(57)【要約】【課題】室温付近の低温域においてもシリコンエッチングにより発生する反応熱の受熱を吸収しつつ、基板載置台（サセプタ）温度を一定に保つことを可能とする構造及び手法を提供する【解決手段】    発熱体と冷却流路を有する基板載置台と、発熱体に電力を供給する発熱体電源と、基板載置台の上面より下側であって、発熱体の下端よりも上側に先端が配置される熱検出器と、冷却流路に冷媒を供給する冷媒供給部と、を有し、  冷却流路に冷媒を供給しつつ、基板載置台に基板が載置されていないときに発熱体に第１電力を供給し、基板載置台に基板が載置されているときに第２電力を供給するように発熱体電源と冷媒供給部を制御する制御部と、を有する。【選択図】図５
2016063033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体と冷却流路を有する基板載置台と、
前記発熱体に電力を供給する発熱体電源と、
前記基板載置台の上面より下側であって、前記発熱体の下端よりも上側に先端が配置される熱検出器と、
前記冷却流路に冷媒を供給する冷媒供給部と、
前記冷却流路に冷媒を供給しつつ、前記基板載置台に基板が載置されていないときに前記発熱体に第１電力を供給し、前記基板載置台に基板が載置されているときに第２電力を供給するように前記発熱体電源と前記冷媒供給部を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記冷却流路は、前記発熱体の下側に設けられる基板処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、前記冷却流路への冷媒供給を一定に保持し、発熱体への電力供給で前記基板載置台と前記基板の温度を変化させるように前記発熱体電源と、前記冷媒供給部を制御するよう構成される基板処理装置。
【請求項４】
発熱体と冷却流路と前記発熱体の下端よりも上側かつ基板の載置面よりも下側に熱検出器を有する基板載置台に基板を載置する工程と、
前記冷却流路に冷媒を供給しつつ、前記基板載置台に前記基板が載置されていないときに前記発熱体に第１電力を供給し、前記基板載置台に前記基板が載置されているときに前記発熱体に第２電力を供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記冷却流路への冷媒供給量を一定に保持し、前記発熱体への電力供給で前記基板載置台と前記基板の温度を変化させる工程を有する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第２電力が前記第１電力よりも小さくなるように制御する半導体装置の製造方法。
【請求項７】
発熱体と冷却流路と前記発熱体の下端よりも上側かつ基板の載置面よりも下側に熱検出器を有する基板載置台に基板を載置させる手順と、
前記冷却流路に冷媒を供給しつつ、前記基板載置台に前記基板が載置されていないときに前記発熱体に第１電力を供給し、前記基板載置台に前記基板が載置されているときに前記発熱体に第２電力を供給させる手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体。
【請求項８】
請求項７に記載の記録媒体であって、好ましくは、
前記冷却流路への冷媒供給を一定に保持し、前記発熱体への電力供給で前記基板載置台と前記基板の温度を変化させる手順をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体。
【請求項９】
請求項７又は請求項８のいずれかに記載の記録媒体であって、好ましくは、
前記第２電力が前記第１電力よりも小さくなるように制御させる手順をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン又はシリコン酸化物の高速除去エッチング特性を持つガスにて基板（ウエハ）を処理する場合において、非常に大きい反応熱が発生することが分かっている。例えば、ＩＦ７（七フッ化ヨウ素）などは、
ＩＦ７＋Ｓｉ⇒ＳｉＦ４＋ＩＦ５の反応過程において、ウエハの直上全体に形成された膜を除去する際には、〜１０００Ｗ程度の反応熱が発生することが分かっている。また、ＩＦ７におけるシリコン除去において非常に選択性に優れていることが分かっているが、ウエハが高温になると選択性が低下することも併せて判明している。７０〜９０℃程度より選択性が著しく低下するため、その温度帯よりも低めにウエハ温度を保持する必要がある。一方、除去を行うシリコンにはドープされているケースが多々ある。ドープされているものとして、Ｐ（リン）、Ｂ（硼素）、Ｃ（炭素）が挙げられる。ドープされたものの残渣除去やパターン内の残渣除去においてはある程度温度が高い（３０〜５０℃）方が良いことが分かっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−９４６５２号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１２３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような背景に対し、一般的な基板処理装置における基板載置台（サセプタ）には加熱手段のみ、又は冷却手段のみが設けられているケースが主であり、加熱手段と冷却手段が具備されていたとしても一定温度以下（以上）に冷却（加熱）したい場合が主であり、前述のような室温付近の低温域でのセンシティブな温度監視、及び調整手段を有するものはなかった。
