JPH06132231A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents
Ｃｖｄ装置Info
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- JPH06132231A JPH06132231A JP28131692A JP28131692A JPH06132231A JP H06132231 A JPH06132231 A JP H06132231A JP 28131692 A JP28131692 A JP 28131692A JP 28131692 A JP28131692 A JP 28131692A JP H06132231 A JPH06132231 A JP H06132231A
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- gap
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＣＶＤ装置において、反応炉内の圧力変動によ
るウエハ温度の変化を低減し、半導体素子製造過程にお
ける歩留まりの向上と高スル−プット化を実現する。 【構成】油圧シリンダ２１、ベローズ２２、サポート２
３及び押上棒２４よりなる間隙制御機構２０を用いて、
ウエハ１４と均熱板７との間隙Ｌを制御する。間隙Ｌ
は、間隙Ｌに対する反応炉内ガスの平均自由行程λの比
によって定義されるクヌッセン数Ｋ（Ｋ＝λ／Ｌ）が、
約０．０１以下になる様に設定する。これにより、ウエ
ハ１４と均熱板７との間隙によって形成される空間領域
の流れ形態が粘性流になり、炉内圧力変動に伴うガスの
熱伝達量が一定となり、ウエハ１４の温度変化が低減す
る。
るウエハ温度の変化を低減し、半導体素子製造過程にお
ける歩留まりの向上と高スル−プット化を実現する。 【構成】油圧シリンダ２１、ベローズ２２、サポート２
３及び押上棒２４よりなる間隙制御機構２０を用いて、
ウエハ１４と均熱板７との間隙Ｌを制御する。間隙Ｌ
は、間隙Ｌに対する反応炉内ガスの平均自由行程λの比
によって定義されるクヌッセン数Ｋ（Ｋ＝λ／Ｌ）が、
約０．０１以下になる様に設定する。これにより、ウエ
ハ１４と均熱板７との間隙によって形成される空間領域
の流れ形態が粘性流になり、炉内圧力変動に伴うガスの
熱伝達量が一定となり、ウエハ１４の温度変化が低減す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＶＤ装置に係り、特
に、真空容器内に設けたサセプタ上に半導体ウエハを載
置して、ウエハ面上に薄膜を生成するＣＶＤ装置に関す
る。
に、真空容器内に設けたサセプタ上に半導体ウエハを載
置して、ウエハ面上に薄膜を生成するＣＶＤ装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】16MDRAMから64MDRAMへと、急激に進む半
導体素子の高集積化に伴い、エッチング装置やＣＶＤ装
置等の半導体製造装置の多くは、素子ダメージの低減や
微細加工精度向上の観点から、真空雰囲気中でエッチン
グやＣＶＤプロセスを行なう様になってきている。
導体素子の高集積化に伴い、エッチング装置やＣＶＤ装
置等の半導体製造装置の多くは、素子ダメージの低減や
微細加工精度向上の観点から、真空雰囲気中でエッチン
グやＣＶＤプロセスを行なう様になってきている。
【０００３】そして、このような半導体製造装置、例え
ば、熱ＣＶＤ装置では、ＳｉＨ4，ＴＥＯＳ（Tetra-Eth
yl-Ortho-Silicate：Ｓi(ＯＣ2Ｈ5）4）等の原料ガスを
真空（反応）容器内に導入し、ウエハをサセプタのヒー
タで加熱することにより、原料ガスを反応させてウエハ
表面上にＳｉＯ2等の薄膜を形成している。
ば、熱ＣＶＤ装置では、ＳｉＨ4，ＴＥＯＳ（Tetra-Eth
yl-Ortho-Silicate：Ｓi(ＯＣ2Ｈ5）4）等の原料ガスを
真空（反応）容器内に導入し、ウエハをサセプタのヒー
タで加熱することにより、原料ガスを反応させてウエハ
表面上にＳｉＯ2等の薄膜を形成している。
【０００４】ところで、量産プロセスでの成膜速度や膜
厚の均一性等を確保するために、原料ガス量、成膜温度
や圧力などをパラメータとして、予め成膜実験を行う事
により成膜条件を決定し、この成膜条件に基づいて実際
の生産プロセスを行なっている。
厚の均一性等を確保するために、原料ガス量、成膜温度
や圧力などをパラメータとして、予め成膜実験を行う事
により成膜条件を決定し、この成膜条件に基づいて実際
の生産プロセスを行なっている。
【０００５】この従来の薄膜製造装置（ＣＶＤ装置）の
例としては、ウエハを載置するサセプタ部について特開
平３−７３５２７号公報や特開平３−４１７２３号公報
に記載さがある。この従来例では、反応炉内の基板載置
台の下部にヒータを配置し、ヒータにより基板載置台を
加熱し、この加熱された基板載置台によりウエハを間接
加熱している。
例としては、ウエハを載置するサセプタ部について特開
平３−７３５２７号公報や特開平３−４１７２３号公報
に記載さがある。この従来例では、反応炉内の基板載置
台の下部にヒータを配置し、ヒータにより基板載置台を
加熱し、この加熱された基板載置台によりウエハを間接
加熱している。
【０００６】そして、このように構成した場合、基板載
置台の温度を熱電対等で検出し、この基板載置台温度が
決められた値になる様に制御（例えば比例微積分制御：
ＰＩＤ制御）することにより、間接的にウエハの温度設
定を行っている。
置台の温度を熱電対等で検出し、この基板載置台温度が
決められた値になる様に制御（例えば比例微積分制御：
