JPH0620965A - 真空中加熱用ホルダー及びcvd装置 - Google Patents

真空中加熱用ホルダー及びcvd装置

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JPH0620965A
JPH0620965A JP4175485A JP17548592A JPH0620965A JP H0620965 A JPH0620965 A JP H0620965A JP 4175485 A JP4175485 A JP 4175485A JP 17548592 A JP17548592 A JP 17548592A JP H0620965 A JPH0620965 A JP H0620965A
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JP
Japan
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holder
vacuum
heating
substrate
vacuum container
Prior art date
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Application number
JP4175485A
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English (en)
Inventor
Kenzo Shima
健蔵 島
Kiyoshi Sugawara
清 菅原
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Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空中にてシリコンウエハー、ガラス板等の
基板を加熱する場合、基板を効率よく且つ面内均一に加
熱する。 【構成】 ヒーター3が内蔵されたステンレス等よりな
る加熱ホルダー2の表面に基板の形状に沿って凹凸段差
を設け、この凹面に熱輻射率がステンレスより大きいア
ルミナ等の薄膜5を設けた真空中加熱ホルダー。この真
空中加熱ホルダーを内装した、CVD装置及びECR−
CVD装置。 【効果】 加熱ホルダー表面の熱輻射率がステンレスが
露出している場合より大きくなり、ヒーターと基板間の
温度差が少なくなるので、ヒーターの消費電力が低減さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空中でシリコンウエ
ハー、ガラス板等の基板に成膜又はエッチングをする際
にそれらの基板を保持する基板ホルダー及び該基板ホル
ダーを内装したCVD装置に係り、特に保持している基
板を加熱する手段を備えた真空中加熱用ホルダー及びC
VD装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年半導体関係の分野を主として真空中
に於けるプロセスの開発が進んでいる。特にシリコンウ
エハー、ガラス板等の基板に成膜又はエッチングをする
プロセスに於いて真空中でこれらの基板を効率よく且つ
均一に加熱する手段が重要となっている。
【0003】従来シリコンウエハー、ガラス基板等を真
空中で加熱する場合はまず図1に示す如くヒーター線3
を内蔵したステンレス等よりなる加熱ホルダー上に直接
シリコンウエハー、ガラス板等の基板が乗せられてい
た。しかしこの方法では、ミクロ的に見た場合はホルダ
ー表面と基板が点接触となり、真空中では主としてそれ
ら点接触部を介して熱伝達が行われる。このため基板を
均一に加熱することが非常に困難であった。温度分布が
均一でないため基板の反りが生じやすく、著しい場合に
は破断する場合もあった。このような欠点を防止するた
めに、図2に示す如く加熱ホルダー表面に基板の形状に
沿って段差をつけて、基板のごく周辺部のみを支えて基
板の大部分をホルダー表面より浮かし、ホルダー表面よ
りの輻射熱により基板を加熱して均一な温度分布を得よ
うとする試みがなされている。
【0004】又図3に示すように、ステンレス又はアル
ミニウムよりなる取外し可能なサセプター4を加熱ホル
ダーに組合せる方法も知られている。これは種々の形状
のシリコンウエハー、ガラス板等の基板を加熱する時
に、その形状に合ったサセプターと交換するだけで、同
じ加熱ホルダーを用いて基板が加熱出来るようにしたも
のである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記図2
