JPH0722501A

JPH0722501A - 処理装置

Info

Publication number: JPH0722501A
Application number: JP18551893A
Authority: JP
Inventors: Jiyunichi Arami; 淳一荒見; Yoichi Deguchi; 洋一出口
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1993-06-29
Publication date: 1995-01-24

Abstract

(57)【要約】【目的】加熱装置によって載置台から発する熱を反射
させて、周囲との断熱を図る。【構成】ヒータ２３を有する載置台２１の周辺部に、
主材料が窒化チタンからなる断熱体３２を配置する。【効果】ヒータが発する熱は断熱体によって反射さ
れ、載置台の周辺部との断熱が図られる。窒化チタンは
融点が高く、安定しているので、高温下でも汚染物を発
生させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、処理装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体ウエハ（以下、「ウエハ」
という）表面に絶縁膜やシリコンの薄膜を形成するのに
用いられるコールドウォール型のＣＶＤ装置を例にとっ
て説明すると、コールドウォール型のＣＶＤ装置におい
ては、アルミ等で気密に構成された処理容器内にウエハ
を載置する載置台を設け、さらに気相中の反応を抑える
ために、載置台の下面側に配置した適宜のヒータによっ
て当該載置台を介して上記ウエハを加熱するようにして
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来は
上記載置台の周囲に何ら断熱材を設けていないため、処
理容器の壁体が上記ヒータからの熱によってダメージを
受けるおそれがあった。また従来は載置台を加熱するヒ
ータを処理容器外部の大気中に配置しているが、それで
も載置台はかなりの高温になるため、上記の高熱による
ダメージは無視できなかった。

【０００４】また別な観点からみると、上記のようにし
て載置台に加えられた熱はその全てが載置台上のウエハ
に加えられている訳ではなく、載置台の周囲に何ら断熱
材が配設されていないため、載置台の側面から周囲にも
放射されてしまっている。従って、効率面でも好ましく
なかったのである。

【０００５】そこで何らかの断熱材を載置台の周囲に配
置することが考えられるが、ＣＶＤ装置を始めとして各
種半導体の処理装置は、厳格な雰囲気設定がなされてい
るため、例えばシリカ等によって断熱材を構成すると、
処理容器内の雰囲気を汚染してしまうため、かかる使用
には適さない。

【０００６】しかも放射熱を断熱するためには、表面の
反射率が高い材質を用いなければならないが、例えば石
英に適宜の反射率の高い材質をコーティングしても、高
真空度、高温下での過酷な条件の下では、耐久性に問題
があり、またコーティング材が剥離してやはり処理容器
内の雰囲気を汚染するおそれがある。

【０００７】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、そのような高真空度、高温、厳格な雰囲気下で使
用しても汚染を引き起こさず、しかも高い反射率によっ
てすぐれた断熱効果が得られる断熱体を用いて、上記問
題の解決を図ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１では、気密に構成された処理室と、前記処
理室内に設けられた載置台と、前記載置台に設けられた
加熱装置とを有し、前記載置台上に載置された被処理体
を前記加熱装置によって加熱して、前記被処理体を処理
する如く構成された処理装置において、前記載置台の周
囲に主材料が窒化チタンからなる断熱体を設けたことを
特徴とする、処理装置が提供される。なおここでいう窒
化チタン（チタン−ナイトライド）には、ＴｉＮを始め
として、例えばＴｉ₃Ｎ₄、Ｔｉ₃Ｎ₆、Ｔｉ₅Ｎ₆が挙げら
れる。また載置台の周囲とは、載置台の側面周りのみな
らず、載置台の底面周りをも意味するものである。

【０００９】窒化チタンによって固体としての断熱体を
形成するためには、例えばＴｉＮの粉体を焼結して強固
な結合体として成形すればよい。かかる場合、焼結材と
して例えば５％のジルコニアを混合して焼結させてもよ
い。

【００１０】さらにそのように焼結して形成した固体表
面に、例えばＴｉＮのみや、あるいはジルコニアが混合
された同材質の材料でコーティングするようにしてもよ
い。

【００１１】請求項２によれば、上記断熱体を、小ブロ
ックを組み合わせて構成した処理装置が提供される。

【００１２】上記の場合、例えば小ブロックに他の小ブ
ロックとの組合要素を成形してもよい。かかる組合要素
としては、例えば嵌合要素としての突起及び当該突起と
嵌め合わせられる凹部や貫通孔、突状部と当該突状部が
嵌入される溝、係止要素としての相互に係止されるフッ
クや鉤、あるいは単に適合し合う凹凸形状などなどが挙
げられる。

