(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる反応物を交互に被処理体表面上に供給することにより前記被処理体に薄膜を形成するＡＬＤ成膜装置であって、
チャンバと、
前記チャンバの外部に設けられた誘導コイルと、
前記チャンバの内に、前記誘導コイルへの通電により誘導加熱される抵抗体層を備え、前記被処理体が載置される載置部材と、
前記チャンバ内に、第１の反応物を供給する第１の反応物導入部と、
前記チャンバ内に、第２の反応物を供給する第２の反応物導入部と、
前記チャンバから余剰な反応物及び反応副生成物を排気する排気部と、
前記誘導コイルに電流を供給し、供給する電流の大きさを変化させることにより前記被処理体を第１の反応物を供給した際に第１の温度に、第２の反応物を供給した際に第２の温度へと切り替える電源と、
前記載置部材を前記チャンバ内に形成されたステージに固定する固定部材と、
前記ステージに埋設して設けられ、前記ステージに当接する前記載置部材を介して前記基板を冷却する冷却部材と、を備えることを特徴とするＡＬＤ成膜装置。
【請求項２】
前記載置部材は、前記抵抗体層に積層され、前記被処理体の載置面を構成する絶縁体層をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載のＡＬＤ成膜装置。
【請求項３】
前記載置部材は、少なくとも前記抵抗体層を覆うように設けられた、輻射熱を反射する層をさらに備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載のＡＬＤ成膜装置。
【請求項４】
前記載置部材は、前記抵抗体層に積層されて設けられ、前記抵抗体層から発生する熱の放散を防ぐ断熱層をさらに備える、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＡＬＤ成膜装置。
【請求項５】
前記抵抗体層は溶射膜であることを特徴とする請求項４に記載のＡＬＤ成膜装置。
【請求項６】
さらに、前記被処理体が載置された前記載置部材を前記チャンバ内に搬送する搬送機構を有し、前記チャンバに接続された搬送用チャンバを備える、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＡＬＤ成膜装置。
【請求項７】
異なる反応物を交互に被処理体表面上に供給し前記被処理体に薄膜を形成するＡＬＤ成膜方法であって、
チャンバ内に配置され、一面に抵抗体層が積層された絶縁体層の他面上に前記被処理体を載置する工程と、
前記チャンバ内に、第１の反応物を供給する第１の反応物導入工程と、
前記チャンバから余剰な反応物及び反応副生成物を排気する第１の排気工程と、
前記チャンバ内に、第２の反応物を供給する第２の反応物導入工程と、
前記チャンバから余剰な反応物及び反応副生成物を排気する第２の排気工程と、
前記チャンバの外部に配置した誘導コイルに通電して、前記誘導コイルに供給する電流の大きさを変化させることにより、前記第１の反応物導入工程時には前記抵抗体を第１の温度に、前記第２の反応物導入工程時には第２の温度に誘導加熱する誘導加熱工程と、
前記載置部材が固定部材によって固定されたステージに埋設して設けられ、前記ステージに当接する前記載置部材を介して前記基板を冷却する冷却部材によって、前記基板を冷却する冷却工程と、
を備える、ことを特徴とするＡＬＤ成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等の被処理体を所定温度に加熱して処理するＡＬＤ成膜装置およびＡＬＤ成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置、液晶表示装置等の製造工程では、半導体ウエハ等の基板に、所定種の膜を形成する処理が行われる。高集積化、高微細化および薄膜化が進む今日、形成された膜の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。
【０００４】
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。図７に、上記ＡＬＤを行うための処理装置の構成の一例を示す。このような処理装置は、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。
【０００５】
図７に示すように、処理装置１０１は、例えば、略円筒状のアルミニウム製のチャンバ１０２を有する。チャンバ１０２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１０２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１０２の側壁には、処理ガスを導入するためのノズル１０３が設けられている。ノズル１０３を介して、チャンバ１０２内に処理ガスが供給される。
