WO2014073554A1 - サセプタ - Google Patents

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昇 梶原
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日本碍子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a susceptor.
  • the susceptor 110 of Patent Document 1 shown in FIG. 8 is one in which a circular RF electrode 131 and an annular RF electrode 132 are laminated and embedded in a ceramic base 120 so as to be separated from each other.
  • the circular RF electrode 131 is connected to the first lead wire 138 via a first external terminal 136 provided near the center of the susceptor 110.
  • the annular RF electrode 132 is connected to the second lead wire 139 via a second external terminal 137 provided near the center of the susceptor 110.
  • FIG. 8 is one in which a circular RF electrode 131 and an annular RF electrode 132 are laminated and embedded in a ceramic base 120 so as to be separated from each other.
  • the circular RF electrode 131 is connected to the first lead wire 138 via a first external terminal 136 provided near the center of the susceptor 110.
  • the annular RF electrode 132 is connected to the second lead wire 139 via a second external terminal 137 provided near the center of the susceptor 110.
  • connection circuit 134 that connects the annular RF electrode 132 and the second external terminal 137 is provided so as to be radial and rotationally symmetric.
  • a cylindrical support member 140 is attached to the center of the back surface of the susceptor 110, and the first and second lead wires 138 and 139 are accommodated in the support member 140.
  • the support member 140 serves to protect the first and second lead wires 138 and 139 from a corrosive environment.
  • this susceptor 110 it is possible to make the potential in the annular RF electrode 132 uniform, suppressing variations in the density of generated plasma, and uniformly plasma over the entire surface of the wafer placed on the susceptor 110. It is described that processing can be performed. Further, it is described that the plasma density distribution can be well controlled by applying different high frequency powers to the circular RF electrode 131 and the annular RF electrode 132, respectively.
  • the susceptor 110 in order to cancel the thickness distribution of the deposited film and the distribution of the etching rate generated at the wafer central portion and the wafer outer peripheral portion, RF currents having different frequencies are respectively applied to the circular RF electrode 131 and the annular RF electrode 132.
  • the plasma environment was made different between the wafer center and the wafer outer periphery, the following problems occurred. That is, when the susceptor 110 on which the wafer is placed is viewed in plan, the thickness of the film formed on the wafer differs depending on whether the circular RF electrode 131 and the radial connection circuit 134 overlap with each other. It was. As a result, the spoke shape of the connection circuit 134 has been transferred to the formed film.
  • the reason why the uniformity of the film thickness is reduced in this way is considered to be that the plasma characteristics differ between a portion where the circular RF electrode 131 and the radial connection circuit 134 overlap and a portion where they do not overlap.
  • the present invention has been made to solve these problems, and in a susceptor in which a plurality of RF electrodes are embedded while being separated from each other, the plasma characteristics at the center of the susceptor are homogenized. Objective.
  • the susceptor of the present invention is A ceramic substrate having a wafer mounting surface; A circular first RF electrode embedded in the ceramic substrate; A circular second RF electrode embedded in the ceramic substrate at a depth different from that of the first RF electrode and having a diameter larger than that of the first RF electrode; A susceptor with A plurality of holes having an opening area of 9.42 to 25.13 mm 2 are dispersedly provided in a portion of the second RF electrode that overlaps with the first RF electrode when the ceramic substrate is viewed in plan view. The electrode width between them is 3 to 7 mm.
  • the plasma characteristics at the center of the susceptor can be homogenized, so that the wafer can be uniformly processed. For this reason, the overlapping portion of the two RF electrodes is not transferred to the film during film formation as in the prior art, and the film thickness does not vary. Also, by changing the frequency and power of the current applied to each RF electrode, it is possible to suppress variations in film thickness and etching depth between the wafer center and the wafer outer periphery, and intentionally film thickness on one side. It is also possible to reduce the thickness of the film or to increase the etching depth on one side.
  • the plurality of holes have the same opening shape and are regularly arranged. In this way, the second RF electrode can be manufactured relatively easily.
  • the plurality of holes preferably have a triangular or hexagonal opening shape. By so doing, it is possible to suppress variations in film thickness during film formation as compared with a circular opening.
  • the opening shape of the hole is particularly preferably a hexagonal shape.
  • the diameter of the first RF electrode is ⁇ 10 mm of the diameter of the circular center portion in which the plurality of holes are formed in the second RF electrode. preferable. In this way, the variation in film thickness during film formation can be further reduced. It is particularly preferable that the diameter of the first RF electrode is the same as the diameter of the circular central portion. In this way, the variation in film thickness during film formation can be further reduced.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a susceptor 10.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the susceptor 10
  • FIG. 2 is a plan view of the second RF electrode 32.
  • the top, bottom, left, and right are sometimes used. However, since this is only used to represent a relative positional relationship, for example, the top may be replaced with the bottom and the left may be replaced with the right.
