JP2000323465A - 枚葉式減圧ｃｖｄ方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理基板の表面温度を短時間で安定させ、
かつ被処理基板の構造に依存することが少ない加熱手段
を備えた成膜装置を得ること。 【解決手段】 本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ装置１Ａで
は、反応室２Ａと、その反応室２Ａのウォール３Ａに形
成され、被処理基板Ｗを一枚づつ搬入、搬出するための
搬送口９と、その搬送口９から搬入された前記被処理基
板Ｗが載置され、その裏面から直接加熱するサセプタ４
と、そのサセプタ４を直接加熱する直接加熱装置５と、
前記反応室２Ａの外方に配設され、前記サセプタ４に載
置された前記被処理基板Ｗを輻射熱で間接的に加熱する
間接加熱装置４０と、前記サセプタ４の上方に配設され
た反応ガス供給管６とから構成されている。反応室の内
部に間接加熱装置を配設した減圧ＣＶＤ装置１Ｂ，１
Ｃ，１Ｄも記載されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハのよ
うな被処理基板の表面にＴａ₂ Ｏ₅ 膜のような薄膜を成
膜するための枚葉式減圧ＣＶＤ方法及びその装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】容量素子用の誘電体膜として、従来より
シリコン窒化膜（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）、或いはシリコン酸化膜
（ＳｉＯ₂ ）が用いられている。近年、半導体装置の高
集積化に伴い、容量素子が半導体装置内で占める面積も
減少されつつある。その一方で耐絶縁性やソフトエラー
耐性などの信頼性を維持するためには、容量値はむしろ
増大することが求められている。容量素子の占有面積を
制限しつつ容量値を確保するためには、容量素子を形成
する誘電体膜として、より高い誘電特性を持つ材料を使
用することが有効である。このような誘電体膜として、
近年、５酸化２タンタル（Tantalum Penta Oxide：Ｔａ
₂ Ｏ₅ ）薄膜の開発が進められている。前記各材料の比
誘電率は、ＳｉＯ₂ が３．９、Ｓｉ₃ Ｎ₄ が７、Ｔａ₂
Ｏ₅ が２５である。また、最近では、Ｔａ₂ Ｏ₅ 薄膜を
ＭＯＳトランジスタのゲート絶縁膜として採用する開発
も進められており、今後、Ｔａ₂ Ｏ₅ 薄膜はますます注
目される材料となる。

【０００３】Ｔａ₂ Ｏ₅ 薄膜の形成技術として、スパッ
タ法、ＣＶＤ（化学的気相成長；Chemical Vapor Depos
ition ）法、ゾル・ゲル法などが検討されている。現在
では、熱反応による減圧ＣＶＤ法が多く採用されてお
り、その製造装置としては、枚葉式装置とバッチ式装置
とが開発されている。

【０００４】従来では、複数の被処理基板を同時に処理
でき、生産性に優れたバッチ式装置が注目されていた
が、半導体装置を形成する基板の大口径化に伴い、枚葉
式装置の必要性が高まっている。また、処理機能が異な
る複数の反応室を１台の装置に組み込んだシステムイン
テグレーションにより、高度のプロセス性能を実現でき
るという点からも枚葉式装置の開発はますます加速され
ている。

【０００５】枚葉式減圧ＣＶＤ装置（以下、単に「枚葉
式減圧ＣＶＤ装置」と略記する）の多くは、被処理基板
の加熱方法に直接加熱方法を採用したコールドウォール
タイプである。これは基板温度の昇温及び安定化を短時
間で行うことができるため、スループットが高くなると
いう特徴がある。その一般的な従来技術の減圧ＣＶＤ装
置１の構造を図６及び図７を参照しながら説明する。

【０００６】従来技術の減圧ＣＶＤ装置１の反応室２は
コールドウォール３で構成された水冷式チャンバであっ
て、その内部は気密が保たれており、その中央部にはサ
セプタ４、加熱装置５、ガス供給管６、受け具１０など
が配設されている。サセプタ４は被処理基板Ｗを保持す
る部材であり、前記加熱装置５はサセプタ４に保持され
た被処理基板Ｗを熱伝導で直接加熱する、例えば、抵抗
加熱の直接加熱装置である。前記ガス供給管６は被処理
基板Ｗの被処理面に対向する上方位置に配設されてい
て、Ｔａ₂ Ｏ₅ ガスのような反応ガスを前記被処理基板
Ｗの被処理面に噴射する。

