JPWO2004095560A1 - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

ＭＭＴ装置の処理炉（２０２）の外部には筒状電極（２１５）および筒状磁石（２１６）が設置され、処理炉の処理室（２０１）の内部にはウエハ（２００）を保持するサセプタ（２１７）が設置され、処理炉にはウエハに処理ガスをシャワー状に吹き付けるシャワーヘッド（２３６）とウエハを処理室に搬入搬出するためのゲートバルブ（２４４）が設置されている。サセプタ（２１７）の内部には高周波電極（２）およびヒータ（３）が、空間を形成する壁との間に間隙をとって配置されている。高周波電極およびヒータとサセプタの空間を形成する壁との間に間隙を有するので、高周波電極およびヒータとサセプタとの間に熱膨張差が発生しても、高周波電極やヒータの破損を防止できる。

Description

本発明は、被処理基板に対してプラズマ処理を実施する半導体製造装置に関する。

従来のこの種の半導体製造装置としては、真空容器中に配置された基板保持手段に被処理基板を載置し、処理ガスを供給しつつ真空容器を排気し、各種のプラズマ発生源にて処理ガスをプラズマ放電して、このプラズマ放電によって活性化した処理ガスによって被処理基板にプラズマ処理を施すもの、がある。
基板保持手段にはプラズマ処理の必要性に応じて、ヒータおよび高周波電極が配置されている。ヒータは被処理基板を加熱するためのものである。高周波電圧が印加される高周波電極は被処理基板にバイアス電圧を印加するためのものである。また、高周波電極は真空容器中でプラズマを発生するための電極としても用いられる。
しかし、このような半導体製造装置にあっては、ヒータによる加熱効率が低いという問題点がある。
本発明の目的は、加熱効率の良好な半導体製造装置を提供することにある。
また、前記した半導体製造装置にあっては、ヒータによって被処理基板を加熱した際に、基板保持手段と高周波電極との熱膨張率の差により、高周波電極が破損するという問題点がある。
本発明の目的は、高周波電極の破損を防止することができる半導体製造装置を提供することにある。

本発明は、真空容器に処理ガスを供給しつつ排気して基板を処理する半導体製造装置において、前記基板を保持する基板保持手段が前記真空容器内に配置されており、前記基板保持手段の片側には前記基板を保持する基板保持部が設けられており、前記基板保持手段の内部には基板加熱手段が設けられており、前記基板保持手段の内部の前記基板加熱手段が設置された空間は大気に連通されていることを特徴とする。
このことにより、基板保持手段と基板加熱手段との間に熱膨張率の差があっても、基板加熱手段が破損するのを防止することができる。
また、本発明は、真空容器に処理ガスを供給しつつ排気して基板を処理する半導体製造装置において、前記基板を保持する基板保持手段が前記真空容器内に配置されており、前記基板保持手段内部には高周波電極を設置する空間が設けられ、前記高周波電極は前記空間を形成する壁と間隙を介して配置されており、前記空間は大気に連通されていることを特徴とする。
このことにより、基板保持手段と高周波電極との間に熱膨張率の差があっても、高周波電極が破損するのを防止することができる。

第１図は、本発明の第１の実施の形態であるＭＭＴ装置を示す概略構成図である。
第２図は、そのサセプタを示す正面断面図である。
第３図は、本発明の第２の実施の形態であるＭＭＴ装置のサセプタの一部を示す正面断面図である。
第４図は、第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う平面図である。
第５図は、本発明の第３の実施の形態であるＭＭＴ装置のサセプタを示す一部切断正面図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
本実施の形態において、本発明に係る半導体製造装置は、電界と磁界により高密度プラズマを生成できる変形マグネトロン型プラズマ源（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｔｙｐｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ）を用いたプラズマ処理装置（以下、ＭＭＴ装置と称する。）として構成されている。本実施の形態に係るＭＭＴ装置は半導体素子を含む集積回路装置が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）にプラズマ処理するように構成されている。
