JP3046446B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JP3046446B2 JP4060536A JP6053692A JP3046446B2 JP 3046446 B2 JP3046446 B2 JP 3046446B2 JP 4060536 A JP4060536 A JP 4060536A JP 6053692 A JP6053692 A JP 6053692A JP 3046446 B2 JP3046446 B2 JP 3046446B2
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利正 友田
茂雄 佐々木
令幸 後藤
智幸 神田
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勝久 北野
儀美 木之下
秀樹 古森
明宏 鷲谷
泰蔵 江島
章 西本
和夫 吉田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、反応室の中でウエハ
を加熱し、反応ガスを分解することによりウエハ表面に
薄膜を形成する半導体製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、図6は、特開昭61−2791
20号公報に開示され従来の半導体製造装置の概要を示
す断面図である。図において、符号1はウエハ、2はウ
エハ1を収容する反応室、3はウエハ1を載せる回転可
能なサセプタ、4は光透過性のガラス窓、5は光透過性
のガラス窓4のカバー板、6はウエハ1の表面に赤外線
を照射してウエハ1を加熱する赤外線ランプ、7は赤外
線ランプ6を収納するランプハウジング、8は反応室2
に反応ガスを供給する反応ガス供給口、9は反応室2に
反応ガスを含まないキャリアガスを供給するガス供給
口、そして、符号10は反応室2内の反応後のガスを排
気するガス排気口である。
【0003】このような構成において、ウエハ1の表面
に例えば、シリコン多結晶膜を形成するには、回転する
サセプタ3の上にウエハ1を載せ、赤外線ランプ6より
赤外線を光透過性のガラス窓4を透過してウエハ1の表
面に赤外線を照射することによりウエハ1を加熱する。
同時に、反応ガス供給口8より反応ガスとしてシランガ
スを反応室2内に供給する。また、ガス供給口9よりシ
ランガスを含まないキャリアガスを反応室2内に供給す
るとともに、光透過性のガラス窓4側をウエハ1に平行
に流し、ガス排気口10より排出する。
【0004】このような工程において、ウエハ1の上で
シランガス(Si H4 などの原料ガス)は分解され、膜
前駆ラジカル(Si H2 などの活性ガス)が生成され、
この膜前駆ラジカルがウエハ1の表面に接し、シリコン
多結晶の膜がウエハ1の表面に形成される。係る工程に
おいて、ウエハ1の温度は膜質および膜形成速度を支配
する重要なバロメーターの一つであるため、ウエハ表面
に形成される薄膜の膜質および膜厚の均一性の向上を図
るためには、ウエハ1の面内温度分布を均一化すること
がきわめて重要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置
では、ウエハ1がサセプタ3の上に直接載せられている
ため、ウエハ1の面内にサセプタ3に接する部分と接し
ない部分とで放熱形態が異なり、均一なウエハ面内温度
分布を得ることができず、ウエハ表面の膜質および膜厚
の均一性の向上が図れないという課題があった。
【0006】この発明はこのような前記従来の課題を解
決するために提案されたもので、ウエハの面内温度分布
の均一化を図ることによってウエハ表面に形成される薄
膜の膜厚および膜質の均一性の向上を可能にした半導体
製造装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項第
1項記載の半導体製造装置においては、ウエハの上方に
加熱手段を配置し、前記ウエハと前記加熱手段との間に
前記加熱手段の熱を前記ウエハに均一に伝える均熱板を
設け、また前記ウエハおよび前記均熱板を支持した支持
部材を設け、かつ前記均熱板の下部にウエハを収容可能
ようにウエハの外径および厚さを越える内径および深
さを有する凹部を設けるとともに、この凹部に前記ウエ
ハを均熱板より離して設けたものである。
【0008】この発明に係る請求項第2項記載の半導体
製造装置においては、加熱手段は均熱板にウエハを加熱
するための光を照射する光照射手段であり、かつ、反応
室に設けられた光透過性のガラス窓の外側に設けられて
いる。