【０００５】
本発明の目的は、室温付近の低温域においてもシリコンエッチングにより発生する反応熱の受熱を吸収しつつ、基板載置台（サセプタ）温度を一定に保つことを可能とする構造及び手法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様によれば、
発熱体と冷却流路を有する基板載置台と、
前記発熱体に電力を供給する発熱体電源と、
前記基板載置台の上面より下側であって、前記発熱体の下端よりも上側に先端が配置される熱検出器と、
前記冷却流路に冷媒を供給する冷媒供給部と、
前記冷却流路に冷媒を供給しつつ、前記基板載置台に基板が載置されていないときに前記発熱体に第１電力を供給し、前記基板載置台に基板が載置されているときに前記発熱体に第２電力を供給するように前記発熱体電源と前記冷媒供給部を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る基板処理装置、半導体装置の製造方法および記録媒体によれば、室温付近の低温域においてもシリコンエッチングにより発生する反応熱の受熱を吸収しつつ、基板載置台（サセプタ）温度を一定に保つことを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る枚葉式基板処理装置における基板処理時の要部断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略断面図であり、基板搬送工程を行うことが可能な搬送位置にある状態を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るコントローラの構造例である。
【図４】本発明の一実施形態に係る基板処理工程のフロー例である。
【図５】本発明の一実施形態に係るサセプタの断面図である。
【図６】図５におけるＡ−Ａ´、Ｂ−Ｂ´断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る発熱体を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る冷却管端子部を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るサセプタにおける熱経路のイメージ図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る運用例を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の好ましい実施形態について説明する。
【００１０】
発明者等は、室温付近の低温域においてもシリコンエッチングにより発生する反応熱の受熱を吸収しつつ、基板載置台（サセプタ）温度を一定に保つことを可能とする構造及び手法を見出した。具体的には、基板温度を３０〜７０℃程度の環境温度等の影響が受けやすい制御困難な温度帯域においても、センシティブな温度制御が可能となり、プロセス性能面ではシリコンエッチングにおける選択性の向上、及びドープ等の残渣を低減出来る温度域に設定することが可能となり、シリコンエッチングの性能差別化に貢献することが出来る。
【００１１】
＜第１実施形態＞
以下に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照してより詳細に説明する。
【００１２】
（１）基板処理装置の構成
図１は半導体デバイスの製造方法を実施するための枚葉式基板処理装置（以下単に、基板処理装置という）における処理時の要部断面図である。図２は同じく基板処理装置の概略断面図であり、サセプタが下降して基板搬送工程を行うことが可能な搬送位置にある状態を示す図である。
【００１３】
図１、２において、基板処理装置は、基板１を処理する処理容器３０と、処理容器３０と隣接して、これとの間で基板１を搬送する基板搬送容器３９とを有する。
【００１４】
処理容器３０は、上部が開口した容器本体３１と、容器本体３１の上部開口を塞ぐ蓋体３２とから構成されて、内部に密閉構造の処理室５０を形成している。なお、処理室５０を、蓋体３２とサセプタ２とで囲まれた空間で形成するようにしても良い。
【００１５】
