(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を加熱しながら処理を施す処理装置であって、
処理容器と、
該処理容器内に配置され、前記被処理体が載置される載置台と、
該載置台に埋設され、前記載置台を加熱することにより載置された前記被処理体を加熱するための複数のヒーターと
を有し、
前記載置台は複数の領域を有し、該複数の領域の各々に対して独立に前記複数のヒーターの一つが埋設され、
隣接した領域のうちの一方に埋設された前記ヒーターは、該隣接した領域のうちの他方の領域内に延在する部分を有し、前記隣接した領域のうちの前記他方の領域に埋設された前記ヒーターは、前記隣接した領域のうちの前記一方の領域内に延在する部分を有することを特徴とする処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の処理装置であって、
前記隣接した領域の２つのヒーターの少なくとも一部は、互いに近接するが接触しない位置関係を保ちながら、前記隣接した領域の間を往復して延在することを特徴とする処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の処理装置であって、
前記載置台は円板形状であって、前記複数の領域は載置台の径方向に分割された同心円状の領域であり、該同心円状の領域の隣接した領域のうち外側領域に埋設されたヒーターと内側領域に埋設されたヒーターとは、該外側領域と該内側領域との間の境界付近において交互に入り込んだ部分を有することを特徴とする処理装置。
【請求項４】
請求項１記載の処理装置であって、
前記載置台はセラミック材よりなり、前記ヒーターは線状又はコイル状の抵抗加熱用金属であることを特徴とする処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の処理装置であって、
前記セラミック材はＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ，ＳｉＯよりなる群から選定されることを特徴とする処理装置。
【請求項６】
請求項４記載の処理装置であって、
前記ヒーターはプリントパターンヒーターであることを特徴とする処理装置。
【請求項７】
請求項４記載の処理装置であって、
前記抵抗加熱用金属は、モリブデン、バナジウム、クロム、マンガン、ニオブ、タンタル、ニッケル、タングステンの単体及びそれらの合金のうちから選択される金属であることを特徴とする処理装置。
【請求項８】
被処理体を加熱するヒーターユニットであって、
該ヒーターユニットは複数の領域を有し、該複数の領域の各々に対して独立にヒーターが埋設され、
隣接した領域のうちの一方に埋設された前記ヒーターは、該隣接した領域のうちの他方の領域内に延在する部分を有し、前記隣接した領域のうちの前記他方の領域に埋設された前記ヒーターは、前記隣接した領域のうちの前記一方の領域内に延在する部分を有することを特徴とするヒーターユニット。
【請求項９】
被処理体を加熱しながら処理を施す処理装置であって、
処理容器と、
該処理容器内に配置され、前記被処理体が載置される載置台と、
該載置台に埋設され、前記載置台を加熱することにより載置された前記被処理体を加熱するためのヒーターと
を有し、
前記ヒーターは前記載置台の表面と裏面との間の中央に配置され、該表面に沿って電極が埋設され、該裏面に沿って該電極と同じ材料で形成された補強部材が埋設されていることを特徴とする処理装置。
【請求項１０】
請求項９記載の処理装置であって、
前記電極と前記補強部材とは同電位となるように接続されていることを特徴とする処理装置。
【請求項１１】
請求項９記載の処理装置であって、
前記載置台の側面に沿って前記電極と同じ材料で形成された側面補強部材が埋設されていることを特徴とする処理装置。
【請求項１２】
請求項９記載の処理装置であって、
前記載置台はセラミック材よりなり、前記ヒーターは線状又はコイル状の抵抗加熱用金属であり、前記電極及び前記補強部材は金属メッシュにより形成されたことを特徴とする処理装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の処理装置であって、
