン４２を挿通するためのピン挿通孔４１が形成されている。更にこの不透明裏面カバー部材８２は載置台３２の下面と密接状態で介在されているが、不透明裏面カバー部材８２の下面には３個（図２では２個のみ示す）の突起状の脚部１２０が設けられ、不透明裏面カバー部材８２と下面カバー部材７６との間に隙間１２２を形成することにより、不透明裏面カバー部材８２に移動の自由度を持たせて不透明裏面カバー部材８２の割れを防止するようになっている。尚、この脚部１２０を、下面カバー部材７６の上面に突起状に設けてもよい。
上記不透明裏面カバー部材８２は、前述したように例えば多数の微細な気泡を含んで白濁状態になされた不透明石英ガラスを用いており、載置台３２の下面からの熱線が外方へ透過することを阻止し得るようになっていると共に、熱線を上面へ反射する。よってこの不透明裏面カバー部材８２の材料としては少なくとも不透明で耐熱性がある材料ならよく、反射率が高いほどよい。
【００２９】
そして、本実施例では上記透明石英ガラスよりなるカバー部材、すなわち周縁部カバー部材７４、下面カバー部材７６、支柱カバー部材７８及び脚部カバー部材８０の各表面には、予めサンドブラスト等による表面粗化処理が施されており、その表面に微細な凹凸が形成されて、この表面に付着した不要な膜がアンカー効果により剥がれ難くなるようにしている。
尚、図示されてないが、この載置台３２には、温度制御のためにこの温度を検出する熱電対が押し付けられて設けられ、また、ウエハＷの裏面側にウエハＷとの熱伝導性を良好にするために例えばＮ₂ やＡｒガス等の不活性ガスを供給するガス供給口が形成されている。
【００３０】
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４２に受け渡された後に、この押し上げピン４２を降下させることにより、ウエハＷを載置台３２の上面、具体的には上面カバー７２の上面の収容凹部８４に載置してこれを支持する。
次に、シャワーヘッド部６へ処理ガスとして例えばＴｉＣｌ₄ 、Ｈ₂ 、ＮＨ₃ 、ＷＦ₆ 、ＳｉＨ₄ 、Ｈ₂ 、ＰＥＴ、Ｏ₂ 等の成膜ガスを流量制御しつつ供給して、このガスをガス噴射孔１０より吹き出して噴射し、処理空間Ｓへ導入する。そして、図示してないが排気管３６に設けた真空ポンプの駆動を継続することにより、処理容器４内や排気落とし込め空間２２内の雰囲気を真空引きし、そして、圧力調整弁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の温度は例えば４００〜７００℃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Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｗ、ＷＳｉ、Ｔａ₂ Ｏ₅ 等の薄膜が形成されることになる。
【００３１】
このような成膜過程において、高温に加熱されている例えばＡｌＮ材よりなる載置台３２からは、これに非常に僅かに含まれている重金属等が熱拡散して処理容器４内側へ放出される恐れが存在する。しかしながら、本実施例においては、載置台３２の全表面は、耐熱性が高く、且つ金属汚染や有機汚染等のコンタミネーションの恐れのない材料、例えばＳｉＣにより形成されている上面カバー部材７２や、同じく耐熱性が高く、且つ金属汚染や有機汚染等のコンタミネーションの恐れのない材料である透明石英ガラスよりなる周縁部カバー部材７４や下面カバー部材７６により完全に覆われているので、重金属等が処理容器４内側へ拡散することを阻止でき、従って半導体ウエハＷが金属汚染や有機汚染等されることを防止することが可能となる。この場合、上記３つのカバー部材、すなわち上面カバー部材７２、周縁部カバー部材７４及び下面カバー部材７６だけを設けても金属汚染や有機汚染等のコンタミネーションの防止効果を十分に得ることができる。
【００３２】
そして、本実施例では、例えばＡｌＮ材よりなる支柱３０を同じく例えば透明石英ガラスよりなる支柱カバー部材７８によりその周囲を完全に覆っているので、金属汚染や有機汚染等のコンタミネーションの防止効果を一層向上させることができる。また、この支柱３０の下端部を固定する押さえ部材６２やベース板５６の表面も、透明石英ガラスよりなる脚部カバー部材８０により覆っているので、更に金属汚染や有機汚染等のコンタミネーションの防止効果を向上させることができる。