【０００６】
チャンバ１０２の下方の小径部分には、排気管１０４が接続されている。排気管１０４は排気装置１０５に接続されている。排気装置１０５は、チャンバ１０２内を真空引きする。
【０００７】
チャンバ１０２の底部からは、円筒状の中空のシャフト１０６が起立して設けられている。シャフト１０６は、チャンバ１０２の底部を貫通して配置されている。チャンバ１０２の底部とシャフト１０６との接合部は、Ｏリング等のシール部材１０７によりシールされている。これにより、チャンバ１０２の内外との気密性は保持される。
【０００８】
シャフト１０６の上端部には、円板状の載置台１０８が固定されている。載置台１０８の上面は、ウェハＷの載置面を構成する。載置台１０８は、所定のパターンを有する、タングステン等の金属抵抗体からなるヒータ１０９を内包している。シャフト１０６は、載置台１０８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１０８と固相接合１１０によって接合される。これにより、中空のシャフト１０６の内部空間は、チャンバ１０２の内部空間とは異なる雰囲気、すなわち、大気雰囲気に保持される。
【０００９】
ヒータ１０９は、中空のシャフト１０６内を通る給電線１１３に接続され、給電線１１１を介してヒータ１０９に電力が供給される。上述したように、シャフト１０６の内部は、大気雰囲気とされており、給電線１１３の放熱を十分に行って焼損を防止可能となっている。また、逆に、チャンバ１０２内に供給される処理ガスによる給電線１１３の腐食等は防止される。
【００１０】
また、シャフト１０６は、ヒータ１０９によって加熱された載置台１０８を放熱させる機能を有する。すなわち、載置台１０８の熱は、シャフト１０６を伝わって、チャンバ１０２の底部へ逃がされる。チャンバ１０２の底部には、冷却水が流れる冷却ジャケット１１２が設けられており、冷却ジャケット１１２によりシャフト１０６の熱は吸収される。
【００１１】
次に、上記処理装置１０１を用いてＡＬＤによりＴｉＮを成膜する工程について説明する。
まず、載置台１０８をＴｉＣｌ４の付着に適する温度、例えば、４５０℃に維持し、ＴｉＣｌ４ガスを、短時間、例えば、数秒間チャンバ１０２内に導入する。これにより、ウェハの表面にＴｉＣｌ４分子層が多層に付着する。
【００１２】
次に、チャンバ１０２内に不活性ガス、例えば、アルゴンガスを供給してパージするとともに、チャンバ１０２内を、例えば、１．３３×１０−３Ｐａ（１０−５Ｔｏｒｒ）程度の高真空まで排気する。このとき、載置台１０８の温度は、ＮＨ３の付着に適する温度、例えば、３００℃とされる。このパージ過程で、ウェハ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、ウェハの表面には１層のＴｉＣｌ４層が付着した状態が得られる。
【００１３】
次に、ＮＨ３ガスを短時間、例えば、数秒間チャンバ１０２内に導入する。ガスの導入により、チャンバ１０２内の圧力は、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度まで戻る。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、また、ＴｉＮ層の上面にはＮＨ３の分子層が多層に付着している。
【００１４】
次に、再びチャンバ１０２内をアルゴンガスでパージし、チャンバ１０２内を１．３３×１０−３Ｐａ程度とする。このとき、載置台１０８は、例えば、４５０℃とされる。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。
【００１５】
次に、チャンバ１０２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、ウェハ表面には、２層のＴｉＮ膜が形成されている。
【００１６】
これ以降では、上記と同様の操作、すなわち、各原料ガスの供給を不活性ガスによるパージを挟んで所定回数繰り返す。これにより、ＴｉＮ膜が１層ずつ堆積され、所望の厚さのＴｉＮ膜が得られる。上記操作は、例えば、１００〜数１００回程度繰り返される。
【００１７】
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。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ＡＬＤに用いる上記処理装置には、以下のような問題がある。まず、ヒータ１０９を備えた載置台１０８は、金属抵抗体を内包した状態で、窒化アルミニウム等のセラミックを焼結させて製造される。しかし、この工程の製造歩留まりは低く、製造コストを増大させる。
