(57)【要約】[課題]   熱膨張により変形したリフレクタが、石英で形成されたサセプタに接触することによりサセプタを破損させることを防止する技術を提供する。[解決手段]    基板が上部に載置される、石英で構成された上側サセプタと、石英で構成された下側サセプタと、面状に形成された金属により構成された熱を反射するリフレクタと、を有し、上側サセプタの下面と下側サセプタの上面はその間にリフレクタを挟むように接着されており、下側サセプタの上面にはリフレクタを収容する第１の凹部が形成されており、上側サセプタの下面であって第１の凹部に対向する部分は表面を粗面化する加工が施されている基板支持台を提供する。
2017163409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板が上部に載置される、石英で構成された上側サセプタと、
石英で構成された下側サセプタと、
面状に形成された金属により構成された熱を反射するリフレクタと、を有し、
前記上側サセプタの下面と前記下側サセプタの上面は、その間に前記リフレクタを挟むように接着されており、
前記下側サセプタの上面には、前記リフレクタを収容する第１の凹部が形成されており、
前記上側サセプタの下面であって前記第１の凹部に対向する部分は表面を粗面化する加工が施されている基板支持台。
【請求項２】
請求項１に記載の基板支持台であって、
前記上側サセプタの内部には熱を放射する発熱素子が設けられ、
前記リフレクタは、前記発熱素子から放射される熱を反射するよう構成されている。
【請求項３】
請求項２に記載の基板支持台であって、
前記上側サセプタは、
前記基板が上部に載置される上部プレートと、
前記下側サセプタと接着される下部プレートと、
前記上部プレートと前記下部プレートの間に挟まれるように設けられる前記発熱素子と、を有する。
【請求項４】
請求項１に記載の基板支持台であって、
前記上側サセプタと前記下側サセプタは、研磨加工された前記上側サセプタの下面と前記下側サセプタの上面を加熱圧着することにより接着されており、
前記上側サセプタの下面であって前記第１の凹部に対向する部分の表面粗さは、研磨加工された前記上側サセプタの下面の表面粗さよりも大きい。
【請求項５】
請求項１に記載の基板支持台であって、
前記上側サセプタの下面であって前記第１の凹部に対向する部分の表面粗さは０．１μｍ以上である。
【請求項６】
請求項１に記載の基板支持台であって、
前記上側サセプタの下面であって前記第１の凹部に対向する部分には第２の凹部が形成され、前記第２の凹部の内面であって前記第１の凹部に対向する部分は粗面化されている。
【請求項７】
請求項６に記載の基板支持台であって、前記第２の凹部及び前記第２の凹部の内面であって前記第１の凹部に対向する粗面化された面は、研削加工により形成される。
【請求項８】
請求項１に記載の基板支持台であって、
前記第１の凹部の底面は粗面化されている。
【請求項９】
請求項８に記載の基板支持台であって、
前記上側サセプタと前記下側サセプタは、
研磨加工された前記上側サセプタの下面と前記下側サセプタの上面を加熱圧着することにより接着されており、
前記第１の凹部の底面の表面粗さは、研磨加工された前記下側サセプタの上面の表面粗さよりも大きい。
【請求項１０】
請求項８に記載の基板支持台であって、
前記第１の凹部及び前記第１の凹部の粗面化された底面は、研削加工により形成される。
【請求項１１】
請求項８に記載の基板支持台であって、
前記上側サセプタの下面であって前記第１の凹部に対向する部分の表面粗さは、前記第１の凹部の底面の表面粗さと実質的に同一である。
【請求項１２】
請求項１に記載の基板支持台であって、
前記上側サセプタの下面であって前記第１の凹部に対向する部分と、前記上側サセプタの下面であって前記下側サセプタと接着された接着面は同一平面を成している。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板支持台であって、
前記上側サセプタと前記下側サセプタは、研磨加工された前記上側サセプタの下面と前記下側サセプタの上面を加熱圧着することにより接着されており、
前記上側サセプタの下面であって前記第１の凹部に対向する部分の表面粗さは、研磨加工された前記上側サセプタの下面の表面粗さよりも大きい。
【請求項１４】
請求項１２に記載の基板支持台であって、
前記上側サセプタの下面であって前記第１の凹部に対向する部分の表面粗さは０．１μｍ以上である。
【請求項１５】
請求項１に記載の基板支持台であって、
前記リフレクタはモリブデン又はタングステンにより構成される。
【請求項１６】
基板が載置される基板支持台を備える基板処理装置であって、
前記基板支持台は、
前記基板が上部に載置される、石英で構成された上側サセプタと、
前記上側サセプタの内部又は前記上側サセプタと前記基板との間に設けられた熱を放射する発熱素子と、
石英で構成された下側サセプタと、面状に形成された金属により構成された、前記発熱素子から放射される熱を反射するリフレクタと、を有し、
前記上側サセプタの下面と前記下側サセプタの上面は、その間に前記リフレクタを挟むように接着されており、
前記下側サセプタの上面には、前記リフレクタを収容する第１の凹部が形成されており、
前記上側サセプタの下面であって前記第１の凹部に対向する部分は表面を粗面化する加工が施されている。
【請求項１７】
基板支持台の上面に基板を載置する工程と、
