JPH04191375A - 基板加熱装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の製造装置に係わり、特に基板加熱
装置に関する。

（従来の技術） 半導体装置の製造工程で用いる種々の薄膜を基板上に形
成する方法の１つとして、化学的気相堆積法（ＣＶＤ法
）がある。

このＣＶＤ法は、基板表面に原料ガスを輸送し。

基板表面での化学反応により薄膜を形成する方法である
。ここで前記化学反応をすみやかに進行させるために、
熱エネルギー、電気エネルギー、または光エネルギーな
どを利用する。

そしてこのようなＣＶＤ法により薄膜を形成する際、堆
積速度向上、膜質向上のための基板を所望の温度まで加
熱することが多い。

かかる装置として、加熱器を備えた試料台、この試料台
を囲んで治具を設けるものが考えられている０例えば、
基板を加熱し、六フッ化タングステンとシランを原料ガ
スとしてタングステン膜を形成する場合、治具を石英で
構成し、治具内壁にアルミニウム膜等の熱反射膜を蒸着
しておくことにより、治具の加熱を防ぎ、治具への膜成
長を抑制する作用がある。

しかしながら、基板、試料台、治具の加工精度の問題や
加熱によるそり等によりこれらの合せ面に隙間が生じ、
内部にタングステン膜が成長し。

温度分布が不均一になったり、基板表面での堆積速度、
均一性や選択性に影響を与えたり、ゴミの発生原因とな
る問題が生じていた。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、従来の基板加熱装置は、基板、試料
台、治具の合せ面に隙間が生じることにより内部にタン
グステン膜が成長し、このため温度分布が不均一になっ
たり、基板表面での堆積速度が影響を受けたり、成膜の
均一性や選択性が劣化したり、さらにはゴミが発生した
りする問題を抱えていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、その目的
は、基板、試料台、治具の合せ面の隙間が原因で生ずる
上記問題を解決した基板加熱装置を提供することである
。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 前述した問題を解決するため本発明は、原料ガスが導入
される容器と、この容器内に設置され、基板が載置され
る試料台と、この試料台上部の周縁部を囲んで設けられ
た治具と、前記基板を加熱する基板加熱手段と、前記試
料台と前記治具により構成される構造体内を周囲から密
閉する伸縮部材とを具備してなることを特徴とする基板
加熱装置を提供するものである。

（作　用） り構成される構造体内を周囲から密閉するので、前記基
板、試料台、治具等の加工精度の誤差や加熱時のそりに
より生ずるこれらの合せ面の隙間をなくすことができる
。従って、前記隙間を通り前記試料台及び治具等の表面
に原料ガスが回り込むことは防止され、これらの表面に
薄膜は形成されない。この結果、前記基板表面での薄膜
形成速度の向上、ゴミの防止、成膜の均一性が選択性の
向上、基板温度の制御の安定化を達成することができる
。

（実施例） 次に、本発明による実施例を図面を参照して詳細に説明
する。

Ｕと１１外 第１−図（ａ）及び（ｂ）は、本発明による基板加熱装
置の第１の実施例の構成を示す断面図である。第１図（
ａ）は基板を固定した時の、第１図（ｂ）は基板を解除
した時のこの装置の断面図である。なお、この実施例装
置は、抵抗加熱体を組み込んだ枚葉式減圧ＣＶＤ装置で
ある。

第１図（ａ）において、容器１はアルミニウム合金製で
あり、この容器１の壁は冷却パイプ２により水冷されて
いる。容器１内部は減圧ＣＶＤ法により薄膜形成を行う
ための反応室３となっている。

この反応室３に原料ガス供給パイプ４により原料ガスを
供給できるようになっている。前記反応室３の底部には
、図示しない排気系に接続される排気口５が形成され、
前記反応室３内部を減圧状態にすることができるように
なっている。

また、前記反応室３底部には石英サセプタ６が配置され
ており、この上に基板７を加熱するための加熱ｌ＃８が
ばね９を介して固定されている。これらの石英サセプタ
６と加熱器８は試料台を構成している。

一方、加熱器８及び石英サセプタ６の側壁部は、基板固
定時、石英製固定治具１０で覆われる。この石英製固定
治具１０の加熱器８側の表面にはアルミニウム膜１１が
、加熱器８からの熱を反射する熱反射手段として形成さ
れている。