【０００７】前記反応室２のコールドウォール３の下方
には、真空排気システムに接続され、ゲートバルブ７ａ
で開閉される構造の排気口７が、また、そのコールドウ
ォール３の上方にはゲートバルブ９ａで開閉される構造
の搬送口９が設けられている。反応室２内のガス排気は
前記排気口７を通じて行われる。また、被処理基板Ｗの
搬入、搬出は前記ゲートバルブ９ａを開け、移載機８で
被処理基板Ｗを一枚づつ搬送することにより行われる。
この搬送口９から移載機８により反応室２に投入された
被処理基板Ｗは、ほぼ移載機８の点線で示した高さ位置
まで上昇している受け具１０の上に移載され、その被処
理基板Ｗが受け具１０に移載されると、この受け具１０
が実線の位置まで下降し、被処理基板Ｗがサセプタ４の
上に載置される。前記受け具１０はこのように矢印Ｘで
示した上下方向に昇降可能な構造の装置である。

【０００８】その後、ゲートバルブ９ａを閉じ、排気口
７から反応室２内のガスを排気する。この排気により反
応室２内が減圧し、加熱装置５により被処理基板Ｗを所
望の温度に加熱、安定させた後、ガス供給管６から反応
ガスを噴射し、所望の処理を行う。この場合、前記被処
理基板Ｗの加熱は直接加熱方式が採られていることか
ら、被処理基板Ｗの温度（以下、「基板温度」と略記す
る）の安定化は短時間で完了する。この従来技術の反応
室２における被処理基板Ｗの加熱はサセプタ４内に搭載
した抵抗加熱のヒータによる片面加熱であって、加熱さ
れたサセプタ４からの熱伝導によって、これに接触する
被処理基板Ｗの裏面から加熱する形態のものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】熱ＣＶＤでの薄膜形成
において、基板温度は成膜特性に大きな影響を与える重
要なパラメータである。ここでいう基板温度とは、半導
体装置を形成する基板表面の温度を指す。前記のような
従来技術における減圧ＣＶＤ装置１では、基板の加熱は
裏面からの片面加熱である。また、反応室２は壁がコー
ルドウォール３で構成されており、反応室２の内面が冷
却されている。従って、加熱装置５に接している被処理
基板Ｗの裏面と表面とでは温度差が生じ、被処理基板Ｗ
の厚さ方向に温度勾配が生じている。このため、加熱装
置５の出力は被処理基板Ｗの表面が所望の温度で安定す
るように設定されている。

【００１０】しかし、コールドウォール３で構成されて
いる反応室２内の雰囲気は冷却されており、サセプタ４
上の被処理基板Ｗの表面からは熱が発散している。従っ
て、被処理基板Ｗの表面を所望の処理温度まで上げるた
めには、被処理基板Ｗの裏面の温度を処理温度以上の高
温に加熱する必要がある。

【００１１】薄膜を形成する被処理基板の表面状態は半
導体装置の形成過程に影響を与えるため、表面に露出し
ている材料を含め、その構造は一意的には決定できな
い。従って、被処理基板の前記温度勾配は、被処理基板
の表面の構造による放熱特性とその裏面からの熱伝導特
性によって決まる。それ故、前記構造の反応室２から構
成されている従来技術の減圧ＣＶＤ装置１においては、
成膜時の被処理基板の表面温度はその被処理基板の構造
に依存することになる。

【００１２】熱ＣＶＤにおける薄膜形成において、基板
温度がディポジションレートなどの諸々の成膜特性に影
響を与えることはいうまでもないが、形成された薄膜の
組成比などの膜質にも影響を与える。従って、前記のよ
うに所望の処理を施す被処理基板の構造によって、その
表面温度が変化する現象は、とりもなおさず被処理基板
の構造に対応して形成されるＣＶＤ薄膜の膜厚や膜質が
変化することを意味する。

【００１３】前記の問題点の実例を以下の〔表１〕に示
す。これは、図６に示した抵抗加熱方式のヒータをサセ
プタ４内に内蔵しており、コールドウォール３で構成さ
れた反応室２を備えた減圧ＣＶＤ装置１により、Ｔａ₂
Ｏ₅ 薄膜を成膜する時の成膜特性が被処理基板の表面材
料に依存することを示すものである。この時の基板表面
材料は、Ｓｉ、ＴｉＮ、Ｐｔの３種類である。成膜条件
を〔表１〕に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】この結果を図７に示す。この図は、被処理
基板の表面材質の差によってディポジションレートが変
化していることを示している。一般に、金属材料はＳｉ
と比較すると熱容量が大きいために、基板表面からの放
熱が小さい。従って、前記加熱方式の減圧ＣＶＤ装置１
において、被処理基板の表面に金属膜が形成されている
と基板表面温度は高くなると考えられる。

