JP2798044B2 - Single wafer type plasma CVD equipment - Google Patents

Single wafer type plasma CVD equipment

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JP2798044B2 JP4138996A JP4138996A JP2798044B2 JP 2798044 B2 JP2798044 B2 JP 2798044B2 JP 4138996 A JP4138996 A JP 4138996A JP 4138996 A JP4138996 A JP 4138996A JP 2798044 B2 JP2798044 B2 JP 2798044B2
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plasma cvd
wafer
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cvd apparatus
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、枚様式プラズマC
VD装置に関し、特に半導体基板(以下単にウェハと記
す)を載置する加熱台具備する枚様式プラズマCVD装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a VD apparatus, and more particularly to a single-plate type plasma CVD apparatus having a heating table on which a semiconductor substrate (hereinafter simply referred to as a wafer) is placed.

【0002】[0002]

【従来の技術】TEOS、SiH4 、O2 などの材料ガ
スを用いたプラズマCVD法は、絶縁膜の形成に広く利
用されている。このプラズマCVD法には枚様式とバッ
チ式があるが、バッチ式は一枚一枚のウェハのプロセス
パラメータの制御が難しく、ウェハが大型化している現
在では、枚様式が主流となっている。
2. Description of the Related Art A plasma CVD method using a material gas such as TEOS, SiH 4 or O 2 is widely used for forming an insulating film. The plasma CVD method includes a wafer type and a batch type. However, in the batch type, it is difficult to control the process parameters of each individual wafer.

【0003】図3は従来の枚様式プラズマCVD装置の
一例を示す模式断面図である。従来、この枚様式プラズ
マCVD装置は、図3に示すように、チャンバ9内に収
納され処理すべきウェハ13の一枚を載置するとともに
ボルト11によりヒータブロック6に締結される平板状
のサセプタ3と、ヒータブロック6に加熱されるウェハ
13にガスを分散するシャワーヘッド12を備えてい
る。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of a conventional single-wafer plasma CVD apparatus. Conventionally, as shown in FIG. 3, this single-plate type plasma CVD apparatus mounts a single wafer 13 to be processed, which is housed in a chamber 9 and has a flat susceptor fastened to a heater block 6 by bolts 11. 3 and a shower head 12 for dispersing gas to a wafer 13 heated by the heater block 6.

【0004】この枚様式プラズマCVD装置でウェハに
絶縁膜を形成するには、まず、ゲードバルブ5が開いた
状態で、ベロー10が押され上昇したピン7の上にウェ
ハ13を乗せる。次に、ゲートバルブ5が閉じ、ピン7
が下降しウェハ13をサセプタ3に移載する。次に、ガ
ス導入口からシャワーヘッド12に材料ガスを供給し、
シャワーヘッド12の多数の穴からウェハ13にガスを
吹き付ける。これと同時に、サセプタ3とシャワーヘッ
ド12との間に高周波電力を印加する。このことにより
ウェハ13に絶縁膜が形成される。
In order to form an insulating film on a wafer using this single-plate type plasma CVD apparatus, first, the bellows 10 are pushed and the wafer 13 is placed on the raised pins 7 with the gate valve 5 opened. Next, the gate valve 5 is closed and the pin 7
Moves down and transfers the wafer 13 to the susceptor 3. Next, material gas is supplied to the shower head 12 from the gas inlet,
Gas is blown onto the wafer 13 from a number of holes in the shower head 12. At the same time, high-frequency power is applied between the susceptor 3 and the shower head 12. As a result, an insulating film is formed on the wafer 13.

【0005】また、この絶縁膜形成後、ウェハ13をチ
ャンバ9から取出してから、クリーニング用ガスをシャ
ワーヘッド12からチャンバ9内に導入し、高周波電力
をサセプタ3とシャワーヘッド12の間に印加し、パー
ティクルの発生源となるチャンバ9の内壁面に形成され
た膜を取り除く。このように、従来、この枚様式プラズ
マCVD装置においては、絶縁膜の成長とクリーニング
とを交互に繰返して行なっていた。
After the insulating film is formed, the wafer 13 is taken out of the chamber 9, a cleaning gas is introduced from the shower head 12 into the chamber 9, and high-frequency power is applied between the susceptor 3 and the shower head 12. Then, the film formed on the inner wall surface of the chamber 9 serving as a particle generation source is removed. As described above, conventionally, in the single-wafer plasma CVD apparatus, the growth of the insulating film and the cleaning are alternately repeated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の枚様式
プラズマCVD装置では、サセプタがプラズマの雰囲気
に晒さわれるため、表面荒れを起しパーティクルの発生
や成膜される膜質等を変動させる。そのため、従来は、
このサセプタを定期的に交換することで対処してきた。
In the conventional single-wafer plasma CVD apparatus described above, the susceptor is exposed to a plasma atmosphere, so that the surface of the susceptor is roughened to generate particles and change the quality of a film to be formed. Therefore, conventionally,
This has been dealt with by periodically replacing this susceptor.

