JPH04311572A - 成膜処理装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等の被処
理基板に被膜を形成するための成膜処理装置に係り、よ
り詳細には基板設置台の新規な構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の成膜工程で半導体ウエ
ハを一枚ごとに成膜する枚葉式のＣＶＤ装置は、半導体
ウエハだけを加熱し、処理室全体を加熱しないので、コ
ールドウォールＣＶＤ装置とも称されている。従来のこ
の種ＣＶＤ装置では、図６（Ａ）に示すように、平坦面
に形成された基板設置台１００上に半導体ウエハ１０２
を設置し、適当なヒータ（図示せず）により基板設置台
１００を介して半導体ウエハ１０２を加熱しながら、半
導体ウエハ１０２に所定のガスを供給し、そのガスの分
解生成物あるいは反応生成物を半導体ウエハ１０２上に
堆積させるようにしている。このような成膜処理では、
半導体ウエハ１０２上に形成される被膜の膜質はウエハ
温度に依存するため、高精度な加熱制御が要求される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来のＣＶＤ装置においては、ヒータで基板設置台１
００を均一に加熱しても、設置台中心部では蓄熱しやす
く設置台外周縁部では放熱しやすいため、基板設置台１
００の温度は図６（Ｂ）　の曲線ＴＡに示すように中心
部で最も高く外周縁部に近づくほど低くなるような温度
分布となる。これがため、基板設置台１００上に設置さ
れている半導体ウエハ１０２は、基板設置台１００の温
度が不均一であること、また半導体ウエハ１０２も外周
部ほど放熱しやすいことから、図６（Ｂ）　の曲線ＴＢ
に示すようにさらに中心部で温度が高く周辺部で温度の
低い温度分布を呈し、その結果半導体ウエハ１０２上に
不均一な膜質の被膜が形成され、被膜の膜厚やシート（
表面）抵抗等の重要な特性の均一性が劣化し、半導体素
子の歩留りが低下するという改善点を有していた。

【０００４】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、半導体ウエハ等の被処理基板を均一な温度分布
で加熱し、被処理基板上にバラツキの小さい均一な膜質
の被膜を形成するようにした成膜処理装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の成膜処理装置は、処理室内の加熱設置台に
被処理基板を設置して、前記基板設置台を介して前記被
処理基板を加熱しながら所定の成膜処理により前記被処
理基板の表面に被膜を形成する成膜処理装置において、
前記基板設置台に前記被処理基板の裏面の外周縁部と接
するための凸面部を設け、前記凸面部の内側に窪みを形
成する構成とした。

【０００６】本発明において、基板設置上の凸面部は、
被処理基板の裏面の外周縁部と適当な接触面積をもって
接触ないし密着するような面を有するものであればよく
、被処理基板の外周からはみ出るような凸面部でもよい
。

【０００７】

【作用】本発明の基板設置台に被処理基板が設置される
と、被処理基板の裏面の外周縁部が凸面部に接し、外周
縁部より内側の部分は基板設置台の窪みの底面と所定の
間隔を置いて対向する。これにより、被処理基板の外周
縁部は基板設置台の凸面部より輻射熱だけでなく熱伝導
によっても加熱されるのに対して、外周縁部の内側部分
は基板設置台の窪みの底面からの輻射熱だけで加熱され
る。これにより、被処理基板は、中心部付近よりも外周
縁部付近でより効果的に加熱される。したがって、基板
設置台の温度が中央部で最も高く外周縁部に近づくほど
低くなるような温度分布の場合、被処理基板においては
中央部と外周部とでほぼ均一な温度分布となる。その結
果、均一な温度に加熱された被処理基板上に被膜が形成
されることとなり、バラツキの小さい均一な膜質が得ら
れる。

【０００８】

【実施例】以下、図１〜図６を参照して本発明の実施例
を説明する。図１は、本発明の一実施例による枚葉式Ｃ
ＶＤ装置の全体構成を示す斜視図、図２および図３はこ
のＣＶＤ装置の要部の構造を示す断面図および平面図で
ある。

【０００９】図１において、このＣＶＤ装置の処理室１
０はたとえばＡｌ（アルミニウム）からなる円筒状の真
空チャンバで、この処理室１０の中央上部に本実施例に
よる基板設置台１２が下向きに配設されている。したが
って、被処理基板である半導体ウエハ１４は、その表面
（被処理面）が下向きになるようにして基板設置台１２
に設置される。基板設置台１２に半導体ウエハ１４を設
置するために、基板設置台１２に隣接して配置された支
持体１６がエアシリンダ等の昇降機構１８による駆動で
上昇して半導体ウエハ１４の表面の外周縁部に係止する
ことにより、半導体ウエハ１４をたとえばカーボングラ
ファイトからなる設置台１２に固定保持するようになっ
ている。