ＭＭＴ装置においては、気密性を確保した処理室にウエハが設置される。反応ガスは処理室にシャワープレートを介して導入される。処理室の圧力は所定の圧力に維持され、高周波電力が放電用電極に供給され、電界を形成されるとともに、磁界が形成されてマグネトロン放電が起こされる。放電用電極から放出された電子がドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回することにより、長寿命となって電離生成率を高めるので、高密度プラズマを生成できる。このように反応ガスを励起分解させて、ＭＭＴ装置はウエハ表面を酸化または窒化等の拡散処理を施したり、ウエハ表面に薄膜を形成したり、ウエハ表面をエッチングする等、ウエハへ各種のプラズマ処理を施すことができる。
第１図はウエハにプラズマ処理を施すＭＭＴ装置の概略構成図を示している。
本実施の形態に係るＭＭＴ装置は処理室２０１を備えており、処理室２０１は第２の容器である下側容器２１１と、下側容器２１１の上に被せられる第１の容器である上側容器２１０とから形成されている。上側容器２１０はドーム型の酸化アルミニウムまたは石英で形成されており、下側容器２１１はアルミニウムで形成されている。ちなみに、後述するヒーター体型の基板保持手段であるサセプタ２１７を石英または窒化アルミニウムで構成することによって、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減している。
上側容器２１０の上部にはガス分散空間であるバッファ室２３７を形成するシャワーヘッド２３６が設けられており、シャワーヘッド２３６の上壁にはガス導入用の導入口であるガス導入口２３４が設けられている。シャワーヘッド２３６の下壁はガスを噴出する噴出口であるガス噴出孔２３４ａを有するシャワープレート２４０によって構成されている。ガス導入口２３４は反応ガス２３０のガスボンベ（図示せず）に、ガスを供給する供給管であるガス供給管２３２によって接続されている。ガス供給管２３２には、開閉弁であるバルブ２４３ａおよび流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１が介設されている。シャワーヘッド２３６から処理室２０１に供給された反応ガス２３０が、また、処理後のガスがサセプタ２１７の周囲から処理室２０１の底方向へ流れるように、下側容器２１１の側壁にはガスを排気する排気口であるガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５はガスを排気する排気管であるガス排気管２３１によって排気装置である真空ポンプ２４６に接続されており、ガス排気管２３１には圧力調整器（以下、ＡＰＣという。）２４２および開閉弁であるバルブ２４３ｂが介設されている。
ＭＭＴ装置は供給される反応ガス２３０を励起させる放電手段としての第１の電極２１５を備えている。第１の電極２１５は筒形状、好適には円筒形状に形成されている。第１の電極（以下、筒状電極という。）２１５は処理室２０１の外周に設置されて、処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４を囲んでいる。筒状電極２１５には高周波電力を印加する高周波電源２７３が、インピーダンスの整合を行う整合器２７２を介して接続されている。
また、ＭＭＴ装置は磁界形成手段である永久磁石２１６を上下で一対備えている。永久磁石２１６は筒形状、好適には円筒形状に形成されている。一対の永久磁石（以下、筒状磁石という。）２１６、２１６は筒状電極２１５の外表面の上下端近傍に配置されている。上下の筒状磁石２１６、２１６は処理室２０１の半径方向に沿った両端（内周端と外周端）に磁極をそれぞれ持っており、上下の筒状磁石２１６、２１６の磁極の向きが逆向きに設定されている。したがって、内周部の磁極同士が異極となっており、これにより、筒状電極２１５の内周面に沿って円筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。
