[发明专利]载置台结构和处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶片等被处理体的处理装置和载置台结构。

背景技术

一般，在半导体集成电路的制造中，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、结晶处理等各种单晶片处理，形成所希望的集成电路。在进行上述各种处理时，与该处理的种类对应地将必要的处理气体向处理容器内导入，例如，在成膜处理的情况下导入成膜气体或卤素气体，在改性处理的情况下导入臭氧气体，在结晶处理的情况下导入N₂气体等惰性气体或O₂气体等。

作为一片片地对半导体晶片实施热处理的单晶片式的处理装置的例子，在能够抽真空的处理容器内，例如设置内置有电阻加热器的载置台，在其上表面载置半导体晶片，在以规定的温度(例如100℃～1000℃)加热的状态下使规定的处理气体流过，在规定的处理条件下对晶片实施各种热处理(专利文献1～4)。因此，处理容器内的部件需要应对这些加热的耐热性和即使暴露在处理气体中也不会被腐蚀的耐腐蚀性。

不过，对于载置半导体晶片的载置台结构，一般情况下，使其具有耐热性耐腐蚀性，并且为了防止金属混染(contamination)等金属污染，例如在AlN等陶瓷材料中作为发热体埋入电阻加热器等，在高温下一体烧成来形成载置台，另外在其它的工序中同样烧成陶瓷材料等来形成支柱，例如通过热扩散接合将该一体烧成的载置台与上述支柱焊接，进行一体化，制造载置台结构。并且，将这样一体成型的载置台结构在处理容器内的底部立起设置。另外有时也代替上述陶瓷材料使用具有耐热耐腐蚀性的、并且热伸缩较小的石英玻璃。

此处对现有的载置台结构的一例进行说明。图8是表示现有的载置台结构的一例的剖面图。该载置台结构设置在能够真空排气的处理容器内，如图8所示，该载置台结构具有由AlN等陶瓷材料形成的圆板状的载置台2。并且，该载置台2的下表面的中央部与同样由例如AlN等陶瓷材料形成的圆筒状的支柱4例如通过热扩散接合来接合从而一体化。

于是，两者通过热扩散接合部6而气密地接合。此处，上述载置台2的大小，例如在晶片尺寸为300mm的情况下，直径为350mm左右，支柱4的直径为56mm左右。上述载置台2内例如设置有由加热器等构成的加热机构8，对载置台2上的作为被处理体的半导体晶片W进行加热。

上述支柱4的下端部通过固定块10固定在容器底部9，从而成为立起状态。而且，在上述圆筒状的支柱4内，设置有上端通过连接端子12与上述加热机构8连接的供电棒14，该供电棒14的下端部侧介由绝缘部件16向着下方贯通容器底部，向外部引出。由此，防止处理气体等侵入该支柱4内，防止上述供电棒14或连接端子12等被上述腐蚀性的处理气体腐蚀。

不过，在对半导体晶片进行处理时，载置台2自身成为高温状态，这时，虽说构成支柱4的材料由热传导率并不那么好的陶瓷材料形成，但因为载置台2与支柱4通过热扩散接合，所以大量的热不可避免地沿该支柱4从载置台2的中心侧向支柱4侧逃逸。因此，特别是在载置台2的升降温时，载置台2的中心部的温度变低产生冷点(cool spot)，而相对来说周边部的温度相对较高，在载置台2的面内产生较大温度差，其结果存在下述问题，即，在载置台2的中心部与周边部之间产生较大的热应力，载置台2会发生破损。

特别是，虽然与处理的种类也有关，但载置台2的温度能够达到700℃，所以上述温度差非常大，随之会产生很大的热应力。另外，除此之外还存在载置台的升降温的反复会促进上述热应力引起的破损的问题。

另外，载置台2和支柱4的上部成为高温状态发生热膨胀，另一方面支柱4的两端部由固定框10固定在容器底部9，所以应力集中在载置台2与支柱4的上部的接合处，存在以该部分为起点发生破损的问题。

为解决上述问题点，不通过热扩散接合来气密地将上述载置台2与支柱4一体接合，而是使具有高温耐热性的金属密封部件等介于其间，由陶瓷材料或石英等构成的销或螺栓来宽松地将两者连结。

这时，因为在上部连结部产生微小的间隙，所以为了防止例如腐蚀性的处理气体通过该微小的间隙侵入支柱4内，向上述支柱4内供给N₂气体、Ar气体、He气体等惰性气体作为吹扫气体。根据这样的结构，上述载置台与支柱的上端部并没有被牢固地连结，所以从载置台的中心侧向支柱侧逃逸的热量减少。因此载置台的中心部与周边部的温度差得到抑制，能够防止较大的热应力施加在它们之间。