【0007】しかしながら、薄いサセプタをヒータブロ
ックに取り付けるには経験を必要とし、ややもすると、
ボルトによる締結が部分的な強く締付けにより隙間がで
きたり、あるいはサセプタやヒータブロックの表面の凹
凸による隙間が生じ、熱伝導量および電気伝導量が変化
する。その結果、プラズマCVD装置で形成される膜の
疎密性が変化し、膜の耐湿性、絶縁性およびエッチング
レートが変化するとい品質に重大な欠陥をもたらすとい
う問題があった。
[0007] However, mounting a thin susceptor on a heater block requires experience.
A gap is formed by partially tightening the bolt, or a gap is formed due to irregularities on the surface of the susceptor or the heater block, and the amount of heat conduction and the amount of electric conduction change. As a result, there is a problem that the density of a film formed by the plasma CVD apparatus changes, and a serious defect in quality occurs when the moisture resistance, insulation and etching rate of the film change.

【0008】また、一様の締結力でサセプタをヒータブ
ロックに固定しても、端部における僅な隙間にプロセス
ガスが侵入し、サセプタの下面に絶縁膜が形成される。
この状態で下面の凹凸状態の違う新しいサセプタに交換
し取付けると、ヒータブロックとサセプタの接触の一部
に絶縁膜が挟まれることになる。その結果、前述と同じ
問題を起すことになる。
Further, even if the susceptor is fixed to the heater block with a uniform fastening force, the process gas enters a small gap at the end, and an insulating film is formed on the lower surface of the susceptor.
In this state, if the susceptor is replaced with a new susceptor having an uneven surface on the lower surface, the insulating film is sandwiched in a part of the contact between the heater block and the susceptor. As a result, the same problem as described above occurs.

【0009】一方、この問題を解消する例として、ヒー
タブロックとサセプタとの接触を一様にするプラズマC
VD装置が、特開平01一154515号公報に開示さ
れている。この方法は、サセプタと加熱手段との間に熱
伝導度の高い金属粉末を介在させ、接触面積を高くし熱
伝導量を多くさせている。しかしながら、粉末状である
ため取扱いが難しく、チャンバ内に飛散させたりチャン
バ底部に溜めたり、ウェハへの汚染が免れない。また、
粉末状であるが故に、ソリッドのものに比べ熱伝達率や
電気伝導度が悪く必ずしも得策な方法とは言えない。
On the other hand, as an example of solving this problem, a plasma C for making the contact between the heater block and the susceptor uniform is provided.
A VD device is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-154515. In this method, a metal powder having a high thermal conductivity is interposed between the susceptor and the heating means to increase a contact area and increase a heat conduction amount. However, since it is in powder form, handling is difficult, and it is unavoidable that it scatters in the chamber, accumulates at the bottom of the chamber, and contaminates the wafer. Also,
Since it is in a powder form, the heat transfer coefficient and the electric conductivity are lower than those of a solid material, so that it cannot be said that this method is necessarily an advantageous method.

【0010】従って、本発明の目的は、サセプタを交換
してもサセプタとヒータブロックとの接触を一様にし安
定した熱伝導及び電気伝導を行なえる枚様式プラズマC
VD装置を提供することにある。
[0010] Accordingly, an object of the present invention is to provide a single-plate plasma C capable of making the contact between the susceptor and the heater block uniform and performing stable heat and electric conduction even when the susceptor is replaced.
It is to provide a VD device.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、チャン
バ内に収納され処理すべき半導体基板の一枚を載置する
平板状のサセプタと、このサセプタを介して前記半導体
基板を加熱するヒータブロックと、前記半導体基板にガ
スを分散するシャワーヘッドを備える枚葉式プラズマC
VD装置において、前記サセプタと前記ヒータブロック
との間に挟み締結されるとともに銅基板表面に銅材を主
に鉛材を添加した金属層が形成される熱伝導板を有する
枚葉式プラズマCVD装置である。また、前記金属層に
含まれる該鉛材は25乃至35%であることが望まし
い。
SUMMARY OF THE INVENTION A feature of the present invention is that a flat susceptor is placed in a chamber for mounting one of the semiconductor substrates to be processed, and a heater for heating the semiconductor substrate via the susceptor. Single-wafer plasma C comprising a block and a shower head for dispersing a gas on the semiconductor substrate
In a VD apparatus, a single-wafer plasma CVD apparatus having a heat conductive plate which is sandwiched and fastened between the susceptor and the heater block and has a metal layer formed mainly by adding a lead material to a copper material on a copper substrate surface It is. Further, it is desirable that the lead material contained in the metal layer is 25 to 35%.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0013】図1(a)および(b)は本発明の一実施
の形態における枚様式プラズマCVD装置を示す模式断
面図(a)および加熱台を抽出し拡大して示す図(b)
である。この枚様式プラズマCVD装置は、図1に示す
ように、サセプタ3とヒータブロック6との間に挟まれ
ボルト11で締結されるとともに銅材である基板の表面
に柔らかい銅を主材とし鉛を添加した金属層2が形成さ
れる熱伝導板1を設けたことである。
FIGS. 1A and 1B are a schematic cross-sectional view showing a single-wafer plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG.
It is. As shown in FIG. 1, this single-plate type plasma CVD apparatus is sandwiched between a susceptor 3 and a heater block 6 and is fastened with bolts 11. That is, the heat conductive plate 1 on which the added metal layer 2 is formed is provided.

