(57)【要約】【課題】基板面内の領域温度制御を損なうことなく、加熱手段へのガス進入を防止し、加熱部の劣化や汚染等を防止でき、加熱手段のクリーニング回数を低減することを可能とする。【解決手段】ウェハＷを載置するサセプタ５０を分割せずに一体的に構成する。サセプタ５０を介してウェハＷを加熱するヒータ４１は、加熱度合いが異なる分割されたサセプタイン用ヒータ４１Ａ、サセプタアウト用ヒータ４１Ｂを有する。一体的に構成したサセプタ５０のヒータ４１Ａ、４１Ｂ間の位置に対応するウェハ載置側表面部分に、ウェハＷを載置したとき当該部分でウェハＷを非接触とする凹部５０Ｃを設ける。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を基板載置台上に載置させた状態で、前記基板載置台の下側に配置された加熱手段により前記基板載置台を介して前記基板を加熱し、基板上にガスを供給することにより所望の処理を行なう基板処理装置において、
前記加熱手段を、前記基板の基板面内の領域温度制御を可能とするために複数の加熱部に分割し、
前記複数の加熱部で加熱される基板載置台を分割せずに一体的に構成し
前記一体的に構成した基板載置台の基板載置側表面であって、前記複数の加熱部間に対応する位置に、基板が非接触となる凹部を設けたことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板処理装置に係り、特にその基板載置台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基板処理装置は、サセプタなどの基板載置台上にウェハを載置した状態で、サセプタの下側に配置される加熱手段によりウェハを加熱し、ウェハ上にガスを供給することにより所望の処理を行なうものである。ここで、加熱手段によってウェハを均一に加熱すると、装置の構造上などの理由から、ウェハ面内は均一に処理されない。そこで、加熱手段を複数の加熱部に分割して、加熱部ごとに加熱度合いを異ならせて、基板面内を領域温度制御している。
【０００３】
図４は、そのような領域温度制御を可能とするサセプタ近傍の部分拡大縦断面図を示している。加熱手段５は同心状に内側ヒータ６と外側ヒータ７とに分割される。これに応じてサセプタ１も同心状に内側サセプタ部２と外側サセプタ部３とに分割してある。その分割部４を嵌め合わせることで、内側サセプタ部２と外側サセプタ部３とを熱的に分離するとともに、サセプタ１を一体化している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した基板処理装置では、基板載置台が、分割された載置台部を嵌め合わせることで一体化しているため、嵌め合せ部に隙間が形成される。その隙間を通って、基板上に供給されたガスが基板載置台の下側に配置された加熱手段に進入して加熱部を劣化する。また、加熱手段へガスが進入するのが避けられず、加熱手段が汚染し頻繁にクリーニングする必要が生じる。
【０００５】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、基板面内の領域温度制御を損なうことなく、加熱手段へのガス進入を防止し、加熱部の劣化や汚染等を防止でき、加熱手段のクリーニング回数を低減することが可能な基板処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を基板載置台上に載置させた状態で、前記基板載置台の下側に配置された加熱手段により前記基板載置台を介して前記基板を加熱し、基板上にガスを供給することにより所望の処理を行なう基板処理装置において、前記加熱手段を、前記基板の基板面内の領域温度制御を可能とするために複数の加熱部に分割し、前記複数の加熱部で加熱される基板載置台を分割せずに一体的に構成し前記一体的に構成した基板載置台の基板載置側表面であって、前記複数の加熱部間に対応する位置に、基板が非接触となる凹部を設けたことを特徴とする。