の様な場合、ステンレスの熱輻射率が0.4と低いため
に加熱ホルダーの内蔵ヒーター温度に対して基板が加熱
される効率が悪いという欠点がある。例えば図6のカー
ブAに示す如くヒーター温度400℃に対して基板は2
50℃程度までしか上らず約150℃もの温度差がつく
場合もあった。
【0006】また、図3に示されるようなサセプターを
介して基板を加熱する時は、加熱ホルダーとサセプタ
ー、サセプターと基板間で温度差を生じ、ますます加熱
効率が悪くなるという欠点があった。
【0007】本発明の課題は、真空中で加熱ホルダーを
用いてシリコンウエハー、ガラス基板等を加熱するプロ
セスに於いて、基板の加熱の効率を向上させるにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、真空中に
於いてシリコンウエハー、ガラス板等の基板を保持し加
熱するステンレス等よりなる加熱ホルダーの表面に、少
なくとも加熱ホルダーを形成するステンレス等の材料よ
りも熱輻射率が優れ、かつ重金属ではない材料の薄膜を
形成することによって達成される。
【0009】上記の課題はまた、ヒータを内蔵したホル
ダーと、シリコンウエハー、ガラス板等の基板を保持す
るともに前記ホルダーに取外し可能に取り付けられるサ
セプターとを含んでなる真空中加熱用ホルダーにおい
て、前記サセプターの前記基板に対向する面、前記サセ
プターの前記ホルダーに対向する面、前記ホルダーの前
記サセプターに対向する面のうちのすくなくとも一つ
に、熱輻射率がステンレスよりも大きくかつ重金属では
ない材料の薄膜を形成することによっても達成される。
【0010】上記の課題はまた、材料ガス導入口を備え
た真空容器と、該真空容器に内装され基板を保持し加熱
する導電性の真空中加熱ホルダーと、該真空中加熱ホル
ダーに保持された基板に対向する位置に配置された対向
電極と、前記真空容器に接続して設けられ該真空容器を
所定の真空度に保持する排気手段と、前記対向電極と前
記真空中加熱ホルダーとの間に電圧を印加する電源手段
とを含んでなるCVD装置において、真空中加熱ホルダ
ーを請求項1〜3のうちのいずれかに記載の真空中加熱
ホルダーとすることによっても達成される。
【0011】上記の課題はまたさらに、材料ガス導入口
兼導波管を備えた真空容器と、該真空容器に内装され基
板を保持し加熱する真空中加熱ホルダーと、前記真空容
器の前記真空中加熱ホルダー位置よりも前記導波管に近
い部分の外周に巻回配置されたECRコイルと、該EC
Rコイルに前記真空中加熱ホルダーを挟んで対向する位
置の前記真空容器外周に前記ECRコイルと同軸状に捲
回配置された制御コイルと、前記真空容器に接続して設
けられ該真空容器を所定の真空度に保持する排気手段と
を含んでなるECR−CVD装置において、真空中加熱
ホルダーを請求項1〜3のうちのいずれかに記載の真空
中加熱ホルダーとすることによっても達成される。
【0012】
【作用】加熱ホルダーを形成するステンレス等の材料よ
りも熱輻射率の優れた材料が加熱ホルダーの表面に塗布
されるので、加熱ホルダーからの熱輻射率が高められ、
加熱ホルダーから基板への熱輻射の効率が向上する。
【0013】また、サセプターを用いる場合、該サセプ
ターの前記基板に対向する面、前記サセプターの前記ホ
ルダーに対向する面、前記ホルダーの前記サセプターに
対向する面のうちのすくなくとも一つに、熱輻射率がス
テンレスよりも大きくかつ重金属ではない材料の薄膜が
形成されると、該薄膜が形成された面からそれに対向す
る面への熱の輻射による移動が助長され、全体としてホ
ルダーのヒーターによる基板の加熱の効率が向上する。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図4に本発明の第1の実施例を示す。図示の真空
中加熱ホルダーは、ヒーター3が内蔵されたステンレス
製加熱ホルダー2の表面(基板装着側の面)に、熱輻射
率に優れ且つ耐熱性も良いアルミナ薄膜5を数十μmか
ら数百μmの厚さに塗布したものである。ホルダー表面
は基板の形状に沿って凹凸段差を設けて基板の周辺のみ
を支える構造となっている。このようなアルミナ薄膜5
をステンレス等の段差をつけた金属面に塗布する技術と
しては溶射等の技術が知られている。表1に示す如くア
ルミナの熱輻射率は0.7〜0.8とステンレスの約2
倍、アルミニウムの16〜18倍に相当しているため、
真空中での輻射による加熱効率は大幅に向上する。図6
のカーブBに示す如く、アルミナ薄膜5を加熱ホルダー
2の表面に塗布して熱輻射効率を向上させたことによ
