(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバ内に設けられ、一面に被処理体が載置されるとともに、内部にヒータを備え、載置された前記被処理体を加熱可能なヒータ板と、
前記ヒータ板の他面と接するように前記ヒータ板を載置するとともに、内部に冷却機構を備え、前記ヒータ板を冷却可能な冷却ブロックと、
前記ヒータ板と前記冷却ブロックとの間隙に熱伝導性ガスを導入するためのガス導入管と、
前記ヒータ板と前記冷却ブロックとの前記間隙に、前記ガス導入管とは別に接続され、前記ガス導入管から導入される前記熱伝導性ガスを吸引するためのガス吸引管と、
前記熱伝導性ガスの流量を調節するための流量調節装置と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、前記流量調節装置と、排気装置とを制御し、
降温時に、前記流量調節装置を制御して前記間隙に導入される前記熱伝導性ガスの流量を制御し、同時に前記排気装置を制御して前記ガス吸引管を介して前記熱伝導性ガスを吸引することを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記ヒータ板は、クランプ部材によって前記冷却ブロックに固定されている、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記ヒータ板と、前記冷却機構との間の距離は、５〜１５ｃｍの範囲内に設定されている、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記ヒータ板に接続され、前記冷却ブロックに包囲されたシャフトを有する、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記シャフトは中空に構成され、前記中空に前記ヒータ板内部の前記ヒータに接続されるリード線が挿通される、請求項４に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等の被処理体に、一枚ずつ成膜処理等を施す熱処理装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
一般に、半導体集積回路の製造では、半導体ウェハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理等の各処理を行う。高集積化、高微細化および薄膜化が進む今日、上記処理における膜質の向上が大きな課題となっている。このような状況下において、良好な膜質の膜が得られる成膜方法として、原子層堆積法（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下、ＡＬＤ）が開発されている。
【０００３】
ＡＬＤでは、吸着面に対する原料ガスの第一層目の吸着エネルギーと、第２層目以降の吸着エネルギーと、の差を利用して、原子レベルあるいは分子レベルで１層ずつ所望の膜を堆積させる。具体的には、成膜時の温度や圧力を制御することによって、すなわち、温度や圧力の上昇、下降を繰り返して、２層目以降の余分な原料ガスを除去しつつ成膜する。
以下、ＡＬＤを、原料ガスとして四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）と、アンモニア（ＮＨ３）と、を用いて窒化チタン（ＴｉＮ）成膜する場合を例として詳述する。
【０００４】
ＡＬＤを行う熱処理装置は、特開平６−２４４１４３号公報、特開平７−７８７６６号公報、特開平７−１５３７０６号公報等に開示されている。図６に、上記ＡＬＤを行うための、熱処理装置の構成の一例を示す。
【０００５】
図６に示すように、熱処理装置１０２は、例えば、断面が略円形状のアルミニム製のチャンバ１０４を有する。チャンバ１０４の下部の径は、上部の径よりも小さく形成されている。これにより、チャンバ１０４内部の容量は、できるだけ小さくされ、高い排気効率が得られるようになっている。チャンバ１０４の側壁には、処理ガスを導入するための石英製のノズル１０６が設けられている。ノズル１０６を介して、処理空間Ｓに処理ガスが供給される。
【０００６】