ＰＩＤ制御）することにより、間接的にウエハの温度設
定を行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ウエハ温度と成膜速
度、膜質との間には、密接な関係があり、ウエハ温度が
変化すると成膜速度や膜質が大きく変化する。しかし、
上記従来技術においては、ウエハ温度を間接的に設定す
るために、真空容器内の圧力等が変化した時の実際のウ
エハ温度が分からないという不具合があった。これに対
して、成膜中のウエハ温度を放射温度計等により、直接
計測する方法等が提案されているが、装置構成の複雑化
や測定精度が不十分であり、実用化が困難である。
度、膜質との間には、密接な関係があり、ウエハ温度が
変化すると成膜速度や膜質が大きく変化する。しかし、
上記従来技術においては、ウエハ温度を間接的に設定す
るために、真空容器内の圧力等が変化した時の実際のウ
エハ温度が分からないという不具合があった。これに対
して、成膜中のウエハ温度を放射温度計等により、直接
計測する方法等が提案されているが、装置構成の複雑化
や測定精度が不十分であり、実用化が困難である。
【０００８】また、成膜中のウエハ温度が分からないた
めに、成膜中のウエハ温度の変化による異常が、ウエハ
成膜終了後の検査で初めて分かり、半導体素子生産にお
ける歩留まりの低下の一因となっていた。
めに、成膜中のウエハ温度の変化による異常が、ウエハ
成膜終了後の検査で初めて分かり、半導体素子生産にお
ける歩留まりの低下の一因となっていた。
【０００９】本発明の目的は、成膜中のウエハ温度を安
定化して、半導体素子生産における歩留まりの向上と高
スル−プット化を実現することにある。
定化して、半導体素子生産における歩留まりの向上と高
スル−プット化を実現することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、成膜中のウエ
ハ温度を安定にするために、ウエハとサセプタで形成さ
れる空間領域のガスの流れ形態を分子流あるいは粘性流
領域になる様にする。そのために、ウエハとサセプタま
たは均熱板との設置間隔を適宜設定できる隙間制御機構
を設け、この隙間制御機構を用いてウエハとサセプタと
の設置隙間をプロセス圧力に対応させて変化させたもの
である。
ハ温度を安定にするために、ウエハとサセプタで形成さ
れる空間領域のガスの流れ形態を分子流あるいは粘性流
領域になる様にする。そのために、ウエハとサセプタま
たは均熱板との設置間隔を適宜設定できる隙間制御機構
を設け、この隙間制御機構を用いてウエハとサセプタと
の設置隙間をプロセス圧力に対応させて変化させたもの
である。
【００１１】また、真空容器全体を排気する真空排気手
段の他に、ウエハとサセプタとの間隙によって形成され
る空間領域を排気する第２の真空排気手段を設けたもの
である。
段の他に、ウエハとサセプタとの間隙によって形成され
る空間領域を排気する第２の真空排気手段を設けたもの
である。
【００１２】また、サセプタに適当な高さのピンを複数
本設け、このピンの上にウエハを載置してサセプタとウ
エハとの間隙を制御したものである。
本設け、このピンの上にウエハを載置してサセプタとウ
エハとの間隙を制御したものである。
【００１３】さらに、真空容器と、この真空容器の内部
に設けたヒータ及び均熱板とを有するサセプタと、サセ
プタに載置したウエハとを備え、真空容器に反応性ガス
を導入して前記ウエハの表面に膜を形成するＣＶＤ装置
において、真空容器にウエハと均熱板間の間隙を調整す
る間隙制御機構を設け、前記間隙をＬ、前記真空容器内
のガス分子の平均自由行程をλとしたときに、Ｋ＝λ／
Ｌ で表されるクヌッセン数を、Ｋ≧１．０ またはＫ
≦０．０１ としたものである。
に設けたヒータ及び均熱板とを有するサセプタと、サセ
プタに載置したウエハとを備え、真空容器に反応性ガス
を導入して前記ウエハの表面に膜を形成するＣＶＤ装置
において、真空容器にウエハと均熱板間の間隙を調整す
る間隙制御機構を設け、前記間隙をＬ、前記真空容器内
のガス分子の平均自由行程をλとしたときに、Ｋ＝λ／
Ｌ で表されるクヌッセン数を、Ｋ≧１．０ またはＫ
≦０．０１ としたものである。
【００１４】
【作用】真空容器内では、容器内圧力が変化すると、サ
セプタの均熱板設定温度を一定にする様に制御しても、
実際のウエハ温度が大きく変動する。これについては、
実験的に確認した。その実験に用いた装置を図６に示
す。実験では、均熱板５４（ヒータ５６）の設定温度が
一定になるように、温度制御装置５５を用いてＰＩＤ制
御した。そして、バルブ５８でガス導入管５９から流入
するガス量を調整し、真空容器５０内圧力を変化させ、
ウエハ５２に取り付けたクロメル−アルメル熱電対５３
でウエハ５２の温度を検出した。その実験結果を図７に
示す。この図７から分かる様に、均熱板設定温度が一定
にもかかわらず、圧力が 0.1〜100 Torr の範囲では、
ウエハ温度が大きく変化する。これに対し、これより圧
力が高い場合及び低い場合には、ほぼウエハ温度が安定
している。
セプタの均熱板設定温度を一定にする様に制御しても、
実際のウエハ温度が大きく変動する。これについては、
実験的に確認した。その実験に用いた装置を図６に示
す。実験では、均熱板５４（ヒータ５６）の設定温度が
一定になるように、温度制御装置５５を用いてＰＩＤ制
御した。そして、バルブ５８でガス導入管５９から流入
するガス量を調整し、真空容器５０内圧力を変化させ、
ウエハ５２に取り付けたクロメル−アルメル熱電対５３
でウエハ５２の温度を検出した。その実験結果を図７に
示す。この図７から分かる様に、均熱板設定温度が一定