また、載置台３２とウエハＷとの間に介在される上面カバー部材７２は、透明石英ガラスよりも熱伝導性の良好な材料、例えばＳｉＣにより形成しているので、載置台３２内に埋め込まれた抵抗加熱ヒータ３８からの熱を効率良くウエハＷに伝達してこれを効率的に加熱することが可能である。また石英ガラスによって上面カバー部材７２を形成してもよく、この場合には実験ではＳｉＣよりヒータ３８とウエハＷとの温度差が少なくなった。
【００３３】
また成膜の進行に従って、ウエハＷの表面に目的とする必要な膜が堆積するのみならず、各カバー部材７４、７６、７８、８０の露出面には、不要な膜が付着することは避けられない。この場合、本実施例においては、各カバー部材７４、７６、７８、８０の表面には、表面粗化処理が施されて微細な凹凸が形成されているので、上記不要な膜が付着した場合、上記微細な凹凸によるアンカー効果で不要な膜が剥がれ落ち難くなる。従って、その分、クリーニング処理等のメンテナンスサイクルを長くすることができ、装置の稼働率も向上させることができる。
【００３４】
また、成膜処理時には載置台３２の下面側、すなわちここでは下面カバー部材７６の下面側には不要な膜がまだら状に付着する傾向にあり、従来装置にあってはこのまだら状に付着する膜が載置台からの輻射熱に分布を生ぜしめる原因となっていたが、本実施例の場合には、載置台３２の下面全体に接するようにしてリング状の不透明裏面カバー部材８２を設けているので、上記不要な膜がまだら状に付着しても載置台３２からの輻射熱に分布が生ずることはなく、このため載置台３２の温度分布は目標とする温度分布、例えば面内均一に維持されるので、ウエハＷの温度の面内均一性も高めることが可能となる。
【００３５】
そして、この点よりも、本発明のように抵抗加熱ヒータ３８をゾーン毎に温度調整できるようにした場合には、成膜処理時における温度チューニングの必要性も減少させることができる。またこの不透明裏面カバー部材８２は載置台３２からの熱線を反射して輻射熱の放出を抑制することができるので、その分、抵抗加熱ヒータ３８の熱効率も高めることができる。
尚、本実施例では複数のカバー部材を設けているが、上記載置台３２の下面に上記不透明裏面カバー部材８２のみを設けてもよく、この場合には、上述したように不要な膜がまだら状に付着しても載置台３２及びウエハＷの温度分布の面内均一性を高く維持でき、また、輻射熱を抑制できるので、その分、抵抗加熱ヒータ３８の熱効率も向上させることができる。
【００３６】
また、ここでは載置台３２の下面側に、下面カバー部材７６と不透明裏面カバー部材８２の２枚のカバー部材を設けたが、これに限定されず、下面カバー部材７６の設置を省略し、支柱カバー部材７８の上端部に上記不透明裏面カバー部材８２を直接溶接して両者を一体化させるようにしてもよい。
また、クリーニング処理の場合には、ウェット洗浄やドライ洗浄は各カバー部材７２、７４、７６、７８、８０のみを対象として施せばよいので、メンテナンス性を向上させることができる。
尚、上記実施例にあっては、載置台３２及びこれを起立させる支柱３０を、共にＡｌＮ材料で形成した場合を例にとって説明したが、これらはどのような材料で形成した場合にあっても、本発明を適用することができる。
【００３７】
次に、上記載置台３２や支柱３０を透明石英ガラスで形成した場合を例にとって説明する。図４は本発明の第１の変形実施例である透明石英ガラスにより形成された載置台の一例を示す断面図、図５は図４中の部分拡大図である。尚、図１乃至図３に示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その説明を省略する。
【００３８】
図４及び図５に示すように、この載置台３２及び支柱３０は共に耐熱性及び耐腐食性に優れた材料、例えば透明石英ガラスにより形成されている。そして、この場合にも載置台３２及び支柱３０を覆うようにして、上面カバー部材７２、周縁部カバー部材７４、下面カバー部材７６、支柱カバー部材７８、脚部カバー部材８０及び不透明裏面カバー部材８２が先の実施例と同様に設けられている。具体的には、上記載置台３２は、上板１００Ａと、中板１００Ｂと、下板１００Ｃとを、それぞれこの順序で重ねて溶着により接合した３層構成になっている。そして、この上板１００Ａ上には、必要に応じて例えばＳｉＣ等の不透明材料よりなる薄い均熱板１０１が着脱可能に設置されている。上記中板１００Ｂの上面側には、その全面に亘って描かれた配線溝１０２が形成されており、この配線溝１０２内にこの溝１０２に沿って例えばカーボンワイヤーよりなる抵抗加熱ヒータ３８が配設されている。この場合にも、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。