前記セラミック材はＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ，ＳｉＯよりなる群から選定されることを特徴とする処理装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の処理装置であって、
前記抵抗加熱用金属及び前記金属メッシュは、モリブデン、バナジウム、クロム、マンガン、ニオブ、タンタル、ニッケル、タングステンの単体、及びこれらの合金から選択されることを特徴とする処理装置。
【請求項１５】
被処理体を加熱するヒーターユニットであって、
該ヒーターユニットは前記被処理体を載置する表面と、該表面の反対側の裏面とを有し、
該表面と該裏面との間の中央に配置されたヒーターと、
前記表面に沿って埋設された電極と、
前記裏面に沿って埋設され、該電極と同じ材料で形成された補強部材と
を有することを特徴とするヒーターユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は処理装置に係り、特に被処理体を加熱するためのヒーターを載置台に内蔵した処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセスにおいて、シリコン基板やＬＣＤ基板などの被処理体を加熱しながら化学的気相成長（ＣＶＤ）処理を行うことが多い。被処理体の加熱は、抵抗加熱器（線状又はコイル状ヒーター）が組み込まれた載置台上に被処理体を載置して行なわれることが一般的である。すなわち、載置台自体をヒーターにより内部から加熱することにより、載置台上に載置された被処理体を加熱する。【０００３】
例えば、ＣＶＤ装置では、反応性ガスによる腐蝕を防止するため、及び発熱体の温度均一性を向上させるために、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などのセラミック材により載置台を形成し、その中に抵抗加熱ヒーターを埋め込んだ構成が用いられる。載置台自体を加熱して被処理体を加熱する場合、載置台の温度の面内均一性を維持するために、載置台に複数のヒーターを組み込み、温度分布に応じて夫々のヒーターによる加熱を制御することが行なわれる。（例えば、特許文献１参照。）。【０００４】
また、例えば、高周波を用いて生成したプラズマにより処理を施すプラズマＣＶＤ装置では、載置台の上方でプラズマを生成するために高周波を印加するための電極が抵抗加熱ヒーターと共にセラミック製の載置台に組み込まれる（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特表２００３−５００８２７号公報
【特許文献２】特開平１１−７４０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セラミック材に抵抗加熱ヒーターを埋設した載置台では、ヒーターの加熱による温度差に起因してセラミック材に過度の内部応力が発生し、セラミック材が割れるという問題が発生することがある。【０００６】
例えば、載置台の温度の面内均一性を維持するために、載置台を径方向に複数領域に分割し、各々に独立してヒーターを設けて載置台の載置面の温度を制御・調整することが行なわれる。図１は内側領域と外側領域の２つの領域に分割してその各々に独立してヒーターを設けた場合のヒーターの配置を示す平面図である。また、図２は図１に示す載置台の一部を拡大して示す平面像である。【０００７】
載置台２はウエハのような被処理体に合わせて円形の表面（載置面２ａ）を有し、内部にヒーター４が埋め込まれた円板状のセラミック材である。載置台は径方向に複数に分割され（図１では外側領域と内側領域とに２分割）、各々の領域に対してヒーターが独立して設けられている。【０００８】
外側領域に設けられたヒーター４ａの両端は載置台２のほぼ中央に配置され、ヒーター４ａは半径方向に外側に向かって延在してから外側領域に入り、外側領域内で折り返されて複数の円周状に延在する。また、内側領域に設けられたヒーター４ｂの両端も載置台２のほぼ中央に配置され、内側領域内で折り返されて複数の円周状に延在する。なお、図１ではヒーターは線状に描かれているが、実際は密に巻かれたコイル状である。【０００９】