【0014】その他、チャンバ9の上部に設けられるシ
ャワーヘッド12と、ヒータブロック6の下方に設けら
れるウェハ13を突き上げるピン7およびピン7に反発
力を与えピン7をサセプタ3の表面より引き込ませるベ
ロー10とは、従来例と同じように備えられている。
In addition, a shower head 12 provided on the upper part of the chamber 9, pins 7 for pushing up a wafer 13 provided below the heater block 6, and a bellows which gives repulsive force to the pins 7 to draw the pins 7 from the surface of the susceptor 3. 10 is provided in the same manner as in the conventional example.

【0015】熱伝導板1は、図1(b)に示すように、
コアとなるべく銅である基板1aと、基板1aの表面に
形成される柔らかい高鉛青銅の金属層2とで構成され
る。この金属層2は、熱伝導度及び電気伝導度の高い銅
を主材料として柔くするために鉛を添加させている。そ
して、この金属層2は、基板1aを高鉛青銅溶液に浸し
溶融メッキを施すことにより得られる。
As shown in FIG. 1B, the heat conductive plate 1
It is composed of a substrate 1a made of copper as a core and a metal layer 2 of soft high lead bronze formed on the surface of the substrate 1a. The metal layer 2 is made of copper having high thermal conductivity and electric conductivity as a main material, and is added with lead for softening. The metal layer 2 is obtained by immersing the substrate 1a in a high-lead bronze solution and performing hot-dip plating.

【0016】この金属層2の銅と鉛との比率を決めるの
に、熱伝導度や電気伝導度を銅と略変らない程度にしし
かも爪が引掛る程度に柔らかくなるようにするために、
銅を主材にしこれに鉛を添加し、鉛材の含有率を高めて
いくと、鉛が25乃至35パーセントの範囲で含ませる
と、所望の熱伝導度と柔かさ(ブリネル硬度で30乃至
40程度)が得られた。なお、1mm程度の銅の基板1
aに対して0.7mm程度の金属層2を形成した。
In order to determine the ratio of copper to lead in the metal layer 2, in order to make the thermal conductivity and electric conductivity almost the same as those of copper and to make them soft enough to catch the nails,
Copper is used as a main material, and lead is added to the main material to increase the content of lead material. If lead is contained in the range of 25 to 35%, desired thermal conductivity and softness (Brinell hardness of 30 to 35%) are obtained. About 40) was obtained. A copper substrate 1 of about 1 mm
The metal layer 2 having a thickness of about 0.7 mm with respect to a was formed.

【0017】図2はヒータブロックに図1の熱伝導板を
挟みサセプタを取付ける方法を説明するための図であ
る。表面に柔らかい金属層をもつ熱伝導板1を介してサ
セプタ3をヒータブロック6に取り付けるには、まず、
図2に示すように、サセプタ3の上方に赤外線カメラ1
5を配置し、ボルト11を締付けによりサセプタ3から
放射される赤外線量か変るのをディスプレイ14によっ
て観察する。そして、複数個所あるボルト11の締付を
それぞれ調整しながら、ディスプレイ11に写し出され
る温度分布画像が一様になるようにする。
FIG. 2 is a view for explaining a method of attaching the susceptor to the heater block with the heat conducting plate of FIG. 1 interposed therebetween. To attach the susceptor 3 to the heater block 6 via the heat conductive plate 1 having a soft metal layer on the surface, first,
As shown in FIG. 2, the infrared camera 1 is located above the susceptor 3.
5 is arranged, and it is observed by the display 14 that the amount of infrared rays emitted from the susceptor 3 is changed by tightening the bolt 11. Then, while adjusting the tightening of the plurality of bolts 11 respectively, the temperature distribution image displayed on the display 11 is made uniform.

