(57)【要約】【課題】  支持した被処理ウエハーの温度分布を均一にする半導体製造装置及び半導体製造方法を提供する。【解決手段】  等間隔のアレイ状の突起５０４が形成されたサセプター１０２で被処理ウエハー１０３を支持することにより、被処理ウエハー１０３とサセプター１０２との接触する部分が被処理ウエハー１０３の表面全面に対して均等に点接触し、限りなく面接触に近い状態となるので、被処理ウエハー１０３の温度分布が均一になる。【選択図】  図１
2006019572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理ウエハーを支持するためのサセプターを有する半導体製造装置において、
前記サセプターは、前記被処理ウエハー側の面に微細な突起を等間隔でアレイ状に形成したものであり、かつ、前記突起の形状はほぼ三角柱、三角錐、四角柱、四角錘のいずれか一つであることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記各突起の各側面は凹面であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記各突起は、平滑なサセプター母材上にほぼ球形の微粒子を２次元配列してマスクとし、そのマスクの上から前記サセプター母材上にセラミック、半導体材料または金属を成膜した後、前記微粒子を除去したものであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記各突起は、前記被処理ウエハー側の面及びその反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記微粒子は、シリカ、アルミナ、酸化チタン、ポリスチレンのうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記サセプター母材上に成膜されるセラミック、半導体材料または金属は、アルミナ、窒化シリコン、シリコン、窒化チタン、タングステンのうちの何れか一つであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記サセプター母材上に前記セラミック、前記半導体材料または前記金属を成膜した後、ウェットプロセスを利用して前記微粒子を除去して形成したサセプターを具備していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記サセプター母材上に前記セラミック、前記半導体材料または前記金属を成膜後、熱プロセスを利用して前記微粒子を除去して形成したサセプターを具備していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記微粒子が分散した分散液をサセプター母材に供給して前記微粒子を２次元に配列して形成したサセプターを具備することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
前記分散液の液性を、前記微粒子に応じて最適化したサセプターを具備したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項１１】
被処理ウエハーをサセプターで支持して半導体を製造する半導体製造方法において、
少なくとも前記被処理ウエハー側の面に微細な突起が等間隔でアレイ状に形成され、かつ、前記突起の形状がほぼ三角柱、三角錐、四角柱、四角錘のいずれかであるサセプターを用いることを特徴とする半導体製造方法。
【請求項１２】
前記各突起は、各側面が凹面であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置及び半導体製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、CVD(Chemical Vapor Deposition：化学反応による気相成長)法やスパッタリング法に代表される半導体製造プロセスにおける成膜工程においては、被処理物である半導体ウエハーの膜厚、膜質の均一性は非常に重要な特性となっている。
最近は特に、８インチウエハー、１２インチウエハーといった大型基板を用いるプロセスが主流であるために、その重要性はますます大きくなっている。このようなウエハーの成膜工程においては、被処理物であるウエハーの温度分布が膜厚、膜質の均一性に大きく影響することは周知の事実である。
ここで、一般に半導体業界では、ウエハサイズは呼称としてインチを用いた表示を行っており、ＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Material International）で国際標準となっている。ＳＥＭＩ規格に従えばウエハーの直径の寸法は、それぞれ
４インチ＝１００ｍｍ
５インチ＝１２５ｍｍ
８インチ＝２００ｍｍ
１２インチ＝３００ｍｍ
の意味で用いられている。