第１図に示されているように、処理室２０１の底側の中央には被処理基板を保持する基板保持手段としてのサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７の詳細構造は第２図に示されている。サセプタ２１７は円筒形状のシャフト６によって支持されており、シャフト６の下端開口にはカバー７が被せられている。サセプタ２１７は石英によって構成されている。サセプタ２１７を石英によって構成すると、優れた耐熱性能を得ることができるとともに、ウエハ２００の金属汚染を防止することができる。シャフト６も石英によって構成されている。シャフト６を石英によって構成することにより、優れた耐熱性能を得ることができるとともに、ウエハ２００の金属汚染を防止することができ、かつまた、サセプタ２１７に溶接し易いという効果を得ることができる。
サセプタ２１７の内部には被処理基板を加熱する加熱手段としてのヒータ３が配置されている。すなわち、サセプタ２１７の内部にはヒータ設置空間１１が形成されており、ヒータ３はヒータ設置空間１１に所定の間隙をとって配置されている。ヒータ設置空間１１はヒータ配線挿通孔１２によって大気に連通されている。ヒータ設置空間１１を大気に連通させることにより、サセプタ２１７の密封構造を簡略化することができるという効果が得られる。ヒータ３は炭化シリコン（ＳｉＣ）によって形成されている。ヒータ３を炭化シリコンによって形成することにより、７００〜７５０℃程度の高温領域であっても耐酸化性を維持することができる。その結果、ヒータ設置空間１１を大気に連通させることができる。例えば、ヒータ３を炭素（Ｃ）やニッケル（Ｎｉ）によって形成すると、高温領域においては大気の酸素と反応して焼損するので、ヒータ設置空間１１を大気に連通させることができない。ヒータ３を耐酸化性を有する白金（Ｐｔ）によって形成すると、高温領域でも使用することができる。しかし、白金の抵抗率は小さいので、ヒータ３を薄い膜形状に形成して抵抗を大きく設定する必要が生じたり、印加電力を大きく設定して大電流を流す必要が生じるために、ヒータ３の薄い部分が溶けてしまう不具合が生ずる場合がある。
ヒータ３には電源給電体としてのヒータ配線５がヒータ配線挿通孔１２を挿通して接続されている。ヒータ３はヒータ配線５から電力を供給されることにより、ウエハ２００を３００〜９００℃程度にまで加熱できるようになっている。ヒータ配線５はヒータ３の構成材料と同質材である炭化シリコンによって形成されている。ヒータ配線５をヒータ３の構成材料と同質材である炭化シリコンによって形成することにより、ヒータ配線５をヒータ３に溶接によって接続することができるとともに、ヒータ３と同様にヒータ配線５をも大気に晒すことができるという効果を得ることができる。ヒータ配線５はシャフト６の内部を通されてカバー７から外部に引き出されており、カバー７の外側において接続体（端子）によって外部配線（ワイヤハーネス等）に接続されている。ヒータ配線５をシャフト６の内部に挿通すると、シャフト６の内部を処理室２０１から隔離することにより、ヒータ配線５に処理室２０１の反応性ガスの影響が及ぶのを防止することができる。また、シャフト６の内部は大気と連通した構造になっており、シャフト６の内部を気密構造に構築する必要がないために、ヒータ配線５の外部配線との接続にはハーメチック端子のような気密構造端子を使用しないで済み、コストを低減することができる。炭化シリコンによって形成されたヒータ配線５を低温度領域であるカバー７の外側において外部配線に接続し、シャフト６の内部を挿通してサセプタ２１７においてヒータ３に接続することにより、冷却構造を設けなくともヒータの配線系全体としての焼損を防止することができるので、コストを低減することができる。
