JP4430548B2 - 薄膜を製造するための化学的気相蒸着装置のヒータ - Google Patents
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Description
本発明は、ウェーハの表面に薄膜をデポジットするための化学的気相蒸着装置に関し、より詳細には、ウェーハが載せられているヒータの下方に設けられたセラミックまたは金属製の断熱反射プレートを備え、該断熱反射プレートがヒータの温度を均一に維持し、よってウェーハの表面に均一な厚みの材料の膜をデポジットするようになっている化学的気相蒸着装置に関する。
当業者に周知のように、配線によるＲＣ遅延は半導体を使ったデバイスのサイズおよび重量が減少するにつれ、デザインルールの急速な減少により、半導体デバイスの作動速度を決定する重要な要素の１つとなりつつある。したがって、多数の層から構成された配線構造体が実現されている。過去において、必要な金属配線層の数は高集積回路デバイス、マイクロプロセッサの場合、２〜３であったが、金属配線層の数は４から６まで増加しつつある。集積度が大きくなるのに比例して、配線層の数が今後は更に増加していくのが自然である。
かかる配線層の構造に対し、優れたステップカバーおよび導電率のタングステンが主に使用されている。このタングステンをデポジットするための方法の１つとして、化学的気相方法があり、この方法は広く使用されている。更に、この化学的気相方法は導電度の材料膜の間のアイソレーション膜として働く酸化膜、例えば種々の薬品を使ったＳｉＯ２膜および高誘電膜、例えばＳｉ２Ｎ４、Ｔａ２Ｎ５、ＢＳＴ、ＰＺＴ、Ａｌ２Ｏ３に使用され、後者の高誘電膜はメモリデバイス、例えばダイナミックランダムアクセスメモリまたはフラッシュメモリにおける、膜を形成するための誘電材料として使用されている。
図１は、ウェーハの表面に薄膜をデポジットするための従来の化学的気相蒸着装置の横断面図である。図１を参照すると、従来の化学的気相蒸着装置は薄膜のデポジットを実行するプロセスチャンバ１０と、入口ガスライン１１と、反応ガスを注入するためのシャワーヘッド１２と、ウェーハが載せられた、セラミックまたはＡｌＮ製のヒータ１３と、反応ガスを放出するためのポンピングライン１４と、ヒータを支持するためのヒータ支持部材１５と、ベローズ１６とを備える。
従来の化学的気相蒸着装置では、ウェーハの表面にデポジットされる薄膜の厚みの均一性に影響を与える最も重要なファクターのうちの１つは、ウェーハが載せられたヒータの表面の温度の均一性にあった。しかしながら、従来の化学的気相蒸着装置では、温度は他の熱装置の配列またはその他の外部の原因に起因し、ヒータ１３上で均一とはならない。従って、ヒータ１３の他の領域よりも温度が高いヒータ１３の領域でのウェーハの表面には、比較的厚い膜が形成され、他方、ヒータ１３の別の領域よりも温度が低い、ヒータ１３の領域におけるウェーハの表面には比較的薄い膜が形成され、これによって化学的気相蒸着装置によってデポジットされる膜全体の厚みは均一とならなくなる。
従って、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、ウェーハを載せたヒータの温度を均一に維持するための化学的気相蒸着装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、ウェーハの表面に均一な厚みの薄膜を形成するための化学的気相蒸着装置を提供することにある。
本発明によれば、上記目的は、プロセスチャンバと、入口ガスラインと、シャワーヘッドと、ヒータと、ポンピングラインと、ヒータ支持部材と、ベローズとを備えた化学的気相蒸着装置において、ウェーハが載せられたヒータの表面の温度を均一に維持するための断熱反射プレートを備え、前記断熱反射プレートにはヒータ上の他の領域の温度と異なる温度の領域に対応したオープン領域が設けられるか、または前記断熱反射プレートがウェーハの載せられた前記ヒータの表面の均一でない温度を補償するよう、ヒータ上の他の領域の温度と異なる温度の領域に当接されている、ことを特徴とする化学的気相蒸着装置によって達成される。