【００１０】基板設置台１２の裏側には真空室２０が設
けられ、この真空室２０の上方に、たとえば出力８ＫＷ
のハロゲンランプ２４が配設されている。真空室２０の
上面には石英板２２が取り付けられ、ハロゲンランプ２
４からの光は石英板２２を通って基板設置台１２の裏面
に照射し、その光エネルギで基板設置台１２がたとえば
６５０〜７００゜Ｃ程度に加熱され、この加熱された基
板設置台１２を介して半導体ウエハ１４がたとえば５０
０〜５５０゜Ｃ程度に加熱されるようになっている。ま
た、真空室２０の側面よりガス供給管２６が引き出され
、このガス供給管２６を介してガス供給源（図示せず）
より、たとえば１〜１０Ｔｏｒｒ程度に減圧されたＨｅ
（ヘリウム）またはＡｒ（アルゴン）等の中性ガスが真
空室２０内に供給されるようになっている。

【００１１】処理室１０の下部には、処理室１０内に所
定の反応ガスを供給するための、たとえば直径０．３ｍ
ｍの孔部が複数設けられたガス導入機構２８，３０が設
けられている。たとえば、直径８インチ、厚さ０．７ｍ
ｍの半導体ウエハ１４上に、膜厚１０００ÅのＷＳｉ（
タングステン・シリサイド）の被膜を形成する場合、反
応ガスとして、たとえば０．２Ｔｏｒｒ程度に減圧され
たＳｉＨ２　Ｃｌ（ジクロールシラン）およびＷＦ６　
（六フッ化タングステン）がそれぞれ３００ｓｃｃｍ、
４ｓｃｃｍのレートで処理室１０内に供給される。これ
ら反応ガスの流れを制御するために、ガス制御板３２が
基板設置台１２と対向して配置されている。このガス流
制御板３２は、ガス導入機構２８，３０からの反応ガス
を半導体ウエハ１４の表面（被処理面）全体に均一に送
るよう、駆動機構３４によって最適な位置に調整される
。

【００１２】処理室１０の上部において基板設置台１２
の周囲には複数本の排気管３６が取り付けられ、処理室
１０内のガスはこれらの排気管３６を介して排気口側へ
排出されるようになっている。処理室１０の側壁には、
半導体ウエハ１４を出し入れするためにゲートバルブ３
８が設けられている。

【００１３】さて、図２（Ａ）　および図３に明示する
ように、本実施例による基板設置台１２には、半導体ウ
エハ１４の形状に対応した環状の凸面部１２Ａが設けら
れ、この凸面部１２Ａの内側には窪み１２Ｂが形成され
ている。したがって、半導体ウエハ１４が基板設置台１
２に設置された状態では、図２（Ａ）　に示すように、
半導体ウエハ１４の裏面の外周縁部が凸面部１２Ａに接
し、凸面部１２Ａの内側のウエハ裏面部は窪み１２Ｂの
底面と所定の間隔を置いて対向する。これにより、半導
体ウエハ１４の外周縁部は基板設置台１２の凸面部１２
Ａより直接的に、つまり輻射熱に加えて熱伝導により加
熱されるのに対して、半導体ウエハ１４の他の（外周縁
部より内側の）部分は基板設置台１２の窪み１２Ｂの底
面からの輻射熱によって加熱される。したがって、ハロ
ゲンランプ２４からの光エネルギによって加熱される基
板設置台１２の温度が図２（Ｂ）　の曲線ＴＡで示すよ
うに中央部で最も高く外周縁部に近づくほど低くなるよ
うな温度分布の場合、半導体ウエハ１４の温度は図２（
Ｂ）　の鎖線の曲線ＴＢで示すようにほぼ均一な温度分
布となる。

【００１４】さらに、この実施例では、基板設置台１２
の窪み１２Ｂの中央底部に輻射抑制板１３が設けられる
。この輻射抑制板１３の材質は、半導体ウエハ１４の裏
面に蒸着するおそれのない材質であれば任意のものでよ
く、たとえばグラファイト、セラミック等でよい。した
がって、基板設置台１２からの輻射熱はこの輻射抑制板
１３によって遮られるため、輻射抑制板１３と対向する
半導体ウエハ１４の中央部の受ける加熱量は相対的に低
減される。これにより、半導体ウエハ１４の温度は図２
（Ｂ）　の点線の曲線ＴＢ’のような温度分布となり、
ウエハ中央部に対して特別の加熱抑制効果を得ることが
できる。

