JPH0778863A - 改善されたサセプタデザイン - Google Patents
改善されたサセプタデザインInfo
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- JPH0778863A JPH0778863A JP16123894A JP16123894A JPH0778863A JP H0778863 A JPH0778863 A JP H0778863A JP 16123894 A JP16123894 A JP 16123894A JP 16123894 A JP16123894 A JP 16123894A JP H0778863 A JPH0778863 A JP H0778863A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 第1にウエハ裏面、第2にサセプタ裏面の堆
積を克服あるいは最小限化する基板処理装置を提供する
ことを目的とする。 【構成】 基板処理チャンバ内での処理中の基板(13
5)を受領し支持するサセプタ(136)である。この
サセプタ(136)は、床および略直立側部を有する基
板受領ポケットを含む。外接溝は、ポケットの床部に形
設され、基板がポケット内に受領されるとき、溝が基板
の周辺部に位置するような寸法を有する。直立側部は、
溝と共働して、基板処理ガスが基板の裏側に到達するこ
とを制限するように作動する。サセプタ(136)は、
さらに、その周辺部に形成された階段形状(142)を
含む。階段形状(142)は、サセプタ(136)内に
形成された相補型階段形状(144)と接し、チャンバ
(131)内に配置された予加熱リング(140)の周
囲を囲み、基板処理ガスがサセプタ(136)の裏面
(145)に到達することを制限するように作動する。
積を克服あるいは最小限化する基板処理装置を提供する
ことを目的とする。 【構成】 基板処理チャンバ内での処理中の基板(13
5)を受領し支持するサセプタ(136)である。この
サセプタ(136)は、床および略直立側部を有する基
板受領ポケットを含む。外接溝は、ポケットの床部に形
設され、基板がポケット内に受領されるとき、溝が基板
の周辺部に位置するような寸法を有する。直立側部は、
溝と共働して、基板処理ガスが基板の裏側に到達するこ
とを制限するように作動する。サセプタ(136)は、
さらに、その周辺部に形成された階段形状(142)を
含む。階段形状(142)は、サセプタ(136)内に
形成された相補型階段形状(144)と接し、チャンバ
(131)内に配置された予加熱リング(140)の周
囲を囲み、基板処理ガスがサセプタ(136)の裏面
(145)に到達することを制限するように作動する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコン基板上に多結
晶シリコンを堆積する、改善された方法および装置に関
する。より詳細には、本発明は半導体基板上に改善され
た均一性の多結晶シリコン層を堆積する単一式あるいは
枚葉式基板処理チャンバおよびその方法に関する。
晶シリコンを堆積する、改善された方法および装置に関
する。より詳細には、本発明は半導体基板上に改善され
た均一性の多結晶シリコン層を堆積する単一式あるいは
枚葉式基板処理チャンバおよびその方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ドープあるいはドープされていない(dop
ed or undoped)シリコン層は、低圧の化学蒸着(CV
D)処理を用いて、シリコン基板上に堆積される。シラ
ン、ジシラン、四塩化ケイ素等のシリコン源を含み、さ
らに選択的に、ホスフィン、アルシン、ジボラン等のド
ーパントガスを含む反応ガス混合体、さらに選択的に、
(水素、アルゴン、窒素またはヘリウム等の)キャリア
ガスは、加熱されてシリコン基板の上方を横切り、上記
基板の表面上にシリコン膜を堆積させる。低い反応温度
では、堆積されたシリコンはほとんどが非結晶質になる
が、高い堆積温度が用いられたとき、非結晶質シリコン
及び多結晶シリコンの混合または多結晶シリコンのみが
堆積される。
ed or undoped)シリコン層は、低圧の化学蒸着(CV
D)処理を用いて、シリコン基板上に堆積される。シラ