【００１９】
次に、ヒータ１０９に接続された給電線１１３を引き出すため、チャンバ１０２を貫通するシャフト１０６を設ける必要がある。このように、チャンバ１０２を貫通する穴などを形成する必要があることなどから、処理装置１０１の構造は複雑化する。
【００２０】
また、チャンバ１０２とシャフト１０６との接続部をシールするシール部材１０７は、通常樹脂材料から構成される。シール部材１０７の過熱損傷を避けるため、放熱材として機能するシャフト１０６の長さＬ１を十分な長さで確保する必要がある。すなわち、シール部材１０７と接触する部分におけるシャフト１０６の温度が、使用する樹脂材料の耐熱温度以下となるように、シャフト１０６の長さＬ１は設定される。
【００２１】
シャフト１０６の長さＬ１が比較的長いことから、チャンバ１０２の容積も当然大きくなる。このため、チャンバ１０２内の排気効率はその分低く、チャンバ１０２内雰囲気の切り換えに長時間を要するなど、特に、雰囲気の切り換えを頻繁に行う処理においては高いスループットが得られない。さらに、処理ガスの消費量も多くなることから、製造コストもその分増大する。
【００２２】
このように、従来の、ＡＬＤを行う処理装置には、加熱部材としての載置台の製造歩留まりが低く、また、チャンバの容積の低減が十分に図れず、これにより、製造コストの削減およびスループットの向上が十分に図れない、という問題があった。
【００２３】
上記事情を鑑みて、本発明は、簡単な構成で、製造コストの低減と、スループットの向上と、が可能な、被処理体を加熱して処理するためのＡＬＤ成膜装置およびＡＬＤ成膜方法を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係るＡＬＤ成膜装置は、
異なる反応物を交互に被処理体表面上に供給することにより前記被処理体に薄膜を形成するＡＬＤ成膜装置であって、
チャンバと、
前記チャンバの外部に設けられた誘導コイルと、
前記チャンバの内に、前記誘導コイルへの通電により誘導加熱される抵抗体層を備え、前記被処理体が載置される載置部材と、
前記チャンバ内に、第１の反応物を供給する第１の反応物導入部と、
前記チャンバ内に、第２の反応物を供給する第２の反応物導入部と、
前記チャンバから余剰な反応物及び反応副生成物を排気する排気部と、
前記誘導コイルに電流を供給し、供給する電流の大きさを変化させることにより前記被処理体を第１の反応物を供給した際に第１の温度に、第２の反応物を供給した際に第２の温度へと切り替える電源と、
前記載置部材を前記チャンバ内に形成されたステージに固定する固定部材と、
前記ステージに埋設して設けられ、前記ステージに当接する前記載置部材を介して前記基板を冷却する冷却部材と、
を備えることを特徴とする。
【００２５】
上記構成において、前記載置部材は、前記抵抗体層に積層され、前記被処理体の載置面を構成する絶縁体層をさらに備えてもよい。
【００２６】
上記構成において、前記載置部材は、少なくとも前記抵抗体層を覆うように設けられた、輻射熱を反射する層をさらに備えてもよい。
【００２７】
上記構成において、前記載置部材は、前記抵抗体層に積層されて設けられ、前記抵抗体層から発生する熱の放散を防ぐ断熱層をさらに備えてもよい。
【００２８】
前記抵抗体層は溶射膜であってもよい。
【００３２】
さらに、前記被処理体が載置された前記載置部材を前記チャンバ内に搬送する搬送機構を有し、前記チャンバに接続された搬送用チャンバを備えてもよい。
【００３８】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係るＡＬＤ成膜方法は、
異なる反応物を交互に被処理体表面上に供給し前記被処理体に薄膜を形成するＡＬＤ成膜方法であって、
チャンバ内に配置され、一面に抵抗体層が積層された絶縁体層の他面上に前記被処理体を載置する工程と、
前記チャンバ内に、第１の反応物を供給する第１の反応物導入工程と、
前記チャンバから余剰な反応物及び反応副生成物を排気する第１の排気工程と、
前記チャンバ内に、第２の反応物を供給する第２の反応物導入工程と、
前記チャンバから余剰な反応物及び反応副生成物を排気する第２の排気工程と、
前記チャンバの外部に配置した誘導コイルに通電して、前記誘導コイルに供給する電流の大きさを変化させることにより、前記第１の反応物導入工程時には前記抵抗体を第１の温度に、前記第２の反応物導入工程時には第２の温度に誘導加熱する誘導加熱工程と、
