(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をサセプタ上に載置した状態でヒータにより前記サセプタを介して前記基板を加熱して前記基板を処理する基板処理装置であって、
前記ヒータが、外周ゾーンヒータと、前記外周ゾーンヒータの内側の少なくとも１つの内側ゾーンヒータとに分割され、
前記外周ゾーンヒータと、前記少なくとも１つの内側ゾーンヒータとの間に反射部材を介在させ、
前記反射部材が、縦断面が凹形状であって、前記少なくとも１つの内側ゾーンヒータを包囲することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記サセプタと前記ヒータとの間に空間を有することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記反射部材は、７０℃以上の温度差を有する前記ゾーンヒータ間に設けることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板をサセプタ上に載置した状態でヒータにより前記サセプタを介して前記基板を加熱して前記基板を処理する工程を備える半導体装置の製造方法であって、  前記ヒータが、外周ゾーンヒータと、前記外周ゾーンヒータの内側の少なくとも１つの内側ゾーンヒータとに分割され、
前記外周ゾーンヒータと、前記少なくとも１つの内側ゾーンヒータとの間に反射部材を介在させ、
前記反射部材が、縦断面が凹形状であって、前記少なくとも１つの内側ゾーンヒータを包囲することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記サセプタと前記ヒータとの間に空間を有することを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記反射部材は、７０℃以上の温度差を有する前記ゾーンヒータ間に設けることを特徴とする請求項４または５記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、シリコン基板、石英基板、ガラス基板等の基板を処理する基板処理装置および当該装置を好適に利用可能な半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基板処理装置の基板加熱方式の一例を図４に示す。均熱性を高めるためにヒータ１０をゾーン分割し、分割されたゾーンヒータ１９、１６の上部に、それぞれに対応してサセプタ２０を分割した分割サセプタ２９、１３を位置せしめ、さらにその上に被処理基板であるウェーハ５０を配置している。ゾーンヒータ１９、１６により分割サセプタ２９、１３を加熱することによりウェーハ５０を加熱し、均熱を保っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４に示すように、ヒータ端子固定部材１８の厚さや、ウェーハ面内温度均一性向上の目的からサセプタ２０とヒータ１０とを相対的に回転させていること等のため、サセプタ２０とヒータ１０との間には、少なからず隙間が必要になってくる。この隙間があると、分割ヒータ１９、１６からの熱放射が生じる。ヒータを分離させると、分割ヒータ間の熱伝導は抑制できるが、分離させるだけでは、この熱放射を抑えることはできない。従って、サセプタ２０とヒータ１０との間に隙間がある装置においては、各ゾーンヒータが他のゾーンヒータからの輻射熱エネルギーを受けたり、また、サセプタ２０にしても、分割位置付近で各ゾーンヒータから二重に輻射熱エネルギーを受けるという問題がある。このように、他ゾーンのゾーンヒータからの熱放射が均一性に大きく影響しており、そのため、ヒータの制御性、均熱特性が悪化する要因となっていた。
【０００４】
従って、本発明の主な目的は、温度制御性、均熱特性に優れる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、
基板をサセプタ上に載置した状態でヒータにより前記サセプタを介して前記基板を加熱して前記基板を処理する基板処理装置であって、
前記ヒータが、外周ゾーンヒータと、前記外周ゾーンヒータの内側の少なくとも１つの内側ゾーンヒータとに分割され、
前記外周ゾーンヒータと、前記少なくとも１つの内側ゾーンヒータとの間に反射部材を介在させ、
前記反射部材が、縦断面が凹形状であって、前記少なくとも１つの内側ゾーンヒータを包囲することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【０００６】
上記基板処理装置は、前記サセプタと前記ヒータとの間に空間を有する場合に好適に適用される。
【０００８】
好ましくは、前記反射部材は、７０℃以上の温度差を有する前記ゾーンヒータ間に設ける。
【０００９】
