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JP2848416B2 - Vapor phase growth equipment - Google Patents
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Vapor phase growth equipment

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はCVD(気相成長)膜の製造装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for producing a CVD (vapor phase) film.

VLSIの高集積化が進むにつれ、超微細加工の要求が益
々厳しくなってきている。
As VLSIs become more highly integrated, the demand for ultra-fine processing is becoming more and more severe.

例えばCVD膜をX線露光用マスクのメンブレンとして
用いる場合には、線幅0.5μmのパターンを形成するに
はマスクパターンの歪みを少なくとも0.05μm以下に抑
える必要がある。
For example, when a CVD film is used as a membrane for an X-ray exposure mask, the distortion of the mask pattern must be suppressed to at least 0.05 μm or less in order to form a pattern having a line width of 0.5 μm.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の誘導加熱方式のCVD膜の製造装置において、Si
ウエハを保持する誘電加熱体としてのサセプタとして円
板状のサセプタを用いた場合には、反応ガスの流速、方
向、あるいはサセプタの大きさにもよるが、いずれにし
てもサセプタの中心部よりも周辺部の方が温度が高くな
るという固有の性質があり、その結果中心部よりも周辺
部のCVD堆積速度が増すためにウエハ内で膜厚分布が発
生してしまう。例えばCVD膜としてこの方法で作製したS
iCをX線露光用マスクのメンブレンとして使う場合に、
SiC膜に面内分布がある場合には、バッグエッチ時、あ
るいは吸収体のエッチング時に吸収体に応力歪みが発生
してしまう。従って、目標とするマスク自体の歪みを0.
05μm以下に抑えることは不可能となる。
In a conventional induction heating type CVD film manufacturing system, Si
When a disk-shaped susceptor is used as a susceptor as a dielectric heating body for holding a wafer, it depends on the flow rate and direction of the reaction gas or the size of the susceptor. The peripheral portion has a unique property that the temperature is higher, and as a result, the CVD deposition rate in the peripheral portion is higher than that in the central portion, so that a film thickness distribution occurs in the wafer. For example, S prepared by this method as a CVD film
When iC is used as a membrane for an X-ray exposure mask,
If the SiC film has an in-plane distribution, stress distortion occurs in the absorber during bag etching or etching of the absorber. Therefore, the distortion of the target mask itself is set to 0.
It is impossible to keep the thickness below 05 μm.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

この歪み(温度勾配)を低減するためには、膜の面内
分布(膜厚不均一)が±3%以下であることが必要条件
となる。
In order to reduce this distortion (temperature gradient), a necessary condition is that the in-plane distribution (uneven thickness) of the film is ± 3% or less.

このような膜厚分布が発生する原因は、上述の如くサ
セプタの中心部と周辺部とで温度分布が生じるからであ
る。よって、この温度分布を改善することによって膜厚
の面内分布を改善することができる。
The reason why such a film thickness distribution occurs is that a temperature distribution is generated between the central portion and the peripheral portion of the susceptor as described above. Therefore, by improving this temperature distribution, the in-plane distribution of the film thickness can be improved.

本発明の目的はサセプタの温度分布に膜厚分布を相殺
する方向の勾配をもたせることにより、結果として膜厚
を均一にせんとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a temperature distribution of a susceptor with a gradient in a direction to offset the film thickness distribution, so that the film thickness becomes uniform.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明によれば、サセプ
タに支持されたウエハ上に誘導加熱によってCVD膜を成
長する装置において、上記サセプタとウエハとの接触伝
熱面積が、サセプタの中心で大きく、周囲に向かって小
さくなるサセプタを有することを構成上の特徴とする
(請求項1)。
To achieve the above object, according to the present invention, in an apparatus for growing a CVD film by induction heating on a wafer supported by a susceptor, the contact heat transfer area between the susceptor and the wafer is large at the center of the susceptor. , And a susceptor that becomes smaller toward the periphery.

ウエハは一般に円板状であるので、その場合、サセプ
タも円板状に形成される。接触伝熱面積に上記の如き所
定の特性をもたせる手段として、サセプタ(円板)上に
同心円状の複数個の溝を形成する。そしてこれら溝の溝
幅が中心部から周辺部に向かって大きくなっている(請
求項2)。
Since the wafer is generally in a disk shape, in this case, the susceptor is also formed in a disk shape. A plurality of concentric grooves are formed on a susceptor (disk) as a means for imparting the above-described predetermined characteristics to the contact heat transfer area. The width of these grooves increases from the center to the periphery (claim 2).