【００１３】

【作用】ＴｉＮを固体に形成した場合、その表面は多少
青みがかった略黄金色を呈しており、反射率が高い。し
たがって、前記載置台の周囲にかかる材質で構成された
断熱体を配置すれば、加熱装置によって加熱された載置
台からの放射熱は反射されるので、高い断熱効果が得ら
れる。

【００１４】しかもＴｉＮは、融点が２９５０゜Ｃであ
り耐熱性にすぐれているので、高真空、高熱の下で使用
しても、極めて安定している。従って、例えば既述のＣ
ＶＤ装置に使用されるヒータに近接して使用することが
可能である。

【００１５】またＴｉＮは対腐食性にもすぐれているの
で、例えば半導体処理に使用される各種処理ガスの雰囲
気下で使用しても、汚染物を発生させるおそれはない。

【００１６】焼結によってＴｉＮを固体成形した後に、
同材質の材料でさらにコーティングすれば、高い反射率
を得ることができ、しかもコーティングが剥離すること
はないものである。

【００１７】請求項２によれば、例えば煉瓦のように積
み重ねたり、あるいはタイルのように敷き詰めたりする
などして、複数の小ブロックを適宜組み合わせて任意の
形状の断熱体を構築することが可能であり、使用目的、
使用条件等に応じた形態、大きさの断熱体を容易に構成
することが可能である。

【００１８】かかる場合、既述の如く、上記小ブロック
に適宜の組み合わせ要素を成形しておけば、各小ブロッ
ク相互間の関係を密にしたり、また他の接着要素等を使
用せずとも、容易に崩れない構成の断熱体を構築するこ
とが可能である。

【００１９】なお上記の場合、例えば予め多少の「遊
び」を創出するように組合要素の形状、大きさを設定し
ておくことにより、上記のようにして複数の小ブロック
を組み合わせて断熱体を構成した場合、温度の高低に伴
う膨張、収縮を吸収することができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明をＣＶＤ装置に適用した実施例
について説明すると、図１は本発明が適用された枚葉式
のＣＶＤ装置１の断面を模式的に示しており、同図から
わかるように、このＣＶＤ装置１は気密に構成された略
円筒状の処理室２を有している。

【００２１】上記処理室２の上面には、略中空形状のシ
ャワーヘッド３が気密に設けられている。このシャワー
ヘッド３の上部には、処理ガス導入管４が設けられてお
り、また一方、上記処理室２内に設けられている載置台
２１との対向面には、吐出口５が多数設けられている。
そして処理ガス導入管４から導入される処理ガス、例え
ばＳｉＨ₄（ジラン）＋Ｈ₂との混合ガスは、このシャワ
ーヘッド３の中空部から上記多数の吐出口５を通じて、
処理室２内の載置台２１に向けて均等に吐出されるよう
になっている。

【００２２】上記処理室２の底部近傍には、真空ポンプ
などの排気手段６に通ずる排気管７が設けられ、当該排
気手段６の作動により、上記処理室２は、所定の減圧雰
囲気、例えば１０^-6Ｔｏｒｒに設定、維持が可能なよう
に構成されている。

【００２３】上記処理室２の底部は、略円筒状の支持体
８によって支持された底板９によって構成され、さらに
この底板９の内部には冷却水溜１０が設けられており、
冷却水パイプ１１によって供給される冷却水が、上記冷
却水溜１０内を循環するように構成されている。

【００２４】前出載置台２１は、、図１、図２に示され
た構造、形態を有しており、その上面に静電チャック２
２、奥まった下面に、発熱体を渦巻状に配設したヒータ
２３が設けられている。

【００２５】上記静電チャックは、半円形状の薄い電極
板２４、２５の上下を絶縁体で覆った構造を有し、上記
処理室２外部に設置されている相互に極性の異なった直
流高圧電源２６、２７に各々独立して接続されており、
いわゆる双極型の静電チャックの電極を構成している。
そして上記直流高圧電源２６、２７から電極板２４、２
５に電圧が印加されると、上記静電チャック２２の上面
（載置面）に載置されたウエハＷをクーロン力によって
吸着、保持するように構成されている。