また、本発明によれば、
基板をサセプタ上に載置した状態でヒータにより前記サセプタを介して前記基板を加熱して前記基板を処理する工程を備える半導体装置の製造方法であって、
前記ヒータが、外周ゾーンヒータと、前記外周ゾーンヒータの内側の少なくとも１つの内側ゾーンヒータとに分割され、
前記外周ゾーンヒータと、前記少なくとも１つの内側ゾーンヒータとの間に反射部材を介在させ、
前記反射部材が、縦断面が凹形状であって、前記少なくとも１つの内側ゾーンヒータを包囲することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
この方法は、前記サセプタと前記ヒータとの間に空間を有する場合に好適に適用される。
【００１１】
好ましくは、前記反射部材は、７０℃以上の温度差を有する前記ゾーンヒータ間に設ける。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略縦断面図であり、図２は、その部分拡大概略縦断面図であり、図３は、図２のヒータ、サセプタ、ウェーハおよびリフレクタの概略的縦断面図である。
【００１４】
本実施の形態の半導体ウェーハ処理装置１は、反応室４０と、その内部に設けられた半導体ウェーハ５０を載置するサセプタ２０、サセプタ２０の下に設けられたヒータ１０およびリフレクタ６１〜６３、ガス導入口４３、シャワーヘッド４２等とを備えている。反応ガスは、ガス導入口４３およびシャワーヘッド４２を介して、反応室４０内にシャワー状に供給され、その後、半導体ウェーハ５０上に供給され、排気孔４４より排気される。ウェーハ５０は、ウェーハ搬入出口４５より反応室４０内に搬入され、反応室４０から搬出される。
【００１５】
ウェーハ５０の面内の温度は、サセプタ２０の温度に影響を受ける。ウェーハ面内均熱性を確保するためにはサセプタ２０を効率よく温度制御することが重要である。よってヒータ１０をゾーン１、ゾーン２、ゾーン３の３つのゾーンヒータ１４、１５、１６に分割し、また、サセプタ２０もヒータ１０の各ゾーンへの分割位置に対応する位置で分割サセプタ２１、２２、２３に分割している。分割サセプタ２１、２２、２３は、カーボンのＳｉＣコートである。ヒータ１０をゾーン１〜３の３系統で温度制御を行う。
【００１６】
分割されたゾーンヒータ毎に温度制御を行うことにより、温度制御性を高めている。ヒータ１０を各ゾーンに分割する位置は、サセプタ２０の分割位置に対応しており、例えばサセプタ中心部のみ温度を上げたい場合には、ゾーン１ヒータ１４のみ温度を上げるということが可能となる。
【００１７】
また、図示していないウェーハ搬送構造により、ウェーハ５０の下の分割サセプタ２１を持ち上げる構造になっており、持ち上げたウェーハ５０をウェーハ搬送プレート４１により搬入、搬出する。
【００１８】
外周のゾーン３ヒータ１６は、その外側への放熱があるので、その分、内側のゾーン２ヒータ１５、ゾーン１ヒータ１４よりも温度を高くする必要があり、その内側のゾーン２ヒータ１５とは温度差が大きくなるので、外周のゾーン３ヒータ１６と内側のゾーン２ヒータ１５との間に隙間１７を設け、物理的に離間して設けている。ゾーン２ヒータ１５と、さらにその内側のゾーン１ヒータ１４とは、別々に温度制御されるが、温度差が小さいので、一つのプレート上にヒータパターンを配置させて形成した構造となっている。図３においては、ゾーン２ヒータ１５とゾーン１ヒータ１４とを併せて一つの内側ヒータ１９として表している。図３においては、ゾーン２ヒータ１５とゾーン１ヒータ１４とにそれぞれ対応する内部分割サセプタ２１、２２も併せて一つの内側サセプタ２９として表している。
【００１９】
ヒータ１０のゾーン２とゾーン３との間、すなわち、ゾーン２ヒータ１５とゾーン３ヒータ１６との間（図３では、内側ヒータ１９とゾーン３ヒータ１６との間として表している）に、ＴｉやＭｏ等の反射率の高い部材、さらに好ましくは腐食性にも強い材料からなる反射鏡（リフレクタ）６３を設置する。このリフレクタ６３は、縦断面が凹形状である。
【００２０】
リフレクタ６３の好ましい材料としては、例えば、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏ（モリブデン）が挙げられる。ここで、Ｔｉ、Ｎｉは腐食に強いが高価である。また、Ｍｏは安価ではあるが、クリーニングガスであるＣｌＦ３ガスに対し腐食し易い材料である。但し、本実施の形態では、ヒータ１０近傍にこのようなガスが混入しないように、ヒータ１０を支持するヒータ支持部材３５の内部下部よりＮ２ガスを導入しているため、Ｍｏ製のリフレクタを使用している。
【００２１】
なお、サセプタ２０とリフレクタ６３の端との距離７０は近ければ近い方がよく、本実施の形態では、３ｍｍとしている。
【００２２】