また、これとは別に、円板上に螺旋状の溝を形成し、
この溝のピッチを中心部から周辺部に向かって密にして
もよい(請求項3)。
Also, separately from this, a spiral groove is formed on the disk,
The pitch of the grooves may be increased from the center to the periphery (claim 3).

また、円板上に多孔を形成し、該多孔の配置密度を円
板の中心部から周辺部に向かって密にすることも可能で
ある(請求項4)。
Further, it is also possible to form porosity on the disk and to increase the arrangement density of the porosity from the center to the periphery of the disk (claim 4).

〔作 用〕(Operation)

サセプタは前述の如く、中心部よりも周辺部の方が温
度が高くなるので、サセプタとウエハとの接触伝熱面積
をサセプタの中心で大きく周囲に向かって小さくなるよ
うにすれば周辺部ほど伝熱効率が小さくなるので、サセ
プタの温度分布を実質上均一にできる。
As described above, the temperature of the susceptor is higher in the peripheral part than in the central part. Since the thermal efficiency is reduced, the temperature distribution of the susceptor can be made substantially uniform.

サセプタの円板上に形成される同心円状の複数個の溝
はその溝幅が中心部から周辺部に向かって大きくなって
いるので周辺部ほどウエハとの接触面積、従って、伝熱
効率が小さくなる。
A plurality of concentric grooves formed on the disk of the susceptor have a groove width increasing from the center to the periphery, so that the peripheral area has a smaller contact area with the wafer, and therefore, the heat transfer efficiency is smaller. .

螺旋状の溝の場合にも溝ピッチが中心部から周辺部に
向かって密にすれば全く同様である。
The same is true for spiral grooves as long as the groove pitch increases from the center to the periphery.

円板上に多孔を形成する場合には該多孔の配置密度
(数)が円板の中心部から周辺部に向かって密になって
いるので周辺部程接触面積が小さくなる。
When a hole is formed on a disk, the contact density decreases as the arrangement density (number) of the holes increases from the center to the periphery of the disk.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第5図に気相成長(エピタキシャル)装置の基本構造
を示す。CVD膜を製造すべきウエハ(Siウエハ)11はサ
セプタ13上に保持される。図示実施例は、炉芯管10内に
多数のサセプタ13を並べて同時に多数処理する反応炉の
場合を示すが、本発明を実施する上では、基本的には単
一のサセプタ13の一面に一枚のウエハ11を取り付ければ
よい。
FIG. 5 shows the basic structure of a vapor phase growth (epitaxial) apparatus. A wafer (Si wafer) 11 on which a CVD film is to be manufactured is held on a susceptor 13. The illustrated embodiment shows a case of a reactor in which a large number of susceptors 13 are arranged in a furnace core tube 10 and a large number of susceptors 13 are simultaneously processed. What is necessary is just to attach a single wafer 11.

両面にウエハ11を支持したサセプタ13は共通のサセプ
タ支持台17に固定保持される。尚、15及び19は夫々、炉
芯管10の周囲に配置した加熱ヒータ及び排気口を示す。
ヒータ15による熱は誘導伝熱手段としてのサセプタ13を
介してウエハ11に伝えられる。
The susceptor 13 supporting the wafer 11 on both sides is fixed and held on a common susceptor support 17. Reference numerals 15 and 19 denote a heater and an exhaust port, respectively, disposed around the furnace core tube 10.
Heat from the heater 15 is transmitted to the wafer 11 via a susceptor 13 as an induction heat transfer means.

ウエハ11は一般に略円形であり、従って、サセプタ13
も一般に円形(円板)を呈するが、本発明においてはそ
の形状は特に限定されない。
Wafer 11 is generally substantially circular, and thus susceptor 13
Also generally shows a circular shape (disk), but the shape is not particularly limited in the present invention.

さて、この様な気相成長装置において、前述の如く、
サセプタ13はその温度勾配が均一にならず、中心部より
周辺部の方が高温になるという固有の特性を有する。そ
の結果、ウエハ上に気相成長されるCVD膜の膜厚が不均
一になるという問題があった。
Now, in such a vapor phase growth apparatus, as described above,
The susceptor 13 has a unique characteristic that the temperature gradient is not uniform and the temperature of the peripheral portion becomes higher than that of the central portion. As a result, there is a problem that the thickness of the CVD film grown on the wafer in a vapor phase becomes uneven.