また、サセプタ２１７の内部にはインピーダンスを可変する電極（以下、第２の電極という。）２も装備されている。すなわち、サセプタ２１７の内部には電極設置空間１３が形成されており、第２の電極２は電極設置空間１３に所定の間隙をとって配置されている。電極設置空間１３は電極配線挿通孔１４によって大気に連通されている。電極設置空間１３を大気に連通させることにより、サセプタ２１７の密封構造を簡略化することができるという効果が得られる。第２の電極２は白金によって形成されている。第２の電極２を白金によって形成することにより、７００〜７５０℃程度の高温領域であっても耐酸化性を維持することができる。その結果、電極設置空間１３を大気に連通させることができる。白金の抵抗率は小さいので、第２の電極２に対する高周波電力の制御量に変化があっても、発熱への悪影響を回避することができ、その結果、ウエハ２００に対する加熱温度への影響を抑制することができる。
第２の電極２には電源給電体としての電極配線４が電極配線挿通孔１４を挿通して接続されている。第２の電極２は電極配線４から高周波電力を供給されることにより、インピーダンスを制御するようになっている。電極配線４は第２の電極２の構成材料と同質材である白金によって形成されている。電極配線４を第２の電極２の構成材料と同質材である白金によって形成することにより、電極配線４を第２の電極２に溶接によって接続することができるとともに、第２の電極２と同様に電極配線４をも大気に晒すことができるという効果を得ることができる。電極配線４はシャフト６の内部を通されてカバー７から外部に引き出されており、カバー７の外側において接続体（端子）によって外部配線（ワイヤハーネス等）に接続されている。電極配線４をシャフト６の内部に挿通すると、シャフト６の内部を処理室２０１から隔離することにより、電極配線４に処理室２０１の反応性ガスの影響が及ぶのを防止することができる。また、シャフト６の内部は大気と連通した構造になっており、シャフト６の内部を気密構造に構築する必要がないために、電極配線４の外部配線との接続にはハーメチック端子のような気密構造端子を使用しないで済み、コストを低減することができる。白金によって形成された電極配線４を低温度領域であるカバー７の外側において外部配線に接続し、シャフト６の内部を挿通してサセプタ２１７において第２の電極２に接続することにより、冷却構造を設けなくとも第２の電極２の配線系全体としての焼損を防止することができるので、コストを低減することができる。
第２の電極２の電極配線４は第１図に示されたインピーダンス可変機構２７４を介して基準電位に接続されている。インピーダンス可変機構２７４はコイルや可変コンデンサから構成され、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することにより、第２の電極２およびサセプタ２１７を介してウエハ２００の電位を制御できるようになっている。第２の電極２は高周波電源側に接続してもよいし、基準電位側に接続してもよく、必要に応じて選択することができることは勿論である。
ウエハ２００をマグネトロン型プラズマ源でのマグネトロン放電により処理するための処理炉２０２は、少なくとも、処理室２０１、サセプタ２１７、筒状電極２１５、筒状磁石２１６、シャワーヘッド２３６および排気口２３５から構成されており、処理室２０１でウエハ２００をプラズマ処理することが可能となっている。
筒状電極２１５および筒状磁石２１６の周囲には、電界や磁界を有効に遮蔽する遮蔽板２２３が設けられている。この遮蔽板２２３は筒状電極２１５および筒状磁石２１６によって形成される電界や磁界を外部環境や他の処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように構成されている。
サセプタ２１７は下側容器２１１と絶縁されている。サセプタ２１７にはサセプタ２１７を昇降させる昇降手段であるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。サセプタ昇降機構２６８は第２図に示されたシャフト６と、シャフト６を上下に駆動する駆動機構（図示せず）とにより構成されている。サセプタ２１７には貫通孔２１７ａが少なくとも３箇所に開設されており、下側容器２１１の底面の上には基板を突上げる基板突上げ手段であるウエハ突上げピン２６６が少なくとも３箇所に設けられている。サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時には、ウエハ突上げピン２６６がサセプタ２１７と非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるような位置関係となるように、貫通孔２１７ａおよびウエハ突上げピン２６６は構成されている。
