JP5029257B2 - 載置台構造及び処理装置 - Google Patents
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Description
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、例えば抵抗加熱ヒータや静電チャックを内蔵した載置台構造を設置し、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、プラズマを用いたり、或いは用いないで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(特許文献1〜5)。
また例えば請求項10に記載するように、前記被給電導体部は、発熱体である加熱ヒータ部である。
また例えば請求項12に記載するように、前記被給電導体部は、高周波電力に対する下部電極である。
また例えば請求項13に記載するように、前記ロウ材により接合される各部材の表面には、前記ロウ材と同じ材料の金属膜が予め形成されている。
この場合、例えば請求項15に記載するように、前記載置台構造内へは不活性ガスが供給される。
請求項1及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、応力緩和部材は、コバルト及びニッケルを含まないFe−Pd合金、Zr−Nb−Fe合金、Cr−Fe−Sn合金、Fe−B非晶質合金からなる群より選択される1以上の材料よりなり、応力緩和部材と接続端子とが、ニッケルが含まれていないロウ材により接合されるように構成したので、コバルト及びニッケルを使用することがなくなり、接続端子と給電用コネクタ部との接合部における金属元素の熱拡散の発生を抑制して、特にコバルト及びニッケルの拡散に伴う接合強度の低下を防止することができる。
図1は本発明に係る処理装置を示す構成図、図2は処理装置に用いられる本発明に係る載置台構造を示す部分断面図、図3は載置台構造の第1実施例を示す部分拡大断面図、図4は載置台構造の分解状態を示す部分拡大断面図である。
ここでは処理装置として平行平板型のプラズマ処理装置を例にとって説明する。図1に示すように、この処理装置としての平行平板型のプラズマ処理装置40は、例えばアルミニウム合金等により筒体状に成形された処理容器42を有している。この処理容器42の底部の中央部は、更に下方へ凸状に窪ませて設けた排気空間44が有底円筒状の区画壁46により区画形成されており、この区画壁46の底部が容器底部の一部となっている。この区画壁46の側壁には排気口48が設けられており、この排気口48には、図示しない圧力調整弁や真空ポンプ等が途中に介設された排気管50が接続されており、上記処理容器は42を所望の圧力に真空引きできるようになっている。
そして、この処理容器42内には、半導体ウエハWを載置するために本発明に係る載置台構造70が設けられている。この載置台構造70は、その上面である載置面にウエハWを直接的に載置する略円板状に形成された載置台本体72と、この載置台本体72を容器底部から起立させて支持する円筒状の支柱71とにより主に構成されている。
そして、上記載置台本体72の全体及び支柱71の全体は、金属汚染がなく、且つ耐熱性に優れた材料、例えばセラミックにより形成されている。この支柱71の下端部は、容器内の気密性を維持するためにOリング等のシール部材88を介して容器底部に形成した開口90の周辺部分に図示しないボルト等により連結されている。上記セラミックとしては、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al2 O3 )、炭化珪素(SiC)、石英(SiO2 )等を用いることができる。
そして、上記給電用コネクタ部114と接続端子110との間には、これらの間の応力を緩和するための導電性材料よりなる応力緩和部材116が介在されている。また、上記応力緩和部材116と給電用コネクタ部114の外周側には、例えばTiよりなる円筒状のガイド部材118が装着されている。そして、上記接続端子110と応力緩和部材116及びガイド部材118の一端との間は、例えばNiを含まないで、且つPd、Ag、Tiの内で少なくとも1つを含むロウ材120により接合され、応力緩和部材116と給電用コネクタ部114との間は、例えばNiを含まないで、且つPd、Ag、Tiの内で少なくとも1つを含むロウ材122により接合され、またガイド部材118の他端と給電用ライン部材102との間は、例えばNiを含まないで、且つPd、Ag、Tiの内で少なくとも1つを含むロウ材124により接合されている。