【００１６】ここで容量素子の誘電体膜を形成する場
合、その構造によって被処理基板の表面は様々な形態を
採り得る。容量素子には、上部電極に金属材料を用い、
下部電極に不純物を添加したポリシリコンなどの半導体
を用いたＭＩＳ（Metal Insu-rator Semiconductor ）
構造と、上部電極及び下部電極に金属材料を用いたＭＩ
Ｍ（Metal Insurator Metal ）構造などがある。また、
ＭＩＳ構造で誘電体膜にＴａ₂ Ｏ₅ を使用する場合、一
般に下部電極のＳｉとの界面に酸化層が形成されるのを
防止するためにＳｉ₃ Ｎ₄ 膜が形成される。このように
前記誘電体膜は、物性が大きく異なる材料の上に形成さ
れることになる。更に、容量部の面積を確保するために
３次元構造をなす場合、放熱特性に影響する表面積も拡
大する。従って、被処理基板の構造を一義的に決めるこ
とができず、前記加熱方式を採用する減圧ＣＶＤ装置１
では、薄膜を形成する被処理基板の表面温度を制御でき
ないことになる。このことはディポジションレートの変
動のみならず、膜質や段差被覆性などの諸々の成膜特性
にも影響を与える大きな問題である。

【００１７】また、減圧ＣＶＤ装置における被処理基板
の加熱方法としては、前記のような直接加熱方法の他に
間接加熱方法がある。一般的に、この間接加熱方法は、
反応室の外に配設された抵抗加熱ヒータを用いて加熱す
る加熱方法であって、減圧ＣＶＤ装置は、反応室のウォ
ール、反応室内の雰囲気、被処理基板が加熱されるホッ
トウォールタイプの装置である。

【００１８】従って、このような間接加熱方法では、被
処理基板を含む雰囲気が加熱されるため、被処理基板の
表面構造による基板温度への影響が小さい。しかし、こ
の間接加熱方法は直接加熱方法と比較して基板温度の加
熱及びその安定化に時間が掛かり、スループットが悪
く、生産性が低下するという課題がある。特に枚葉式装
置では大きな問題になる。