【0009】この発明に係る請求項第3項記載の半導体
製造装置においては、加熱手段は内部に発熱体を有する
セラミックヒータであり、かつ、均熱板に近接若しくは
密着して取り付けられている。
【0010】この発明に係る請求項第4項記載の半導体
製造装置においては、加熱手段は均熱板の中に発熱体を
モールドしたセラミックヒータである。
【0011】
【作用】この発明に係る請求項第1項記載の半導体製造
装置においては、均熱板の働きによって加熱手段の熱が
ウエハに均一に伝えられる。
【0012】この発明に係る請求項第2項記載の半導体
製造装置においては、光照射手段より照射される光によ
って均熱板が加熱され、この均熱板によってウエハが加
熱される。
【0013】この発明に係る請求項第3項記載の半導体
製造装置においては、均熱板に近接若しくは密着して設
けられたセラミックヒータによって均熱板が加熱され、
この均熱板によってウエハが均一に加熱される。
【0014】この発明に係る請求項第4項記載の半導体
製造装置においては、均熱板の中に発熱体をモールドし
たセラミックヒータによってウエハが直接加熱される。
【0015】
【実施例】実施例1. 図1はこの発明の実施例1の半導体製造装置を示す断面
図、図2は図1の要部拡大図であり、図6に示す従来の
半導体製造装置と同一または相当部分には同一符号を付
す。符号11は反応室2内のウエハ1の表面に反応ガス
を照射する反応ガスノズル、12は反応ガスノズル11
に反応ガスを供給する反応ガス供給口、13は赤外線ラ
ンプ6の照射熱をウエハ1に均一に照射する均熱板、1
4はウエハ1および均熱板13を支持する支持部材、1
5は支持部材14の保持部材である。
【0016】反応室2のほぼ中央部に反応ガスノズル1
1が真上に向けて設置されている。また、反応室2の上
端部にランプハウジング7が設置され、このランプハウ
ジング7の中に赤外線ランプ6が収納されている。ラン
プハウジング7と反応室2との間には赤外線透過性ガラ
ス窓4が設置され、この赤外線透過性ガラス窓4によっ
てランプハウジング7は反応室2から完全に遮蔽られて
いる。
【0017】反応ガスノズル11と赤外線ランプ6との
間に、ウエハ1が処理面を反応ガスノズル11側に向け
て水平に設置され、このウエハ1の上側に均熱板13が
ウエハ1に触れないようにウエハ1より少し離して水平
に設置されている。ウエハ1および均熱板13は支持部
材14によって支持され、支持部材14は保持部材15
によって支持されている。
【0018】支持部材14は石英ガラスなどの熱伝導率
の低い材料より形成され、その先端部に略真上に突出す
る突起16が形成され、この突起16,16の上にウエ
ハ1が水平に載せられている。また、支持部材14の略
中央部に真上に突出する突起17が形成され、この突起
17の上に均熱板13が載せられている。
【0019】さらに、均熱板13の下側の略中央部には
ウエハ1を収容可能な凹部18、すなわち、ウエハ1の
外径および厚さを越える内径および深さを有する凹部1
8が形成され、ウエハ1はこの凹部18の中に収納さ
れ、ウエハ1は均熱板13に触れないようになってい
る。
【0020】なお、均熱板13は窒化シリコン、炭化シ
リコン、窒化アルミニウム、カーボングラファイトなど
の熱伝導率の高い材料より形成されている。
【0021】このような構成において、薄膜の形成方法
について説明すると、まず、保持部材15の上に複数個
の支持部材14を設置し、この支持部材14の突起1
6,16間にウエハ1を処理面を下にして水平に載せ
る。また、均熱板13を、凹部18を下側にし、かつ、
この凹部18内にウエハ1が収まるように支持部材14
の突起17,17の上に載せる。
【0022】この状態で、赤外線ランプ6より光透過性
ガラス7を通して均熱板8に赤外線を照射して均熱板1
3を加熱し、この均熱板13を介してウエハ1を加熱す
る。同時に、反応ガスノズル11より反応ガスとしてシ
ランガスをウエハ1の処理面に向けて噴射する。反応後
のガスは、ガス排気口10から排気される。その結果と
して、ウエハ1の処理面下でシランガスは分解され、膜
前駆ラジカルが生成され、この膜前駆ラジカルがウエハ
1の処理面に到達し、ウエハ1の表面にシリコン多結晶
膜が形成される。
【0023】また、ウエハ1は均熱板13に接触してお
らず、しかも、ウエハ1と均熱板13間の間隔は均一に
保持されているので、ウエハ1と均熱板13間の熱伝導
形態は輻射と両者間に存在するガスによる熱伝導の二つ
に限られるので、ウエハ1が均熱板13より受ける熱量
は面内で均一にされ、ウエハ1の面内の温度分布の均一