そこで、本発明によれば、サセプタ13とウエハ11との
接触伝熱面積がその中心部で大きく周辺部に向かって小
さくなる構成となっている。即ち、サセプタ13とウエハ
11との接触伝熱面積に、サセプタ13の固有の温度勾配を
相殺する方向の逆勾配を意図的に付与するという考え方
に立脚するものである。
Therefore, according to the present invention, the contact heat transfer area between the susceptor 13 and the wafer 11 is large at the center and becomes small toward the periphery. That is, the susceptor 13 and the wafer
This is based on the idea of intentionally providing a reverse heat gradient in a direction that offsets the temperature gradient inherent in the susceptor 13 to the heat transfer area in contact with the susceptor 13.

その目的のために、第1,2図に示す実施例によれば、
サセプタ13には複数個の同心円状の溝(非接触部)31が
形成され、その溝幅が中心の溝ほど小さく、周辺の溝ほ
ど大きい。即ち、サセプタ13とウエハ11との接触面積は
周辺部ほど小さい。第1,2図では図示簡略化のため3個
の溝しか示していないが、実際上は多数の溝を少しずつ
溝幅を異ならせて配列することにより制御精度を高める
ことが出来る。
To that end, according to the embodiment shown in FIGS.
A plurality of concentric grooves (non-contact portions) 31 are formed in the susceptor 13, and the width of the grooves is smaller in the center groove and larger in the peripheral groove. That is, the contact area between the susceptor 13 and the wafer 11 is smaller toward the periphery. Although only three grooves are shown in FIGS. 1 and 2 for simplicity of illustration, in practice, control accuracy can be increased by arranging a large number of grooves with slightly different groove widths.

第1,2図に示す実施例は、複数個の同一の環状突起を
そのピッチを少しずつ大きくなるようにしてサセプタ上
に配列したものとして認識することも出来る。あるい
は、配列ピッチは同一にして、突起の幅を周辺部にいく
ほど小さくするようにしてもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, it can be recognized that a plurality of the same annular projections are arranged on the susceptor so that the pitch is gradually increased. Alternatively, the arrangement pitch may be the same, and the width of the protrusion may be reduced toward the periphery.

尚、ウエハ11は一般に第1図に示す如くサセプタ13に
設けた爪21により単に保持され、特にウエハをサセプタ
13に密着させるような手段は不要である。
The wafer 11 is generally simply held by claws 21 provided on the susceptor 13 as shown in FIG.
There is no need for a means to adhere to 13.

第3図は第2図の変形実施例を示すもので、同図にお
いてはサセプタ13には環状溝(あるいは環状突起)の代
わりに螺旋溝(あるいは螺旋突起)33が形成される。螺
旋溝33のピッチは周辺部にいくほど密になる。あるい
は、螺旋溝33の溝幅を周辺部にいくほど大きくしても同
一の目的を達成出来る。
FIG. 3 shows a modified embodiment of FIG. 2. In FIG. 3, a spiral groove (or spiral projection) 33 is formed in the susceptor 13 instead of the annular groove (or annular projection). The pitch of the spiral groove 33 becomes denser toward the periphery. Alternatively, the same object can be achieved even if the groove width of the spiral groove 33 is increased toward the periphery.

第4図は更に別の実施例を示すもので、同図におい
て、サセプタ13には多数の開口35が形成され、その配列
ピッチが中心部で疎、円周部程密になっている。このよ
うにすることにより、中心部での接触電熱面積が相対的
に大きくなり同様の目的を達成することが出来る。
FIG. 4 shows still another embodiment, in which a large number of openings 35 are formed in the susceptor 13, and the arrangement pitch is sparse at the center and closer to the circumference. By doing so, the contact heating area at the center becomes relatively large, and the same object can be achieved.

第6〜8図は参考例を示すもので、同図においては、
サセプタ14は第7図に示す如く誘電率特性を有する材料
により形成される。即ち、サセプタ14の誘電率(絶縁
性)は中心部で最も小さく、周辺部ほど大きい特性曲線
となっている。
6 to 8 show a reference example, in which FIG.
The susceptor 14 is formed of a material having a dielectric constant as shown in FIG. That is, the dielectric constant (insulating property) of the susceptor 14 has the smallest characteristic curve at the central portion and a larger characteristic curve at the peripheral portion.

こうすることにより、サセプタの電熱効率は周辺部ほ
ど小さくなるので同様に目的を達成することが出来る。
By doing so, the electric heating efficiency of the susceptor becomes smaller toward the periphery, so that the object can be similarly achieved.