【００１９】それ故、本発明は、前記のような課題を解
決しようとするものであって、被処理基板の加熱方法と
して前記両加熱方法を併用し、直接加熱の加熱装置によ
って被処理基板の表面温度を短時間で加熱、昇温させ、
間接加熱の加熱装置によって温度を安定させ、かつ被処
理基板の構造によらず所望の基板温度を制御できる加熱
手段を備えた枚葉式減圧ＣＶＤ装置を得ることを目的と
する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】従って、請求項１に記載
の本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ方法では、枚葉式減圧ＣＶ
Ｄ装置において、反応室に搬入した被処理基板を、その
裏面から直接的に熱伝導で加熱するとともに、輻射熱に
より間接的に加熱して前記被処理基板の表面に所望の薄
膜を成膜する方法を採って、前記課題を解決している。
そして、請求項２に記載の本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ方
法では、枚葉式減圧ＣＶＤ装置において、反応室に搬入
した被処理基板を、その裏面から直接的に熱伝導で加熱
するとともに、前記被処理基板が所定の温度に加熱され
た後、その被処理基板を前記熱伝導による加熱源から切
り離し、輻射熱により間接的に加熱して前記被処理基板
の表面に所望の薄膜を成膜する方法を採って、前記課題
を解決している。また、請求項３に記載の本発明の枚葉
式減圧ＣＶＤ装置では、反応室と、その反応室のウォー
ルに形成され、被処理基板を一枚づつ搬入、搬出するた
めの搬送口と、その搬送口から搬入された前記被処理基
板が載置され、その裏面から直接加熱するサセプタと、
そのサセプタを直接加熱する直接加熱装置と、前記反応
室の外方に配設され、前記サセプタに載置された前記被
処理基板を輻射熱で間接的に加熱する間接加熱装置と、
前記サセプタの上方に配設された反応ガス供給管とから
構成して、前記課題を解決している。そしてまた、請求
項４に記載の本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ装置では、反応
室と、その反応室のウォールに形成され、被処理基板を
一枚づつ搬入、搬出するための搬送口と、前記反応室内
に配設され、前記搬送口から搬入された前記被処理基板
を載置し、その裏面から直接加熱するサセプタと、その
サセプタを熱伝導で直接的に加熱する直接加熱装置と、
前記サセプタの外周部に配設され、前記サセプタに載置
された前記被処理基板を輻射熱で間接的に加熱する間接
加熱装置と、前記サセプタの上方に配設された反応ガス
供給管とから構成して、前記課題を解決している。更
に、請求項５に記載の本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ装置で
は、請求項３及び請求項４に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装
置における前記直接加熱装置及び前記間接加熱装置の被
処理基板への加熱温度をその被処理基板の所定の処理温
度に達するように設定して、前記課題を解決している。
更にまた、請求項６に記載の本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ
装置では、請求項４に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装置にお
ける、被処理基板を熱伝導で直接的に加熱する直接加熱
装置の形状を被処理基板の形状と同形であるように構成
して、前記課題を解決している。そして更にまた、請求
項７に記載の本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ装置では、請求
項４乃至請求項６に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装置におけ
る、前記サセプタと前記間接加熱装置との間に隙間を形
成して、前記課題を解決している。そして更にまた、請
求項８に記載の本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ装置では、請
求項４乃至請求項６に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装置にお
ける、前記サセプタ及び又は前記直接加熱装置にガス流
通孔を形成して、前記課題を解決している。そして更に
また、請求項９に記載の本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ装置
では、請求項４乃至請求項８に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ
装置における、前記被処理基板の裏面に高温に加熱され
た不活性ガスを良とする不活性ガスを噴射するガス噴出
装置を配設して、前記課題を解決している。そして更に
また、請求項１０に記載の本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ装
置では、請求項９に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装置におけ
る、前記ガス噴出装置をシャワーヘッド構造で形成し
て、前記課題を解決している。そして更にまた、請求項
１１に記載の本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ装置では、請求
項８及び請求項１０に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装置にお
ける、前記ガス噴射口から噴射される不活性ガスを前記
直接加熱装置で加熱して、前記課題を解決している。そ
して更にまた、請求項１２に記載の本発明の枚葉式減圧
ＣＶＤ装置では、請求項８及び請求項１１に記載の枚葉
式減圧ＣＶＤ装置における、前記ガス噴射口から噴射さ
れる不活性ガスの温度を成膜処理温度に設定することに
よって、前記課題を解決している。そして更にまた、請
求項１３に記載の本発明の枚葉式減圧ＣＶＤ装置では、
請求項４及び請求項１２に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装置
における前記反応室のウォールをコールドウォールで構
成して、前記課題を解決している。

