(57)【要約】【課題】基板の温度分布の均熱性を向上させる。【解決手段】抵抗発熱体５は、面内で発熱密度が最大になる領域Ｒ１，Ｒ２が板状部材４ａの軸上に配列されるように構成され、板状部材４ａは、軸方向が排気部３と排気部３と対向する反応容器２内面とを結ぶ方向ＡＡ’方向と一致するように配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器と、当該反応容器内に設けられた基板保持体と、前記基板保持体によって保持された基板を加熱するヒーターと、反応容器の側面に設けられた開口部とを少なくとも備える加熱処理装置であって、
前記ヒーターは、面内において発熱密度が最大となる部位が一軸上に配列されるように構成されていると共に、当該軸方向と、前記開口部と開口部と対向する反応容器内側表面とを結ぶ直線方向とが略一致するように配置されていることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱処理装置であって、
前記ヒーターは、折り返し構造を有する抵抗体により形成され、折り返し部位を軸として略対称な形状を有することを特徴とする加熱処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の加熱処理装置であって、
前記ヒーターは、前記基板保持体内部に埋設されていることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち、いずれか１項に記載の加熱処理装置であって、
前記基板保持体は、窒化アルミニウムにより形成されていることを特徴とする加熱処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうち、いずれか１項に記載の加熱処理装置であって、
前記基板保持体は、基板が載置される板状部材と、板状部材の裏面に接合された管状部材とを備え、前記ヒーターに給電する給電部は前記管状部材内部に配置されていることを特徴とする加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応容器の側面に排気部やスリットバルブ等の開口部を備える加熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、反応容器内に設けられた基板保持体と、基板保持体によって保持された基板を加熱するヒーターと、基板表面に反応ガスを供給する反応ガス供給部とを備える加熱処理装置が知られている（特許文献１参照）。このような加熱処理装置では、基板の温度分布を細かく調整可能なように、内側領域，中央領域，及び外側領域の複数の領域にヒーター面を分割し、ヒーターの電力制御を領域毎に分けて実行するようにしている。
【０００３】
ところで、上記のような加熱処理装置では、反応容器の側面に反応ガスを排出するための排気部や反応容器内に基板を出し入れするためのスリットバルブ等の開口部が設けられている場合、開口部が開閉可能な構造となっていても、反応容器内側表面からの輻射熱が非対称になるために、開口部方向に向かって基板の面内温度が下がる傾向にある。
【特許文献１】特開平８−３０２４７４号公報（段落［００３５］〜［００３７］参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の加熱処理装置は、上述の通り、ヒーター面を内側領域，中央領域，及び外側領域に分けて温度分布を調整するように構成されているために、同心円状の温度分布は調整することができるが、基板の半径（軸）方向の温度分布は調整することができない。このため、上記のような開口部が設けられている場合には、基板の温度分布の均熱性ΔＴ（面内最大温度−面内最小温度）が悪くなり、基板上に成膜される膜の均質性が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、基板の温度分布の均熱性を向上可能な加熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る加熱処理装置は、反応容器と、反応容器内に設けられた基板保持体と、基板保持体によって保持された基板を加熱するヒーターと、反応容器の側面に設けられた開口部とを少なくとも備える加熱処理装置であって、ヒーターは、面内において発熱密度が最大となる部位が一軸上に配列されるように構成されていると共に、軸方向と開口部と開口部と対向する反応容器内側表面とを結ぶ直線方向とが略一致するように配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る加熱処理装置によれば、発熱密度が最大となる部位によって開口部に近い側の温度低下をうち消すことができるので、基板の温度分布の均熱性を向上させることができる。また、開口部が開閉可能な構造であったり、開口部が基板位置よりも下方に設けられている場合であっても、基板の温度分布の均熱性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる加熱処理装置の構成について説明する。
【０００９】
〔加熱処理装置の構成〕
本発明の実施形態となる加熱処理装置１は、図１に示すように、反応容器２と、反応容器２の側面に設けられた排気部（又はスリットバルブ）３と、反応容器２の内部に設けられた板状部材４ａ及び管状部材４ｂからなる基板保持体４と、板状部材４ａ内部に埋設された抵抗発熱体５と、抵抗発熱体５に接合され、板状部材４ａから露出しているモリブデン端子６と、管状部材４ｂ内に配線され、モリブデン端子６にロウ付けされたニッケル製の棒状給電部品７と、板状部材４ａ表面に向けて反応ガスを供給する反応ガス供給部８とを備え、板状部材４ａ表面に基板９を載置し、抵抗発熱体５によって基板９を加熱し、反応ガス供給部８から基板９表面に反応ガスを供給することにより、基板９表面に成膜できるように構成されている。
【００１０】