蓋体３２にはシャワーヘッド５と処理ガス供給ライン６ａ、６ｂと、不活性ガス供給ライン１２が設けられる。シャワーヘッド５は、処理室５０内の基板１と対向して設けられ、処理室５０内に処理ガスを供給するために設けられる。このシャワーヘッド５は、蓋体３２の内面上部に設けられ、多数のガス孔を有してガスをシャワー状に分散させる図示を省略したガス分散板と、複数のガスを混合する図示を省略した混合室とから構成される。
【００１６】
ガス供給ライン６ａ、６ｂはシャワーヘッド５に接続され、シャワーヘッド５を介して基板処理室５０内に処理ガスを供給するように構成されている。ガス供給ライン６は、具体的にはシャワーヘッド５に接続されて混合室と連通するガス供給管１５ａ、１５ｂと、ガス供給管１５ａ、１５ｂに設けられたガス流量制御器（マスフロコントローラ：ＭＦＣ）１６ａ、１６ｂと、を備えて、基板処理室５０内に所望のガス種を所望のガス流量、所望のガス比率で供給することが可能となるように構成されている。なお、ガス供給源１７ａ、１７ｂをガス供給ライン（ガス供給部）に含めて構成しても良い。
【００１７】
容器本体３１には排気口７、搬送口８、及びヒータユニット、冷却流路を内蔵したサセプタ２が設けられる。排気口７は、容器本体３１の上側部に設けられ、容器本体３１の上部内周に形成された環状路１４と連通し、環状路１４を介して基板処理室５０内を排気するように構成されている。また、搬送口８は、容器本体３１の排気口７よりも下方の一側部に設けられ、搬送容器３９内に形成される基板搬送室４０から処理容器３０内の基板処理室５０に搬送口８を介してシリコンウェハ等の処理前の基板１を搬入し、または基板処理室５０から基板搬送室４０に処理後の基板１を搬出するように構成されている。なお、容器本体３１の搬送口８には、基板搬送室４０と基板処理室５０との雰囲気隔離を行う開閉弁９が開閉自在に設けられている。
【００１８】
処理容器３０の基板処理室５０内に、前述したサセプタ２が昇降自在に設けられ、サセプタ２の表面に基板１が保持される。基板１はサセプタ２を介して図示を省略したヒータユニットによって加熱、或いは冷却流路によって冷却されるようになっている。なお、サセプタ２の詳細については後述する。
【００１９】
基板支持ピン上下機構１１に複数の支持ピン４が立設され、これらの支持ピン４はサセプタ２を貫通可能になっており、サセプタ２及び基板支持ピン上下機構１１の昇降に応じて、サセプタ２の表面から出没自在になるように構成されている。
【００２０】
基板処理装置は、サセプタ２が下降して搬送工程を行うことが可能な位置にあるとき（図２。以下、この位置を搬送位置Ａという）、複数の支持ピン４がサセプタ２から突出して複数の支持ピン４上に基板１を支持可能にし、基板処理室５０と基板搬送室４０との間で搬送口８を介して基板１の搬送、搬出が行えるように構成されている。また、基板処理装置は、サセプタ２が上昇して、搬送位置Ａより上方の中間位置を経て処理工程を行うことが可能な位置にあるとき（図１。以下、この位置を基板処理位置Ｂという）、支持ピン４は関与せず、サセプタ２上に基板１が載置されるように構成されている。
【００２１】
サセプタ２は、その支持軸２４が昇降機構に連結されて基板処理室５０内を昇降するように設けられている。支持軸２４の外周には支持軸２４の直線運動をシールするための図示を省略したベローズが設けられる。昇降機構は、基板搬入工程、基板処理工程、基板搬出工程などの各工程で、基板処理室５０内のサセプタ２の上下方向の位置（搬送位置Ａ、基板処理位置Ｂ等）を多段階に調整できるよう構成されている。
【００２２】
また、サセプタ２は回転可能になっている。すなわち、前述した筒状の支持軸２４を図示を省略した回転機構により回転自在として、支持軸２４を中心にヒータ（発熱体）及び冷却流路を内蔵したサセプタ２を回転自在に設け、基板１を保持した状態でサセプタ２を任意の速度で回転できるように構成されている。
【００２３】
なお、本図において昇降機構、回転機構、抵抗加熱ヒータ、ＭＦＣ２１、１６（１６ａ、１６ｂ）等の各部を制御する制御手段は省略してあるが、制御手段としてのコントローラの構造例は図３に示している。
【００２４】
上述したような基板処理装置において基板上の薄膜を除去するには、搬送工程で基板１を処理室５０内に搬入し、処理工程で処理室５０内に搬入された基板１にシャワーヘッド５を介して処理ガスと非処理ガスとを供給して基板１を処理し、搬出工程で処理された基板１を処理室５０内から搬出する。
【００２５】
（制御部）
図３に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ５００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５００ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）５００ｂ、記憶装置５００ｃ、Ｉ／Ｏポート５００ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ５００ｂ、記憶装置５００ｃ、Ｉ／Ｏポート５００ｄは、内部バス５００ｅを介して、ＣＰＵ５００ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ５００には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置５０１が接続されている。コントローラ５００は、後述の基板処理工程を行うように、上述の各部を制御する。
