JPH0210864B2 - - Google Patents
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- JPH0210864B2 JPH0210864B2 JP20691386A JP20691386A JPH0210864B2 JP H0210864 B2 JPH0210864 B2 JP H0210864B2 JP 20691386 A JP20691386 A JP 20691386A JP 20691386 A JP20691386 A JP 20691386A JP H0210864 B2 JPH0210864 B2 JP H0210864B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- susceptor
- inert gas
- heated
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
気相成長装置内のヒータの熱を利用して不活性
ガスを加熱し、加熱された不活性ガスを基板の下
部から流し、基板の温度分布および装置内の圧力
変動による温度変化を小さく抑える。
ガスを加熱し、加熱された不活性ガスを基板の下
部から流し、基板の温度分布および装置内の圧力
変動による温度変化を小さく抑える。
本発明は気相成長装置に関し、さらに詳しく言
えば、同装置における基板の加熱手段の改良に関
するものである。
えば、同装置における基板の加熱手段の改良に関
するものである。
〔従来の技術〕
基板、例えばシリコンウエハ上にSiO2膜、シ
リコン窒化膜などの絶縁膜かＷ、Al、Ti、Mo等
の金属膜及びこれらのシリサイド膜を形成する場
合、化学気相成長（CVD）法で成膜することが
行われ、それには第５図に断面図で示される装置
が用いられる。同図において、１１はチヤンバ、
１２はアルミニウム（Al）またはステンレス
（SUS）製のサセプタ、１３はウエハの如き基
板、１４はガス供給部、１５はヒータ、１６は排
気管で、図示の装置は基板１３をヒータ１５から
の伝熱によつて加熱する抵抗加熱型である。ガス
供給部１４は反応ガスを図に矢印で示す如くシヤ
ワー状に供給し、加熱された基板１３上で化学的
な気相反応を発生して所定の膜が基板１３上に成
長する。
リコン窒化膜などの絶縁膜かＷ、Al、Ti、Mo等
の金属膜及びこれらのシリサイド膜を形成する場
合、化学気相成長（CVD）法で成膜することが
行われ、それには第５図に断面図で示される装置
が用いられる。同図において、１１はチヤンバ、
１２はアルミニウム（Al）またはステンレス
（SUS）製のサセプタ、１３はウエハの如き基
板、１４はガス供給部、１５はヒータ、１６は排
気管で、図示の装置は基板１３をヒータ１５から
の伝熱によつて加熱する抵抗加熱型である。ガス
供給部１４は反応ガスを図に矢印で示す如くシヤ
ワー状に供給し、加熱された基板１３上で化学的
な気相反応を発生して所定の膜が基板１３上に成
長する。
上記した抵抗加熱型の他には第６図に示される
IR加熱（ランプ加熱）型があり、この型の装置
ではサセプタ１２ａは石英で作られ、ランプ１７
からの紫外線の輻射熱によつて基板１３が加熱さ
れる構成となつている。
IR加熱（ランプ加熱）型があり、この型の装置
ではサセプタ１２ａは石英で作られ、ランプ１７
からの紫外線の輻射熱によつて基板１３が加熱さ
れる構成となつている。
従来の装置は基板との接触点における伝熱、輻
射熱などによる熱エネルギーの利用であつたた
め、接触面などの分布に依存した温度分布とな
り、気相成長の如く温度に敏感な反応では成長膜
の分布が一定にならない問題がある。すなわち、
熱エネルギーは、ヒータ１５からサセプタ１２
に、サセプタ１２から基板１３へと伝導するが、
この熱エネルギー伝導の均一性を得ることが難し
い。
射熱などによる熱エネルギーの利用であつたた
め、接触面などの分布に依存した温度分布とな
り、気相成長の如く温度に敏感な反応では成長膜
の分布が一定にならない問題がある。すなわち、
熱エネルギーは、ヒータ１５からサセプタ１２
に、サセプタ１２から基板１３へと伝導するが、
この熱エネルギー伝導の均一性を得ることが難し
い。
また、基板は中心部分で最も温度が高く周縁に