前記載置部材が固定部材によって固定されたステージに埋設して設けられ、前記ステージに当接する前記載置部材を介して前記基板を冷却する冷却部材によって、前記基板を冷却する冷却工程と、
を備える、ことを特徴とする。
【００４０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る処理装置について、以下図面を参照して説明する。第１の実施の形態では、本発明を、原子層堆積法（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）を用いて、半導体ウェハ（以下、ウェハＷ）にＴｉＮ層を形成する処理装置に適用した例について説明する。
【００４１】
図１に、第１の実施の形態に係る処理装置１１の断面構成を示す。図１に示すように、処理装置１１は、略円筒状のチャンバ１２を備える。チャンバ１２は、磁性を有しない材料、例えば、セラミック等の無機質材料、アルミニウム、ステンレス鋼等の非磁性金属、繊維強化プラスチック等の樹脂材料等から構成されている。
【００４２】
チャンバ１２の底部の略中央は突起し、略円筒状のステージ部分１２ａを形成している。すなわち、図１に示すように、チャンバ１２は、略凹状の側断面を有し、突起したステージ部分１２ａの周囲には、環状の溝が形成されている。また、ステージ部分１２ａは、チャンバ１２の内部にほぼ平坦な面を形成している。
【００４３】
チャンバ１２の下方の溝部分には、排気管１３を介して排気装置１４が接続されている。排気装置１４は、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ等から構成され、チャンバ１２内を真空引きする。
【００４４】
チャンバ１２の上方の側壁には、ゲート１５が設けられている。ゲート１５は、気密に開閉可能なゲートバルブ１６を介して、チャンバ１２に隣接する搬送チャンバ１７に接続されている。搬送チャンバ１７は、チャンバ１２にウェハＷを搬入出するポートとして設けられている。搬送チャンバ１７の内部には、チャンバ１２との間でウェハＷのやりとりを行う搬送機構１８が設置されている。
【００４５】
また、チャンバ１２の側壁には、石英等からなるノズル１９が設置されている。ノズル１９からチャンバ１２内に、処理用のガスが供給される。ノズル１９からは、後述する成膜処理に用いる四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）、アンモニア（ＮＨ３）と、アルゴン（Ａｒ）と、が供給される。なお、ノズル１９の代わりにシャワーヘッドを用いてもよく、また、ノズル１９は、ガス毎に複数設けられていてもよい。
【００４６】
チャンバ１２のステージ部分１２ａを構成する底面には、冷却ジャケット２０が設けられている。冷却ジャケット２０は、冷却水等の冷媒が流れる流路から構成されている。冷却ジャケット２０には、所定温度に調節された冷媒が通流される。
【００４７】
チャンバ１２のステージ部分１２ａの底面上には、サセプタ２１が設けられている。サセプタ２１は、全体としてほぼ円板状に形成されている。サセプタ２１は、被処理体であるウェハＷの載置部材として機能し、また、サセプタ２１上に載置されたウェハＷを加熱する機能を有する。サセプタ２１は、その周縁部において、ステージ部分１２ａにねじ等によって固定されたクランプ部材２２によって、固定されている。
【００４８】
また、チャンバ１２のステージ部分１２ａと、サセプタ２１と、を貫通して、リフトピン穴２３が複数、例えば、３つ形成されている。リフトピン穴２３の内部は、図示しないリフトピンが昇降するように構成されている。リフトピンの昇降動作により、搬送機構１８との間でウェハＷのやりとりが行われる。
【００４９】
サセプタ２１は、絶縁体層２４と、抵抗体層２５と、断熱体層２６と、から構成されている。絶縁体層２４は、例えば、窒化アルミニウム、窒化シリコン、炭化シリコン等のセラミック材料を焼結させて形成されている。絶縁体層２４の一面は、平坦面を形成し、サセプタ２１の表面（ウェハＷの載置面）を構成する。
【００５０】
抵抗体層２５は、絶縁体層２４の他面に積層されて設けられている。抵抗体層２５は、例えば、円板状に形成されている。抵抗体層２５は、比較的抵抗の高い導電体、例えば、タングステン、モリブデン、ニッケル、タンタル、白金等の純金属、ニッケル／クロム合金、鉄／クロム合金等の合金、炭化ケイ素、炭化窒素、ホウ化窒素等のセラミック、黒鉛等のカーボンから構成されている。
なお、塩素、フッ素等のハロゲン系のガスを用いたドライクリーニングを行う場合には、ハロゲンラジカル等に耐性のある材料を用いることが望ましい。
【００５１】