【００３９】
上記抵抗加熱ヒータ３８には給電を行う給電線４０が接続されており、この接続線４０の一部は屈曲されて上記中板１００Ｂと上記下板１００Ｃとの間に沿って配設されている。そして、この給電線４０は、載置台３２の略中心より下方に延びている。この下方に延びる給電線４０は例えば石英管３９内に挿通されている。
また、上記下板１００Ｃ及び中板１００Ｂを貫通して上記上板１００Ａに届くようにして熱電対収容穴１０４が形成されており、この熱電対収容穴１０４内に温度制御用の熱電対１０６が設けられる。
【００４０】
また更に、上記下板１００Ｃ、中板１００Ｂ及び上板１００Ａを貫通してバックサイド用ガス孔１０８が形成されており、このバックサイド用ガス孔１０８には、これより下方に延びる例えば透明石英管よりなるガス管１１０が接続されている。
そして、上記支柱３０の下端部の接合部の近傍には、この接合部に介在されるＯリング等のシール部材６０、６６を載置台３２から放射される熱から保護するための不透明部材１１２が設けられており、上記熱を遮断するようになっている。具体的には、まず上記支柱３０の途中は、例えば不透明石英ガラスよりなる円筒体状の第１の不透明部材１１２Ａの全周が溶接により接続して介在されている。この第１の不透明部材１１２Ａの長さは例えば７０ｍｍ程度に設定されている。
【００４１】
またこの第１の不透明部材１１２Ａの内側には、同じく例えば不透明石英ガラスよりなる円板体状の第２の不透明部材１１２Ｂが嵌装されている。更には、上記シール部材６０、６６の直上であって上記支柱カバー部材７８の下端部と直接当接して支持するようにして例えば不透明石英ガラスよりなるリング状の第３の不透明部材１１２Ｃが設けられている。そして、載置台３２から放射されて上記シール部材６０、６６に向かう熱（輻射熱）を、上記第１〜第３の不透明部材１１２Ａ〜１１２Ｃにより遮断することにより、上記各シール部材６０、６６が熱損傷を受けることを防止するようになっている。尚、底部２８、ベース板５６、押さえ部材６２及び第３の不透明部材１１２Ｃには、上記ガス管１１０に連通されるガス通路１１４が形成されている。
【００４２】
この実施例の場合にも先の実施例と同様な作用効果を得ることができる。例えば載置台３２や支柱３０を構成する材料が透明石英ガラスである上に、更に各カバー部材で覆っているので金属汚染や有機汚染等のコンタミネーションが発生することを一層確実に防止することができる。
そして、各カバー部材の表面も表面粗化処理が施されているので不要な膜が付着してもこれが剥がれ難くなり、更には下面カバー部材７６の下面に膜厚が不均一なまだら状の不要な膜が付着しても、不透明裏面カバー部材８２の作用により従来装置で発生していた温度分布の発生を抑制でき、載置台３２及びウエハＷの面内温度の均一性を高く維持することができる。
【００４３】
また、載置台３２の全体が透明石英ガラスよりなることから、ＳｉＣよりなる不透明な上面カバー部材７２を設けていない場合には、抵抗加熱ヒータ３８の配線パターンの温度分布がそのままウエハＷに投映される恐れがあるが、上記ＳｉＣよりなる不透明な上面カバー部材７２を設けることにより、この上面カバー部材７２は、面内温度の均一性が良好な状態で加熱されるので、この点よりウエハＷの面内温度の均一性を高く維持できる。
また本実施例の場合にも、載置台３２の下面に、不透明裏面カバー部材８２のみを設けて、他のカバー部材を設けないようにしてもよいし、或いは下面カバー部材７６を設けないで、不透明裏面カバー部材８２と支柱カバー部材７８とを一体的に接続するようにしてもよい。
【００４４】
次に、本発明の第２の変形実施例について説明する。
図６は本発明の第２の変形実施例である載置台の一例を示す部分断面図、図７は図６に示す載置台を覆うカバー部材を示す分解図である。尚、ここで図２及び図３に示す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２に示す上面カバー部材７２は、その直径をウエハＷの直径よりも僅かに大きくなるように設定したが、この図６及び図７に示す第２の変形実施例では、この上面カバー部材７２の直径を、載置台３２の直径と実質的に同じになるように設定している。これにより、載置台３２の上面全体をこの上面カバー部材７２で覆うようになっている。この場合、図４において説明した均熱板１０１を用いてもよいし、或いは用いないでもよい。