下側容器２１１の側壁には仕切弁となるゲートバルブ２４４が設けられている。ゲートバルブ２４４は開いている時には搬送手段（図示せず）によって処理室２０１へウエハ２００が搬入または搬出し得るように、閉まっている時には処理室２０１を気密に閉じることができるように構成されている。
ＭＭＴ装置は制御手段であるコントローラ１２１を備えている。コントローラ１２１は高周波電源２７３、整合器２７２、バルブ２４３ａ、マスフローコントローラ２４１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６、サセプタ昇降機構２６８、ゲートバルブ２４４、サセプタ２１７に埋め込まれたヒータ３に高周波電力を印加する高周波電源（図示せず）と接続されており、それぞれを制御するように構成されている。
次に、前記構成に係るＭＭＴ装置を使用して、ウエハ２００の表面またはウエハ２００の上に形成された下地膜の表面に所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。
ウエハ２００は処理炉２０２を構成する処理室２０１の外部からウエハを搬送する搬送手段（図示せず）によって処理室２０１に搬入され、サセプタ２１７の上に搬送される。この搬送動作の詳細は、次の通りである。
まず、サセプタ２１７が下った状態になっており、ウエハ突上げピン２６６の先端がサセプタ２１７の貫通孔２１７ａを通過してサセプタ２１７の表面よりも所定の高さ分だけ突き出されている。この状態で、下側容器２１１に設けられたゲートバルブ２４４が開き、ウエハ２００がウエハ突上げピン２６６の上端に搬送手段によって載置される。搬送手段が処理室２０１の外へ退避すると、ゲートバルブ２４４が閉まる。サセプタ２１７がサセプタ昇降機構２６８により上昇すると、サセプタ２１７の上面にウエハ２００が載置される。サセプタ２１７はウエハ２００を処理する位置まで上昇する。
サセプタ２１７に埋め込まれたヒータ３は予め加熱されており、搬入されたウエハ２００を３００〜９００℃の範囲内でウエハ処理温度に加熱する。真空ポンプ２４６およびＡＰＣ２４２を用いて処理室２０１の圧力は０．１〜１００Ｐａの範囲内に維持される。
ウエハ２００が処理温度に加熱されたら、例えば、処理ガスとして酸素ガスまたは窒素ガスがガス導入口２３４から処理室２０１に導入され、サセプタ２１７に保持されたウエハ２００の上面（処理面）に向けてシャワープレート２４０のガス噴出孔２３４ａからシャワー状に吹き付けられる。同時に、高周波電力が筒状電極２１５に高周波電源２７３から整合器２７２を介して印加される。印加する電力の値は、１５０〜２００Ｗ程度の範囲内の出力値である。このとき、インピーダンス可変機構２７４は所望のインピーダンス値に予め制御しておく。
一対の筒状磁石２１６、２１６の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウエハ２００の上方空間に電荷をトラップしてプラズマ生成領域２２４に高密度プラズマが生成される。そして、サセプタ２１７の上のウエハ２００の表面にプラズマ処理が、生成された高密度プラズマによって施される。
例えば、ウエハ２００の表面に界面酸化防止膜としてのプラズマ窒化膜をＭＭＴ装置によって形成する場合の処理条件は、次の通りである。
高周波電力は１００〜５００Ｗ、処理圧力は２〜１００Ｐａ、窒素ガス流量は１００〜１０００ｓｃｃｍ（スタンダード・立方センチメートル）、処理温度は２５〜６００℃、処理時間は１秒以上、膜厚は１〜３ｎｍ、である。
また、酸化タンタル膜の膜質改善処理のためのプラズマ酸化処理をＭＭＴ装置によって実施する場合の処理条件は、次の通りである。
高周波電力は１００〜５００Ｗ、処理圧力は２〜１００Ｐａ、酸素ガス流量は１００〜１０００ｓｃｃｍ、処理温度は２５〜６００℃、処理時間は１秒以上、である。
表面処理が終わったウエハ２００は搬送手段（図示せず）が使用されて、前述したウエハ搬入と逆の手順によって処理室２０１の外へ搬送される。