【００１５】また、この実施例では、基板設置台１２に
数個（図示の例では４個）の貫通孔１２Ｃが穿孔されて
おり、真空室２０内の中性ガスはこれらの貫通孔１２Ｃ
を通って基板設置台１２の窪み１２Ｂ側に送られるよう
になっている。そして、窪み１２Ｂ内に送られてきた中
性ガスは、そこで対流してから凸面部１２Ａと半導体ウ
エハ１４の外周縁部との小さな隙間を通って処理室１０
内へ抜ける。このような中性ガスの気流により、一次的
効果として、処理室１０内の反応ガスが半導体ウエハ１
４の裏面側へ侵入するのを防止し、ひいてはウエハ裏面
上に不所望な被膜が形成される事態を防止できるが、さ
らに二次的効果として、基板設置台１２より半導体ウエ
ハ１４に与えられる加熱を中性ガスの対流によって均一
にならすことができ、図２（Ｂ）　の実線の曲線ＴＢ”
で示すように半導体ウエハ１４を殆ど均一に加熱するこ
とが可能となる。

【００１６】本実施例によれば、上記のような諸条件で
直径８インチ、厚さ０．７ｍｍの半導体ウエハ１４上に
膜厚１０００ÅのＷＳｉ（タングステン・シリサイド）
被膜を形成する場合、約８０Ω／スクエアのシート抵抗
を得ることができ、しかもそのバラツキを約３％（従来
方式によると約２０％）まで大幅に低減することができ
る。

【００１７】図４は、一変形例による基板設置台１２’
の構造を示す。上記実施例では半導体ウエハ１４の外周
縁部に対応した比較的細い環状の凸面部１２Ａを設けた
のに対し、この変形例では窪み１２Ｂ’の外周全部を凸
面部１２Ａ’としたものである。

【００１８】図５は、別の実施例による基板設置台の構
造を示す。この基板設置台４０は、うず巻状の抵抗発熱
線４２を内蔵しており、この抵抗発熱線４２に電流を流
し抵抗発熱させることにより半導体ウエハを加熱するも
のである。しかも、この抵抗発熱線４２には中間タップ
Ｗｃが設けられ、内側電極Ｗｉ　と中間タップＷｉ　の
間（内側領域）には比較的小さな電流が流される一方、
外側電極Ｗｏ　と中間タップＷｃとの間（外側領域）に
は比較的大きな電流が流される。これにより、内側領域
における蓄熱効果と外側領域における放熱効果による温
度差がある程度補償される。この方式は、ゾーン加熱方
式と称され、周知技術である。この実施例は、かかるゾ
ーン加熱方式に本発明を適用し、基板設置台４０の外周
縁部に凸面部４０Ａを設け、この凸面部４０Ａの内側を
窪み４０Ｂを形成したものであり、半導体ウエハ等の被
処理基板をより均一に加熱することが可能である。

【００１９】なお、上述した実施例は枚葉式のＣＶＤ装
置に係るものであったが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、基板設置台より被処理基板を加熱しながら
被処理基板上に被膜を形成するスパッタ装置等の任意の
形式の成膜処理装置に適用可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、基板設
置台に被処理基板の裏面の外周縁部と接するための凸面
部を設け、この凸面部の内側に窪みを形成することによ
り、被処理基板全体を均一な温度に加熱した状態の下で
成膜処理を行うことが可能であり、バラツキの少ない均
一な膜質の被膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による枚葉式ＣＶＤ装置の全
体構成を示す斜視図である。

【図２】図１のＣＶＤ装置の要部の詳細な構成を示す断
面図、および基板設置台１２と半導体ウエハ１４の温度
分布を示す図である。

【図３】実施例による基板設置台１２の詳細な構成を示
す面図である。

【図４】変形例による基板設置台１２’の詳細な構成を
示す断面図である。

【図５】別の実施例による基板設置台４０の構成を示す
平面図である。

【図６】従来のＣＶＤ装置における基板設置台の構成を
示す平面図である。

【符号の説明】

１０　　　　処理室 １２　　　　基板設置台 １２’　　基板設置台 １２Ａ　　凸面部 １２Ｂ　　窪み １２Ｃ　　貫通孔 １４　　　　半導体ウエハ ２４　　　　ハロゲンランプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　処理室内の基板設置台に被処理基板を
   設置し、前記基板設置台より前記被処理基板を加熱しな
   がら所定の成膜処理によって前記被処理基板の表面に被
   膜を形成する成膜処理装置において、前記基板設置台に
   前記被処理基板の裏面の外周縁部と接するための凸面部
   を設け、前記凸面部の内側に窪みを形成したことを特徴
   とする成膜処理装置。