熱処理装置
【課題】基板に対する誘導電流の影響を排除して均一に熱処理を行うことができる、誘導加熱を利用した熱処理装置を提供すること。
【解決手段】熱処理が施される複数の基板Ｓを収容する処理容器２と、処理容器２内で複数の基板を保持する基板保持部材３と、処理容器２内に誘導磁界を形成して誘導加熱するための誘導加熱コイル１５と、誘導加熱コイル１５に高周波電力を印加する高周波電源１６と処理容器２内に処理ガスを供給するガス供給手段８，９，１０と、処理容器２内を排気する排気手段１１，１２，１４と、処理容器２内で基板保持部材３を囲うように誘導加熱コイル１５と基板保持部材３との間に設けられ、誘導磁界によって形成された誘導電流により加熱され、その輻射熱で基板保持部材３に保持された基板Ｓを加熱する誘導発熱体７とを具備し、誘導発熱体７により、基板Ｓへ誘導電流が流れることが阻止される。
【解決手段】熱処理が施される複数の基板Ｓを収容する処理容器２と、処理容器２内で複数の基板を保持する基板保持部材３と、処理容器２内に誘導磁界を形成して誘導加熱するための誘導加熱コイル１５と、誘導加熱コイル１５に高周波電力を印加する高周波電源１６と処理容器２内に処理ガスを供給するガス供給手段８，９，１０と、処理容器２内を排気する排気手段１１，１２，１４と、処理容器２内で基板保持部材３を囲うように誘導加熱コイル１５と基板保持部材３との間に設けられ、誘導磁界によって形成された誘導電流により加熱され、その輻射熱で基板保持部材３に保持された基板Ｓを加熱する誘導発熱体７とを具備し、誘導発熱体７により、基板Ｓへ誘導電流が流れることが阻止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱を利用して基板に熱処理を施す熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体ウエハ等の基板に対して成膜処理や酸化処理等の熱処理を行う場合には、石英製の処理容器内に、複数の基板を配置し、抵抗発熱型のヒーターや加熱ランプにより基板を加熱するバッチ式の熱処理装置が広く用いられている。
【０００３】
最近では、バッチ式の熱処理装置にてＳｉＣやＧａＮ等の化合物を成膜することが検討されている。このような化合物の成膜には基板を１０００℃を超える高温に加熱することが求められるが抵抗発熱型のヒーターや加熱ランプにより基板を加熱する熱処理装置の場合には、加熱温度が１０００℃程度で限界であり、このような化合物の成膜の用途には対応が困難である。
【０００４】
１０００℃を超えるような高温に加熱することができる技術としては、容器の外側に高周波誘導加熱コイルを配置し、その内部に設けられたサセプタに保持された複数の基板を誘導加熱するものが知られている（例えば、特許文献１の図４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような誘導加熱を利用して基板を加熱した場合には、基板にも誘導電流が流れて処理の均一性が悪化する等の悪影響を及ぼす。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、基板に対する誘導電流の影響を排除して均一に熱処理を行うことができる、誘導加熱を利用した熱処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の基板に熱処理を施す熱処理装置であって、熱処理が施される複数の基板を収容する処理容器と、前記処理容器内で複数の基板を保持する基板保持部材と、前記処理容器内に誘導磁界を形成して誘導加熱するための誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電力を印加する高周波電源と、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内を排気する排気手段と、前記処理容器内で前記基板保持部材を囲うように前記誘導加熱コイルと前記基板保持部材との間に設けられ、前記誘導磁界によって形成された誘導電流により加熱され、その輻射熱で前記基板保持部材に保持された基板を加熱する誘導発熱体とを具備し、前記誘導発熱体により、基板に誘導電流が流れることが阻止されることを特徴とする熱処理装置を提供する。
【０００８】
本発明において、前記誘導発熱体により、基板へ誘導電流が流れることが阻止されるように、前記誘導発熱体の厚さ、前記高周波電力の周波数、および誘導加熱コイルと基板との距離のうち少なくとも一つが調整されることが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記処理容器は誘電体からなり、前記誘導加熱コイルは前記処理容器の外周に巻回される構成をとることができる。また、前記基板保持部材は、前記処理容器の上下方向に延在する多角柱をなし、その側面に基板が保持される構成をとることができる。さらに、前記誘導発熱体はグラファイトで構成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明において、前記ガス供給手段は、前記処理容器内にシャワー状に処理ガスを導入するシャワーヘッドを有する構成とすることができる。また、前記基板保持部材を回転させる回転機構をさらに具備することが好ましい。さらに、前記熱処理として、基板上で処理ガスを反応させて所定の膜を成膜する成膜処理が例示され、前記成膜処理としては、炭化珪素（ＳｉＣ）膜または窒化ガリウム（ＧａＮ）膜の成膜を挙げることができる。
【００１１】
本発明において、前記熱処理は、複数の処理ガスを用いて化合物膜を成膜する成膜処理であり、前記基板保持部材を回転させる回転機構をさらに具備し、前記ガス供給手段は、前記各処理ガスを前記処理容器の異なる領域に供給し、前記回転機構により前記基板保持部材を回転させて、基板が前記各領域を順次通過するようにし、基板に前記複数の処理ガスを順次吸着させるようにすることができる。この場合に、前記ガス供給手段は、前記各処理ガスをそれぞれ前記処理容器の異なる領域にシャワー状に導入するための複数のシャワーヘッドを有することが好ましい。また、一例として、前記化合物膜はＳｉＣ膜であり、前記複数の処理ガスとしてＳｉ源ガス、Ｃ源ガス、還元ガスを用いるものを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、処理容器内で基板保持部材を囲うように誘導加熱コイルと基板保持部材との間に誘導発熱体を設け、処理容器内の誘導磁界によって形成された誘導電流により誘導発熱体を加熱し、その輻射熱で基板保持部材に保持された基板を加熱し、誘導発熱体により、基板へ誘導電流が流れることを阻止するので、基板に対する誘導電流の影響を排除して均一に熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図である。
【図２】図１の熱処理装置に用いるバレル型のサセプタの一例を示す模式図である。
【図３】図１の熱処理装置に用いるバレル型のサセプタの他の例を示す模式図である。
【図４】図１の熱処理装置について、処理容器内に処理ガスを導入するためのシャワーヘッドを設けたものの要部を示す断面図である。
【図５】図１の熱処理装置について、処理容器の高さ方向に３つのゾーンを設けてそれぞれに別個の加熱コイルを設け、それぞれのゾーンの高周波パワーを制御するようにしたものを示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置を用いてＳｉＣ膜を成膜する際の概念を示す模式図である。
【図８】サセプタの他の例を示す模式図である。
