JPH07283292A

JPH07283292A - シール機構並びにこのシール機構を用いた処理装置及び処理方法

Info

Publication number: JPH07283292A
Application number: JP9556694A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Komino; 光明小美野; Harunori Ushigawa; 治憲牛川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Tohoku Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Tohoku Ltd
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】給電線をセラミックスヒータなどに着脱自在
に接続することができ、しかも給電線を処理中のガスに
よる腐食から確実に防止することができ、セラミックス
ヒータの交換などのメンテナンス性に優れた処理装置を
提供する。【構成】サセプタ１３は、セラミックス体２７と、こ
れを支持する支持体２２と、この支持体２２の貫通孔３
８を介して抵抗発熱線２８に着脱自在に接続された給電
線３４、３５とを備え、セラミックス体２７と支持体２
２は貫通孔３８を処理室３内の雰囲気から遮断するメタ
ルシール部材４１、４２を介して締結されており、且
つ、メタルシール部材４１、４２は、セラミックス体２
７の支持体２２への締結力により弾性変形可能な断面形
状に形成されたシール母材と、この表面に銀薄膜を介し
てコーティングされてこの銀と合金を作るインジウムメ
ッキ層とから構成されたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シール機構並びにこの
シール機構を用いた処理装置及び処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路の高集積化に伴なって配線構造
が多層化、微細化し、各配線層や絶縁層の成膜精度が重
要になって来ている。これらの各層を成膜処理する場合
には、化学的気相成長法（ＣＶＤ）などの化学的方法や
スパッタリングなどの物理的方法が用いられている。こ
のような成膜処理では半導体ウエハなどの被処理体に薄
膜を均一に成膜するために被処理体全面を所定の温度に
均一に加熱維持することが重要な技術になっている。

【０００３】被処理体を加熱する方法としては例えばヒ
ータによる加熱とランプなどの放射エネルギー線による
加熱がある。例えばヒータによる加熱の場合にはヒータ
を内蔵した保持体により被処理体を保持し、この状態で
被処理体をヒータにより加熱して被処理体を一定温度に
維持した状態で成膜処理を行なうようにしている。

【０００４】このような成膜処理に用いられる保持体に
はヒータを内蔵したアルミニウム製のサセプタやセラミ
ックス製のサセプタなどが用いられている。いずれのサ
セプタを用いた場合でも成膜処理時に発生する生成ガス
による処理室内面やサセプタ表面での成膜は避け難いた
め、処理室内を定期的にクリーニングするようにしてい
る。このクリーニングには従来から例えばエッチング性
ガスが用いられ、このエッチング性ガスを成膜用ガスと
同様の方法により処理室内に供給し、このエッチング性
ガスにより処理室内の成膜を除去している。

【０００５】しかしながら、アルミニウム製のサセプタ
の場合にはアルミニウムがエッチング性ガスにより腐食
され易いという問題があるため、エッチング性ガスに対
する耐食性に優れたセラミックス製のサセプタが用いら
れている。従来のセラミックス製のサセプタは、例えば
図７に示すようにセラミックス体１００内にタングステ
ンなどからなるヒータ１０１が埋設されている。このヒ
ータ１０１の両端には端子部１０２を介して銅線からな
る給電線１０３が接続されている。この給電線１０３
は、処理室内ではステンレス等の金属からなるシースワ
イヤ１０４に被覆され、給電線１０３のみが処理室の底
面１０５から外部へ引き出されている。

【０００６】そして、セラミックス体１００の底面には
凹部１０６が形成され、この凹部１０６内に熱電対１０
７が挿入され、これによりセラミックス体１００の温度
を監視し、セラミックス体１００を一定温度に制御して
いる。この熱電対１０７も処理室内ではステンレスなど
からなるシースワイヤで囲まれ、処理室の底面１０５か
ら外部へ引き出されている。

【０００７】ところが、給電線１０３を囲む金属製のシ
ースワイヤ１０４はセラミックス体１００との熱膨張率
が大きく異なり、しかも成膜処理温度が例えば数１００
℃の高温であるため、これら両者を直接接続することが
難しく、仮に両者を接続したとしても処理時の高温によ
り接続部にひび割れが入り易い。そのため、シースワイ
ヤ１０４を図７で示すように端子部１０２では給電線１
０３をシースワイヤ１０４から出して給電線１０３を螺
子によりヒータ１０１に直接接続した構造になってい
る。一方、成膜用ガスにはハロゲン化ガスが多く用いら
れるが、このガスは成膜処理時にハロゲンガスを発生す
ることと相俟って処理温度が高温であるため、給電線１
０３の露出部がハロゲンガスにより腐食されて給電線１
０３の消耗が激しく、寿命が短い。このような問題はヒ
ータ１０１に限らず、セラミックス製サセプタ内に内蔵
されたプラズマ発生用の電極やサセプタに被処理体を吸
着固定する静電チャックについて同様の問題がある。