前記断熱反射プレートは、高反射率および高断熱効率を有するセラミックまたは金属から製造することが望ましい。
前記断熱反射プレートは、前記ヒータの底部または前記ヒータの底部および側面を囲むことが好ましい。これとは異なり、前記ヒータの下方にまたは前記ヒータと前記ヒータ支持部材との間に前記断熱反射プレートを設けてもよい。
固定ピンにより前記ヒータまたは前記ヒータ支持部材に前記断熱反射プレートを取り付けることが好ましい。
添付図面を参照し、次の詳細な説明を読めば、本発明の上記およびそれ以外の目的、特徴およびその他の利点が明らかとなろう。
図２は、本発明に係わる化学的気相蒸着装置の横断面図である。
化学的気相蒸着装置はプロセスチャンバ１００と、入口ガスライン１０１と、シャワーヘッド１０２と、ヒータ１０３と、ポンピングライン１０４と、ヒータ支持部材１０５と、ベローズ１０６と、断熱反射プレート１０７とを備える。
断熱反射プレートは本発明の重要な部品であり、本発明に係わる化学的気相蒸着装置と従来の化学的気相蒸着装置とを区別する部品である。この断熱反射プレートはヒータ１０３全体にわたって温度を均一に維持するように働く。ウェーハを載せたヒータの表面の温度は熱装置の配列またはその他の外部原因に起因し、局部的に低くなったり高くなったりする。この場合、他の領域を比較して温度が低くなったり高くなったりする領域のヒータの表面の温度は、ヒータ１０３全体にわたって温度を均一にするように補償される。
以下、断熱反射プレートの構造およびこの断熱反射プレートを使用するヒータの温度を制御する方法について、説明する。
図３Ａは上部の温度が均一でないヒータ１０３を示し、図３Ｂは図３Ａに示されたヒータ１０３の温度を補償するための断熱反射プレート１０７を示す。
図３Ａの参照記号Ａによって示すように、ヒータ１０３の全領域の間で温度が比較的高くなったり、低かったりする領域があると仮定する。Ａ領域の温度が他の領域の温度よりも高い場合、Ａ領域にデポジットされる膜の厚みは他の領域にデポジットされる膜の厚みよりも厚くなる。
Ａ領域の温度を低くするには、図３Ｂに示されるように参照記号Ａ−１で示されるオープン領域を有する断熱プレート１０７をヒータ１０３の下方に設ける。断熱反射プレート１０７は、インコネルのように反射率が高く、断熱効率が高いセラミック製または金属製とすることが好ましい。断熱反射プレート１０７はヒータ１０３の底部またはヒータ１０３の底部と側面とを囲むことが好ましい。いくつかの固定ピン１０８により、断熱反射プレート１０７はヒータ１０３に接続される。
ヒータの熱損失を防止するための断熱反射プレート１０７は、Ａ−１領域には設けられていないので、他の領域の温度よりも高いＡ領域の温度は低くなり、その結果、ヒータ１０３全体にわたって温度は均一となる。
これに反し、ヒータ１０３の特定領域の温度が他の領域の温度よりも低い場合、温度を上昇させるように、低い温度の領域に断熱反射プレート１０７が当接し、ヒータ１０３全体にわたって温度が均一に維持される。
本発明によれば、他の領域の温度よりも高い特定領域の温度を補償するための断熱反射プレート１０７は、ヒータ１０３全体にわたって温度が均一に維持されるようにヒータに当接する。更に、ヒータ１０３全体にわたり、温度が均一に維持されるので、ウェーハの表面にデポジットされる薄膜の厚みは高い効率の半導体デバイスを製造するのに十分な程度により均一となる。
図４および５は、本発明に係わる断熱反射プレートの異なる構造をそれぞれ示す。
図４に示されるように、ヒータ２００の底部を断熱反射プレート２０１で囲むことができる。
これとは異なり、断熱反射プレート３０１は図５に示されるようにヒータ３００の底部および側面を囲むことができる。