【０００７】
基板載置台を一体的に構成して基板載置台に隙間が形成されないようにしたので、基板上に供給されたガスが、基板載置台を通過して基板載置台の下側に配置された加熱手段に進入するのを防止できる。また、ガス進入を防止できるので、加熱部の劣化を防止できる。さらに、ガスが加熱手段に進入しないので加熱手段の汚染を低減でき、加熱手段のクリーニング回数を減らすことができる。
【０００８】
また、一体的に構成した基板載置台の前記加熱部間の位置に対応する基板載置側表面部分に凹部を設けたので、基板を基板載置台上に載置すると、その凹部で基板は非接触となる。したがって、基板載置台を一体的に構成しても、凹部を境に分割される複数の基板領域間の熱の干渉が低減するので、複数の加熱部の異なる加熱度合いを、複数の加熱部に対応する各基板領域に反映させることができ、基板面内の領域温度制御が損なわれない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図２は、本発明の一実施の形態の基板処理装置を説明するための要部概略縦断面図である。同図に示すように、本実施の形態の基板処理装置は、チャンバ１０と、基板移動ユニット２０と、カバープレート３０とを備えている。チャンバ１０は、チャンバ側壁６０と、底板（図示せず）と、チャンバ蓋７２と上蓋７３とを備えている。
【００１１】
チャンバ蓋７２の内側にはシャワープレート７０が設けられている。上蓋７３の内側には拡散板７６が設けられている。上蓋７３はシャワープレート７０を覆って設けられている。上蓋７３にはガス導入管７５が取り付けられており、ガス導入管７５は、拡散板７６を介して拡散板７６とシャワープレート７０との間の空間７４に連通している。シャワープレート７０には複数の貫通孔７１が設けられている。
【００１２】
チャンバ１０は上チャンバ部１４と下チャンバ部１５とにより構成されている。それに対応してチャンバ側壁６０も上チャンバ部１４のチャンバ上側壁６１と下チャンバ部１５のチャンバ下側壁６２とから構成されている。チャンバ上側壁６１には排気口６７が設けられており、下チャンバ下側壁６２には半導体ウェハ搬入出口６６が設けられている。チャンバ下側壁６２の内壁６４の方がチャンバ上側壁６１の内壁６３よりもチャンバ１０の内側に設けられており、チャンバ下側壁６２の上面がチャンバ上側壁６１の内壁よりも内側に突出する部分が段差部６５となっている。段差部６５は平面図的にみた場合には略環状となっている。チャンバ下側壁６２の内壁６４とチャンバ上側壁６１の内壁６３とは共に上下方向に連続して延在している。
【００１３】
基板移動ユニット２０は中空本体５１と、中空本体５１を支持する中空シャフト５２とを備える。中空シャフト５２に昇降機構（図示せず）が連結されて、昇降機構によって基板移動ユニット２０をチャンバ１０内で昇降するようになっている。
【００１４】
中空本体５１は、上下方向に連続して延在する筒状の側壁５３と、筒状側壁５３の上部開口を塞ぐサセプタ５０と、筒状側壁５３の下部開口を塞ぐ底部５４とを有し、内部を気密状態に保持できるようになっている。サセプタ５０上には半導体ウェハＷが載置される。中空本体５１の下部を塞ぐ底部５４には、上述した中空シャフト５２が連結されている。また、中空本体内部のサセプタ５０の下側には、サセプタ５０上に載置されたウェハＷを、サセプタ５０を介して加熱する加熱手段４０が配置されている。加熱手段４０は、ヒータ４１と、ヒータ４１を支持するヒータ支持部材４２と、ヒータ４１の下側に配置された反射板４３とを備える。また、中空本体５１には、ウェハＷを持ち上げるピン４４が取り付けられる。ピン４４は、サセプタ５０、ヒータ４１、反射板４３、及びヒータ支持部材４２を貫通して設けられる。