ン、ジシラン、四塩化ケイ素等のシリコン源を含み、さ
らに選択的に、ホスフィン、アルシン、ジボラン等のド
ーパントガスを含む反応ガス混合体、さらに選択的に、
(水素、アルゴン、窒素またはヘリウム等の)キャリア
ガスは、加熱されてシリコン基板の上方を横切り、上記
基板の表面上にシリコン膜を堆積させる。低い反応温度
では、堆積されたシリコンはほとんどが非結晶質になる
が、高い堆積温度が用いられたとき、非結晶質シリコン
及び多結晶シリコンの混合または多結晶シリコンのみが
堆積される。
【0003】従来の方法は、この処理に対し、26.7
から53.3Pa(200−400ミリトール)という
比較的に低い圧力を用いる。良質膜は形成できるが、ド
ープされていない多結晶シリコンに対しては毎分約10
0オングストローム、ドープされた多結晶シリコンに対
しては毎分約30オングストロームという低い蒸着速度
になる。この低い堆積速度は多数の(すなわち100枚
までの)ウエハを一括処理型処理チャンバの中で一度に
処理することにより克服することができる。
から53.3Pa(200−400ミリトール)という
比較的に低い圧力を用いる。良質膜は形成できるが、ド
ープされていない多結晶シリコンに対しては毎分約10
0オングストローム、ドープされた多結晶シリコンに対
しては毎分約30オングストロームという低い蒸着速度
になる。この低い堆積速度は多数の(すなわち100枚
までの)ウエハを一括処理型処理チャンバの中で一度に
処理することにより克服することができる。
【0004】しかし、今日では半導体産業にとって薄膜
装置は、処理チャンバがより小さく作られ、処理が良好
に制御できるということから、単一或いは枚葉式基板に
移行してきている。さらに、最近の半導体真空処理シス
テムは真空雰囲気内から基板を移動することなく、基板
上に一処理ステップを越えるステップを実行するように
開発されてきている。そのような真空システムを使用す
ると、処理中にウエハの表面を汚染する粒子の数を低減
することができ、もって、装置の歩留りが改善される。
そのような真空システムには、Maydan等に対する米国特
許第4951601号に記載されたアプライドマテリア
ルズの5000シリーズ処理システムのような、種々の
処理チャンバに接続された中央自動伝達チャンバ(centr
al roboticv transfer chamber) を具備するシステムが
含まれる。
装置は、処理チャンバがより小さく作られ、処理が良好
に制御できるということから、単一或いは枚葉式基板に
移行してきている。さらに、最近の半導体真空処理シス
テムは真空雰囲気内から基板を移動することなく、基板
上に一処理ステップを越えるステップを実行するように
開発されてきている。そのような真空システムを使用す
ると、処理中にウエハの表面を汚染する粒子の数を低減
することができ、もって、装置の歩留りが改善される。
そのような真空システムには、Maydan等に対する米国特
許第4951601号に記載されたアプライドマテリア
ルズの5000シリーズ処理システムのような、種々の
処理チャンバに接続された中央自動伝達チャンバ(centr
al roboticv transfer chamber) を具備するシステムが
含まれる。
【0005】そのため、半導体基板上に多結晶シリコン
を堆積させる為の単一或いは枚葉式基板処理に対するC
VD装置は、商業的使用に入ってきている。そのような
目的のCVDチャンバは、これまで記述されてきたが、
図1を参照して説明する。
を堆積させる為の単一或いは枚葉式基板処理に対するC
VD装置は、商業的使用に入ってきている。そのような
目的のCVDチャンバは、これまで記述されてきたが、
図1を参照して説明する。
【0006】図1を参照して、単一或いは枚葉式基板用
反応炉31は頂壁(top wall)32、側壁(side walls)3
3および底壁34を有し、シリコンウエハのような単一
式あるいは枚葉式基板35が充填され得る反応炉31を
画成している。基板35は、モータ37により回転され
るペデスタルまたはサセプタ36上に取り付けられ、円
筒状に対称となる基板35の時間平均環境(time averag
ed environment) を提供する。予加熱リング40はチャ