【００２１】従って、請求項１に記載の発明によれば、
被処理基板の構造に依存することなく、短時間の加熱で
良好な温度分布を再現よく安定して被処理基板を加熱す
ることができる。そして、請求項２に記載の発明によれ
ば、成膜時に、より安定した被処理基板の加熱を行うこ
とができる。また、請求項３に記載の発明によれば、間
接加熱装置を反応室の外周部に配設することにより前記
請求項１及び請求項２に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ方法を
実現することができる。そしてまた、請求項４に記載の
発明によれば、間接加熱装置を反応室内のサセプタの外
周部に配設することにより前記請求項１及び請求項２に
記載の枚葉式減圧ＣＶＤ方法を実現することができる。
更に、請求項５に記載の発明によれば、請求項３及び請
求項４に記載の発明の作用効果に加えて、被処理基板の
構造に依存することなく、その被処理基板の表面温度を
所望の温度で加熱でき、一層良好に成膜することができ
る。更にまた、請求項６に記載の発明によれば、請求項
４に記載の発明の作用効果に加えて、被処理基板の加熱
効率を向上させることができ、そして装置全体をコンパ
クトに小型化できる。そして更にまた、請求項７及び請
求項８に記載の発明によれば、請求項４乃至請求項６に
記載の発明の作用効果に加えて、反応ガスが被処理基板
近傍で安定して流れ、均一な膜厚の薄膜を成膜すること
ができる。そして更にまた、請求項９に記載の発明によ
れば、請求項４乃至請求項８に記載の発明の作用効果に
加えて、被処理基板の表面へ噴射される反応ガスによる
冷却を防止することができ、そして被処理基板の裏面に
回り込む反応ガスを拡散、排除し、被処理基板Ｗの裏面
に成膜されることを防止できる。そして更にまた、請求
項１０に記載の発明によれば、請求項９に記載の発明の
作用効果に加えて、被処理基板全面を一様に冷却するこ
とができる。そして更にまた、請求項１１に記載の発明
によれば、請求項８及び請求項１０に記載の発明の作用
効果に加えて、ガスを既存の直接加熱装置で加熱でき、
特別のガス加熱装置を必要としないので、装置全体をコ
ンパクトに小型化できる。そして更にまた、請求項１２
に記載の発明によれば、請求項８及び請求項１１に記載
の発明の作用効果に加えて、被処理基板の成膜処理温度
を積極的に維持することができる。そして更にまた、請
求項１３に記載の発明によれば、パーティクルの発生を
削減することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて、本発明の実施
形態の枚葉式減圧ＣＶＤ装置（以下、単に「減圧ＣＶＤ
装置」と略記する）を説明する。図１は本発明の第１実
施形態の減圧ＣＶＤ装置の基板加熱時の断面側面図、図
２は図１に示した減圧ＣＶＤ装置の成膜時の断面側面
図、図３は本発明の第２実施形態の減圧ＣＶＤ装置の基
板加熱時の断面側面図、図４は図３に示した減圧ＣＶＤ
装置を改良した第３実施形態の減圧ＣＶＤ装置の断面側
面図、そして図５は図４に示した減圧ＣＶＤ装置を改良
した第４実施形態の減圧ＣＶＤ装置の断面側面図であ
る。

【００２３】先ず、図１及び図２を用いて、本発明の第
１実施形態の枚葉式減圧ＣＶＤ装置の構成を説明する。
なお、従来技術のＣＶＤ装置１の構成部分と同一の構成
部分には同一の符号を付し、それらの説明を省略する。
図１において、符号１Ａは本発明の第１実施形態の減圧
ＣＶＤ装置を指す。この減圧ＣＶＤ装置１Ａは、従来技
術の減圧ＣＶＤ装置１のコールドウォール３で構成され
ている反応室２とは異なり、反応室２Ａが単なるウォー
ル３Ａで構成されていて、そのウォール３Ａの外周面に
被処理基板Ｗを間接的に加熱する抵抗加熱方式の加熱装
置２０を配設したものである。

【００２４】この減圧ＣＶＤ装置１Ａによる被処理基板
Ｗの裏面を加熱するに当たって注意すべきことは、直接
加熱の熱源である加熱装置５により、裏面が接触してい
るサセプタ４の表面温度の設定を、被処理基板Ｗの表面
温度の所望の処理温度以上にしないことである。

【００２５】加熱装置５による加熱の主目的は、既に記
したように、被処理基板Ｗを短時間で昇温させることに
ある。被処理基板Ｗの裏面からの熱伝導による加熱のみ
によって、その被処理基板Ｗを加熱する場合は、その被
処理基板Ｗの中心と最周辺とでは放熱特性に差が生じる
ため、被処理基板内の温度分布が悪化する問題があっ
た。この対策として従来では、被処理基板の周辺部の放
熱を補うために、加熱装置５の温度を高くしたり、或い
は放熱し難いようにサセプタ４の構造に工夫を凝らして
いる。しかし、被処理基板Ｗの表面の構造や材料によっ
て表面温度が変化する場合、このような従来の加熱方式
では、基板面内の温度の均一性の悪化を防止することが
困難である。

【００２６】従って、被処理基板Ｗの表面温度がある程
度の温度に昇温した後は、図２に示したように、その被
処理基板Ｗを直接加熱の熱源である加熱装置５から離
し、間接加熱の被処理基板Ｗの基板温度の安定化を行
い、その後、成膜を行う。その手段としては、受け具１
０を矢印Ｘの方向に上昇させ、被処理基板Ｗを、サセプ
タ４に接触させている図１に示した状態から図２に示し
た、そのサセプタ４から浮上させた状態で支持する。こ
の状態の被処理基板Ｗの表面に所望の薄膜を成膜する。

【００２７】この時の加熱装置５の処理温度の設定は、
処理する被処理基板Ｗの中で最も昇温し易い構造の表面
温度が所望の処理温度に達するように設定することが効
率的である。しかし、そのような構造が同定できない場
合には、サセプタ４の表面温度を処理温度として設定し
ても問題はない。