【図９】サセプタのさらに他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図である。図１に示すように、熱処理装置１は、上下方向に延びる円筒状をなす縦型の処理容器２を有している。処理容器２はその上端を塞ぐ天壁２ａを有しており、下端は開放されている。この処理容器２は、耐熱性を有し、電磁波（高周波電力）を透過する誘電体材料、例えば石英で構成されている。
【００１６】
この処理容器２内部には、その下方から、複数の基板Ｓを保持する基板保持部材としてのサセプタ３が挿入可能となっている。サセプタ３は、処理容器２の上下方向に延在する多角柱をなすバレル型であり、例えばグラファイトで構成されている。そして、サセプタ３の側面に基板Ｓが複数枚ずつ保持されている。サセプタ３の形状としては、図２のような六角柱や、図３のような三角柱が例示される。もちろん他の多角柱であってもよい。
【００１７】
サセプタ３はその下に設けられた回転機構４により矢印方向に回転されるようになっている。回転機構４は蓋体５に支持されており、蓋体５と回転機構４とサセプタ３は、昇降機構（図示せず）により一体的に昇降されるようになっている。これにより、サセプタ３がロードおよびアンロードされる。サセプタ３を処理容器２内にロードした状態では蓋体５が処理容器２の下端開口部を塞ぎ、蓋体５と処理容器２の底部とはシールリング（図示せず）によりシールされる。蓋体５は、石英等の耐熱材料で構成されている。
【００１８】
処理容器２の内部には、処理容器２の内壁に沿って、例えば高純度カーボンからなる円筒状の断熱材６が配置されている。断熱材６の内側には、ロードされたサセプタ３を囲うように円筒状の誘導発熱体７が設けられている。誘導発熱体７は、後述するように誘導電流が流れて発熱するようになっており、高輻射率の導電性材料、例えばグラファイトで構成されている。
【００１９】
処理容器２の天壁２ａには、処理ガスを導入するためのガス導入口８が形成されており、ガス導入口８にはガス供給配管９が接続され、ガス供給配管９にはガス供給部１０が接続されている。そして、ガス供給部１０からガス供給配管９およびガス導入口８を介して処理容器２内に１または複数の処理ガスが、流量制御器（図示せず）により流量を制御しつつ供給されるようになっている。
【００２０】
処理容器２の底部には排気口１１が形成されており、排気口１１には排気配管１２が接続されている。排気配管１２には自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１３および真空ポンプを含む排気装置１４が介装されており、自動圧力制御バルブ１３の開度を調節しつつ排気装置１４により排気することにより、処理容器２内を所定の真空度に制御することが可能となっている。
【００２１】
処理容器２の外側には誘導加熱コイル１５が設けられている。誘導加熱コイル１５は、金属製パイプを処理容器２の外周に上下方向に沿って螺旋状に巻回してなっており、上下方向におけるその巻回領域は基板Ｓの載置領域よりも広くなっている。誘導加熱コイル１５を構成する金属製パイプとしては銅を好適に用いることができる。この誘導加熱コイル１５には、高周波電源１６から給電ライン１８を介して高周波源力が供給されるようになっている。また、給電ライン１８の途中には、インピーダンス整合を行うためのマッチング回路１７が設けられている。
【００２２】
誘導加熱コイル１５に高周波電力を印加することにより、誘導加熱コイル１５から高周波が放射され、それが処理容器２の壁部を透過してその内部に至り、誘導磁界が形成される。そして、その誘導磁界によって生じる誘導電流が誘導発熱体７に流れて誘導発熱体７が発熱し、その輻射熱により基板Ｓを加熱するようになっている。この高周波電源１６の高周波の周波数は、例えば１７ｋＨｚ以上の範囲内に設定される。
【００２３】
誘導発熱体７が誘導加熱されることにより誘導電流が消費されるため、誘導発熱体７を透過して基板Ｓに到達する誘導電流の量が減少し、誘導発熱体７により基板Ｓに誘導電流が流れることが阻止される。誘導発熱体７を透過する誘導電流の大きさは、誘導発熱体７の厚さ、高周波電力の周波数、および誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの距離によって変化するから、本実施形態では、基板Ｓへ誘導電流が流れることを阻止するように、これらの少なくとも一つを調整する。例えば、高周波電力の周波数および誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの距離が固定されている場合には、誘導発熱体７の厚さのみを調整する。誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの距離のみが固定されている場合には、高周波電力の周波数および誘導発熱体７の厚さを調整する。誘導発熱体の厚さおよび誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの距離が固定されている場合には、高周波電力の周波数のみを調整する。このとき、基板Ｓに誘導電流が流れないように条件を調整することが好ましい。誘導電流は、処理の均一性に影響を与えない程度の僅かな値であれば許容される。
【００２４】
熱処理装置１の各構成部は、制御部（コンピュータ）２０により制御される。制御部２０はマイクロプロセッサを備えたコントローラと、オペレータが熱処理装置１を管理するためのコマンドの入力操作等を行うキーボードや、熱処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェースと、熱処理装置１で実行される各種処理をコントローラの制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて熱処理装置１に所定の処理を実行させるための処理レシピが格納された記憶部とを有している。処理レシピ等は記憶媒体に記憶されおり、記憶部において記憶媒体から読み出して実行される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。レシピ等は、必要に応じてユーザーインターフェースからの指示等にて記憶部から読み出し、コントローラに実行させることで、コントローラの制御下で、熱処理装置１での所望の処理が行われる。
【００２５】
次に、以上のように構成された熱処理装置１を用いて行なわれる熱処理について説明する。
【００２６】
サセプタ３を下降させた状態で、サセプタ３上に複数の基板Ｓを搭載し、基板Ｓが搭載されたサセプタを昇降機構により上昇させて、処理容器２内へロードする。このとき、蓋体５が上昇して処理容器２の下端開口部を塞ぎ、蓋体５と処理容器２の底部とはシールリング（図示せず）によりシールされて処理容器２内は密閉された状態となる。
【００２７】
このとき、高周波電源１６をオンにして誘導加熱コイル１５に高周波電力を印加することによりサセプタ上の基板Ｓが加熱される。具体的には、誘導加熱コイル１５に高周波電力を印加することにより処理容器２内に誘導磁界が形成され、その誘導磁界によって誘導発熱体７に誘導電流が流れ、誘導発熱体７が発熱する。そして、誘導発熱体７の輻射熱によりサセプタ３上の基板Ｓが加熱される。
【００２８】
このようにして基板Ｓが加熱されるのと同時に、ガス供給部１０から処理容器２内に熱処理に必要な処理ガスを流量制御しつつ供給し、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１３を制御しながら排気装置１４により排気口１１から排気して、処理容器２内を所定の圧力に維持するとともに、回転機構４によりサセプタ３を回転させる。このとき、基板Ｓの温度を処理容器２内に設けた図示しない熱電対により測定し、その温度に基づいて高周波電力のパワーを制御する。これにより、基板Ｓの温度を所定のプロセス温度に制御しつつ所定の処理ガスにより基板Ｓに対して所定の熱処理を行う。