ンバ30内で支持され、反応炉31の外部に取り付けら
れた複数の高強度ランプ38、39からの光により加熱
される。チャンバ30の頂壁32および底壁34は透光
性であり、外部ランプからの光を反応炉31に入射さ
せ、サセプタ36、基板35および予加熱リング40を
加熱することができる。石英は、可視およびIR周波数
の光に対し透過性であり、これらの壁を横切る大きな圧
力差を支持し得る比較的高強度の材料であるという点、
さらに低い脱ガス率を有するという点から、頂壁32お
よび底壁34としては有用な材料である。
反応炉31は頂壁(top wall)32、側壁(side walls)3
3および底壁34を有し、シリコンウエハのような単一
式あるいは枚葉式基板35が充填され得る反応炉31を
画成している。基板35は、モータ37により回転され
るペデスタルまたはサセプタ36上に取り付けられ、円
筒状に対称となる基板35の時間平均環境(time averag
ed environment) を提供する。予加熱リング40はチャ
ンバ30内で支持され、反応炉31の外部に取り付けら
れた複数の高強度ランプ38、39からの光により加熱
される。チャンバ30の頂壁32および底壁34は透光
性であり、外部ランプからの光を反応炉31に入射さ
せ、サセプタ36、基板35および予加熱リング40を
加熱することができる。石英は、可視およびIR周波数
の光に対し透過性であり、これらの壁を横切る大きな圧
力差を支持し得る比較的高強度の材料であるという点、
さらに低い脱ガス率を有するという点から、頂壁32お
よび底壁34としては有用な材料である。
【0007】堆積処理中、反応ガス流は、ガス入口31
0から流れ、ガスが加熱される予加熱リング40を横切
り、シリコンを堆積するため、基板35の表面を矢印4
1の方向に横切り、そして、排気口311に向かう。ガ
ス入口310はガス用多岐管(manifold)(図示せず)に
接続されており、複数のパイプを通じて当該入口に、
(ガス用多岐管は)単一あるいは混合ガスを反応炉31
に提供する。これらのパイプの入口端の配置、これらの
パイプの各々を通るガス濃度および/または流量は、処
理均一性を適性化する反応ガス流および濃度プロファイ
ルを生成するように選定される。基板の回転およびラン
プ38、39からの熱による熱勾配は、反応炉31内の
ガスの流量プロファイルに著しい影響を与え得るもので
あるが、流量プロファイルの優勢を占める(dominant)形
状はガス入口310から予加熱リング40及び基板を横
切り、排気口311へと流れる層流である。
0から流れ、ガスが加熱される予加熱リング40を横切
り、シリコンを堆積するため、基板35の表面を矢印4
1の方向に横切り、そして、排気口311に向かう。ガ
ス入口310はガス用多岐管(manifold)(図示せず)に
接続されており、複数のパイプを通じて当該入口に、
(ガス用多岐管は)単一あるいは混合ガスを反応炉31
に提供する。これらのパイプの入口端の配置、これらの
パイプの各々を通るガス濃度および/または流量は、処
理均一性を適性化する反応ガス流および濃度プロファイ
ルを生成するように選定される。基板の回転およびラン
プ38、39からの熱による熱勾配は、反応炉31内の
ガスの流量プロファイルに著しい影響を与え得るもので
あるが、流量プロファイルの優勢を占める(dominant)形
状はガス入口310から予加熱リング40及び基板を横
切り、排気口311へと流れる層流である。
【0008】シリコンウエハ上のドープされていないシ
リコン層を作成する典型的な方法において、133Pa
から26.7kPa(1−200トール)の間の圧力
が、約毎分4−10リットルの水素をチャンバに供給す
ること、および適当な高温計(pyrometer) で測定される
ように、約560−750℃という基板温度にて約20
0−500cm3 のシランを付加することにより維持さ
れる。多結晶膜は、これらの条件下で、約毎分2000
オングストロームの速度で堆積され得る。上記方法で使
われている高圧は、ドープされた或いはドープされてい
ない多結晶シリコンの速度を改善する。
リコン層を作成する典型的な方法において、133Pa
から26.7kPa(1−200トール)の間の圧力
が、約毎分4−10リットルの水素をチャンバに供給す