【００２８】前記実施形態の減圧ＣＶＤ装置１Ａでは、
被処理基板Ｗを含む反応室２Ａ全体を処理温度に加熱す
ることで、被処理基板Ｗの構造に依存しない安定した基
板温度を維持することができる。しかし、前記の反応室
２Ａの構造には次のような懸念が生じる。それは、反応
室２Ａ全体を一様に加熱するため、成膜の種類によって
は、反応室２Ａの内面に反応生成物が堆積し、パーティ
クルが発生する可能性があることである。また、その後
のクリーニングの負担が大きくなる。更に、ガス供給管
６も加熱されるため、内部で反応ガスが熱遮断手段を講
じる必要がある。さもなければ、パーティクルが発生す
る可能性がある。

【００２９】これらの問題点を解決するためには、被処
理基板Ｗを含む雰囲気を一様に加熱することである。こ
のため本発明者は、図３に示したように、第２実施形態
の減圧ＣＶＤ装置１Ｂを発明した。この減圧ＣＶＤ装置
１Ｂでは、抵抗加熱の加熱装置３０を反応室２内のサセ
プタ４の外周部に配設し、被処理基板Ｗの近傍のみを加
熱するように構成している。この時、反応室２内のコン
タミネーションを懸念して、加熱装置３０を高純度セラ
ミックで被覆する。また、前記反応室２はコールドウォ
ール３の反応室２を採用した。この構造により、反応生
成物が堆積する面積が縮小し、かつガス供給管６が直接
加熱されないためパーティクルの発生を低減することが
できる。

【００３０】しかし、この第２実施形態の減圧ＣＶＤ装
置１Ｂは、反応室２Ｂ内で、直接加熱の加熱装置５がサ
セプタ４の下面に配設されており、そして間接加熱の加
熱装置３０がサセプタ４の周りに配設されているため、
全体としての加熱装置は桶状の構造となる。この桶の中
に被処理基板Ｗが収容された状態になっているため、上
方のガス供給管６から下方の被処理基板Ｗに供給された
反応ガスは、被処理基板Ｗの上方及び加熱装置３０の内
面で対流し、膜厚が不均一に成膜される場合がある。

【００３１】図４に示した第３実施形態の減圧ＣＶＤ装
置１Ｃは、この課題を解決する手段として発明された装
置であって、被処理基板Ｗの近傍での乱流や淀みの発生
を低減する反応ガスの排出装置が設けられており、膜厚
の均一性が改善される。この反応ガスの排出装置として
は、間接加熱の加熱装置４０をサセプタ４Ｃの外周面か
ら若干隙間Ｇを開けて配設し、前記隙間Ｇを反応ガスの
排出口としている。

【００３２】図４に示した第３実施形態の減圧ＣＶＤ装
置１Ｃの構造のように、加熱装置４０とサセプタ４Ｃと
の間に前記の隙間Ｇを設けることができない場合は、加
熱装置５Ｃ、サセプタ４、加熱装置４０のいずれかに、
或いはその全部に貫通孔或いはスリットのような加工を
施すことで同等の効果を得ることができる。また、この
実施形態の減圧ＣＶＤ装置１Ｃの場合も、成膜時に、受
け具１０を矢印Ｘの上下方向に上昇させ、被処理基板Ｗ
を直接加熱の加熱装置５から離す構造をが採られてい
る。

【００３３】被処理基板Ｗの裏面からの熱伝導による加
熱の場合、従来では、被処理基板Ｗの温度分布を改善す
るために、直接加熱の加熱手段を改良している。従っ
て、反応室内に間接加熱の加熱手段を配設する構造で被
処理基板Ｗの均一な加熱が良好となり、直接加熱の加熱
装置でサセプタが昇温し、被処理基板Ｗの昇温時間を短
縮することができるが、成膜時に被処理基板Ｗをサセプ
タから離間（浮上）させると、浮上時に被処理基板Ｗの
前記均一な加熱が若干低下する傾向があるので成膜条件
によって均一な成膜が得られない場合がある。

【００３４】この課題を解決するために発明された装置
が図５に示した第４実施形態の減圧ＣＶＤ装置１Ｄであ
る。この減圧ＣＶＤ装置１Ｄは、直接加熱である熱源で
ある加熱装置５Ｄ及びサセプタ４Ｄを小型化し、間接加
熱の熱源である加熱装置４０を被処理基板Ｗに一層近接
させて構成されている。そして前記サセプタ４Ｄのほぼ
全面に開口したガス噴出口４ａを形成し、これにガス管
４ｂを接続した構造を採ったものである。