被処理物であるウエハーの面内の温度分布が不均一であれば、その上に形成される膜の膜厚、膜質も不均一になる。一枚のウエハーから多数の半導体チップを得る現状の半導体製造プロセスでは、面内の膜厚、膜質の不均一さは、得られる半導体チップにおける特性のバラツキの原因となり、結果的に歩留まりが減少するという問題が発生する。
【０００３】
このような問題を解決する技術として、サセプター表面の最大表面粗さを１０μｍ以下となるような鏡面加工を施すことが行なわれていた。この場合は、ウエハーの平坦性がサセプターの表面精度と同程度のものであれば熱伝導の均一性などに問題はないが、一般的にウエハー自体には数十μｍ程度の反りがあるために、厳密に言えば、サセプターに接触する領域と、接触しない領域とが発生し、これが熱伝導の不均一の原因になり、結果的に、ウエハー面内の温度にバラツキが生じる。
また、これとは逆の解決策として、サセプター表面をサンドブラスト処理によって最大表面粗さを１０μｍ以上になるように人工的に表面を粗く仕上げる処理を施して、サセプターとウエハーとの実質的な接触面積が小さくすることにより、鏡面加工を施したサセプターを用いた場合に比べて、ウエハー自体の面内の熱伝導による効果が顕著に現れ、その結果温度ムラが若干改善される効果が期待できるという技術が開示されている。
しかしながらサンドブラスト処理を用いた場合のサセプター表面は、微視的に見れば、穴の深さや形状、さらに穴の配列などすべて不規則なものになることは避けられない。構造的に不規則であるということは、サセプターと被処理ウエハーとの接触の度合いが不規則という事になり、熱伝導が不均一になり、被処理ウエハーに大きな温度分布を生じさせることとなる。
【０００４】
これらの問題点を解決する対策として以下に示す技術が提案されている。
（１）半導体製造装置用サセプター
この技術は、半導体製造装置用のサセプターにおいて、被処理基板を設置する面とは反対の裏面全体に多数の凹凸を形成して、サセプター裏面側に設置されたヒーターからの放射熱の吸収面積を増大させ、それにより被処理基板の温度ムラを低減することを目的とする技術である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
（２）サセプター
この技術は、半導体ウエハーを設置する面を有するサセプターにおいて、同一寸法に設計された深さを有する凹部が規則的に配列され、かつ、凹部の断面形状が半円状、もしくは逆三角形形状であることを特徴とするサセプターを提供する技術である（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】実用新案登録第２６０３２９６号公報
【特許文献２】特許第２９０１５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１記載の技術は、現実的にサセプター裏面側に設置されたヒーターからの放射熱の吸収面積を増大させるほどの凹凸形状を形成するには、機械加工の面から非常に時間の要するものとなり、さらに、効果的に吸収面積を増大させるためには、凹凸形状を微細なものにする必要があり、そうするとますます、機械加工に要する時間が膨大なものとなり、非現実的な解決策となるという問題がある。また、この技術では、サセプターの被処理ウエハーと接する表面にはなんら工夫がなされていないために、被処理ウエハーの温度の均一化に対する対策としては不十分である。
また、特許文献２記載の技術は、規則的な凹部を形成するという意味では、確かにサンドブラスト処理で形成される深さや形状が不規則になるという問題は解決できる可能性があるものである。しかし、特許文献２記載の技術においてはその規則的な凹部の形成法が、機械的なディンプル加工、もしくはリソグラフィー技術を用いているために、先に紹介した従来技術と同様、形成工程が複雑で、非常に時間のかかる高コストな形成プロセスにならざるを得ないものである。
そこで、本発明の目的は、支持した被処理ウエハーの温度分布を均一にする半導体製造装置及び半導体製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、被処理ウエハーを支持するためのサセプターを有する半導体製造装置において、前記サセプターは、前記被処理ウエハー側の面に微細な突起を等間隔でアレイ状に形成したものであり、かつ、前記突起の形状はほぼ三角柱、三角錐、四角柱、四角錘のいずれか一つであることを特徴とする。