抵抗体層２５は、例えば、上記した導電性材料を絶縁体層２４に溶射することにより形成される。抵抗体層２５は、後述するように、電磁誘導加熱によって自己発熱し、絶縁体上に載置されたウェハＷを加熱する。
【００５２】
断熱体層２６は、抵抗体層２５上に積層されて設けられている。断熱体層２６は、発泡石英、多孔質アルミナ等の熱伝導性の低い材料から構成されている。断熱体層２６は、例えば、これらの材料を溶射して形成されている。断熱体層２６は、サセプタ２１の裏面を構成し、チャンバ１２のステージ部分１２ａの底面と接するように配置される。断熱体層２６は、サセプタ２１からチャンバ１２への熱伝導を抑制する。
【００５３】
チャンバ１２のステージ部分１２ａの外側には、誘導コイル２７が配置されている。誘導コイル２７は、例えば、平坦ならせん状に形成され、抵抗体層２５と略平行に対向するように配置されている。後述するように、誘導コイル２７により抵抗体層２５は誘導加熱され、結果的にサセプタ２１上のウェハＷが加熱される。
【００５４】
誘導コイル２７は、交流電源２８に接続されている。誘導コイル２７に電流が流れると、誘導コイル２７の周囲に磁界が形成される。形成された磁界により、抵抗体層２５中に渦電流が発生する。抵抗体層２５中を電流が流れることにより、その電気抵抗に基づいて、抵抗体層２５が発熱する。誘導加熱された抵抗体層２５により、サセプタ２１全体が加熱される。これにより、サセプタ２１上のウェハＷは加熱される。誘電コイルには、例えば、周波数数十Ｈｚ〜４００Ｈｚ、パワー５００Ｗ〜１５００Ｗの高周波電力が印加される。
【００５５】
ここで、冷却ジャケット２０は、サセプタ２１からチャンバ１２に伝わる熱を吸収し、チャンバ１２の温度をほぼ一定に調節する。
【００５６】
このように、誘導加熱を用いて間接的に加熱する構成では、抵抗体に直接電流を流す場合と異なり、チャンバ１２に配線を通すための中空のシャフト、および、これに付随的に必要なシール部材を設ける必要がない。このため、シール部材の耐熱温度等を考慮することがないため、サセプタ２１をチャンバ１２に近接して配置させることができるなど、チャンバ容積の実質的な低減が可能となる。
【００５７】
また、シャフト等を必要としないため、サセプタ２１を含む全体の熱容量が実質的に小さい。このため、加熱時間および冷却時間が短く、温度変化の応答性が良好である。従って、ウェハＷの加熱温度を高精度に制御可能であり、スループットが高くかつ信頼性の高い処理を行うことができる。
【００５８】
また、サセプタ２１は、セラミック等からなる絶縁体層２４上に抵抗体層２５を積層することにより形成される。このため、抵抗体を絶縁体で覆った状態で焼結させてヒータ構造を形成するよりも、はるかに容易に、高い歩留まりで製造可能である。
【００５９】
さらに、誘導加熱は、抵抗体を用いた加熱よりも、電力の熱変換効率が高い。このようなことから、誘導加熱を用いた加熱構造を用いることにより、製造コストおよびランニングコストの低減が可能となる。
【００６０】
次に、上記構成の処理装置１１の処理動作について説明する。図２に処理動作のタイミングチャートを示す。なお、以下に示す動作は、一例であり、同様の結果が得られるものであれば、いかなる構成であってもよい。
【００６１】
まず、ウェハＷが載置されたサセプタ２１を、誘導加熱により、ＴｉＣｌ４の付着に適する温度、例えば、４５０℃に加熱する。これと同時に、ＴｉＣｌ４ガスを、短時間、例えば、数秒間チャンバ１２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。
【００６２】
次に、チャンバ１２内にＡｒガスを供給してパージし、チャンバ１２内の圧力を、例えば、１．３３×１０−３Ｐａ（１０−５Ｔｏｒｒ）程度とする。同時に、誘導加熱によりサセプタ２１の温度を、ＮＨ３の付着に適する温度、例えば、３００℃とする。パージにより、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層が付着した状態が得られる。
【００６３】
次いで、ＮＨ３ガスを短時間、例えば、数秒間チャンバ１２内に導入し、チャンバ１２内の圧力を、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）程度とする。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、このとき、ＴｉＮ層の上面にはＮＨ３の分子層が多層に付着している。
【００６４】
次に、チャンバ１２内にＡｒガスを供給してパージし、チャンバ１２内を１．３３×１０−３Ｐａ程度とする。同時に、誘導加熱によりサセプタ２１を、例えば、４５０℃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分子層は除去される。