ここで、前記基板７は次のようにして固定及び解除され
る。前述したように基板７は前記加熱器８上に載置され
、この加熱器８には前記ばね９から上方へ押し上げる力
が働く。一方、前記固定治具１０の下部には、基板７を
加熱器８上で固定したり解除するための上下への昇降機
構１２が備えられている。基板７を加熱器８上に固定し
加熱する場合には、第１図（ａ）に示すように固定治具
ｌＯを昇降機構１２により下方に移動せしめ、この固定
治具１０の底面を前記石英サセプタ６上面に密着せしめ
る。この時、ばね９からの上方へ押し上げる力により基
板７の外周部は、加熱器８上面と固定治具ｌＯの加熱器
８側の表面の上端部との間に挟み込まれ、この結果、基
板７は固定される。逆に、基板７を加熱器８上で解除し
搬送する場合には、第１図（ｂ）に示すように固定治具
１０を昇降機構１２により上方に移動せしめて行う。

最後に加熱器８について説明する。加熱器８は、タング
ステン線１３の周囲をアルミナ１４で覆った構造になっ
ている。このタングステン線１３は、電圧をかけて電流
を流すことにより加熱体となり、これにより基板７の加
熱を行う。また、タングステン線１３は銀ロウによりス
パイラル状に巻いた伸縮性のニッケル線１５と接続され
、このニッケル線１５は銅線１６と接続される。さらに
、この銅線１６は図示しない電源に接続され、基板７の
温度を一定に保つように電圧の制御が行われる。

一般に前記固定治具１０の精密な加工には限界があり、
固定治具１０の底面と石英サセプタ６の上面とが密着す
るように加工を行えたとしても、基板７と固定治具１０
との間に隙間ができないように加工することまでは困難
である。また、仮に加工を一完全に行えたとしても、加
熱時には装置各部にそりが発生し隙間ができやすくなる
。この実施例装置のよれば、ばね９により基板７表面の
外周部が固定治具１０の加熱器８側の表面の上端部に押
さえつけられるので、隙間はできない、従って、原料ガ
スがこの隙間を通り、前記加熱器８表面や固定治具１０
の加熱器８側の表面や石英サセプタ６の上面に回り込む
ことは防止され、これらの面に薄膜は形成されない。こ
のため、基板７表面での薄膜形成速度を向上させ、ゴミ
の発生を防止し、成膜の均一性や選択性を向上させ、さ
らには基板温度の制御を安定化することができる。

次に、上記第１図に示した装置を用いて、シリコン酸化
膜パターンで覆われたシリコン基板のシリコン上に選択
的にタングステン膜を繰り返し堆積させた時の効果につ
いて述べる。

第１図の装置の前記加熱器８を用いて、基板７を２６０
℃に加熱した後、前記反応室３内に原料ガスとして六フ
ッ化タングステンを１０ｓｃｃ飄、シランを１０１０５
ｅそれぞれ導入し、前記反応室３の圧力を０．００５Ｔ
ｏｒｒにした。次にシリコン基板７上のシリコン酸化膜
を覆われていないシリコン部分に選択的にタングステン
膜を繰り返し堆積した。

−従来の装置の場合、アルミニウ ム膜桐が持つ効果により、固定治具４面にタングステン
膜が堆積することはないが、基板−と固定治具−の隙間
４及び固定治具昶と石英サセプタ←の隙間光千出を通っ
て反応性の原料ガスが回り込み、加熱器８表面や固定治
具−の加熱器←側の表面及び石英サセプタ軸表面に除々
にタングステン膜が成長してしまった。これに対してこ
の実施例装置では、加工精度の誤差や加熱時のそりによ
り生ずる隙間は伸縮性のあるばね９により吸収されるの
で、前述した原料ガスの回り込みはなく。

繰り返し成膜を行っても加熱器８表面や固定治具１０の
加熱器８側の表面及び石英サセプタ６の上面にタングス
テン膜は成長しなかった。さらに、前述した効果が得ら
れることが確認された。

員又立大凰貫 次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第２図（ａ）及び（ｂ）は、その構成を示す断面図でシ ある。第２図（ａ）は基板を固定した時の第２図（ｂ）
は基板を解除した時のこの装置の断面図である。

この図において、第１図と同一の部分には同一の符号を
付して示し、詳細な説明は省略する。なお、この実施例
装置も加熱体を組み込んだ枚葉式減圧ＣＶＤ装置である
。

この実施例装置が第１図に示した装置と異なる点は、裏
面に熱反射性のアルミニウム膜２２が形成されたリング
状の固定治具２１に対し、伸縮性のあるベロー２３が、
この治具２１の裏面から取付けられており、さらに反応
室３の底部にはリング状の突起部１ａが設けられ、リン
グ内部に石英サセプタ６及び加熱器８が設置されている
点である。ここで、このベロー２３は固定治具２１の裏
面及び突起部１ａの２４はタングステン線１３に対して
電圧を印加する゛ため設けられた銅線である。