チャンバ１０４の側壁には、被処理体としての半導体ウェハの、チャンバ１０４への、または、チャンバ１０４からの搬入出のための、ゲートバルブ１０８が設けられている。ゲートバルブ１０８は、気密に開閉可能である。
【０００７】
チャンバ１０４の下部には、上述したように、上部よりも狭い下部空間１１０が形成されている。チャンバ１０４の底部からは、中空円筒状のシャフト１１２が下部空間１１０を貫通して起立している。シャフト１１２は、チャンバ１０４の底部を貫通しており、チャンバ１０４底部とシャフト１１２の接合部は、Ｏリング等のシール部材１１４によりシールされている。
【０００８】
シャフト１１２の上端部には、例えば、厚さｔ１が数ｃｍの円板状の載置台１１６が固定されている。載置台１１６は、その上面に半導体ウェハＷが載置可能である。また、載置台１１６は、その内部に所定のパターンに配置された抵抗体からなるヒータ１１８を備える。載置台１１６は、焼結された、例えば、窒化アルミニウム等よりなるセラミックスから構成される。シャフト１１２は、載置台１１６と同じ材料、例えば、窒化アルミニウムから構成され、載置台１１６と固相接合１２０によって接合される。また、載置台１１６には、石英等よりなるリフトピン１２６が、これを上下に貫通して設けられ、エアシリンダ１２８によって昇降可能となっている。
【０００９】
ヒータ１１８は、中空のシャフト１１２内を通る給電線１２２に接続され、給電線１２２を介してヒータ１１８に電力が供給される。ここで、シャフト１１２の内部は、大気雰囲気とされており、給電線１２２の放熱を十分に行って焼損を防止可能となっている。
シャフト１１２の長さＬ１は、下端に設置されたシール部材１１４の耐熱性を考慮して設定されている。すなわち、長さＬ１は、例えば、３０ｃｍ程度に設定され、載置台１１６が設置された上端と、下端との間で、十分な温度差を確保できるようになっている。また、シール部材１１４の保護のため、チャンバ１０４の底部には、冷却水が流れる冷却ジャケット１２４が設けられている。
【００１０】
チャンバ１０４の下部側壁には、下部空間１１０に接続する排気口１３０が形成されている。排気口１３０は、図示しない排気装置に接続された排気管１３２に接続されている。排気装置により、下部空間１１０を含むチャンバ１０４内の雰囲気は高真空に設定可能となっている。
【００１１】
次に、上記熱処理装置１０２を用いてＡＬＤによりＴｉＮを成膜する工程について説明する。
【００１２】
まず、載置台１１６をＴｉＣｌ４の付着に適する温度、例えば、６００℃に維持し、ＴｉＣｌ４ガスを、短時間、例えば、数秒間チャンバ１０４内に導入する。ここで、必要であれば、ＴｉＣｌ４ガスは、キャリアガスとともに導入しても良い。これにより、ウェハＷの表面にＴｉＣｌ４分子層が多層に付着する。
【００１３】
次に、チャンバ１０４内を、例えば、１．３３×１０−３Ｐａ（１０−５Ｔｏｒｒ）程度の高真空まで排気するとともに、載置台１１６の温度を、ＮＨ３の付着に適する温度、例えば、３００℃まで降温させる。この排気過程で、ウェハＷの表面に付着していたＴｉＣｌ４分子層は、その吸着エネルギーの差から、１層目の分子層を残して飛散する。これにより、ウェハＷの表面には１層のＴｉＣｌ４層が付着している。
【００１４】
排気により、チャンバ１０４内の圧力が１．３３×１０−３Ｐａ程度に達し、かつ、載置台１１６の温度が３００℃程度となった状態で、ＮＨ３ガスを短時間、例えば、数秒間チャンバ１０４内に導入する。ガスの導入により、チャンバ１０４内の圧力は、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度まで戻る。ここで、必要であれば、ＮＨ３ガスは、キャリアガスとともに導入しても良い。これにより、ウェハ表面の１層のＴｉＣｌ４分子と、ＮＨ３ガスと、が反応して１層のＴｉＮ層が形成され、ＴｉＮ層の上面にはＮＨ３の分子層が多層に付着している。
【００１５】
次に、チャンバ１０４内を１．３３×１０−３Ｐａ程度まで排気するとともに、載置台１１６を、例えば、６００℃まで昇温する。このとき、ＴｉＮ膜に付着している１層目のＮＨ３分子を除いて、２層目以上のＮＨ３分子層は飛散する。
【００１６】
次に、チャンバ１０４内に数秒間ＴｉＣｌ４ガスを導入する。このとき、ＴｉＮ膜上の１層のＮＨ３分子層は、ＴｉＣｌ４と反応して、１層のＴｉＮ膜を形成するとともに、このＴｉＮ膜上には、ＴｉＣｌ４分子層が多層に付着する。従って、このとき、ウェハＷ表面には、２層のＴｉＮ膜が形成されている。
