JPH022113A - 縦型プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、基板の被成膜面を鉛直方向にして膜形成を
行う縦型プラズマＣＶＤ装置、詳しくは、平行に対向し
反対向面側にそれぞれ薄膜を形成すべき基板が密着状態
に固設される鉛直面の間に発熱体を備えたサセプタが、
順に隣り合い内部でプラズマＣＶＤ法による膜形成が行
われる成膜室間を順に移動して前記基板に順次新たな薄
膜を多層に形成させて行く縦型プラズマＣＶＤ装置にお
ける前記サセプタの昇温構造に関する。

〔従来の技術〕

第４図に従来のサセプタの構造例を示す。面の方向を鉛
直にして平行に対向し上端縁がコ字状の結合部材２ａを
介して結合された金属板２の外側の面にそれぞれ密着状
態に固設された基板４を背面側から加熱、昇温するため
の棒伏の赤外線ランプ３が複数、金属板２の対向面の間
に水平にかつ第５図（ａ）ｌｂ）に示すように鉛直方向
に間隔をおいて配され、それぞれの赤外線ランプ３の両
端部は、成膜室１　（第４図）の外部から給電される帯
状の端子板に結合されている。なお、第４．５図におい
て、符号２ｂは前記コ字状結合部材２ａの中央道上方に
接辺と一体的に形成された屈曲辺縁であって成膜室ｌ側
の３紙面に垂直方向に配列された水平軸まわりに回転自
在なフリーローラ２Ｃに懸架され、成膜室ｌの長孔状開
口１ａの位置に上部空間１ｂと成膜空間１ｃとにわたっ
て配された図示されない搬送装置と係合して紙面に垂直
な移動力を受ける。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように構成されたサセプタの昇温構造の問題点は次
の通りである。すなわち、平行に対向している金属板２
にアルミやステンレスのような金属材を用いた場合、金
属材表面の光沢による赤外線の反射率が太き（、赤外線
ランプの容量や本数を増してもなかなか温度があがらず
、基板が所望の温度に到達するのに長時間を要し、成膜
工程間の時間間隔すなわちタクトタイムが長くなり、薄
膜形成のための時間が全製造工程時間中の大きな割合を
占める半導体製造の生産性に支障を生ずるという問題点
があった。しかも、赤外線ランプの間隔配置や、金属材
表面の部分的な反射率の差などにより金属板２の対向空
間の温度分布を均一化することが非常に困難であり、こ
れに伴い基板面の温度分布が不均一となり、従来のプラ
ズマＣＶＤ装置では均一な膜厚の形成が困難であった。

この発明の目的は、基板の昇温時間を短縮することがで
きかつ温度分布も均一ならしめうる、昇温構造の簡単化
されたサセプタを有する縦型プラズマＣＶＤ装置を提供
することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、この発明によれば、平行に
対向し反対向面側にそれぞれ薄膜を形成すべき基板が密
着状態に固設される鉛直面の間に発熱体を備えたサセプ
タが、順に隣り合い内部でプラズマＣＶＤ法による膜形
成が行われる成ｌり室間を順に移動して前記基板に順次
新たな薄膜を多層に形成させて行く縦型プラズマＣＶＤ
装置における前記サセプタを、外部に前記基板が固設さ
れる平行両面を備えるとともに内部に空洞が形成され該
空洞内底面側に通電により発熱する発熱体を収納すると
ともに該発熱体を浸漬し゛かつ空洞内上方に気相空間を
残す量の液体を空洞内に注入、封止してなる塊状の発熱
体として構成するものとする。

〔作用〕

サセプタをこのように構成することにより、空洞内底面
側に収納された発熱体に外部の電源から供給された熱エ
ネルギはすべて発熱体を浸漬している液体に伝達され、
液体の温度を急速に上昇させる。液体の温度が沸点に到
達すると気化が急激に進行し、空洞内の圧力は急速に上
昇をはじめ、これに伴い液体の沸点も上昇をはしめる。

一方、気化により空洞内に充満した蒸気は空洞内壁と接
触して冷却され再液化し、この時気化の潜熱を塊状体に
与えて塊状体の温度を上昇させる。空洞内の圧力が上昇
し液体の沸点が高くなると空洞内壁から塊状体に与えら
れる熱エネルギも増すから、塊状体は温度上昇をつづけ
つつ基板を介しかつ基板以外のみずからの表面からも成
膜室内空間への熱放出量を増して行く、外部電源から発
熱体へ注入されるエネルギと塊状体からの熱放出量とが
平衡した所で塊状体の温度上昇が止まり、空洞内の圧力
も一定値に落着く。このときの基板の温度が所定の値と
一致するように外部の電源から発熱体に供給される電流
が調整される。