請求項１記載の発明によれば、等間隔のアレイ状の突起が形成されたサセプターで被処理ウエハーを支持することにより、被処理ウエハーとサセプターとの接触する部分が被処理ウエハーの表面全面に対して均等に点接触し、限りなく面接触に近い状態となるので、被処理ウエハーの温度分布が均一になる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記各突起の各側面は凹面であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記各突起は、平滑なサセプター母材上にほぼ球形の微粒子を２次元配列してマスクとし、そのマスクの上から前記サセプター母材上にセラミック、半導体材料または金属を成膜した後、前記微粒子を除去したものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の前記各突起は、前記被処理ウエハー側の面及びその反対側の面に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記微粒子は、シリカ、アルミナ、酸化チタン、ポリスチレンのうちのいずれか一つであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載の発明において、前記サセプター母材上に成膜されるセラミック、半導体材料または金属は、アルミナ、窒化シリコン、シリコン、窒化チタン、タングステンのうちの何れか一つであることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記サセプター母材上に前記セラミック、前記半導体材料または前記金属を成膜した後、ウェットプロセスを利用して前記微粒子を除去して形成したサセプターを具備していることを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記サセプター母材上に前記セラミック、前記半導体材料または前記金属を成膜後、熱プロセスを利用して前記微粒子を除去して形成したサセプターを具備していることを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記微粒子が分散した分散液をサセプター母材に供給して前記微粒子を２次元に配列して形成したサセプターを具備することを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記分散液の液性を、前記微粒子に応じて最適化したサセプターを具備したことを特徴とする。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、被処理ウエハーをサセプターで支持して半導体を製造する半導体製造方法において、少なくとも前記被処理ウエハー側の面に微細な突起が等間隔でアレイ状に形成され、かつ、前記突起の形状がほぼ三角柱、三角錐、四角柱、四角錘のいずれかであるサセプターを用いることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記各突起は、各側面が凹面であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
等間隔のアレイ状の突起が形成されたサセプターで被処理ウエハーを支持することにより、サセプターと被処理ウエハーとの接触する部分が被処理ウエハーの表面全面に対して均等に点接触し、限りなく面接触に近い状態となるので、被処理ウエハーの温度分布が均一になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
半導体製造装置の典型的な例としてのCVD装置における構成、及び動作について図を用いて以下に説明する。
図１は本発明の半導体製造方法を適用した半導体製造装置の一実施の形態を模式的に示した図である。
同図において、排気管(212)及びバルブ(211)を介して接続された真空排気系（図示せず）により減圧状態に排気可能な成膜チャンバー（101）内に被処理ウエハー（103）を保持するサセプター（102）及び被処理ウエハー（103）をサセプター（102）に固定するクランプリング（104）が設置されている。サセプター（102）の裏面側（図では下側）にはサセプター（102）を加熱するヒーター（105）が外部電源（106）に接続されて設置されている。さらに、ガス供給設備（図示せず）から、ガス管(110)を介してガスが導入され、サセプター（102）上に支持された被処理ウエハー（103）に対向して設置されたガスシャワーヘッド（107）からガスが供給されるようになっている。また、成膜チャンバー（101）内に供給されたガスを分解するためのプラズマを発生させる電極（108）が高周波電源（109）に電気的に接続されてサセプター（102）とガスシャワーヘッド（107）との間に設置されている状態を示している。
【００２１】
一般的に、被処理ウエハー（103）をサセプター（102）上の所定に位置に設置し、成膜工程において必要な温度まで被処理ウエハー（103）を加熱するが、この加熱の際に、サセプター（102）と被処理ウエハー（103）との間の熱伝導に不均等な分布があると、成膜される面である被処理ウエハー（103）表面（この場合上面）の温度も不均一になる。このような真空の環境では、対流による熱の伝達はほとんど起こらないために、直接的に接することによる熱伝導と、輻射による熱伝導とが支配的になる。CVDなどの薄膜形成プロセスでは、成膜温度によって得られる膜の特性（膜厚、内部応力、屈折率、光透過率など）が大きく違ってくることは周知の事実である。従って、サセプター（102）と被処理ウエハー（103）との接触は成膜上非常に重要な要因となる。