にもかかわらず、圧力が 0.1〜100 Torr の範囲では、
ウエハ温度が大きく変化する。これに対し、これより圧
力が高い場合及び低い場合には、ほぼウエハ温度が安定
している。
【００１５】この原因について、図８を用いて説明す
る。
る。
【００１６】均熱板からウエハへの熱伝達経路として
は、(a)真空容器内のガスによる熱伝導、(b)均熱板から
の輻射、の２つがあり、ウエハはこの２つの熱伝達によ
り温度上昇する。図７に示す様に、均熱板からの輻射に
よる熱伝達量は、圧力に関係なくほぼ一定であると考え
られる。これに対し、ガスの熱伝導による熱伝達量は、
ガス密度の影響、つまり、圧力の影響を受ける。
は、(a)真空容器内のガスによる熱伝導、(b)均熱板から
の輻射、の２つがあり、ウエハはこの２つの熱伝達によ
り温度上昇する。図７に示す様に、均熱板からの輻射に
よる熱伝達量は、圧力に関係なくほぼ一定であると考え
られる。これに対し、ガスの熱伝導による熱伝達量は、
ガス密度の影響、つまり、圧力の影響を受ける。
【００１７】ウエハと均熱板とにより形成される領域の
流れ形態は、ウエハと均熱板との距離をＬとし、真空容
器内の圧力によって決まるガス分子の平均自由行程をλ
とすると、 Ｋ= λ/Ｌ で定義されるクヌッセン数Ｋの大きさにより、以下の様
に分類できる。
流れ形態は、ウエハと均熱板との距離をＬとし、真空容
器内の圧力によって決まるガス分子の平均自由行程をλ
とすると、 Ｋ= λ/Ｌ で定義されるクヌッセン数Ｋの大きさにより、以下の様
に分類できる。
【００１８】 Ｋ≧１０ → 分子流 １０＞Ｋ＞０．０１ → 中間流 Ｋ≦０．０１ → 粘性流 実験においては、ウエハと均熱板との平均的な隙間Ｌが
50μmであるので、各真空容器圧力におけるクヌッセン
数Ｋを計算すると、図８の様になる。
50μmであるので、各真空容器圧力におけるクヌッセン
数Ｋを計算すると、図８の様になる。
【００１９】この様な流れ形態の分類において、雰囲気
ガスの熱伝導によるウエハへの熱伝達を説明すると、ク
ヌッセン数Ｋが１０以上の分子流領域では、均熱板から
ウエハに衝突する分子数がガス密度に比例するために、
熱伝導によるウエハの温度上昇は圧力に比例して増加す
る。しかしながら、分子流領域では、圧力が１桁変化し
ても、変化の絶対量が僅かであるために、そのウエハ温
度の変化に及ぼす影響は少ない。
ガスの熱伝導によるウエハへの熱伝達を説明すると、ク
ヌッセン数Ｋが１０以上の分子流領域では、均熱板から
ウエハに衝突する分子数がガス密度に比例するために、
熱伝導によるウエハの温度上昇は圧力に比例して増加す
る。しかしながら、分子流領域では、圧力が１桁変化し
ても、変化の絶対量が僅かであるために、そのウエハ温
度の変化に及ぼす影響は少ない。
【００２０】クヌッセン数Ｋが０.０１から１０の範囲
の中間流領域では、ウエハに直接衝突する分子数が圧力
に比例して増加するが、分子間衝突によりウエハに到達
しない分子数も増加するために、全体的には熱伝導によ
るウエハの圧力上昇に伴う温度上昇の変化が分子流に比
べて緩やかなる。しかし、衝突する分子数は分子流域に
比べて圧倒的に多いので、ウエハの温度変化に及ぼす圧
力の影響が大きい。
の中間流領域では、ウエハに直接衝突する分子数が圧力
に比例して増加するが、分子間衝突によりウエハに到達
しない分子数も増加するために、全体的には熱伝導によ
るウエハの圧力上昇に伴う温度上昇の変化が分子流に比
べて緩やかなる。しかし、衝突する分子数は分子流域に
比べて圧倒的に多いので、ウエハの温度変化に及ぼす圧
力の影響が大きい。
【００２１】クヌッセン数Ｋが０.０１以下の粘性流領
域、つまり圧力の高い領域では、均熱板からウエハに到
達するまでに、分子間衝突が頻繁に起こるために、結局
ウエハに衝突する分子数が圧力によって変化せず、熱伝
導によりウエハの温度上昇が一定となる。
域、つまり圧力の高い領域では、均熱板からウエハに到
達するまでに、分子間衝突が頻繁に起こるために、結局
ウエハに衝突する分子数が圧力によって変化せず、熱伝
導によりウエハの温度上昇が一定となる。
【００２２】以上述べた様に、真空容器内において、均
熱板等の温度を一定に制御して、ウエハ温度を間接的に
設定する方式では、ウエハと均熱板とにより形成される
領域の流れ形態（分子流、中間流、粘性流）によって、
ウエハ温度が真空容器内圧力によって大きく変化する。
つまり、分子流、粘性流領域では、圧力変動があっても
ウエハ温度はほぼ一定である。これに対して、中間流領
域では、圧力変動によってウエハ温度が大きく変化す
る。従って、ウエハと均熱板とにより形成される領域の
流れ形態が中間流になる様な半導体製造装置やプロセス
では、圧力によるウエハ温度変化に十分注意を払わなけ
ればならない。例えば、ウエハ温度４００度程度のＳi2
Ｈ6 + Ｏ2 反応系では、温度が１度変わると、成膜速度
が数％変化する。
熱板等の温度を一定に制御して、ウエハ温度を間接的に
設定する方式では、ウエハと均熱板とにより形成される
領域の流れ形態（分子流、中間流、粘性流）によって、
ウエハ温度が真空容器内圧力によって大きく変化する。
つまり、分子流、粘性流領域では、圧力変動があっても
ウエハ温度はほぼ一定である。これに対して、中間流領
域では、圧力変動によってウエハ温度が大きく変化す
る。従って、ウエハと均熱板とにより形成される領域の
流れ形態が中間流になる様な半導体製造装置やプロセス
では、圧力によるウエハ温度変化に十分注意を払わなけ
ればならない。例えば、ウエハ温度４００度程度のＳi2
Ｈ6 + Ｏ2 反応系では、温度が１度変わると、成膜速度
が数％変化する。
【００２３】前述の手段について、順次その作用を説明
する。
する。
【００２４】（１）ウエハとサセプタとの設置間隔（実