【００６５】
パージの後、チャンバ１２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。
【００６６】
これ以降、上記と同様の操作、すなわち、各ガスの供給とパージとを所定回数繰り返す。これにより、ＴｉＮ膜を１層ずつ堆積させて、所望の厚さのＴｉＮ膜が得られる。上記工程は、例えば、１００〜数１００回程度繰り返される。成膜処理の後、ウェハＷは、搬送機構１８によって、搬送チャンバ１７に搬出される。以上で、処理は終了する。
【００６７】
上記ＡＬＤ工程では、チャンバ１２内の雰囲気の切り換えを多数回行う。このため、チャンバ１２の排気効率がスループットに大きく影響する。しかし、第１の実施の形態のように、誘導加熱を用いる構成では、配線のためにチャンバ１２に穴を設ける必要がなく、従って、穴の封止に必要なシール部材を使用する必要がない。このため、チャンバ１２内に放熱のための空間が必要でなく、また、高温のサセプタ２１をチャンバ１２の壁面に隣接させて設けることができることから、実質的にチャンバ１２の容積は低減されたものとなる。このように、誘導加熱を用いた構成では、チャンバ１２の容積を低減可能であることから、チャンバ１２の排気効率を向上させることができ、スループットの向上が図れる。
【００６８】
また、上記ＡＬＤ工程では、ウェハＷの温度の昇降温を頻繁に繰り返す。誘導加熱を用いた場合、配線部分等がないことから、実質的にサセプタ２１を含む全体の熱容量は低減されたものとなる。従って、サセプタ２１およびウェハＷの温度変化は、良好な応答性を示す。これにより、成膜反応をより良好な制御性で行うことができ、高精度での成膜が可能となる。さらには、さらなるスループットの向上が図れる。
【００６９】
以上説明したように、第１の実施の形態では、サセプタ２１の抵抗体層２５を誘導加熱してウェハＷを加熱している。このような誘導加熱構造では、給電線等をチャンバ１２内に引き込む必要はない。これにより、チャンバ１２の構造を単純化できるとともに、チャンバ容積の実質的な低減が図れる。このため、高い排気効率が得られ、特に雰囲気の切り換えを多数回行うＡＬＤ処理において、スループットの向上が図れる。
【００７０】
また、シャフト等を用いないことから、全体の熱容量が小さく、ウェハＷの良好な加熱／冷却特性が得られる。また、磁性体の積層構造は、比較的容易に製造可能である。さらに、誘導加熱構造は、電熱変換効率が高く、低コストでの処理が可能となる。
【００７１】
ここで、厚さ１ｍｍ〜５ｍｍの窒化アルミニウム板の一面に、タングステン等の抵抗体層２５を形成して、４５０℃にて耐熱試験を行った結果、その最大反り量は１０ミクロン以下であった。この結果から、絶縁体（セラミック）の一面に抵抗体層２５を積層した構造は、高い耐熱信頼性を有することがわかる。
【００７２】
上記第１の実施の形態の処理装置１１において、チャンバ１２とサセプタ２１と間の断熱性を高めるため、間隙を形成する構成としてもよい。さらに、この間隙に不活性ガスを流す構成としてもよい。
また、ウェハＷとサセプタ２１との間の熱伝導性を高めるため、これらの間に不活性ガスからなる熱伝導ガスを流すようにしてもよい。
【００７３】
また、上記第１の実施の形態では、チャンバ１２を冷却する冷却ジャケット２０をチャンバ１２に埋設する構成とした。
【００７４】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態に係る処理装置１１について図面を参照して説明する。図３に、第２の実施の形態の処理装置１１の構成を示す。なお、理解を容易なものとするため、図３中、図１と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７５】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の、抵抗体層２５を備えたサセプタ２１が搬送可能に構成されている。すなわち、ウェハＷは、例えば、搬送用チャンバ１２内でサセプタ２１上に載置され、サセプタ２１とともにチャンバ１２内に搬入される。ここで、ウェハＷは、例えば、非接触状態で物体を搬送可能なベルヌーイチャック機構を備えた搬送機構１８によって、サセプタ２１上に載置され、また、逆にサセプタ２１上から持ち上げられる。
【００７６】
図３に示すように、チャンバ１２のステージ部には、所定長さを有する棒状の支持部材３０が設けられている。支持部材３０は、複数、例えば、３つ配置されており、ウェハＷが載置されたサセプタ２１を支持するように配置されている。搬送機構１８は、支持部材３０によって形成された、サセプタ２１の下面とチャンバ１２の上面との間の間隙に挿入され、サセプタ２１を載置しまたは持ち上げる。