本発明の構成では、サセプター（102）の表面に規則正しく配列した微細な突起形状を形成することにより、サセプター（102）と被処理ウエハー（103）とが、限りなく面接触に近い点接触で接するので、熱的接触の効率（熱伝導の効率）が向上し、被処理ウエハー（103）の温度の面内分布を著しく改善（均一化）できるものである。かつ、規則正しく配列した微細な突起形状はその形成方法から言って、突起の形状、高さ、配列状態の均一性は非常に高いものとなり、熱伝導における不均一さを解消することができる。
【００２２】
図１では、CVD装置を例にとってその装置構成を説明したが、本発明におけるサセプターはCVD装置に限らず、ECR-CVD装置やスパッタリング成膜装置などの他の成膜装置のみならず、エッチング装置などの多くの半導体製造装置に適用できる発明であることはいうまでもない。
また、さらに本発明の効果をより大きく得る構成として、図２に示したごとく、サセプター（202）の裏面、すなわちヒーター（205）側にも規則正しく配列した微細な突起形状を形成すれば、ヒーター（205）からの輻射熱を受けるサセプター（202）の実効的な面積が増大し、ヒーター（205）からの熱エネルギーを効率よく吸収できるばかりか、熱的なレスポンスが向上するために、昇温スピード、温度の制御性にも優れた半導体製造装置となる。
尚、図２は本発明の半導体製造方法を適用した半導体製造装置の他の実施の形態を模式的に示した図である。同図において、201は成膜チャンバー、203は被処理ウエハー、204はクランプリング、207は外部電源、208は電極、209は高周波電源部、210はガス管、211はバルブ、212は排気管をそれぞれ示す。
【００２３】
ここで、本発明で用いるサセプターの特徴、構成、動作について、サセプターの製造方法を示した図を用いて以下に説明する。
図３（ａ）は、本発明によるサセプターの製造方法について工程の概略を模式的に示した外観斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の平面図である。
図３（ａ）は、サセプター母材（301）に微粒子（302）を規則正しく配列した状態を示している。このように微粒子（302）を規則正しく２次元配列する技術は、すでに提案されている公知の技術を用いれば容易に実現できるものである。例えば、登録特許第２８２８３７４号公報には、微粒子（302）の液状分散媒体をサセプター母材表面に展開して液体薄膜を形成し、液厚を粒子径サイズと同等かそれより小さくし、液が蒸発する際の横方向（サセプター母材（301）の面に平行な方向）に働く表面張力により微粒子（302）を２次元で凝集させて配列を行なう技術が開示されている。
このように、微粒子（302）を規則正しく配列する工程が完了したものを上面から見た状態を模式的に示したものが図３（ｂ）である。この図では、配列した微粒子（302）がマスクとなるために、一般的なフォトリソグラフィー技術で言うところの開口部はハッチングで示した領域（303）となる。つまり、この領域（303）のみが、サセプター母材（301）に密着してセラミックまたは半導体材料または金属が成膜されることになる。
【００２４】
次に、公知の手段を用いて、セラミック、半導体材料または金属をサセプター母材上に成膜する。
このようにしてサセプター母材上に微細な突起を成膜した後の状態を図４に模式的に示す。
微粒子(402)をマスクにして成膜することになるために、導電性材料、半導体材料または金属(404)は、サセプター母材(401)の表面だけでなく、微粒子(402)の表面にも成膜される。が、しかし、ここで重要な点は、配列した微粒子(402)同士の「隙間」にサセプター母材(401)に密着してセラミック、半導体材料または金属が成膜されることである。
次の工程として、公知の手段によって、微粒子(402)を除去する。
微粒子(402)の除去は、ウェットエッチングを用いてもよく、熱エネルギーを用いてもよい。例えば、サセプター母材(401)にアルミナを用い、微粒子(402)としてシリカを用い、成膜するセラミックとしてタングステンを用いれば、微粒子(402)の除去にはフッ酸を用いることにより、他の材料に対し影響を与えることなく容易にシリカ微粒子のみの除去ができる。また、微粒子(402)として、ポリスチレンを用いた場合には、トルエンやＴＨＦ（テトラヒドロフラン）などの有機溶媒を用いることによって、容易に微粒子(402)のみを除去できる。また、微粒子(402)として、ポリスチレンを用いた場合には、有機溶媒を用いる他熱エネルギーを用いても除去は可能である。
このようにして、サセプター母材から微粒子のみを除去した後の状態を図５に模式的に示す。
同図からも解るように、規則正しく配列した微粒子によって形成された隙間も規則正しく形成され、サセプター母材(501)に形成されたセラミック、半導体材料または金属による微細な突起(504)も、非常に規則正しく、また、形状や大きさの非常に揃ったものとなる。
【００２５】
ここで、図３（ａ）に示したように微粒子（302）の配列構造が三角格子を基本構造として規則正しく最密充填配列した微粒子集積体をマスクとしてサセプター母材(401)上にセラミック、半導体材料、または金属を成膜した場合には、図５に示したように略三角柱に近い形状の微細な突起(504)が形成されることになる。