【００２９】
熱処理としては、処理ガスを基板上で反応させて所定の膜を成膜する成膜処理や基板表面を酸化させる酸化処理等を挙げることができる。特に、抵抗加熱やランプ加熱では適用が困難である１０００℃を超える加熱が必要な熱処理に好適であり、このような熱処理として炭化珪素（ＳｉＣ）膜や窒化ガリウム（ＧａＮ）膜等の化合物膜の成膜を典型的な例として挙げることができる。ＳｉＣの場合には、基板ＳとしてＳｉまたはＳｉＣを用いてエキタキシャル成長により単結晶のＳｉＣを形成してもよいし、ＣＶＤにより多結晶のＳｉＣを形成してもよい。また、ＧａＮの場合には、基板ＳとしてサファイアまたはＧａＮを用いてエピタキシャル成長により単結晶のＧａＮを形成してもよいし、ＣＶＤにより多結晶のＧａＮを形成してもよい。
【００３０】
ＳｉＣ膜を成膜する場合には、処理ガスとして、Ｓｉ源として例えばＳｉＨ４のようなシラン系ガス、Ｃ源として例えばＣ３Ｈ８ガスのような炭化水素ガス、還元ガスとして例えばＨ２ガスを用いることができる。
【００３１】
また、ＧａＮ膜を成膜する場合には、Ｇａ源として例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）のような有機ガリウム化合物、Ｎ源および還元ガスとして例えばＮＨ３を挙げることができる。
【００３２】
誘導加熱により基板Ｓを加熱する場合には、従来、誘導電流をサセプタ３に作用させてその熱で基板Ｓを加熱していたが、このような場合には基板Ｓにも誘導電流が流れ、均一な処理を行うことが困難であった。特に、化合物膜の成膜の場合には、膜厚や膜組成等の不均一につながる。
【００３３】
そこで、本実施形態では、誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの間に誘導発熱体７を設け、誘導電流を誘導発熱体７に作用させて発熱させ、その際の誘導発熱体７の輻射熱により基板Ｓを加熱するようにする。これにより、誘導電流は誘導発熱体７で消費され、誘導発熱体７を透過して基板Ｓに流れる誘導電流を著しく減少させることができ、誘導発熱体７により基板Ｓに誘導電流が流れることを阻止することができる。誘導発熱体７で消費されずに透過する誘導電流の大きさは、誘導発熱体７の厚さ、高周波電力の周波数、および誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの距離によって変化するから、本実施形態では、基板Ｓへ到達する誘導電流が十分に阻止されるように、これらのうち少なくとも一つを調整する。このとき、基板Ｓに誘導電流が流れないように条件を規定することが好ましいが、誘導電流は、処理の均一性に影響を与えない程度の僅かな値であれば許容される。
【００３４】
このように、本実施形態では処理容器２の内部に発生する誘導電流がほとんど基板Ｓに流れないようにされるため、誘導電流が流れることによる処理の均一性の悪化を生じさせずに均一な熱処理を実現することができる。
【００３５】
熱処理が成膜処理の場合には、処理ガスを均一性よく基板Ｓに供給する観点から、図４に示すように、天壁２ａの代わりにシャワーヘッド３０を設けてもよい。シャワーヘッド３０は、本体３１と、本体３１の上部に設けられ、ガス供給配管９が接続されたガス導入口３２と、本体３１の内部に水平に形成されたガス拡散空間３３と、ガス拡散空間３３から本体３１の下面に貫通する複数のガス吐出孔３４とを有する。そして、処理ガスがこれら複数のガス吐出孔３４から処理容器２内にシャワー状に吐出される。これにより、処理容器２内に処理ガスが均一に供給される。
【００３６】
また、処理容器２内の高さ方向の温度均一性を向上させる観点から、図５に示すように、誘導加熱コイルを複数のゾーンに分けて、それぞれ高周波パワーを制御するようにしてもよい。図５の例では、高さ方向にＡ，Ｂ，Ｃの３つのゾーンに分けて、ゾーンＡには誘導加熱コイル１５ａを巻回し、高周波電源１６ａから高周波電力を供給するようにし、ゾーンＢには誘導加熱コイル１５ｂを巻回し、高周波電源１６ｂから高周波電力を供給するようにし、ゾーンＣには誘導加熱コイル１５ｃを巻回し、高周波電源１６ｃから高周波電力を供給するようにし、各ゾーンの高周波パワーを制御するようにしている。ゾーンの数は３つに限らず、２つでも４つ以上でもよい。なお、１７ａ，１７ｂ，１７ｃは各ゾーンのマッチング回路であり、１８ａ，１８ｂ，１８ｃは各ゾーンの給電ラインである。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、化合物膜の成膜に好適な熱処理装置について示す。
図６は本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図、図７は本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置を用いてＳｉＣ膜を成膜する際の概念を示す模式図である。
【００３８】
図６、７において、第１の実施形態と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。これらの図に示すように、本実施形態の熱処理装置１′では、処理容器２の天壁を分割タイプの円板状をなすシャワーヘッド４０で構成する。この例では、シャワーヘッド４０は、周方向に、第１シャワーヘッド４０ａ、第２シャワーヘッド４０ｂ、第３シャワーヘッド４０ｃに３分割されている（図７参照）。第１シャワーヘッド４０ａは、本体４１ａと、本体４１ａの上部に設けられたガス導入口４２ａと、本体４１ａの内部に水平に形成されたガス拡散空間４３ａと、ガス拡散空間４３ａから本体４１ａの下面に貫通する複数のガス吐出孔４４ａとを有する。第２シャワーヘッド４０ｂは、本体４１ｂと、本体４１ｂの上部に設けられたガス導入口４２ｂと、本体４１ｂの内部に水平に形成されたガス拡散空間４３ｂと、ガス拡散空間４３ｂから本体４１ｂの下面に貫通する複数のガス吐出孔４４ｂとを有する。第３シャワーヘッド４０ｃは、本体４１ｃと、本体４１ｃの上部に設けられたガス導入口４２ｃと、本体４１ｃの内部に水平に形成されたガス拡散空間４３ｃと、ガス拡散空間４３ｃから本体４１ｃの下面に貫通する複数のガス吐出孔４４ｃとを有する。ガス導入口４２ａ，４２ｂ，４２ｃには、ガス供給配管９ａ，９ｂ，９ｃが接続されており、これらガス供給配管９ａ，９ｂ，９ｃは、それぞれ、ガス供給部１０の第１ガス源１０ａ、第２ガス源１０ｂ、第３ガス源１０ｃに接続されている。そして、第１ガス源１０ａから第１シャワーヘッド４０ａへは第１のガスが供給され、第２ガス源１０ｂから第２シャワーヘッド４０ｂには第２のガスが供給され、第３ガス源１０ｃから第３シャワーヘッド４０ｃは第３のガスが供給されて、第１シャワーヘッド４０ａから第１ガスが、第２シャワーヘッド４０ｂから第２ガスが、第３シャワーヘッド４０ｃから第３ガスが、それぞれ吐出されるようになっている。図示はしていないが、ガス供給配管９ａ，９ｂ，９ｃにはバルブおよび流量制御器が設けられており、第１のガス、第２のガス、第３のガスの供給および停止、ならびにこれらの流量制御が可能となっている。
【００３９】
このように構成される第２の実施形態の熱処理装置においては、第１の実施形態と同様、サセプタ３を下降させた状態で、サセプタ３上に複数の基板Ｓを搭載し、基板Ｓが搭載されたサセプタを昇降機構により上昇させて、処理容器２内へロードし、蓋体５により処理容器２の下端開口部を塞いで処理容器２内を密閉状態とする。