【００１５】
カバープレート３０は、平面図的にみて環状となっている。カバープレート３０の内側部は、半導体ウェハＷの周辺部を覆うようになっている。このように覆うことによって半導体ウェハＷの周辺部上に成膜されることを防止している。
【００１６】
図１を用いて上述したサセプタ近傍をさらに詳細に説明する。図１は基板移載ユニット２０にカバープレート３０が載置されている状態の部分拡大縦断面図である。
【００１７】
サセプタ５０は、バッファ部材５５を介して基板移動ユニット２０を構成する筒状の側壁５３の上部に水平に支持されている。バッファ部材５５は、サセプタ５０の熱が側壁５３に逃げるのを防止する。サセプタ５０は分割せずに一体的に構成される。サセプタ材としては、例えばカーボンにＳｉＣコートしたもの、あるいはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などで構成される。側壁５３は、例えばニッケル（Ｎｉ）等の金属で構成される。バッファ部材５５は、例えば石英等の熱伝導性の低い材料で構成される。バッファ部材５５は平面図的にみて環状となっている。バッファ部材５５の外周は側壁用係止部５６となり、内周にはサセプタ用被係合段部５７が形成してある。基板移動ユニット２０を構成する側壁上部の被係止部にバッファ部材５５の側壁用被係止部５６を係止してバッファ部材５５を側壁５３に支持している。また、バッファ部材５５のサセプタ用被係合段部５７にサセプタ５０外周の係合段部５８を上方から嵌合して、サセプタ５０をバッファ部材５５と面一になるように支持している。
【００１８】
サセプタ５０の中央上面には、半導体ウェハＷを収容して載置するためのウェハ載置用凹部５０Ｄが設けられている。ウェハ直径は、例えば、１５０、２００、３００ｍｍφ（６インチ、８インチ、１２インチ）である。一体的に構成されたサセプタ５０は、同心状に熱的に二分割された被加熱領域を有する。サセプタ５０を熱的に二分割するために、ウェハ載置用凹部５０Ｄ内であって、後述するヒータ４１Ａ、４１Ｂ間に対応するサセプタ５０の境界部に、ウェハの半径方向の熱移動を不連続とする環状の凹部５０Ｃが形成されている。この凹部５０Ｃはウェハを載置する表面側に設ける。凹部５０Ｃのくぼんだ所の厚さは、サセプタ５０の機械的強度が確保される限度で薄くした方が、一層熱移動を不連続とするので好ましい。凹部の好ましい寸法は例えば、３．０ｍｍ〜３．５ｍｍであり、好ましくは３．３ｍｍである。凹部５０Ｃによって、熱的に二分割されたサセプタ領域のうち、内側領域をサセプタイン５０Ａ、外側領域をサセプタアウト５０Ｂとそれぞれ称する。
【００１９】
上述したサセプタ５０の平面図を示せば図３の通りである。ウェハを載置する基板載置用凹部５０Ｄ内に設けた環状の凹部５０Ｃによって、上述したようにサセプタ５０はサセプタイン５０Ａとサセプタアウト５０Ｂとに分離されている。なお、サセプタイン５０Ａに設けた３つの孔５９は前述したピン４４が通る孔である。
【００２０】
図１に戻る。ヒータ４１は、基板移動ユニット２０内の同一水平面内に、同心状にサセプタイン用ヒータ４１Ａと、サセプタアウト用ヒータ４１Ｂとに分割配置されている。サセプタイン用ヒータ４１Ａとサセプタアウト用ヒータ４１Ｂとの間には円環状に隙間４１Ｃが形成され、この隙間４１Ｃによりサセプタイン用ヒータ４１Ａとサセプタアウト用ヒータ４１Ｂ間の半径方向の熱移動が不連続となり、領域温度制御が可能となっている。又、サセプタアウト用ヒータ４１Ｂの外径はウェハＷの外径より大きく、サセプタイン用ヒータ４１Ａの外径はウェハＷの外径より小さくなっている。ヒータ４１の近傍に、ヒータ４１の発熱をサセプタ５０に向けて反射する複数層の反射板４３を設ける。サセプタイン用ヒータ４１Ａの反射板４３Ａは、サセプタイン用ヒータ４１Ａの下側に設け、反射板４３Ａの端部を上方に折り曲げて、サセプタイン用ヒータ４１Ａとサセプタアウト用ヒータ４１Ｂ間の隙間４１Ｃに入れている。サセプタアウト用ヒータ４１Ｂの反射板４３Ｂは、サセプタアウト用ヒータ４１Ｂをカバーするために、サセプタアウト用ヒータ４１Ｂの下側に来るようにサセプタイン用の反射板４３Ａの下から、サセプタアウト用ヒータ４１Ｂを支持しているヒータ支持部材４２の近傍まで延在させている。