  • the susceptor 10 is used as a part of an apparatus for manufacturing a semiconductor or the like, and examples thereof include an electrostatic chuck and a ceramic heater.
  • the susceptor 10 is formed by embedding a first RF electrode 31, a second RF electrode 32, and a heater electrode 33 in order from a side close to the wafer mounting surface 20 a in a disk-shaped ceramic substrate 20 whose surface is a wafer mounting surface 20 a. is there.
  • the susceptor 10 has a cylindrical shaft 40 joined to a surface (back surface) opposite to the wafer mounting surface 20a.
  • the ceramic substrate 20 is a disk-shaped plate made of a ceramic material typified by aluminum nitride or alumina.
  • the first RF electrode 31 is a circular metal mesh typified by a Mo mesh or a W mesh.
  • a first power feed rod 38 is connected to the first RF electrode 31 via a first terminal 36.
  • the first power supply rod 38 penetrates the second RF electrode 32 in a non-contact state, passes through the shaft 40, and is connected to a first high-frequency power source (not shown).
  • the second RF electrode 32 is embedded at a depth different from that of the first RF electrode 31 in the ceramic substrate 20.
  • the second RF electrode 32 is a circular metal mesh represented by a Mo mesh, a W mesh, or the like, and has a larger diameter than the first RF electrode 31.
  • the 2nd RF electrode 32 has the virtual boundary 32c which divides
  • the central portion 32a is a portion that overlaps the first RF electrode 31 when the ceramic substrate 20 is viewed in plan.
  • a plurality of holes 32d having an opening area of 9.42 to 25.13 mm 2 are provided in the central portion 32a in a distributed manner.
  • the diameter of the first RF electrode 31 and the diameter of the central portion 32a of the second RF electrode 32 are preferably the same, but the difference in diameter between the two may be ⁇ 10 mm.
  • the plurality of holes 32d are all hexagonal in opening shape and are regularly arranged.
  • the electrode width w between the holes 32d is 3 to 7 mm.
  • a second power feed rod 39 is connected to the second RF electrode 32 via a second terminal 37.
  • the second power feed rod 39 passes through the shaft 40 and is connected to a second high frequency power source (not shown).
  • the heater electrode 33 is formed so as to extend from one end disposed near the center of the ceramic substrate 20 to the other end disposed near the center after being wired over almost the entire area of the ceramic substrate 20 in the manner of a single stroke. ing.
  • a high melting point conductive material such as Mo, W, or Nb is preferable.
  • a power feeding rod is connected to one end and the other end of the heater electrode 33, and each power feeding rod passes through the shaft 40 and is connected to a heater power source.
  • the shaft 40 is a cylindrical member made of the same material as the ceramic base 20, and one end is joined to the ceramic base 20.
  • the susceptor 10 susceptor with shaft
  • ceramic raw material powder as a raw material for the ceramic substrate 20
  • the ceramic raw material powder is pressurized to produce disk-shaped first to fourth ceramic compacts.
  • the first to fourth ceramic molded bodies are finally laminated to become the ceramic substrate 20.
  • the first RF electrode 31 provided with the first terminal 36 is disposed between the first ceramic molded body and the second ceramic molded body, and the second terminal is interposed between the second ceramic molded body and the third ceramic molded body.
  • the 2nd RF electrode 32 which attached 37 is arrange
  • the heater electrode 33 is arrange
  • the laminated molded body is hot-press fired to obtain a ceramic substrate 20.
  • holes are made from the back surface of the ceramic substrate 20 toward the terminals 36 and 37 to expose the terminals 36 and 37 in the holes.
  • the shaft 40 is joined to the center of the susceptor 10.
  • the bonding may be solder bonding, solid phase bonding (diffusion bonding or the like), or solid-liquid bonding.
  • the feeding rods 38 and 39 are connected to the terminals 36 and 37 inside the shaft 40.
  • FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus 50 in which a susceptor with a shaft is installed.
  • a susceptor with a shaft on which the wafer W is mounted on the wafer mounting surface 20a is installed inside the chamber 52 of the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus 50.
  • the end portion of the shaft 40 is installed so as to be airtight on the floor surface of the chamber 52.
  • a counter electrode 54 is provided on the ceiling of the chamber 52 at a position facing the susceptor 10.
  • the inside of the chamber 52 is depressurized by a vacuum pump connected to the gas discharge port 52a of the chamber 52 until a predetermined degree of vacuum is reached. Thereafter, a raw material gas for producing a desired film is introduced from the gas introduction port 52b of the chamber 52, and the internal pressure of the chamber 52 is adjusted to a predetermined pressure. Then, different high frequency power is supplied between the first RF electrode 31 and the counter electrode 54 and between the second RF electrode 32 and the counter electrode 54. Then, plasma is generated between the counter electrode 54 and the susceptor 10, and a desired thin film is generated on the surface of the wafer W.