【００４０】
このとき、高周波電源１６をオンにして誘導加熱コイル１５に高周波電力を印加して、処理容器２内に誘導磁界を形成し、その誘導磁界によって誘導発熱体７に誘導電流を流すことにより、誘導発熱体７を発熱させ、その輻射熱によりサセプタ３上の基板Ｓを加熱する。
【００４１】
このようにして基板Ｓを加熱するのと同時に、ガス供給部１０の第１ガス源１０ａ、第２ガス源１０ｂ、第３ガス源１０ｃから、それぞれ第１のガス、第２のガス、第３のガスを第１シャワーヘッド４０ａ、第２シャワーヘッド４０ｂ、第３シャワーヘッド４０ｃへ供給し、これらからそれぞれ第１のガス、第２のガスおよび第３のガスを処理容器２内に吐出させる。このとき、これら第１のガス、第２のガス、第３のガスを流量制御しつつ供給し、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１３を制御しながら排気装置１４により排気口１１から排気して、処理容器２内を所定の圧力に維持する。基板Ｓの温度を処理容器２内に設けた図示しない熱電対により測定し、その温度に基づいて高周波電力のパワーを制御して、基板Ｓの温度を所定のプロセス温度に制御する。
【００４２】
このとき、処理容器２内の第１シャワーヘッド４０ａに対応する領域（図７の領域Ｉ）は第１のガスの雰囲気となり、処理容器２内の第１シャワーヘッド４０ｂに対応する領域（図７の領域II）は第２のガスの雰囲気となり、処理容器２内の第３シャワーヘッド４０ｃに対応する領域（図７の領域III）は第３のガスの雰囲気となる。この状態で、回転機構４によりサセプタ３を回転させることにより、基板Ｓは各領域を通過し、第１のガス、第２のガス、第３のガスが繰り返し吸着され、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）的な形態で、所定の化合物膜が形成される。
【００４３】
典型的な具体例としては、Ｃ源としてＣ３Ｈ８ガス、Ｓｉ源としてＳｉＨ４ガス、還元ガスとしてＨ２ガスを用い、第１シャワーヘッド４０ａから第１のガスとしてＣ３Ｈ８ガスを吐出させ、第２シャワーヘッド４０ｂから第２のガスとしてＳｉＨ４ガスを吐出させ、第３シャワーヘッド４０ｃから第３のガスとしてＨ２を吐出させることにより、処理容器２内の領域ＩをＣ３Ｈ８ガス供給領域としてＣ３Ｈ８ガス雰囲気を形成し、領域IIをＳｉＨ４ガス供給領域としてＳｉＨ４ガス雰囲気を形成し、領域IIIをＨ２ガス供給領域としてＨ２ガス雰囲気を形成し、サセプタ３を回転させることにより、基板Ｓがこれら領域を順次通過するようにして、ＡＬＤ的な手法によりＳｉＣ膜を形成する（図７参照）。
【００４４】
このようなＡＬＤ的な手法を用いることにより、各ガスの反応性が高まり、より低温で純度の高い化合物膜を成膜することができる。
【００４５】
このとき、ガス導入部分の数および領域の数は３つに限らず、化合物膜を成膜するための処理ガスの数で決定される。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、サセプタ３として多角柱のバレル型のものを示したが、これに限らず、図８に示すような断面星形のものや、図９に示すような断面十字型のもの等、種々のものを用いることができる。
【００４７】
また、熱処理としては、成膜処理、特に化合物膜の成膜処理が好適であるが、酸化処理、アニール処理、拡散処理、改質処理等、処理ガスを供給しつつ基板を加熱する処理であれば本発明の熱処理に含まれる。
【００４８】
さらに、基板についても、処理に応じて半導体基板、サファイア基板、ＺｎＯ基板、ガラス基板等種々のものを用いることができ、特に限定されるものではない。
【００４９】
また、本実施形態では、誘導発熱体の材料として、グラファイトを例示したが、これに限定されず、ＳｉＣ等の導電性セラミックスを用いることもできる。
【符号の説明】
【００５０】
１；熱処理装置
２；処理容器
３；サセプタ
４；回転機構
５；蓋体
７；誘導発熱体
８，３２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ；ガス導入口
９，９ａ，９ｂ，９ｃ；ガス供給配管
１０；ガス供給部
１１；排気口
１２；排気配管
１４；排気装置
１５；誘導加熱コイル
１６；高周波電源
２０；制御部
３０，４０；シャワーヘッド
４０ａ；第１シャワーヘッド
４０ｂ；第２シャワーヘッド
４０ｃ；第３シャワーヘッド
Ｓ；基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱を利用して基板に熱処理を施す熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体ウエハ等の基板に対して成膜処理や酸化処理等の熱処理を行う場合には、石英製の処理容器内に、複数の基板を配置し、抵抗発熱型のヒーターや加熱ランプにより基板を加熱するバッチ式の熱処理装置が広く用いられている。
【０００３】
最近では、バッチ式の熱処理装置にてＳｉＣやＧａＮ等の化合物を成膜することが検討されている。このような化合物の成膜には基板を１０００℃を超える高温に加熱することが求められるが抵抗発熱型のヒーターや加熱ランプにより基板を加熱する熱処理装置の場合には、加熱温度が１０００℃程度で限界であり、このような化合物の成膜の用途には対応が困難である。
【０００４】
１０００℃を超えるような高温に加熱することができる技術としては、容器の外側に高周波誘導加熱コイルを配置し、その内部に設けられたサセプタに保持された複数の基板を誘導加熱するものが知られている（例えば、特許文献１の図４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような誘導加熱を利用して基板を加熱した場合には、基板にも誘導電流が流れて処理の均一性が悪化する等の悪影響を及ぼす。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、基板に対する誘導電流の影響を排除して均一に熱処理を行うことができる、誘導加熱を利用した熱処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の基板に熱処理を施す熱処理装置であって、熱処理が施される複数の基板を収容する処理容器と、前記処理容器内で複数の基板を保持する基板保持部材と、前記処理容器内に誘導磁界を形成して誘導加熱するための誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに高周波電力を印加する高周波電源と、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記処理容器内を排気する排気手段と、前記処理容器内で前記基板保持部材を囲うように前記誘導加熱コイルと前記基板保持部材との間に設けられ、前記誘導磁界によって形成された誘導電流により加熱され、その輻射熱で前記基板保持部材に保持された基板を加熱する誘導発熱体とを具備し、前記誘導発熱体により、基板に誘導電流が流れることが阻止されることを特徴とする熱処理装置を提供する。
【０００８】
本発明において、前記誘導発熱体により、基板へ誘導電流が流れることが阻止されるように、前記誘導発熱体の厚さ、前記高周波電力の周波数、および誘導加熱コイルと基板との距離のうち少なくとも一つが調整されることが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記処理容器は誘電体からなり、前記誘導加熱コイルは前記処理容器の外周に巻回される構成をとることができる。また、前記基板保持部材は、前記処理容器の上下方向に延在する多角柱をなし、その側面に基板が保持される構成をとることができる。さらに、前記誘導発熱体はグラファイトで構成されていることが好ましい。