【０００８】そこで、給電線の腐食を解決する手段とし
て、本出願人は、特願平５−３３８８３４号において給
電線の接続構造を改良したガス処理装置を提案した。こ
の接続構造は、セラミックス体下面にこれと熱膨張率が
近い金属、例えばモリブデンをヒータの端子部として埋
め込み、このモリブデンに給電線をろう付け接続すると
共に、給電線を被覆する金属管の端部をセラミックスに
接続して構成されている。そして、給電線はモリブデン
の下面に形成された深い穴に挿入、ろう付けされてい
る。一方、給電線を被覆する金属管は、この端部に接続
されたモリブデン製のリングを介してサセプタ下面の円
形突起に嵌合し、直接ろう付けされている。また、金属
管内にヘリウム等の不活性ガスを流し、モリブデン等の
金属の腐食を防止すると共に給電線を冷却している。

【０００９】一方、上述のようなサセプタを用いて成膜
処理を行なう場合には、通常比較的高真空下で処理を行
なうことが多い。そのため、被処理体を搬送室から処理
室内へ搬送する際に、搬送室内のガス圧力を例えば１０
^-2〜１０^-7Torrに調整し、更にこれと同定度の減圧状態
の処理室内で被処理体を静電チャックによりサセプタで
保持してサセプタ内のヒータにより加熱しながら処理す
るようにしている。この際、処理室内が高真空状態にな
っているため、被処理体と保持面間にヘリウムガスなど
の熱伝達性に優れたガスを流し、サセプタから被処理体
への熱伝達性を高め、成膜処理のスループットを高める
ようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
セラミックス製サセプタの場合には上述のようにヒータ
や電極などの給電線が成膜時に発生したガスにより腐食
され易いという課題があった。また、本出願人が特願平
５−３３８８３４号において提案したガス処理装置の場
合には、セラミックス体に接続された金属管によって給
電線を処理室内の雰囲気から遮断してあるため、給電線
の腐食を有効に防止できるという大きな技術的効果を奏
する一方、給電線を囲む金属管の一端をモリブデン等の
金属を介してセラミックス体にろう付けしなくてはなら
ないため、ろう付けの信頼性に問題が残り、しかも接続
構造が高価格化するという課題があった。しかも、ヒー
タの交換時には、セラミックス体に対して上述のように
して給電線を接続しなくてはならず、セラミックスヒー
タを交換する場合には、その度毎にろう付け等に多大な
労力を要するという課題があった。

【００１１】しかも、セラミックスヒータを交換する際
には、ろう付けされた給電線及び金属管も一体的に交換
するため、給電線及び金属管は途中で接続されいている
が、金属管の接続部は、内部の気密を保つためフッ素系
ゴム等のエラストマー製のＯリングが用いられている。
ところが、成膜処理時にはセラミックスヒータの熱によ
り金属管が高温になるが、Ｏリングはその材料の耐熱性
の問題から金属管が２００℃以下の温度になる部分でし
か使用できないため、セラミックス体との接続部からＯ
リング設置部までの寸法が長くなり、セラミックスヒー
タと共に交換する給電線及び金属管などの無駄が多くな
るという課題があった。

【００１２】また、セラミックス製のサセプタの場合に
は、電極や静電チャックがセラミックス体内でヒータの
下側に埋設されることが多く、その場合には被処理体か
ら電極及び静電チャックまでの距離が遠くなり、それだ
け大きな電力を印加するため、成膜処理時の消費電力が
大きくなるという課題があった。

【００１３】一方、上述のようなサセプタを用いた従来
の成膜処理は１０^-2〜１０^-7Torr程度の減圧下で行なう
ことが多いため、被処理体とセラミックスヒータ間にヘ
リウムガスなどの熱伝達性に優れたガスを供給して被処
理体への熱伝達効率を高めてスループットを高めるよう
にしているが、それには被処理体をセラミックスヒータ
上に吸着固定する静電チャックが必要であった。

【００１４】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、給電線をセラミックスヒータなどに着脱自
在に接続することができ、しかも給電線を処理中のガス
による腐食から確実に防止することができ、セラミック
スヒータの交換などのメンテナンス性に優れた処理装置
を提供することを目的としている。また、セラミックス
ヒータなど高温になるセラミックス体とこれを支持する
支持体とをセラミックス体を損傷させることなく気密に
接合できるシール機構を提供することを目的としてい
る。更に、被処理体を保持体上で処理する際に被処理体
と保持体間に熱伝導性ガスを供給したり静電チャックで
被処理体を吸着固定したりする必要のない処理方法を提
供することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のシール機構は、所定温度以上に加熱されるセラミック
ス体と、これを支持するように接合された支持体と、こ
れら両者間の気密を保持するように介装されたメタルシ
ール部材とを有するシール機構であって、上記メタルシ
ール部材は、上記セラミックス体と上記支持体間で弾性
変形可能な断面形状に形成されたシール母材と、このシ
ール母材の表面に銀薄膜を介してコーティングされて銀
薄膜と合金を作る金属とから構成されたものである。

【００１６】また、本発明の請求項２に記載の処理装置
は、処理室内に配設された保持体の表面で被処理体を保
持し、この被処理体を上記保持体内に埋設されたヒータ
により加熱しながら上記被処理体を減圧下でガス処理す
る処理装置において、上記保持体は、上記ヒータを内蔵
するセラミックス体と、このセラミックス体を裏面から
支持する支持体と、この支持体に形成された貫通孔を介
して上記ヒータに着脱自在に接続された給電線とを備
え、上記セラミックス体と上記支持体は上記貫通孔を上
記処理室内の雰囲気から遮断するメタルシール部材を介
して締結されており、且つ、上記メタルシール部材は、
上記セラミックス体の上記支持体への締結力により弾性
変形可能な断面形状に形成されたシール母材と、このシ
ール母材の表面に銀薄膜を介してコーティングされてこ
の銀と合金を作る金属とから構成されたものである。