  • the diameter of the first RF electrode is ⁇ 10 mm of the diameter of the circular center portion in which the plurality of holes are formed in the second RF electrode. preferable. In this way, the variation in film thickness during film formation can be further reduced. It is particularly preferable that the diameter of the first RF electrode is the same as the diameter of the circular central portion. In this way, the variation in film thickness during film formation can be further reduced.
  • the plasma characteristics at the center of the susceptor can be homogenized particularly by being installed in the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus 50. Can be applied. For this reason, the overlapping portion of the two RF electrodes is not transferred to the film during film formation as in the prior art, and the film thickness does not vary. Also, by changing the frequency and power of the current applied to each RF electrode 31, 32, variations in film thickness and etching depth between the wafer center and the wafer outer periphery can be suppressed, and one of them is intentionally It is also possible to reduce the film thickness or to increase the etching depth on one side.
  • the opening shape of the plurality of holes is hexagonal, but is not particularly limited to this, for example, the opening shape may be a circular hole 32e as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the opening shape may be a triangular hole 32f.
  • Each of the holes 32e and 32f has an opening area of 9.42 to 25.13 mm 2 and is regularly arranged.
  • the electrode width w ′ between the holes 32e and the electrode width w ′′ between the holes 32f are 3 to 7 mm.
  • the hexagonal shape is the most effective in suppressing variations in film thickness during film formation. High, triangle next high.
  • the first RF electrode 31 and the second RF electrode 32 are provided in this order from the side closer to the wafer mounting surface 20a in the ceramic substrate 20, but as shown in FIG.
  • the second RF electrode 32 and the first RF electrode 31 may be provided in order from the side close to the surface 20a.
  • the second power supply rod 39 penetrates the first RF electrode 31 in a non-contact state. Even if it does in this way, the effect similar to embodiment mentioned above is acquired.
  • the step 20b may be formed so that a focus ring (not shown) can be placed on the outer periphery of the wafer mounting surface 20a of the ceramic substrate 20.
  • the focus ring is designed so that the surface thereof is the same height as the wafer placement surface 20a.
  • a single high-frequency power is applied to one RF electrode. Is likely to cause a difference in plasma characteristics between the outer peripheral portion and the central portion of the wafer. Therefore, it is often impossible to obtain a uniform film thickness or uniform etching depth over the entire wafer.
  • a uniform film thickness and a uniform etching depth can be obtained by applying different high frequency power to the first RF electrode 31 and the second RF electrode 32.
  • an electrostatic electrode may be embedded in the ceramic substrate 20. In this way, the wafer W can be attracted to the wafer mounting surface 20a by applying DC power to the electrostatic electrode.
  • the second RF electrode 32 made of Mo mesh with the second terminal 37 attached thereto is arranged, the heater electrode 33 is arranged between the third ceramic molded body and the fourth ceramic molded body, and these are laminated, and 200 kgf / cm A uniaxial pressure molding was performed at a pressure of 2 to obtain a laminated molded body. Subsequently, the multilayer molded body was hot-press fired to obtain a ceramic substrate 20. Hot press firing was performed with a press pressure of 200 kgf / cm 2 , a firing temperature of 1920 ° C., and a holding time at the firing temperature of 4 hours. The firing atmosphere is a vacuum from room temperature to 1000 ° C., and 1.5 kgf / cm 2 of nitrogen gas is introduced during the period from 1000 ° C.
  • the size of the susceptor 10 was 330 mm in diameter and 15 mm in thickness.
  • the film thickness variation could be kept low when the electrode width between the holes was 3 to 7 mm, regardless of the opening shape of the holes.
  • the electrode width between the holes was 8 mm, the electrode width between the holes was transferred to the silica film.
  • the electrode width between the holes is 2 mm, the electrode between the holes does not function, as in the case where the circular center portion 32a of the second RF electrode 32 is cut out to make a large opening, The film thickness variation became large.
  • the film thickness variation was the smallest when the opening shape of the hole was a hexagon, and the smallest when the shape was a triangle.
  • the film thickness variation is the smallest. Further, when the diameter of the first RF electrode 31 is within a range of ⁇ 10 mm of the diameter of the central portion 32a of the second RF electrode 32, the film thickness variation can be suppressed to 6% or less.
  • Example 32 In Experimental Examples 1-31, the susceptor 10 of the type shown in FIG. 1 was manufactured. In Experimental Example 32, the second RF electrode 32, the second susceptor of the type shown in FIG. A susceptor in which the 1RF electrode 31 was embedded was manufactured. The opening shape, opening area, and electrode width between the holes of the second RF electrode 32 are as shown in Table 4. In Experimental Example 32, the same film formation as in Experimental Examples 1 to 18 was performed. The results are shown in Table 4.
  • the present invention can be used for a susceptor on which a wafer is placed.