【００１０】
本発明において、前記ガス供給手段は、前記処理容器内にシャワー状に処理ガスを導入するシャワーヘッドを有する構成とすることができる。また、前記基板保持部材を回転させる回転機構をさらに具備することが好ましい。さらに、前記熱処理として、基板上で処理ガスを反応させて所定の膜を成膜する成膜処理が例示され、前記成膜処理としては、炭化珪素（ＳｉＣ）膜または窒化ガリウム（ＧａＮ）膜の成膜を挙げることができる。
【００１１】
本発明において、前記熱処理は、複数の処理ガスを用いて化合物膜を成膜する成膜処理であり、前記基板保持部材を回転させる回転機構をさらに具備し、前記ガス供給手段は、前記各処理ガスを前記処理容器の異なる領域に供給し、前記回転機構により前記基板保持部材を回転させて、基板が前記各領域を順次通過するようにし、基板に前記複数の処理ガスを順次吸着させるようにすることができる。この場合に、前記ガス供給手段は、前記各処理ガスをそれぞれ前記処理容器の異なる領域にシャワー状に導入するための複数のシャワーヘッドを有することが好ましい。また、一例として、前記化合物膜はＳｉＣ膜であり、前記複数の処理ガスとしてＳｉ源ガス、Ｃ源ガス、還元ガスを用いるものを挙げることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、処理容器内で基板保持部材を囲うように誘導加熱コイルと基板保持部材との間に誘導発熱体を設け、処理容器内の誘導磁界によって形成された誘導電流により誘導発熱体を加熱し、その輻射熱で基板保持部材に保持された基板を加熱し、誘導発熱体により、基板へ誘導電流が流れることを阻止するので、基板に対する誘導電流の影響を排除して均一に熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図である。
【図２】図１の熱処理装置に用いるバレル型のサセプタの一例を示す模式図である。
【図３】図１の熱処理装置に用いるバレル型のサセプタの他の例を示す模式図である。
【図４】図１の熱処理装置について、処理容器内に処理ガスを導入するためのシャワーヘッドを設けたものの要部を示す断面図である。
【図５】図１の熱処理装置について、処理容器の高さ方向に３つのゾーンを設けてそれぞれに別個の加熱コイルを設け、それぞれのゾーンの高周波パワーを制御するようにしたものを示す断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置を用いてＳｉＣ膜を成膜する際の概念を示す模式図である。
【図８】サセプタの他の例を示す模式図である。
【図９】サセプタのさらに他の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図である。図１に示すように、熱処理装置１は、上下方向に延びる円筒状をなす縦型の処理容器２を有している。処理容器２はその上端を塞ぐ天壁２ａを有しており、下端は開放されている。この処理容器２は、耐熱性を有し、電磁波（高周波電力）を透過する誘電体材料、例えば石英で構成されている。
【００１６】
この処理容器２内部には、その下方から、複数の基板Ｓを保持する基板保持部材としてのサセプタ３が挿入可能となっている。サセプタ３は、処理容器２の上下方向に延在する多角柱をなすバレル型であり、例えばグラファイトで構成されている。そして、サセプタ３の側面に基板Ｓが複数枚ずつ保持されている。サセプタ３の形状としては、図２のような六角柱や、図３のような三角柱が例示される。もちろん他の多角柱であってもよい。
【００１７】
サセプタ３はその下に設けられた回転機構４により矢印方向に回転されるようになっている。回転機構４は蓋体５に支持されており、蓋体５と回転機構４とサセプタ３は、昇降機構（図示せず）により一体的に昇降されるようになっている。これにより、サセプタ３がロードおよびアンロードされる。サセプタ３を処理容器２内にロードした状態では蓋体５が処理容器２の下端開口部を塞ぎ、蓋体５と処理容器２の底部とはシールリング（図示せず）によりシールされる。蓋体５は、石英等の耐熱材料で構成されている。
【００１８】
処理容器２の内部には、処理容器２の内壁に沿って、例えば高純度カーボンからなる円筒状の断熱材６が配置されている。断熱材６の内側には、ロードされたサセプタ３を囲うように円筒状の誘導発熱体７が設けられている。誘導発熱体７は、後述するように誘導電流が流れて発熱するようになっており、高輻射率の導電性材料、例えばグラファイトで構成されている。
【００１９】
処理容器２の天壁２ａには、処理ガスを導入するためのガス導入口８が形成されており、ガス導入口８にはガス供給配管９が接続され、ガス供給配管９にはガス供給部１０が接続されている。そして、ガス供給部１０からガス供給配管９およびガス導入口８を介して処理容器２内に１または複数の処理ガスが、流量制御器（図示せず）により流量を制御しつつ供給されるようになっている。
【００２０】
処理容器２の底部には排気口１１が形成されており、排気口１１には排気配管１２が接続されている。排気配管１２には自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１３および真空ポンプを含む排気装置１４が介装されており、自動圧力制御バルブ１３の開度を調節しつつ排気装置１４により排気することにより、処理容器２内を所定の真空度に制御することが可能となっている。
【００２１】
処理容器２の外側には誘導加熱コイル１５が設けられている。誘導加熱コイル１５は、金属製パイプを処理容器２の外周に上下方向に沿って螺旋状に巻回してなっており、上下方向におけるその巻回領域は基板Ｓの載置領域よりも広くなっている。誘導加熱コイル１５を構成する金属製パイプとしては銅を好適に用いることができる。この誘導加熱コイル１５には、高周波電源１６から給電ライン１８を介して高周波源力が供給されるようになっている。また、給電ライン１８の途中には、インピーダンス整合を行うためのマッチング回路１７が設けられている。
【００２２】
誘導加熱コイル１５に高周波電力を印加することにより、誘導加熱コイル１５から高周波が放射され、それが処理容器２の壁部を透過してその内部に至り、誘導磁界が形成される。そして、その誘導磁界によって生じる誘導電流が誘導発熱体７に流れて誘導発熱体７が発熱し、その輻射熱により基板Ｓを加熱するようになっている。この高周波電源１６の高周波の周波数は、例えば１７ｋＨｚ以上の範囲内に設定される。
【００２３】
誘導発熱体７が誘導加熱されることにより誘導電流が消費されるため、誘導発熱体７を透過して基板Ｓに到達する誘導電流の量が減少し、誘導発熱体７により基板Ｓに誘導電流が流れることが阻止される。誘導発熱体７を透過する誘導電流の大きさは、誘導発熱体７の厚さ、高周波電力の周波数、および誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの距離によって変化するから、本実施形態では、基板Ｓへ誘導電流が流れることを阻止するように、これらの少なくとも一つを調整する。例えば、高周波電力の周波数および誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの距離が固定されている場合には、誘導発熱体７の厚さのみを調整する。誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの距離のみが固定されている場合には、高周波電力の周波数および誘導発熱体７の厚さを調整する。誘導発熱体の厚さおよび誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの距離が固定されている場合には、高周波電力の周波数のみを調整する。このとき、基板Ｓに誘導電流が流れないように条件を調整することが好ましい。誘導電流は、処理の均一性に影響を与えない程度の僅かな値であれば許容される。