図１に示すような載置台２に被処理体であるウエハを載置して加熱した場合、内側領域より外側領域の方が温度が低くなる傾向にある。これは、熱が内側から外側（温度の低い方）に逃げることによる。したがって、外側領域を内側領域より強く加熱する場合がある。そのような場合には、載置台２の内側領域と外側領域との間に温度差が生じ、境界付近（一点鎖線で示す）に温度勾配が生じる。この温度勾配が載置台２の材料であるセラミック材の許容温度勾配より大きくなると、セラミック材内部に過大な内部応力（温度差による熱応力）が発生し、セラミック材の加工時に形成された微小欠陥を起点として、載置台に割れが発生することがある。セラミック材は熱膨張率が小さいが、特に温度差に対して敏感であり、ヒーターが組み込まれたセラミック材により形成された載置台の割れは解決しなければならない課題である。【００１０】
また、プラズマによる処理装置に上述のような載置台が用いられる場合、載置台にヒーターと共に電極を埋設することがある。電極はプラズマ生成用の高周波を載置台の上方の空間に印加するためのものであり、電極は載置台内部でヒーターの上側（載置面に近い側）に設けられることが一般的である。電極を形成する材料としては、例えば載置台が窒化アルミニウム（ＡｌＮ）のようなセラミック材で形成される場合、熱膨張係数がＡｌＮに近いモリブデン（Ｍｏ）が用いられることが多い。電極は円板状や金属箔状でもよく、セラミック材中に埋設しやすいようにメッシュ状に形成されることもある。【００１１】
図４は電極６が埋め込まれた従来の載置台２Ａの概略構成を示す断面図である。載置台２Ａの裏面側の中央部分には、載置台２Ａを支持して処理容器に固定するための支持部材８が取り付けられている。【００１２】
載置台２Ａにおいて、金属製の電極６をセラミック材中に埋設した部分は、セラミック材が電極６により補強されるため変形しにくくなる。ここで、載置台２Ａの表面側の温度をＴ１とし、裏面側の温度をＴ２とすると、Ｔ２がＴ１より大きくなることがある（Ｔ１＜Ｔ２）。例えば、載置台の裏面は処理チャンバーの底面に面しており、載置台の裏面から放出される輻射熱が処理チャンバーの底面で反射して再び載置台の裏面に戻ってきてしまうような場合は、Ｔ２がＴ１より大きくなる。このような場合、載置台２Ａの表裏面の温度差に起因して、載置台２Ａには図５に示すように湾曲して変形するような内部応力が発生する。このような内部応力に起因して載置台の中央部付近（支持部材が取り付けられた部分の近傍）に割れが生じるといった問題が発生するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の総括的な目的は、上述の問題を解決した改良された有用な処理装置を提供することである。【００１４】
本発明のより具体的な目的は、埋め込まれたヒーターの加熱に起因して割れが発生することを防止した載置台を有する処理装置、及び処理装置に設けられるヒーターユニットを提供することである。【００１５】
上述の目的を達成するために、本発明の一つの面によれば、被処理体を加熱しながら処理を施す処理装置であって、処理容器と、該処理容器内に配置され、前記被処理体が載置される載置台と、該載置台に埋設され、前記載置台を加熱することにより載置された前記被処理体を加熱するための複数のヒーターとを有し、前記載置台は複数の領域を有し、該複数の領域の各々に対して独立に前記複数のヒーターの一つが埋設され、隣接した領域のうちの一方に埋設された前記ヒーターは、該隣接した領域のうちの他方の領域内に延在する部分を有し、前記隣接した領域のうちの前記他方の領域に埋設された前記ヒーターは、前記隣接した領域のうちの前記一方の領域内に延在する部分を有することを特徴とする処理装置が提供される。【００１６】
上述の処理装置において、前記隣接した領域の２つのヒーターの少なくとも一部は、互いに近接するが接触しない位置関係を保ちながら、前記隣接した領域の間を往復して延在することが好ましい。また、前記載置台は円板形状であって、前記複数の領域は載置台の径方向に分割された同心円状の領域であり、該同心円状の領域の隣接した領域のうち外側領域に埋設されたヒーターと内側領域に埋設されたヒーターとは、該外側領域と該内側領域との間の境界付近において交互に入り込んだ部分を有することとしてもよい。載置台の形状は、四角形（正方形、長方形）あるいは多角形でもよい。【００１７】