【００２１】
カバープレート３０は、平面図的にみて環状となっている。カバープレート３０の外周部３１は、内周部３２よりも裏面側が肉厚となっており、カバープレート３０はその外周部３１の裏面で基板移動ユニット２０の側壁５３上部に載置されることになる。載置されたとき、カバープレート３０の内周部３２の内側は、薄肉部となっているので、バッファ部材５５及びサセプタ５０とから浮いて、バッファ部材５５及びサセプタ５０との間で隙間３３を形成する。カバープレート３０の内周部３２は、半導体ウェハＷの周辺部を覆っている。このように覆うことによって半導体ウェハＷの周辺部上に成膜されることを防止している。また、カバープレート３０の内周部３２は、半導体ウェハＷの周辺部とは接していなく、これらの間には隙間３４が存在する。カバープレート３０は、その載置部で外周部３１と内周部３２とでバランスが取れるように、外周部３１の端にウェイト３５が取り付けられている。また、内周部裏面にウェハ貼付き防止用の突起３７が設けられる。更に、周囲部の裏面に、カバープレート３０を側壁５３の載置位置に導くガイド３６が設けられる。
【００２２】
次に、上記基板処理装置を用いて半導体ウェハＷを処理する方法について説明する。
【００２３】
まず、カバープレート３０を段差部６５上に載置しておく。そして、基板移載ユニット２０を昇降機構（図示せず。）によって下降させておく。半導体ウェハＷは、チャンバ１０のチャンバ下側壁６２に開口した半導体ウェハ搬入出口６６を介して基板移載機構（図示せず。）によりチャンバ１０内に搬入され、サセプタ５０の上に突き出たピン４４の頂部上に載置される。その後、基板移動ユニット２０を昇降機構（図示せず）により上昇すると、ピン４４の頂部がサセプタ５０の上面よりも下側に位置することになり、半導体ウェハＷがサセプタ５０に載置されるようになる。
【００２４】
その後、さらに基板移動ユニット２０を上昇させると、段差部６５に載置されていたカバープレート３０を基板移動ユニット２０上に載置させることになる。カバープレート３０は、内周部３２よりも肉厚となっている外周部３１の裏面でバッファ部材５５及び側壁５３の上部に載置されることになる。
【００２５】
上記のようにして半導体ウェハＷおよびカバープレート３０を載置した基板移動ユニット２０をさらに上昇させると、半導体ウェハＷが半導体ウェハ処理位置まで移動する。そして、この位置（図２に示す位置）で半導体ウェハＷには、膜を形成する等の処理が行われる。
【００２６】
この場合に、反応に寄与する処理ガスは、ガス導入管７５より供給され、空間７４を経由してシャワープレート７０に設けた多数の貫通口７１を通じて半導体ウェハＷ上に供給される。
【００２７】
カバープレート３０と上側壁内壁６３との間には環状隙間６８が形成されており、半導体ウェハＷ上を流れた処理ガスは、カバープレート３０上を流れた後、この隙間６８を経由して排気口６７に流れる。そして、この隙間６８が排気口６７へのガスの整流手段となる。
【００２８】
半導体ウェハＷは、サセプタ５０の下方に配置されたヒータ４１により加熱され、処理ガスと反応し、半導体ウェハＷ上に成膜処理される。成膜に寄与しなかったガスや反応生成物は、カバープレート３０上のガスの流れに従い環状隙間６８を通り排気口６７よりチャンバ１０の外部へと排気される。
【００２９】
