JPH04352418A - 半導体製造装置 - 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】この発明は、基板を加熱し反応ガ
スを分解することにより薄膜を形成する半導体製造装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造工程における枚葉処理
に対応した基板加熱方法として、ランプを用いて比較的
短時間に基板を加熱するランプ加熱方式が注目されてい
る。

【０００３】ランプ加熱方式を採用した半導体製造装置
としては、例えば、特開昭６１−２７９１２０号公報に
示される装置がある。図４はこの従来の光加熱方式によ
る半導体製造装置の概略構成を示す断面図である。図に
おいて、１は基板が収容された反応容器、２は赤外線ラ
ンプ、３はランプハウジング、４は光透過性ガラス窓、
５はガラス窓のカバー板、６は基板、７はサセプタ、８
は反応ガス供給口、９は反応ガスを含まないキャリアガ
ス供給口、１０はガス排気口である。

【０００４】つぎに動作について説明する。例えば、基
板６上にシリコン多結晶膜を形成する場合、回転するサ
セプタ７上に基板６を載置し、つぎに赤外線ランプ２よ
り赤外線を光透過性ガラス窓４を透して基板６面に照射
し、基板６を加熱する。そして反応ガス供給口８から反
応ガスとしてシランガスを反応容器１内に供給する。同
時にシランガスを含まないキャリアガスをキャリアガス
供給口９より供給し、光透過性窓ガラス４側を基板６に
平行に流し、ガス排気口１０より排出させる。

【０００５】このようにすると、基板６上でシランガス
は分解し、膜前駆ラジカルが生成され、この膜前駆ラジ
カルが基板６に到達し、シリコン多結晶膜が形成される
。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の光加熱方式を採
用した半導体製造装置は、基板６上で生成された膜前駆
ラジカルが基板側より光透過性窓ガラス４側に拡散し、
ガラス窓に付着して不要な反応生成物を形成すると言う
問題点があった。

【０００７】この従来の半導体製造装置では、キャリア
ガスをガラス窓４側に平行に流すことにより、膜前駆ラ
ジカルの窓側への拡散防止を図っている。しかしながら
反応ガス及びキャリアガスの流れ方向の下流側は、上流
側に比べ膜前駆ラジカルの拡散が進行するために、反応
生成物の付着量も増加する。この傾向は基板が大口径化
するにともない著しいものとなり、膜前駆ラジカルの窓
への付着防止が困難となっていた。

【０００８】この結果、不要な反応生成物が窓ガラス面
で成長することにより窓ガラスの光透過特性が劣化し、
基板加熱が信頼性良く行えないという問題が発生した。 さらに、反応生成物が形成膜中にとりこ込まれて、膜の
高品位化を妨げるなどの問題も発生した。

【０００９】また、基板温度は膜形成速度を支配する重
要なパラメータのひとつであり、膜厚および膜質の基板
面内均一性向上を図るために、基板面内温度分布を均一
化することも大きな課題であった。

【００１０】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、基板の温度分布を均一化し
、さらに光透過性窓ガラスに不要な生成物が付着せず、
高品位の膜質と、均一かつ安定した膜厚分布および膜質
分布の薄膜を形成できる半導体製造装置を得ることを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる半導体
製造装置は、基板の一面に反応ガスを供給するとともに
基板の他面側に赤外線吸収部材の一面を当接して設置し
、赤外線吸収部材一面側の反応ガス供給領域と他面側領
域とを赤外線吸収部材により完全に分離するように構成
し、基板の他面側が当接する赤外線吸収部材の一面側を
加熱時に基板が変形する変形形状と同じ形状とすること
により、加熱時の基板と赤外線吸収部材との密着性を基
板全面で等しくできるように構成したものである。

【００１２】

【作用】この発明においては、赤外線吸収部材一面側の
反応ガス供給空間と他面側とが完全に分離されているた
め赤外線吸収部材他面側にあるガラス窓には反応ガスが
拡散しない。また、基板を加熱したときの基板の変形形
状に、赤外線吸収部材が加熱時に湾曲するので、加熱時
の基板との密着が良くなり、基板面内温度分布の均一性
を良くすることができる。

【００１３】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の一実施例を示す断面図であ
り、１〜１０は上記従来装置と同一のものである。１１
は不活性ガス供給部、１２は不活性ガス排気部、１３は
基板６処理面と反対側の基板面に当接する赤外線吸収部
材であり、赤外線吸収部材１３の加熱時において、基板
６が加熱されたときに変形する形状と同じ形状に湾曲す
るように構成される。図１において、赤外線吸収部材１
３は、熱膨張率の異なる２種類の部材を接着したもので
ある。赤外線吸収部材１３の温度が上昇すると２種類の
部材のうち、熱膨張率の大きい部材側が凸となる。した
がって、加熱時の基板６の変形形状に合わせて部材の材
質及び組み合せを変えることにより基板６と同じ変形形
状を得る。また、１４は赤外線吸収部材１３の一面側と
他面側の差圧を計測するための差圧計である。不活性ガ
ス供給部１１より不活性ガスを供給し、不活性ガス排気
部１２より不活性ガスを排気することにより赤外線吸収
部材１３の一面側と他面側との差圧を調節し、赤外線吸
収部材１３に所望の圧力を加え、赤外線吸収部材１３の
形状変形のための一助とする。また、１５は反応ガス供
給口８と接続した反応ガス供給ノズルである。