図６〜８は本発明に係わる断熱反射プレートの種々の異なる配置を示す。
図６に示されるように、ヒータ支持部材４０２にはヒータ４００が配置され、固定ピン４０３によりヒータ４００に断熱反射プレート４０１が取り付けられている。
図７に示されるように、ヒータ支持部材５０２にはヒータ５００が配置され、固定ピン５０３によりヒータ支持部材に断熱反射プレート５０１が取り付けられている。
図８に示されるように、ヒータ支持部材６０２にヒータ６００が配置されている。ヒータ支持部材６０２には断熱反射プレート６０１が設けられ、固定ピン６０３によりヒータ支持部材６０２に断熱反射プレート６０１が取り付けられている。
工業上の利用性
上記説明から明らかなように、本発明はヒータの下方部分またはヒータの下方部分および側面に設けられた断熱反射プレートを使ってヒータ全体にわたる温度を均一に維持し、よってウェーハの表面に均一な厚みの薄膜をデポジットするものである。
上記説明から明らかなように、本発明はヒータの下方部分またはヒータの下方部分および側面に設けられた断熱反射プレートを使ってヒータ全体にわたる温度を均一に維持し、よってウェーハの表面に均一な厚みの薄膜をデポジットするものである。
以上で、説明のために本発明の好ましい実施例を開示したが、当業者であれば添付した特許請求の範囲に開示した発明の要旨から逸脱する事なく、種々の変形、追加および置換が可能であることが明らかとなろう。
１００ プロセスチャンバ
１０１ 入口ガスライン
１０２ シャワーヘッド
１０３ ヒータ
１０４ ポンプライン
１０５ ヒータ支持部材
１０６ ベローズ
１０７ 断熱反射プレート
１０１ 入口ガスライン
１０２ シャワーヘッド
１０３ ヒータ
１０４ ポンプライン
１０５ ヒータ支持部材
１０６ ベローズ
１０７ 断熱反射プレート
Claims (7)
- プロセスチャンバと、入口ガスラインと、シャワーヘッドと、ヒータと、ポンピングラインと、ヒータ支持部材と、ベローズとを備えた化学的気相蒸着装置において、ウェーハが載せられたヒータの表面の温度を均一に維持するための断熱反射プレートを備え、前記断熱反射プレートにはヒータ上の他の領域の温度と異なる温度の領域に対応したオープン領域が設けられるか、または前記断熱反射プレートがウェーハの載せられた前記ヒータの表面の均一でない温度を補償するよう、ヒータ上の他の領域の温度と異なる温度の領域に当接されている、ことを特徴とする化学的気相蒸着装置。
- 前記断熱反射プレートが、高反射率および高断熱効率を有するセラミックまたは金属から製造されている、請求項１記載の装置。
- 前記断熱反射プレートが、前記ヒータの底部または前記ヒータの底部および側面を囲む、請求項１記載の装置。
- 前記ヒータの下方にまたは前記ヒータと前記ヒータ支持部材との間に前記断熱反射プレートが設けられている、請求項１記載の装置。
- 固定ピンにより前記ヒータまたは前記ヒータ支持部材に前記断熱反射プレートが取り付けられている、請求項４記載の装置。
- ウエーハ上へのデポジションプロセスが遂行されるプロセスチャンバと、前記プロセスチャンバ内に配設され、その上に載置されたウエーハを所定温度に加熱するヒータと、前記ヒータを支持するヒータ支持部材と、ヒータ上の他の領域の温度と異なる温度の領域に対応したオープン領域を有する、前記ヒータの表面の温度を均一に維持するための断熱反射プレートとから構成された化学的気相蒸着装置。
- ウエーハ上へのデポジションプロセスが遂行されるプロセスチャンバと、前記プロセスチャンバ内に配設され、その上に載置されたウエーハを所定温度に加熱するヒータと、前記ヒータを支持するヒータ支持部材と、ヒータ上の他の領域の温度と異なる温度の領域に対応した領域のみを有する、前記ヒータの表面の温度を均一に維持するための断熱反射プレートとから構成された化学的気相蒸着装置。
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