【００１７】
これ以降では、上記と同様の操作、すなわち、各原料ガスの個別の供給と排気、および、載置台１１６の昇降温を所定回数繰り返して、ＴｉＮ膜を１層ずつ堆積させて、所望の厚さのＴｉＮ膜を得る。上記操作は、例えば、１００〜数１００回程度繰り返される。
【００１８】
上記のように、ＡＬＤによれば、１層ずつ成膜することができるので、高精度で膜厚を制御することができる。しかも、全体として、高い膜質の膜が得ることができる。また、１分子層ずつ堆積させることができるので、少しずつ膜質を変化させるなど、特性に勾配を持たせることも可能となる。
【００１９】
ところで、ＡＬＤは、上述のように、載置台１１６の昇降温やチャンバ１０４へのガスの供給と排気とを多数回繰り返す必要がある。このため、高い生産性および高いスループットを得るには、昇降温および排気を短時間に、かつ、迅速に行わなければならない。
【００２０】
しかし、上記熱処理装置１０２では、載置台１１６の厚さｔ１は、数ｃｍ程度あるので、比較的熱容量が大きく、昇降温に時間がかかる。また、載置台１１６の降温は、これに接合したシャフト１１２を介してチャンバ１０４底部の冷却ジャケット１２４に熱を逃がすことにより行っている。しかし、セラミックからなるシャフト１１２の熱伝導率は比較的低く、この点においても、載置台１１６の降温には時間がかかる。
【００２１】
降温速度を高めるため、シャフト１１２を短くしたり、熱伝導性の良好な材料を用いることが考えられる。しかし、シャフト１１２の長さが短すぎると、耐熱温度が１５０℃〜２００℃程度のシール部材１１４が熱により損傷してしまう。また、セラミック製の載置台１１６と線膨張率の異なる他の材料を、シャフト１１２に用いると、互いの接合部１２０付近に破損が生じてしまう。
【００２２】
また、シャフト１１２の長さＬ１をある程度確保することにより、下部空間１１０の容積も大きくなり、従って、チャンバ１０４全体の容積も増大する。このため、所定の真空状態への排気にも時間がかかってしまう。
【００２３】
このように、従来の熱処理装置には、載置台ひいては被処理体の昇降温に時間がかかり、また、チャンバ内の真空排気にも時間を要するという問題があった。
【００２４】
【発明の開示】
上記目的を達成するため、本発明は、被処理体の高速な昇降温の可能な熱処理装置を提供することを目的とする。
【００２５】
また、本発明は、チャンバ内の高速な排気の可能な熱処理装置を提供することを目的とする。
【００２６】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る熱処理装置について、図面を参照して説明する。本実施の形態の熱処理装置は、原子層堆積法（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＡＬＤ）により、半導体ウェハ（以下、ウェハＷ）の表面に、四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）と、アンモニア（ＮＨ３）と、から窒化チタン（ＴｉＮ）膜を成膜する。
【００２７】
図１に本発明の実施の形態にかかる熱処理装置１０の断面構成を示す。また、図２は、図１に示す熱処理装置１０の部分拡大図である。
【００２８】
ここで、熱処理装置１０は、コントローラ１１を備え、熱処理装置１０の成膜処理に関する全体の動作を制御している。なお、理解を容易にするため、コントローラ１１の詳しい動作については省略する。
【００２９】
図１に示すように、熱処理装置１０は、略円筒状の、例えば、アルミニウムからなるチャンバ１２を備える。チャンバ１２の側壁には、石英等からなる複数の、例えば、２本のノズル１３が設けられている。ノズル１３を介して、図示しない原料ガス源から、原料ガスが処理空間Ｓに所定の流量で導入される。なお、ノズル１３に代えて、シャワーヘッドを用いてもよい。
【００３０】
また、チャンバ１２の側壁には、チャンバ１２にまたはチャンバ１２から、被処理体であるウェハＷを搬入または搬出するための、搬入出口１４が設けられている。搬入出口１４には、気密に開閉可能なゲートバルブ１５が設けられている。
【００３１】