しかし、微粒子の規則配列には、正方格子を基本とした規則的配列も存在する。その配列の状態を図６（ａ）に示す。このような配列状態の微粒子(602)からなるマスクに対して、成膜に寄与する成分の基板（サセプター母材(601)）に対する入射角度の分布が大きく垂直入射性の小さい成膜手法を用いてサセプター母材(601)上にセラミック、半導体材料、または金属を成膜した場合には、微粒子(602)の影になった部分にも成膜に寄与する成分が回り込む現象が起きる。その結果、微粒子(602)の隙間に成膜されたセラミック、半導体材料、または金属は、若干すそを引いた形状の突起となる。このときの状態を示したものが、図６（ｂ）である。
サセプター母材（601）上に、微粒子マスクの隙間を通って若干回り込みながら成膜されたセラミック、半導体材料または金属からなる微細な突起（604）は図６（ｂ）に示したごとく、すそを引いた形状を有する突起（604）として規則正しく形成される。図６（ｂ）に示したようにこのときの微細な突起（604）の形状は、略四角錘に近い形状となる。
このような、微細な突起を規則正しく形成することは、従来の技術である、フォトリソグラフィー工程、ドライエッチング工程を駆使すれば、実現可能なことである。例えば、特許登録第２９０１５３６号公報には、機械的なディンプル加工や、リソグラフィー技術を用いて規則的な凹部を形成したサセプターを提供する技術が開示されている。
しかしながら、微細な突起のサイズを非常に微細にする場合、高解像度のフォトリソグラフィー工程と、微細パターンを実現するドライエッチング工程とが同時に必要となり、どちらの技術が欠けても実現できず、技術的な困難さが増加するばかりでなく、非常に高価な製造装置が必要になるという大きな問題点を有する。
これに対して、本発明を用いれば、どの程度微細なパターンを形成できるかは、用いる微粒子のサイズで決定できるものであり、現状では、粒径の分布が小さく、１個の微粒子の形状が真球に近い数μｍ程度の球状微粒子は容易に得ることができ、それを規則正しく配列させることも容易な技術である。このような微粒子配列体をマスクとして用いる本発明では、微粒子配列の隙間が重要な寸法決定要因であるために、フォトリソグラフィー技術などの高コストで複雑なプロセスをまったく用いることなく微粒子のサイズと材質との選択を適切にすれば、容易に実現するものである。このように、本発明は、入手しやすい材料を用いて、且つ、実現容易な技術を用いて、非常に簡単なプロセスで、規則正しく配列した微細な突起を制御性良く形成することができる非常に有効な技術である。
またさらに、本発明は、高品質の微粒子配列を、分散液を用いることにより実現することを特徴の一つとしている。
すなわち、乾燥状態では、凝集しやすくなる超微粒子であっても、分散液という状態の利点を最大限に利用し分散性を向上させることにより凝集を防ぎ、ｐＨの制御、例えば添加するイオン種を適切に選択、制御することにより、等電点の関係を利用することができる。その結果、高品質の微粒子配列が得られるものである。
この点についてさらに詳細に説明する。
【００２６】
一般に、例えば金属酸化物からなる微粒子を水中に浸漬すると、微粒子は正または負の電荷を持ち、電界が存在すると対向する電場を有する方向へ移動する。この現象が電気泳動現象である。この電気泳動現象によって、微粒子の水中における荷電すなわち界面電位（ゼータ電位）の存在を知ることができる。この界面電位は微粒子−水系のｐＨによって大きく変化する。
一般に横軸に水系のｐＨをとり、縦軸に界面電位をとると、界面電位は水系のｐＨによって変化し、界面電位「0」を切る点の水系のｐＨを「等電点」と定義される。この現象から、一般的に金属酸化物微粒子表面の界面電位は、酸性側では正、アルカリ側では負の極性を取る。
しかし、この等電点は材料によって大きく異なり、例えば、コロイダルシリカでは「2.0」、酸化チタン（合成ルチル）では「6.7」、α-アルミナでは「9.0」という値が紹介されている。つまり、等電点から離れるほど界面電位が大きくなり、酸性側にいくほど界面電位の値は正の大きい方に向かい、また逆に、アルカリ側にいくほど界面電位の値は負の大きい方に向かう。これはｐＨで制御することができるものである。
ｐＨの制御は、酸やアルカリの添加で、制御性よくコントロールできるものである。本発明では、この現象を積極的に利用するものであり、分散液の状態で微粒子の凝集を効果的に防ぐことができるものである。この結果、分散液を基板に供給した際にも、微粒子が凝集しない状態で存在するために、その後の配列の工程において、高品質の配列状態を容易に実現できるものである。この現象は、乾式プロセスでは得られない利点といえる。
以下に実施例を用いて更に詳細に説明する。本発明は、サセプター自体に大きな特徴を有しているものであるので、サセプターの製造方法を重点的に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２７】