【００１７】また、本発明の請求項３に記載の処理装置
は、処理室内に配設された電極を内蔵する保持体の表面
で被処理体を保持し、この被処理体を上記保持体内に埋
設されたヒータにより加熱しながら上記被処理体を減圧
下でガス処理する処理装置において、上記保持体は、上
記ヒータを電極の下側に内蔵するセラミックス体と、こ
のセラミックス体を裏面から支持する支持体と、この支
持体に形成された貫通孔を介して上記ヒータ及び上記電
極にそれぞれ着脱自在に接続された第１、第２給電線と
を備え、上記セラミックス体と上記支持体は上記貫通孔
を上記処理室内の雰囲気から遮断するメタルシール部材
を介して締結されており、且つ、上記メタルシール部材
は、上記セラミックス体の上記支持体への締結力により
弾性変形可能な断面形状に形成されたシール母材と、こ
のシール母材の表面に銀薄膜を介してコーティングされ
てこの銀と合金を作る金属とから構成されたものであ
る。

【００１８】また、本発明の請求項４に記載の処理方法
は、複数の処理室とこれらの処理室に連通可能に接続さ
れた搬送室とを備えたマルチチャンバー処理装置により
被処理体を処理する際に、上記搬送室内のガス圧力を５
〜７６０Torrに調整し、その後上記処理室内のガス圧力
を上記搬送室のガス圧力より高くなるように各室を排気
しながら上記被処理体を上記搬送室から上記処理室内の
保持体上へ移載した後、上記処理室内のガス圧力を上記
搬送室のガス圧力と略同一のガス圧力下で上記被処理体
を上記保持体により加熱しながら処理するようにしたも
のである。

【００１９】

【作用】本発明の請求項１に記載の発明によれば、所定
温度以上に加熱されるセラミックス体と支持体の間にメ
タルシール部材を介在させた状態でセラミックス体を支
持体に締結すると、メタルシール部材のメタルシール母
材が弾性変形すると共に表面の軟質金属がこれと合金を
作った銀薄膜を介してメタルシール母材に強固に付着し
た状態でセラミックス体及び支持体に密着し、これら両
者間の気密を保持することができ、この状態でセラミッ
クス体が加熱されても、メタルシール部材が熱劣化する
虞がなく、高温下でも気密を保持することができる。

【００２０】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、給電線が着脱自在に構成されているため、処理装
置の保持体を組み立てる場合には、給電線を支持体の貫
通孔に通してセラミックス体のヒータに続した後、セラ
ミックス体と支持体間にメタルシール部材を介在させて
貫通孔を処理室の雰囲気から遮断するようにセラミック
ス体を支持体に締結すると、この締結力によりメタルシ
ール部材が弾性変形すると共に表面の軟質金属がこれと
合金を作った銀薄膜を介してメタルシール母材に強固に
付着した状態でセラミックス体及び支持体に密着する。
また、保持体などの組み立て後、処理室内の保持体の表
面で被処理体を保持し、この被処理体を保持体内のヒー
タにより加熱しながら被処理体を減圧下でガス処理する
際には、保持体が高温になるが、高温下でもメタルシー
ル部材は熱劣化することなく、セラミックス体と支持体
との気密を保持して貫通孔を処理室の雰囲気から確実に
遮断して貫通孔へのガスの侵入を防止することができ
る。

【００２１】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、給電線が着脱自在に構成されているため、処理装
置の保持体を組み立てる場合には、第１、第２給電線を
支持体の貫通孔に通してセラミックス体のヒータ及び電
極に接続した後、セラミックス体と支持体間にメタルシ
ール部材を介在させて貫通孔を処理室の雰囲気から遮断
するようにセラミックス体を支持体に締結すると、この
締結力によりメタルシール部材が弾性変形すると共に表
面の軟質金属がこれと合金を作った銀薄膜を介してメタ
ルシール母材に強固に付着した状態でセラミックス体及
び支持体に密着する。また、保持体などの組み立て後、
処理室内の保持体の表面で被処理体を保持し、この被処
理体を保持体内のヒータにより加熱しながら被処理体を
減圧下でガス処理する際には、保持体が高温になるが、
高温下でもメタルシール部材は熱劣化することなく、セ
ラミックス体と支持体との気密を保持して貫通孔を処理
室の雰囲気から確実に遮断して貫通孔へのガスの侵入を
防止することができる。

【００２２】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、複数の処理室とこれらの処理室に連通可能に接続
された搬送室とを備えたマルチチャンバー処理装置によ
り被処理体を処理する際に、搬送室内のガス圧力を５〜
７６０Torrに調整し、その後処理室内のガス圧力を搬送
室のガス圧力より高くなるように各室を排気しながら被
処理体を搬送室から処理室内の保持体上へ移載した後、
処理室内のガス圧力を搬送室のガス圧力に匹敵するガス
圧力下にして被処理体を処理すると、保持体と被処理体
間の細隙にもガスが侵入し、このガスにより保持体から
被処理体への熱伝達が円滑になり被処理体を迅速に加熱
することができる。