チャンバ１２の底部には、熱伝導性の良好な材料、例えば、アルミニウム製の、円柱状の冷却ブロック１６が設置されている。冷却ブロック１６の上面と、チャンバ１２の天井部との間に、処理空間Ｓが形成される。
【００３２】
冷却ブロック１６の下部には、冷却水等の冷媒が流れる冷媒室１７が設けられている。冷媒室１７は、チャンバ１２の底部を貫通して伸びる冷媒導入パイプ１８と冷媒排出パイプ１９とに接続されている。冷媒導入パイプ１８および冷媒排出パイプ１９と、チャンバ１２底部との接続部は、Ｏリング等のシール部材２０より、シールされている。コントローラ１１は、冷媒室１７に流れる冷媒の流量を調節して、冷却パワーを制御する。
【００３３】
冷却ブロック１６の上面は、平坦な面となっており、この面上には、ヒータ板２１が設けられている。ヒータ板２１は、例えば、窒化アルミニウム等のセラミックから構成され、平板状に形成されている。ヒータ板２１には、被処理体としてのウェハＷが載置される。
【００３４】
図２に示すように、ヒータ板２１は、内部に所定のパターンに配置された薄い抵抗ヒータ２２を備え、ヒータ板２１上に載置されたウェハＷを加熱可能である。ここで、ヒータ板２１の厚さｔ２は、例えば、５ｍｍ程度の薄さとされている。ヒータ板２１の製造には、例えば、特開２００１−１９６１５２号公報に記載されている方法を用いることができる。また、冷媒室１７と、ヒータ板２１との間の距離Ｌ２は、冷却パワーにもよるが、例えば、５〜１５ｃｍに設定されている。
【００３５】
また、図１に示すように、ヒータ板２１の周縁部は、リング状のクランプ部材２３により押さえられている。クランプ部材２３は、ヒータ板２１と同じ材料、この場合、窒化アルミニウムから構成されている。クランプ部材２３は、冷却ブロック１６にねじ２４により固定されている。
【００３６】
図２に示すように、冷却ブロック１６およびチャンバ１２の底部を貫通して、第１の貫通孔２５が形成されている。第１の貫通孔２５内には、配線管２６が通されており、その下端は、チャンバ１２の外部まで伸びている。配線管２６は、ヒータ板２１と同じ材料、この場合、窒化アルミニウムから構成されている。配線管２６の上端２６Ａは、ヒータ板２１の下面に固相結合２７により気密にシールされており、配線管２６の内部は、大気雰囲気とされている。
【００３７】
図１に戻り、配線管２６の内部には、ヒータ板２１内部の抵抗ヒータ２２に接続されたリード線２８が通っている。リード線２８は、電源２９に接続されている。コントローラ１１は、電源２９を制御して、ヒータ板２１の温度を制御する。また、図示しないが、配線管２６には、温度測定用の熱電対に接続されたリード線等の他の配線が通されている。
配線管２６とチャンバ１２底部との接続部は、Ｏリング等のシール部材３０によってシールされている。
【００３８】
また、図２に示すように、配線管２６の周囲には、冷却ブロック１６およびチャンバ１２の底部を貫通して、第２および第３の貫通孔３１、３２が形成されている。第２および第３の貫通孔３１、３２には、例えば、ステンレススチール製のガス導入管３３とガス吸引管３４とがそれぞれ通っている。図１に戻り、ガス導入管３３とガス吸引管３４のチャンバ１２底部との接続部は、Ｏリング等のシール部材３５、３６によりそれぞれシールされている。
【００３９】
ガス導入管３３は、チャンバ１２の外部で、マスフローコントローラ等の流量制御装置３７およびバルブ３８を介して、熱伝導ガス源３９に接続されている。熱伝導ガス源３９には、ヘリウム（Ｈｅ）ガス等が収容されている。コントローラ１１は、流量制御装置３７およびバルブ３８を制御して、熱伝導ガスの供給および供給量を制御する。
一方、ガス吸引管３４は、ポンプ４０に接続されている。なお、ガス吸引管３４は、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を介してポンプ４０に接続されても良い。
【００４０】
図２に示すように、ヒータ板２１は、冷却ブロック１６上に単に載置されているのみである。従って、ヒータ板２１と冷却ブロック１６との間に、不規則なわずかな間隙４１が存在する。ガス導入管３３の上端のガス出口３３Ａは、この間隙４１に臨むように設けられ、Ｈｅ等の熱伝導ガスが間隙４１に導入可能となっている。ヒータ板２１の降温時に熱伝導ガスを間隙４１に導入することにより、ヒータ板２１と冷却ブロック１６との間の熱伝導効率が向上し、ヒータ板２１の速い冷却速度が得られる。