また、上述の処理装置において、前記載置台はセラミック材よりなり、前記ヒーターは線状又はコイル状の抵抗加熱用金属であることとしてもよい。前記セラミック材はＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ，ＳｉＯよりなる群から選定されることとしてもよい。また、前記ヒーターはプリントパターンヒーターであることとしてもよい。さらに、前記抵抗加熱用金属は、モリブデン、バナジウム、クロム、マンガン、ニオブ、タンタル、ニッケル、タングステンの単体及びそれらの合金のうちから選択される金属であることとしてもよい。【００１８】
また、本発明の他の面によれば、被処理体を加熱するヒーターユニットであって、該ヒーターユニットは複数の領域を有し、該複数の領域の各々に対して独立にヒーターが埋設され、隣接した領域のうちの一方に埋設された前記ヒーターは、該隣接した領域のうちの他方の領域内に延在する部分を有し、前記隣接した領域のうちの前記他方の領域に埋設された前記ヒーターは、前記隣接した領域のうちの前記一方の領域内に延在する部分を有することを特徴とするヒーターユニットが提供される。【００１９】
さらに、本発明の他の面によれば、被処理体を加熱しながら処理を施す処理装置であって、処理容器と、該処理容器内に配置され、前記被処理体が載置される載置台と、該載置台に埋設され、前記載置台を加熱することにより載置された前記被処理体を加熱するためのヒーターとを有し、前記ヒーターは前記載置台の表面と裏面との間の中央に配置され、該表面に沿って電極が埋設され、該裏面に沿って該電極と同じ材料で形成された補強部材が埋設されていることを特徴とする処理装置が提供される。【００２０】
上述の処理装置において、前記電極と前記補強部材とは同電位となるように接続されていることが好ましい。また、前記載置台の側面に沿って前記電極と同じ材料で形成された側面補強部材が埋設されていることとしてもよい。さらに、前記載置台はセラミック材よりなり、前記ヒーターは線状又はコイル状の抵抗加熱用金属であり、前記電極及び前記補強部材は金属メッシュにより形成されることが好ましい。前記セラミック材はＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ，ＳｉＯよりなる群から選定されることとしてもよい。また、前記抵抗加熱用金属及び前記金属メッシュは、モリブデン、バナジウム、クロム、マンガン、ニオブ、タンタル、ニッケル、タングステンの単体、及びこれらの合金から選択されることとしてもよい。【００２１】
また、本発明の更に他の面によれば、被処理体を加熱するヒーターユニットであって、該ヒーターユニットは前記被処理体を載置する表面と、該表面の反対側の裏面とを有し、該表面と該裏面との間の中央に配置されたヒーターと、前記表面に沿って埋設された電極と、前記裏面に沿って埋設され、該電極と同じ材料で形成された補強部材とを有することを特徴とするヒーターユニットが提供される。
【発明の効果】
【００２２】
上述の本発明による処理装置は、載置台を複数の領域に分割して独立して温度制御を行なう場合でも、各領域の温度差に起因した載置台の割れの発生が抑制された載置台及びそのような載置台を有する処理装置を実現することができる。上述の載置台は被処理体を加熱するためのヒーターとして機能するため、載置台単体としては処理装置用のヒーターユニットとして形成される。【００２３】
また、載置台の裏面側に補強部材を埋設した載置台を用いることにより、載置台の表裏の温度差に起因したサセプタの湾曲変形や割れの発生が抑制された載置台を有する処理装置を実現することができる。ここで、上述の載置台はウエハを加熱するためのヒーターとして機能するため、載置台単体としては処理装置用のヒーターユニットとして形成される。【００２４】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより、一層明瞭となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の載置台を示す平面図である。
【図２】図１に示す載置台の一部拡大図である。
【図３】図１に示す載置台に埋設されたヒーターの温度分布を示すグラフである。
【図４】従来の載置台の他の例を示す断面図である
【図５】図４に示す載置台の変形例を説明するための図である。
【図６】本発明が適用される処理装置の断面図である。
【図７】本発明の第１実施例によるヒーターが設けられた載置台の平面図である。
【図８】図７に示す載置台の部分拡大図である。