【００２３】

【実施例】以下、図１〜図６に示す実施例に基づいて本
発明を説明する。図１は本発明の処理装置の一実施例で
あるマルチチャンバー処理装置を示す図である。このマ
ルチチャンバー処理装置は、内部に搬送装置１が配設さ
れて略多角形に形成された搬送室２と、この搬送室２の
周壁に略放射状に接続された処理室３、カセット室４及
びドラフト室５とを備えている。処理室３は搬送室２の
左側半分にゲートバルブ６を介して例えば４室が連通可
能に接続されている。カセット室４は搬送室２の右側に
連通可能に例えば２室接続され、また、ドラフト室５は
処理室３とカセット室４との間に２室接続されている。
そして、これらの各室３、４、５はいずれもアルミニウ
ムなどの金属によって形成され、内面にはアルマイト加
工が施され、腐食性ガスに対する耐食性を高めてある。
尚、７は被処理体例えば半導体ウエハを２５枚を収納で
きるカセットである。

【００２４】各処理室３の側面には真空ポンプ８がそれ
ぞれフランジ接続され、各真空ポンプ８により各処理室
３内を半導体ウエハの成膜処理に必要な減圧状態に排気
できるようになっている。この処理室３の側面には真空
ポンプ８との接続部９が少なくとも２箇所に設けられて
おり、処理室３の搬送室２との接続位置によって真空ポ
ンプ８が処理室３から突出する寸法ができるだけ短くな
る接続部に真空ポンプ８を接続できるようにしてある。
例えば図１における上方の処理室３には搬送室２に対向
する側面１０、及び左側面１１に接続部９が設けられて
おり、左側面１１に真空ポンプ８が接続されている。そ
の結果、仮想線で示すように側面１０に真空ポンプ８を
接続する場合よりも、左側面１１に真空ポンプ８を接続
する場合の方が斜線で示した部分だけクリーンルーム内
の設置スペースを削減することができる。また、図１の
下方にある処理室３についても上方の処理室３の場合同
様に設置スペースを削減することができる。

【００２５】ところで、搬送装置１は図２に示すように
屈伸可能なアーム１２を有し、ゲートバルブ６が開放し
た状態で、石英、セラミックスなどの耐食性、耐熱性に
優れた材料からなるアーム１２を処理室３側へ伸ばし、
半導体ウエハＷを処理室３内の保持体例えばサセプタ１
３上へ搬送し、サセプタ１３へ半導体ウエハＷを載置し
た後、アーム１２を屈曲して次の動作に移るように構成
されている。尚、このサセプタ１３については後に詳述
する。また、搬送室２の底面１４には図示しない真空ポ
ンプに接続された排気管１５が設けられており、この排
気管１５を介して搬送室２内を減圧できるようにしてあ
る。また、処理室３の上面１６外側には成膜用のガス例
えばシランガスなどを供給するガス供給管１７が取り付
けられている。また、上面１６の内側には扁平な円形中
空部１８が形成され、この中空部１８の下面全体には多
数の孔１９が均等に分散して形成され、これらの分散孔
１９を介してガス供給管１７からの成膜用のガスを処理
室３内の半導体ウエハＷに向けて噴出するようにしてあ
る。また、処理室３の上面１６は、後述する電極と対を
なす電極として構成され、図３に示すようにアースされ
ており、しかも少なくとも２方向へ開放できるように構
成されている。このように上面１６は必要に応じて開放
方向を選択できるため、処理室３内のメンテナンス時な
どには、上面１６を周囲とできるだけ干渉しない方向へ
開放し、メンテナンスなどの作業性を高めることができ
る。尚、２０は真空ポンプ８に接続された排気管であ
る。

【００２６】また、図３は処理室３内の要部を拡大した
断面図であり、この処理室３内に配設されたサセプタ１
３は略円柱状に形成されている。このサセプタ１３は、
同図に示すように、半導体ウエハＷの載置する円板状の
セラミックスヒータ２１と、このセラミックスヒータ２
１を裏面から支持する、アルミナ、窒化アルミニウム、
窒化シリコンなどのセラミックスからなる、断熱体を兼
ねる支持体２２と、これら両者を支持する金属製のベロ
ーズ２３とを備えている。このベローズ２３、支持体２
２及び処理室３の底面で囲まれた空間は処理室３の処理
空間から遮断されている。

【００２７】また、セラミックスヒータ２１上面には半
導体ウエハＷの載置面が周端部から高くなるように段部
２４が形成されている。この段部２４にはリング部材２
５のフランジ部２６が被さり、このフランジ部２６で押
えるようにリング部材２５がセラミックスヒータ２１の
上面側から嵌合している。このセラミックスヒータ２１
は、図４に示すように、アルミナ、窒化アルミニウム、
窒化シリコンなどのセラミックスからなるセラミックス
体２７と、セラミックス体２７内に埋設された、タング
ステン、モリブデン、タンタル、ニッケル-コバルト合
金などからなる抵抗発熱線２８と、この抵抗発熱線２８
の上側でセラミックス体２７の表面近傍例えば表面から
数１００μｍ以内に埋設された電極２９とから構成され
ている。抵抗発熱線２８は半導体ウエハＷ全面を均等に
加熱できるようにセラミックス体２７内に埋設されてい
る。その埋設の仕方としては一つの抵抗発熱線２８を埋
設したものであっても、載置面を複数の区域に分割して
各区域毎に抵抗発熱線２８を埋設したものであっても良
い。これら抵抗発熱線２８及び電極２９の端子３０、３
１は、図４に示すように、セラミックス体２７の下面に
突出して形成された例えば円柱状のコンセント部３２、
３３内に埋設されている。これらのコンセント部３２、
３３は、セラミックス体２７下面で同一円周上に配置さ
れている。そして、各コンセント部３２、３３には抵抗
発熱線２８及び電極２９の各給電線３４、３５がそれぞ
れのプラグ部３６、３７によって着脱自在に接続されて
いる。