化が図れる。さらに、ウエハ1は均熱板13に設けられ
た凹部18の中に収納され、ウエハ1の周囲外側部1a
と凹部18の段差部18aとが対向する構造になってい
るので(図2参照)、ウエハ1の周囲外側部1aからの
放熱が抑制され、ウエハ1の面内の温度の均一化の向上
が図れる。したがって、ウエハ表面に形成される薄膜の
膜厚および膜質の均一性を向上させることが可能とな
る。
【0024】また、加熱手段として赤外線ランプ6が使
用され、かつ、赤外線ランプ6は光透過性ガラス窓4に
よって反応室2と完全に遮蔽されているランプハウジン
グ7の中に収納されているので、赤外線ランプ6によっ
てウエハ1およびウエハ1の表面に形成される薄膜への
汚染を防止することができる。
【0025】実施例2. 図3は、同じく、この発明の実施例2の半導体製造装置
の断面図であり、図において、図6に示す従来の半導体
製造装置および図1に示す実施例1の半導体製造装置と
同一または相当部分には同一符号を付す。均熱板13の
下面の略中央部にウエハ1の外径よりやや小径の凹部1
8、すなわち、ウエハ1の外径未満の内径を有する凹部
18が形成されている。そして、均熱板13は凹部18
の周縁部がウエハ1の周縁部によって支持されるように
ウエハ1の上に載せられている。
【0026】このようにすれば、ウエハ1はきわめて一
部分である周縁部を除いて均熱板13と離れており、か
つ、ウエハ1と均熱板13間の間隔が一定に保たれてい
るので、実施例1と同様の効果が期待できる。
【0027】実施例3. 図4は、この発明の実施例3の半導体製造装置の断面図
であり、図において、符号19は内部に発熱体をモール
ドしたセラミックヒータであり、20はセラミックヒー
タ19を支持するヒータ支持部材である。セラミックヒ
ータ19は反応室2の中に均熱板13に近接若しくは密
着して設置されている。
【0028】このように構成されていることにより、セ
ラミックヒータ19の内部における熱の拡散により、均
熱板13の上部面内が受ける熱量の分布は均一化され、
ウエハ1が均熱板13より受ける熱量は、さらにウエハ
面内で均一化され、したがって、ウエハ面内の温度分布
は均一化されるので、ウエハ1の表面に形成される薄膜
の膜厚および膜質の均一性の向上が図れる。
【0029】実施例4. 図5は、この発明の実施例4の半導体製造装置の断面図
であり、図において、符号21は発熱体をモールドした
セラミックヒータからなる均熱板であり、セラミックヒ
ータと均熱板とを兼ねたものである。このように構成さ
れていることにより、熱損失を可能な限り少なくするこ
とができるとともに、部品の省略化および装置の小型化
が可能である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の請求項
第1項記載の半導体製造装置によれば、ウエハと加熱手
段との間に前記加熱手段の熱を前記ウエハに均一に伝え
る均熱板を設け、かつ、前記均熱板にウエハを収容可能
な凹部を設けるとともに、この凹部に前記ウエハを均熱
板より離して設けたので、ウエハと均熱板間の熱伝導形
態は主に輻射と両者間に存在するガスによる熱伝導の二
つであり、ウエハが均熱板より受ける熱量は面内で均一
化され、ウエハ面内の温度分布の均一化が図れる。
【0031】また、ウエハを均熱板に設けられた凹部の
中に収納したときには、ウエハの周囲外側部と凹部の段
差部とが対向する構造になっているので、ウエハの周囲
外側部からの放熱が抑制され、ウエハ面内の温度分布の
均一化の向上が図れ、ウエハ下面に形成される薄膜の膜
厚および膜質の均一化の向上が可能となる。
【0032】また、この発明の請求項第2項記載の半導
体製造装置によれば、加熱手段として光照射手段が使用
され、光照射手段は光透過性のガラス窓によって反応室
と完全に遮蔽されたランプハウジングの中に収納されて
いるので、加熱手段によるウエハおよびウエハの表面に
形成される薄膜への汚染を防止することができる。
【0033】また、この発明の請求項第3項記載の半導
体製造装置によれば、加熱手段として、内部に発熱体を
モールドしたセラミックヒータが均熱板に近接若しくは
密着して設けられているので、セラミックヒータ内部に
おける熱の拡散により均熱板の上部面内が受ける熱量は
均一化され、ウエハが均熱板から受ける熱量はさらに面
内で均一化され、ウエハ面内の温度の均一化が図れ、ウ
エハ表面に形成される薄膜の膜厚および膜質の均一化を
向上させることがてきる。
【0034】また、この発明の請求項第4項記載の半導
体製造装置によれば、加熱手段であるセラミックヒータ
と加熱手段の熱をウエハに均一に伝える均熱板とが兼用