前記基板支持台の上面に載置された前記基板を加熱する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
前記基板支持台は、
前記基板が上部に載置される、石英で構成された上側サセプタと、
石英で構成された下側サセプタと、
面状に形成された金属により構成された熱を反射するリフレクタと、を有し、
前記上側サセプタの下面と前記下側サセプタの上面は、その間に前記リフレクタを挟むように接着されており、
前記下側サセプタの上面には、前記リフレクタを収容する第１の凹部が形成されており、
前記上側サセプタの下面であって前記第１の凹部に対向する部分は表面を粗面化する加工が施されている、
半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を加熱するために用いられる基板支持台、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、基板処理装置においてウエハ（基板）を加熱し、加熱されたウエハに対して所望の処理を行う工程が行われる。ウエハを加熱する手段としては、例えば基板支持台（サセプタ）に設けられたヒータを用いられる。しかしながら、サセプタに設けられたヒータによりウエハを加熱する場合、ウエハが載置されるサセプタ表面の温度にムラが生じ、サセプタに載置されるウエハが均一に加熱されない場合や、ヒータから放射される熱がサセプタの外周や下方に逃げてしまい効率的に加熱が行えない場合があった。【０００３】
上述の課題を解決するため、例えば特許文献１には、ヒータの下部にヒータからの輻射熱を反射させる反射部材を配置することにより、ヒータの電力消費を低減するサセプタ及び半導体製造装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２００４／０９５５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ヒータの下部に反射部材（リフレクタ）を備えるサセプタを構成する場合、熱膨張により変形したリフレクタが、石英で形成されたサセプタに接触することによって両者間の張り付きが発生し、サセプタが破損してしまうという課題があった。【０００６】
本発明の主な目的は、熱膨張により変形したリフレクタが、石英で形成されたサセプタに接触することによりサセプタを破損させることを防止する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、基板が上部に載置される、石英で構成された上側サセプタと、石英で構成された下側サセプタと、面状に形成された金属により構成された熱を反射するリフレクタと、を有し、前記上側サセプタの下面と前記下側サセプタの上面は、その間に前記リフレクタを挟むように接着されており、前記下側サセプタの上面には、前記リフレクタを収容する第１の凹部が形成されており、前記上側サセプタの下面であって前記第１の凹部に対向する部分は表面を粗面化する加工が施されている基板支持台が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱膨張により変形したリフレクタが、石英で形成されたサセプタに接触することによりサセプタを破損させることを防止する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の概略を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るサセプタの、リフレクタが設けられた位置における水平断面図である。
【図３】本発明に対する比較例に係るサセプタの垂直断面図である。
【図４】本発明に対する比較例に係るサセプタの垂直断面図であって、（A）は加熱圧着工程をおこなっている際のリフレクタの状態を示す図であり、（B）は加熱圧着工程後に冷却されたリフレクタの状態を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るサセプタの全体構造を示す垂直断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るサセプタの一部を拡大した垂直断面図（拡大図）である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るサセプタの垂直断面図であって、（A）は加熱圧着工程をおこなっている際のリフレクタの状態を示す図であり、（B）は加熱圧着工程後に冷却されたリフレクタの状態を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るサセプタの全体構造を示す垂直断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るサセプタの一部を拡大した垂直断面図（拡大図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施形態（第１の実施形態）について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（１）基板処理装置の構成
まず、第１の実施形態で好適に使用される基板処理装置について説明する。この基板処理装置は、半導体装置の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。
【００１２】