ること、および適当な高温計(pyrometer) で測定される
ように、約560−750℃という基板温度にて約20
0−500cm3 のシランを付加することにより維持さ
れる。多結晶膜は、これらの条件下で、約毎分2000
オングストロームの速度で堆積され得る。上記方法で使
われている高圧は、ドープされた或いはドープされてい
ない多結晶シリコンの速度を改善する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記処理反応炉に伴う
欠点は、シリコンの不要な堆積がウエハおよびサセプタ
の両方の裏面に生じることが発見されてきている点であ
る。サセプタ裏面上の堆積は許容できるが、ウエハ裏面
の堆積は品質管理という観点から許容することはできな
いし、以下に述べるように、逆に必要なウエハ温度測定
に影響を与える。
欠点は、シリコンの不要な堆積がウエハおよびサセプタ
の両方の裏面に生じることが発見されてきている点であ
る。サセプタ裏面上の堆積は許容できるが、ウエハ裏面
の堆積は品質管理という観点から許容することはできな
いし、以下に述べるように、逆に必要なウエハ温度測定
に影響を与える。
【0010】したがって、第1にウエハ裏面、第2にサ
セプタ裏面の堆積を克服あるいは最小限化する基板処理
装置を提供することが望まれる。
セプタ裏面の堆積を克服あるいは最小限化する基板処理
装置を提供することが望まれる。
【0011】
【課題を解決するための手段および作用】要約すると、
本発明は、基板処理チャンバ内での処理中に基板を受領
して支持するための改善されたサセプタを提供するもの
である。このサセプタは、床部および略直立側部を有す
る基板受領用ポケットを含む。外接溝(circumscribing
groove) は、当該ポケットの床部に形設され、基板が当
該ポケット内に受領されるとき、当該溝が基板の周辺部
に位置するような寸法を有する。直立側部は当該溝と共
働して作動し、基板処理ガスが当該基板の裏面(undersi
de) に到達しないように制限する。
本発明は、基板処理チャンバ内での処理中に基板を受領
して支持するための改善されたサセプタを提供するもの
である。このサセプタは、床部および略直立側部を有す
る基板受領用ポケットを含む。外接溝(circumscribing
groove) は、当該ポケットの床部に形設され、基板が当
該ポケット内に受領されるとき、当該溝が基板の周辺部
に位置するような寸法を有する。直立側部は当該溝と共
働して作動し、基板処理ガスが当該基板の裏面(undersi
de) に到達しないように制限する。
【0012】通常、溝は基板の周辺部を越えて位置す
る。
る。
【0013】サセプタは、その周辺部に形成された、階
段形状(stepped formation) をさらに含んでもよい。そ
の階段形状は、チャンバ内に配置された予加熱リングの
周囲を囲む、サセプタ内に形成された相補型階段形状と
接し、基板処理ガスがサセプタの裏面(rear surface)に
到達することを制限するように作動する。
段形状(stepped formation) をさらに含んでもよい。そ
の階段形状は、チャンバ内に配置された予加熱リングの
周囲を囲む、サセプタ内に形成された相補型階段形状と
接し、基板処理ガスがサセプタの裏面(rear surface)に
到達することを制限するように作動する。
【0014】
【実施例】図2において、本発明の改善されたサセプタ
の一実施例が示されている。この実施例は、サセプタ裏
側への堆積量を減少させる特徴を例示し(illustrates)
、頂壁132、側壁133および底壁134を有する
単一或いは枚葉式基板用反応炉131を示す。頂壁13
2および底壁134は石英から成る。反応炉131の外
側には複数の高強度ランプ138、139があり、予加
熱リング140、サセプタ136および、多結晶膜が堆
積される基板135を加熱する。サセプタ136は平板
になっており、上面146および裏面(backside surfac
e)145を有する。サセプタサポート148は、サセプ
タ136を支持する。反応ガス入口111と、その反対
側の側壁133に位置する排気口112は、予加熱リン
グ140および基板135を横切る層流のガス流を確実
にする。