向けて温度が下がり、周縁部分では中心部分より
も10℃も温度が低くなることがある。
向けて温度が下がり、周縁部分では中心部分より
も10℃も温度が低くなることがある。
第６図に示したランプ加熱型においては、基板
１３が置かれた部分以外の石英サセプタの表面に
膜が成長するだけでなく、基板とサセプタとの間
にもガスが侵入して膜が成長し、このような膜が
輻射熱の透過態様に影響して熱効率が悪くなる問
題がある。
１３が置かれた部分以外の石英サセプタの表面に
膜が成長するだけでなく、基板とサセプタとの間
にもガスが侵入して膜が成長し、このような膜が
輻射熱の透過態様に影響して熱効率が悪くなる問
題がある。
また、成膜中にサセプタの基板が位置するとこ
ろ以外の第５図に符号１８で示す周縁部にも膜が
成長し、その膜が剥がれて基板１３上にゴミとし
て基板上に落ちて成長する膜の膜質を悪くする問
題もある。
ろ以外の第５図に符号１８で示す周縁部にも膜が
成長し、その膜が剥がれて基板１３上にゴミとし
て基板上に落ちて成長する膜の膜質を悪くする問
題もある。
さらには、従来法ではチヤンバ内の伝熱媒体と
基板のサセプタとの接触面での加熱によつて基板
が加熱されるので、チヤンバ内の圧力が降下し伝
熱媒体が少なくなると基板温度が降下するという
圧力変動による基板温度の変化の問題もある。
基板のサセプタとの接触面での加熱によつて基板
が加熱されるので、チヤンバ内の圧力が降下し伝
熱媒体が少なくなると基板温度が降下するという
圧力変動による基板温度の変化の問題もある。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもの
で、温度分布を均一化し圧力の変化による温度変
化を抑えうる装置を提供することを目的とする。
で、温度分布を均一化し圧力の変化による温度変
化を抑えうる装置を提供することを目的とする。
第１図は本発明実施例の断面図で、この実施例
は第５図の加熱手段が変更されたものであり、２
１はサセプタ、２２は不活性ガス加熱管である。
は第５図の加熱手段が変更されたものであり、２
１はサセプタ、２２は不活性ガス加熱管である。
本発明においては、ヒータ１５を利用して不活
性ガス加熱管２２を通る不活性ガス（He、Arな
ど）を加熱し、この加熱した不活性ガスを基板１
３の下部から流すもので、そのためには、サセプ
タ２１の中央に連結する１または複数の細孔を作
り、この細孔から加熱した不活性ガスを噴出する
か、またはサセプタ２１の表面に中央から外方に
放射状に延びる溝を形成し、この溝に沿つて加熱
不活性ガスが流れるようにする。
性ガス加熱管２２を通る不活性ガス（He、Arな
ど）を加熱し、この加熱した不活性ガスを基板１
３の下部から流すもので、そのためには、サセプ
タ２１の中央に連結する１または複数の細孔を作
り、この細孔から加熱した不活性ガスを噴出する
か、またはサセプタ２１の表面に中央から外方に
放射状に延びる溝を形成し、この溝に沿つて加熱
不活性ガスが流れるようにする。
上記した装置においては、加熱された不活性ガ
スが基板１３の下方から均一に流されるので、基
板は全体にわたつて均一に加熱されるものであ
る。
スが基板１３の下方から均一に流されるので、基
板は全体にわたつて均一に加熱されるものであ
る。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
再び第１図を参照すると、ヒータ１５は従来例
と同じものであるが、そのヒータ１５のまわりに
He、Arなどの如き不活性ガスを通す不活性ガス
加熱管を配置し、図に矢印Ｉで示す如く不活性ガ
スを流す。不活性ガスはヒータ１５によつて加熱
された不活性ガス加熱管２２内を通る間に加熱さ
れる。
と同じものであるが、そのヒータ１５のまわりに
He、Arなどの如き不活性ガスを通す不活性ガス
加熱管を配置し、図に矢印Ｉで示す如く不活性ガ
スを流す。不活性ガスはヒータ１５によつて加熱
された不活性ガス加熱管２２内を通る間に加熱さ
れる。
第１図を参照すると、本発明実施例において、
基板１３の直径（図に見てＤ１で示す長さ）は
100mm、サセプタ２１の直径（図に見てＤ２で示
す長さ）は120mm、基板１３の外縁とサセプタ２
１の突出部の内縁との間の図にｇ１で示す距離は