【００２４】
熱処理装置１の各構成部は、制御部（コンピュータ）２０により制御される。制御部２０はマイクロプロセッサを備えたコントローラと、オペレータが熱処理装置１を管理するためのコマンドの入力操作等を行うキーボードや、熱処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェースと、熱処理装置１で実行される各種処理をコントローラの制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて熱処理装置１に所定の処理を実行させるための処理レシピが格納された記憶部とを有している。処理レシピ等は記憶媒体に記憶されおり、記憶部において記憶媒体から読み出して実行される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。レシピ等は、必要に応じてユーザーインターフェースからの指示等にて記憶部から読み出し、コントローラに実行させることで、コントローラの制御下で、熱処理装置１での所望の処理が行われる。
【００２５】
次に、以上のように構成された熱処理装置１を用いて行なわれる熱処理について説明する。
【００２６】
サセプタ３を下降させた状態で、サセプタ３上に複数の基板Ｓを搭載し、基板Ｓが搭載されたサセプタを昇降機構により上昇させて、処理容器２内へロードする。このとき、蓋体５が上昇して処理容器２の下端開口部を塞ぎ、蓋体５と処理容器２の底部とはシールリング（図示せず）によりシールされて処理容器２内は密閉された状態となる。
【００２７】
このとき、高周波電源１６をオンにして誘導加熱コイル１５に高周波電力を印加することによりサセプタ上の基板Ｓが加熱される。具体的には、誘導加熱コイル１５に高周波電力を印加することにより処理容器２内に誘導磁界が形成され、その誘導磁界によって誘導発熱体７に誘導電流が流れ、誘導発熱体７が発熱する。そして、誘導発熱体７の輻射熱によりサセプタ３上の基板Ｓが加熱される。
【００２８】
このようにして基板Ｓが加熱されるのと同時に、ガス供給部１０から処理容器２内に熱処理に必要な処理ガスを流量制御しつつ供給し、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１３を制御しながら排気装置１４により排気口１１から排気して、処理容器２内を所定の圧力に維持するとともに、回転機構４によりサセプタ３を回転させる。このとき、基板Ｓの温度を処理容器２内に設けた図示しない熱電対により測定し、その温度に基づいて高周波電力のパワーを制御する。これにより、基板Ｓの温度を所定のプロセス温度に制御しつつ所定の処理ガスにより基板Ｓに対して所定の熱処理を行う。
【００２９】
熱処理としては、処理ガスを基板上で反応させて所定の膜を成膜する成膜処理や基板表面を酸化させる酸化処理等を挙げることができる。特に、抵抗加熱やランプ加熱では適用が困難である１０００℃を超える加熱が必要な熱処理に好適であり、このような熱処理として炭化珪素（ＳｉＣ）膜や窒化ガリウム（ＧａＮ）膜等の化合物膜の成膜を典型的な例として挙げることができる。ＳｉＣの場合には、基板ＳとしてＳｉまたはＳｉＣを用いてエキタキシャル成長により単結晶のＳｉＣを形成してもよいし、ＣＶＤにより多結晶のＳｉＣを形成してもよい。また、ＧａＮの場合には、基板ＳとしてサファイアまたはＧａＮを用いてエピタキシャル成長により単結晶のＧａＮを形成してもよいし、ＣＶＤにより多結晶のＧａＮを形成してもよい。
【００３０】
ＳｉＣ膜を成膜する場合には、処理ガスとして、Ｓｉ源として例えばＳｉＨ４のようなシラン系ガス、Ｃ源として例えばＣ３Ｈ８ガスのような炭化水素ガス、還元ガスとして例えばＨ２ガスを用いることができる。
【００３１】
また、ＧａＮ膜を成膜する場合には、Ｇａ源として例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）のような有機ガリウム化合物、Ｎ源および還元ガスとして例えばＮＨ３を挙げることができる。
【００３２】
誘導加熱により基板Ｓを加熱する場合には、従来、誘導電流をサセプタ３に作用させてその熱で基板Ｓを加熱していたが、このような場合には基板Ｓにも誘導電流が流れ、均一な処理を行うことが困難であった。特に、化合物膜の成膜の場合には、膜厚や膜組成等の不均一につながる。
【００３３】
そこで、本実施形態では、誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの間に誘導発熱体７を設け、誘導電流を誘導発熱体７に作用させて発熱させ、その際の誘導発熱体７の輻射熱により基板Ｓを加熱するようにする。これにより、誘導電流は誘導発熱体７で消費され、誘導発熱体７を透過して基板Ｓに流れる誘導電流を著しく減少させることができ、誘導発熱体７により基板Ｓに誘導電流が流れることを阻止することができる。誘導発熱体７で消費されずに透過する誘導電流の大きさは、誘導発熱体７の厚さ、高周波電力の周波数、および誘導加熱コイル１５と基板Ｓとの距離によって変化するから、本実施形態では、基板Ｓへ到達する誘導電流が十分に阻止されるように、これらのうち少なくとも一つを調整する。このとき、基板Ｓに誘導電流が流れないように条件を規定することが好ましいが、誘導電流は、処理の均一性に影響を与えない程度の僅かな値であれば許容される。
【００３４】
このように、本実施形態では処理容器２の内部に発生する誘導電流がほとんど基板Ｓに流れないようにされるため、誘導電流が流れることによる処理の均一性の悪化を生じさせずに均一な熱処理を実現することができる。
【００３５】
熱処理が成膜処理の場合には、処理ガスを均一性よく基板Ｓに供給する観点から、図４に示すように、天壁２ａの代わりにシャワーヘッド３０を設けてもよい。シャワーヘッド３０は、本体３１と、本体３１の上部に設けられ、ガス供給配管９が接続されたガス導入口３２と、本体３１の内部に水平に形成されたガス拡散空間３３と、ガス拡散空間３３から本体３１の下面に貫通する複数のガス吐出孔３４とを有する。そして、処理ガスがこれら複数のガス吐出孔３４から処理容器２内にシャワー状に吐出される。これにより、処理容器２内に処理ガスが均一に供給される。
【００３６】
また、処理容器２内の高さ方向の温度均一性を向上させる観点から、図５に示すように、誘導加熱コイルを複数のゾーンに分けて、それぞれ高周波パワーを制御するようにしてもよい。図５の例では、高さ方向にＡ，Ｂ，Ｃの３つのゾーンに分けて、ゾーンＡには誘導加熱コイル１５ａを巻回し、高周波電源１６ａから高周波電力を供給するようにし、ゾーンＢには誘導加熱コイル１５ｂを巻回し、高周波電源１６ｂから高周波電力を供給するようにし、ゾーンＣには誘導加熱コイル１５ｃを巻回し、高周波電源１６ｃから高周波電力を供給するようにし、各ゾーンの高周波パワーを制御するようにしている。ゾーンの数は３つに限らず、２つでも４つ以上でもよい。なお、１７ａ，１７ｂ，１７ｃは各ゾーンのマッチング回路であり、１８ａ，１８ｂ，１８ｃは各ゾーンの給電ラインである。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、化合物膜の成膜に好適な熱処理装置について示す。