の一実施例が示されている。この実施例は、サセプタ裏
側への堆積量を減少させる特徴を例示し(illustrates)
、頂壁132、側壁133および底壁134を有する
単一或いは枚葉式基板用反応炉131を示す。頂壁13
2および底壁134は石英から成る。反応炉131の外
側には複数の高強度ランプ138、139があり、予加
熱リング140、サセプタ136および、多結晶膜が堆
積される基板135を加熱する。サセプタ136は平板
になっており、上面146および裏面(backside surfac
e)145を有する。サセプタサポート148は、サセプ
タ136を支持する。反応ガス入口111と、その反対
側の側壁133に位置する排気口112は、予加熱リン
グ140および基板135を横切る層流のガス流を確実
にする。
【0015】より詳細に図3に示されるように、サセプ
タはその周辺部に形成された階段形状(stepped formati
on) 142を有する。この階段形状は、サセプタ136
の本体内に形成されるか、サセプタ上に取り付けられる
拡張部により画成されるか、のいずれかによって形成す
ることができる。予加熱リング140は、サセプタの階
段形状と係合する(mates with)相補型階段形状144を
有する。
タはその周辺部に形成された階段形状(stepped formati
on) 142を有する。この階段形状は、サセプタ136
の本体内に形成されるか、サセプタ上に取り付けられる
拡張部により画成されるか、のいずれかによって形成す
ることができる。予加熱リング140は、サセプタの階
段形状と係合する(mates with)相補型階段形状144を
有する。
【0016】この形状(configuration) は、処理ガスが
サセプタ136の裏面に到達する前に処理ガスが流れな
ければならない曲がりくねった通路を画成する。この曲
りくねった通路は、当該ガスがサセプタの裏面に到達す
る前に移動しなければならない距離を増加させると共
に、当該通路に沿って流れるガス内に乱流を起こす。そ
の結果、サセプタおよび予加熱リング140の各々にお
ける相補型階段形状により画成された重畳構成の両方の
片側部分(both halves of the overlapping formation)
に堆積が生じる。これが、サセプタおよび予加熱リング
の間を通過し得るガスの量を減少させ、その結果、サセ
プタの裏側145の堆積量を減少することが見い出され
てきた。
サセプタ136の裏面に到達する前に処理ガスが流れな
ければならない曲がりくねった通路を画成する。この曲
りくねった通路は、当該ガスがサセプタの裏面に到達す
る前に移動しなければならない距離を増加させると共
に、当該通路に沿って流れるガス内に乱流を起こす。そ
の結果、サセプタおよび予加熱リング140の各々にお
ける相補型階段形状により画成された重畳構成の両方の
片側部分(both halves of the overlapping formation)
に堆積が生じる。これが、サセプタおよび予加熱リング
の間を通過し得るガスの量を減少させ、その結果、サセ
プタの裏側145の堆積量を減少することが見い出され
てきた。
【0017】サセプタの裏側の、ドープされた或いはド
ープされていないシリコンまたは他の固体材料の堆積
は、サセプタ136を横切る温度変動(variations)を生
じるものと思われている。これらの温度変動は、堆積さ
れた多結晶膜の膜厚および特性において、ウエハ間の変
動の原因となる。
ープされていないシリコンまたは他の固体材料の堆積
は、サセプタ136を横切る温度変動(variations)を生
じるものと思われている。これらの温度変動は、堆積さ
れた多結晶膜の膜厚および特性において、ウエハ間の変
動の原因となる。
【0018】さらに、サセプタ136の裏側145への
材料の蓄積は、堆積中の基板135における不正確な温
度表示の原因になり、また、堆積膜の性質および堆積速
度に影響を与える。サセプタ136の温度は、チャンバ
131の外側にあってランプ139の上部に取り付けら
れている高温計150により計測される。この高温計1
50はサセプタ136の裏面145の放射率を検知可能
である。もし、サセプタ136の裏面の放射率が、その
上の多様な材料の堆積のために変化する場合、高温計1