【００２６】
記憶装置５００ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置５００ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ５００に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ５００ｂは、ＣＰＵ５００ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【００２７】
Ｉ／Ｏポート５００ｄは、上述の基板支持ピン上下機構１１、ヒータユニット、冷却ユニット、ＡＰＣバルブ、ＭＦＣ２１、１６ａ、１６ｂ、開閉弁９、排気ポンプ、大気搬送ロボット、ゲートバルブ、真空アームロボットユニット等に接続されている。なお、励起部を設けた場合には、高周波電源、可動タップ、反射電力計、周波数整合器にも接続可能に構成される。
【００２８】
ＣＰＵ５００ａは、記憶装置５００ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置５０１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置５００ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ５００ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、基板支持ピン上下機構１１による支持ピン４の上下動作、ヒータ・冷却ユニットによるウエハ１の加熱・冷却動作、ＡＰＣバルブによる圧力調整動作、マスフロコントローラ２１、１６ａ、１６ｂと開閉弁９による処理ガスの流量調整動作、等を制御するように構成されている。なお、図５において、破線にて囲まれている、例えばロボット回転部や大気搬送ロボット等の構成を制御しても良いのはもちろんである。
【００２９】
なお、コントローラ５００は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ（ＵＳＢ  Ｆｌａｓｈ  Ｄｒｉｖｅ）やメモリカード等の半導体メモリを用意し、係る外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ５００を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置５００ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置５００ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００３０】
（２）基板処理工程
続いて、図４を用いて、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程について説明する。かかる工程は、上述の基板処理装置により実施される。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ５００により制御される。
【００３１】
（基板の搬入工程Ｓ１０）
まず、図２に示すように、シリコン含有膜を有する基板１が、基板搬送室４０から基板搬送ロボットによって、搬送口８を介して、基板処理室５０に搬送される。
【００３２】
（シリコン膜除去工程Ｓ２０）
次に、基板支持ピン上下機構１１を下降させ、基板１をサセプタ２上に載置する。ここで基板支持ピン上下機構１１の昇降は、昇降駆動部により昇降されることで行われる。サセプタ２に具備されたヒータは、予め所定の温度に加熱されており、基板１を室温〜低温程度、所定の基板温度になる様に加熱する。必要に応じて、過剰な熱（反応熱）を排熱するための冷却ユニットも併用する。ここで、低温とは、後述の除去ガスや処理ガスが十分に気化している温度帯であって、ウエハ（基板）１に形成された膜特性が変質しない温度とする。
続いて、サセプタ２のみ或いはサセプタ２及び基板支持ピン上下機構１１を上昇させ、基板処理位置Ｂへ移動させ、サセプタ２上に基板１が載置されるようにする。
【００３３】