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54、搬出入口52を介して処理容器42内へ搬入され、このウエハWは、上昇された昇降ピン76に受け渡された後に、この昇降ピン76を降下させることにより、ウエハWを載置台構造70の載置台本体72の上面に載置してこれを支持する。
またこれと同時にプラズマ処理を行うために、高周波電源68を駆動することにより、上部電極であるシャワーヘッド58と下部電極である載置台本体72との間に高周波を印加し、処理空間Sにプラズマを立てると同時に、静電チャックを形成するチャック電極94に電圧を印加し、静電力によりウエハWを吸着する。そして、この状態で所定のプラズマ処理を行う。また、この際に、載置台本体72のチャック用電極94にバイアス用の高周波電源106から高周波を印加することにより、プラズマイオンの引き込みを行うことができる。
この場合、従来の載置台構造にあっては、図15及び図16を参照して説明したように、応力緩和部材28中に含まれるコバルト及びニッケル、又はロウ材に含まれるニッケルが拡散して接続端子22側に至ってここで脆い金属間化合物となり、この金属間化合物と、コバルト及びニッケルが拡散していない領域の境界部分で剥離等の問題が生ずる恐れがあった。
このような作用効果は、同じ接続構造になされている上記各給電用ライン部材98、100、102において同様に発揮することになる。
次に本発明の載置台構造の第2実施例について説明する。
図5は本発明に係る載置台構造の第2実施例の要部拡大断面図、図6は載置台構造の第2実施例における応力緩和部材と接続端子の変形例を示す図である。尚、図2乃至図4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。先の第1実施例の場合には、応力緩和部材116の材料中からコバルト及びニッケルを排除したが、この第2実施例では、コバルト及びニッケルの拡散を阻止するバリヤ層を設けるようにしている。
このように、応力緩和部材116と接続端子110との対向面にはバリヤ層130、132が設けられると共に、応力緩和部材116と接続端子110とがロウ材120により接合されているように構成したので、バリヤ層130、132によって接続端子110と給電用コネクタ部114との接合部における金属元素のうち、特にコバルト及びニッケルの熱拡散の発生を抑制して、コバルト及びニッケルの拡散に伴う接合強度の低下を防止することができる。図示例では両対向面にそれぞれバリヤ層130、132を設けているが、バリヤ層132のみを設けるようにしてもよい。この場合には、ロウ材120はNiを含まないようにする。
次に本発明の載置台構造の第3実施例について説明する。
図7は本発明に係る載置台構造の第3実施例の要部拡大断面図である。尚、図2乃至図6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。先の第1実施例の場合には、応力緩和部材116の材料中からコバルト及びニッケルを排除したが、この第3実施例では接続端子110の材料としてコバルト及びニッケルが熱拡散して溶け込まない材料を用いている。
尚、上記各第1〜第3実施例では、ガイド部材118を設けた場合を例にとって説明したが、このガイド部材118を設けないで省略してもよい。
次に本発明の載置台構造の第4実施例について説明する。
図8は本発明に係る載置台構造の第4実施例の要部拡大断面図である。尚、図2乃至図7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。先の第1〜第3実施例の場合には、応力緩和部材116を設けたが、ここではこの応力緩和部材116を設けないで排除し、これを接続端子110へ直接接続するようにしている。また、この第4実施例では、接続端子の給電用コネクタ部との対向面にコバルト及びニッケルの拡散を阻止するバリヤ層を設けるようにしている。
また上記第4実施例の構造から上記ロウ材136を省略し、図9に示す第5実施例の拡大図のように、上記接続端子110と給電用コネクタ部114とを直接的に機械的に接触させた状態としてもよい。この場合には、棒状の給電用ライン部材102に対してコイルバネ、板バネ、竹の子バネ等よりなる弾発部材138により押圧力を付与し、接続端子110との電気的接続を安定的に確保するように構成する。
次に本発明の載置台構造の第6実施例について説明する。