図６は本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置を示す断面図、図７は本発明の第２の実施形態に係る熱処理装置を用いてＳｉＣ膜を成膜する際の概念を示す模式図である。
【００３８】
図６、７において、第１の実施形態と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。これらの図に示すように、本実施形態の熱処理装置１′では、処理容器２の天壁を分割タイプの円板状をなすシャワーヘッド４０で構成する。この例では、シャワーヘッド４０は、周方向に、第１シャワーヘッド４０ａ、第２シャワーヘッド４０ｂ、第３シャワーヘッド４０ｃに３分割されている（図７参照）。第１シャワーヘッド４０ａは、本体４１ａと、本体４１ａの上部に設けられたガス導入口４２ａと、本体４１ａの内部に水平に形成されたガス拡散空間４３ａと、ガス拡散空間４３ａから本体４１ａの下面に貫通する複数のガス吐出孔４４ａとを有する。第２シャワーヘッド４０ｂは、本体４１ｂと、本体４１ｂの上部に設けられたガス導入口４２ｂと、本体４１ｂの内部に水平に形成されたガス拡散空間４３ｂと、ガス拡散空間４３ｂから本体４１ｂの下面に貫通する複数のガス吐出孔４４ｂとを有する。第３シャワーヘッド４０ｃは、本体４１ｃと、本体４１ｃの上部に設けられたガス導入口４２ｃと、本体４１ｃの内部に水平に形成されたガス拡散空間４３ｃと、ガス拡散空間４３ｃから本体４１ｃの下面に貫通する複数のガス吐出孔４４ｃとを有する。ガス導入口４２ａ，４２ｂ，４２ｃには、ガス供給配管９ａ，９ｂ，９ｃが接続されており、これらガス供給配管９ａ，９ｂ，９ｃは、それぞれ、ガス供給部１０の第１ガス源１０ａ、第２ガス源１０ｂ、第３ガス源１０ｃに接続されている。そして、第１ガス源１０ａから第１シャワーヘッド４０ａへは第１のガスが供給され、第２ガス源１０ｂから第２シャワーヘッド４０ｂには第２のガスが供給され、第３ガス源１０ｃから第３シャワーヘッド４０ｃは第３のガスが供給されて、第１シャワーヘッド４０ａから第１ガスが、第２シャワーヘッド４０ｂから第２ガスが、第３シャワーヘッド４０ｃから第３ガスが、それぞれ吐出されるようになっている。図示はしていないが、ガス供給配管９ａ，９ｂ，９ｃにはバルブおよび流量制御器が設けられており、第１のガス、第２のガス、第３のガスの供給および停止、ならびにこれらの流量制御が可能となっている。
【００３９】
このように構成される第２の実施形態の熱処理装置においては、第１の実施形態と同様、サセプタ３を下降させた状態で、サセプタ３上に複数の基板Ｓを搭載し、基板Ｓが搭載されたサセプタを昇降機構により上昇させて、処理容器２内へロードし、蓋体５により処理容器２の下端開口部を塞いで処理容器２内を密閉状態とする。
【００４０】
このとき、高周波電源１６をオンにして誘導加熱コイル１５に高周波電力を印加して、処理容器２内に誘導磁界を形成し、その誘導磁界によって誘導発熱体７に誘導電流を流すことにより、誘導発熱体７を発熱させ、その輻射熱によりサセプタ３上の基板Ｓを加熱する。
【００４１】
このようにして基板Ｓを加熱するのと同時に、ガス供給部１０の第１ガス源１０ａ、第２ガス源１０ｂ、第３ガス源１０ｃから、それぞれ第１のガス、第２のガス、第３のガスを第１シャワーヘッド４０ａ、第２シャワーヘッド４０ｂ、第３シャワーヘッド４０ｃへ供給し、これらからそれぞれ第１のガス、第２のガスおよび第３のガスを処理容器２内に吐出させる。このとき、これら第１のガス、第２のガス、第３のガスを流量制御しつつ供給し、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１３を制御しながら排気装置１４により排気口１１から排気して、処理容器２内を所定の圧力に維持する。基板Ｓの温度を処理容器２内に設けた図示しない熱電対により測定し、その温度に基づいて高周波電力のパワーを制御して、基板Ｓの温度を所定のプロセス温度に制御する。
【００４２】
このとき、処理容器２内の第１シャワーヘッド４０ａに対応する領域（図７の領域Ｉ）は第１のガスの雰囲気となり、処理容器２内の第１シャワーヘッド４０ｂに対応する領域（図７の領域II）は第２のガスの雰囲気となり、処理容器２内の第３シャワーヘッド４０ｃに対応する領域（図７の領域III）は第３のガスの雰囲気となる。この状態で、回転機構４によりサセプタ３を回転させることにより、基板Ｓは各領域を通過し、第１のガス、第２のガス、第３のガスが繰り返し吸着され、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）的な形態で、所定の化合物膜が形成される。
【００４３】
典型的な具体例としては、Ｃ源としてＣ３Ｈ８ガス、Ｓｉ源としてＳｉＨ４ガス、還元ガスとしてＨ２ガスを用い、第１シャワーヘッド４０ａから第１のガスとしてＣ３Ｈ８ガスを吐出させ、第２シャワーヘッド４０ｂから第２のガスとしてＳｉＨ４ガスを吐出させ、第３シャワーヘッド４０ｃから第３のガスとしてＨ２を吐出させることにより、処理容器２内の領域ＩをＣ３Ｈ８ガス供給領域としてＣ３Ｈ８ガス雰囲気を形成し、領域IIをＳｉＨ４ガス供給領域としてＳｉＨ４ガス雰囲気を形成し、領域IIIをＨ２ガス供給領域としてＨ２ガス雰囲気を形成し、サセプタ３を回転させることにより、基板Ｓがこれら領域を順次通過するようにして、ＡＬＤ的な手法によりＳｉＣ膜を形成する（図７参照）。
【００４４】
このようなＡＬＤ的な手法を用いることにより、各ガスの反応性が高まり、より低温で純度の高い化合物膜を成膜することができる。
【００４５】
このとき、ガス導入部分の数および領域の数は３つに限らず、化合物膜を成膜するための処理ガスの数で決定される。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、サセプタ３として多角柱のバレル型のものを示したが、これに限らず、図８に示すような断面星形のものや、図９に示すような断面十字型のもの等、種々のものを用いることができる。
【００４７】
また、熱処理としては、成膜処理、特に化合物膜の成膜処理が好適であるが、酸化処理、アニール処理、拡散処理、改質処理等、処理ガスを供給しつつ基板を加熱する処理であれば本発明の熱処理に含まれる。
【００４８】
さらに、基板についても、処理に応じて半導体基板、サファイア基板、ＺｎＯ基板、ガラス基板等種々のものを用いることができ、特に限定されるものではない。
【００４９】
また、本実施形態では、誘導発熱体の材料として、グラファイトを例示したが、これに限定されず、ＳｉＣ等の導電性セラミックスを用いることもできる。
【符号の説明】
【００５０】
１；熱処理装置
２；処理容器
３；サセプタ
４；回転機構
５；蓋体
７；誘導発熱体
８，３２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ；ガス導入口
９，９ａ，９ｂ，９ｃ；ガス供給配管
１０；ガス供給部
１１；排気口
１２；排気配管
１４；排気装置
１５；誘導加熱コイル
１６；高周波電源
２０；制御部
３０，４０；シャワーヘッド
４０ａ；第１シャワーヘッド
４０ｂ；第２シャワーヘッド
４０ｃ；第３シャワーヘッド
Ｓ；基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板に熱処理を施す熱処理装置であって、
熱処理が施される複数の基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内で複数の基板を保持する基板保持部材と、