下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し成膜処理等をおこなう装置を使用した場合について述べる。図１は、本発明に係る基板処理装置１００の概略を示す断面図である。
【００１３】
基板処理装置１００は、ウエハ２００をプラズマ処理する処理炉２０２を備えている。処理炉２０２には、処理室２０１を構成する処理容器２０３が設けられている。処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と、第２の容器である碗型の下側容器２１１とを備えている。上側容器２１０が下側容器２１１の上に被さることにより、処理室２０１が形成される。上側容器２１０は、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または石英（ＳｉＯ２）等の非金属材料で形成されており、下側容器２１１は、例えばアルミニウム（Ａｌ）で形成されている。
【００１４】
また、下側容器２１１の下部側壁には、ゲートバルブ２４４が設けられている。ゲートバルブ２４４は、開いているとき、搬送機構（図示せず）を用いて、搬入出口２４５を介して、処理室２０１内へウエハ２００を搬入できる。または、搬送機構（図示せず）を用いて、搬入出口２４５を介して、処理室２０１外へとウエハ２００を搬出することができるように構成されている。ゲートバルブ２４４は、閉まっているときには、処理室２０１内の気密性を保持する仕切弁となるように構成されている。
【００１５】
処理室２０１は、後述するように周囲に共振コイル２１２が設けられているプラズマ生成空間２０１Ａと、プラズマ生成空間２０１Ａに連通し、ウエハ２００が処理される基板処理空間２０１Ｂと、を有する。プラズマ生成空間２０１Ａはプラズマが生成される空間であって、処理室２０１の内、共振コイル２１２の下端（一点鎖線）より上方の空間を言う。一方、基板処理空間２０１Ｂはウエハ２００がプラズマで処理される空間であって、共振コイル２１２の下端より下方の空間を言う。
【００１６】
（サセプタ）
処理室２０１の底側中央には、ウエハ２００を載置する基板支持部（基板載置部）としてのサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７は、ヒータ２１８とリフレクタ（反射部材）２１９を内蔵しており、非金属材料の部材により構成されている。本実施形態では石英で形成されている。また、サセプタ２１７とウエハ２００との間には、サセプタ２１７側からの熱をウエハ２００へ均一に伝えるためのサセプタカバーを設けることもできる。サセプタカバーは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、セラミックス、石英、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の非金属材料から形成されている。
【００１７】
サセプタ２１７の内部には、加熱機構としてのヒータ２１８が一体的に埋め込まれている。ヒータ２１８は、例えばＳｉＣ、カーボン、ニッケル、ガラス状カーボン等により形成された抵抗加熱型の発熱素子（ヒータエレメント）により構成され、フィード線を介してヒータ電源２７５から電力が供給される。ヒータ２１８は、電力が供給されると、ウエハ２００表面を例えば２５℃から７００℃程度まで加熱することができるように構成されている。
【００１８】
ヒータ２１８の下部であってサセプタ２１７内部には、さらに面状に形成されたリフレクタ２１９が設けられている。リフレクタ２１９は、ヒータ２１８から放射される輻射熱をウエハ２００の方向へ反射する。これにより、ウエハ２００は効率よく加熱される。リフレクタ２１９は、ヒータ２１８から放射された輻射熱を効率よく反射できるような、反射率の高い材料が使用される。高温で化学変化を起こしにくい、反射率が変化しにくい材料が求められるため、融点の高い金属、例えばモリブデンやタングステン、ニッケル、白金、パラジウム、白金ロジウム合金、金などが用いられる。なお、リフレクタ２１９の材料にはこの他にカーボンやＳｉＣ等を用いることもできるが、本実施形態に係る発明は特に、熱膨張率が大きかったり、高温下において石英に張り付いてしまったりする特性を有する材料（例えば上述の金属）を用いる場合に好適である。
【００１９】
サセプタ２１７には、サセプタを昇降させるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。そしてサセプタ２１７には貫通孔２２０が設けられ、一方、下側容器２１１の底面にはウエハ突上げピン２６６が設けられている。貫通孔２２０とウエハ突上げピン２６６とは互いに対向する位置に、少なくとも各３箇所ずつ設けられている。サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられたときには、ウエハ突上げピン２６６がサセプタ２１７とは非接触な状態で、貫通孔２２０を突き抜けるように構成されている。
【００２０】
本実施形態におけるサセプタ２１７、ヒータ２１８、リフレクタ２１９の詳細な構造については更に後述する。
【００２１】
（ガス供給部）
処理室２０１の上方、つまり上側容器２１０の上部には、シャワーヘッド２３６が設けられている。シャワーヘッド２３６は、キャップ状の蓋体２３３と、ガス導入口２３４と、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備え、反応ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入される反応ガスを分散する分散空間としての機能を持つ。