際は均熱板）を適宜設定できる隙間制御機構を設けるこ
とにより、ウエハとサセプタとの間隙によって形成され
る空間領域の流れ形態を粘性流になる様に設定できる。
その結果、サセプタからウエハへの熱伝達量が一定にな
り、成膜中の真空容器内圧力変動によるウエハ温度の変
動を低減することが出来るので、ウエハ温度が安定にな
る。
際は均熱板）を適宜設定できる隙間制御機構を設けるこ
とにより、ウエハとサセプタとの間隙によって形成され
る空間領域の流れ形態を粘性流になる様に設定できる。
その結果、サセプタからウエハへの熱伝達量が一定にな
り、成膜中の真空容器内圧力変動によるウエハ温度の変
動を低減することが出来るので、ウエハ温度が安定にな
る。
【００２５】（２）（１）の隙間制御機構を、プロセス
圧力の変化に対応させて、駆動出来るようにすることに
より、ウエハとサセプタとの設置隙間をプロセス圧力の
変化に応じて変化させる。その結果、サセプタからウエ
ハへの熱伝達量が一定になり、成膜中の真空容器内圧力
変動によるウエハ温度の変動を低減することが出来るの
で、ウエハ温度が安定になる。
圧力の変化に対応させて、駆動出来るようにすることに
より、ウエハとサセプタとの設置隙間をプロセス圧力の
変化に応じて変化させる。その結果、サセプタからウエ
ハへの熱伝達量が一定になり、成膜中の真空容器内圧力
変動によるウエハ温度の変動を低減することが出来るの
で、ウエハ温度が安定になる。
【００２６】（３）ウエハとサセプタとの間隙によって
形成される空間領域を真空容器とは、別系統の真空排気
系によって排気する構造にする。これにより、プロセス
圧力とは関係無く、ウエハとサセプタとの間隙によって
形成される空間領域の流れを分子流に成るよう設定でき
る。その結果、サセプタからウエハへの熱伝達量が一定
になり、成膜中の真空容器内圧力変動によるウエハ温度
の変動を低減することが出来るので、ウエハ温度が安定
になる。
形成される空間領域を真空容器とは、別系統の真空排気
系によって排気する構造にする。これにより、プロセス
圧力とは関係無く、ウエハとサセプタとの間隙によって
形成される空間領域の流れを分子流に成るよう設定でき
る。その結果、サセプタからウエハへの熱伝達量が一定
になり、成膜中の真空容器内圧力変動によるウエハ温度
の変動を低減することが出来るので、ウエハ温度が安定
になる。
【００２７】（４）サセプタに適当な高さのピンを数本
設けて、この上に、ウエハを設置し、サセプタとウエハ
との間隙を任意に設定することにより、ウエハとサセプ
タとの間隙によって形成される空間領域の流れ形態を常
に粘性流になる様に設定する。その結果、サセプタから
ウエハへの熱伝達量が一定になり、成膜中の真空容器内
圧力変動によるウエハ温度の変動を低減することが出来
るので、ウエハ温度が安定になる。
設けて、この上に、ウエハを設置し、サセプタとウエハ
との間隙を任意に設定することにより、ウエハとサセプ
タとの間隙によって形成される空間領域の流れ形態を常
に粘性流になる様に設定する。その結果、サセプタから
ウエハへの熱伝達量が一定になり、成膜中の真空容器内
圧力変動によるウエハ温度の変動を低減することが出来
るので、ウエハ温度が安定になる。
【００２８】（５）ウエハとサセプタとの間隙に形成さ
れる空間の流れ形態が分子流あるいは粘性流に成るよう
にプロセス圧力を設定する。その結果、サセプタからウ
エハへの熱伝達量が一定になり、成膜中の真空容器内圧
力変動によるウエハ温度の変動を低減することが出来る
ので、ウエハ温度が安定になる。
れる空間の流れ形態が分子流あるいは粘性流に成るよう
にプロセス圧力を設定する。その結果、サセプタからウ
エハへの熱伝達量が一定になり、成膜中の真空容器内圧
力変動によるウエハ温度の変動を低減することが出来る
ので、ウエハ温度が安定になる。
【００２９】以上の事によって、成膜条件の安定化が実
現でき、半導体素子製造過程の歩留まりの向上と高スル
−プット化が実現できる。
現でき、半導体素子製造過程の歩留まりの向上と高スル
−プット化が実現できる。
【００３０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１から図５を用い
て説明する。図１は本発明の第１実施例のサセプタ構造
を、図２は本発明の第２実施例のＣＶＤ装置構造を、図
３は真空容器圧力と設定隙間の関係の一例を示したもの
である。さらに、図４は本発明の第３実施例のサセプタ
構造を、図５は本発明の第４実施例のサセプタ構造を示
したものである。
て説明する。図１は本発明の第１実施例のサセプタ構造
を、図２は本発明の第２実施例のＣＶＤ装置構造を、図
３は真空容器圧力と設定隙間の関係の一例を示したもの
である。さらに、図４は本発明の第３実施例のサセプタ
構造を、図５は本発明の第４実施例のサセプタ構造を示
したものである。
【００３１】まず、図２を用いて、ＣＶＤ装置の構造と
成膜方法について説明する。ＣＶＤ装置は、原料ガスを
反応させて必要な薄膜をウエハ１４表面上に成膜させる
ためのＣＶＤ反応炉１、原料ガスを供給するための原料
ガス供給装置２、ＣＶＤ反応炉１内に成膜前のウエハ１
４を持ち込んだり、成膜後のウエハ１４を持ち出すため
のウエハ搬送系１３を装備したロードロック室３、ＣＶ
Ｄ反応炉１内を必要な圧力に設定するための真空排気系
４、及び原料ガス及び反応生成物を処理するための排ガ
ス処理装置５を備えている。
成膜方法について説明する。ＣＶＤ装置は、原料ガスを
反応させて必要な薄膜をウエハ１４表面上に成膜させる
ためのＣＶＤ反応炉１、原料ガスを供給するための原料
ガス供給装置２、ＣＶＤ反応炉１内に成膜前のウエハ１
４を持ち込んだり、成膜後のウエハ１４を持ち出すため