図10は本発明に係る載置台構造の第6実施例の要部拡大断面図である。尚、図2乃至図9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。
この第6実施例では、第4及び第5実施例と同様に、応力緩和部材116は設けておらず、接続端子110と給電用コネクタ部114とを直接的に接合している。具体的には、上記接続端子110と給電用コネクタ部114とを共に、導電性及び耐酸化性を有する金属間化合物で構成し、この両者を、ロウ材等を用いることなく、例えば電気溶接(スポット溶接)により直接接合し、境界部分に溶接部140を形成する。ここで、上記金属間化合物としては、先の第3実施例で説明したようなMoSi2 やMaxthalを用いることができる。
次に本発明の載置台構造の第7実施例について説明する。
図11は本発明に係る載置台構造の第7実施例の要部拡大断面図である。尚、図2乃至図10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。
この第7実施例では先の第4〜第6実施例と同様に応力緩和部材116を設けておらず、接続端子110に導電性及び耐酸化性を有する金属間化合物を用いている。すなわち、図7に示す第3実施例から応力緩和部材116を設けないで省略した構造と同じである。
次に本発明の載置台構造の第8実施例について説明する。図12は本発明に係る載置台構造の第8実施例の要部拡大断面図、図13は第8実施例の載置台構造の分解状態を示す部分拡大断面図である。
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。
42 処理容器
58 シャワーヘッド(ガス導入手段)
68 高周波電源
70 載置台構造
71 支柱
72 載置台本体
74 昇降ピン機構
94 チャック電極(第1の被給電導体部)
96 加熱ヒータ部(第2の被給電導体部)
98,100,102 給電用ライン部材
110 接続端子
112 接続穴
114 給電用コネクタ部
116 応力緩和部材
118 ガイド部材
120,122,124,136 ロウ材
130,132 バリヤ層
150 雌ねじ
152 雄ねじ
154 ロウ材
W 半導体ウエハ(被処理体)
Claims (15)
- 内部に被給電導体部が埋設されると共に、該被給電導体部に電気的に接合された高融点金属又はこの合金又は高融点金属の化合物よりなる接続端子が凹部状の接続穴内に露出しているセラミック製の載置台本体と、
前記被給電導体部への給電を行うために先端が前記接続穴内へ挿入される給電用コネクタ部を有する給電用ライン部材と、
前記接続端子と前記給電用コネクタ部との間に介在されて応力を緩和するための導電性材料よりなる応力緩和部材と、
前記載置台本体を支持する支柱と、
を有する載置台構造において、
前記応力緩和部材は、コバルト及びニッケルを含まないFe−Pd合金、Zr−Nb−Fe合金、Cr−Fe−Sn合金、Fe−B非晶質合金からなる群より選択される1以上の材料よりなり、前記応力緩和部材と前記接続端子とが、ニッケルが含まれていないロウ材により接合されていることを特徴とする載置台構造。 - 内部に被給電導体部が埋設されると共に、該被給電導体部に電気的に接合された高融点金属又はこの合金又は高融点金属の化合物よりなる接続端子が凹部状の接続穴内に露出しているセラミック製の載置台本体と、
前記被給電導体部への給電を行うために先端が前記接続穴内へ挿入される給電用コネクタ部を有する給電用ライン部材と、
前記接続端子と前記給電用コネクタ部との間に介在されて応力を緩和するための導電性材料よりなる応力緩和部材と、
前記載置台本体を支持する支柱と、
を有する載置台構造において、
前記応力緩和部材と前記接続端子との対向面の内の少なくともいずれか一方の面には、金属窒化物、金属珪化物よりなる群より選択される1以上の材料よりなるバリヤ層が設けられると共に、前記応力緩和部材と前記接続端子とが、ニッケルが含まれていないロウ材により接合されていることを特徴とする載置台構造。 - 前記応力緩和部材の全表面及び/又は前記接続端子の全表面には、それぞれバリヤ層が設けられていることを特徴とする請求項2記載の載置台構造。
- 内部に被給電導体部が埋設されると共に、該被給電導体部に電気的に接合された高融点金属又はこの合金又は高融点金属の化合物よりなる接続端子が凹部状の接続穴内に露出しているセラミック製の載置台本体と、
前記被給電導体部への給電を行うために先端が前記接続穴内へ挿入される給電用コネクタ部を有する給電用ライン部材と、
前記接続端子と前記給電用コネクタ部との間に介在されて応力を緩和するための導電性材料よりなる応力緩和部材と、