【図９】図７に示す載置台に埋設されたヒーターの温度分布を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２実施例によるヒーターが設けられた載置台の断面図である。
【図１１】図１０に示す載置台の変形例を説明するための図である。
【図１２】図１０に示す載置台の変形例を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
３  ＴｉＮ成膜装置
３１  チャンバー
３２，３２Ａ，３２Ｂ  サセプタ
３２Ａａ  外側領域
３２Ａｂ  内側領域
３５，３５Ａａ，３５Ａｂ  ヒーター
３５Ａａ１，３５Ａａ２，３５Ａｂ１，３５Ａｂ２  ヒーターの部分
４０  シャワーヘッド
５０  ガス供給機構
６９  ウエハ支持ピン
Ｗ  ウエハ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。【００２８】
まず、本発明を実施するために用いられる処理装置の一例としてＣＶＤ成膜装置について、図６を参照しながら説明する。図６は本発明が適用可能なＣＶＤ成膜装置を示す断面図である。図６に示すＣＶＤ成膜装置は、ＴｉＮ膜を被処理体であるウエハＷ上に成膜するための装置であり、以下ＴｉＮ成膜装置と称する。なお、本発明はＴｉＮ成膜装置内でウエハが載置される載置台に係り、特に、ヒーターが組み込まれてウエハを加熱する構成の載置台に関するものである。ただし、本発明はＴｉＮ成膜装置のようなＣＶＤ処理装置あるいはプラズマＣＶＤ成膜装置に限ることなく、ヒーターが組み込まれた載置台を有する他の様々な処理装置に適用することができる。【００２９】
図６に示すＴｉＮ成膜装置３は、気密に構成された略円筒状の処理容器であるチャンバー３１を有しており、その中には被処理体であるウエハＷを水平に支持するための載置台としてサセプタ３２がその中央下部に設けられた円筒状の支持部材３３により支持された状態で配置されている。サセプタ３２の外縁部にはウエハＷをガイドするためのガイドリング３４が設けられている。また、サセプタ３２にはヒーター３５が埋め込まれており、このヒーター３５にヒーター電源３６から給電することによりウエハＷを所定の温度に加熱することができる。なお、サセプタ３２は例えばＡｌＮなどのセラミック材で形成され、ヒーター３５はセラミック材の中に埋め込まれた状態で、セラミックスヒーターが構成される。【００３０】
チャンバー３１の天壁３１ａには、絶縁部材３９を介してシャワーヘッド４０が設けられている。このシャワーヘッド４０は、上段ブロック体４０ａ、中段ブロック体４０ｂ、下段ブロック体４０ｃで構成されている。下段ブロック体４０ｃにはガスを吐出する吐出孔４７と４８とが交互に形成されている。上段ブロック体４０ａの上面には、第１のガス導入口４１と、第２のガス導入口４２とが形成されている。上段ブロック体４０ａの中では、第１のガス導入口４１から多数のガス通路４３が分岐している。中段ブロック体４０ｂにはガス通路４５が形成されており、上記ガス通路４３が水平に延びる連通路４３ａを介してこれらガス通路４５に連通している。さらにこのガス通路４５が下段ブロック体４０ｃの吐出孔４７に連通している。また、上段ブロック体４０ａの中では、第２のガス導入口４２から多数のガス通路４４が分岐している。中段ブロック体４０ｂにはガス通路４６が形成されており、上記ガス通路４４がこれらガス通路４６に連通している。さらにこのガス通路４６が中段ブロック体４０ｂ内に水平に延びる連通路４６ａに接続されており、この連通路４６ａが下段ブロック体４０ｃの多数の吐出孔４８に連通している。そして、上記第１および第２のガス導入口４１，４２は、ガス供給機構５０のガスラインに接続されている。【００３１】
ガス供給機構５０は、クリーニングガスであるＣｌＦ３ガスを供給するＣｌＦ３ガス供給源５１、Ｔｉ含有ガスであるＴｉＣｌ４ガスを供給するＴｉＣｌ４ガス供給源５２、Ｎ２ガスを供給する第１のＮ２ガス供給源５３および第２のＮ２ガス供給源５５、ＮＨ３ガスを供給するＮＨ３ガス供給源５４を有している。【００３２】