【００７７】
ステージ部の大気側には、第１の実施の形態と同様に、誘導コイル２７が配置されている。誘導コイル２７への通電により、支持部材３０上に支持されたサセプタ２１の抵抗体層２５は、誘導加熱され、ウェハＷは加熱される。このように、サセプタ２１をチャンバ１２内に固定しない構成であっても、サセプタ２１の抵抗体層２５を誘導加熱により非接触で加熱可能である。
【００７８】
このように、サセプタ２１を搬送する構成とすることにより、チャンバ１２にリフトピン等の移載機構を設ける必要がなくなる。従って、チャンバ１２にリフトピン穴２３を設けないため、チャンバ構造の単純化が図れる。
【００７９】
また、この第２の実施の形態では、枚葉式の処理に適用した例を説明した。しかし、同様のサセプタ２１を複数枚用意し、複数組のウェハＷおよびサセプタ２１を１つのチャンバ１２内で処理するバッチ式の処理に適用してもよい。この場合、例えば、図６に示すように、通常のバッチ式の縦型装置と同様に、保持手段に複数のウェハＷおよびサセプタ２１を保持させて、これらを包囲するように誘導コイル２７を配置すればよい。
【００８０】
上記第１および第２の実施の形態では、誘導コイル２７をサセプタ２１の配置部分の直近に設ける構成としたが、これに限らず、図４に示すように、サセプタ２１の上方と下方とに誘導コイル２７を配置するようにしてもよい。さらに、図５に示すように、誘導コイル２７を、サセプタ２１を垂直方向あるいは水平方向で包囲するように配置してもよい。
【００８１】
上記第１および第２の実施の形態では、抵抗体層２５の上に直接断熱体層２６を形成するものとした。しかし、抵抗体層２５を、輻射熱を反射する材料、例えば、アルミニウム、金等でコートし、その上に断熱体層２６を形成してもよい。これにより、サセプタ２１の裏面側への放熱を抑制することができ、チャンバ１２の過熱を防ぎ、電熱効率を高めることができる。アルミニウムは、処理温度が４００℃以下であれば好適に用いることができる。
また、このような輻射熱の反射層は、抵抗体層２５とチャンバ１２との間であれば、どこに形成しても良い。例えば、チャンバ１２の底面上に形成しても良い。さらに、サセプタ２１の側部を覆うように設けてもよい。
さらに、サセプタ２１の側部を窒化アルミニウム等の絶縁材料で覆うようにしてもよい。
【００８２】
上記第１および第２の実施の形態では、ＴｉＣｌ４と、ＮＨ３と、を用いたＡＬＤにより、ウェハＷ上にＴｉＮ膜を形成する場合を例として説明した。しかし、用いるガス種および膜種は、これに限られない。また、成膜処理に限らず、被処理基板を所定温度に保持して、処理を行う処理装置であれば、他の成膜装置、エッチング装置、熱処理装置等、いかなる処理装置についても適用することができる。また、被処理体としては、半導体ウェハに限らず、液晶表示装置に用いる基板等であってもよい。
【００８３】
【発明の効果】
本発明によれば、簡単な構成で、製造コストの低減と、スループットの向上と、が可能な、被処理体を加熱するためのＡＬＤ成膜装置およびＡＬＤ成膜方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる処理装置の構成を示す図である。
【図２】処理装置の動作のタイミングチャートを示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態にかかる処理装置の構成を示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態にかかる処理装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の他の実施の形態にかかる処理装置の構成を示す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態にかかる処理装置の構成を示す図である。
【図７】従来の処理装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１  処理装置
１２  チャンバ
１７  搬送チャンバ
１８  搬送機構
２０  冷却ジャケット
２１  サセプタ
２２  クランプ部材
２３  リフトピン穴
２４  絶縁体層
２５  抵抗体層
２６  断熱体層
２７  誘導コイル
２８  交流電源
３０  支持部材
【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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