【００２２】
ガス導入口２３４には、酸素含有ガスとしての酸素（Ｏ２）ガスを供給する酸素含有ガス供給管２３２Ａの下流端と、水素含有ガスとしての水素（Ｈ２）ガスを供給する水素含有ガス供給管２３２Ｂの下流端と、不活性ガスとしてのアルゴン（Ａｒ）ガスを供給する不活性ガス供給管２３２Ｃと、が合流するように接続されている。酸素含有ガス供給管２３２Ａには、上流側から順に、Ｏ２ガス供給源２５０Ａ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２Ａ、開閉弁としてのバルブ２５３Ａが設けられている。水素含有ガス供給管２３２Ｂには、上流側から順に、Ｈ２ガス供給源２５０Ｂ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２Ｂ、開閉弁としてのバルブ２５３Ｂが設けられている。不活性ガス供給管２３２Ｃには、上流側から順に、Ａｒガス供給源２５０Ｃ、流量制御装置としてのマスフローコントローラ２５２Ｃ、開閉弁としてのバルブ２５３Ｃが設けられている。酸素含有ガス供給管２３２Ａと水素含有ガス供給管２３２Ｂと不活性ガス供給管２３２Ｃとが合流した下流側には、バルブ２４３Ａが設けられ、ガス導入口２３４の上流端に接続されている。バルブ２５３Ａ，２５３Ｂ，２５３Ｃ，２４３Ａを開閉させることによって、マスフローコントローラ２５２Ａ，２５２Ｂ，２５２Ｃによりそれぞれのガスの流量を調整しつつ、ガス供給管２３２Ａ，２３２Ｂ，２３２Ｃ，２３２を介して，酸素含有ガス，水素含有ガス，不活性ガス等の反応ガスを処理室２０１内へ供給できるように構成されている。
【００２３】
（排気部）
下側容器２１１の側壁には、処理室２０１内から反応ガスを排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５には、ガス排気管２３１の上流端が接続されている。ガス排気管２３１には、上流側から順に圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２４２、開閉弁としてのバルブ２４３Ｂ、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。
【００２４】
（プラズマ生成部）
処理室２０１の外周部、すなわち上側容器２１０の側壁の外側には、処理室２０１を囲うように、螺旋状の共振コイル２１２が設けられている。共振コイル２１２には、ＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３と周波数整合器２７４が接続される。高周波電源２７３は、共振コイル２１２に高周波電力を供給するものである。ＲＦセンサ２７２は高周波電源２７３の出力側に設けられている。ＲＦセンサ２７２は、供給される高周波の進行波や反射波の情報をモニタするものである。周波数整合器２７４は、ＲＦセンサ２７２でモニタされた反射波の情報に基づいて、反射波が最小となるよう、高周波電源２７３を制御するものである。
【００２５】
高周波電源２７３から高周波電力を印加された共振コイル２１２は、プラズマ生成空間２０１Ａ内に高周波電界を形成し、処理室２０１内に導入された酸素ガスや水素ガス等のガスを励起する。励起されプラズマ状となったガスは当該ガス元素を含む活性種やイオン等の反応種を生成する。
【００２６】
（制御部）
制御部としてのコントローラ２２１は、信号線Ａを通じてＡＰＣ２４２、バルブ２４３Ｂおよび真空ポンプ２４６を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８を、信号線Ｃを通じてヒータ２７５を、信号線Ｄを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｅを通じてＲＦセンサ２７２、高周波電源２７３および周波数整合器２７４を、信号線Ｆを通じてマスフローコントローラ２５２Ａ，２５２Ｂ，２５２Ｃおよびバルブ２５３Ａ，２５３Ｂ，２５３Ｃ，２４３Ａを、各々制御するように構成されている。
【００２７】
コントローラ２２１は上述の各構成を制御するためのプログラムによって動作するコンピュータであり、当該プログラムはコンピュータで読み取り可能な記録媒体に格納され得る。また、当該記録媒体は、基板処理装置１００に電気的に接続され、基板処理装置１００のコントローラ２２１は当該記録媒体から当該プログラムを読み取って、上述の制御を実行することが可能である。
【００２８】
（２）基板処理工程
次に、第１の実施形態において好適に実施される基板処理工程について説明する。本実施形態に係る基板処理工程は、例えばフラッシュメモリ等の半導体デバイスの製造工程の一工程として、上述の基板処理装置１００により実施される。なお以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作は、コントローラ２２１により制御される。 
【００２９】
（基板搬入工程）
まず、ウエハ２００を処理室２０１内に搬入する。具体的には、サセプタ昇降機構２６８がウエハ２００の搬送位置までサセプタ２１７を下降させて、サセプタ２１７の貫通孔２２０にウエハ突上げピン２６６を貫通させる。その結果、ウエハ突き上げピン２６６が、サセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。 
【００３０】