50は可変信号を得て、誤った温度表示を示す。そのた
め、サセプタ136の裏面145の放射率は可能な限
り、一定に保たなければならない。
材料の蓄積は、堆積中の基板135における不正確な温
度表示の原因になり、また、堆積膜の性質および堆積速
度に影響を与える。サセプタ136の温度は、チャンバ
131の外側にあってランプ139の上部に取り付けら
れている高温計150により計測される。この高温計1
50はサセプタ136の裏面145の放射率を検知可能
である。もし、サセプタ136の裏面の放射率が、その
上の多様な材料の堆積のために変化する場合、高温計1
50は可変信号を得て、誤った温度表示を示す。そのた
め、サセプタ136の裏面145の放射率は可能な限
り、一定に保たなければならない。
【0019】また更に、裏面145上の材料の蓄積が、
連続した基板処理の間、続く場合、堆積膜におけるウエ
ハ間の変動は、やはり、理想的には可能な限り小さく保
たれるべき変動が生じる。
連続した基板処理の間、続く場合、堆積膜におけるウエ
ハ間の変動は、やはり、理想的には可能な限り小さく保
たれるべき変動が生じる。
【0020】反応ガスがサセプタの裏側に到達すること
を制限することにより、その上の堆積は減少される。そ
のため、基板を横切る温度変動、およびサセプタ上の温
度変動は少なくなり、堆積中の基板における温度表示
は、従来の堆積チャンバより正確になる。
を制限することにより、その上の堆積は減少される。そ
のため、基板を横切る温度変動、およびサセプタ上の温
度変動は少なくなり、堆積中の基板における温度表示
は、従来の堆積チャンバより正確になる。
【0021】図4は、本発明の他の実施例を例示する。
この図において、サセプタ236は図2、3に例示され
た階段形状142と類似する階段形状242を含むこと
が示されている。同様に、予加熱リング240はサセプ
タ236の階段形状242に重畳する相補型階段形状を
有する。この形状244は、前述した2つの図の形状と
類似するものである。
この図において、サセプタ236は図2、3に例示され
た階段形状142と類似する階段形状242を含むこと
が示されている。同様に、予加熱リング240はサセプ
タ236の階段形状242に重畳する相補型階段形状を
有する。この形状244は、前述した2つの図の形状と
類似するものである。
【0022】この特徴に加えて、サセプタ236はま
た、埋没型ウエハ受領用ポケット(sunken wafer receiv
ing pocket) 250を含む。このポケットの床部には、
3つの円形穴252が示されている。これらの穴252
は、サセプタ236の本体を貫通して延びており、ウエ
ハをサセプタに或いはサセプタから運ぶ際にサセプタに
対し移動し当該ウエハをポケット250から上昇させて
当該サセプタの上面243から取り除くウエハリフト用
指状部材(図示せず)に対するガイドとして動作する。
た、埋没型ウエハ受領用ポケット(sunken wafer receiv
ing pocket) 250を含む。このポケットの床部には、
3つの円形穴252が示されている。これらの穴252
は、サセプタ236の本体を貫通して延びており、ウエ
ハをサセプタに或いはサセプタから運ぶ際にサセプタに
対し移動し当該ウエハをポケット250から上昇させて
当該サセプタの上面243から取り除くウエハリフト用
指状部材(図示せず)に対するガイドとして動作する。
【0023】通常、ポケット250は、サセプタ236
の上面243の下方、およそ1.02mm(0.04イ
ンチ)の高さまで形成される。しかし、この深さは可変
であり、ポケット内で支持される半導体ウエハの厚さに
より決定される。理想的には、半導体ウエハの頂部がサ
セプタ236の上面243の高さであるべきである。
の上面243の下方、およそ1.02mm(0.04イ
ンチ)の高さまで形成される。しかし、この深さは可変
であり、ポケット内で支持される半導体ウエハの厚さに
より決定される。理想的には、半導体ウエハの頂部がサ
セプタ236の上面243の高さであるべきである。
【0024】また、この図には、ウエハ受領ポケット2
50の周辺部の周りに形成されている環状溝254が示
されている。溝254はおよそ2.03mm(0.08
インチ)の幅を有しポケット250の高さより下方4.