上記のようにリフレクタ６３を設けることによってゾーン間を空間的に分離している。
【００２３】
この構造をとることで、各ヒータゾーン領域外には輻射熱エネルギーが伝わらない構造となるため、隣り合うゾーンヒータによる熱干渉を受けず、独立した制御が可能となる。
【００２４】
さらに、サセプタ２０にしても、ゾーン２、ゾーン３からの輻射熱エネルギーを二重に受けることがなくなるため、被加熱物体であるウェーハ５０の均熱特性が向上する。
【００２５】
このように、リフレクタ６３によって、ヒータゾーン間の熱干渉を防止し、ヒータゾーン間で独立した制御を行い、制御性、均熱特性を向上させることができる。
【００２６】
リフレクタを設ける条件としては、ヒータ温度が大きく異なる領域（７０℃以上の差がある領域、特に７０℃〜２００℃の差がある領域）に設ければ、特に有効である。よって、本実施の形態では、ゾーン２ヒータ１５とゾーン３ヒータ１６との間（図３では、内側ヒータ１９とゾーン３ヒータ１６との間として表している）にリフレクタ６３が介在するように設けている。
【００２７】
なお、このように、中央部にリフレクタ６３を設けなくても、外周のリフレクタ６１を包囲するリフレクタ６４を設けてもよいが、このようなドーナック状のリフレクタ６４よりも中央の皿状のリフレクタ６３の方が製作し易く、コスト的にも安価である。但し、コスト面で問題がなければ、外周のゾーン３ヒータからの放熱低減を図るため、リフレクタ６４の方がよい。また、リフレクタ６３、リフレクタ６４の両方を設けてもよい。
【００２８】
なお、ゾーン１ヒータ１４、ゾーン２ヒータ１５およびゾーン３ヒータ１６を全て包囲する、縦断面が凹形状のリフレクタ６１、６２を２重にして設けている。これは、下部、横方向への放熱を防ぐためである。リフレクタ６１、６２についても、上述した材料が好適に使用できる。
【００２９】
また、外周分割サセプタ２３を石英製のサセプタカバー２５で覆うことにより、熱の逃げ低下、保温の効果を更に高めており、ゾーンヒータ１６の出力低減に寄与せしめている。
【００３０】
また、よりよいウェーハ面内均一性を得るために、ウェーハ５０（サセプタ２０）とヒータ１０とを相対的に回転させる構造を取り入れている。その構造は、ヒータ１０の支持部材３５を固定軸とし、ウェーハ５０を置くサセプタ２０の支持部材３５を回転軸とし、マグネットカップリングなどを用いた回転導入機３９に結合している。ヒータ１０等への電気配線を考慮し、ヒータ１０を固定し、サセプタ２０を回転させている。
【００３１】
なお、図５に示すように、外周の分割サセプタ２３の内側端の下側（ヒータ１０側）に係合部材２７を設け、内部の分割サセプタ２２の外側端の上側（ウェーハ５０側）に係合部材２６を設け、係合部材２７上に係合部材２６を重ねて分割サセプタ２３と分割サセプタ２２とを結合させている。このような構造で分割サセプタ同士を係合させているのは、サセプタを支持するためと、分割した位置での垂直方向での熱漏れを防止するためである。この構造は、他の分割サセプタ間でも同じである。
【００３２】
上記本発明の実施の形態によれば、ヒータゾーン間で独立して制御が行えて制御性が向上し、また、均熱特性が向上する。
【００３３】
なお、本実施の形態において、処理とは、被処理基板の成膜処理、アニール処理をいう。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、温度制御性、均熱特性に優れる基板処理装置および半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための部分拡大概略縦断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置を説明するための部分拡大概略縦断面図である。
【図４】従来の半導体ウェーハ処理装置を説明するための部分拡大概略縦断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態の半導体ウェーハ処理装置のサセプタを説明するための概略縦断面図である。
【符号の説明】
１…半導体ウェーハ処理装置
１０…ヒータ
１４…ゾーン１ヒータ
１５…ゾーン２ヒータ
１６…ゾーン３ヒータ
１７…間隙
１９…内側ヒータ
２０…サセプタ
２１、２２…内部分割サセプタ
２３…外周分割サセプタ
２５…サセプタカバー
２６、２７…係合部材
２９…内側サセプタ
３０…サセプタ支持部材
３５…ヒータ支持部材
４０…反応室
４２…シャワーヘッド
４４…排気孔
４５…ウェーハ搬入出口
５０…ウェーハ
６１、６２、６３、６４…リフレクタ
【図１】
0003853587.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003853587.tif 000005
【図５】
0003853587.tif 000006