【００２６】また上記ヒータ２３は、処理室２外部の適
宜の交流電源によって、所定の温度、例えば４００゜Ｃ
〜２０００゜Ｃまでの任意の熱を発生するように構成さ
れ、上記静電チャック２２の上面（載置面）に載置され
たウエハＷを所定の温度、例えば８００゜Ｃに維持する
ことが可能である。

【００２７】以上の構成にかかる載置台２１は、底板９
及び当該底板９上に設けられた短い円筒状の隔壁３１の
間のスペースに、断熱体３２を介して設置されている。
この断熱体３２は、図２に示したように、複数の断熱ブ
ロック３３で構成された側面部３４と、複数の断熱片３
５によって構成された底面部３６によって構成されてい
る。

【００２８】上記断熱ブロック３３は、図２に示したよ
うに、全体として多少厚みのある湾曲した方形片の本体
３３ａ、及びこの本体３３ａの一端面に成形された突起
３３ｂ、当該突起３３ｂが嵌め合わせられる他端面に成
形された切欠部３３ｃを有している。なおこれら突起３
３ｂと切欠部３３ｃとの嵌合度合いは、図３に示したよ
うに、多少遊びが生ずる程度に設定されている。

【００２９】また上記断熱ブロック３３の材質は、５％
のジルコニウムを混合して焼結されたＴｉＮ（チタン−
ナイトライド）からなり、その表面にやはり５％のジル
コニウムを混合したＴｉＮの薄膜コーティングによって
鏡面仕上げがなされている。

【００３０】そしてかかる構成の断熱ブロック３３が図
２、図３のように嵌合連結されて、環状の壁体が構成さ
れ、さらにこれを上下二段に積み重ねることによって、
側面部３４を構成する、それぞれ径の異なった外周側面
部３４ａと内周側面部３４ｂが構築されている。

【００３１】なお本実施例における上記断熱ブロック３
３の本体３３ａは、上記の如く多少湾曲したものを使用
したが、例えば図４に示したようにフラットな本体３３
ｄを有する断熱ブロック３３’を使用して上記のような
側面部３４を構築してもよい。かかる場合には、各断熱
ブロック３３’の突き合わせ端部に多少角部が創出した
環状の側面部となるが、その反射・断熱機能において
は、上記断熱ブロック３３に劣るところはない。またそ
のようなフラットな本体３３ｄを有する断熱ブロック３
３’を使用すれば、後述の底面部３６に対して使用する
ことも可能であり、汎用性が向上する。

【００３２】一方上記断熱片３５の材質も、５％のジル
コニウムを混合して焼結されたＴｉＮ（チタン−ナイト
ライド）からなり、その表面にやはり５％のジルコニウ
ムを混合したＴｉＮの薄膜コーティングによって鏡面仕
上げがなされている。

【００３３】そして上記断熱片３５は、円板状の底面部
３６を構成するために、方形断熱片３５ａと適宜の円弧
部を有する円弧断熱片３５ｂとを用意し、これらを適宜
組み合わせて敷き詰めることによって円板状の底板を構
成し、上側底面部３６ａは二段に、該上側底面部３６ａ
よりも径の大きい下側底面部３６ｂについては三段に重
ねることによって各々を構築し、これら上側底面部３６
ａと下側底面部３６ｂによって断熱体３２の底面部３６
は構成されている。

【００３４】以上のようにして構成された断熱体３２を
介在させて設置された載置台２１には、さらに図１に示
したように、その中心部に底板９、上記底面部３６を貫
通した伝熱媒体供給管４１、この伝熱媒体供給管４１と
通ずる流路４２が設けられ、処理室２外部から上記伝熱
媒体供給管４１を通じて供給された、例えばＨｅガスな
どの伝熱媒体が、載置面に載置されたウエハＷの裏面に
供給されるように構成され、例えば上記ウエハＷの裏面
を所定の温度に冷却することが可能になっている。

【００３５】またさらに上記載置台２１中には、温度セ
ンサ４３の検知部４３ａが位置しており、この載置台２
１中の基材２２の温度を逐次検出するように構成されて
いる。そしてこの温度センサ４３からの信号に基づい
て、前出ヒータ２３のパワーや伝熱媒体の流量等が制御
され、載置台２１の載置面を所定温度に制御するように
構成されている。

【００３６】載置台２１の外方に位置する前出隔壁３
１、底板９の側面、及び前出支持体８の側面と、処理室
２の側壁２ａとによって創出される環状の空間内には、
載置台２１の載置面に載置されるウエハＷを、リフトア
ップ−リフトダウンさせるためのリフター５１が設けら
れている。