45mm(0.175インチ)に底面を有する。溝25
4は、ウエハがポケット250の中に支持されるとき、
当該溝がウエハの外縁の周囲を囲む、すなわち、ウエハ
の直径が溝254の内壁の直径より小さい、寸法になっ
ている。
50の周辺部の周りに形成されている環状溝254が示
されている。溝254はおよそ2.03mm(0.08
インチ)の幅を有しポケット250の高さより下方4.
45mm(0.175インチ)に底面を有する。溝25
4は、ウエハがポケット250の中に支持されるとき、
当該溝がウエハの外縁の周囲を囲む、すなわち、ウエハ
の直径が溝254の内壁の直径より小さい、寸法になっ
ている。
【0025】従来のサセプタにおいては、円周溝を有す
るものはなく、一定量の処理ガスはそのようなサセプタ
に支持された半導体ウエハの下方に染み出し、ウエハの
裏側の堆積の原因になっていることが見い出されてい
る。この堆積は非常に厳しいもので、ウエハの中心に向
かって、ウエハの外周辺から25.4mm(1インチ)
にまで延びる。後の処理ステップのため、この裏側堆積
は、一定の応用例について、品質管理の観点から許容す
ることはできない。
るものはなく、一定量の処理ガスはそのようなサセプタ
に支持された半導体ウエハの下方に染み出し、ウエハの
裏側の堆積の原因になっていることが見い出されてい
る。この堆積は非常に厳しいもので、ウエハの中心に向
かって、ウエハの外周辺から25.4mm(1インチ)
にまで延びる。後の処理ステップのため、この裏側堆積
は、一定の応用例について、品質管理の観点から許容す
ることはできない。
【0026】この埋没型ポケット250、より詳細に
は、この図で例示されたサセプタ236の溝254はこ
の問題を克服する。
は、この図で例示されたサセプタ236の溝254はこ
の問題を克服する。
【0027】第1に、ウエハはポケット250内に配置
されるとき、その上面はサセプタ236の上面243と
ほぼ同じ高さにある。その結果、ウエハの上面を横切っ
て流れる反応ガスは、ある程度、溝254の外壁256
によりウエハの下方に染み出すことから妨げられる。
されるとき、その上面はサセプタ236の上面243と
ほぼ同じ高さにある。その結果、ウエハの上面を横切っ
て流れる反応ガスは、ある程度、溝254の外壁256
によりウエハの下方に染み出すことから妨げられる。
【0028】第2に、より重要であるが、もし反応ガス
がウエハの外端部と外壁との間の間隙に移動するとき、
このガスは最初に溝の底にと下方に移動し、それから、
ポケット250内に置かれるウエハの下方に移動する前
に当該内壁258に沿って上方に移動する。
がウエハの外端部と外壁との間の間隙に移動するとき、
このガスは最初に溝の底にと下方に移動し、それから、
ポケット250内に置かれるウエハの下方に移動する前
に当該内壁258に沿って上方に移動する。
【0029】この効果は、多くの事実の結果として、存
在し得るものである。反応ガスはチャンバ内に入るとき
は層流であるが、これらのガスが溝に流れ込むときには
一定量の乱流がガス内に生成される。その結果、ガスは
ウエハの下方に染み出す為に必要な方向流(directional
flow)を持たない。さらに、ウエハ処理反応炉が作動す
る典型的な温度では、反応ガスは、それらが加熱表面と
接触するようになるとき、単に反応するだけである。上
記の例示した形状の結果、ガスがウエハに到達する前に
接触するようになる経路長(すなわち、加熱面積)は、
実質的に増加する。
