[发明专利]载置台构造以及热处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及对半导体晶片等被处理体实施规定的热处理的热处理装置以及载置台构造。

背景技术

一般在制造半导体集成电路时，对半导体晶片等被处理体反复进行成膜处理、蚀刻处理、热处理、改性处理、结晶化处理等各种处理，以便形成所期望的集成电路。在进行如上所述的各种处理时，与该处理的种类对应将必要的处理气体，例如成膜处理时的成膜气体或者卤素气体、改性处理时的臭氧气体等、结晶化处理时的N₂气等惰性气体或者O₂气等导入到各个处理容器内。

例如以对每一枚半导体晶片实施热处理的单张式的热处理装置为例，在能够抽真空的处理容器内，设置例如内装有电阻加热器的载置台，并在其上面载置半导体晶片，在用规定的温度(例如从100℃到1000℃)加热的状态下使规定的处理气体流入，在规定的工艺条件下对半导体晶片实施各种热处理(专利文献1～5)。因此要求处理容器内的部件具有对于这些加热的耐热性以及即使暴露于处理气体中也不会被腐蚀的耐腐蚀性。

然而，关于载置半导体晶片的载置台构造，一般在具有耐热性和耐腐蚀性的同时必须防止金属沾污等金属污染。因此，例如在AlN等陶瓷材料中埋入作为发热体的电阻加热器，并在高温下一体烧固而形成载置台，另外在其他工序中同样地烧固陶瓷材料等形成支柱，将该一体烧固的载置台侧与上述支柱，通过例如热扩散接合熔敷而一体化来制造载置台构造。而且，这样一体成形的载置台构造以竖立在处理容器内的底部的方式设置。另外，有时代替上述陶瓷材料而使用具有耐热耐腐蚀性的石英玻璃。

在此对以往的载置台构造的一例进行说明。图10是表示以往的载置台构造的一例的剖视图。该载置台构造设置在能够真空排气的处理容器内，如图10所示，该载置台构造具有由AlN等陶瓷材料构成的圆板状的载置台2。而且，在该载置台2的下表面的中央部，同样地例如由AlN等陶瓷材料构成的圆筒状的支柱4，通过例如热扩散接合被接合而一体化。因此，两者通过热扩散接合部6而气密地接合。

在此载置台2的大小，例如在半导体晶片尺寸为300mm时直径为350mm左右，支柱4的直径为50～60mm左右。在上述载置台2内，设有例如由加热器等构成的加热单元8，以便对载置台2上的作为被处理体的半导体晶片W加热。

上述支柱4的下端部，通过固定块10固定于容器底部9，从而成为竖立状态。而且，在上述载置台2的下表面的中央部，通过在其上开孔等设置有对上述加热单元8的连接端子12。而且，在上述圆筒状的支柱4内设置有供电棒14，其上端与上述加热单元8的连接端子12连接，该供电棒14的下端部侧通过绝缘部件16向下方贯通容器底部并被拉出到外部。由此，防止工艺气体等侵入到该支柱4内，防止供电棒14和连接端子12等被上述腐蚀性的工艺气体腐蚀。

专利文献1：日本特开昭63-278322号公报

专利文献2：日本特开平07-078766号公报

专利文献3：日本特开平06-260430号公报

专利文献4：日本特开2004-356624号公报

专利文献5：日本特开2006-295138号公报

因此，对半导体晶片进行处理时，载置台2本身处于高温状态。此时，构成支柱4的材料由热传导率不那么好的陶瓷材料构成，然而由于载置台2和支柱4通过热扩散而接合，因此不能避免大量的热顺着该支柱4从载置台2的中心侧逃向支柱侧4。

因此，特别是在载置台2升降温时，在载置台2的中心部的温度降低而产生冷却点，与此相对周边部的温度升高，从而在载置台2的面内产生较大的温度差。其结果在载置台2的中心部会集中较大的热应力，因此存在在上述载置台2上产生裂缝而使载置台2破损的问题。

此外，由于上述冷却点的产生，在载置于该载置台2上的半导体晶片W上会产生温度分布，因而存在半导体晶片的温度分布的面内均匀性降低，并在膜厚等方面产生分布而热处理的面内均匀性降低的问题。在此，作为表示上述温度分布的一例，图11是表示载置台2的表面的温度分布的一例的温度分布图。

在此是表示将处理温度设定为650℃进行成膜处理时的温度分布，并表示有“2℃”间隔的等温线。由此可知，载置台2的中心部的温度最低，在此产生冷却点，并在载置台2的面内产生最大23℃左右的温度差。

特别是虽然也依存于工艺的种类，然而由于载置台2的温度可达到700℃以上，因此上述温度差会变得相当大，除此以外，存在由于载置台反复进行升降温而促进因上述热应力导致的破损的问题。

发明内容