ところで、このような平衡状態では、空洞内はいずれの
方向にも温度勾配は実質上存在せず、基板の背面すなわ
ち塊状体の伝熱面は、空洞を、該空洞内壁面から伝熱面
までの肉厚が基板のほぼ全面積にわたり一定となるよう
に形成することにより、この伝熱面と平行な１面内の温
度分布が全く均一な面状の熱源から熱を伝達されること
になる。

これにより伝熱面の面内温度分布は実質完全ζこ均一と
なり、膜厚の均一な成膜が可能となる。

〔実施例〕

第１図および第２図に本発明の一実施例を示す。

図中、第４図および第５図と同一の部材には同一符号を
付し、説明を省略する。成膜室１内には薄膜が形成され
る基板４と平行に対向し、成膜室ｌ内に導入された成膜
原料ガスを前記対向空間内でプラズマ化する電極板１１
が成膜室ｌの内壁に絶縁支持部材１２を介して絶縁状態
に支持されるとともに絶縁筒１３を介して成膜室１から
絶縁状態に引き出され、周波数が通常１３．５６ＭＨｚ
のラジオ周波数を有する高周波電源１９に接続されてい
る。

ところで、成膜室１上方のローラ６に吊り下げられ外部
の駆動系２４により第１図において紙面に垂直方向に搬
送されるサセプタ　２０　は、外部に基板４が固設され
る平行両面を備え内部にこの平行両面と平行にして基板
の大きさをほぼカバーする面積の壁面を形成する空洞２
７を有する方形箱状の塊状体１５　と、この空洞２７内
底面側に水平に配されたシーズヒータ　１４すなわち通
電により発熱する電熱線として広く用いられているニク
ロム線をコイル状に巻いて所定の抵抗値に形成し、これ
をステンレスパイプ中に耐熱性絶縁物質である酸化アル
ミ粉末を介してパイプから絶縁状態に埋め込み、パイプ
両端部に、ニクロム線端部をステンレスパイプから絶縁
するとともにパイプ端部をほぼ気密に封止する。セラミ
７クスからなる封止部材を備えた引出し端子１４ａが設
けられたパイプ状発熱体をコイル状に巻いたコイル状発
熱体と、このコイル状発熱体を浸漬するとともに空洞２
７内上方に気相空間を残す量空洞２７内に注入され封止
栓２５で封止された水とにより塊状の発熱体を構成して
いる。塊状体１５の下方には、シーズヒータ　１４の引
出し端子１４ａを塊状体１５から絶縁状態に該塊状体１
５に固定するための固定部１５ａが形成され、ブッシン
グ１６の頂部に可撓導電板を用いて形成された摺動接触
面にシーズヒータの引出し端子１４ａを接触させている
。塊状体１５にはさらにその側面にサーモスタット１７
が取り付けられ、成Ｉｇ、室ｌ外部からの伝熱面温度の
読取りと、読取り温度による塊状体１５の加熱電源１８
の出力調整可能に成膜室１外部の制御系（図示せず）が
構成されている。なお、図において、２１　は真空ポン
プであり、成膜室ｌ内に導入される成膜原料ガスを排気
しつつ成膜室１内を所定の真空圧に保つ役目を果たす、
この真空圧はプラズマＣＶＤ装置では通常０．１ないし
ＩＱＯＴｏｒｒ範囲として成膜が行われることが多いか
ら、成膜室ｌ内で１ｔ！！縁距離の短い絶縁部分すなわ
ち本実施例ではシーズヒータの引出し端子部（１４ａ）
で放電を生じやすく、このため、加熱電源１８からシー
ズヒータ　１４への電流供給は変圧器１８ａにより電圧
を降圧して行うように装置を構成している。

サセプタ２０をこのように構成し、外部の加熱電源１８
から変圧器１８ａを介してシーズヒータ１４に電流を供
給すると、空／ｆ４２７内の水の温度が上昇する。水の
温度が沸点に達すると気化が急激に進行し、空洞２７内
の圧力は急速に上昇をはしめ、これに伴い水の沸点も上
昇をはしめる。

方、気化により空洞内に充満した水の蒸気は空洞内壁と
接触して冷却され再液化し、この時気化の潜熱を塊状体
１５に与えて塊状体１５の温度を上界させる。空洞２７
内の圧力が上昇し液体の沸点が高くなると空洞２７内壁
から塊状体１５に与えられる熱エネルギも増すから、塊
状体１５は温度上昇をつづけつつ基板４を介し、かつ基
板４以外のみずからの表面からも成膜室１内空間へ熱を
放出する。この放出される熱は塊状体１５の温度ととも
に増して行き、加熱量ｔＡ１８から変圧器１８ａを介し
てシーズヒータ　１４に供給される熱エネルギと塊状体
１５から放出される熱エネルギとが平衡した所で塊状体
１５の温度上昇が止まり、空洞２７内の圧力も一定とな
る。回申の符号１５ｂはこの圧力に対する空洞２７部の
機械的強度を補強するために空洞２７内の対向する壁面
の間に塊状体１５　と一体に形成されたリプである。こ
こには特に図示しないが、このように温度上昇した塊状
体１５の温度は、基板４に近接して塊状体１５に埋め込
まれたサーモスタット　１７を介して成膜室ｌの外部で
読み取られ、基板４の温度が所定の値と一致するように
加熱電源１８の出力が調整される。