り、加熱ホルダーのヒーター温度400℃に対して基板
温度は約350℃と大幅に加熱効率が向上された。
【0015】
【表1】
【0016】図5に示す第2の実施例は、ステンレスよ
りなるサセプター4を介して基板1を加熱するようにし
た真空中加熱ホルダーであって、サセプター4の基板1
に対向する表面にアルミナ薄膜5aを塗布したものであ
る。サセプターの材料としては、ステンレス以外に例え
ばアルミニウム等を用いてもよい。このようにサセプタ
ー表面にもアルミナ等の良好な熱輻射率を持つ材料を塗
布することにより、サセプターを介しても十分に必要な
温度まで基板を加熱することが出来る。本実施例ではさ
らに、サセプター4のホルダー2に対向する面及びホル
ダー2のサセプター4に対向する面にも、それぞれアル
ミナ薄膜5b,5cが形成されていて、加熱の効率がさ
らに向上している。
【0017】また、アルミナ膜は非常に硬い膜ではある
が反面比較的もろいという欠点もあった。これを解決す
る手段の1つとしては加熱ホルダー表面の下地にアルミ
ニウム等の軟らかい薄膜をやはり溶射にて塗布し、その
上にアルミナ膜を塗布することもある。アルミナ膜の下
地にアルミニウム膜を塗布することにより、応力緩和の
効果が得られる。
【0018】加熱ホルダー表面に塗布する薄膜の材料と
しては、熱輻射率がステンレスより大きく、重金属でな
く、ステンレスへの接着性がよいものであれば必ずしも
アルミナでなくともよい。例えば、溶射もしくはCVD
法で形成された二酸化珪素(シリカ)の薄膜や、アルミ
ニウムで形成したサセプターの表面にアルマイト処理で
形成された酸化被膜であってもよい。
【0019】図7は、本発明の第3の実施例で、図5に
示すサセプター付加熱ホルダー2がCVD装置の真空容
器6に内装された状態を示したものである。該真空容器
6と加熱ホルダー2とは絶縁材12で電気的に絶縁され
ている。真空容器6内の基板1に対向する位置にガス吹
き出し板兼対向電極7が配置され、該ガス吹き出し板兼
対向電極の基板1に対向する面には材料ガス導入管9か
ら導入された材料ガスを吹き出す複数の吹き出し孔が形
成されている。真空容器6には、さらに、加熱ホルダー
2と前記ガス吹き出し板兼対向電極7の間に電圧を印加
する電源8が接続され、該真空容器6の内圧を所定の真
空度に低下させるTMP11が弁10を介して接続され
ている。
【0020】図8は、本発明の第4の実施例で、図5に
示すサセプター付加熱ホルダー2を内装したECR−C
VD装置の例を示す。図示の装置は、導波管型真空容器
86と、該導波管型真空容器86に内装された真空中加
熱用ホルダー82と、該導波管型真空容器86内で前記
真空中加熱用ホルダー82に装着された基板88に対向
する位置に配置されたプラズマ均一板84と、導波管型
真空容器86のプラズマ均一板84が装着された位置の
外側を巻回するように配置されたECR磁界コイル83
と、前記導波管型真空容器86の前記プラズマ均一板8
4を挟んで前記真空中加熱用ホルダー82に対向する位
置に形成され該導波管型真空容器86の一部をなす真空
容器テーパー部89と、該真空容器テーパー部89に接
続された導波管85と、導波管型真空容器86の前記真
空中加熱用ホルダー82が配置されている位置の外側に
前記ECRコイル83と同軸状に巻回配設された制御磁
界コイル81と、導波管型真空容器86の壁面に形成さ
れたガス排気口に接続されたTMP87と、を含んで構
成されている。図8に示された真空中加熱用ホルダー8
2は、図5に示されたものと同様のものであり、図8に
おいてはその詳細は省略してある。TMP87は導波管
型真空容器86内部を所定の真空度に保持する排気手段
であり、ECR磁界コイル83と制御磁界コイル81と
は、真空容器内に導入されるプラズマガスの流れを制御
する。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、ヒータを内蔵した加熱
ホルダー及びまたは基板を保持する交換可能なサセプタ
ーの放熱面に、熱輻射率がステンレスより大きい材質の
薄膜が設けられるので、ヒータを内蔵した加熱ホルダー
から基板への熱の輻射による移動が助長され、真空中で
の基板の加熱効率が向上し、ヒータの消費電力が低減さ
れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来例を示す断面図である。
【図2】従来例を示す断面図である。
【図3】従来例を示す断面図である。
【図4】加熱ホルダーの表面にアルミナ等の薄膜を塗布
した本発明の第1の実施例を示す断面図である。