上記抵抗発熱体５は、図２に示すように面内で発熱密度が最大になる領域Ｒ１又は領域Ｒ２が板状部材４ａの軸ＡＡ’上に配列されるように構成され、板状部材４ａは、軸ＡＡ’方向が排気部３と排気部３と対向する反応容器２内面とを結ぶ方向（図１に示すＡＡ’方向）と一致するように配置されている。なお、抵抗発熱体５は、例えば図３に示すように、発熱密度を前後の部位よりも高くした折り返し部位１０が軸ＡＡ’に沿って配列され、且つ、軸ＡＡ’に対し対称な形状になるように１本の抵抗線を加工することにより、面内で発熱密度が最大になる領域Ｒ１，Ｒ２が板状部材４ａの軸ＡＡ’上に配列されるように構成することができる。また、折り返し部位１０の発熱密度は、折り返し部位１０に対応する抵抗発熱体５部分の断面積を小さくしたり、抵抗発熱体５がコイル形状である場合には、折り返し部位１０に対応する抵抗発熱体５部分のコイル巻数を多くする等、折り返し部位１０に対応する抵抗発熱体５部分の単位長さあたりの抵抗値を他の部位よりも大きくすることにより、前後の部位よりも高くすることができる。
【００１１】
〔基板保持体の製造方法〕
上記基板保持体４は製造する際は、（１）窒化アルミニウム粉末９５［重量％］に酸化イットリウム５［重量％］を燃結助剤として添加してボールミルにより混合し、（２）混合粉末にバインダを添加して噴霧造粒法により造粒し、（３）造粒粉を金型成形法乃至ＣＩＰ法により成形することによりそれぞれ板状部材４ａ及び管状部材４ｂを成型し（なお、この成型処理の際、板状部材４ａの成形体に抵抗発熱体５を埋設させる）、（４）板状部材４ａ及び管状部材４ｂを窒素ガス中でそれぞれホットプレス法及び常圧焼成法により焼成し、（５）モリブデン端子６に対応する板状部材４の位置に穴あけ加工を施すことによりモリブデン端子６を露出させ、（６）板状部材４ａと管状部材４ｂを接合した後に棒状給電部品７を管状部材４ｂ内に配線し、棒状給電部品７をモリブデン端子６に接合する。
【００１２】
〔実験例〕
上記基板保持体４を排気部（又はスリットバルブ）３を有さない反応容器２内に配置し、基板９を模してＴＣ（Thermo Couple）ウェハを板状部材４ａ表面に配置し、ＴＣウェハを加熱し、ＴＣウェハで板状部材４ａ表面の温度を測定した所、面内方向の均熱性ΔＴ（面内最大温度−面内最小温度）は１２［℃］であった。また、折り返し部位１０に対応する板状部材４ａ表面上の位置、換言すれば、抵抗発熱体５の軸上に対応する板状部材４ａ表面上の位置に周囲より温度が高いホットスポットが確認された。
【００１３】
板状部材４ａの軸方向が排気部３と排気部３と対向する反応容器２内面とを結ぶ方向と一致するように基板保持体４を反応容器２内に配置し、ＴＣウェハを板状部材４ａ表面に配置し、ＴＣウェハを加熱し、ＴＣウェハで板状部材４ａ表面の温度を測定した所、均熱性ΔＴは８［℃］であった。逆に、板状部材４ａの軸方向が排気部３と排気部３と対向する反応容器２内面とを結ぶ方向と直交するように基板保持体４を反応容器２内に配置した場合には、均熱性ΔＴは１６［℃］に増大した。
【００１４】
板状部材４ａの軸方向がスリットバルブ３とスリットバルブ３と対向する反応容器２内面とを結ぶ方向と一致するように基板保持体４を反応容器２内に配置し、ＴＣウェハを板状部材４ａ表面に配置し、ＴＣウェハを加熱し、ＴＣウェハで板状部材４ａ表面の温度を測定した所、均熱性ΔＴは７［℃］であった。逆に、板状部材４ａの軸方向がスリットバルブ３とスリットバルブ３と対向する反応容器２内面とを結ぶ方向と直交するように基板保持体４を反応容器２内に配置した場合には、均熱性ΔＴは１７［℃］に増大した。
【００１５】
折り返し部位に発熱密度を高くする調整をしていない抵抗発熱体によって板状部材４ａを製作し、排気部（又はスリットバルブ）３を有さない反応容器２内に配置し、ＴＣウェハを板状部材４ａ表面に配置し、ＴＣウェハを加熱し、ＴＣウェハで板状部材４ａ表面の温度を測定した所、均熱性ΔＴは８［℃］であった。また、板状部材４ａの軸方向が排気部３と排気部３と対向する反応容器２内面とを結ぶ方向と一致するように基板保持体４を配置した場合には、均熱性ΔＴは１２［℃］であった。また、板状部材４ａの軸方向がスリットバルブ３とスリットバルブ３と対向する反応容器２内面とを結ぶ方向と一致するように基板保持体４を配置した場合には、均熱性ΔＴは１３［℃］であった。
【００１６】
以上の実験結果から、面内において発熱密度が最大となる部位が軸ＡＡ’上に配列されるように抵抗発熱体５を構成すると共に、軸ＡＡ’方向と排気部（又はスリットバルブ）３と排気部（又はスリットバルブ）３と対向する反応容器２内側表面とを結ぶ直線方向とが略一致するように抵抗発熱体５を配置することにより、排気部（又はスリットバルブ）３に近い側の基板９の温度が低くなることを防止し、基板９の温度分布の均熱性ΔＴを向上できることがわかる。
【００１７】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、上記実施形態では、１本の抵抗線によってヒーターを構成したが、図４，５に示すように、２本の抵抗線によってヒーターを構成し、各抵抗線の端子２０ａ，２０ｂ及び端子２１ａ，２１ｂを棒状給電部品７に接合し、面内内側と面内外側の給電電力比を調整しながら抵抗線毎に給電するようにしてもよい。なお、このような抵抗発熱体を用いた場合の均熱性ΔＴを測定した所、均熱性ΔＴは６［℃］であった。このように、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態となる加熱処理装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す板状部材の構成を示す平面図である。
【図３】図１に示す抵抗発熱体の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態となる加熱処理装置の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示す抵抗発熱体の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１：加熱処理装置
２：反応容器
３：排気部（又はスリットバルブ）
４：基板保持体
４ａ：板状部材
４ｂ：管状部材
５：抵抗発熱体
６：モリブデン端子
７：棒状給電部品
８：反応ガス供給部
９：基板
【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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