続いて、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送機構を用いて処理室２０１に隣接 する真空搬送室（図示せず）から処理室２０１内にウエハ２００を搬入する。その結果、ウエハ２００は、サセプタ２１７の表面から突出したウエハ突上げピン２６６上に水平姿勢で支持される。処理室２０１内にウエハ２００を搬入したら、搬送機構を処理室２０１外へ退避させ、ゲートバルブ２４４を閉じて処理室２０１内を密閉する。そして、サセプ タ昇降機構２６８が、共振コイル２１２の下端と搬入出口２４５の上端２４５Ａ の間の所定の位置となるよう、サセプタ２１７を上昇させる。その結果、ウエハ２００はサセプタ２１７の上面に支持される。
【００３１】
（昇温・真空排気工程）
続いて、処理室２０１内に搬入されたウエハ２００の昇温を行う。ヒータ２１８は予め加熱されており、ヒータ２１８が内蔵されたサセプタ２１７上に、搬入されたウエハ２００を保持することで、例えば１５０℃以上６５０℃以下の範囲内の所定値にウエハ２００を加熱する。また、ウエハ２００の昇温を行う間、真空ポンプ２４６によりガス排気口２３５を介して処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内の圧力を０．１Ｐａ以上１０００Ｐａ以下の範囲内の所定値とする。真空ポンプ２４６は、少なくとも後述の基板搬出工程が終了するまで作動させておく。 
【００３２】
（反応ガス供給工程）
次に、反応ガスとしての酸素ガスの供給を開始する。具体的には、バルブ２５３Ａを開け、マスフローコントローラ２５２Ａにて流量制御しながら、バッファ室２３７を介して処理室２０１内への酸素ガスの供給を開始する。このとき、酸素ガスの流量を、例えば１００ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下の範囲内の所定値とする。また、処理室２０１内の圧力が、例えば１Ｐａ以上１０００Ｐａ以下の範囲内の所定圧力となるように、ＡＰＣ２４２の開度を調整して処理室２０１内を排気する。このように、処理室２０１内を適度に排気しつつ、後述のプラズマ処理工程の終了時まで酸素ガスの供給を継続する。 
【００３３】
（プラズマ処理工程）
処理室２０１内の圧力が安定したら、共振コイル２１２に対して高周波電源２７３から整合器２７２を介して、高周波電力の印加を開始する。 
【００３４】
これにより、プラズマ生成空間２０１Ａ内に高周波電界が形成され、係る電界で、プラズマ生成空間の共振コイル２１２の電気的中点に相当する高さ位置にドーナツ状の誘導プラズマが励起される。プラズマ状の酸素ガスは解離し、酸素（Ｏ）を含む酸素活性種（ラジカル）、イオン等の反応種を生成する。基板処理空間２０１Ｂでサセプタ２１７上に保持されているウエハ２００には、酸素ラジカルとイオンがウエハ２００表面に均一に供給され、これらがウエハ２００上のシリコン膜と反応して、シリコン膜をステップカバレッジの高いシリコン酸化膜に改質する。
【００３５】
その後、所定の処理時間、例えば１０秒から３００秒が経過したら、高周波電源２７３からの電力の出力を停止して、処理室２０１内におけるプラズマ放電を停止する。また、バルブ２５３Ａを閉めて、酸素ガスの処理室２０１内への供給を停止する。以上により、プラズマ処理工程が終了する。 
【００３６】
（真空排気工程）
所定の処理時間が経過して酸素ガスの供給を停止したら、ガス排気口２３５を介して処理室２０１内を真空排気する。これにより、処理室２０１内の酸素ガスや、酸素ガスが反応した排ガス等を処理室２０１外へと排気する。その後、ＡＰＣ２４２の開度を調整し、処理室２０１内の圧力を処理室２０１に隣接する真空搬送室（ウエハ２００の搬出先。図示せず）と同じ圧力（例えば１００Ｐａ）に調整する。
【００３７】
（基板搬出工程）
処理室２０１内が所定の圧力となったら、サセプタ２１７をウエハ２００の搬送位置まで下降させ、ウエハ突上げピン２６６上にウエハ２００を支持させる。そして、ゲートバルブ２４４を開き、図中省略の搬送機構を用いてウエハ２００を処理室２０１外へ搬出する。以上により、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。
【００３８】
なお、本実施形態では、処理室２０１に酸素ガスを供給してプラズマ励起することにより、ウエハ２００上のシリコン膜に対して酸化処理を行いシリコンの酸化被膜を形成したが、処理室２０１に供給されプラズマ励起されるガスとしては、酸素ガスと水素ガスを共に供給するようにしてもよい。また、シリコン膜の酸化処理による酸化被膜形成ではなく、窒化処理による窒化被膜を形成する場合には、窒素（Ｎ２）ガス若しくはアンモニア（ＮＨ３）ガス、又は窒素ガスとアンモニアガスを共に処理室２０１に供給して、これらのガスをプラズマ励起することにより窒化処理を行うようにしてもよい。
【００３９】
〔サセプタ２１７の構造〕
続いて第１の実施形態におけるサセプタ２１７、ヒータ２１８およびリフレクタ２１９の構造について、比較例と比較しながら説明する。
【００４０】
図２はサセプタ２１７の水平断面図であり、リフレクタ２１９が設けられた位置の水平方向の断面を示している。水平断面に示される構造については、本実施形態と比較例は同様である。リフレクタ２１９は、サセプタ２１７の内部に設けられた空間に格納されるように設けられている。また、リフレクタ２１９が格納される空間を支持するために、円形のサセプタ２１７の外周には外周部２１７Ａが設けられ、内側には複数の柱状部２１７Ｂが設けられている。リフレクタ２１９が熱により膨張・変形した場合に、外周部２１７Ａや柱状部２１７Ｂと接触してこれらを損傷させないようにするため、リフレクタ２１９と、外周部２１７Ａ及び柱状部２１７Ｂの間には、それぞれ隙間２２２が設けられている。