５mm、サセプタ２１の前記突出部の図にｇ２で示
す幅は５mm、不活性ガス加熱管２２の図にｎで示
す巻数ｎ＝10〜100、同加熱管の図にｄで示す外
径は1/8インチ（約0.32cm）、また穴２３の上方端
部と基板１３の底面との間の図にｈで示す距離は
５〜10mmにそれぞれ設定した。また、第２図ａの
Ｂ−Ｂ線拡大断面図である第２図ｂに示されるよ
うに、溝２４ｂの深さｄと幅ｗはそれぞれ５mm
に、溝２４ａの溝２４ｂに接する部分での溝２４
ａの幅〇は５mmに、またサセプタ２１の外縁の突
出部の幅ｇ２は前記したように５mmに設定した。
基板１３の直径（図に見てＤ１で示す長さ）は
100mm、サセプタ２１の直径（図に見てＤ２で示
す長さ）は120mm、基板１３の外縁とサセプタ２
１の突出部の内縁との間の図にｇ１で示す距離は
５mm、サセプタ２１の前記突出部の図にｇ２で示
す幅は５mm、不活性ガス加熱管２２の図にｎで示
す巻数ｎ＝10〜100、同加熱管の図にｄで示す外
径は1/8インチ（約0.32cm）、また穴２３の上方端
部と基板１３の底面との間の図にｈで示す距離は
５〜10mmにそれぞれ設定した。また、第２図ａの
Ｂ−Ｂ線拡大断面図である第２図ｂに示されるよ
うに、溝２４ｂの深さｄと幅ｗはそれぞれ５mm
に、溝２４ａの溝２４ｂに接する部分での溝２４
ａの幅〇は５mmに、またサセプタ２１の外縁の突
出部の幅ｇ２は前記したように５mmに設定した。
加熱された不活性ガスはサセプタの中央に設け
た穴２３から図に矢印で示す如く四方に飛散し
て、基板１３をその下側から均一に加熱する。穴
２３は第１図に示す如く中央に１つ設けるか、ま
たはサセプタの中心以外の部分に平均的に複数個
配設してもよい。図示の実施例ではArまたはHe
ガスを10〜100c.c.／minの流量で供給した。
た穴２３から図に矢印で示す如く四方に飛散し
て、基板１３をその下側から均一に加熱する。穴
２３は第１図に示す如く中央に１つ設けるか、ま
たはサセプタの中心以外の部分に平均的に複数個
配設してもよい。図示の実施例ではArまたはHe
ガスを10〜100c.c.／minの流量で供給した。
本発明の他の実施例において、加熱された不活
性ガスは、第２図に部分的に示されるサセプタ２
１の表面に中心から放射状に形成された溝２４ａ
に沿つて周縁溝２４ｂに向けて流れ、その過程で
溝２４ａから上昇して基板１３をその下側から均
一に加熱する。図示の例で溝２４ａは１mmのオー
ダーで１度から数度の間隔に切り、基板の周縁が
周縁溝２４ｂのほぼ中央に位置するよう配置し
た。
性ガスは、第２図に部分的に示されるサセプタ２
１の表面に中心から放射状に形成された溝２４ａ
に沿つて周縁溝２４ｂに向けて流れ、その過程で
溝２４ａから上昇して基板１３をその下側から均
一に加熱する。図示の例で溝２４ａは１mmのオー
ダーで１度から数度の間隔に切り、基板の周縁が
周縁溝２４ｂのほぼ中央に位置するよう配置し
た。
上記に説明した２つの実施例は、第６図に示し
たランプ加熱型のものにも適用可能であつて、そ
の場合の相違は、ヒータが抵抗加熱型かランプ加
熱型かの相違だけである。
たランプ加熱型のものにも適用可能であつて、そ
の場合の相違は、ヒータが抵抗加熱型かランプ加
熱型かの相違だけである。
第１図の装置と従来例の装置を用いて基板を加
熱した場合の基板温度を放射状型温度計で測定し
た結果は第３図の線図に示され、同図において横
軸に基板上の位置をとり、Ｃは基板中心部、Ｅは
基板の縁部を示すもので、また縦軸には温度を℃
でとつた。実線Ａは本発明装置を用いた場合で、
基板温度は基板の中心部、縁部およびその他の部
分で平均して300℃であつた。点線Ｂは従来例の
場合を示し、中心部と縁部での温度差T1は約10
℃もあつた。
熱した場合の基板温度を放射状型温度計で測定し
た結果は第３図の線図に示され、同図において横
軸に基板上の位置をとり、Ｃは基板中心部、Ｅは
基板の縁部を示すもので、また縦軸には温度を℃
でとつた。実線Ａは本発明装置を用いた場合で、
基板温度は基板の中心部、縁部およびその他の部
分で平均して300℃であつた。点線Ｂは従来例の
場合を示し、中心部と縁部での温度差T1は約10
℃もあつた。
第４図ａはチヤンバ内の圧力変動と基板温度の
変動の関係を示す線図で、同図で横軸には時間を