なお、コントローラ１２１により、高周波電源２７３の電力のＯＮ・ＯＦＦ、整合器２７２の調整、バルブ２４３ａの開閉、マスフローコントローラ２４１の流量、ＡＰＣ２４２の弁開度、バルブ２４３ｂの開閉、真空ポンプ２４６の起動・停止、サセプタ昇降機構２６８の昇降動作、ゲートバルブ２４４の開閉、サセプタ２１７に埋め込まれたヒータ３に高周波電力を印加する高周波電源への電力ＯＮ・ＯＦＦがそれぞれ制御される。
第３図は本発明の第２の実施の形態であるＭＭＴ装置のサセプタの一部を示す正面断面図である。第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う平面図である。
本実施の形態に係るサセプタ２１７は石英または窒化アルミニウムによって形成されている。サセプタ２１７は、例えば５００℃以上の高温領域になる程サセプタ２１７内の温度差が大きくなり、強度を保つ必要が生じるので、石英が好適に用いられる。ちなみに、石英または窒化アルミニウムはいずれも、被処理基板であるウエハ２００に対して金属汚染等の影響を与えない。
本実施の形態に係るサセプタ２１７は蓋体である第１サセプタ部材１ａと本体である第２サセプタ部材１ｂとによって構成されている。第２サセプタ部材１ｂの上面には溝８が格子状に刻設されている。溝８には第２の電極であるメッシュ形状の高周波電極２ａが配されており、高周波電極２ａの上は第１サセプタ部材１ａで覆われている。第１サセプタ部材１ａと第２サセプタ部材１ｂとは、接着剤にて接着されるか、または熱溶着によって固定される。溝８と第１サセプタ部材１ａとによって空間８ａが形成されている。この空間８ａを形成している溝８および第１サセプタ部材１ａの壁が空間壁である。
本実施の形態においては、溝８は第２サセプタ部材１ｂの上面に４ｍｍの間隔で刻設されている。溝８の幅は１．６ｍｍであり、隣り合う溝８と８との間に相対的に形成された凸部９の幅は２．４ｍｍである。高周波電極２ａの外径は、溝８の幅寸法よりも小さく、１．２ｍｍである。高周波電極２ａが溝８内に配置されると、高周波電極２ａの平面方向の両脇には０．２ｍｍの間隙Ｓがそれぞれ形成される。
なお、溝８の間隔の値は適宜に選択されるべき値である。溝８は公知のローレット状加工やエンボス加工によって形成することができる。
電極配線４は第２サセプタ部材１ｂの電極配線挿通孔１４を挿通して高周波電極２ａに接続されており、サセプタ２１７の内部の空間８ａは電極配線挿通孔１４によって大気と連通されている。このように空間８ａには大気雰囲気が連通されているために、高周波電極２ａの材料は、導電性を持つ高融点材料であって耐酸化性を有する白金、パラジウムまたは白金ロジウムの合金から選択することが、好ましい。これらの金属は、３００℃〜９００℃の温度範囲で用いられても、大気による酸化作用の影響を受けず、断線などを引起さない。
なお、サセプタ２１７とシャフト６、シャフト６とシャフトカバー７とを気密に接合し、シャフトカバー７に対して電極配線４を気密に貫通させれば、サセプタ２１７の内部の空間８ａが大気雰囲気と遮断されるので、高周波電極２ａの材料は３００℃〜９００℃の温度範囲にて酸化作用の受け易い材料を用いてもよく、導電性があり溶解しない高融点材料を使用することができる。このような材料として、例えば、モリブデン、ニッケルまたはタングステンのいずれかを選択することができる。
本実施の形態によれば、高周波電極２ａは第１サセプタ部材１ａおよび第２サセプタ部材１ｂ内の空間を形成している壁に対して間隙Ｓを介して配置されているので、高周波電極２ａとサセプタ部材１ａ、１ｂとの熱膨張率の差が大きかったとしても、高周波電極２ａの破損することを防止することができる。
また、空間８ａを設けたことにより、大気雰囲気の進入の有無を考慮して、高周波電極２ａの材質を選択すれば、酸化して強度が保てなくなることによる高周波電極２ａの破損も防止することができる。
なお、第１サセプタ部材１ａと第２サセプタ部材１ｂとを接着材または熱溶着によって密封して固定することにより、高周波電極２ａを処理室２０１の雰囲気と遮断することができるので、被処理基板であるウエハ２００が高周波電極２ａから金属汚染の影響を受けるのを防止することができる。
第５図は本発明の第３の実施の形態であるＭＭＴ装置のサセプタを示す一部切断正面図である。
本実施の形態に係るＭＭＴ装置の全体構成およびサセプタの概略構成は、前述したＭＭＴ装置およびサセプタと同じである。