【００４１】
（比較例）
図３は、比較例に係るサセプタ２１７、ヒータ２１８及びリフレクタ２１９の構造を示す垂直断面図であり、図２における一点鎖線Ａ−Ａ´における垂直方向の断面を示している。
【００４２】
サセプタ２１７は、上部から順番に、上部石英プレート２１７−１、中部石英プレート２１７−２、下部石英プレート２１７−３が積層されることにより構成されている。上部石英プレート２１７−１の上面に直接、又はサセプタカバー等を介して、ウエハ２００が載置される。上部石英プレート２１７−１と中部石英プレート２１７−２は、上部石英プレート２１７−１の下面に形成された接着面２２３Ａと中部石英プレート２１７−２の上面に形成された接着面２２３Ｂが接着されることにより接合されている。中部石英プレート２１７−２と下部石英プレート２１７−３は、中部石英プレート２１７−２の下面に形成された接着面２２４Ａと下部石英プレート２１７−３の上面に形成された接着面２２４Ｂが接着されることにより接合されている。
【００４３】
中部石英プレート２１７−２には、ヒータ２１８が格納される空間であるヒータ格納部２２５が形成されている。ヒータ格納部２２５内にヒータ２１８が格納され、上部石英プレート２１７−１と中部石英プレート２１７−２が接着されることで、両プレートの間にヒータ２１８が密封される。ヒータ２１８はサセプタ２１７内に密封されるため、処理室２０１内のガスと接触しないようになっている。ヒータ格納部２２５は、例えばヒータ２１８の形状に合わせて溝形状等に形成されるが、溝形状に限らず、ヒータ２１８の発熱素子の形状に応じて、中部石英プレート２１７−２に様々な形状の凹部として形成することができる。
【００４４】
下部石英プレート２１７−３には、リフレクタ２１９が格納される空間であるリフレクタ格納部２２６が形成されている。リフレクタ格納部２２６内にリフレクタ２１９が格納され、中部石英プレート２１７−２と下部石英プレート２１７−３が接着されることで、両プレートの間にリフレクタ２１９が密封される。リフレクタ２１９はサセプタ２１７内に真空状態で密封されるため、処理室２０１内のガスと接触しないようになっている。なお、リフレクタ格納部２２６は、図２に示されたリフレクタ２１９の形状に合わせた凹部として下部石英プレート２１７−３に形成されている。
【００４５】
ここで、サセプタ２１７は内側に柱状部２１７Ｂ等を有する石英で形成された構造であるため、例えばアルミやステンレス等によって形成されるサセプタのように、溶接技術を用いて上部石英プレート２１７−１、中部石英プレート２１７−２および下部石英プレート２１７−３を接着させることは一般的に困難である。そこで、これらの石英プレートは加熱圧着の手法を用いて互いに接着される。加熱圧着は、例えば石英の粘度が小さくなる程度の高温で、これらの石英プレートの接着面を所定の時間、所定の圧力で互いに押し付けることにより行う。加熱圧着を用いて石英同士を実質的に境目なく一体化させるには、温度と圧力と時間に加え、接合面の平坦度が重要な要素となるため、接着面２２３Ａ、２２３Ｂ、２２４Ａ、２２４Ｂは、例えば研磨加工により、透明で平坦な面となるように加工される。具体的には、接着面２２３Ａの全面と、接着面２２３Ｂのヒータ収納部２２５が形成された部分を除いた面と、接着面２２４Ａの全面と、接着面２２４Ｂのリフレクタ格納部２２６が形成された部分を除いた面（すなわち外周部２１７Ａと柱状部２１７Ｂに対応する部分）は、透明で平坦な面となるように加工される。  しかしながら、比較例のように接着面２２３Ａ、２２３Ｂ、２２４Ａ、２２４Ｂを形成し加熱圧着を行う場合、リフレクタ２１９が熱で膨張・変形することにより発生する以下のような課題がある。
【００４６】
図４（Ａ）は、比較例において、加熱圧着工程をおこなっている際のリフレクタ２１９の状態を示すサセプタ２１７等の垂直断面図である。加熱圧着する場合、石英の粘度が小さくなる程度の温度まで石英プレートが加熱されるが、その際、金属材料により構成されたリフレクタ２１９も加熱され、その金属材料は熱膨張を起こす。この時、面状に形成されたリフレクタ２１９を完全に均一に加熱することは困難であるため、リフレクタ２１９は温度分布の差によって変形してしまい、例えば図４（Ａ）に示すようにリフレクタ２１９の一部が接着面２２４Ａに接触する場合がある。特に、加熱圧着する際の温度が高温である場合、リフレクタ２１９の金属材料が大きく熱膨張するため、変形による接触は発生しやすい。（図４（Ａ）の破線の円は接触箇所２２７を示している。）さらに、接着面２２４Ａに接触したリフレクタ２１９の一部は、透明で平坦な面である接着面２２４Ａに密着し、張り付いてしまう場合がある。
【００４７】
図４（Ｂ）は、比較例において、加熱圧着工程後に、サセプタ２１７を冷却した際のリフレクタ２１９の状態を示すサセプタ２１７、ヒータ２１８及びリフレクタ２１９の垂直断面図である。加熱圧着工程が終わり冷却されると、リフレクタ２１９は収縮して元の形状に戻ろうとする。その際、図４（Ａ）のようにリフレクタ２１９の一部が接着面２２４Ａに張り付いている場合、張り付いた部分には接着面２２４Ａから離れようとする力が働くが、その結果、図４（Ｂ）に示すように、リフレクタ２１９の張り付いた部分とともに接着面２２４Ａの表面が剥がれてしまい、接着面２２４Ａの表面にクラックが生じさせてしまうことがある。（図４（Ｂ）の破線の円はクラック発生箇所２２８を示している。）また、加熱圧着工程の際に張り付きが生じたことにより、冷却後もリフレクタ２１９が元の形状に戻らず、変形したままとなってしまうこともある。