前記載置台本体を支持する支柱と、
を有する載置台構造において、
前記接続端子は、MoSi 2 又はMaxthal(登録商標)よりなる導電性及び耐酸化性を有する金属間化合物により形成され、前記接続端子と前記応力緩和部材とがロウ材により接合されていることを特徴とする載置台構造。 - 前記給電用コネクタ部と前記応力緩和部材の外周は、筒体状のガイド部材により囲まれていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 内部に被給電導体部が埋設されると共に、該被給電導体部に電気的に接合された高融点金属又はこの合金又は高融点金属の化合物よりなる接続端子が凹部状の接続穴内に露出しているセラミック製の載置台本体と、
前記被給電導体部への給電を行うために先端が前記接続穴内へ挿入される給電用コネクタ部を有する給電用ライン部材と、
前記載置台本体を支持する支柱と、
を有する載置台構造において、
前記接続端子の前記給電用コネクタ部との対向面にコバルト及びニッケルの拡散を阻止するために金属窒化物、金属珪化物よりなる群より選択される1以上の材料よりなるバリヤ層を設けると共に、前記接続端子と前記給電用コネクタ部とをロウ材により接合するように構成したことを特徴とする載置台構造。 - 内部に被給電導体部が埋設されると共に、該被給電導体部に電気的に接合された高融点金属又はこの合金又は高融点金属の化合物よりなる接続端子が凹部状の接続穴内に露出しているセラミック製の載置台本体と、
前記被給電導体部への給電を行うために先端が前記接続穴内へ挿入される給電用コネクタ部を有する給電用ライン部材と、
前記載置台本体を支持する支柱と、
を有する載置台構造において、
前記接続端子は、導電性を有して耐酸化性が存在するMoSi 2 又はMaxthal(登録商標)よりなる金属間化合物により形成し、前記接続端子と前記給電用コネクタ部とはロウ材により接合されていることを特徴とする載置台構造。 - 内部に被給電導体部が埋設されると共に、該被給電導体部に電気的に接合された接続端子が凹部状の接続穴内に露出しているセラミック製の載置台本体と、
前記被給電導体部への給電を行うために先端が前記接続穴内へ挿入される給電用コネクタ部を有する給電用ライン部材と、
前記載置台本体を支持する支柱と、
を有する載置台構造において、
前記給電用コネクタ部には雌ねじが形成されると共に対応する前記給電用ライン部材の上端部には雄ねじが形成されて前記雌ねじと前記雄ねじとを螺合することにより前記給電用コネクタ部と前記給電用ライン部材とが連結され、前記接続端子と前記給電用コネクタ部とは、共に高融点金属よりなり、前記接続端子と前記給電用コネクタ部とが、AuよりなるAuロウ材、及びAgとTiとよりなるAg−Tiロウ材よりなる群より選択される1のロウ材により接合されていることを特徴とする載置台構造。 - 前記高融点金属は、モリブデン(Mo)、モリブデン合金(Mo合金)、タングステン(W)及びタングステン合金(W合金)よりなる群より選択される1以上の材料であることを特徴とする請求項8記載の載置台構造。
- 前記被給電導体部は、発熱体である加熱ヒータ部であ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載置台構造。
- 前記被給電導体部は、静電チャックのチャック電極であ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載置台構造。
- 前記被給電導体部は、高周波電力に対する下部電極であ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載置台構造。
- 前記ロウ材により接合される各部材の表面には、前記ロウ材と同じ材料の金属膜が予め形成されていることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の載置台構造。
- 被処理体に対して処理を施すための処理装置において、
排気可能になされた処理容器と、
被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた請求項1乃至13のいずれか一項に記載の載置台構造と、
前記処理容器内へガスを導入するガス導入手段と、
を備えたことを特徴とする処理装置。 - 前記載置台構造内へは不活性ガスが供給されることを特徴とする請求項14記載の処理装置。
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