【００４１】
ここで、ガス吸引管３４の上端の吸引口３４Ａは、間隙４１に臨むように設けられ、特に間隙４１に存在するＨｅ等の熱伝導ガスを吸引し、排気する。これにより、間隙４１に導入された熱伝導ガスの、処理空間Ｓへの漏れは防がれる。また、コントローラ１１は、後述するように、ポンプ４０等を制御して、熱伝導ガスの導入に応じて排気を行う。
【００４２】
図１に戻り、冷却ブロック１６、チャンバ１２の底部およびヒータ板２１を貫通して、複数、例えば、３本のリフトピン孔４２が設けられている。各リフトピン孔４２は、石英等からなるリフトピン４３が挿通可能となっている。また、リフトピン４３の下端部は、共通の連結リング４４に連結されている。連結リング４４を、図示しないアクチュエータで昇降させることにより、リフトピン４３は、一体的に昇降する。昇降動作により、リフトピン４３の先端は、ヒータ板２１の上面から出没し、ウェハＷの受け渡しを行う。
【００４３】
各リフトピン孔４２と、チャンバ１２底部との接続部には、例えば、金属製のベローズ４５が設けられている。ベローズ４５の伸縮により、チャンバ１２内の気密性を維持した状態でのリフトピン４３の昇降が可能となる。
【００４４】
チャンバ１２底部には、排気口４６が形成されている。排気口４６は、図示しない真空ポンプ等の排気装置に接続されている。コントローラ１１は、排気装置を制御して、チャンバ１２内を排気し、例えば、真空程度の圧力とする。
【００４５】
次に、上記構成の熱処理装置１０を用いた成膜方法について、図３および図４を参照して説明する。
【００４６】
図３は、ヒータ板２１の温度プロファイルと、チャンバ１２内の圧力プロファイルと、原料ガスの供給タイミングと、を示すチャートの一例である。また、図４は、ＴｉＮ膜の形成の様子を模式的に示す図である。
【００４７】
まず、未処理のウェハＷが、図示しない搬送アームに保持されて、開いたゲートバルブ１５および搬入出口１４を介してチャンバ１２内に搬入される。搬入されたウェハＷは、上昇したリフトピン４３に受け渡され、リフトピン４３の下降により、ヒータ板２１上に載置される。
【００４８】
搬送アームの退出後、コントローラ１１は、ゲートバルブ１５を閉鎖し、図示しない排気装置により、チャンバ１２内の排気を開始する。これにより、成膜処理が開始される。
【００４９】
なお、以下に説明する成膜処理中、冷却ブロック１６中の冷媒室１７には、常時冷媒が流れており、冷却ブロック１６を冷却している。
【００５０】
まず、チャンバ１２内を、所定の圧力、例えば、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度まで排気し、かつ、ヒータ板２１をＴｉＣｌ４の付着に適した温度、例えば、６００℃まで昇温する。この状態で、ＴｉＣｌ４ガスを数秒間、例えば、３秒間チャンバ１２内に供給する。なお、供給時間は特に限定されないが、数秒間で十分である。これにより、図４Ａに示すように、ウェハＷの表面上には、ＴｉＣｌ４分子層５０が多層に付着する。
【００５１】
次に、コントローラ１１は、チャンバ１２内の圧力を、例えば、１．３３×１０−３Ｐａ（１０−５Ｔｏｒｒ）程度まで下げる。同時に、コントローラ１１は、ヒータ板２１への供給電力を遮断あるいは低下させて、ＮＨ３の付着に適した温度、例えば、３００℃までヒータ板２１を降温させる。
【００５２】
降温の際、コントローラ１１は、Ｈｅ等の熱伝導ガスを間隙４１に導入し、ヒータ板２１と冷却ブロック１６との間の熱伝導効率を上げて、ヒータ板２１の降温を促進する。また、同時に、コントローラ１１は、ガス吸引管３４を介して、間隙４１の熱伝導ガスを吸引している。このときの降温速度は、例えば、１００℃／分程度である。
【００５３】
このように、排気過程で、図４Ｂに示すように、ウェハＷの表面に付着していたＴｉＣｌ４分子層５０は、吸着エネルギーの差から、１層目を除いて飛散する。これにより、ウェハＷの表面には、１層のＴｉＣｌ４分子層５０が付着している。
【００５４】
このようにして、チャンバ１２内の圧力が１．３３×１０−３Ｐａ程度になり、かつ、ヒータ板２１の温度が３００℃程度まで低下した状態で、ＮＨ３ガスを短時間、例えば、３秒間程度チャンバ１２内に導入する。なお、ＮＨ３の導入時間は、特に限定されないが、数秒程度で十分である。