【００４８】
接着面２２４Ａにクラックが生じた場合、ヒータ２１８から放射される輻射熱の透過を阻害して不均一に反射させるだけでなく、前述の基板処理工程において処理室２０１内を真空排気した際などに、リフレクタ格納部２２６内と処理室２０１内の圧力差、またはヒータ格納部２２５との圧力差によってサセプタ２１７の内部に発生する応力がクラックに集中し、サセプタ２１７が破損してしまう可能性もある。
【００４９】
上述の課題を解決する手法としては、加熱圧着工程において、リフレクタ２１９が接着面２２４Ａに接触しないようにリフレクタ格納部２２６の深さを大きくすることが考えられる。しかし、リフレクタ格納部２２６の深さを大きくとる場合、処理室２０１内を真空排気した際などにかかる応力に耐えるための強度（耐真空強度）をサセプタ２１７に持たせるため、柱状部２１７Ｂを太くしたり、数を増やしたりする必要があり、設置できるリフレクタ２１９の面積が小さくなってしまう。その結果、ヒータ２１８からの輻射熱を反射する面積が減ることになり、ヒータ２１８による加熱の効率や均一性が悪くなる。従って、リフレクタ格納部２２６の深さを大きくせずに、上述の課題を解決することが望ましい。
【００５０】
（第１の実施形態）
続いて上述の比較例に対する第１の実施形態について図５、図６及び図７（Ａ）（Ｂ）を用いて説明する。図５は、本実施形態に係るサセプタ２１７、ヒータ２１８及びリフレクタ２１９の構造を示す垂直断面図であり、図２における一点鎖線Ａ−Ａ´における垂直方向の断面を示している。図６は、図５の一部を拡大した拡大断面図である。なお、比較例と同一の構成には比較例と同一の符号を付している。
【００５１】
本実施形態では、サセプタ２１７における中部石英プレート２１７−２の下面であって、リフレクタ格納部２２６と対向する部分にリフレクタ対向凹部２２９を備えている。リフレクタ対向凹部２２９の天井面（リフレクタ格納部２２６に対向する面）は、所定以上の面粗さを有する粗面化加工が施されている。図６には粗面化された天井面が天井粗面２３０として示されている。
【００５２】
天井粗面２３０の面粗さは、少なくとも接着面２２４Ａが有する透明で平坦な面の面粗さよりも大きい。従って、後述するように、比較例に比べて、加熱圧着の際にリフレクタ２１９が中部石英プレート２１７−２の下面に張り付いてしまうことを抑制することができる。接着面２２４Ａの面粗さは、加熱圧着工程により接着面２２４Ｂと接着し易いように、例えばＲａ≦０．０５μｍの範囲であり、本実施形態における天井粗面２３０の面粗さはこの接着面２２４Ａのものよりも大きくなるように構成されている。リフレクタ２１９の張り付きをより確実に防止するためには、天井粗面２３０の面粗さをＲａ≧０．１μｍとすることが望ましい。例えば本実施形態ではＲａ＝約２μｍとしている。
【００５３】
リフレクタ対向凹部２２９は、加熱圧着工程の前に、研磨加工された接着面２２４Ａを研削することにより形成することができる。この際、研削加工によってリフレクタ対向凹部２２９の内壁面に生じる粗面を天井粗面２３０としてそのまま用いることができる。また、天井粗面２３０はリフレクタ対向凹部２２９の内側に形成されているため、リフレクタ対向凹部２２９を形成した後であっても、天井粗面２３０を残したまま中部石英プレート２１７−２の下面を研磨加工することにより接着面２２４Ａを形成することが可能である。なお、天井粗面２３０は、例えば、サンドブラストや熱処理等の物理的な加工処理や、フッ化水素による化学処理など、他の粗面化加工技術により形成されても良い。
【００５４】
また、リフレクタ格納部２２６の底面（リフレクタ２１９が載置される面）には、所定以上の面粗さを有する粗面化加工が施されていてもよい。図６には粗面化された底面が底粗面２３１として示されている。底粗面２３１が設けられることにより、加熱圧着の際にリフレクタ２１９がリフレクタ格納部２２６の底面に張り付いてしまうことを抑制することができる。  底粗面２３１の面粗さは天井粗面２３０と同じであってもよく、また、上述した天井粗面２３０の面粗さの値の範囲において適宜選択することもできる。また、リフレクタ格納部２２６は、リフレクタ対向凹部２２９と同様に、加熱圧着工程の前に、下部石英プレート２１７−３の上面を研削することにより形成することができ、この際にリフレクタ格納部２２６の内壁面に生じる粗面を底粗面２３１としてそのまま用いることができる。接着面２２４Ｂを形成するための研磨加工は、リフレクタ格納部２２６を形成する前後のどちらで行っても良い。また、天井粗面２３０と同様に、他の粗面化加工技術により底粗面２３１を形成してもよい。
【００５５】