次に、ガス供給管６ａ、６ｂから所定の処理ガスをシャワーヘッド５を介して基板１に供給し、基板１からシリコン膜のエッチングを行う。シリコン膜のエッチング処理は、除去ガスを基板１上に供給することにより行われる。エッチング処理ガスとしては、ハロゲン含有ガスが用いられ、例えばフッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、ヨウ素（Ｉ）の中から二つ以上のハロゲン元素を含むガスである。好ましくは、ハロゲン元素を２種類含むガスが用いられる。例えば、五フッ化ヨウ素（ＩＦ５）、三フッ化臭素（ＢｒＦ３）、五フッ化臭素（ＢｒＦ５）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）などが有る。さらに好ましくは、七フッ化ヨウ素（ＩＦ７）が用いられる。ＩＦ７は、シリコン含有膜を積極的（選択的）に除去させることができる。ここで、選択的にとは、例えば、シリコン含有膜のエッチングレートを他の膜（例えば金属膜）のエッチングレートよりも高くすることを言う。
【００３４】
シリコン膜のエッチング後は、新たな次の工程に備えて必要なパージ処理を行うことが好ましい。
【００３５】
なお、シリコン含有膜上に、数原子程度の変性層が形成されている場合、処理ガスを供給する前に、上述の除去剤としての除去ガスを基板に供給することが好ましい。ここで、変性層とは、シリコン含有膜上に形成された酸化膜である。この酸化膜は、数原子層の厚さであっても、上述の処理ガスで除去することができず、シリコン含有膜の除去を阻害する。除去ガスを供給することで、シリコン含有膜や他の膜構成を維持したまま変性層を除去することができ、処理ガスでのシリコン含有膜の微細な除去を可能にすることができる。
【００３６】
（パージ工程Ｓ３０）
エッチング処理に用いられたエッチングガスは、処理室５０の側面に設けられた、環状路１４と連通した、排気口７より排出される。続いて、不活性ガス供給管２０からは、シャワーヘッド５の略中心部分から基板１上に不活性ガスである例えば窒素ガスが供給される。この際、供給される窒素ガスは加熱部２３により加熱された状態で供給される。また、供給される不活性ガスは、前述のエッチングガスよりも高い温度に加熱されているとなお良い。このように、不活性ガスをエッチングガスよりも高い温度に加熱することによって、エッチングの際に発生する副生成物の除去効率を向上させることが可能となる。
更に、基板処理室５０に供給する不活性ガスの温度は、エッチング工程で発生した副生成物と残渣のいずれか、もしくは両方の昇華温度以上に加熱されて基板上に供給するとなお良い。これにより、エッチングの際に発生する副生成物の除去効率を更に向上させることが可能となる。
更に好ましくは、不活性ガスの温度は、エッチング工程で発生した副生成物と残渣のいずれか、もしくは両方の昇華温度以上、基板上に形成された回路の耐熱温度又は基板処理室５０の周囲に設けられたＯリングの耐熱温度以下になるように加熱する。
【００３７】
エッチングガスの供給と同時にＡＰＣバルブによって、排気量を調整することにより、基板処理室５０内の圧力を所定の圧力に維持する。例えば、０．１〜１００Ｐａに維持される。エッチングガス流量は、０．１〜１０ＳＬＭ程度の範囲の内、所定の流量に設定する。例えば、３ＳＬＭに設定される。また、必要に応じて、一旦、基板処理室５０の雰囲気を排気してから所定のガスを供給しても良い。また、エッチングガスが供給され次第、シリコン含有膜のエッチングが開始されるので、圧力やガス流量は速やかに所定の値に設定されることが望ましい。
【００３８】
必要な除去工程を終えたら処理ガスの供給を停止し、処理容器４３１と処理室４４５の雰囲気ガスを排気する。また、支持ピン４を上昇させ、基板１をサセプタ２から離して搬送可能な温度まで冷却する。
【００３９】
（基板搬出工程Ｓ４０）
基板１が搬送可能な温度まで冷却され、処理室から搬出する準備が整ったら、上述の基板搬入工程Ｓ１０の逆の手順で搬出する。
【００４０】
（３）サセプタ構造
ここでは、本実施形態にかかるサセプタの構造について詳述する。
【００４１】
図５に本発明のウエハ載置台（以下サセプタと表記）２の断面図を記す。本サセプタ２はプレート部２４１とステム部２４２より主に構成されており、概形としてはコンベンショナルな形態をとっており、アタッチメント部２４３のデザイン変更にて多様な装置に展開出来るように配慮している。プレート部２４１には上方より、加熱手段である発熱体２４４、冷却手段である冷却流路２４５が配置されている。発熱体２４４、及び冷却流路２４５は円弧状のエレメント配置を基本としており、２重又は多重となるように配置されている。各径の参考実施例以下の通りである。Ｄ３：φ２０〜４０ｍｍ、Ｄ４：φ１３０〜１７０ｍｍ、Ｄ５：φ２３０〜２７０ｍｍである。本実施形態では、幅Ｄ４で示される部分が内周部を形成し、幅Ｄ５で示される部分が外周部を形成している（図６参照）。つまり発熱体２４４及び冷却流路２４５は、それぞれ、少なくとも内周部と外周部から構成され、発熱体２４４の内周部が前記冷却流路２４５の内周部と垂直方向で重なるように設けられ、前記発熱体２４４の外周部は、前記冷却流路２４５の外周部と垂直方向で重なるように設けられている。このような構成とすることにより、発熱体から冷却流路への熱の伝達損失を少なくすることができ、温度制御を容易にすることができる。
【００４２】