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Abstract

　サセプタ１０は、ウエハ載置面２０ａを備えたセラミックス基体２０と、セラミックス基体２０に埋設された円形状の第１ＲＦ電極３１と、セラミックス基体２０のうち第１ＲＦ電極３１とは異なる深さに埋設された円形状の第２ＲＦ電極３２とを備えている。第２ＲＦ電極３２の直径は、第１ＲＦ電極３１の直径よりも大きい。セラミックス基体２０を平面視したときに第２ＲＦ電極３２のうち第１ＲＦ電極３１と重なり合う部分には、開口面積が９．４２～２５．１３ｍｍ2の複数の孔が分散して設けられている。孔同士の間の電極幅は３～７ｍｍである。

Description

サセプタ
　本発明は、サセプタに関する。
　従来より、複数のＲＦ電極が互いに離間して積層して埋設されたサセプタが知られている。例えば、図８に示す特許文献１のサセプタ１１０は、セラミックス基体１２０に円形状ＲＦ電極１３１と円環状ＲＦ電極１３２とが互いに離間して積層して埋設されたものである。円形状ＲＦ電極１３１は、サセプタ１１０の中央付近に設けられた第１外部端子１３６を介して第１リード線１３８に接続されている。円環状ＲＦ電極１３２は、サセプタ１１０の中央付近に設けられた第２外部端子１３７を介して第２リード線１３９に接続されている。円環状ＲＦ電極１３２と第２外部端子１３７とを繋ぐ接続回路１３４は、図９に示すように、放射状且つ回転対称となるように設けられている。サセプタ１１０の裏面中央には、筒状の支持部材１４０が取り付けられ、支持部材１４０の内部には、第１及び第２リード線１３８，１３９が収容されている。支持部材１４０は、第１及び第２リード線１３８，１３９を腐食環境から保護する役割を果たす。このサセプタ１１０によれば、円環状ＲＦ電極１３２内の電位を均一にすることが可能となり、発生するプラズマの密度のバラツキが抑えられて、サセプタ１１０に載置されたウエハの全面にわたって均一にプラズマ処理を施すことができると説明されている。また、円形状ＲＦ電極１３１と円環状ＲＦ電極１３２にそれぞれ異なる高周波電力を印加することによって、プラズマの密度分布を良好にコントロールすることができると説明されている。
特開２０１２－８９６９４号公報
　しかしながら、サセプタ１１０において、ウエハ中心部とウエハ外周部とで生じる蒸着膜の厚み分布やエッチング速度の分布をキャンセルするために、円形状ＲＦ電極１３１と円環状ＲＦ電極１３２にそれぞれ異なる周波数のＲＦ電流を流してウエハ中心部とウエハ外周部とで異なるプラズマ環境となるようにしたところ、以下の不具合が発生した。すなわち、ウエハを載置したサセプタ１１０を平面視したとき、円形状ＲＦ電極１３１と放射状の接続回路１３４とが重なっている部分と重なっていない部分とでウエハ上に形成された膜の厚みが異なっていた。その結果、形成された膜に接続回路１３４のスポーク形状が転写されてしまった。このように膜厚の均質性が低下したのは、円形状ＲＦ電極１３１と放射状の接続回路１３４とが重なっている部分と重なっていない部分との間でプラズマ特性が異なったためと考えられる。
　本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、複数のＲＦ電極が互いに離間して積層して埋設されたサセプタにおいて、サセプタ中心部でのプラズマ特性を均質化することを主目的とする。
　本発明のサセプタは、
　ウエハ載置面を備えたセラミックス基体と、
　前記セラミックス基体に埋設された円形状の第１ＲＦ電極と、
　前記セラミックス基体のうち前記第１ＲＦ電極とは異なる深さに埋設され、前記第１ＲＦ電極よりも径が大きい円形状の第２ＲＦ電極と、
　を備えたサセプタであって、
　前記セラミックス基体を平面視したときに前記第２ＲＦ電極のうち前記第１ＲＦ電極と重なり合う部分には、開口面積が９．４２～２５．１３ｍｍ2の複数の孔が分散して設けられ、前記孔同士の間の電極幅が３～７ｍｍとなっている
　ものである。
　このサセプタをプラズマを用いる半導体製造装置に設置することで、特に、サセプタ中心部でのプラズマ特性を均質化することができるため、ウエハ中心部に均質な処理を施すことができる。そのため、従来のように成膜時に２つのＲＦ電極の重なっている部分が膜に転写されて膜厚にバラツキが生じることがない。また、各ＲＦ電極に印加する電流の周波数やパワーを変化させることで、ウエハ中心部とウエハ外周部の膜厚やエッチング深さのバラツキを抑制することができるし、意図的に片方の膜厚を薄くしたり片方のエッチング深さを深くしたりすることもできる。