【００２８】また、支持体２２には軸方向に沿って貫通
する貫通孔３８が複数形成され、各貫通孔３８にコンセ
ント部３２、３３が隙間を残して嵌入するように構成さ
れている。これらの貫通孔３８には各給電線３４、３５
のプラグ部３６、３７がそれぞれの挿入され、コンセン
ト部３２、３３に接続されている。そして、支持体２２
の上面には二つの環状溝３９、４０が形成され、各環状
溝３９、４０により同一円上に配置さた複数の貫通孔３
８を囲んでいる。複数の貫通孔３８を囲む各環状溝３
９、４０には図５（ａ）で示すようなリング状のメタル
シール部材４１、４２が同図（ｂ）で示すように支持体
２２表面から部分的に盛り上がるように収納され、これ
らのメタルシール部材４１、４２を介してセラミックス
ヒータ２１がボルト２１Ａにより支持体２２に締結さ
れ、このボルト２１Ａの締結力により各メタルシール部
材４１、４２が図４に示すように圧縮され弾性変形して
いる。これにより各メタルシール部材４１、４２がセラ
ミックスヒータ２１、支持体２２に密着してこれら両者
間の細隙（半導体ウエハＷの処理空間に連なる細隙）か
ら各貫通孔３８を遮断している。従って、各貫通孔３８
及びこれらに連なる支持体２２下方の空間は、金属製ベ
ローズ２３及びメタルシール部材４１、４２によって半
導体ウエハＷの処理空間から完全に遮断されている。

【００２９】抵抗発熱線２８のコンセント部３２の下面
には給電線３４、３４が挿着される２つの穴が深く垂直
に形成されており、これらの穴の内面にはセラミックス
体２７の熱膨張率に近い金属例えばモリブデンが被覆さ
れ、これらのモリブデンによって上述の端子３０が構成
されている。そして、このこれらの端子３０には抵抗発
熱線２８の両端がそれぞれ電気的に接続されている。こ
の抵抗発熱線２８の給電線３４は、銅、モリブデンなど
の導電性材料からなり、端子３０に接続される部分以外
がセラミックスなどの繊維からなる耐熱性を有する絶縁
性材料からなる被覆部材４３によって被覆されている。
この給電線３４のプラグ部３６は、コンセント部３２と
の接続端面となるセラミックス製のプレート４４と、こ
のプレート４４の周縁部を挟持した状態で固定する２つ
のリング部材４５、４６と、リング部材４６の端部に取
り付けられたプレート４７とからなっている。リング部
材４５はセラミックス体２７の熱膨張率に近い金属例え
ばモリブデンからなり、またリング部材４６はステンレ
ス等により形成されている。従って、セラミックヒータ
２１が高温になってもプラグ部３６におけるリング部材
４５の熱膨張率がコンセント部３２のそれに近いため、
プラグ部３６がコンセント部３２から外れる虞がない。
そして、各給電線３４は各プレート４４、４７に形成さ
れた２つ孔で固定されている。更に、プレート４７には
パイプ部材４８が溶接などにより接続され、このパイプ
部材４８により給電線３４を保持し、その端部の孔（図
示せず）から各給電線３４が図３で示すように引き出さ
れている。そして、プラグ部３６は、貫通孔３８の内径
より僅か小径に形成されており、そのリング部材４５に
おいてコンセント部３２と嵌合するように構成されてい
る。

【００３０】また、他方のコンセント部３３の下面には
この下面からセラミックス体２７内の電極２９に達する
２つの深い穴が垂直に形成されており、ここにセラミッ
クス体２７の熱膨張率に近い金属例えばモリブデンが端
子３１として充填され、それぞれの上端が電極２９に電
気的に接続されている。更に、各端子３１の下面には２
つの穴が深く垂直に形成され、これらの穴で給電線３５
が電気的に接続するように構成されている。これらの給
電線３５も抵抗発熱線２８のものと同様に絶縁性材料か
らなる被覆部材により被覆され、コンセント部３３との
接続部が裸線として構成されている。また、給電線３５
のプラグ部３７も抵抗発熱線２８のものと同様のプレー
ト４９、リング部材５０、５１、プレート５２及びパイ
プ部材５３を有している。