のウエハ搬送系１３を装備したロードロック室３、ＣＶ
Ｄ反応炉１内を必要な圧力に設定するための真空排気系
４、及び原料ガス及び反応生成物を処理するための排ガ
ス処理装置５を備えている。
【００３２】そして、ＣＶＤ反応炉１内には、原料ガス
をウエハ表面に供給するためのシャワーヘッド５、ウエ
ハ１４を加熱するための均熱板７とヒータ８を有するサ
セプタ６、反応炉１内の圧力を検出するための圧力計
９、均熱板７の温度を検出するための熱電対１０、ウエ
ハを上方に押し上げるためのウエハ押上機構１１等が装
備されている。均熱板７は、ヒータ８の形状による不均
一温度分布を均一化し、ウエハ１４に熱伝達するための
ものである。
をウエハ表面に供給するためのシャワーヘッド５、ウエ
ハ１４を加熱するための均熱板７とヒータ８を有するサ
セプタ６、反応炉１内の圧力を検出するための圧力計
９、均熱板７の温度を検出するための熱電対１０、ウエ
ハを上方に押し上げるためのウエハ押上機構１１等が装
備されている。均熱板７は、ヒータ８の形状による不均
一温度分布を均一化し、ウエハ１４に熱伝達するための
ものである。
【００３３】この様な装置構成において、ゲートバルブ
１２を開け、ウエハ搬送系１３を用いて、ロードロック
３室からＣＶＤ反応炉１内のサセプタ６の真上にウエハ
１４を持込み、ウエハ押上機構１１を用いて、予め決め
た温度に設定されたサセプタ６の均熱板７上にウエハ１
４を設置する。そして、原料ガス供給装置２から原料ガ
スを必要量だけマスフローコントローラ１５を介してＣ
ＶＤ反応炉１のシャワーヘッド５に導き、微小孔からＣ
ＶＤ反応炉１内に流出させながら、真空排気系４により
ＣＶＤ反応炉１内を予め決めた圧力に設定する。そし
て、この状態を保持し、必要膜厚さになるまで成膜を続
行する。その後、ウエハ押上機構１１を用いて、ウエハ
１４を持ち上げ、ウエハ搬送系１３を用いてロードロッ
ク室３に運び込む。この様な動作を繰り返すことによ
り、多量のウエハに成膜処理する。
１２を開け、ウエハ搬送系１３を用いて、ロードロック
３室からＣＶＤ反応炉１内のサセプタ６の真上にウエハ
１４を持込み、ウエハ押上機構１１を用いて、予め決め
た温度に設定されたサセプタ６の均熱板７上にウエハ１
４を設置する。そして、原料ガス供給装置２から原料ガ
スを必要量だけマスフローコントローラ１５を介してＣ
ＶＤ反応炉１のシャワーヘッド５に導き、微小孔からＣ
ＶＤ反応炉１内に流出させながら、真空排気系４により
ＣＶＤ反応炉１内を予め決めた圧力に設定する。そし
て、この状態を保持し、必要膜厚さになるまで成膜を続
行する。その後、ウエハ押上機構１１を用いて、ウエハ
１４を持ち上げ、ウエハ搬送系１３を用いてロードロッ
ク室３に運び込む。この様な動作を繰り返すことによ
り、多量のウエハに成膜処理する。
【００３４】図１を用いて、本発明の第１実施例を説明
する。この実施例では、ウエハ１４とサセプタ６の均熱
板７との間隙Ｌを適宜設定できる間隙制御機構２０を設
けている。間隙制御機構２０は、油圧シリンダ２１、ベ
ローズ２２、サポート２３及び押上棒２４により構成さ
れる。この間隙制御機構２０は、第２図において説明し
たウエハ押上機構１１と同じ機能を併せ持つ。
する。この実施例では、ウエハ１４とサセプタ６の均熱
板７との間隙Ｌを適宜設定できる間隙制御機構２０を設
けている。間隙制御機構２０は、油圧シリンダ２１、ベ
ローズ２２、サポート２３及び押上棒２４により構成さ
れる。この間隙制御機構２０は、第２図において説明し
たウエハ押上機構１１と同じ機能を併せ持つ。
【００３５】この様な装置構成において、ＣＶＤプロセ
ス圧力を中間流領域にを設定しなければならない場合、
例えば、プロセス圧力が１Ｔｏｒｒの場合を考える。図
３に示したように、処理ガスを窒素ガスとした場合、均
熱板７とウエハ１４の間隙Ｌによって形成される空間領
域の流れ形態は、均熱板７とウエハ１４の間隙Ｌを5mm
以上に設定すると粘性流領域、5μm以下に設定すると分
子流領域になることがわかる。この場合、間隙Ｌを5μm
以下にすることは、ウエハ押上機構の機能上不可能であ
るので、ここでは、間隙Ｌが5mm以上になる様に、間隙
制御機構２０により設定する。これにより、容器内圧力
が変化しても、均熱板７からウエハ１４への熱伝達量が
一定になる。そこで、均熱板７の設定温度を一定にする
様に温度制御装置２９により制御すれば、成膜中の真空
容器内圧力変動によるウエハ温度の変動を低減すること
ができ、ウエハ温度が安定になる。
ス圧力を中間流領域にを設定しなければならない場合、
例えば、プロセス圧力が１Ｔｏｒｒの場合を考える。図
３に示したように、処理ガスを窒素ガスとした場合、均
熱板７とウエハ１４の間隙Ｌによって形成される空間領
域の流れ形態は、均熱板７とウエハ１４の間隙Ｌを5mm
以上に設定すると粘性流領域、5μm以下に設定すると分
子流領域になることがわかる。この場合、間隙Ｌを5μm
以下にすることは、ウエハ押上機構の機能上不可能であ
るので、ここでは、間隙Ｌが5mm以上になる様に、間隙
制御機構２０により設定する。これにより、容器内圧力
が変化しても、均熱板７からウエハ１４への熱伝達量が
一定になる。そこで、均熱板７の設定温度を一定にする
様に温度制御装置２９により制御すれば、成膜中の真空
容器内圧力変動によるウエハ温度の変動を低減すること
ができ、ウエハ温度が安定になる。
【００３６】図２を用いて、本発明の第２実施例を説明
する。この実施例では、ウエハ１４とサセプタ６の均熱
板７との間隙Ｌを適宜設定できる間隙制御機構２０（ウ
エハ押上機構１１）を、圧力計９が検出したＣＶＤ反応
炉１内の圧力に連動して制御装置１７を用いてコントロ
ール出来る様にしている。これにより、ＣＶＤ反応炉１