　本発明のサセプタにおいて、前記複数の孔は、開口形状がすべて同じであり、規則的に並んでいることが好ましい。こうすれば、第２ＲＦ電極を比較的容易に作製することができる。
　本発明のサセプタにおいて、前記複数の孔は、開口形状が三角形状又は六角形状であることが好ましい。こうすれば、孔の開口形状が円形状に比べて成膜時の膜厚のバラツキをより低く抑えることができる。孔の開口形状は、六角形状であることが特に好ましい。
　本発明のサセプタにおいて、前記セラミックス基体を平面視したときに前記第１ＲＦ電極の直径は、前記第２ＲＦ電極のうち前記複数の孔が形成されている円形中心部の直径の±１０ｍｍであることが好ましい。こうすれば、成膜時の膜厚のバラツキをより低く抑えることができる。前記第１ＲＦ電極の直径は、前記円形中心部の直径と同じであることが特に好ましい。こうすれば、成膜時の膜厚のバラツキを一段と低く抑えることができる。
サセプタ１０の縦断面図。 第２ＲＦ電極３２の平面図。 サセプタ１０を設置したプラズマ励起化学蒸着装置５０の概略説明図。 他の実施形態の第２ＲＦ電極３２の平面図。 他の実施形態の第２ＲＦ電極３２の平面図。 他の実施形態のサセプタの縦断面図。 他の実施形態のサセプタの縦断面図。 従来のサセプタ１１０の縦断面図。 従来の円環状ＲＦ電極１３２の平面図。
　本発明の好適な実施形態を以下に図面を参照しながら説明する。図１はサセプタ１０の縦断面図、図２は第２ＲＦ電極３２の平面図である。なお、説明中、上下左右を用いることがあるが、これは相対的な位置関係を表すのに用いているだけであるから、例えば上を下に、左を右に置き換えても構わない。
　サセプタ１０は、半導体等を製造する装置の部品として用いられるものであり、例えば静電チャックやセラミックヒータなどが挙げられる。このサセプタ１０は、表面がウエハ載置面２０ａである円盤状のセラミックス基体２０に、ウエハ載置面２０ａに近い側から順に第１ＲＦ電極３１、第２ＲＦ電極３２及びヒータ電極３３を埋設したものである。また、サセプタ１０は、ウエハ載置面２０ａとは反対側の面（裏面）に筒状のシャフト４０が接合されている。
　セラミックス基体２０は、窒化アルミニウムやアルミナなどに代表されるセラミック材料からなる円盤状のプレートである。
　第１ＲＦ電極３１は、ＭｏメッシュやＷメッシュなどに代表される円形状の金属メッシュである。第１ＲＦ電極３１には、第１端子３６を介して第１給電棒３８が接続されている。第１給電棒３８は、第２ＲＦ電極３２を非接触な状態で貫通し、シャフト４０の内部を通過して図示しない第１高周波電源に接続されている。
　第２ＲＦ電極３２は、セラミックス基体２０のうち第１ＲＦ電極３１とは異なる深さに埋設されている。この第２ＲＦ電極３２は、ＭｏメッシュやＷメッシュなどに代表される円形状の金属メッシュであり、第１ＲＦ電極３１よりも径が大きい。また、第２ＲＦ電極３２は、図２に示すように、円形状の中心部３２ａとリング状の外周部３２ｂとを分ける仮想境界３２ｃを有している。中心部３２ａは、セラミックス基体２０を平面視したときに第１ＲＦ電極３１と重なり合う部分である。この中心部３２ａには、開口面積が９．４２～２５．１３ｍｍ2の複数の孔３２ｄが分散して設けられている。第１ＲＦ電極３１の直径と第２ＲＦ電極３２の中心部３２ａの直径とは同じであることが好ましいが、両者の直径の差を±１０ｍｍとしてもよい。複数の孔３２ｄは、開口形状がすべて六角形であり、規則的に並んでいる。また、孔３２ｄ同士の間の電極幅ｗは、３～７ｍｍである。第２ＲＦ電極３２には、第２端子３７を介して第２給電棒３９が接続されている。第２給電棒３９は、シャフト４０の内部を通過して図示しない第２高周波電源に接続されている。
　ヒータ電極３３は、セラミックス基体２０の中央付近に配設された一端から、一筆書きの要領でセラミックス基体２０のほぼ全域に配線されたあと中央付近に配設された他端に至るように形成されている。ヒータ電極３３の材料としては、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｂ等の高融点導電材料が好ましい。なお、図示しないが、ヒータ電極３３の一端と他端にはそれぞれ給電棒が接続され、各給電棒はシャフト４０の内部を通過してヒータ用電源に接続されている。
　シャフト４０は、セラミックス基体２０と同じ材料で作製された筒状部材であり、一端がセラミックス基体２０に接合されている。