半導体ウェハ処理位置において、半導体ウェハＷの処理が終了した後、基板移動ユニット２０は下降し、その途中で、カバープレート３０を段差部６５に載置し、引き続き半導体ウェハＷを載置した基板移動ユニット２０は下降を続けピン４４の頂部はサセプタ５０の上に突き出ることになり、半導体ウェハＷは、この突き出たピン４４の頂部上に載置された状態となる。そしてこのピン４４の頂部の位置が半導体ウェハＷが搬入出される半導体ウェハ搬入出位置となり、チャンバ１０のチャンバ下側壁６２に開口した半導体ウェハ搬入出口６６を介して基板移載機構（図示せず。）によりチャンバ１０外に搬出される。
【００３０】
ところで、上述した成膜処理中にあっては、図１に示すようにサセプタ５０を一体的に構成して、サセプタ５０に嵌合部による隙間が形成されないようにしたので、サセプタ５０を分割してサセプタ部間に隙間が形成されてしまうものと異なり、ウェハＷ表面に供給された処理ガスが、サセプタ５０を通過して密閉状態にある基板移動ユニット２０内に進入するのを防止できる。また、基板移動ユニット２０内へのガスの進入を防止できるので、基板移動ユニット２０内に設けたヒータ４１の劣化を防止できる。さらに、基板移動ユニット２０内へガスが進入しないので基板移動ユニット２０内の汚染を低減でき、基板移動ユニット２０のクリーニング回数を減らすことができる。
【００３１】
また、一体物で構成したサセプタ５０のヒータ４１間の位置に対応する基板載置側表面部分に凹部５０Ｃを設けたので、ウェハＷをサセプタ５０上に載置すると、その凹部５０ＣでウェハＷはサセプタ５０と非接触となる。したがって、サセプタ５０を一体的に構成した場合であっても、凹部５０Ｃを境界に分割されるサセプタイン５０Ａとサセプタアウト５０Ｂ間の熱移動を不連続とするので、複数のヒータ４１Ａ、４１Ｂの異なる加熱度合いを、複数のヒータ４１Ａ、４１Ｂに対応する各ウェハ領域に忠実に反映させることができ、ウェハ領域温度制御を可能とする。その結果、ウェハ面内で均一に成膜処理することができる。
【００３２】
なお、実施の形態ではサセプタやヒータを同心状に分離したが、本発明は同心状に限定されず、ウェハ面内を均一に処理するための分離形態であればいずれの形をとってもよい。例えば、放射状に分離する場合もある。
【００３３】
また、上述した実施の形態では、特にサセプタ面内からのガス進入を問題にしており、サセプタ５０とバッファ部材５５との嵌合部（サセプタ用被係合段部５７、係合段部５８）におけるガス進入は問題としていない。これは、サセプタ５０とバッファ部材５５との嵌合部の位置が、サセプタ５０よりも径方向外方に存在しており、カバープレート３０とサセプタ５０ないしバッファ部材５５との間に形成される隙間３３の奥まった箇所に存在するため、処理ガスが回り込みにくく、回り込んでも少ないからである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、基板面内の領域温度制御を損なうことなく、加熱手段へのガス進入を防止し、加熱部の劣化や汚染等を防止でき、加熱手段のクリーニング回数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態による基板移動ユニットおよびカバープレート近傍の部分拡大縦断面図である。
【図２】実施の形態による基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図３】実施の形態によるサセプタの平面図である。
【図４】従来例による基板移動ユニットおよびカバープレート近傍の部分拡大縦断面図である。
【符号の説明】
Ｗ　　基板
５０　　サセプタ（基板載置台）
４０　　加熱手段
４１　　ヒータ（加熱部）
５０Ｃ　凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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