【００３１】次いで、メタルシール部材４１、４２につ
いて図５を参照しながら説明すると、これらのメタルシ
ール部材４１、４２はいずれもリング径を異にする以外
は同様に構成されているため、一方のメタルシール部材
４１について説明する。このメタルシール部材４１は、
図５に示すように、ボルト２１Ａによりセラミックスヒ
ータ２１のセラミックス体２７と支持体２２を締結する
際に弾性変形可能な断面形状例えばＣ字状に形成され
た、ＳＵＳ３１６等のステンレスや、インコネル、ハス
テロイ等のニッケル-コバルト合金等の金属からなるシ
ール母材４１１と、このシール母材４１１の表面に銀薄
膜層４１２を介してコーティングされて銀薄膜層４１２
とアマルガム合金を作る軟らかい軟質金属例えばインジ
ウムのメッキ層４１３とから構成されている。そして、
シール母材４１１の厚さは０.１〜１ｍｍ、銀薄膜層の
厚さは１〜５０μｍ、インジウムメッキ層４１３の厚さ
は５〜１００μｍに形成することが好ましく、具体的に
は、シール母材４１１が０.２５ｍｍ、銀薄膜層４１２
が５μｍ、インジウムメッキ層４１３が２０μｍに形成
されている。メタルシール部材４１がこのように構成さ
れたているため、従来のメタルシール部材の場合であれ
ば２００Ｋｇ・ｆ／ｃｍの締結力がなければシール機能
を発揮できなかったものを、本実施例におけるメタルシ
ール部材４１の場合には８〜１２Ｋｇ・ｆ／ｃｍでメタ
ルシール部材４１が弾性変形し、しかもインジウムメッ
キ層４１３がセラミックス体２１及び支持体２２に密着
するため、従来よりも遥かに小さな締結力でシール機能
を確実に発揮することができる。

【００３２】また、このサセプタ１３は図６に示すよう
にシース熱電対５４を備え、このシース熱電対５４によ
りセラミックスヒータ２１の加熱温度を計測し、半導体
ウエハＷの温度が常に一定になるように監視している。
このシース熱電対５４は、熱電対５５と、これを収納す
る、ＳＵＳ３１６等のステンレスや、インコネル、ハス
テロイ等のニッケル-コバルト合金等の金属からなるシ
ースワイヤ５６と、このシースワイヤ５６と熱電対５５
との絶縁を図る粉末状のマグネシウムなど絶縁材料５７
とからなっている。そして、シース熱電対５４の先端部
にプラグ部５８を有し、このプラグ部５８が支持体２２
の貫通孔３８を介してセラミックス体２７のコンセント
部５９に接続されている。そして、熱電対５４の先端部
はコンセント部５９に形成された深い穴６０に挿着され
るようになっている。これらのプラグ部５８及びコンセ
ント部５９はここで説明した以外はいずれも上述したも
のと同様に構成されている。

【００３３】また、処理室３の下方には図３に示すよう
に気密なガス室６１が配設され、このガス室６１はフレ
キシブルチューブ６２を介して処理室３の金属製ベロー
ズ２３内の空間と連通している。そして、サセプタ１３
の各給電線３４、３５は、処理室３から各フレキシブル
チューブ６２を介してガス室６１内に導入され、更にガ
ス室６１の側壁を貫通してガス室６１の外側へ導出され
ている。給電線３４は電源６３へ直接接続され、この電
源６３により抵抗発熱線２８へ電力を供給するように構
成されている。また、給電線３５はブロッキングコンデ
ンサ６４を介して例えば１３.５６ＭＨzの高周波電源６
５へ接続され、この高周波電源６５により電極２９へ電
力を供給するように構成されている。また、ガス室６１
にはガス供給管６６及びガス排気管６７が取り付けらて
いる。ガス供給管６６はコントロールバルブ６８を介し
てガス供給源（図示せず）ヘ接続され、コントロールバ
ルブ６８によりガス流量を調整してガス供給源からヘリ
ウムガス、窒素ガス等の不活性ガスをガス室６１及び処
理室３の金属製ベローズ２３内の空間へ供給できるよう
に構成されている。また、ガス排気管６７はコントロー
ルバルブ６９を介して真空ポンプ（図示せず）へ接続さ
れ、コントロールバルブ６９によりガス排気量を調整し
ながらガス室６１内のガスを排気するように構成されて
いる。更に、ガス室６１には室内のガス圧力を監視する
圧力計７０が取り付けられており、この圧力計７０で検
出したガス圧力を電気信号に変換し、この電気信号を制
御装置７１へ送信し、この制御装置７１を介してコント
ロールバルブ６８、６９の開度を調整してガス室６１及
び金属製ベローズ２３内のガス圧力を適宜設定したガス
圧力で維持できるようにしている。