　次に、シャフト４０が接合されたサセプタ１０（シャフト付きサセプタ）の製造例について説明する。まず、セラミックス基体２０の原料となるセラミックス原料粉を用意し、そのセラミックス原料粉を加圧して円板状の第１～第４セラミックス成形体を作製する。第１～第４セラミックス成形体は、最終的に積層されてセラミックス基体２０となるものである。次に、第１セラミックス成形体と第２セラミックス成形体の間に第１端子３６を付けた第１ＲＦ電極３１を配置し、第２セラミックス成形体と第３セラミックス成形体との間に第２端子３７を付けた第２ＲＦ電極３２を配置し、第３セラミックス成形体と第４セラミックス成形体との間にヒータ電極３３を配置し、これらの成形体を加圧して積層成形体とする。続いて、その積層成形体をホットプレス焼成し、セラミックス基体２０とする。続いて、セラミックス基体２０の裏面から各端子３６，３７に向けて穴を開けて各端子３６，３７を穴内に露出させる。続いて、サセプタ１０の中央にシャフト４０を接合する。接合は、ロウ接合でもよいし固相接合（拡散接合など）でもよいし固液接合でもよい。その後、シャフト４０の内部において、各給電棒３８，３９を各端子３６，３７に接続する。
　次に、シャフト付きサセプタの使用例について説明する。図３は、シャフト付きサセプタを設置したプラズマ励起化学蒸着装置５０の概略説明図である。プラズマ励起化学蒸着装置５０のチャンバ５２の内部に、ウエハ載置面２０ａにウエハＷが載置されたシャフト付きサセプタを設置する。具体的には、シャフト４０の端部をチャンバ５２の床面に気密になるように設置する。これにより、シャフト４０の内部は、チャンバ５２の内部と遮断された状態となる。チャンバ５２の天井には、サセプタ１０に対向する位置に対向電極５４が設けられている。そして、サセプタ１０に載置されたウエハＷが所定の温度になるようにヒータ電極３３に電力を供給する。また、チャンバ５２のガス排出口５２ａに繋いだ真空ポンプにより、チャンバ５２の内部を所定の真空度になるまで減圧する。その後、チャンバ５２のガス導入口５２ｂから所望の膜を作製するための原料ガスを導入し、チャンバ５２の内部圧力が所定の圧力となるように調整する。そして、第１ＲＦ電極３１と対向電極５４との間及び第２ＲＦ電極３２と対向電極５４との間に、それぞれ異なる高周波電力を供給する。すると、対向電極５４とサセプタ１０との間にプラズマが発生し、ウエハＷの表面に所望の薄膜が生成する。
　本発明のサセプタにおいて、前記セラミックス基体を平面視したときに前記第１ＲＦ電極の直径は、前記第２ＲＦ電極のうち前記複数の孔が形成されている円形中心部の直径の±１０ｍｍであることが好ましい。こうすれば、成膜時の膜厚のバラツキをより低く抑えることができる。前記第１ＲＦ電極の直径は、前記円形中心部の直径と同じであることが特に好ましい。こうすれば、成膜時の膜厚のバラツキを一段と低く抑えることができる。
　以上説明した本実施形態のサセプタ１０によれば、プラズマ励起化学蒸着装置５０に設置することで、特に、サセプタ中心部でのプラズマ特性を均質化することができるため、ウエハ中心部に均質な処理を施すことができる。そのため、従来のように成膜時に２つのＲＦ電極の重なっている部分が膜に転写されて膜厚にバラツキが生じることがない。また、各ＲＦ電極３１，３２に印加する電流の周波数やパワーを変化させることで、ウエハ中心部とウエハ外周部の膜厚やエッチング深さのバラツキを抑制することができるし、意図的に片方の膜厚を薄くしたり片方のエッチング深さを深くしたりすることもできる。
　なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
　例えば、上述した実施形態では、複数の孔の開口形状を六角形としたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば図４に示すように開口形状を円形の孔３２ｅとしてもよいし、図５に示すように開口形状を三角形の孔３２ｆとしてもよい。いずれの孔３２ｅ，３２ｆも開口面積は９．４２～２５．１３ｍｍ2であり、規則的に並んでいる。また、孔３２ｅ同士の間の電極幅ｗ’も孔３２ｆ同士の間の電極幅ｗ”も３～７ｍｍである。但し、成膜時の膜厚のバラツキを抑制する効果は、六角形が最も高く、三角形が次に高い。
　上述した実施形態では、セラミックス基体２０のうちウエハ載置面２０ａに近い側から順に第１ＲＦ電極３１、第２ＲＦ電極３２を設けたが、図６に示すように、セラミックス基体２０のうちウエハ載置面２０ａに近い側から順に第２ＲＦ電極３２、第１ＲＦ電極３１を設けてもよい。この場合、第２給電棒３９は第１ＲＦ電極３１を非接触な状態で貫通している。このようにしても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