【0018】勿論、ヒータブロック6の温度は、ボルト
11を締付ける作業に支障が起きない程度の低い温度で
良い。ちなみに、ボルト11の締付け調整後一様に接触
したと判定したサセプタ3を取り外してみたところ、熱
伝導板1の表面に凹凸が生じていた。このことは、図2
の円内に示すように、サセプタ3およびヒータブロック
6の表面の凹凸に倣って熱伝導板1の表面が変形してい
ると言える。
Of course, the temperature of the heater block 6 may be a low temperature that does not hinder the work of tightening the bolts 11. By the way, when the susceptor 3 which was judged to be in uniform contact after the tightening adjustment of the bolt 11 was removed, irregularities were generated on the surface of the heat conductive plate 1. This is illustrated in FIG.
It can be said that the surface of the heat conductive plate 1 is deformed according to the irregularities on the surfaces of the susceptor 3 and the heater block 6 as shown in the circles.

【0019】また、一度使い表面が凹凸になった熱伝導
板1は表面を平らに再生するのに、高温炉に入れ表面を
リーフローさせることで簡単に行なことができので、こ
の熱伝導板1は複数回使用できる。さらに、この熱伝導
板1によるコスト増も、従来経験だけで行なう取付け調
整コストより少なくて済むという利点もある。
Further, the heat conductive plate 1 having once been used with a rough surface can be easily regenerated by placing it in a high-temperature furnace and reflowing the surface in order to regenerate the surface evenly. 1 can be used multiple times. Further, there is an advantage that the cost increase due to the heat conductive plate 1 is less than the mounting adjustment cost performed only by the conventional experience.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、柔かい表
面層を有する熱伝導板を介してサセプタをヒータブロッ
クに複数のボルトで締結させ、サセプタの裏面およびヒ
ータブロックの表面状態に応じて熱伝導板の表面層が倣
い変形し接触を一様にすることによって、サセプタを交
換しても熱伝導度および電気伝導度を安定して得られ、
常に安定したエッチングや品質の良い成膜が形成できる
という効果がある。
As described above, according to the present invention, the susceptor is fastened to the heater block with a plurality of bolts via the heat conductive plate having the soft surface layer, and the heat is applied according to the rear surface of the susceptor and the surface condition of the heater block. The surface layer of the conductive plate follows and deforms to make the contact uniform, so that even if the susceptor is replaced, stable thermal and electrical conductivity can be obtained.
There is an effect that a stable etching and a high-quality film can always be formed.

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

【図1】本発明の一実施の形態における枚様式プラズマ
CVD装置を示す模式断面図(a)および加熱台を抽出
し拡大して示す図(b)である。
FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing a single-wafer plasma CVD apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG.

【図2】ヒータブロックに図1の熱伝導板を挟みサセプ
タを取付ける方法を説明するための図である。
FIG. 2 is a view for explaining a method of attaching a susceptor with the heat conducting plate of FIG. 1 interposed between heater blocks.

【図3】従来の枚様式プラズマCVD装置の一例を示す
模式断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of a conventional single-wafer plasma CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱伝導板 1a 基板 2 金属層 3 サセプタ 5 ゲートバルブ 6 ヒータブロック 7 ピン 9 チャンバ 10 ベロー 11 ボルト 12 シャワーヘッド 13 ウェハ 14 ディスプレイ 15 赤外線カメラ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thermal conductive plate 1a Substrate 2 Metal layer 3 Susceptor 5 Gate valve 6 Heater block 7 Pin 9 Chamber 10 Bellow 11 Volt 12 Shower head 13 Wafer 14 Display 15 Infrared camera

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/31 H01L 21/68 N 21/68 21/302 B ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 21/31 H01L 21/68 N 21/68 21/302 B

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 チャンバ内に収納され処理すべき半導体
基板の一枚を載置する平板状のサセプタと、このサセプ
タを介して前記半導体基板を加熱するヒータブロック
と、前記半導体基板にガスを分散するシャワーヘッドを
備える枚葉式プラズマCVD装置において、前記サセプ
タと前記ヒータブロックとの間に挟み締結されるととも
に銅基板表面に銅材を主に鉛材を添加した金属層が形成
される熱伝導板を有することを特徴とする枚葉式プラズ
マCVD装置。
1. A flat susceptor which is placed in a chamber and on which one semiconductor substrate to be processed is placed, a heater block which heats the semiconductor substrate via the susceptor, and a gas is dispersed in the semiconductor substrate. In a single-wafer plasma CVD apparatus provided with a shower head, a heat conduction between a susceptor and a heater block is sandwiched and fastened and a metal layer mainly doped with a lead material made of a copper material is formed on the surface of a copper substrate. A single-wafer plasma CVD apparatus comprising a plate.
【請求項2】 前記金属層に添加される鉛材が25乃至
35%であることを特徴とする請求項1記載の枚様式プ
ラズマCVD装置。
2. The single-type plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein the amount of lead added to the metal layer is 25 to 35%.
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