【００５５】
これにより、図４Ｃに示すように、ウェハＷ表面の１層のＴｉＣｌ４分子層５０は、導入されたＮＨ３分子と反応して１層のＴｉＮ層５１を形成する。さらに、形成したＴｉＮ層５１の上には、ＮＨ３の分子層５２が多層に付着する。
【００５６】
次に、ＮＨ３ガスの導入により１３３Ｐａ程度となったチャンバ１２内の圧力を、再び、１．３３×１０−３Ｐａ程度まで下げる。同時に、ヒータ板２１を再び６００℃程度まで昇温する。このときの昇温速度は、例えば、１００℃／分程度である。なお、ヒータ板２１の昇温の前に、コントローラ１１は、間隙４１へのガスの供給および間隙４１からのガスの排気を停止している。これにより、ヒータ板２１と冷却ブロック１６との間の熱伝導効率は低下され、ヒータ板２１の昇温速度低下を防いでいる。
【００５７】
上記排気過程により、図４Ｄに示すように、ＴｉＮ層５１上に付着しているＮＨ３分子層５２は、１層目を除いて飛散する。従って、このとき、ＴｉＮ層５１上に１層のＮＨ３分子層５２のみが付着している。
【００５８】
次に、再度、チャンバ１２内にＴｉＣｌ４ガスを導入する。このとき、図４Ｅに示すように、ＴｉＮ層５１上の１層のＮＨ３分子層５２が、ＴｉＣｌ４と反応して新たなＴｉＮ層５１を形成するとともに、このＴｉＮ５１上にＴｉＣｌ４分子層５０が多層に付着する。従って、この時点で、ウェハＷ上には２層のＴｉＮ層５１が形成されている。
【００５９】
その後、図４Ｆに示すように、ＮＨ３ガスの導入により３層目のＴｉＮ層５１を形成し、さらに、図４Ｇに示すように、３層目上に付着した１層目のＮＨ３分子層５２を除いて、排気除去する。このように、上記と同様に、各原料ガスの供給、排気、および、ヒータ板２１の昇降温を所定回数繰り返してＴｉＮ層５１を１層ずつ堆積させることにより、所望の厚さのＴｉＮ層５１が得られる。ここで、上記操作は、例えば、１００〜数１００回繰り返される。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態にかかる熱処理装置１０においては、ヒータ板２１は、セラミックから構成されるものの、厚さが５ｍｍ程度と薄い。このため、ヒータ板２１の熱容量は比較的小さい。しかも、ヒータ板２１の下面全体が冷却ブロック１６と接しており、熱伝達面は、比較的大きく確保されている。これらのことから、ヒータ板２１の高い降温速度が得られ、高いスループットが得られる。
【００６１】
さらに、ヒータ板２１の降温時には、ヒータ板２１と冷却ブロック１６との間隙４１に、熱伝導ガスを導入している。これにより、両部材間の熱伝導効率は向上し、ヒータ板２１の降温速度は向上する。なお、間隙４１に導入された熱伝導ガスは、間隙４１に接続されたガス吸引管３４を介して吸引されており、ガスの処理領域Ｓへの漏れは防がれる。また、ヒータ板２１の昇温の際には、熱伝導ガスの導入は停止され、昇温速度の低下は防がれる。
【００６２】
また、冷却ブロック１６は、セラミックではなく、熱伝導性の比較的高い金属材料から構成している。このため、ヒータ板２１の冷却機構である冷却ブロック１６を小型化することが可能となる。さらに、小型化しても、大きな温度勾配の発生に基づく、熱膨張率の差による破損等は防止される。
【００６３】
上記のように、冷却ブロック１６は小型化可能であり、例えば、高さＬ２を１０ｃｍ程度とすることができる。従って、チャンバ１２の容積は比較的小さいものとなる。このため、チャンバ１２内部の高速な排気（真空引き）が可能となり、高いスループットが得られる。
【００６４】
また、ヒータ板２１は、冷却ブロック１６にクランプ部材２３により、間接的に固定されている。クランプ部材２３により、ヒータ板２１と冷却ブロック１６との間の熱膨張率の差は許容され、ヒータ板２１の昇降温時の破損や劣化は防がれる。
【００６５】
また、上記ＴｉＮ膜の成膜処理において、使用するガス、および、温度、圧力等の成膜条件は、一例に過ぎない。従って、使用するガス種はＴｉＮ膜を形成可能なものであればどのようなものも可能であり、これに合わせて成膜条件をそれぞれ設定することができるのは、無論である。
【００６６】
また、上記実施の形態では、ＴｉＮ膜を形成するものとした。しかし、これに限定されず、他の膜種を成膜する場合にも、本発明を適用することができるのは勿論である。