本実施の形態に係るサセプタ２１７は、上段サセプタ部材１ｃと中段サセプタ部材１ｄと下段サセプタ部材１ｅと載置用サセプタ部材１ｆとによって構成されており、材質は全体的に石英である。上段サセプタ部材１ｃの内部には第２の電極である高周波電極２ａが設けられている。
載置用サセプタ部材１ｆは上段サセプタ部材１ｃと別に製作し、接着剤または熱溶着によって気密に固定する。但し、載置用サセプタ部材１ｆは上段サセプタ部材１ｃと一体成形してもよい。
中段サセプタ部材１ｄの上面には上側凹部１０ａが設けられ、上側凹部１０ａには被処理基板であるウエハ２００の加熱手段であるヒータ３が配置されている。上側凹部１０ａ側の中段サセプタ部材１ｄが上段サセプタ部材１ｃによって覆われ、上段サセプタ部材１ｃと中段サセプタ部材１ｄとが接着剤または熱溶着によって気密に固定されている。
下段サセプタ部材１ｅの上面には下側凹部１０ｂが設けられ、下側凹部１０ｂには被処理基板であるウエハ２００の加熱手段であるヒータ３の下側面を覆うように反射部材２０が配置されている。下側凹部１０ｂ側の下段サセプタ部材１ｅが中段サセプタ部材１ｄによって覆われ、下段サセプタ部材１ｅと中段サセプタ部材１ｄとが接着剤または熱溶着により気密に固定されている。このようにすると、ウエハ保持部となる載置用サセプタ部材１ｆと反射部材２０とによってウエハ加熱手段であるヒータ３を挟む状態に配置するようになり、中段サセプタ部材１ｄが石英であって光を透過するので、ヒータ３から中段サセプタ部材１ｄを透過した輻射熱を反射部材２０で反射することができる。
ヒータ３は炭化シリコン、カーボン、ガラス状カーボンのいずれかから選択される。反射部材２０は高融点金属であるニッケル、モリブデン、タングステン、白金、パラジウム、白金ロジウム合金のいずれかを用いて製作し、少なくともヒータ３側を鏡面に形成し、ヒータ３側へ輻射熱を効果的に反射することができるように構成する。ヒータ３からの輻射熱を反射部材２０によって反射することにより、ヒータ３の電力消費を効果的に低減することができる。
ヒータ３と上段サセプタ部材１ｃとの間には間隙Ｓ３が設けられており、また、反射部材２０と中段サセプタ部材１ｄとの間隙Ｓ２０が設けられている。この間隙Ｓ３および間隙Ｓ２０とにより、ヒータ３と上段サセプタ部材１ｃとの熱膨張率の差によるヒータ３の破損や、反射部材２０と中段サセプタ部材１ｄとの熱膨張率の差による反射部材２０の破損が防止される。
反射部材２０と中段サセプタ部材１ｄとの間に設けられた間隙Ｓ２０は大気と連通させてもよい。この場合には、反射部材２０には酸化作用の影響を受けない白金、パラジウム、白金ロジウム合金のいずれかを使用することが望ましい。
反射部材２０と中段サセプタ部材１ｄとの間に設けられた間隙Ｓ２０を密封して大気と遮断してもよい。この場合には、反射部材２０には酸化作用の影響を受けて破損する材質、例えば、ニッケル、モリブデン、タングステンのいずれかを用いればよく、酸化作用の影響を受けない部材よりも安価に製作できる。
なお、間隙による強度の低下を補うために、上段サセプタ部材１ｃと中段サセプタ部材１ｄと下段サセプタ部材１ｅとに、ヒータ３の所要箇所や反射部材２０の所要箇所に貫通孔を設け、ヒータ３の各貫通孔に石英棒を非接触に配置し、上段サセプタ部材１ｃと中段サセプタ部材１ｄとに接着剤または熱溶着により固定し、また、反射部材２０の各貫通孔に石英棒を非接触に配置して、中段サセプタ部材１ｄと、下段サセプタ部材１ｅとに接着剤または熱溶着により固定してもよい。
また、上段サセプタ部材１ｃと中段サセプタ部材１ｄとの間、および、中段サセプタ部材１ｄと下段サセプタ部材１ｅとの間を接着または熱溶着によって密封して固定して、ヒータ３および反射部材２０が処理室２０１の雰囲気と遮断されているので、被処理基板であるウエハ２００はヒータ３と反射部材２０からの金属汚染の影響を受けない。
なお、第３の実施の形態においては、高周波電極２ａが上段サセプタ部材１ｃに設けられている例について説明したが、高周波電極２ａは省略してもよい。

Claims (14)