【００３４】次に動作について説明する。まず、半導体
ウエハＷに熱ＣＶＤ処理を施す場合について説明する。
まず、搬送室２内を窒素ガスなど置換してガス圧力を５
〜７６０Torr、具体的には５０Torrに調整しておく。次
いで、搬送装置１が駆動してアーム１２によりカセット
室４内のカセット７から半導体ウエハＷを１枚取り出
し、搬送室２内へ半導体ウエハＷを搬入し、搬送室２を
カセット室４から遮断する。これと並行して処理室３内
を窒素ガスに置換して搬送室２内のガス圧力と同圧に調
整し、ゲートバルブ６を開放する。この時、真空ポンプ
による処理室３内の排気量より搬送室２内の排気量を大
きくして処理室３から搬送室２内へガスが流れるように
する。次いで、搬送装置１のアーム１２を図２で示すよ
うに処理室３内へ伸ばして半導体ウエハＷをサセプタ１
３上へ移載し、その後アーム１２を屈曲してアーム１２
を搬送室２内へ戻すと共にゲートバルブ６を閉じる。そ
して、処理室３内の窒素ガスをプロセスガス例えばＴｉ
Ｃｌ4ガスとＮＨ3ガスをそれぞれ所定の流量でガス供給
管１７から処理室３内へ供給すると共に真空ポンプによ
り処理室３内のガスを排気して窒素ガスから上述のプロ
セスガスに置換し、置換後はプロセスガスのガス圧力を
５０Torrに調整する。その後、セラミックスヒータ２１
を作動させて半導体ウエハＷを加熱する。半導体ウエハ
Ｗの温度はシース熱電対５４により監視して予め設定さ
れた温度例えば６００〜８００℃に維持されている。こ
れによりプロセスガスが半導体ウエハＷ表面で反応して
成膜し、半導体ウエハＷを所定時間処理すれば、半導体
ウエハＷ表面での所定膜厚の成膜が完了する。成膜完了
後、再びプロセスガスを窒素ガスと置換し、置換後ゲー
トバルブ６を開放し、上述した要領で搬送室２及び処理
室３内のガスを排気しながら搬送装置１により処理後の
半導体ウエハＷを搬送室２を介して次工程へ搬送する。
この時にはゲートバルブ６は閉じている。以後同様にし
て後続の半導体ウエハＷを処理する。

【００３５】以上説明したように本実施例の処理装置を
用いた処理方法では、半導体ウエハＷを搬送室２から処
理室３内へ搬送する際に、処理室３内の排気量より搬送
室２内の排気量を大きくした状態でガスを排気しながら
両室２、３内のガス圧力を５０Torrに調整し、その後、
処理室３内でのガスの処理圧力を従来と比較して比較的
高い圧力（５０Torr）に調整したため、セラミックスヒ
ータ２１と半導体ウエハＷ間の隙間にプロセスガスが侵
入し、このガスが熱伝達媒体となって半導体ウエハＷを
迅速に加熱することができる。従って、従来のようにヘ
リウムガス等の熱伝達媒体を上述の隙間に供給する必要
がなく、しかも、従来のように静電チャックにって半導
体ウエハＷを吸着してセラミックスヒータ２１上に固定
する必要もない。つまり、本発明の処理方法によれば、
熱伝達媒体を半導体ウエハＷの裏面に供給する設備や半
導体ウエハＷをセラミックスヒータ２１上に固定する静
電チャックを省略することができる。

【００３６】また、プラズマＣＶＤ処理を施す場合に
は、搬送室２及び処理室３内を上述の要領で排気し、処
理室３内のプロセスガス圧力を所定の薄膜を成膜するの
に必要なガス圧力例えば数ｍｍTorrに調整した後、密閉
状態でサセプタ１３のセラミックスヒータ２１の抵抗発
熱体２８へ電力を供給して半導体ウエハＷを予め設定さ
れた温度に加熱しながら電極２９に高周波電圧を印加す
れば、上部電極とサセプタ１３の下部電極２９間でプロ
セスガスのプラズマを発生し、プロセスガスの分解生成
物が半導体ウエハＷ表面に堆積して所定の成膜を施すこ
とができる。

【００３７】従って、本実施例の処理装置を用いて熱Ｃ
ＶＤ及びプラズマＣＶＤ処理を行なって、セラミックス
ヒータ２１の加熱により給電線３４、３５が高温になっ
てプロセスガスから腐食性の激しいハロゲンガスなどが
発生してセラミックスヒータ２１と支持体２２間の細隙
に侵入しても、これらのガスはメタルシール部材４１、
４２によって遮断されて給電線３４、３５及びシース熱
電対５４に達することがなく、これらが腐食することが
なく、処理温度を正確に制御でき、安定したプラズマを
発生させることができる。しかも、貫通孔３８には常に
不活性ガスが供給され、プラグ部３６、３７のガス雰囲
気が常に不活性ガスであるため、より確実に腐食から防
止することができる。

【００３８】また、本実施例によれば、シール機構のシ
ール部材としてより小さな締結力で弾性変形するメタル
シール部材４１、４２を用いたため、ボルト２１Ａによ
り上述のようにセラミックスヒータ２１を損傷すること
なく支持体２２に締結することができ、これら両者間の
気密をより確実なものにすることができる。そして、確
実な気密を保つことができるため、給電線３４、３５を
従来のようにろう付けする必要がなく、それ故に着脱自
在なプラグ形式の接続構造を採用することができ、もっ
て給電線３４、３５の製作費を低減することができると
共に従来と比較してメンテナンスを格段に容易に行なう
ことができる。

【００３９】尚、上記実施例ではメタルシール部材４
１、４２の他、金属製ベローズ２３を用いて給電線３
４、３５をガス処理雰囲気から遮断するようにしたが、
給電線３４、３５を金属製のフレキシブルチューブで囲
み、チューブをガス室６１に連通するようにしても良
い。この場合には、支持体２２の貫通孔３８の下端近傍
に上述したメタルシール部材を装着し、これにより貫通
孔３８の下端でもガス処理雰囲気から遮断するようにす
れば良い。