サセプタ２本体の材質は、アルミやステンレス、ハステロイ等が挙げられる。ステム部２４２底面にはインターフェースプレート２４６を載置してあり、裏面よりボルト（図示せず）固定にてアタッチメント部２４３と締結するようにしてある。本インターフェースプレート２４６の目的は、例えば省スペース内に加熱手段（ヒータ）端子×２、冷却手段（冷却流路）端子×２、温度センサ（温度検出器）としての熱検出器（Ｔ／Ｃ：熱電対）×１、を具備するため、封止が必要な冷却流路（後述説明）２４５のＯリングシールを一括に行い、熱検出器（Ｔ／Ｃ）２４７を背面からスプリング（図示せず）にて押し当てるための設置部品（Ｔ／Ｃガイドチューブ２４８）を配置するためにある。熱検出器２４７は前述したように、一定力により固定されているため、昇降温による設置具合変化起因の温度変化は極めて少ない構造としている。本サセプタ２のプレート部２４１はＴ／Ｃガイドチューブ２４８との一体形成が必要となるため、ステンレスやハステロイ等の溶接加工に適した材質が好ましい。
【００４３】
図に示すように、熱検出器２４７は、サセプタ２の上面より下側であって、発熱体２４４の下端よりも上側に先端（熱検出部）が配置されるように構成されている。また、冷却流路２４５に冷媒を供給しながら、サセプタ２上にウエハ１が載置されていないときには、発熱体に第1の電力を供給し、サセプタ２上にウエハ１が載置されている時には、第１の電力より低い第２の電力を供給するように発熱体電源２５３と冷媒供給部２６４を制御部５００により制御している。このように、熱検出器２４７の先端を、基板載置台２の上面よりも下側かつ、発熱体２４４の下端よりも上側に設けることによって、基板処理（エッチング処理）時に発生する反応熱による基板温度の変化を検出することができる。また、冷却流路を発熱体の下側に設ける（基板から遠ざける）ことで、基板を過冷却することを防止することができる。たとえ、冷却しすぎたとしても、発熱体が上側にあることで、基板を加熱することができる。更に、サセプタ上に基板を載置したときに、供給電力を小さくすることで、基板を処理する際に発生する反応熱による温度のオーバーシュートを抑制することができる。
【００４４】
別の実施形態として、制御部は、前記冷却流路への冷媒供給を一定に保持し、発熱体への電力供給で前記基板載置台と前記基板の温度を変化させるように前記発熱体電源と、前記冷媒供給部を制御する。このような制御を行うことにより、処理温度が３０〜６０℃程度の低温の場合、周りの温度の影響を受けやすく、基板や基板載置台の温度が変化しやすいが、低温域の温度調整が容易となる。
【００４５】
図６に、図５におけるＡ−Ａ´、Ｂ−Ｂ´断面図を記す。本説明図は各エレメント２重巻の説明図であるが、多重の場合においても同様に適用される。ステム部２４２より各エレメントを取り出すため、２端子である発熱体２４４及び冷却流路２４５については径方向に回転させた形態にて配置し、各端子のステム部２４２における干渉を回避している。ウエハ１への均一供給は排気管７をウエハ１外周へ載置し、端部への均一ガス供給を行う。発熱体２４４及び冷却流路２４５は、前述したように、それぞれ、少なくとも内周部（２４４１、２４５１）と外周部（２４４２、２４５２）から構成され、発熱体２４４の内周部２４４１が前記冷却流路２４５の内周部２４５１と垂直方向で重なるように設けられ、前記発熱体２４４の外周部２４４２は、前記冷却流路２４５の外周部２４５２と垂直方向で重なるように設けられている。
【００４６】
図７に発熱体端子部を記す。シースタイプのヒータ等をサセプタ２４に埋没させる場合、図示のステム部２４２での発熱は不要であり、非発熱部とする。このことで、アタッチメント部への余分な熱供給を無くすことが出来る。本ヒータユニットは、発熱体２４４、シース部２５１、ロッド部２５２、発熱体電源２５３から構成されている。シース部２５１の径はφ６〜１０程度であり、出力としては１．０〜２．０ＫＷを想定している。各形状の参考実施例は以下の通りである。
Ｄ１：φ３０２〜３１０ｍｍ、ｐｈ：４０〜６０ｍｍ、ｓｈ：２００〜３５０ｍｍ
【００４７】
図８に冷却管端子部を記す。本冷却ユニットは、主に冷却流路２４５、冷却管２６１、インタフェースプレート２４６、カップリング２６３、冷媒供給部２６４とから構成されている。冷却流路２４５はサセプタ２内に流路を機械加工により形成するか、ヒータ同様にステンレス、ハステロイ等の材質で形成されたシースを内挿するかのいずれかの構造にて構成することが出来る。冷却流路を機械加工にて形成した場合、図に示すようにインターフェースプレート２４６面とのＯ リングシールを要する。また、シース形態とした場合、インターフェースプレート２４６でのシールは不要となり、インターフェースプレート２４６では貫通孔として埋没シースを外部に取り出すことが出来る。流路径はφ６〜１０程度を想定（想定流量１．０〜５．０ｓｌｍ）している。図示の２重巻配置では、有効流路長さが１０００〜２０００ｍｍ程度、導入する冷媒はガルデン、又はフロリナートなどを想定しており、後述する熱の授受バランスを成立させられるような伝熱経路を確保している。