内の反応生成物が排気管内へ付着することに起因する排
気抵抗の変化が引き起こす圧力変動に応じて、ウエハ１
４と均熱板７との間隙Ｌを自動的に変更できる。そして
常に、ウエハ１４と均熱板７との間隙Ｌにより形成され
る空間領域の流れ形態を粘性流にすることが出来る。こ
の結果、均熱板７からウエハ１４への熱伝達量が一定に
なり、均熱板７の設定温度を一定にする様に制御して
も、ウエハ温度が安定になる。
する。この実施例では、ウエハ１４とサセプタ６の均熱
板７との間隙Ｌを適宜設定できる間隙制御機構２０（ウ
エハ押上機構１１）を、圧力計９が検出したＣＶＤ反応
炉１内の圧力に連動して制御装置１７を用いてコントロ
ール出来る様にしている。これにより、ＣＶＤ反応炉１
内の反応生成物が排気管内へ付着することに起因する排
気抵抗の変化が引き起こす圧力変動に応じて、ウエハ１
４と均熱板７との間隙Ｌを自動的に変更できる。そして
常に、ウエハ１４と均熱板７との間隙Ｌにより形成され
る空間領域の流れ形態を粘性流にすることが出来る。こ
の結果、均熱板７からウエハ１４への熱伝達量が一定に
なり、均熱板７の設定温度を一定にする様に制御して
も、ウエハ温度が安定になる。
【００３７】次に、図４を用いて、本発明の第３実施例
を説明する。この実施例では、ウエハ１４とサセプタ６
の均熱板７との間隙Ｌによって形成される空間領域をＣ
ＶＤ反応炉１内とは、別系統の真空排気系３１によって
排気出来るようにサセプタを構成した。この場合、ＣＶ
Ｄプロセス圧力を中間流領域に設定する必要があって
も、ウエハ１４とサセプタ６の均熱板７との間隙Ｌによ
って形成される空間領域の流れ形態を、真空排気系３１
及び流量調整バルブ３２を用いて制御して分子流にでき
るので、均熱板７からウエハ１４への熱伝達量が一定に
なり、均熱板７の設定温度を一定にする様に温度制御装
置２９で制御しても、ウエハ温度を安定に出来る。
を説明する。この実施例では、ウエハ１４とサセプタ６
の均熱板７との間隙Ｌによって形成される空間領域をＣ
ＶＤ反応炉１内とは、別系統の真空排気系３１によって
排気出来るようにサセプタを構成した。この場合、ＣＶ
Ｄプロセス圧力を中間流領域に設定する必要があって
も、ウエハ１４とサセプタ６の均熱板７との間隙Ｌによ
って形成される空間領域の流れ形態を、真空排気系３１
及び流量調整バルブ３２を用いて制御して分子流にでき
るので、均熱板７からウエハ１４への熱伝達量が一定に
なり、均熱板７の設定温度を一定にする様に温度制御装
置２９で制御しても、ウエハ温度を安定に出来る。
【００３８】図５を用いて、本発明の第４実施例を説明
する。この実施例では、ウエハ１４とサセプタ６の均熱
板７との間隙Ｌが形成する空間領域の流れ形態を粘性流
にするために、均熱板７に適当な高さのピン７０を数本
設け、そのピンの上にウエハ１４を設置する。中間流領
域にＣＶＤプロセス圧力を設定しなければならない場
合、例えば、プロセス圧力が１Ｔｏｒｒの場合を考える
と、ピンの高さを5 mm以上に設定すれば良い。
する。この実施例では、ウエハ１４とサセプタ６の均熱
板７との間隙Ｌが形成する空間領域の流れ形態を粘性流
にするために、均熱板７に適当な高さのピン７０を数本
設け、そのピンの上にウエハ１４を設置する。中間流領
域にＣＶＤプロセス圧力を設定しなければならない場
合、例えば、プロセス圧力が１Ｔｏｒｒの場合を考える
と、ピンの高さを5 mm以上に設定すれば良い。
【００３９】この様に構成すると、均熱板７からウエハ
１４への熱伝達量が一定になり、均熱板７の設定温度を
一定にする様に温度制御装置２９を制御しても、成膜中
のＣＶＤ反応炉１内の圧力変動によるウエハ温度の変動
を低減することが出来るので、ウエハ温度が安定にな
る。
１４への熱伝達量が一定になり、均熱板７の設定温度を
一定にする様に温度制御装置２９を制御しても、成膜中
のＣＶＤ反応炉１内の圧力変動によるウエハ温度の変動
を低減することが出来るので、ウエハ温度が安定にな
る。
【００４０】次に、本発明の第５実施例を説明する。こ
の実施例では、ウエハとサセプタの均熱板との間隙Ｌに
よって形成される空間領域の流れ形態が分子流あるいは
粘性流に成るようにＣＶＤプロセス圧力を選定する。例
えば、一般のＣＶＤ成膜装置の様に、均熱板にウエハを
置く構造のサセプタでは、ウエハと均熱板との間隙は、
50μm程度と考えられるので、粘性流にするためには図
３を参照すれば、ＣＶＤ反応炉内圧力が100Torr以上
に、分子流にするためには0.1Torr以下になる様にプロ
セス圧力を選択することにより、成膜中のＣＶＤ反応炉
内の圧力変動によるウエハ温度の変動を低減することが
でき、ウエハ温度が安定になる。
の実施例では、ウエハとサセプタの均熱板との間隙Ｌに
よって形成される空間領域の流れ形態が分子流あるいは
粘性流に成るようにＣＶＤプロセス圧力を選定する。例
えば、一般のＣＶＤ成膜装置の様に、均熱板にウエハを
置く構造のサセプタでは、ウエハと均熱板との間隙は、
50μm程度と考えられるので、粘性流にするためには図
３を参照すれば、ＣＶＤ反応炉内圧力が100Torr以上
に、分子流にするためには0.1Torr以下になる様にプロ
セス圧力を選択することにより、成膜中のＣＶＤ反応炉
内の圧力変動によるウエハ温度の変動を低減することが
でき、ウエハ温度が安定になる。
【００４１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明ではウエハと
均熱板の間隙内の流れを分子流または粘性流としたの
で、真空プロセス装置におけるウエハ温度の真空容器内
の圧力変動に伴うウエハ温度の変動が低減され、成膜中
のウエハ温度を安定にすることが出来る。これにより、