【００３５】従って、減圧ＣＶＤ装置１Ｄによれば、サ
セプタ４Ｄの径を被処理基板Ｗの径にまで小型化されて
いるので、そのサセプタ４Ｄに載置された被処理基板Ｗ
を加熱する加熱効率が向上し、しかもその面内の均一な
加熱ができ、良好な成膜を施すことができる。

【００３６】また、成膜時に、前記ガス管４ｂからＮ₂
ガスなどの所望の成膜処理に大きな影響を与えない不活
性ガスを供給し、ガス噴出口４ａからサセプタ４Ｄの上
方の若干浮上している被処理基板Ｗに噴射することによ
り、浮上時に被処理基板Ｗの裏面に回り込む反応ガスを
拡散、排除し、被処理基板Ｗの裏面に成膜されることを
防止できる。ガス噴出口４ａの構造をシャワーヘッド型
の構造とすることで効果を高めることができる。

【００３７】Ｔａ₂ Ｏ₅ 薄膜を成膜する一般的な条件で
特徴的なことは、供給する反応ガスが多いことである。
これは良好な金属酸化膜を形状するために酸素を十分に
供給する必要性があるためで、これは枚葉式減圧ＣＶＤ
装置では稀である。このため加熱されている被処理基板
Ｗの反応ガスによる冷却が懸念される。この対策として
は、前記の被処理基板Ｗの裏面へ噴射する不活性ガスを
高温にした状態で噴射することで前記課題を解決でき
る。この噴射不活性ガスを高温に加熱する手段として
は、図５に示したように、直接加熱用の加熱装置５Ｄに
より加熱する構成を採れば、装置全体を簡素化、小型化
できる。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の減圧ＣＶＤ装置によれば、被処理基板の加熱方法とし
て直接加熱方法と間接加熱方法とを併用したため、被処
理基板の構造に依存することなく、その被処理基板を短
い加熱時間で、しかも再現性のよい安定した良好な温度
分布で加熱することができる。また、成膜時には加熱装
置にのみで加熱することで、より安定した基板の加熱が
できる。更にまた、間接加熱の加熱装置を反応室内に配
設し、反応室のウォールを冷却することで、パーティク
ルの発生を低減しつつ成膜できる。そしてまた、直接加
熱の加熱装置の形状を被処理基板の形状にまで小型化
し、間接加熱の加熱装置を被処理基板に近接して配設す
ることで、加熱効率を向上させることができた。この場
合、反応ガスが被処理基板の近傍で安定して流れる構造
を具備せしめることにより、形成する薄膜の膜厚の均一
性を向上させることができた。そして更にまた、被処理
基板の裏面への成膜を防止するために裏面への噴射ガス
を加熱することで、被処理基板の表面へ反応ガスを噴射
することによって生じようとする冷却効果を防止するこ
とができる。以上のように本発明の減圧ＣＶＤ装置は、
表面の熱力学特性が多岐にわたる被処理基板の表面にＴ
ａ₂ Ｏ₅ 薄膜のような薄膜を形成する工程において、特
に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態の減圧ＣＶＤ装置の基
板加熱時の断面側面図である。

【図２】 図１に示した減圧ＣＶＤ装置の成膜時の断面
側面図である。

【図３】 本発明の第２実施形態の減圧ＣＶＤ装置の基
板加熱時の断面側面図である。

【図４】 図３に示した減圧ＣＶＤ装置を改良した第３
実施形態の減圧ＣＶＤ装置の断面側面図である。

【図５】 図４に示した減圧ＣＶＤ装置を改良した第４
実施形態の減圧ＣＶＤ装置の断面側面図である。

【図６】 従来技術の枚葉式減圧ＣＶＤ装置の反応室の
構成を示す断面側面図である。

【図７】 被処理基板の表面材質によるＴａ₂ Ｏ₅ 薄膜
の膜厚の依存特性を示すグラフである。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…本発明の各種実施形態の枚葉
式減圧ＣＶＤ装置、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…反応
室、３…コールドウォール、３Ａ…ウォール、４，４
Ｃ，４Ｄ…サセプタ、４ａ…ガス噴出口、４ｂ…ガス
管、５，５Ｃ，５Ｄ…直接加熱装置、６…反応ガス供給
管、２０，３０，４０…間接加熱装置、Ｗ…被処理基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 BA17 BA42 CA04 CA12 EA05 GA12 KA24 KA26 5F045 AB31 AC11 AD08 AE23 BB02 BB15 DP03 EB02 EB09 EK06 EK07 EK09 EK22 EM07 EM09 EN01 EN04 5F058 BA06 BA11 BC20 BF04 BF22 BF29 BG01 BG04 BJ01