【００３７】このリフター５１の上部は、上記ウエハＷ
の曲率に適合した一対の半環状の載置部材５２、５３及
び各載置部材５２、５３の下面に垂直に設けられている
支持柱５４、５５とによって構成され、ウエハＷは、各
載置部材５２、５３の内周周縁部に設けられた適宜の係
止部上に載置されることによって、リフター５１の載置
部材５２、５３上に支持されるようになっている。

【００３８】一方上記リフター５１の下部構成は、図１
に示したように構成されており、上記各支持柱５４、５
５の下端部が、前出隔壁３１、底板９側面、及び前出支
持体８の側面と、処理室２の側壁２ａとによって創出さ
れる環状の空間の底部を、気密に閉塞している環状の支
持板５６を上下動自在に貫通して、モータなどの昇降駆
動機構（図示せず）に接続されており、当該昇降駆動機
構の作動によって、図１に示した往復矢印のように上下
動する如く構成されている。

【００３９】また上記支持板５６と上記支持柱５４、５
５との貫通箇所には、夫々ベローズ５７、５８が介在し
ており、これら各ベローズ５７、５８によって、上記処
理室２内の気密性は確保されている。

【００４０】以上のように構成されている上記処理室２
の外方には、ゲートバルブ６１を介して気密に構成され
たロードロック室６２が設けられており、その底部に設
けられた排気管６３から真空引きされて、このこのロー
ドロック室６２内も、上記処理室２と同様、所定の減圧
雰囲気、例えば１０^-6Ｔｏｒｒに設定、維持が可能なよ
うに構成されている。

【００４１】そしてこのロードロック室６２の内部に
は、やはりゲートバルブを介して隣接しているカセット
収納室（図示せず）内のカセットと、上記処理室２内の
載置台２１との間でウエハＷを搬送させる搬送アーム６
４を備えた搬送装置６５が設けられている。

【００４２】本発明の実施例が適用されたＣＶＤ装置１
は以上のように構成されており、次にその動作を説明す
ると、処理室２とロードロック室６２とが同一減圧雰囲
気になった時点で、ゲートバルブ６１が開放され、成膜
処理されるウエハＷは搬送装置６５の搬送アーム６４に
よって、処理室２内の載置台２１の上方にまで搬入され
る。

【００４３】このとき、前出リフター５１の載置部材５
２、５３は上昇しており、ウエハＷは、これら各載置部
材５２、５３の内周周縁部の係止部上に載置される。そ
してウエハＷをそのようにして載置した後、搬送アーム
６４はロードロック室６２内に後退し、ゲートバルブ６
１は閉鎖される。

【００４４】その後上記載置部材５２、５３は下降し
て、ウエハＷは載置台２１の載置面に載置され、既述の
高圧直流電源２６、２７からの直流電圧を電極板２４、
２５に印加させることによって、ウエハＷは上記電圧印
加の際に発生するクーロン力によって、載置台２１の載
置面に吸着保持される。

【００４５】而してその後ヒータ２３による加熱によっ
てウエハＷを所定温度、例えば８００゜Ｃにまで加熱す
るとともに、処理ガス導入管４から処理ガス、例えばＳ
ｉＨ₄（シラン）とＨ₂との混合ガスを上記処理室２内に
導入して、ウエハＷの成膜処理が開始される。

【００４６】かかる処理中、ヒータ２３は例えば２００
０゜Ｃもの熱を発生させる場合もあり、上記ヒータ２３
周辺部及び上記載置台２１並びにその周辺部は極めて高
温となる。しかしながら、上記載置台２１の側面外周に
は断熱体３２の側面部３４が配置され、またヒータ２３
の下面側には断熱体３２の底面部３６が配置されている
ので、かかる高熱は、これら側面部３４、底面部３６に
よってその大部分が反射される。したがって、隔壁３１
及び底板９などが受ける熱は、従来よりも大幅に低下し
ている。

【００４７】そのため、上記隔壁３１はもとより、処理
室２の側壁２ａが受ける高熱によるダメージも大きく改
善され、耐久性が向上する。また底板９の温度上昇も従
来より低下しているので、例えば冷却水溜１０の容量を
コンパクトにしたり、冷却水の流量も従来より少なくて
済む。