【００１４】例えば本装置において、シリコン薄膜を形
成する基本動作は、まず赤外線ランプ２により、赤外線
を透過するガラス窓４を透して赤外線吸収部材１３を所
望の温度まで加熱しその温度を保持するとともに、赤外
線吸収部材１３に所望の圧力がかかるように不活性ガス
供給部１１より不活性ガスを供給、不活性ガス排気部１
２より排気する。サセプタ７に基板６を載置し、サセプ
タ７と赤外線吸収部材１３との距離を小さくすることに
より、基板６と所望の温度に保持されている赤外線吸収
部材１３を密着させ、基板６を所望の温度まで加熱する
。

【００１５】そして反応ガス供給ノズル１５から反応ガ
スとしてシランガスを基板６処理面に向けて供給する。 反応後のガスはガス排気部１０により排気する。

【００１６】このようにすると、基板６処理面下でシラ
ンガスは分解し、膜前駆ラジカルが生成され、この膜前
駆ラジカルが基板６処理面に到達し、シリコン多結晶膜
が形成されるのは従来装置と同様である。

【００１７】赤外線吸収部材１３により基板６の一面（
基板処理面）側の反応ガス供給領域と、基板６の他面側
につくられた、ガラス窓４を含む領域とが分離されてい
るため、基板６処理面での膜形成反応に寄与しない膜前
駆ラジカルの窓ガラス４への拡散がなく、窓の曇りを防
止できる。

【００１８】また、赤外線吸収部材１３は加熱時に、基
板６の温度が上昇した時に変形する変形形状と同じ形状
となるよう製作されているため、基板６の全面と密着し
温度均一性向上が図れる。

【００１９】実施例２．図２に示すものでは、赤外線吸
収部材１３を２種類の熱膨張率の異なる部材により構成
し、ハロゲンランプから照射される赤外線により温度が
上昇したときに基板６が変形する変形形状と同じ形状と
なるようにし、基板６との密着性を向上させるとともに
膜前駆ラジカルの光透過性窓ガラス４への拡散を防止し
たものであり、差圧計や不活性ガスを用いないものであ
る。

【００２０】実施例３．図３に示すものでは、赤外線吸
収部材１３を薄い１種類の部材により構成し、赤外線吸
収部材１３の他面側に不活性ガス供給部１１と不活性ガ
ス排気部１２とを兼ね備えるとともに、赤外線吸収部材
１３の一面側と他面側との差圧を計測する差圧計１５を
設置し、赤外線吸収部材の一面側と他面側との差圧を調
整することにより赤外線吸収部材に必要な力を加え基板
６が加熱されたときに変形する形状と同じ形状となるよ
うにし、基板６との密着性を良くするとともに膜前駆ラ
ジカルの光透過性窓ガラス４への拡散を防止したもので
ある。この実施例では赤外線吸収部材１３は薄い１種類
の部材により構成されており、基板の両側の差圧をコン
トロールすることで容易に基板と赤外線吸収部材１３と
の密着性が得られる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば基板の
一面に反応ガスを供給するとともに基板の他面側に赤外
線吸収部材の一面を当接して設置し、赤外線吸収部材一
面側の反応ガス供給領域と他面側領域とを赤外線吸収部
材により完全に分離するように構成し、さらに赤外線吸
収部材を加熱時に基板が変形する変形形状と同じ形状と
なるようにしたので、加熱時の基板と赤外線吸収部材と
の密着性を基板全面で等しくでき、基板の温度均一性が
向上する。また、光透過性窓ガラスに不要な生成物が付
着せず、高品位の膜質と、均一かつ安定した膜厚分布お
よび膜質分布の薄膜を形成できる半導体製造装置が得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す断面図である。

【図２】この発明の実施例２を示す断面図である。

【図３】この発明の実施例３を示す断面図である。

【図４】従来の半導体製造装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１　　反応容器 ２　　赤外線ランプ ４　　光透過性ガラス窓 ６　　基板 ８　　反応ガス供給口 １０　　ガス排気口 １３　　赤外線吸収部材 １４　　差圧計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板が収容され、光透過性を有するガ
   ラス窓を設けた反応容器、上記基板の一面側に反応ガス
   を供給するガス供給口と反応後のガスを排気するガス排
   気口、上記基板の他面側が当接し、上記基板の一面側の
   反応ガス供給領域と、上記基板の他面側につくられた、
   上記ガラス窓を含む領域とを分離する赤外線吸収部材、
   上記反応容器のガラス窓外側に設けられ、上記ガラス窓
   を透して上記赤外線吸収部材に光を照射し加熱する光照
   射手段、及び上記赤外線吸収部材の加熱時に、上記赤外
   線吸収部材を加熱時の基板形状に沿って湾曲させる手段
   を備えた半導体製造装置。