また、ヒータ板２１は、耐熱性および耐腐食性の良好なＡｌＮセラミックから構成した。しかし、これに限定されず、ヒータ板２１は、他のセラミック材料、または、セラミック以外の材料から構成することができる。
【００６７】
また、上記成膜処理において、面に付着した余分な分子層は、高真空状態への排気により、除去し、１層目の分子層だけを残すものとした。しかし、排気工程を、不活性ガスによるパージにより行っても良い。この場合、パージ中のチャンバ１２内における原料ガスの分圧を所定圧力まで低下させればよい。なお、不活性ガスとしては、アルゴン、ヘリウム、キセノン、ネオン、窒素等が挙げられる。
【００６８】
また、冷却ブロック１６は冷媒室１７を備え、冷媒室１７に冷媒が流れることにより冷却されるものとした。しかし、冷却ブロック１６を冷却させる冷却機構は、これに限らず、どのようなものであってもよい。
【００６９】
また、熱伝導ガスを供給または吸引するための、ガス出口３３Ａおよび吸引口３４Ａは、それぞれ配線管２６の周囲に配置した。しかし、ガス出口３３Ａおよび吸引口３４Ａは、ヒータ板２１の均一な冷却が可能であれば、いかなる位置に配置されても良い。
【００７０】
上記実施の形態では、コントローラ１１は、ヒータ板２１と冷却ブロック１６との間に導入するガスの導入開始と導入停止とを制御し、その流量等は細かく制御しないものとした。しかし、急速な温度変化により、被処理体である基板やヒータ板２１が損傷、劣化する場合には、コントローラ１１が、流量制御装置３７とバルブ３８とにより、ガスの流量を調節して、温度勾配を緩やかにするようにしてもよい。また、コントローラ１１は、ガスの流量ではなく、ガスの圧力に基づいて、ヒータ板２１の昇降温速度を制御しても良い。この場合、例えば、図５に示すように、流量制御装置３７の排気側に圧力計４７を設ければよい。コントローラ１１は、圧力計４７からガスの圧力データを受け取り、流量制御装置３７を制御する。
【００７１】
また、被処理体として半導体ウェハを例にとって説明したが、これに限定されず、液晶表示基板、ガラス基板等にも本発明を適用できるのは勿論である。
【００７２】
【産業上の利用可能性】
本発明は、半導体装置等の電子デバイスの製造に有効に使用可能である。
本発明は、２０００年９月２９日に出願された、特願２０００−３００３９８号に基づき、その明細書、特許請求の範囲、図面および要約書を含む。上記出願における開示は、本明細書中にその全体が引例として含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施の形態にかかる熱処理装置の断面構成を示す。
【図２】図２は、図１に示す熱処理装置の部分拡大図である。
【図３】図３は、本実施の形態にかかる処理方法のチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、膜形成の様子を示す概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、膜形成の様子を示す概略図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、膜形成の様子を示す概略図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、膜形成の様子を示す概略図である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、膜形成の様子を示す概略図である。
【図４Ｆ】図４Ｆは、膜形成の様子を示す概略図である。
【図４Ｇ】図４Ｇは、膜形成の様子を示す概略図である。
【図４Ｈ】図４Ｈは、膜形成の様子を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の他の実施の形態にかかる熱処理装置の構成を示す。
【図６】図６は、従来の熱処理装置の断面構成を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図５】
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【図６】
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