JPH0383894A - 気相成長装置 - 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、気相成長装置に関し、特に基板を載置する
基板載置ステージの構造に関するものである。

〔従来の技術〕

第１３図は従来の気相成長装置の断面側面図である。ウ
ェーハ加熱ステージ１はヒータ２により加熱され、ウェ
ーハ載置面３の温度は第１４図に示すような温度分布に
保たれている。半導体ウェーハ４は、ウェーハ載置面３
の温度均一部に載置される。そして、ガス噴出ヘッド５
から半導体ウェーハ４の表面全面に向けて複数の反応ガ
ス６が供給される。反応ガス６は熱化学反応を起こし、
半導体ウェーハ４の表面に反応生成膜として取り込まれ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

反応生ｒｌｉ、膜の成長速度は半導体ウェーハ４の表面
温度に依存するために、反応生成膜の厚さを均一に形成
させるには半導体ウェーハ４を所定の温度で均一に加熱
する必要がある。しかし、従来の装置ではＢ−Ｂ線での
断面平面図である第１５図に示されるように単一のヒー
タ２でウェーハ載置面３の各部を均等に加熱しているた
め、ウェーハ載置面３の外周部では外部に熱の放出があ
り、第１４図に示されるように外周部はどウェーハ載置
面３の温度が低下する。そのため、半導体ウェーハ４を
均一に加熱するためにウェーハ加熱ステ−ジ１を半導体
ウェーハ４の主面外径より大きな径とし、ウェーハ加熱
ステージ１の中央部に半導体ウェーハ４を載置している
。こうすることにより、半導体ウェーハ４は均一に加熱
され、反応生成膜の成長速度は半導体ウェーハ４上にお
いて一定になり、厚さが均一な反応生成膜が形成される
。

しかし、ウェーハ載置面３の半導体ウェーハ４が載置さ
れていない部分も半導体ウェーハ２と同一温度に加熱さ
れるため、この部分に不要な反応生成膜が形成される。

そして、この不要な反応生成膜がはがれ、半導体ウェー
ハ４上に付着し、半導体ウェーハ４上に形成される反応
生成膜の膜厚の均一化を妨げる。これを防止するために
は不要な反応生成膜を除去する必要があり、クリーニン
グに時間を貸さなければならず、稼動率が低下するとい
う問題点がある。

そこで、第１６図に示すように、ウェーハ加熱ステージ
１を半導体ウェーハ４とほぼ同形状、同寸法にし、ウェ
ーハ載置面３上の半導体ウニ’＼４が載置されていない
部分を少なくすれば、不要な反応生成膜のウェーハ載置
面３への付着は減少する。しかし、こうするとウェーハ
載置面３の温度分布は、第１７図のように外周部で温度
が低下したものとなり、半導体ウェーハ４を均一に加熱
することができず、前述したのと同様反応生成膜の膜厚
の均一化が図れないという問題点があった。

また、半導体ウェーハ２の外径寸法が変った時にも、前
記同様の問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、稼動率を低下させることなく、また半導体ウ
ェーハなどの基板の寸法にかかわらず、基板上に均一な
厚さを有する反応生成膜を形成することができる気相成
長装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、基板の表面に反応ガスを供給することによ
り、該基板の表面に所望の膜を形成する気相成長装置に
適用される。

この発明に係る気相成長装置は、基板の形状の相似形状
が同心状に分離して配置された基板載置ステージと、分
離された基板載置ステージ各々に個別に設けられ、別個
独立して制御可能なヒータとを備えている。

〔作用〕

この発明におけるヒータは、基板の相似形状が同心状に
分離して配置された基板載置ステージ各々を別個独立し
て加熱することができるので、基板の寸法が変化しても
基板の表面温度を均一に保つことができるとともに、不
要な基板載置ステージを加熱することがない。

〔実施例〕

第１図はこの発明に係る気相成長装置の一実施例を示す
断面側面図、第２図はウェーハ加熱ステージ１のＡ−Ａ
線での断面平面図である。これらの図において、第１３
図に示した従来装置との相違点は、■ウェーハ加熱ステ
ージ１の同心円上に隙間を設け、この隙間によりウェー
ハ加熱ステージ１を分離したこと、■分離されたウェー
ハ加熱ステージに個別にヒータを設けたことである。隙
間１０ａは中心に設けられている。隙間１０ｂは隙間１
０ａと同心円上に設けられ、５インチ用つ工−ハ加熱ス
テージ１ａと６インチ用ウェーハ加熱ステージ１ｂを分
離し、隙間１０ｃも隙間１０ａと同心円上に設けられ、
６インチ用つニ／＼加熱ステージ１ｂと８インチ用ウェ
ーハ加熱ステージ１ｃを分離している。ヒータ３　ａ　
ｌは、５インチ用ウェーハ加熱ステージ１ａの中心付近
に円状に設けられている。ヒータ３　ａ　２はヒータ３
　ａ　１と同心円上にかつ５インチ用ウェーハ加熱ステ
ージ１ａの外周付近に設けられている。ヒータ３ｂはヒ
ータ３　ａ　１と同心円上に設けられ、６インチ用ウェ
ーハ加熱ステージ１ｂを加熱する。ヒータ３Ｃはヒータ
３　ａ　１と同心円上に設けられ、８インチ用ウェーハ
加熱ステージ１Ｃを加熱する。ヒータ３ａ　　、３ａ　
　、３ｂ、３ｃはヒータ制御向２ 路１００により別個独立してその温度が調整される。そ
の他の構成は従来と同様である。