とり、縦軸には温度を℃でとつた。横軸上の点Ｘ
はチヤンバ内の圧力が1Torrから0.1Torrに変つ
た点で、圧力が0.1Torrに下がつた理由はチヤン
バ内にHeガスが10c.c.／minの流量で供給され始
めたからである。実線Ｙは本発明の場合で、圧力
の変動があつても基板温度は一定の温度300℃に
保たれたが、点線Ｚで示す従来例においては圧力
降下に伴つて基板温度が降下し、本発明の場合に
比べてT2＝20℃の温度降下があつた。
変動の関係を示す線図で、同図で横軸には時間を
とり、縦軸には温度を℃でとつた。横軸上の点Ｘ
はチヤンバ内の圧力が1Torrから0.1Torrに変つ
た点で、圧力が0.1Torrに下がつた理由はチヤン
バ内にHeガスが10c.c.／minの流量で供給され始
めたからである。実線Ｙは本発明の場合で、圧力
の変動があつても基板温度は一定の温度300℃に
保たれたが、点線Ｚで示す従来例においては圧力
降下に伴つて基板温度が降下し、本発明の場合に
比べてT2＝20℃の温度降下があつた。
本発明の一実施例で、第１図に示した装置を真
空チヤンバ内に配置し、WF6ガスを10sccm、
SiH4ガスを5sccm、H2ガスを200sccm、Heガス
を10sccmの流量で、それぞれマスフローコント
ローラを通して真空チヤンバ内に供給し、基板温
度400℃、真空チヤンバ内の圧力を0.1〜10Torr
の範囲内に設定してタングステンシリサイド膜を
成長した。そのときのプロセスは第４図ｂに示さ
れ、同図で横軸には時間ｔをとり、圧力、温度、
H2の供給のONとOFF、WF6とSiH4のONと
OFFの関係をそれぞれ線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで現わ
す。この条件で成膜して膜圧分布は５％以下に抑
えることができたが、従来法では膜圧分布は10％
以下に抑えることができなかつたものである。上
記したプロセスで、Heは常時供給したために、
プロセスの初期の段階で圧力は0.1Torrになり、
このときHeの分圧は全圧と一致した。ソースガ
ス（WF6、SiH4）を線Ｄに示されるようにON、
OFFしたために圧力は線Ａに示されるように変
化した。
空チヤンバ内に配置し、WF6ガスを10sccm、
SiH4ガスを5sccm、H2ガスを200sccm、Heガス
を10sccmの流量で、それぞれマスフローコント
ローラを通して真空チヤンバ内に供給し、基板温
度400℃、真空チヤンバ内の圧力を0.1〜10Torr
の範囲内に設定してタングステンシリサイド膜を
成長した。そのときのプロセスは第４図ｂに示さ
れ、同図で横軸には時間ｔをとり、圧力、温度、
H2の供給のONとOFF、WF6とSiH4のONと
OFFの関係をそれぞれ線Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで現わ
す。この条件で成膜して膜圧分布は５％以下に抑
えることができたが、従来法では膜圧分布は10％
以下に抑えることができなかつたものである。上
記したプロセスで、Heは常時供給したために、
プロセスの初期の段階で圧力は0.1Torrになり、
このときHeの分圧は全圧と一致した。ソースガ
ス（WF6、SiH4）を線Ｄに示されるようにON、
OFFしたために圧力は線Ａに示されるように変
化した。
なお、第５図で示したサセプタの縁部分１８に
おける膜の成長は認められず、従来問題となつた
ゴミ発生の問題が解決され、他方ランプ型の装置
において、石英のサセプタ上への膜の成長が発生
せず、伝熱効率が損なわれないことが確認され
た。
おける膜の成長は認められず、従来問題となつた
ゴミ発生の問題が解決され、他方ランプ型の装置
において、石英のサセプタ上への膜の成長が発生
せず、伝熱効率が損なわれないことが確認され
た。
以上述べてきたように本発明によれば、He、
Arの如き不活性ガスが均一な熱源となるので基
板が一定の温度に保たれ、サセプタから不活性
ガスが流出するので、サセプタの表面には成膜す
ることがなく、ゴミの発生とか伝熱効率の低下が
防止され、チヤンバ内の圧力変動よる基板の温
度変化も防止され、半導体装置製造の歩留りと信
頼性向上に有効である。
Arの如き不活性ガスが均一な熱源となるので基