（１）微粒子マスクの形成
サセプター母材として直径が１２５ｍｍで、厚さが８ｍｍのアルミナセラミックスを用い、微粒子として粒径が１０μｍのシリカを用いた。シリカを５％の濃度で純水中に分散させて、その分散液をアルミナセラミックス上に全面に滴下し、室温が２４℃で、湿度が８０％の雰囲気で乾燥させた。この条件で、２次元に最密充填したシリカの集積体が得られることは、事前の実験で確認している。
（２）微細な突起の形成
本実施例では、微細な突起を構成する材料としてタングステンを用いた。形成方法は、タングステンの原料ガスとして６フッ化タングステン（WF6）を用い、還元性ガスとして水素及びモノシラン（SiH4）を用い、ベースガスとしてアルゴンを用いたブランケットタングステンCVD法を用いた。この成膜手法により１分間成膜を行なった。
（３）微粒子マスクの除去とサセプターの形成
タングステンの成膜後、サンプル全体を１５％フッ酸に３分間浸漬して、微粒子マスクを全部除去した。
（４）半導体製造装置での評価
上記の工程により得られたサセプターを一般的なプラズマCVD装置に装着した。基板（被処理ウエハー）として４インチシリコンウエハーを用い、サセプター裏面側に設置したヒーターにより約２５０℃に加熱を行ない、基板の温度分布を測定した。その結果、温度のバラツキが非常に小さく均一に加熱されていることが確認できた。このような条件で、原料ガスにモノシランと水素とを用いてアモルファスシリコン膜を成膜し、その膜厚分布を測定したところ非常に均一であった。
【実施例２】
【００２８】
（１）微粒子マスクの形成
実施例１と同様に、サセプター母材として直径が１２５ｍｍで、厚さが８ｍｍのアルミナセラミックスを用い、微粒子として粒径が１０μｍのシリカを用いた。シリカを５％の濃度で純水中に分散させて、その分散液をアルミナセラミックス上に全面に滴下し、室温が２４℃で、湿度が８０％の雰囲気で乾燥させた。この条件で、２次元に最密充填したシリカの集積体が得られることは、事前の実験で確認している。
（２）微細な突起の形成
実施例１とは異なり、本実施例では微細な突起を構成するサセプター母材として窒化チタンを用いた。また、形成方法として窒化チタンターゲットを有するロングスロースパッタリング法を用いた。窒化チタンターゲットと基板（被処理ウエハー）との距離は６００ｍｍの装置構成である。この成膜手法により２分間成膜を行なった。
（３）微粒子マスクの除去とサセプターの形成
実施例１と同様に窒化チタンの成膜後、サンプル全体を１５％フッ酸に３分間浸漬して、微粒子マスクを全て除去した。
（４）半導体製造装置での評価
上記の工程により得られたサセプターを一般的なプラズマCVD装置に装着した。基板として４インチシリコンウエハーを用い、サセプター裏面側に設置したヒーターにより２５０℃に加熱を行ない基板の温度分布を測定した。その結果、温度のバラツキが非常に小さく均一に加熱されていることが確認できた。このような条件で、原料ガスにモノシランと水素とを用いてアモルファスシリコン膜を成膜し、その膜厚分布を測定したところ非常に均一であった。
【実施例３】
【００２９】
（１）微粒子マスクの形成
本実施例では、これまでの実施例とは異なり、微粒子として酸化チタンを用い、かつ分散液を酸性とした。以下に詳細に説明する。
純水５００ｍＬに酸化チタン微粒子（平均粒径＝１２μｍ）１５ｍｇを分散させ、更に液性を酸性に制御するために、塩酸を２００μＬ添加した。分散液のｐＨは「2.55」であった。
このようにする理由は、以下のことによる。
つまり、酸化チタン微粒子の等電点は一般的に「6.7」といわれているので、純水のように、中性（ｐＨ＝7.0）の溶液では界面電位はほとんど「0」に近い。従って、酸化チタン微粒子を制御性良くマイグレーションさせるには、分散液の液性を酸性側もしくはアルカリ性側にして、界面電位を大きくすることが有効である。
本発明のごとく、溶液系を用いることにより、液性も制御が可能となり、幅広い材料への応用が可能となるものである。
また、実施例１とは異なり、導電性基板として縦横が５０ｍｍ×５０ｍｍで、厚さが０．５ｍｍのチタンを用いた。また、微粒子として粒径が２μｍの酸化チタンを用いた。
酸化チタン微粒子を分散させた分散液を縦横が５０ｍｍ×５０ｍｍで、厚さが０．５ｍｍのチタン基板上に全面に滴下し、室温が２４℃で、湿度が８０％の雰囲気で乾燥させた。この条件で、２次元に最密充填した酸化チタンの集積体が得られることは、事前の実験で確認している。
（２）微細な突起の形成
実施例２と同様に、本実施例では電子放出材料として窒化チタンを用いた。ただし、形成方法として実施例２とは異なり、窒化チタンをターゲットとするECRスパッタリング法を用いた。この成膜手法により２分間成膜を行なった。
（３）微粒子マスクの除去とサセプターの形成
本実施例では、サセプター母材のアルミナや、微細な突起である窒化チタンに損傷を与えることなく、酸化チタン微粒子のみを除去する手段として、アルカリエッチングの手法を用いた。すなわち、１規定の水酸化カリウム水溶液に３分間浸漬し、酸化チタン微粒子の全部を除去した。