図７（A）は、本実施形態において、加熱圧着工程をおこなっている際のリフレクタ２１９の状態を示す、サセプタ２１７等の垂直断面図である。同様に図７（Ｂ）は、本実施形態において、加熱圧着工程後にサセプタ２１７を冷却した際のリフレクタ２１９の状態を示す垂直断面図である。本実施形態の場合においても、加熱圧着により加熱されたリフレクタ２１９は熱膨張による変形し、例えば図７（Ａ）に示す接触箇所２２７のように、リフレクタ２１９の一部が天井粗面２３０に接触する場合がある。しかし、本実施形態においては、変形したリフレクタ２１９が中部石英プレート２１７−２の下面に接触したとしても、接触箇所２２７が粗面化された面（天井粗面２３０）であるため、加熱圧着のために透明で平坦な面になっている接着面２２４Ａに接触する場合よりも、リフレクタ２１９が張り付いてしまうことを抑制することができる。従って、図７（Ｂ）に示されているように、冷却後にリフレクタ２１９が元の形状に戻っても、リフレクタ２１９の張り付きによって生じる中部石英プレート２１７−２の下面の剥れやクラックが起こらないようにすることができる。さらに、リフレクタ２１９が冷却後も張り付いたまま元の形状に戻らないといった不具合を減らすことができる。
【００５６】
なお、上述の説明では、サセプタ２１７の加熱圧着工程でリフレクタ２１９が変形する場合について述べたが、加熱圧着工程以外であっても、リフレクタ２１９が高温で加熱されることで変形する可能性がある場合には、サセプタ２１７を本実施形態のように構成することによって、クラックなどの破損の発生を抑止できるという効果がある。
【００５７】
さらに、リフレクタ２１９が載置されている底粗面２３１も粗面化されていることによって、加熱圧着工程の際にリフレクタ２１９がリフレクタ格納部２２６の底面に張り付くことを抑制することができるので、冷却後にリフレクタ格納部２２６の底面で表面剥れが起こったり、リフレクタ２１９が変形したまま戻らなかったりといった不具合を減らすことができる。
【００５８】
また、本実施形態においては、変形したリフレクタ２１９が中部石英プレート２１７−２の下面に接触したとしても、リフレクタ２１９の張り付きを抑制することができるので、このような接触が発生しないようにリフレクタ格納部２２６の深さを大きく確保する必要がない。従って、リフレクタ格納部２２６の深さを従来よりも小さくして、サセプタ２１７の耐真空強度を向上させることができると共に、サセプタ２１７をより薄く形成することも可能となる。なお、リフレクタ対向凹部２２９の深さは、耐真空強度の観点からは小さい方が望ましい。本実施形態では加工精度を考慮して例えば０．２〜０．４ｍｍとしている。
【００５９】
（第２の実施形態）
続いて第２の実施形態について図８および図９を用いて説明する。図８は、本実施形態に係るサセプタ２１７、ヒータ２１８及びリフレクタ２１９の構造を示す垂直断面図であり、図２における一点鎖線Ａ−Ａ´における垂直方向の断面を示している。図９は、図８の一部を拡大した拡大断面図である。なお、第１の実施形態又は比較例と同一の構成には第１の実施形態又は比較例と同一の符号を付している。
【００６０】
本実施形態は前述の第１の実施形態の変形例であり、第１の実施形態におけるリフレクタ対向凹部２２９が設けられていない。本実施形態では、中部石英プレート２１７−２の下面であってリフレクタ格納部２２６に対向する部分に、所定以上の面粗さを有する粗面化加工が施されている。図９には粗面化された中部石英プレート２１７−２の下面が上部粗面２３２として示されている。
【００６１】
上部粗面２３２の面粗さは、第１の実施形態における天井粗面２３０と同様である。すなわち、天井粗面２３０の面粗さは、少なくとも接着面２２４Ａが有する透明で平坦な面の面粗さよりも大きい。従って、加熱圧着の際にリフレクタ２１９が中部石英プレート２１７−２の下面に張り付いてしまうことを抑制することができる。リフレクタ２１９の張り付きをより確実に防止するためには、上部粗面２３２の面粗さをＲａ≧０．１μｍとすることが望ましい。
【００６２】
本実施形態では、第１の実施形態のようにリフレクタ対向凹部２２９を設けない。従って、上部粗面２３２を形成するためには、加熱圧着工程の前に、研磨加工された接着面２２４Ａであってリフレクタ格納部２２６に対向する部分に対して、例えば、サンドブラストや熱処理等の物理的な加工処理や、フッ化水素による化学処理など、部分的な粗面化加工を行うことのできる手段を用いるのが好適である。但し、上部粗面２３２を先に形成した後に、その面のみを残して中部石英プレート２１７−２の下面を研磨することにより接着面２２４Ａを形成するなど、他の手法を用いることもできる。
【００６３】
本実施形態によれば、第１の実施形態におけるリフレクタ対向凹部２２９が設けられていないので、第１の実施形態よりもさらにサセプタ２１７の耐真空強度を向上させることができると共に、サセプタ２１７をより薄く形成することも可能となる。
【００６４】
なお上述ではシリコン膜に対する酸化処理や窒化処理などの改質処理を行う実施形態について記したが、本願に係る発明は他の処理にも適用可能である。例えば、原料ガスと反応ガスを供給して、基板に膜を形成する処理や、熱処理、アニール処理や、アッシング処理、エッチング処理などの基板処理を行う装置にも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、熱膨張により変形したリフレクタが、石英で形成されたサセプタに接触することによりサセプタを破損させることを防止する技術が提供される。
【符号の説明】
【００６６】
１００・・・基板処理装置、
２００・・・ウエハ、
２０１・・・処理室、
２１７・・・サセプタ、
２１８・・・ヒータ、
２１９・・・リフレクタ、
２２１・・・コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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