半導体製造プロセスにおける歩留まりの向上及びスル−
プットの向上が実現できる。また、成膜条件変更に伴い
真空容器内の圧力に変化があった場合においても、成膜
条件設定のための予備成膜実験が不要になり、半導体製
造プロセスにおけるスループットと歩留まりの向上を実
現できる。
均熱板の間隙内の流れを分子流または粘性流としたの
で、真空プロセス装置におけるウエハ温度の真空容器内
の圧力変動に伴うウエハ温度の変動が低減され、成膜中
のウエハ温度を安定にすることが出来る。これにより、
半導体製造プロセスにおける歩留まりの向上及びスル−
プットの向上が実現できる。また、成膜条件変更に伴い
真空容器内の圧力に変化があった場合においても、成膜
条件設定のための予備成膜実験が不要になり、半導体製
造プロセスにおけるスループットと歩留まりの向上を実
現できる。
【００４２】
【図１】本発明の第１実施例のサセプタ構造を示す構成
図である。
図である。
【図２】本発明の第２実施例のＣＶＤ装置構造を示す構
成図である。
成図である。
【図３】流れ形態と設定隙間の関係を示す説明図であ
る。
る。
【図４】本発明の第３実施例のサセプタ構造を示す構成
図である。
図である。
【図５】本発明の第４実施例のサセプタ構造を示す構成
図である。
図である。
【図６】ウエハ温度計測実験の装置構造図である。
【図７】ウエハ温度の圧力依存性を示す説明図である。
【図８】流れ形態と熱伝達量の関係を示す説明図であ
る。
る。
１…ＣＶＤ反応炉 ２…原料ガス供給装置 ３…
ロードロック室 ４…真空排気系 ５…排ガス処理装置 ６…
サセプタ ７…均熱板 ８…ヒータ ９…
圧力計 １０…熱電対 １１…ウエハ押上機構 １２
…ゲートバルブ １３…ウエハ搬送系 １４…ウエハ １５
…マスフロ-コントロ-ラ １６…制御装置 ２０…間隙制御機構 ２１
…油圧シリンダ ２２…ベローズ ２３…サポート ２４
…押上棒 ２５…熱電対 ２６…パワー入力線 ２７
…固定板 ２８…オーリング ２９…温度制御装置 ３０
…反応炉壁面 ３１…真空排気系 ３２…流量調整バルブ ３３
…圧力計 ３４…均熱板 ５０…真空容器 ５１
…真空排気系 ５２…ウエハ ５３…クロメル、アルメル熱電対 ５４
…均熱板 ５５…温度制御装置 ５６…ヒータ ５７
…圧力計 ５８…バルブ ５９…ガス導入管 ６０
…熱電対
ロードロック室 ４…真空排気系 ５…排ガス処理装置 ６…
サセプタ ７…均熱板 ８…ヒータ ９…
圧力計 １０…熱電対 １１…ウエハ押上機構 １２
…ゲートバルブ １３…ウエハ搬送系 １４…ウエハ １５
…マスフロ-コントロ-ラ １６…制御装置 ２０…間隙制御機構 ２１
…油圧シリンダ ２２…ベローズ ２３…サポート ２４
…押上棒 ２５…熱電対 ２６…パワー入力線 ２７
…固定板 ２８…オーリング ２９…温度制御装置 ３０
…反応炉壁面 ３１…真空排気系 ３２…流量調整バルブ ３３
…圧力計 ３４…均熱板 ５０…真空容器 ５１
…真空排気系 ５２…ウエハ ５３…クロメル、アルメル熱電対 ５４
…均熱板 ５５…温度制御装置 ５６…ヒータ ５７
…圧力計 ５８…バルブ ５９…ガス導入管 ６０
…熱電対
Claims (5)
- 【請求項１】真空容器と、該真空容器の内部に設けたヒ
ータ及び均熱板とを有するサセプタと、該サセプタに載
置したウエハとを備え、前記真空容器に反応性ガスを導
入して前記ウエハの表面に膜を形成するＣＶＤ装置にお
いて、 前記真空容器に前記ウエハと前記均熱板間の間隙を調整
する間隙制御機構を設け、前記間隙により形成される空
間領域の流れを粘性流としたことを特徴とするＣＶＤ装
置。 - 【請求項２】前記真空容器に前記真空容器内の圧力変化
を検出する検出手段および該検出手段が検出した圧力変
化に応じて前記間隙を制御する制御装置を設けたことを
特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。 - 【請求項３】真空容器と、該真空容器内のガスを排気す
る排気手段と、該真空容器の内部に設けたヒータ及び均
熱板とを有するサセプタと、該サセプタに載置したウエ
ハとを備え、前記真空容器に反応性ガスを導入して前記
ウエハの表面に膜を形成するＣＶＤ装置において、 前記ウエハと前記均熱板間の間隙により形成される空間
領域内のガスを排気する第２の排気手段を設け、前記空
間領域の流れを分子流としたことを特徴とするＣＶＤ装
置。 - 【請求項４】前記均熱板に複数のピンを設けて前記間隙
を形成したことを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装
置。 - 【請求項５】真空容器と、該真空容器の内部に設けたヒ
ータ及び均熱板とを有するサセプタと、該サセプタに載
置したウエハとを備え、前記真空容器に反応性ガスを導
入して前記ウエハの表面に膜を形成するＣＶＤ装置にお
いて、 前記真空容器に前記ウエハと前記均熱板間の間隙を調整
する間隙制御機構を設け、前記間隙をＬ、前記真空容器
内のガス分子の平均自由行程をλとしたときに、 Ｋ＝λ／Ｌ で表されるクヌッセン数を、 Ｋ≧１．０ または Ｋ≦０．０１ としたことを特徴とするＣＶＤ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28131692A JPH06132231A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Ｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28131692A JPH06132231A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Ｃｖｄ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06132231A true JPH06132231A (ja) | 1994-05-13 |