（４）半導体製造装置での評価
上記の工程により得られたサセプターを一般的なスパッタリング装置に装着した。基板として４インチシリコンウエハーを用い、サセプター裏面側に設置したヒーターにより２５０℃で加熱を行ない基板の温度分布を測定した。その結果、温度のバラツキが非常に小さく均一に加熱されていることが確認できた。このような条件で、ターゲットにチタンを用い、反応ガスとして窒素を導入しながら反応性スパッタリングを行ない、窒化チタン膜を成膜し、その膜厚分布を測定したところ非常に均一であった。
【実施例４】
【００３０】
（１）微粒子マスクの形成
本実施例では、サセプター母材として直径が１２５ｍｍで、厚さが８ｍｍのアルミナセラミックスを用い、微粒子として粒径が１５μｍのポリスチレンを用いた。ポリスチレンを６％の濃度で純水中に分散させて、その分散液をサセプター母材上に全面に滴下し、室温が２４℃で、湿度が８０％の雰囲気で乾燥させた。この条件で、２次元に最密充填したシリカの集積体が得られることは、事前の実験で確認している。
（２）微細な突起の形成
本実施例では、微細な突起を構成する材料としてタングステンを用いた。形成方法は、タングステンの原料ガスとして6フッ化タングステン（WF6）を用い、還元性ガスとして水素、モノシラン（SiH4）を用い、ベースガスとしてアルゴンを用いたブランケットタングステンCVD法を用いた。この成膜手法により１分間成膜を行なった。
（３）微粒子マスクの除去とサセプターの形成
本実施例においては、これまでのような無機材料の微粒子を用いているわけではないので、酸やアルカリによる除去は適さず有機溶媒が有効である。そこで、本実施例ではアセトンを用いた。アセトン中に１０分間浸漬し、ポリスチレン微粒子を全部除去した。
（４）半導体製造装置での評価
上記の工程により得られたサセプターを一般的なスパッタリング装置に装着した。基板として４インチシリコンウエハーを用い、サセプター裏面側に設置したヒーターにより２５０℃に加熱を行ない基板の温度分布を測定した。その結果、温度のバラツキが非常に小さく均一に加熱されていることが確認できた。このような条件で、ターゲットにチタンを用い、反応ガスとして窒素を導入しながら反応性スパッタリングを行ない、窒化チタン膜を成膜し、その膜厚分布を測定したところ非常に均一であった。
【実施例５】
【００３１】
（１）微粒子マスクの形成
本実施例では、サセプター母材として直径が１２５ｍｍで、厚さが８ｍｍのアルミナセラミックスを用い、微粒子として粒径が１５μｍのポリスチレンを用いた。ポリスチレンを６％の濃度で純水中に分散させて、その分散液をサセプター母材上に全面に滴下し、室温が２４℃で、湿度が８０％の雰囲気で乾燥させた。この条件で、２次元に最密充填したシリカの集積体が得られることは、事前の実験で確認している。
次に、本実施例では、裏面にも微細な突起を有するサセプターを形成するために、上述の工程を経たサセプター母材を一旦７０℃の雰囲気で２時間加熱処理を行ない、サセプター母材とポリスチレンとの密着強度を向上させた。続いて、先に述べた方法と同様の方法でサセプター母材の裏面にもポリスチレン微粒子を配列させた。
（２）微細な突起の形成
実施例２と同様に、本実施例では電子放出材料として窒化チタンを用いた。ただし、形成方法として実施例２とは異なり、窒化チタンをターゲットとするECRスパッタリング法を用いた。この成膜手法により２分間成膜を行なった。
（３）微粒子マスクの除去とサセプターの形成
本実施例では、ポリスチレン微粒子の除去は熱処理を用いて行なった。５５０℃に設定したオーブンに酸素ガスを０．５リットル/分流量で導入し、その中に上記の工程を経たサセプター母材を設置し、３時間保持した。事前の実験で、この条件でポリスチレン微粒子が完全に除去されたことを確認している。
（４）半導体製造装置での評価
上記の工程により得られたサセプターを一般的なスパッタリング装置に装着した。基板として４インチシリコンウエハーを用い、サセプター裏面側に設置したヒーターにより４００℃に加熱を行ない基板の温度分布を測定した。その結果、温度のバラツキが非常に小さく均一に加熱されていることが確認できた。このような条件で、ターゲットにチタンを用い、反応ガスとして窒素を導入しながら反応性スパッタリングを行ない、窒化チタン膜を成膜し、その膜厚分布を測定したところ非常に均一であった。
【００３２】
（本発明の作用効果）
（１）請求項１、１１に対応する作用効果
請求項１、１１における半導体製造装置は、微細な突起が等間隔でアレイ状に配置された形状で形成されたものであり、かつ、微細な突起の形状が概ね、三角柱、三角錐、四角柱、四角錘のいずれかの形状をなしているサセプターを具備していることを特徴としている。このため、サセプターと被処理ウエハーとの熱伝導の効率が向上し、均一性に優れた被処理ウエハーの加熱が可能となり、膜厚、膜質などの特性における面内分布が非常に小さい形成膜が得られる半導体製造装置を提供することができる。
（２）請求項２、１２に対応する作用効果