　上述した実施形態において、図７に示すように、セラミックス基体２０のうちウエハ載置面２０ａの外周にフォーカスリング（図示せず）を載せることができるように段差２０ｂを形成してもよい。フォーカスリングは、その表面がウエハ載置面２０ａと同じ高さになるように設計されている。こうしたフォーカスリングを段差２０ｂに載置することにより、セラミックス基体２０の段差面はプラズマが直接接触することがないためプラズマから保護される。また、フォーカスリングは、使用に伴ってプラズマにより劣化するが、劣化した場合には新しいものに交換すればよい。こうしたサセプタでは、フォーカスリングの誘電率がセラミックス基体２０の誘電率と異なったり、セラミックス基体２０が段差２０ｂを有していたりすることにより、単一の高周波電力を一つのＲＦ電極に印加した場合にはウエハの外周部と中央部とでプラズマ特性に差が生じやすい。そのため、ウエハ全体で均一な膜厚あるいは均一なエッチング深さが得られないことが多い。しかし、図７のサセプタでは、第１ＲＦ電極３１と第２ＲＦ電極３２に異なる高周波電力を与えることで、均一な膜厚や均一なエッチング深さを得ることができる。
　上述した実施形態において、セラミックス基体２０の内部に静電電極を埋設してもよい。こうすれば、静電電極に直流電力を印加することで、ウエハＷをウエハ載置面２０ａに吸着することができる。
［シャフト付きサセプタの製造手順］
　まず、セラミックス基体２０の原料として窒化アルミニウム原料粉を用意し、その原料粉を２００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で一軸加圧成形することにより円板状の第１～第４セラミックス成形体を作製した。第１～第４セラミックス成形体は、最終的に積層されてセラミックス基体２０となるものである。次に、第１セラミックス成形体と第２セラミックス成形体の間に第１端子３６を付けたＭｏメッシュ製の第１ＲＦ電極３１を配置し、第２セラミックス成形体と第３セラミックス成形体との間に第２端子３７を付けたＭｏメッシュ製の第２ＲＦ電極３２を配置し、第３セラミックス成形体と第４セラミックス成形体との間にヒータ電極３３を配置し、これらを積層し、２００ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で一軸加圧成形することにより、積層成形体とした。続いて、その積層成形体をホットプレス焼成し、セラミックス基体２０とした。ホットプレス焼成は、プレス圧力を２００ｋｇｆ／ｃｍ2、焼成温度を１９２０℃、焼成温度での保持時間を４時間として実施した。また、焼成雰囲気は、室温から１０００℃までは真空とし、１０００℃からホットプレス焼成温度に至るまでの間及びそのホットプレス焼成温度で保持する間は、１．５ｋｇｆ／ｃｍ2の窒素ガスを導入した。続いて、セラミックス基体２０の裏面から各端子３６，３７に向けて穴を開けて各端子３６，３７を穴内に露出させた。続いて、セラミック基体２０の裏面中央に窒化アルミニウム製のシャフト４０を拡散接合した。その後、シャフト４０の内部において、各給電棒３８，３９を各端子３６，３７に接続した。なお、サセプタ１０のサイズは、直径３３０ｍｍ、厚さ１５ｍｍとした。
［実験例１～１８］
　実験例１～１８として、表１に示す第２ＲＦ電極３２を備えたシャフト付きサセプタを作製した。なお、第１ＲＦ電極３１は直径１５５ｍｍ、第２ＲＦ電極３２は全体の直径３１５ｍｍ、第２ＲＦ電極３２の中心部３２ａの直径は１５５ｍｍとした。そして、各実験例のシャフト付きサセプタを図３に示すようにプラズマ励起化学蒸着装置５０に設置し、サセプタ１０にＳｉウエハを載せ、ＳｉＨ4、Ｏ2、Ｎ2、Ａｒの混合ガスを原料ガスとして、Ｓｉウエハ上にシリカ膜を形成した。このとき、第１ＲＦ電極には１３．５６ＭＨｚで８００Ｗの電力を供給し、第２ＲＦ電極３２には８００ｋＨｚで４００Ｗの電力を供給した。蒸着プロセスは、雰囲気圧７０Ｐａ、ヒータ温度５１０℃で実施した。得られたシリカ膜の膜厚をＳｉウエハ上の予め定めた複数のポイントで測定し、膜厚の最大値に対する、膜厚の最大値と膜厚の最小値との差の割合（％）を膜厚バラツキとした。また、膜厚バラツキが６％以下のものを良好（○）と評価し、６％を超えるものを不良（×）と評価した。これらの結果も表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から明らかなように、孔の開口形状にかかわらず、孔同士の間の電極幅が３～７ｍｍのときに膜厚バラツキを低く抑えることができた。孔同士の間の電極幅が８ｍｍの場合には、孔同士の間の電極幅がシリカ膜に転写されてしまった。一方、孔同士の間の電極幅が２ｍｍの場合には、孔同士の間の電極が機能を果たさず、第２ＲＦ電極３２の円形状の中心部３２ａをくり抜いて大きな開口とした場合と同様、膜厚バラツキが大きくなった。また、膜厚バラツキは、孔の開口形状が六角形のときに最も小さく、次に三角形のときに小さかった。