第３図はこのように構成されたサセプタ２０が移動する
縦型プラズマＣＶＤ装置の正面図である。

ローラ６が水平方向に間隔をおいて並ふローラ列に吊り
下げられたサセプタ２０は、前段の成膜室１における成
膜完了後、図示されない搬送機構により矢印の方向に移
動して後段の成膜室１に入り、成膜室ｌ内断定位置に到
達すると、塊状体１５下方の固定部Ｌ５ａから突出する
シーズヒータの引出し端子１４ａが成膜室ｌ側のブンシ
ング１６（第１図）の頂部に可撓導電板を用いて形成さ
れている摺動接触面に該導電板を撓ませなから摺動接触
し、加熱電源１８に接続される。また、ここには図示し
ないが、サーモスタンド　１７　　（第２図）もこの位
置で成膜室ｌに設けられた外部引出し端子の接触面に接
触し、外部の温度制御系に接続される。

なお、第３図において、２２　は真空ポンプ２１（第１
図）の吸気側に接続される排気管、２３は成膜室１の水
平度を出しかつ成膜室１の高さを揃えるためのレヘルア
ジャスタである。

〔発明の効果］ 以上に述べたように、本発明によれば、平行に対向し反
対向面側にそれぞれ薄膜を形成すべき基板が密着状態に
固設される鉛直面の間に発熱体を備えたサセプタが、順
に隣り合い内部でプラズマＣＶＤ法による膜形成が行わ
れる成膜室間を順に移動して前記基板に順次新たな薄膜
を多層に形成させて行く縦型プラズマＣＶＤ装置におけ
る前記サセプタを、外部に前記基板が固設される平行両
面を備えるとともに内部に空洞が形成され該空洞内底面
側に通電により発熱する発熱体を収納するとともに該発
熱体を浸漬しかつ空洞内上方に気相空間を残す星の液体
を空洞内に注入、封止してなる塊状の発熱体として構成
したので、外部の電源からサセプタに供給される熱エネ
ルギはすべて塊状体内部に形成された空洞内底面側に収
納された発熱体を介しこの発熱体を浸漬する液体に注入
されるからサセプタの加熱効率が著しく高くなり、基板
の昇温時間が大幅に短縮される。このため、成膜工程間
の時間間隔すなわちタクトタイムが大きく短縮され、薄
膜形成のだめの時間が全製造工程時間に占める割合の大
きい半導体製造の生産性が大きく向上する。また、発熱
体を介して液体に注入される熱エネルギと塊状体から放
出される熱エネルギとが等しくなる平衡状態では、空洞
内はいずれの方向にも温度勾配が実質上存在しないから
、空洞の内壁面を面内温度分布が全く均一な面状発熱部
位として作用させることができ、塊状体の基板への伝熱
面の面内温度分布は実質完全均一となり、膜厚の均一な
成膜が可能となる。しかも本発明による昇温構造は従来
のものに比して簡単であり、経済性１表面汚（員に対す
る保守性にもすぐれるきいうメリットを備えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による昇温構造のサセプタを
備えた縦型プラズマＣＶＤ装置例の説明断面図、第２図
は第１図に示すサセプタの構成を示す正面図、第３回は
第１．２図に示すサセプタが移動する縦型プラズマＣＶ
Ｄ装置の全体構成を示す正面図、第４図はサセプタの使
われ方と従来のサセプタにおける昇温構造とを合わせて
示す成膜室の横断面図、第５図は従来のサセプタの昇温
構造の詳細を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は側
面図である。 ｌ・・・成膜室、２・・・金属板、４・・・基板、１４
・・・シーズヒータ（発熱体）、１５・・・塊状体、１
８・・・加熱電源、２０・・・サセプタ、２５・・・封
止栓、２６・・・水（液体）、２７１ＡｌｌＩ！ 葛　１　図 第 霞 図 図 金属秋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）平行に対向し反対向面側にそれぞれ薄膜を形成すべ
   き基板が密着状態に固設される鉛直面の間に発熱体を備
   えたサセプタが、順に隣り合い内部でプラズマＣＶＤ法
   による膜形成が行われる成膜室間を順に移動して前記基
   板に順次新たな薄膜を多層に形成させて行く縦型プラズ
   マＣＶＤ装置において、前記サセプタが外部に前記基板
   が固設される平行両面を備えるとともに内部に空洞が形
   成され該空洞内底面側に通電により発熱する発熱体を収
   納するとともに該発熱体を浸漬しかつ空洞内上方に気相
   空間を残す量の液体を空洞内に注入、封止してなる塊状
   の発熱体として構成されたことを特徴とする縦型プラズ
   マＣＶＤ装置。