【００４８】しかもそのように熱が反射されるというこ
とは、それだけ熱が外部に逃げずそれに伴って上記載置
台２１が受ける熱量が大きくなることを意味するので、
その分ウエハＷに対する熱伝達効率が向上し、その結
果、従来よりも低いパワーで同一の温度までウエハＷを
加熱することができる。

【００４９】またそのようにして上記載置台２１の周辺
部の断熱性が確保されるので、上記実施例で図ったよう
に、上記ヒータ２３を上記載置台２１の裏面に直接設け
るなどして、加熱装置自体を処理室２内に組み込むこと
が容易である。したがって、かかる点からも処理室２の
設計の自由度が増大する。

【００５０】なお実際の使用においては、処理室２内に
導入される処理ガスによって、断熱体３２の表面が曇っ
てその反射率が低下することも考えられるが、その場合
には、次の処理に入る前に、一旦上記処理室２内に適宜
のパージガス、例えばＮ₂などを導入すれば、そのよう
な曇りを除去して常に高い反射率の下で処理を行う事が
可能である。

【００５１】また上記実施例においては、断熱体３２の
側面部３４を構成する各断熱ブロック３３の嵌合は、多
少遊びを持つように設定されているから、温度上昇に伴
って各断熱ブロック３３が膨張しても、それを吸収する
ことができ、温度上昇に伴って嵌合状態が崩れるおそれ
はないものである。なお断熱体３２の底面部３６につい
ては、単に断熱片３５を敷き詰めてあるだけなので、膨
張による崩れなどの心配はない。

【００５２】また上記実施例では、側面部３４の構成が
外周側面部３４ａと内周側面部３４ｂとによる二重構成
であったが、反射・断熱させようとする熱源（充熱部）
の温度によっては、単に一重にしたり、あるいは逆に三
重というようにさらに多重構成としてもよい。断熱体３
２の底面部３６についても同様である。

【００５３】さらにまた上記実施例においては、断熱体
３２の側面部３４と底面部３６とをそれぞれ、多数の断
熱ブロック３３や断熱片３５とを組合わせることによっ
て構築していたが、もちろん図５、図６に夫々示したよ
うに、ＴｉＮ（チタン−ナイトライド）で構成された単
一の環状部材を使用して構成される側面部３４’や単一
の円板部材を使用して構成される底面部３６’で構築し
てもよい。かかる場合には、簡易、迅速に断熱体３２を
構築することが可能である。

【００５４】また上記実施例は、いわゆる熱ＣＶＤ装置
に本発明を適用した例であったが、これに限らず本発明
は、プラズマＣＶＤ装置を始めとして、その他の半導体
処理装置、例えばエッチング装置、アッシング装置、ス
パッタ装置等に適用することが可能であり、しかも上記
実施例のような載置台に限らず、特に高温充熱部を有す
る各種装置において使用可能である。

【００５５】

【発明の効果】請求項１によれば、加熱装置によって載
置台から発する熱を反射して、その周辺部に対して高い
断熱効果を得ることができ、しかも処理室内に汚染を引
き起こすおそれはない。

【００５６】請求項２によれば、複数の小ブロックを適
宜組み合わせて任意の形状の断熱体を構築することが可
能であり、使用目的、使用条件等に応じた形態、大きさ
の断熱体を容易に構成することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかるＣＶＤ装置の断面を模
式的に示した説明図である。

【図２】本発明の実施例における断熱体の様子を示す斜
視図である。

【図３】本発明の実施例おける断熱部材の嵌合状態を示
す説明図である。

【図４】断熱部材の他の例を示す斜視図である。

【図５】単一型の環状部材によって構成された断熱体の
側面部の様子を示す斜視図である。

【図６】単一型の円板状部材によって構成された断熱体
の底面部の様子を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ＣＶＤ装置２処理室３シャワーヘッド４処理ガス導入管２１載置台２３ヒータ３２断熱体３３断熱ブロック３３ａ本体３３ｂ突起３３ｃ切欠部３４側面部３５断熱片３６底面部Ｗウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気密に構成された処理室と、前記処理室内
に設けられた載置台と、前記載置台に設けられた加熱装
置とを有し、前記載置台上に載置された被処理体を前記
加熱装置によって加熱して、前記被処理体を処理する如
く構成された処理装置において、前記載置台の周囲に主
材料が窒化チタンからなる断熱体を設けたことを特徴と
する、処理装置。
【請求項２】断熱体は、小ブロックが組み合わされて
構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の処理装
置。