［実験例１９～２４］
　実験例１～１８の中で最も膜厚バラツキの小さかった実験例１１について、更に最適化を検討した。即ち、実験例１９～２４では、表２に示すように、孔同士の間の電極幅を４ｍｍに固定し、孔の開口面積を６．２８～２８．２７ｍｍ2の範囲で変化させて、実験例１～１８と同様の成膜を行った。その結果を表２に示す。なお、実験例２１は実験例１１と同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２から明らかなように、孔の開口面積は９．４２～２５．１３ｍｍ2のときに膜厚バラツキを低く抑えることができた。
［実験例２５～３１］
　実験例２５～３１では、表３に示すように、第２ＲＦ電極３２の孔の形状を実験例１１の条件に固定し、第１ＲＦ電極３１の直径を１４４～１６６ｍｍの範囲で変化させて、実験例１～１８と同様の成膜を行った。その結果を表３に示す。なお、実験例２８は実験例１１と同じである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３から明らかなように、第１ＲＦ電極３１の直径が第２ＲＦ電極３２の中心部３２ａの直径と同じ場合に膜厚バラツキは最も小さくなった。また、第１ＲＦ電極３１の直径が第２ＲＦ電極３２の中心部３２ａの直径の±１０ｍｍの範囲内であれば、膜厚バラツキを６％以下に抑えることができた。
［実験例３２］
　実験例１～３１では、図１に示すタイプのサセプタ１０を作製したが、実験例３２では、図６に示すタイプのサセプタ、即ちウエハ載置面２０ａに近い側から順に第２ＲＦ電極３２、第１ＲＦ電極３１が埋設されたサセプタを作製した。第２ＲＦ電極３２の孔の開口形状、開口面積、孔同士の間の電極幅は表４に示したとおりである。この実験例３２についても、実験例１～１８と同様の成膜を行った。その結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表４から明らかなように、図６に示すタイプのサセプタであっても、図１に示すタイプのサセプタ１０と同様、膜厚バラツキを低く抑えることができた。
　本出願は、２０１２年１１月６日に出願された米国仮出願６１／７２２９００号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
　本発明は、ウエハを載置するサセプタに利用可能である。
１０　サセプタ、２０　セラミックス基体、２０ａ　ウエハ載置面、２０ｂ　段差、３１　第１ＲＦ電極、３２　第２ＲＦ電極、３２ａ　中心部、３２ｂ　外周部、３２ｃ　仮想境界、３２ｄ　孔、３２ｅ　孔、３２ｆ　孔、３３　ヒータ電極、３６　第１端子、３７　第２端子、３８　第１給電棒、３９　第２給電棒、４０　シャフト、５０　プラズマ励起化学蒸着装置、５２　チャンバ、５２ａ　ガス排出口、５２ｂ　ガス導入口、５４　対向電極、１１０　サセプタ、１２０　セラミックス基体、１３１　円形状ＲＦ電極、１３２　円環状ＲＦ電極、１３４　接続回路、１３６　第１外部端子、１３７　第２外部端子、１３８　第１リード線、１３９　第２リード線、１４０　支持部材。

Claims (5)

  1. 　ウエハ載置面を備えたセラミックス基体と、
    　前記セラミックス基体に埋設された円形状の第１ＲＦ電極と、
    　前記セラミックス基体のうち前記第１ＲＦ電極とは異なる深さに埋設され、前記第１ＲＦ電極よりも径が大きい円形状の第２ＲＦ電極と、
    　を備えたサセプタであって、
    　前記セラミックス基体を平面視したときに前記第２ＲＦ電極のうち前記第１ＲＦ電極と重なり合う部分には、開口面積が９．４２～２５．１３ｍｍ2の複数の孔が分散して設けられ、前記孔同士の間の電極幅が３～７ｍｍとなっている、サセプタ。
  2. 　前記複数の孔は、開口形状がすべて同じであり、規則的に並んでいる、請求項１記載のサセプタ。
  3. 　前記複数の孔は、開口形状が三角形状又は六角形状である、請求項１又は２に記載のサセプタ。
  4. 　前記セラミックス基体を平面視したときに前記第１ＲＦ電極の直径は、前記第２ＲＦ電極のうち前記複数の孔が形成されている円形中心部の直径の±１０ｍｍである、請求項１～３のいずれか１項に記載のサセプタ。
  5. 　前記セラミックス基体を平面視したときに前記第１ＲＦ電極の直径は、前記円形中心部の直径と同じである、請求項４に記載のサセプタ。
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