第8図は第7図に示す如き誘電率を実現するための具
体的方法を示すものである。一般に誘電加熱体としての
サセプタはカーボンにより形成されるが、第8図におい
ては、カーボン41の両側面を石英、或いはセラミック等
の耐火絶縁材43で被覆している。そして、内部に位置す
るカーボンは、その中心部が厚肉となっており周辺部に
向かって薄肉となる凸レンズの如き形状を呈する。換言
すれば、カーボンの両側に位置する石英等の絶縁材43は
その中央部で薄肉となっており周辺部に向かって厚さが
増大する。これにより第7図に示す如き誘電率特性が得
られる。
FIG. 8 shows a specific method for realizing the dielectric constant as shown in FIG. Generally, a susceptor as a dielectric heating body is formed of carbon. In FIG. 8, both sides of carbon 41 are covered with a refractory insulating material 43 such as quartz or ceramic. The carbon located inside has a shape like a convex lens whose center is thick and whose thickness is reduced toward the periphery. In other words, the insulating material 43 such as quartz located on both sides of the carbon is thin at the center and increases in thickness toward the periphery. As a result, a dielectric constant characteristic as shown in FIG. 7 is obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上に記載した如く、サセプタは中心部よりも周辺部
の方が温度が高くなるので、本発明に従いサセプタとウ
エハとの接触伝熱面積をサセプタの中心で大きく、周辺
に向かって小さくなるようにすることにより周辺部ほど
伝熱効率が小さくなり、サセプタの温度分布を実質上均
一にできる。
As described above, since the temperature of the susceptor is higher in the peripheral part than in the central part, the contact heat transfer area between the susceptor and the wafer is made larger at the center of the susceptor and becomes smaller toward the periphery according to the present invention. By doing so, the heat transfer efficiency decreases in the peripheral portion, and the temperature distribution of the susceptor can be made substantially uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示すウエハを取付けたサセ
プタの断面側面図、第2図は第1図に示すサセプタの正
面図、第3図及び第4図はセサプタの2つの変形実施例
を示す正面図、第5図は気相成長装置の基本構造を示す
図、第6図は参考例を示す図、第7図は第6図に示すサ
セプタの誘電率特性を示す図、第8図は第6図に示すサ
セプタの内部構造を示す図。 11……ウエハ、13,14……サセプタ、 31,33……溝。
1 is a cross-sectional side view of a susceptor to which a wafer is mounted according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view of the susceptor shown in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 show two modified embodiments of the susceptor. FIG. 5 is a diagram showing a basic structure of a vapor phase growth apparatus, FIG. 6 is a diagram showing a reference example, FIG. 7 is a diagram showing a dielectric constant characteristic of the susceptor shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing the internal structure of the susceptor shown in FIG. 11 ... wafer, 13,14 ... susceptor, 31,33 ... groove.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】サセプタ(13,14)に支持されたウエハ(1
1)上に誘導加熱によってCVD膜を成長する装置におい
て、上記サセプタとウエハとの接触伝熱面積が、サセプ
タの中心で大きく、周囲に向かって小さくなるサセプタ
を有することを特徴とする気相成長装置。
A wafer (1) supported on a susceptor (13, 14).
1) An apparatus for growing a CVD film by induction heating, comprising a susceptor in which the heat transfer area of contact between the susceptor and the wafer is large at the center of the susceptor and decreases toward the periphery. apparatus.
【請求項2】上記サセプタ(13)は円板状を呈し、該円
板上に同心円状の複数個の溝(31)が形成され、これら
溝の溝幅が中心部から周辺部に向かって大きくなってい
ることを特徴とする請求項1に記載の気相成長装置。
2. The susceptor (13) has a disk shape, and a plurality of concentric grooves (31) are formed on the disk, and the width of these grooves is from the center to the periphery. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is larger.
【請求項3】上記サセプタは円板状を呈し、該円板上に
螺旋状の溝(33)が形成され、該溝のピッチが中心部か
ら周辺部に向かって密になっていることを特徴とする請
求項1に記載の気相成長装置。
3. The susceptor has the shape of a disk, and spiral grooves (33) are formed on the disk, and the pitch of the grooves increases from the center toward the periphery. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項4】上記サセプタは円板状を呈し、該円板上に
多孔(35)が形成され、該多孔の配置密度が円板の中心
部から周辺部に向かって密になっていることを特徴とす
る請求項1に記載の気相成長装置。
4. The susceptor has the shape of a disk, and a plurality of holes (35) are formed on the disk, and the arrangement density of the holes increases from the center to the periphery of the disk. The vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein:
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