【００４５】
そして、この上面カバー部材７２の周縁部を除いた中央部側は上方へ僅かに突出させた円形状の凸部１２４として形成されている。そして、この凸部１２４には凹部状に窪ませて、ここにウエハＷを収容して載置するための収容凹部８４が形成されている。この収容凹部８４を区画する周辺部の段部１２６の内周面は、その内側に向けて傾斜するテーパ面１２６Ａとして形成されており、ウエハＷの載置時にこの位置ずれが生じてもこのテーパ面１２６Ａに沿ってウエハＷが滑り落ちることによってその位置ずれを修正できるようになっている。そして、周縁部カバー部材７４の下面が、上記上面カバー部材７２の一部である周縁部の上面と接触し、これを覆うようになっている。
【００４６】
また上記載置台３２の側面には、この周囲を覆うようにして不透明石英カバー１２８が設けられており、この不透明石英カバー１２８で載置台３２側からの熱線を反射して熱効率を高めるようになっている。ここでは上記不透明石英カバー１２８は、上記載置台３２の下面を覆う不透明裏面カバー部材８２と一体的に成形されているが、両者を分割させて個別に設けてもよい。
【００４７】
この第２の変形実施例の上面カバー部材７２の構造や、不透明石英カバー１２８の構造は、図４及び図５に示す第１の変形実施例にも適用することができる。ここで載置台３２が例えばＡｌＮにより形成されている場合には、上記上面カバー部材７２はＡｌＮや石英ガラス（透明でも不透明でもよい）で形成される。これに対して、載置台３２が図４で説明したように透明な石英ガラスにより形成されている場合には、上記カバー部材７２はＡｌＮや不透明石英ガラスで形成されることになる。
この第２の変形実施例の場合にも先に説明した各実施例と同様な作用効果を発揮できる。また上面カバー部材７２の周縁部の上面は、周縁部カバー部材７４によって２重に覆われているので、その分、載置台３２の上面が汚染されることを一層抑制することができる。
【００４８】
また上記実施例では処理として熱ＣＶＤによる成膜処理を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマＣＶＤ処理装置、エッチング処理装置、酸化拡散処理装置、スパッタ処理装置等についても本発明を適用することができる。
また、本実施例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、ＬＣＤ基板、ガラス基板等にも適用できるのは勿論である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の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。
本発明によれば、被処理体を載置する載置台の上面及び側面に、それぞれ耐熱性のカバー部材を設け、載置台の下面側に、耐熱性の不透明裏面カバー部材を設け、更に、不透明裏面カバー部材の下面側に、耐熱性のカバー部材を設けるようにしたので、載置台から汚染原因となる金属原子等が熱拡散することを防止でき、従って、金属汚染や有機汚染等の各種のコンタミネーションが発生することを防止することができる。
また、被処理体を載置する載置台の下面側に耐熱性の不透明裏面カバー部材を設けるようにしたので、この不透明裏面カバー部材の表面（下面）に例えばまだら状（凹凸状）に不要な膜が付着してもこの不透明裏面カバー部材の表面からの輻射率は面内において略均一に保たれており、従って、載置台の表面温度の面内均一性及び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。
特に請求項３に係る発明によれば、載置台の支柱にもカバー部材を設けるようにしたので、金属汚染や有機汚染等の各種のコンタミネーションの発生を一層抑制することができる。
特に請求項４に係る発明によれば、各カバー部材は分解及び組み立てができるようになっているので、カバー部材のみをクリーニングすればよいのでウェットクリーニング処理等のメンテナンス作業を迅速に行うことができる。