【図5】サセプター表面及び裏面にアルミナ等の薄膜を
塗布した本発明の第2の実施例を示す断面図である。
【図6】加熱ホルダーに内蔵されたヒーターの温度と加
熱された基板の温度の測定値を本発明の実施例と従来技
術の例で比較して示す概念図である。
【図7】本発明の第3の実施例であるCVD装置の要部
構成を示す概念図である。
【図8】本発明の第4の実施例であるECR−CVD装
置の要部構成を示す概念図である。
【符号の説明】
1 基板 2 加熱
用ホルダー 3 加熱用ホルダーに内蔵されたヒーター 4 サセ
プター 5、5a、5b、5c アルミナ溶射膜 6 真空
容器 7 ガス吹き出し板兼対向電極 8 電圧
印加用電源 9 材料ガス導入口 10 弁 11 排気手段(TMP) 12 絶
縁物 81 制御コイル 82 真
空中加熱用ホルダー 83 ECRコイル 84 プ
ラズマ均一板 85 導波管 86 導
波管型真空容器 87 排気手段(TMP) 88 基
板 89 真空容器テーパー部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコンウエハー、ガラス板等の基板を
    真空中に保持し、該基板を加熱するヒータを内蔵した真
    空中加熱用ホルダーにおいて、該ホルダーの少なくとも
    前記基板に対向する表面に、熱輻射率がステンレスより
    も大きくかつ重金属ではない材料の薄膜が形成されてい
    ることを特徴とする真空中加熱用ホルダー。
  2. 【請求項2】 ヒータを内蔵したホルダーと、シリコン
    ウエハー、ガラス板等の基板を保持するともに前記ホル
    ダーに取外し可能に取り付けられるサセプターとを含ん
    でなる真空中加熱用ホルダーにおいて、前記サセプター
    の前記基板に対向する面、前記サセプターの前記ホルダ
    ーに対向する面、前記ホルダーの前記サセプターに対向
    する面のうちのすくなくとも一つに熱輻射率がステンレ
    スよりも大きくかつ重金属ではない材料の薄膜が形成さ
    れていることを特徴とする真空中加熱用ホルダー。
  3. 【請求項3】 薄膜の材料がアルミナ,二酸化珪素,ア
    ルマイトの内のいずれかであることを特徴とする請求項
    1または2に記載の真空中加熱用ホルダー。
  4. 【請求項4】 材料ガス導入口を備えた真空容器と、該
    真空容器に内装され基板を保持し加熱する導電性の真空
    中加熱ホルダーと、該真空中加熱ホルダーに保持された
    基板に対向する位置に配置された対向電極と、前記真空
    容器に接続して設けられ該真空容器を所定の真空度に保
    持する排気手段と、前記対向電極と前記真空中加熱ホル
    ダーとの間に電圧を印加する電源手段とを含んでなるC
    VD装置において、真空中加熱ホルダーが請求項1〜3
    のうちのいずれかに記載の真空中加熱ホルダーであるこ
    とを特徴とするCVD装置。
  5. 【請求項5】 材料ガス導入口兼導波管を備えた真空容
    器と、該真空容器に内装され基板を保持し加熱する真空
    中加熱ホルダーと、前記真空容器の前記真空中加熱ホル
    ダー位置よりも前記導波管に近い部分の外周に巻回配置
    されたECRコイルと、該ECRコイルに前記真空中加
    熱ホルダーを挟んで対向する位置の前記真空容器外周に
    前記ECRコイルと同軸状に捲回配置された制御コイル
    と、前記真空容器に接続して設けられ該真空容器を所定
    の真空度に保持する排気手段とを含んでなるECR−C
    VD装置において、真空中加熱ホルダーが請求項1〜3
    のうちのいずれかに記載の真空中加熱ホルダーであるこ
    とを特徴とするECR−CVD装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6425994B1 (en) * 1998-11-04 2002-07-30 Lg.Philips Lcd Co., Ltd. Process chamber including stage having improved base and substrate mounting member
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US10460965B2 (en) 2013-08-29 2019-10-29 Maruwa Co., Ltd. Susceptor

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