[發明專利]載置臺結構和處理裝置

無效

• 申請號: 201010277922.9
• 申請日: 2010-09-03
• 公開（公告）號: CN102013408A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 田中澄
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01L21/683
• 分類號: H01L21/683;H01L21/687;H01L21/00
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及半導體晶片等被處理體的處理裝置和載置臺結構。

背景技術

一般，在半導體集成電路的制造中，對半導體晶片等被處理體反復進行成膜處理、蝕刻處理、熱處理、改性處理、結晶處理等各種單晶片處理，形成所希望的集成電路。在進行上述各種處理時，與該處理的種類對應地將必要的處理氣體向處理容器內導入，例如，在成膜處理的情況下導入成膜氣體或鹵素氣體，在改性處理的情況下導入臭氧氣體，在結晶處理的情況下導入N₂氣體等惰性氣體或O₂氣體等。

作為一片片地對半導體晶片實施熱處理的單晶片式的處理裝置的例子，在能夠抽真空的處理容器內，例如設置內置有電阻加熱器的載置臺，在其上表面載置半導體晶片，在以規定的溫度(例如100℃～1000℃)加熱的狀態下使規定的處理氣體流過，在規定的處理條件下對晶片實施各種熱處理(專利文獻1～4)。因此，處理容器內的部件需要應對這些加熱的耐熱性和即使暴露在處理氣體中也不會被腐蝕的耐腐蝕性。

不過，對于載置半導體晶片的載置臺結構，一般情況下，使其具有耐熱性耐腐蝕性，并且為了防止金屬混染(contamination)等金屬污染，例如在AlN等陶瓷材料中作為發熱體埋入電阻加熱器等，在高溫下一體燒成來形成載置臺，另外在其它的工序中同樣燒成陶瓷材料等來形成支柱，例如通過熱擴散接合將該一體燒成的載置臺與上述支柱焊接，進行一體化，制造載置臺結構。并且，將這樣一體成型的載置臺結構在處理容器內的底部立起設置。另外有時也代替上述陶瓷材料使用具有耐熱耐腐蝕性的、并且熱伸縮較小的石英玻璃。

此處對現有的載置臺結構的一例進行說明。圖8是表示現有的載置臺結構的一例的剖面圖。該載置臺結構設置在能夠真空排氣的處理容器內，如圖8所示，該載置臺結構具有由AlN等陶瓷材料形成的圓板狀的載置臺2。并且，該載置臺2的下表面的中央部與同樣由例如AlN等陶瓷材料形成的圓筒狀的支柱4例如通過熱擴散接合來接合從而一體化。

于是，兩者通過熱擴散接合部6而氣密地接合。此處，上述載置臺2的大小，例如在晶片尺寸為300mm的情況下，直徑為350mm左右，支柱4的直徑為56mm左右。上述載置臺2內例如設置有由加熱器等構成的加熱機構8，對載置臺2上的作為被處理體的半導體晶片W進行加熱。

上述支柱4的下端部通過固定塊10固定在容器底部9，從而成為立起狀態。而且，在上述圓筒狀的支柱4內，設置有上端通過連接端子12與上述加熱機構8連接的供電棒14，該供電棒14的下端部側介由絕緣部件16向著下方貫通容器底部，向外部引出。由此，防止處理氣體等侵入該支柱4內，防止上述供電棒14或連接端子12等被上述腐蝕性的處理氣體腐蝕。

不過，在對半導體晶片進行處理時，載置臺2自身成為高溫狀態，這時，雖說構成支柱4的材料由熱傳導率并不那么好的陶瓷材料形成，但因為載置臺2與支柱4通過熱擴散接合，所以大量的熱不可避免地沿該支柱4從載置臺2的中心側向支柱4側逃逸。因此，特別是在載置臺2的升降溫時，載置臺2的中心部的溫度變低產生冷點(cool?spot)，而相對來說周邊部的溫度相對較高，在載置臺2的面內產生較大溫度差，其結果存在下述問題，即，在載置臺2的中心部與周邊部之間產生較大的熱應力，載置臺2會發生破損。

特別是，雖然與處理的種類也有關，但載置臺2的溫度能夠達到700℃，所以上述溫度差非常大，隨之會產生很大的熱應力。另外，除此之外還存在載置臺的升降溫的反復會促進上述熱應力引起的破損的問題。

另外，載置臺2和支柱4的上部成為高溫狀態發生熱膨脹，另一方面支柱4的兩端部由固定框10固定在容器底部9，所以應力集中在載置臺2與支柱4的上部的接合處，存在以該部分為起點發生破損的問題。

為解決上述問題點，不通過熱擴散接合來氣密地將上述載置臺2與支柱4一體接合，而是使具有高溫耐熱性的金屬密封部件等介于其間，由陶瓷材料或石英等構成的銷或螺栓來寬松地將兩者連結。

這時，因為在上部連結部產生微小的間隙，所以為了防止例如腐蝕性的處理氣體通過該微小的間隙侵入支柱4內，向上述支柱4內供給N₂氣體、Ar氣體、He氣體等惰性氣體作為吹掃氣體。根據這樣的結構，上述載置臺與支柱的上端部并沒有被牢固地連結，所以從載置臺的中心側向支柱側逃逸的熱量減少。因此載置臺的中心部與周邊部的溫度差得到抑制，能夠防止較大的熱應力施加在它們之間。