次に、基板７の固定及び解除の際の装置の動作について
説明する。基板７を前記加熱器８上に固定し加熱する場
合には、第２図（ａ）に示すように前記固定治具２１を
昇降機構１２により下方に移動せ８の上面との間に基板
７の外周部が挟み込まれ。

これにより基板７は固定される。逆に、基板７を加熱器
８上で解除し搬送する場合には、第２図（ｂ）に示すよ
うに固定治具２１を昇降機構１２により上方に移動せし
めることによって、これを行う。

この実施例装置によれば、加工精度の誤差や加熱時のそ
りにより固定治具２１と基板７との間やベロー２３と固
定治具２１、突起部１ａとの間に生ずる隙間を、伸縮性
のあるベロー２３により吸収することができる。従って
、加熱器８表面等に反応性の原料ガスが回り込むことを
防止でき、第１の実施例と同様の効果が得られる。

茅」Ｊど１度舊− 次に本発明の第３の実施例について説明する。

第３図（ａ）及び（ｂ）はその構成を示す断面図である
。第３図（ａ）は基板を固定した時の、第３図（ｂ）は
基板を解除した時のこの装置の断面図であるにの図にお
いて第２図と同一の部分には同一の符号を付し、て示し
、詳細な説明は省略する。また、この装置も抵抗加熱体
を組み込んだ枚葉式減圧ＣＶＤ装置である。

この実施例装置が第２図に示した装置と異なる点は、裏
面に熱反射性のアルミニウム膜３２が形成されたリング
状の固定治具３１の外周部下部に突起部３１ａが設けら
れるとともに、第２の実施例で述べたベロー２３の代わ
りにゴム、例えばバイトン製されている。

次に基板７の固定及び解除の際の装置の動作について説
明する。基板７を加熱器８上に固定し加熱する場合には
、第３図（ａ）に示すように前記固定治具３１を昇降機
構１２により下方に移動せしめる。

この時、前記Ｏリング３３の上部が縮むとともに、基板
７の外周部が固定治具３１の裏面と加熱器８の内面にも
密接する。逆に、基板７を加熱器８上で解除し搬送する
場合には、第３図（ｂ）に示すように固定治具３１を昇
降機構１２により上方に移動せしめることによって、こ
れを行う。

この実施例装置によれば、加工精度の誤差や加工時のそ
りにより固定治具３１と基板７との間に生ずる隙間及び
固定治具３１の裏面とＯリング３３との間の隙間を、伸
縮性のあるＯリング３３により吸収することができる。

従って、第１の実施例と同様の効果が得られる。

なお、本発明は上記実施例に限定されることはない。

例えば、加熱体による加熱方式は何でもよいほか容器の
冷却方式も何でもよい。さらに、前記実施例で説明した
シリコン基板表面にタングステンを選択的に堆積する方
法はあくまでも一例であり、本発明はＣＶＤ法等により
薄膜を加熱しながら形成する用途全般に適用することが
できる。その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施することが可能である。

〔発明の効果〕

本発明による基板加熱装置によれば、基板表面での薄膜
形成速度が向上し、ゴミの発生が防止され、成膜の均一
性や選択性が向上し、さらには基板温度の制御が安定化
する。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図はそれぞれ本発明による基板加
熱装置の第１、第２、第３の実施例の構成を示す断面図
である。 図において、 １・・・容器、　　　　　１ａ・・・突起部、２・・・
冷却パイプ、　　３・・・反応室、４・・・原料ガス供
給パイプ、 ５・・・排気口、　　　　６・・・石英サセプタ、７・
・・基板、　　　　　８・・・加熱器、９・・・ばね。 １０、２１．３１・・・石英製固定治具。 １１、２２．３２・・・アルミニウム膜、１２・・・昇
降機構、　　　１３・・・タングステン線、１４・・・
アルミナ、　　　１５・・・ニッケル線、１６、２４・
・・銅線、　　　２３・・・ベロー、３３・・・０リン
グ、　　　３１ａ・・・突起部。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　原料ガスが導入される容器と、この容器内に設置され
   、基板が載置される試料台と、この試料台上部の周縁部
   を囲んで設けられた治具と、前記基板を加熱する基板加
   熱手段と、前記試料台と前記治具により構成される構造
   体内を周囲から密閉する伸縮部材とを具備してなること
   を特徴とする基板加熱装置。