請求項２、１２においては、微細な突起の各側面が凹面であることを特徴としている。このため、各微細な突起の機械的強度が増加し、信頼性の高いサセプターとなり、その結果半導体製造装置全体の信頼性も向上する。
（３）請求項３に対応する作用効果
請求項３においては、微細な突起が、実質的に球形の微粒子を２次元配列して形成した集積体をマスクとして、セラミックまたは半導体材料または金属を形成することにより得られたものであることを特徴としている。このため、高額な設備が不要で、省エネルギープロセスを用いて微細加工が可能となり、信頼性、耐久性が高く、熱伝導効率の均一性に優れたサセプターを得ることができ、その結果、膜厚、膜質などの特性における面内分布が非常に小さい形成膜が得られる半導体製造装置を提供することができる。
（４）請求項４、１１に対応する作用効果
請求項４、１１においては、サセプターの表面のみならず裏面にも微細な突起が形成されたものであることを特徴としている。このため、加熱用ヒーターからのエネルギーを効率的に吸収することができるので、昇温速度が速く、温度制御性に優れた半導体製造装置を提供することができる。
（５）請求項５に対応する作用効果
請求項５においては、サセプターを形成する際に用いる実質的に球形の微粒子がシリカ、アルミナ、酸化チタン、ポリスチレンのうちの一つであることを特徴としている。形状が真球に近く、粒径のバラツキが小さい微粒子を入手しやすいので、高精度に配列したパターンが容易に得られ、その結果、高品質のサセプター、半導体製造装置が得られる。
（６）請求項６に対応する作用効果
請求項６においては、前記サセプターを形成する際に用いるセラミックまたは半導体材料または金属が、アルミナ、窒化シリコン、シリコン、窒化チタン、タングステンのうちの何れか一つであることを特徴としている。このため信頼性、耐久性に優れたサセプターが得られ、耐久性に優れた半導体製造装置を得ることができる。
（７）請求項７に対応する作用効果
請求項７においては、前記セラミックまたは半導体材料または金属の形成後、ウェットプロセスを利用して微粒子を除去して形成したサセプターを具備していることを特徴としている。このため、比較的簡単なプロセスで、寸法精度の制御性に優れた微細な突起を有するサセプターが得られ、熱伝導の均一性に優れた半導体製造装置を得ることができる。
（８）請求項８に対応する作用効果
請求項８においては、セラミックまたは半導体材料または金属の形成後、熱プロセスを利用して微粒子を除去して形成したサセプターを具備していることを特徴としている。このため、比較的簡単なプロセスで、寸法精度の制御性に優れたサセプターが得られ、耐久性に優れた半導体製造装置を得ることができる。
（９）請求項９に対応する作用効果
請求項９においては、微粒子を２次元に配列する工程が、微粒子が分散した分散液をサセプター母材に供給する手段を含む工程であることを特徴としている。このため、簡単なプロセスで、高精度に配列したパターンが容易に得られる。
（１０）請求項１０に対応する作用効果
請求項１０においては、微粒子を分散させた分散液の液性を、基板および微粒子に応じて最適化することを特徴としている。このため、欠陥が無く高規則性を有する微粒子マスクを容易に得ることができ、その結果、非常に規則正しく配列した微細突起を有するサセプターが確実に得ることができ、その結果高性能な半導体製造装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の半導体製造方法を適用した半導体製造装置の一実施の形態を模式的に示した図である。
【図２】本発明の半導体製造方法を適用した半導体製造装置の他の実施の形態を模式的に示した図である。
【図３】（ａ）は、本発明によるサセプターの製造方法について工程の概略を模式的に示した外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）の平面図である。
【図４】サセプター母材上に微細な突起を成膜した後の状態を模式的に示す図である。
【図５】サセプター母材から微粒子のみを除去したあとの状態を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）は正方格子を基本とした配列状態を示す図であり、（ｂ）は突起が形成されたサセプター母材の外観斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０１    成膜チャンバー
１０２    サセプター
１０３    ウエハー
１０４    クランプリング
１０５    ヒーター
１０６    外部電源
１０７    ガスシャワーヘッド
１０８    電極
１０９    高周波電源
１１０    ガス管
１１１    バルブ
１１２    排気管
【図１】
2006019572.tif 000003
【図２】
2006019572.tif 000004
【図３】
2006019572.tif 000005
【図４】
2006019572.tif 000006
【図５】
2006019572.tif 000007
【図６】
2006019572.tif 000008