ＣｌＦ３ガス供給源５１にはＣｌＦ３ガス供給ライン５６が、ＴｉＣｌ４ガス供給源５２にはＴｉＣｌ４ガス供給ライン５７が、第１のＮ２ガス供給源５３には第１のＮ２ガス供給ライン５８が、ＮＨ３ガス供給源５４にはＮＨ３ガス供給ライン５９が、第２のＮ２ガス供給源５５には第２のＮ２ガス供給ライン６０がそれぞれ接続されている。そして、各ガス供給ラインにはマスフローコントローラ６２およびマスフローコントローラ６２を挟んで２つのバルブ６１が設けられている。前記第１のガス導入口４１にはＴｉＣｌ４ガス供給源５２から延びるＴｉＣｌ４ガス供給ライン５７が接続されており、このＴｉＣｌ４ガス供給ライン５７にはＣｌＦ３ガス供給源５１から延びるＣｌＦ３ガス供給ライン５６および第１のＮ２ガス供給源５３から延びる第１のＮ２ガス供給ライン５８が接続されている。また、前記第２のガス導入口４２にはＮＨ３ガス供給源５４から延びるＮＨ３ガス供給ライン５９が接続されており、このＮＨ３ガス供給ライン５９には第２のＮ２ガス供給源５５から延びる第２のＮ２ガス供給ライン６０が接続されている。【００３３】
成膜プロセス時には、ＴｉＣｌ４ガス供給源５２からのＴｉＣｌ４ガスが第１のＮ２ガス供給源５３からのＮ２ガスとともにＴｉＣｌ４ガス供給ライン５７を介してシャワーヘッド４０の第１のガス導入口４１からシャワーヘッド４０内に至り、ガス通路４３，４５を経て吐出孔４７からチャンバー３１内へ吐出される。一方、ＮＨ３ガス供給源５４からのＮＨ３ガスが第２のＮ２ガス供給源５５からのＮ２ガスとともにＮＨ３ガス供給ガスライン５９を介してシャワーヘッド４０の第２のガス導入口４２からシャワーヘッド４０内に至り、ガス通路４４，４６を経て吐出孔４８からチャンバー３１内へ吐出される。すなわち、シャワーヘッド４０は、ＴｉＣｌ４ガスとＮＨ３ガスとが全く独立してチャンバー３１内に供給されるポストミックスタイプとなっており、これらは吐出後に混合され反応が生じる。【００３４】
シャワーヘッド４０には、整合器６３を介して高周波電源６４が接続されており、必要に応じてこの高周波電源６４からシャワーヘッド４０に高周波電力が供給されるように構成されている。通常はこの高周波電源６４は必要ないが、成膜反応の反応性を高めたい場合には、高周波電源６４から高周波電力を供給することにより、シャワーヘッド４０を介してチャンバー３１内に供給されたガスをプラズマ化して成膜することも可能である。【００３５】
チャンバー３１の底壁３１ｂの中央部には円形の穴６５が形成されており、底壁３１ｂにはこの穴６５を覆うように下方に向けて突出する排気室６６が設けられている。排気室６６の側面には排気管６７が接続されており、この排気管６７には排気装置６８が接続されている。そしてこの排気装置６８を作動させることによりチャンバー３１内を所定の真空度まで減圧することが可能となっている。【００３６】
載置台として機能するサセプタ３２には、ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン６９がサセプタ３２の表面に対して突没可能に設けられ、これらウエハ支持ピン６９は支持板７０に固定されている。ウエハ支持ピン６９は、エアシリンダ等の駆動機構７１により支持板７０を介して昇降される。【００３７】
また、チャンバー３１の側壁には、ウエハＷの搬入出を行うための搬入出口７２と、この搬入出口７２を開閉するゲートバルブ７３とが設けられている。【００３８】
以上のような構成のＴｉＮ成膜装置３において、載置台であるサセプタ３２上にウエハＷを載置した状態で、サセプタ３２のヒーター３５に給電してサセプタ３２を加熱しながらウエハＷに対してＣＶＤ処理を行い、ウエハＷ上にＴｉＮ膜を生成する。このＣＶＤ処理の際のウエハＷの加熱温度は例えば４００〜７００℃程度であり、サセプタ３２自体を４００〜７００℃程度に加熱することにより、載置されたウエハＷを３５０〜６５０℃程度に加熱する。【００３９】
なお、成膜の際には、必ずしも高周波電源６４から高周波電力を供給してガスをプラズマ化する必要はないが、反応性を高めるために高周波電力によりガスをプラズマ化してもよい。この場合に、例えば４５０ｋＨｚ〜６０ＭＨｚ、２００〜１０００Ｗ程度の高周波電力を供給する。この際、ガスの反応性が高いのでウエハＷの温度は３００〜７００℃に設定する。【００４０】
次に、本発明の第１実施例のヒーターユニットについて説明する。本発明のヒーターユニットは、上述の処理装置の載置台としてのサセプタ３２に埋設されたヒーター３５の配置に特徴を有する。図７は本発明のヒーターユニットとしてのサセプタ３２Ａを示す平面図であり、内部のヒーター３５Ａを透視した状態で示している。【００４１】