【００４０】また、上記実施例のサセプタ１３の周面を
露呈したものについて説明したが、実際にはこの周面を
遮蔽板で囲み、支持体２２及びリング部材２６の周面で
の成膜を防止し、成膜に対するメンテナンスを容易にし
てある。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
記載の発明によれば、メタルシール部材を、セラミック
ス体と支持体間で弾性変形可能な断面形状に形成された
シール母材と、このシール母材の表面に銀薄膜を介して
コーティングされて銀薄膜と合金を作る金属とから構成
したため、セラミックスヒータなど高温になるセラミッ
クス体とこれを支持する支持体とをセラミックス体を損
傷させることなく気密に接合できるシール機構を提供す
ることができる。

【００４２】また、本発明の請求項２及び請求項３に記
載の発明によれば、給電線をセラミックスヒータなどに
着脱自在に接続することができ、しかも給電線を処理中
のガスによる腐食から確実に防止することができ、セラ
ミックスヒータの交換などのメンテナンス性に優れた処
理装置を提供することができる。

【００４３】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、被処理体を保持体上で処理する際に被処理体と保
持体間に熱伝導性ガスを供給したり静電チャックで被処
理体を吸着固定したりする必要のない処理方法を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の処理装置の一実施例であるマル
チチャンバー処理装置の構成を示す平面図である。

【図２】図１に示すマルチチャンバー処理装置の搬送室
と処理室との関係を示す部分断面図である。

【図３】図２に示す処理室の要部を拡大して示す断面図
である。

【図４】図３に示すサセプタのセラミックス体内の抵抗
発熱線及び電極とそれぞれの給電線との接続状態を拡大
して示す断面図である。

【図５】図３に示す処理室内のサセプタに用いられたメ
タルシール部材を示す図で、同図（ａ）はその一部を拡
大して示す斜視図、同図（ｂ）はその装着状態を示す部
分断面図である。

【図６】図３に示すセラミックス体の温度を監視する熱
電対のセラミックス体への挿入状態を拡大して示す断面
図である。

【図７】従来のセラミックス製のサセプタのヒータと給
電線との関係、及びサセプタと熱電対との関係を示す要
部断面図である。

【符号の説明】

２搬送室３処理室１３サセプタ（保持体）２１セラミックスヒータ２２支持体２８抵抗発熱線（ヒータ）２７セラミックス体２９電極３４給電線３５給電線３８貫通孔４１メタルシール部材４２メタルシール部材４１１シール母材４１２銀薄膜層４１１インジウムメッキ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定温度以上に加熱されるセラミックス
体と、これを支持するように接合された支持体と、これ
ら両者間の気密を保持するように介装されたメタルシー
ル部材とを有するシール機構であって、上記メタルシー
ル部材は、上記セラミックス体と上記支持体間で弾性変
形可能な断面形状に形成されたシール母材と、このシー
ル母材の表面に銀薄膜を介してコーティングされて銀薄
膜と合金を作る金属とから構成されたことを特徴とする
シール機構。
【請求項２】処理室内に配設された保持体の表面で被
処理体を保持し、この被処理体を上記保持体内に埋設さ
れたヒータにより加熱しながら上記被処理体を減圧下で
ガス処理する処理装置において、上記保持体は、上記ヒ
ータを内蔵するセラミックス体と、このセラミックス体
を裏面から支持する支持体と、この支持体に形成された
貫通孔を介して上記ヒータに着脱自在に接続された給電
線とを備え、上記セラミックス体と上記支持体は上記貫
通孔を上記処理室内の雰囲気から遮断するメタルシール
部材を介して締結されており、且つ、上記メタルシール
部材は、上記セラミックス体の上記支持体への締結力に
より弾性変形可能な断面形状に形成されたシール母材
と、このシール母材の表面に銀薄膜を介してコーティン
グされてこの銀と合金を作る金属とから構成されたこと
を特徴とする処理装置。
【請求項３】処理室内に配設された電極を内蔵する保
持体の表面で被処理体を保持し、この被処理体を上記保
持体内に埋設されたヒータにより加熱しながら上記被処
理体を減圧下でガス処理する処理装置において、上記保
持体は、上記ヒータを電極の下側に内蔵するセラミック
ス体と、このセラミックス体を裏面から支持する支持体
と、この支持体に形成された貫通孔を介して上記ヒータ
及び上記電極にそれぞれ着脱自在に接続された第１、第
２給電線とを備え、上記セラミックス体と上記支持体は
上記貫通孔を上記処理室内の雰囲気から遮断するメタル
シール部材を介して締結されており、且つ、上記メタル
シール部材は、上記セラミックス体の上記支持体への締
結力により弾性変形可能な断面形状に形成されたシール
母材と、このシール母材の表面に銀薄膜を介してコーテ
ィングされてこの銀と合金を作る金属とから構成された
ことを特徴とする処理装置。
【請求項４】複数の処理室とこれらの処理室に連通可
能に接続された搬送室とを備えたマルチチャンバー処理
装置により被処理体を処理する際に、上記搬送室内のガ
ス圧力を５〜７６０Torrに調整し、その後上記処理室内
のガス圧力を上記搬送室のガス圧力より高くなるように
各室を排気しながら上記被処理体を上記搬送室から上記
処理室内の保持体上へ移載した後、上記処理室内のガス
圧力を上記搬送室のガス圧力と略同一のガス圧力下で上
記被処理体を処理することを特徴とする処理方法。