されているので、部品の省略化による装置の小型化およ
び製作費の低減化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施例1の半導体製造装置の断面
図である。
【図2】 図1に示す半導体製造装置の要部拡大図であ
る。
【図3】 この発明の実施例2の半導体製造装置の断面
図である。
【図4】 この発明の実施例3の半導体製造装置の断面
図である。
【図5】 この発明の実施例4の半導体製造装置の断面
図である。
【図6】 従来の半導体製造装置の一例を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 ウエハ、2 反応室、4 光透過性のガラス窓、6
赤外線ランプ(光照射手段)、13 均熱板、18
凹部、19 セラミックヒータ(加熱手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 後藤 令幸 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 生産技術研究所内 (72)発明者 神田 智幸 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 生産技術研究所内 (72)発明者 町田 一道 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 生産技術研究所内 (72)発明者 北野 勝久 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 生産技術研究所内 (72)発明者 木之下 儀美 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 生産技術研究所内 (72)発明者 古森 秀樹 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 生産技術研究所内 (72)発明者 鷲谷 明宏 伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機株式 会社 北伊丹製作所内 (72)発明者 江島 泰蔵 福岡市西区今宿東一丁目1番1号 三菱 電機株式会社 福岡製作所内 (72)発明者 西本 章 伊丹市瑞原4丁目1番地 三菱電機株式 会社 北伊丹製作所内 (72)発明者 吉田 和夫 尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電 機株式会社 生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 平3−95924(JP,A) 特開 平4−61117(JP,A) 実開 昭63−121430(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 C23C 16/52

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薄膜が下面に形成されるウエハを収容す
    る反応室と、前記ウエハを加熱する加熱手段とを備えて
    なる半導体製造装置において、前記ウエハの上方に前記
    加熱手段を配置し、前記ウエハと前記加熱手段との間に
    前記加熱手段の熱を前記ウエハに均一に伝える均熱板を
    設け、また前記ウエハおよび前記均熱板を支持した支持
    部材を設け、かつ前記均熱板の下部にウエハを収容可能
    ようにウエハの外径および厚さを越える内径および深
    さを有する凹部を設けるとともに、この凹部に前記ウエ
    ハを均熱板より離して設けたことを特徴とする半導体製
    造装置。
  2. 【請求項2】 加熱手段は均熱板にウエハを加熱するた
    めの光を照射する光照射手段であり、かつ、反応室に設
    けられた光透過性のガラス窓の外側に設けられているこ
    とを特徴とする請求項第1項記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項3】 加熱手段は内部に発熱体を有するセラミ
    ックヒータであり、かつ、均熱板に近接若しくは密着し
    て設けられていることを特徴とする請求項第1項記載の
    半導体製造装置。
  4. 【請求項4】 加熱手段は均熱板の中に発熱体をモール
    ドしたセラミックヒータであることを特徴とする請求項
    第1項記載の半導体製造装置。
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