板が一定の温度に保たれ、サセプタから不活性
ガスが流出するので、サセプタの表面には成膜す
ることがなく、ゴミの発生とか伝熱効率の低下が
防止され、チヤンバ内の圧力変動よる基板の温
度変化も防止され、半導体装置製造の歩留りと信
頼性向上に有効である。
第１図は本発明実施例断面図、第２図は本願発
明によるサセプタ表面の部分的な図で、そのａは
平面図、そのｂは同図ａのＢ−Ｂ線拡大断面図、
第３図は本発明と従来例における基板温度を示す
線図、第４図ａは本発明と従来例における装置の
圧力変動と基板温度の関係を示す線図、同図ｂは
本発明のプロセスにおける圧力、温度の変化、ガ
ス供給のONとOFFを示す線図、第５図は従来例
断面図、第６図は従来例の一部の断面図である。 第１図、第２図、第５図、第６図において、１
１はチヤンバ、１２と１２ａはサセプタ、１３は
基板、１４は反応ガス供給部、１５はヒータ、１
６は排気管、１７はランプ、１８はサセプタの縁
部分、２１はサセプタ、２２は不活性ガス加熱
管、２３は穴、２４ａと２４ｂは溝である。
明によるサセプタ表面の部分的な図で、そのａは
平面図、そのｂは同図ａのＢ−Ｂ線拡大断面図、
第３図は本発明と従来例における基板温度を示す
線図、第４図ａは本発明と従来例における装置の
圧力変動と基板温度の関係を示す線図、同図ｂは
本発明のプロセスにおける圧力、温度の変化、ガ
ス供給のONとOFFを示す線図、第５図は従来例
断面図、第６図は従来例の一部の断面図である。 第１図、第２図、第５図、第６図において、１
１はチヤンバ、１２と１２ａはサセプタ、１３は
基板、１４は反応ガス供給部、１５はヒータ、１
６は排気管、１７はランプ、１８はサセプタの縁
部分、２１はサセプタ、２２は不活性ガス加熱
管、２３は穴、２４ａと２４ｂは溝である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ チヤンバ１１内で加熱された基板１３上に化
学気相成長法で成膜する装置において、 不活性ガス加熱管２２をヒータ１５のまわりに
配設し、 加熱された不活性ガスをサセプタ２１に設けた
穴２３を通しサセプタ上の基板１３に吹き付けて
基板１３を加熱する構成としたことを特徴とする
気相成長装置。 ２ 前記穴が複数個形成されてなる特許請求の範
囲第１項記載の装置。 ３ 前記ヒータがランプ１７である特許請求の範
囲第１項記載の装置。 ４ サセプタ２１に溝２４ａ，２４ｂを設け、加
熱された不活性ガスがこれらの溝を通つて流れる
構成とした特許請求の範囲第１項記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20691386A JPS6365083A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20691386A JPS6365083A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6365083A JPS6365083A (ja) | 1988-03-23 |
| JPH0210864B2 true JPH0210864B2 (ja) | 1990-03-09 |
Family
ID=16531153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20691386A Granted JPS6365083A (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6365083A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2522402B2 (ja) * | 1989-08-24 | 1996-08-07 | 日本電気株式会社 | ウェハ―加熱装置 |
-
1986
- 1986-09-04 JP JP20691386A patent/JPS6365083A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6365083A (ja) | 1988-03-23 |
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