【００４８】
図９に本発明の熱経路のイメージ図を記す。熱の授受に相当するＱ１〜Ｑ３は以下の熱流れを想定している。Ｑ１：ウエハ⇒発熱体、Ｑ２：発熱体⇒冷却流路、Ｑ３：冷却流路⇒ステムという熱の流れを示す。
発熱体２４４はサセプタ面よりｈ１の深さ、冷却流路２４５は発熱体２４４より更にｈ２の深さに埋没させている。各エレメントの内挿方法は、ろう付けによる貼り合わせ加工、機械加工＋外周ＥＢ溶接（電子ビーム溶接）加工、鋳込み等の方法が適当である。ｈ２の寸法は各エレメント径及び前記加工方法における最小肉厚より算出されることが望まれる。発熱体及び冷却流路の径はφ６〜９ｍｍ程度を想定しており、想定されるｈ２寸法は約９〜１９ｍｍである。
【００４９】
図１０に本発明の運用例のグラフを記す。グラフ横軸は時間、縦軸は（設定）温度を示す。ウエハ初期温度Ｔｗは室温付近（２０〜２５℃程度）を想定している。サセプタ２は常時冷却流路２４５に設定温度Ｔｃ（１５〜２０℃程度）の冷媒を導入している。発熱体２４４は設定温度Ｔｈ（４０〜５０℃程度）に調整しており、基板処理を実施していないときは、発熱体２４４と冷却流路２４５との熱の授受が主に行われている。基板処理開始後、反応熱によりウエハ１の温度は上昇する。ウエハ温度が上昇するに従い発熱体の設定温度を変更、又は熱検出器の温度上昇結果より電力供給を絞り、発熱体２４４とウエハ発熱によるトータル熱供給量が同等となるように制御部５００にて監視、制御を行う。前記処理を行うことにより、処理後のウエハ温度はＴｔｇとなり、所定の温度以下（例えば５０〜６０℃）に温度を保持することが出来、シリコンエッチングにおける選択性の劣化を抑制し、基板処理の性能安定化につなげることが可能となる。仮に当発明の構造を有さないサセプタで基板処理を行った場合、ウエハ温度は反応熱（〜１０００Ｗ）を吸収出来ず、Ｔｍｘ（例えば６０〜８０℃）まで上昇してしまい、シリコン選択性を劣化させてしまうか、強力な冷却によりウエハ１を低温（＜２０℃）にしてしまい、処理ガスが液化、若しくは固化してしまう。また、処理室からの搬出後の結露発生させてしまうようなトラブルを発生させてしまう懸念がある。また、副生成物が付着する可能性が有る。本発明を実施することにより、基板処理として適切な温度域にウエハを保持することが出来る。
【００５０】
ウエハ１の厚みは約０．８ｍｍであり、サセプタ２上面には裏面の直接の金属接触を避けるため、セラミックス、又は石英等の材質によるフロートピン（図示せず）上に載置されており、フロートピン高さは約０．１〜０．３ｍｍ程度としている。
【００５１】
（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。
【００５２】
（ａ）  本発明を実施した場合、ウエハ発熱処理、且つウエハ温度を３０〜７０℃程度の環境温度等の影響が受けやすい制御難の温度域においてもセンシティブな温度制御が可能となる。
【００５３】
（ｂ）また、プロセス性能面ではシリコンエッチングにおける選択性の向上、及びドープ等の残渣を低減出来る温度域に設定することが可能となり、シリコンエッチングの性能差別化に貢献出来ると考えられる。
【００５４】
（ｃ）また、経済性・効率の面においても、加熱・冷却別パーツ等のコンベンショナルな構造と比較すると、本発明は非常に高効率な熱の授受を行う方法を提供しており、極めて有利な構造である。
【００５５】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００５６】
本発明は、本実施形態に係る基板処理装置のような半導体ウエハを処理する半導体製造装置などに限らず、ガラス基板を処理するＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）製造装置、太陽電池製造装置等の基板処理装置、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）製造装置にも適用できる。
【００５７】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００５８】
＜付記１＞
一態様によれば、
発熱体と冷却流路を有する基板載置台と、
前記発熱体に電力を供給する発熱体電源と、
前記基板載置台の上面より下側であって、前記発熱体の下端よりも上側に先端が配置される熱検出器と、
前記冷却流路に冷媒を供給する冷媒供給部と、
前記冷却流路に冷媒を供給しつつ、前記基板載置台に基板が載置されていないときに前記発熱体に第１電力を供給し、前記基板載置台に基板が載置されているときに第２電力を供給するように前記発熱体電源と前記冷媒供給部を制御するよう構成される制御部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【００５９】
＜付記２＞
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記冷却流路は、前記発熱体の下側に設けられる。