前記処理容器内に誘導磁界を形成して誘導加熱するための誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルに高周波電力を印加する高周波電源と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内を排気する排気手段と、
前記処理容器内で前記基板保持部材を囲うように前記誘導加熱コイルと前記基板保持部材との間に設けられ、前記誘導磁界によって形成された誘導電流により加熱され、その輻射熱で前記基板保持部材に保持された基板を加熱する誘導発熱体と
を具備し、
前記誘導発熱体により、基板に誘導電流が流れることが阻止されることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記誘導発熱体により、基板へ誘導電流が流れることが阻止されるように、前記誘導発熱体の厚さ、前記高周波電力の周波数、および誘導加熱コイルと基板との距離のうち少なくとも一つが調整されることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記処理容器は誘電体からなり、前記誘導加熱コイルは前記処理容器の外周に巻回されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記基板保持部材は、前記処理容器の上下方向に延在する多角柱をなし、その側面に基板が保持されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記誘導発熱体はグラファイトで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給手段は、前記処理容器内にシャワー状に処理ガスを導入するシャワーヘッドを有していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記基板保持部材を回転させる回転機構をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記熱処理は、基板上で処理ガスを反応させて所定の膜を成膜する成膜処理であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項９】
前記成膜処理は、炭化珪素（ＳｉＣ）膜または窒化ガリウム（ＧａＮ）膜を成膜するものであることを特徴とする請求項８に記載の熱処理装置。
【請求項１０】
前記熱処理は、複数の処理ガスを用いて化合物膜を成膜する成膜処理であり、前記基板保持部材を回転させる回転機構をさらに具備し、前記ガス供給手段は、前記各処理ガスを前記処理容器の異なる領域に供給し、前記回転機構により前記基板保持部材を回転させて、基板が前記各領域を順次通過するようにし、基板に前記複数の処理ガスを順次吸着させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１１】
前記ガス供給手段は、前記各処理ガスをそれぞれ前記処理容器の異なる領域にシャワー状に導入するための複数のシャワーヘッドを有することを特徴とする請求項１０に記載の熱処理装置。
【請求項１２】
前記化合物膜はＳｉＣ膜であり、前記複数のガスとしてＳｉ源ガス、Ｃ源ガス、還元ガスを用いることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の熱処理装置。
【請求項１】
複数の基板に熱処理を施す熱処理装置であって、
熱処理が施される複数の基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内で複数の基板を保持する基板保持部材と、
前記処理容器内に誘導磁界を形成して誘導加熱するための誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルに高周波電力を印加する高周波電源と、
前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記処理容器内を排気する排気手段と、
前記処理容器内で前記基板保持部材を囲うように前記誘導加熱コイルと前記基板保持部材との間に設けられ、前記誘導磁界によって形成された誘導電流により加熱され、その輻射熱で前記基板保持部材に保持された基板を加熱する誘導発熱体と
を具備し、
前記誘導発熱体により、基板に誘導電流が流れることが阻止されることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記誘導発熱体により、基板へ誘導電流が流れることが阻止されるように、前記誘導発熱体の厚さ、前記高周波電力の周波数、および誘導加熱コイルと基板との距離のうち少なくとも一つが調整されることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記処理容器は誘電体からなり、前記誘導加熱コイルは前記処理容器の外周に巻回されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記基板保持部材は、前記処理容器の上下方向に延在する多角柱をなし、その側面に基板が保持されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記誘導発熱体はグラファイトで構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給手段は、前記処理容器内にシャワー状に処理ガスを導入するシャワーヘッドを有していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記基板保持部材を回転させる回転機構をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記熱処理は、基板上で処理ガスを反応させて所定の膜を成膜する成膜処理であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項９】
前記成膜処理は、炭化珪素（ＳｉＣ）膜または窒化ガリウム（ＧａＮ）膜を成膜するものであることを特徴とする請求項８に記載の熱処理装置。
【請求項１０】
前記熱処理は、複数の処理ガスを用いて化合物膜を成膜する成膜処理であり、前記基板保持部材を回転させる回転機構をさらに具備し、前記ガス供給手段は、前記各処理ガスを前記処理容器の異なる領域に供給し、前記回転機構により前記基板保持部材を回転させて、基板が前記各領域を順次通過するようにし、基板に前記複数の処理ガスを順次吸着させることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱処理装置。
【請求項１１】
前記ガス供給手段は、前記各処理ガスをそれぞれ前記処理容器の異なる領域にシャワー状に導入するための複数のシャワーヘッドを有することを特徴とする請求項１０に記載の熱処理装置。
【請求項１２】
前記化合物膜はＳｉＣ膜であり、前記複数のガスとしてＳｉ源ガス、Ｃ源ガス、還元ガスを用いることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の熱処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−５５２０１（Ｐ２０１３−５５２０１Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１９００（Ｐ２０１１−１９１９００）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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