1. 真空容器に処理ガスを供給しつつ排気して基板を処理する半導体製造装置において、前記基板を保持する基板保持手段が前記真空容器内に配置されており、前記基板保持手段の片側には前記基板を保持する基板保持部が設けられており、前記基板保持手段の内部には基板加熱手段が設けられており、前記基板保持手段の内部の前記基板加熱手段が設置された空間は大気に連通されていることを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記基板保持手段は石英によって形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体製造装置。
3. 前記基板加熱手段に電力を供給する配線が、前記基板保持手段を支持するシャフトを挿通されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体製造装置。
4. 前記シャフトは石英によって形成されていることを特徴とする請求の範囲第３項記載の半導体製造装置。
5. 前記基板加熱手段に電力を供給する配線が前記基板加熱手段と同質材であり、前記基板加熱手段から前記基板保持手段の外部に延びて設けられてから前記基板加熱手段の端子に接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体製造装置。
6. 前記基板加熱手段が炭化シリコンによって形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体製造装置。
7. 前記基板加熱手段に電力を供給する配線が、炭化シリコンによって形成されていることを特徴とする請求の範囲第６項記載の半導体製造装置。
8. 真空容器に処理ガスを供給しつつ排気して基板を処理する半導体製造装置において、前記基板を保持する基板保持手段が前記真空容器内に配置されており、前記基板保持手段内部には高周波電極を設置する空間が設けられ、前記高周波電極は前記空間を形成する壁と間隙を介して配置されており、前記空間は大気に連通されていることを特徴とする半導体製造装置。
9. 前記高周波電極に接続される電極配線が前記高周波電極と同質材であり、前記高周波電極から前記基板保持手段の外部に延びて設けられてから前記高周波電極の端子に接続されていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の半導体製造装置。
10. 前記高周波電極が白金から形成されていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の半導体製造装置。
11. 前記高周波電極の電極配線が白金から形成されていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の半導体製造装置。
12. 真空容器に処理ガスを供給しつつ排気して基板を処理する半導体製造装置において、前記基板を保持する基板保持手段が前記真空容器内に配置されており、前記基板保持手段の片側には前記基板を保持する基板保持部が設けられており、前記基板保持手段の内部には基板加熱手段が設けられており、前記基板保持手段の内部の前記基板加熱手段が設置された空間は大気に連通されており、
    前記基板保持手段の内部には高周波電極を設置する空間が設けられ、前記高周波電極は前記空間を形成する壁と間隙を介して配置されており、前記空間は大気に連通されていることを特徴とする半導体製造装置。
13. 真空容器内に配置された基板保持手段の片側に設けられた基板保持部に基板を保持させるステップと、
    前記真空容器に処理ガスを供給しつつ排気するステップと、
    前記基板保持手段の内部には大気と連通する空間に基板加熱手段を設けて、前記基板加熱手段によって前記基板を加熱するステップと、
    を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. 真空容器内に配置された基板保持手段の片側に設けられた基板保持部に基板を保持させるステップと、
    前記真空容器に処理ガスを供給しつつ排気するステップと、
    前記基板保持手段の内部に形成されて大気に連通された空間に、前記空間の壁と間隙を介して配置されている高周波電極によって前記基板へプラズマを供給するステップと、
    を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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