【００６０】
＜付記３＞
付記１又は付記２に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、前記冷却流路への冷媒供給を一定に保持し、発熱体への電力供給で前記基板載置台と前記基板の温度を変化させるように前記発熱体電源と、前記冷媒供給部を制御するよう構成される。
【００６１】
＜付記４＞
付記１乃至付記３のいずれかに記載の基板処理装置であって、
前記発熱体と前記冷却流路は、それぞれ、内周部と外周部を有し、発熱体の内周部が前記冷却流路の内周部と垂直方向で重なるように設けられ、前記発熱体の外周部は、前記冷却流路の外周部と垂直方向でかさなるように設けられている。
【００６２】
＜付記５＞
付記１乃至付記３のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記基板に処理ガスを供給するガス供給部を有し、
前記処理ガスの供給中に、前記基板の温度が所定の温度になるように前記第２電力を調整するように前記制御部を制御するよう構成される。
【００６３】
＜付記６＞
付記１に記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、前記第２電力が前記第１電力よりも小さくなるように制御するよう構成される。
【００６４】
＜付記７＞
付記１乃至付記６のいずれかに記載の基板処理装置であって、好ましくは、
前記基板に二種類以上のハロゲン元素を含むガスを供給するガス供給部を有する。
【００６５】
＜付記８＞
他の態様によれば、
発熱体と冷却流路と前記発熱体の下端よりも上側かつ基板の載置面よりも下側に熱検出器を有する基板載置台に基板を載置する工程と、
前記冷却流路に冷媒を供給しつつ、前記基板載置台に前記基板が載置されていないときに前記発熱体に第１電力を供給し、前記基板載置台に前記基板が載置されているときに前記発熱体に第２電力を供給する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００６６】
＜付記９＞
付記８に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記冷却流路は、前記発熱体の下側に設けられる。
【００６７】
＜付記１０＞
付記８又は付記９に記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記冷却流路への冷媒供給を一定に保持し、前記発熱体への電力供給で前記基板載置台と前記基板の温度を変化させる工程を有する。
【００６８】
＜付記１１＞
付記８乃至付記１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記第２電力が前記第１電力よりも小さくなるように制御する。
【００６９】
＜付記１２＞
更に他の態様によれば、
発熱体と冷却流路と前記発熱体の下端よりも上側かつ基板の載置面よりも下側に熱検出器を有する基板載置台に基板を載置させる手順と、
前記冷却流路に冷媒を供給しつつ、前記基板載置台に前記基板が載置されていないときに前記発熱体に第１電力を供給し、前記基板載置台に前記基板が載置されているときに前記発熱体に第２電力を供給させる手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。
【００７０】
＜付記１３＞
付記１２に記載の記録媒体であって、好ましくは、
前記冷却流路は、前記発熱体の下側に設けられる。
【００７１】
＜付記１４＞
付記１２又は付記１３に記載の記録媒体であって、好ましくは、
前記冷却流路への冷媒供給を一定に保持し、前記発熱体への電力供給で前記基板載置台と前記基板の温度を変化させる手順を有する。
【００７２】
＜付記１５＞
付記１２乃至付記１４のいずれかに記載の記録媒体であって、好ましくは、
前記第２電力が前記第１電力よりも小さくなるように制御させる。
【符号の説明】
【００７３】
１        ウエハ（基板）
２        サセプタ
２４４    発熱体
２４５    冷却流路
２６４    冷媒供給部
２４７    Ｔ／Ｃ
２５３    発熱体電源
５００    コントローラ
５００ａ  ＣＰＵ
５００ｂ  ＲＡＭ
５００ｃ  記憶装置
５００ｄ  Ｉ／Ｏポート
５００ｅ  内部バス
【図１】
2016063033.tif 000003
【図２】
2016063033.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2016063033.tif 000008
【図７】
2016063033.tif 000009
【図８】
2016063033.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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