まず、半導体ウェーハ４が５インチウェーハ４ａの場合
について説明する。５インチウェーハ４ａを第１図に示
すように、５インチ用ウェーハ加熱ステージｌａ上に載
置する。そして、ヒータ制御回路１００によりヒータ３
　ａ　　、　　３　ａ２のみを作動させ５インチウェー
ハ４ａを加熱する。この時、ヒータ３ａ　の温度をヒー
タ３　ａ　１の温度より高く設定する。このように設定
することにより、ウェーハ加熱ステージ１ａの外周部か
らの放熱性を補い、第３図に示すように、ウェーハ４ａ
の表面温度を均一に設定することができる。従って、ガ
ス噴出ヘッド５からウェーハ４に反応ガス６を噴射する
と、ウェーハ４の表面には均一な厚さの反応生成膜が形
成される。また、ヒータ３ｂ、３Ｃは作動していないの
で、ウェーハ４ａの載置面以外が加熱されることがない
。そのため、不要な反応生成膜が形成されることがなく
、従来のように定期的に掃除する必要がないので、装置
の稼動率が向上する。また、隙間１０ｂを設けているの
で、ウェーハ加熱ステージ１ａの熱が他のステージに伝
達されず、このことも不要な反応生成膜が形成されるこ
とを防止している。

次に、半導体ウェーハ４が６インチウェーハ４ｂの場合
について説明する。６インチウェーハ４ｂを第４図に示
すように、６インチ用つェーハ加熱ステージｌｂ上に載
置する。そして、ヒータ制御回路１００によりヒータ３
　ａ　　＝　　３　ａ２　、　３　ｂのみを作動させ、
６インチウェーハ４ｂを加熱する。この時、ヒータ３ｂ
の温度をヒータ３ａ１゜３　ａ　２の温度より高く設定
する。このように設定することにより、ウェーハ加熱ス
テージ１ｂの外周部からの放熱性を補い、第５図に示す
ようにつ工−ハ４ｂの表面温度を均一に設定することが
でき、第１図に示した実施例と同様の効果が得られる。

また、ヒータ３Ｃは作動しておらず、隙間１０ｃが設け
られているので、上記実施例と同様不要な反応生成膜が
形成されることはない。

次に、半導体ウェーハ４が８インチウェーハ４Ｃの場合
について説明する。８インチウェーハ４Ｃを第６図に示
すように、８インチ用つェーハ加熱ステージｌｃ上に載
置する。そして、ヒータ制御回路１００によりヒータ３
ａ　　、３ａ　　、３ｂ。

２ ３Ｃを作動させ、８インチウェーハ４ｃを加熱する。こ
の時、ヒータ３Ｃの温度をヒータ３ａ１゜３ａ、３ｂの
温度より高く設定する。このように設定することにより
、ウェーハ加熱ステージＩＣの外周部からの放熱性を補
うことができ、第７図に示すようにウェーハ４ｃの表面
温度を均一に設定することができ、第１図に示した実施
例と同様の効果が得られる。

ガス噴出ヘッド５から噴出された反応ガス６は第８図に
示すように半導体ウェーハ４の表面に供給された後、半
導体ウェーハ４の外周部に設けられている排気口（図示
せず）を介して排気される。

このとき、半導体ウェーハ４の外周部に近づくほど反応
ガス６が重畳される。そのため、場合によっては、第９
図に示すように半導体ウェーハ４の外周部での反応ガス
６の濃度が中心部のそれよりも著しく濃（なる場合があ
る。このような場合には反応生成膜の膜厚は反応ガス６
の濃度にも依存するため、半導体ウェーハ４の表面温度
を均一に保ったのでは、反応生成膜の膜厚の均一化は図
れない。つまり、表面温度が均一ならば、反応ガス６の
濃度が濃いほど反応生成膜の膜厚は厚くなる。

このことを防止するため、ヒータ制御回路１００により
ヒータ３ａ　　、３ａ　　、３ｂ、３ｃの温度２ を各々独立して制御することにより、第１０図に示すよ
うに、ウェーハ加熱ステージＩＣの外周部に近づくにつ
れ温度が低くなるよう各ヒータの温度を設定する。この
ように設定することにより、半導体ウェーハ４Ｃの表面
に形成される反応生成膜の膜厚の均一化が図れる。