特に請求項１０に係る発明によれば、カバー部材の表面に付着した不要な膜が容易に剥がれ落ちることを防止できるので、その分、クリーニング処理等のメンテナンス作業のサイクルを長くすることができる。
特に請求項１１に係る発明によれば、支柱の下端部の接合部に設けたシール部材は、この近傍に設けた不透明部材により載置台側からくる輻射熱が遮断されるので、熱による損傷を受けることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【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】載置台を示す断面図である。
【図３】載置台を覆うカバー部材を示す分解図である。
【図４】本発明の第１の変形実施例である透明石英ガラスにより形成された載置台の一例を示す断面図である。
【図５】図４中の部分拡大図である。
【図６】本発明の第２の変形実施例である載置台の一例を示す部分断面図である。
【図７】図６に示す載置台を覆うカバー部材を示す分解図である。
【符号の説明】
２熱処理装置
４処理容器
６シャワーヘッド部
３２載置台
３８抵抗加熱ヒータ（加熱手段）
６０，６６シール部材
７２上面カバー部材
７４周縁部カバー部材
７６下面カバー部材
７８支柱カバー部材
８０脚部カバー部材
８２不透明裏面カバー部材
１１２，１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ不透明部材
Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

処理容器の底部より支柱を介して起立されて内部に加熱手段が埋め込まれた載置台の上面に被処理体を載置し、該被処理体に対して所定の熱処理を施すようにした熱処理装置において、
前記載置台の上面及び側面に、それぞれ耐熱性のカバー部材を設けると共に、前記載置台の下面側に、耐熱性の不透明裏面カバー部材を設け、更に、前記不透明裏面カバー部材の下面側に、耐熱性のカバー部材を設けるように構成したことを特徴とする熱処理装置。
前記不透明裏面カバー部材は不透明石英ガラスよりなることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
前記支柱の側面に、耐熱性のカバー部材を設けるように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理装置。
前記カバー部材は、上面カバー部材と、周縁部カバー部材と、下面カバー部材と、前記支柱カバー部材とよりなり、前記下面カバー部材と前記支柱カバー部材とは一体的に成形されており、前記カバー部材の全体は分解及び組み立てが可能になされていることを特徴とする請求項３記載の熱処理装置。
前記上面カバー部材は、前記載置台の直径と実質的に同じ直径に設定されており、前記上面カバー部材の上面には凸部が形成されていると共に、該凸部には凹部状に窪ませて前記被処理体を載置するための収容凹部が形成されていることを特徴とする請求項４記載の熱処理装置。
前記上面カバー部材の周縁部の上面は、前記周縁部カバー部材の一部と接触して覆われていることを特徴とする請求項４または５記載の熱処理装置。
前記載置台の側面には、不透明石英カバー部材が設けられることを特徴とする請求項５または６に記載の熱処理装置。
前記不透明裏面カバー部材と前記下面カバー部材との間には隙間が形成されていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか一項に記載の熱処理装置。
前記不透明裏面カバー部材の下面には、前記隙間を形成するための突起状の脚部が形成されていることを特徴とする請求項８記載の熱処理装置。
前記載置台の上面に形成したカバー部材及び前記不透明裏面カバー部材を除く他のカバー部材は、それぞれ透明石英ガラスよりなり、該透明石英ガラスのカバー部材の表面には、これに付着する膜の剥がれを防止するための表面粗化処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の熱処理装置。
前記支柱の下端部の接合部には、シール部材が設けられると共に、該シール部材の近傍には、前記シール部材に前記載置台側から放出される熱を遮断するための不透明部材が設けられることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の熱処理装置。