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 枚葉式減圧ＣＶＤ装置において、反応室
   に搬入した被処理基板を、その裏面から直接的に熱伝導
   で加熱するとともに、輻射熱により間接的に加熱して前
   記被処理基板の表面に所望の薄膜を成膜することを特徴
   とする枚葉式減圧ＣＶＤ方法。
2. 【請求項２】 枚葉式減圧ＣＶＤ装置において、反応室
   に搬入した被処理基板を、その裏面から直接的に熱伝導
   で加熱するとともに、前記被処理基板が所定の温度に加
   熱された後、その被処理基板を前記熱伝導による加熱源
   から切り離し、輻射熱により間接的に加熱して前記被処
   理基板の表面に所望の薄膜を成膜することを特徴とする
   枚葉式減圧ＣＶＤ方法。
3. 【請求項３】 反応室と、 該反応室のウォールに形成され、被処理基板を一枚づつ
   搬入、搬出するための搬送口と、 該搬送口から搬入された前記被処理基板が載置され、そ
   の裏面から直接加熱するサセプタと、 該サセプタを直接加熱する直接加熱装置と、 前記反応室の外方に配設され、前記サセプタに載置され
   た前記被処理基板を輻射熱で間接的に加熱する間接加熱
   装置と、 前記サセプタの上方に配設された反応ガス供給管と、か
   ら構成されていることを特徴とする枚葉式減圧ＣＶＤ装
   置。
4. 【請求項４】 反応室と、 該反応室のウォールに形成され、被処理基板を一枚づつ
   搬入、搬出するための搬送口と、 前記反応室内に配設され、前記搬送口から搬入された前
   記被処理基板を載置し、その裏面から直接加熱するサセ
   プタと、 該サセプタを熱伝導で直接的に加熱する直接加熱装置
   と、 前記サセプタの外周部に配設され、前記サセプタに載置
   された前記被処理基板を輻射熱で間接的に加熱する間接
   加熱装置と、 前記サセプタの上方に配設された反応ガス供給管とから
   構成されていることを特徴とする枚葉式減圧ＣＶＤ装
   置。
5. 【請求項５】 前記直接加熱装置及び前記間接加熱装置
   の被処理基板への加熱温度がその被処理基板の所定の処
   理温度に達するように設定されていることを特徴とする
   請求項３及び請求項４に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装置。
6. 【請求項６】 被処理基板を熱伝導で直接的に加熱する
   直接加熱装置の形状が被処理基板の形状と同形であるこ
   とを特徴とする請求項４に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装
   置。
7. 【請求項７】 前記サセプタと前記間接加熱装置との間
   に隙間を形成していることを特徴とする請求項４乃至に
   請求項６に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装置。
8. 【請求項８】 前記サセプタ及び又は前記直接加熱装置
   にガス流通孔が形成されていることを特徴とする請求項
   ４乃至に請求項６に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装置。
9. 【請求項９】 被処理基板の裏面に高温に加熱された不
   活性ガスを良とする不活性ガスを噴射するガス噴出装置
   が配設されていることを特徴とする請求項４乃至請求項
   ８に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装置。
10. 【請求項１０】 前記ガス噴出装置がシャワーヘッド構
    造で形成されていることを特徴とする請求項９に記載の
    枚葉式減圧ＣＶＤ装置。
11. 【請求項１１】 前記ガス噴射口から噴射される不活性
    ガスが前記直接加熱装置で加熱されることを特徴とする
    請求項８及び請求項１０に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装
    置。
12. 【請求項１２】 前記ガス噴射口から噴射される不活性
    ガスの温度を成膜処理温度に設定することを特徴とする
    請求項８及び請求項１１に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装
    置。
13. 【請求項１３】 前記反応室のウォールがコールドウォ
    ールで構成されていることを特徴とする請求項４及び請
    求項１２に記載の枚葉式減圧ＣＶＤ装置。