Family
ID=17637401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28131692A Pending JPH06132231A (ja) | 1992-10-20 | 1992-10-20 | Ｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06132231A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4843811A (en) * | 1986-10-14 | 1989-07-04 | Murata Kikai Kabushiki Kaisha | Bobbin transporting system |
| JPH09181155A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-07-11 | Applied Materials Inc | 堆積装置のサセプタ |
| US6146464A (en) * | 1994-02-25 | 2000-11-14 | Applied Materials, Inc. | Susceptor for deposition apparatus |
| JP2002217183A (ja) * | 2001-01-22 | 2002-08-02 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置と熱処理方法 |
| EP1367637A1 (en) * | 2001-02-16 | 2003-12-03 | Tokyo Electron Limited | Sheet-type treating device |
| JP2010247963A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Shinko Seiki Co Ltd | 基板加熱搬送装置 |
| JP2018531323A (ja) * | 2015-10-01 | 2018-10-25 | サンエディソン・セミコンダクター・リミテッドＳｕｎＥｄｉｓｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ | Ｃｖｄ装置 |
| KR20240027534A (ko) | 2022-08-23 | 2024-03-04 | 유나이티드 세미컨덕터 재팬 씨오. 엘티디. | 웨이퍼 지지판 및 그것을 구비한 반도체 제조 장치 |
-
1992
- 1992-10-20 JP JP28131692A patent/JPH06132231A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4843811A (en) * | 1986-10-14 | 1989-07-04 | Murata Kikai Kabushiki Kaisha | Bobbin transporting system |
| US6146464A (en) * | 1994-02-25 | 2000-11-14 | Applied Materials, Inc. | Susceptor for deposition apparatus |
| JPH09181155A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-07-11 | Applied Materials Inc | 堆積装置のサセプタ |
| JP2002217183A (ja) * | 2001-01-22 | 2002-08-02 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置と熱処理方法 |
| EP1367637A1 (en) * | 2001-02-16 | 2003-12-03 | Tokyo Electron Limited | Sheet-type treating device |
| EP1367637A4 (en) * | 2001-02-16 | 2006-01-04 | Tokyo Electron Ltd | TREATMENT DEVICE OF BLADE TYPE |
| JP2010247963A (ja) * | 2009-04-16 | 2010-11-04 | Shinko Seiki Co Ltd | 基板加熱搬送装置 |
| JP2018531323A (ja) * | 2015-10-01 | 2018-10-25 | サンエディソン・セミコンダクター・リミテッドＳｕｎＥｄｉｓｏｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌｉｍｉｔｅｄ | Ｃｖｄ装置 |
| US11598021B2 (en) | 2015-10-01 | 2023-03-07 | Globalwafers Co., Ltd. | CVD apparatus |
| KR20240027534A (ko) | 2022-08-23 | 2024-03-04 | 유나이티드 세미컨덕터 재팬 씨오. 엘티디. | 웨이퍼 지지판 및 그것을 구비한 반도체 제조 장치 |
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