第１１図はこの発明の他の実施例を示す図である。この
実施例では、第１図に示した装置にさらに、真空ポンプ
２００及び不活性ガス供給器３００を設けている。真空
ポンプ２００は半導体ウェーハが載置されている隙間を
真空にすることにより半導体ウェーハとウェーハ加熱ス
テージの密着性を高める。不活性ガス供給器３００は、
半導体ウェーハが載置されていない隙間から不活性ガス
３００ａを噴出させ、半導体ウェーハが載置されていな
いウェーハ加熱ステージ上に異物が付着するのを防止し
ている。その他の構成は上記実施例と同様である。

例えば半導体ウェーハが５インチウェーハ４ａの場合に
は、隙間１０ａを真空ポンプ２００により真空にし、ウ
ェーハ４ａと５インチ用ウェーハ加熱ステージ１ａとの
密着性を向上させ、ウェーハ４ａを固定する。不活性ガ
ス供給器３００よりウェーハ４ａが載置されていない隙
間１０ｂ、１０ｃより不活性ガス３００ａを噴出させる
。不活性ガス３００ａにより他のウェーハ加熱ステージ
に異物が付着することがなく、従ってそのウェーハ加熱
ス・デージ上の異物がはがれ、ウェーハ４ａ上に付着す
ることがないので、ウェーハ４ａｃ７）表面に形成され
る反応生成膜の膜厚の均一化が図れる。また、不活性ガ
スを噴出させるため、反応生成膜形成に影響を与えるこ
とはない。その他の効果は上記実施例と同様である。

第１２図はこの発明の他の実施例を示す図である。この
実施例では第１１図に示した装置にさらにウェーハ加熱
ステージ昇降装置４００を設けている。ウェーハ加熱ス
テージ昇降装置４００は、ＩＲ１＋’ｌｌ　Ｏｂ、　　
１０　ｃにより分離されている各ウェーハ加熱ステージ
を各々個別に昇降させる。例えば、第１２図に示すよう
に半導体ウェーハ４を載置した場合、半導体ウェーハ４
が載置されていない外周のウェーハ加熱ステージをウェ
ーハ加熱ステージ昇降装置４００により下降させる。す
ると、不活性ガス供給器３００から隙間１０ｃに供給さ
れている不活性ガス３００ａの流れが第１２図に示すよ
うに、上方向だけでなく横方向にも流れる。

この横流れにより第１１図の実施例よりも半導体ウェー
ハ４が載置されていないウェーハ加熱ステージ上への異
物付着防止効果が高まる。そのため、半導体ウェーハ４
上に形成される反応生成膜の膜厚の均一性も向上する。

なお、上記実施例では円形の半導体ウェーハ上に反応生
成膜を形成する場合について説明したが、例えば四角形
状のガラス基板上に反応生成膜を形成する場合等、円形
基板以外の基板上に反応生成膜を形成する場合にもこの
発明は適用できる。その場合はウェーハ加熱ステージの
形状を基板の形状に合せればよい。またヒータの数、容
量、種類、配置は任意であり、隙間の大きさも任意であ
る。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、基板の形状の相似形
状が同心状に分離して配置された基板載置ステージと、
分離された基板載置ステージ各々に個別に設けられ、別
個独立して制御可能なヒータとを設け、ヒータにより、
分離された基板載置ステージを別個独立して加熱するよ
うにしたので、基板の寸法が変化しても基板の表面温度
を均一に保つことができるとともに、不要な基板載置ス
テージを加熱することがない。その結果、基板の寸法に
かかわらず基板上に形成される反応生成膜の膜厚を均一
に形成することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る気相成長装置の一実施例を示す
断面側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線での断面平面図
、第３図ないし第１０図は第１図に示した装置の動作を
説明するための図、第１１図および第１２図はこの発明
に係る気相成長装置の他の実施例を示す断面側面図、第
１３図および第１６図は従来の気相成長装置を示す断面
側面図、第１４図は第１３図に示した装置の動作を説明
するための図、第１５図は第１３図のＢ−Ｂ線での断面
平面図、第１７図は第１６図に示した装置の動作を説明
するための図である。 図において、１ａ、１ｂおよび１ｃはウェーハ加熱ステ
ージ、３ａ　　、３ａ　　、３ｂおよび３ｃ２ はヒータ、４ａは半導体ウェーハ、１０ｂおよび１０ｅ
は隙間である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の表面に反応ガスを供給することにより、該
   基板の表面に所望の膜を形成する気相成長装置であって
   、 前記基板の形状の相似形状が同心状に分離して配置され
   た基板載置ステージと、 前記分離された基板載置ステージ各々に個別に設けられ
   、別個独立して制御可能なヒータとを備えた気相成長装
   置。