サセプタ３２Ａは、ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ，ＳｉＯなどのセラミック材よりなる円板状の部材として形成される。サセプタ３２Ａはその径方向で外側領域３２Ａａと内側領域３２Ａｂとの２つに分割されており、その各々の領域にヒーター３５Ａａ，３５Ａｂが独立に埋設されている。各ヒーター３５Ａａ，３５Ａｂの材料としては、抵抗加熱用金属として例えば、モリブデン、バナジウム、クロム、マンガン、ニオブ、タンタル、ニッケル、タングステンの単体、あるいはこれらの合金を用いることができる。【００４２】
各ヒーター３５Ａａ，３５Ａｂの両端はサセプタのほぼ中央部分に配置され、中空の支持部材３３の内部を延在する電力供給線に接続される。そして、ヒーター電源３６から電力供給線を介して各ヒーター３５Ａａ，３５Ａｂに対して独立に電力が供給される。したがって、サセプタ３２Ａの外側領域３２Ａａと内側領域３２Ａｂとの各々の温度を独立に制御することができる。【００４３】
ここで、本実施例では、外側領域３２Ａａに設けられたヒーター３５Ａａは外側の円周状の部分３５Ａａ１と内側の櫛歯状に曲がりくねった部分３５Ａａ２とを有している。また、内側領域３２Ａｂに設けられたヒーター３５Ａｂは内側の円周状の部分３５Ａｂ１と外側の櫛歯状に曲がりくねった部分３５Ａｂ２とを有している。【００４４】
サセプタ３２Ａのような円板状の部材を加熱すると、中央部分に比べて周囲部分（特に外周縁部）は単位体積当たりの表面積（熱の立体角）が大きいため、周囲部分での熱の輻射放出が中央部分に比べて多くなる。このため、周囲部分のほうがより多く熱が放出され冷却されるので、内側領域３２Ａｂより外側領域３２Ａａをより強く加熱する必要がある。したがって、内側領域３２Ａｂより外側領域３２Ａａの方がより強く加熱されるので、外側領域３２Ａａと内側領域３２Ａｂとの間に温度差が生じる。この温度差が大きいと、外側領域３２Ａａと内側領域３２Ａｂとの間の部分に過大な熱応力が発生し、この部分でサセプタ３２Ａが割れるといった問題が生じることがある。【００４５】
そこで、本実施例においては、外側領域３２Ａａと内側領域３２Ａｂとの境界付近において、図７及び図８に示すように、外側領域３２Ａａのヒーター３５Ａａの一部３５Ａａ２と内側領域３２Ａｂのヒーター３５Ａｂの一部３５Ａｂ２とを交互に入り込んだ形状に配置している。図７及び図８に示す例では、外側領域３２Ａａのヒーター３５Ａａの一部３５Ａａ２と内側領域３２Ａｂのヒーター３５Ａｂの一部３５Ａｂ２とはサイン波状に湾曲しながら、互いに並行に設けられている。これにより、外側領域３２Ａａと内側領域３２Ａｂとの境界付近において、ヒーター３５Ａａの温度がヒーター３５Ａｂの温度より高く設定・制御された場合でも、図９に示すように、境界付近の温度勾配を緩くすることができる。なお、外側領域３２Ａａのヒーター３５Ａａの一部３５Ａａ２と内側領域３２Ａｂのヒーター３５Ａｂの一部３５Ａｂ２とはサセプタ３２Ａ内の同一平面内に設けられていてもよく、あるいは異なる平面に（すなわち、サセプタ３２Ａの厚み方向に異なる位置に）設けられていてもよい。【００４６】
サセプタの内部応力（熱応力）は、温度勾配（温度差）に依存し、温度勾配が急なほど内部応力が大きくなる。したがって、温度勾配を緩くすることで内部応力を低減することができ、結果として、内部応力に起因したサセプタ３２Ａの割れの発生を抑制することができる。なお、図９において、実線は本実施例によるヒーターの形状により得られるサセプタ３２Ａの温度勾配を示し、点線は従来のヒーター形状・配置により得られる温度勾配を示している。【００４７】
なお、上述の実施例ではヒーター３５Ａａ，３５Ａｂは線状又はコイル状の抵抗加熱ワイヤヒーターであるが、プリント回路技術を用いて形成したプリントヒーターとしてもよい。これにより、これらヒーターの一部３５Ａａ２，３５Ａｂ２の互いに入り込んだ形状（近接するが接触しない位置関係）を容易に形成することができる。【００４８】
以上のように、上述の実施例によるサセプタ３２Ａを用いることにより、サセプタを複数の領域に分割して独立して温度制御を行なう場合でも、各領域の温度差に起因した内部応力によるサセプタの割れの発生が抑制された載置台及びそのような載置台を有する処理装置を実現することができる。ここで、上述のサセプタ又は載置台はウエハを加熱するためのヒーターとして機能するため、載置台単体としては処理装置用のヒーターユニットとして形成される。【００４９】
次に、本発明の第２実施例によるヒーターユニットについて説明する。本発明の第２実施例によるヒーターユニットは、上述の載置台としてのサセプタ３２の表面側及び裏面側の両側に電極を埋設したものである。図１０は本発明の第２実施例によるヒーターユニットが処理装置のチャンバー内に設けられた載置台としてのサセプタ３２Ｂを示す断面図である。【００５０】
図１０に示すサセプタ３２Ｂは、円板状のセラミック材の中にヒーター３５が埋設されている。ヒーター３５はサセプタ３２Ｂの厚み方向でほぼ中央に配置される。また、メッシュ状の電極８０Ａがサセプタ３２Ｂの表面（載置面）３２Ｂａ１の近傍に埋設され、電極８０Ａと同じ材料でほぼ同じ形状に形成された補強部材８０Ｂがサセプタ３２Ｂの裏面３２Ｂａ２の近傍に埋設されている。処理装置がプラズマＣＶＤ装置の場合、表面側の電極８０Ａはプラズマ生成用の電極として機能する。この場合、電極８０Ａは接地電位に設定される。【００５１】
一方、補強部材８０Ｂは電極として作用する必要はなく、サセプタ３２Ｂの補強部材として機能する。すなわち、電極８０Ａ及び補強部材８０Ｂはモリブデンなどの金属メッシュにより形成されており、セラミック材中に埋設されると複合材料と同様にセラミック材の内部応力を緩和する補強部材として機能する。なお、電極８０Ａ及び補強部材８０Ｂを形成する金属メッシュの材料としては、モリブデン以外に、バナジウム、クロム、マンガン、ニオブ、タンタル、タングステンの単体、あるいはこれらの合金を用いることができる。【００５２】
従来のように電極８０Ａのみをサセプタの表面３２Ｂａ１側に埋設した場合、表面側だけが補強された状態となり、強度及び熱膨張が表面と裏面とで異なってしまう。これにより、サセプタの加熱に起因した内部応力も表側と裏側とで異なることとなり、サセプタを湾曲させるような応力が発生してしまう。ところが、本実施例のように、サセプタ３２Ｂの表側及び裏側に、ほぼ対称に電極８０Ａ及び補強部材８０Ｂを埋設することにより、サセプタ３２Ｂを湾曲させるような応力の発生は抑制される。すなわち、サセプタ３２Ｂが加熱された場合、図１１に示すように径方向に膨張するだけとなる。したがって、ヒーター３５の加熱による内部応力に起因したサセプタの割れの発生を抑制することができる。【００５３】
なお、補強部材８０Ｂは電極として機能する必要はないが、電極８０Ａと同様に接地電位とすることで、サセプタ３２の内部（ヒーター３５）をシールドする効果を得ることができる。例えば、プラズマ発生部位からのノイズがチャンバーの底部で反射してサセプタ３２Ｂの裏側に入射するような場合、これをシールドしてノイズの進入を防ぐことができる。また、図１２に示すように、サセプタ３２Ｂの側面近傍にも側面補強部材８０Ｃを埋設して、接地電位とすることで完全にサセプタ内部をシールドすることができる。上述のシールド効果により、サセプタ内のＴＣ及びヒーターにＲＦノイズが入ることを防止することができる。サセプタ内のＴＣ及びヒーターにＲＦノイズが入るとヒーター制御回路が誤動作を起こしたり、ヒーターに過電流が流れてヒーター制御回路が破損したり故障したりするが、上述の補強部材のシールド効果によりノイズの進入を防止してヒーター制御回路を保護することができる。【００５４】
以上のように、上述の実施例によるサセプタ３２Ｂを用いることにより、サセプタの表裏の温度差に起因したサセプタの湾曲変形や割れの発生が抑制された載置台及びそのような載置台を有する処理装置を実現することができる。ここで、上述のサセプタ又は載置台はウエハを加熱するためのヒーターとして機能するため、載置台単体としては処理装置用のヒーターユニットとして形成される。【００５５】
本発明は具体的に開示された実施例に限られず、本発明の範囲内において様々な変形例及び改良例がなされるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、処理装置、特に被処理体を加熱するためのヒーターを載置台に内蔵した処理装置に適用可能である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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