在し得るものである。反応ガスはチャンバ内に入るとき
は層流であるが、これらのガスが溝に流れ込むときには
一定量の乱流がガス内に生成される。その結果、ガスは
ウエハの下方に染み出す為に必要な方向流(directional
flow)を持たない。さらに、ウエハ処理反応炉が作動す
る典型的な温度では、反応ガスは、それらが加熱表面と
接触するようになるとき、単に反応するだけである。上
記の例示した形状の結果、ガスがウエハに到達する前に
接触するようになる経路長(すなわち、加熱面積)は、
実質的に増加する。
【0030】これら、および他の事実の双方の効果は、
反応生成物の堆積のほとんどが溝の内側壁に沿って生
じ、ウエハの裏側には生じない点である。これは、あま
り好結果なので、ウエハの裏側の堆積量は約25.4m
m(1インチ)から2−3mmの領域内の数値まで減少
されてきた。
反応生成物の堆積のほとんどが溝の内側壁に沿って生
じ、ウエハの裏側には生じない点である。これは、あま
り好結果なので、ウエハの裏側の堆積量は約25.4m
m(1インチ)から2−3mmの領域内の数値まで減少
されてきた。
【0031】図5には、サセプタに対する他の改善例が
示されている。この図において、以前の図のものと同一
要素には、同一符号が用いられている。よって、例えば
サセプタ236(図4)は、この図では336として引
用されている。この図における、図4と共通な多様な要
素は、既に説明されており、これらの要素の説明は必要
がないであろう。しかし、この図は、ポケット350内
に配置されたウエハ335(点線にて図示)を示す。こ
のウエハ335は、単に、それがポケット350内に如
何に受領されるかという点を例示する為に示される。
示されている。この図において、以前の図のものと同一
要素には、同一符号が用いられている。よって、例えば
サセプタ236(図4)は、この図では336として引
用されている。この図における、図4と共通な多様な要
素は、既に説明されており、これらの要素の説明は必要
がないであろう。しかし、この図は、ポケット350内
に配置されたウエハ335(点線にて図示)を示す。こ
のウエハ335は、単に、それがポケット350内に如
何に受領されるかという点を例示する為に示される。
【0032】さらに、この図に示されるサセプタ336
は、一様に連続した裏側346の代りに、下方よりその
中に形成された環状ポケット360を有する。このポケ
ット360は、全体のサセプタ336の熱容量が減少す
るという効果を有する。その結果、サセプタ336によ
り保持される熱量は、もしポケット360が裏側346
に持たなかった場合の熱量よりも少ない。
は、一様に連続した裏側346の代りに、下方よりその
中に形成された環状ポケット360を有する。このポケ
ット360は、全体のサセプタ336の熱容量が減少す
るという効果を有する。その結果、サセプタ336によ
り保持される熱量は、もしポケット360が裏側346
に持たなかった場合の熱量よりも少ない。
【0033】これは、温度が急速に上下に傾斜し、サセ
プタが加熱あるいは急速に冷却させる必要がある場合の
一定の処理操作に特に有用である。この実施例にて提供
されているようなサセプタにおける熱容量の減少は、温
度における増減を簡単に行なう。
プタが加熱あるいは急速に冷却させる必要がある場合の
一定の処理操作に特に有用である。この実施例にて提供
されているようなサセプタにおける熱容量の減少は、温
度における増減を簡単に行なう。
【0034】本発明の処理チャンバおよびサセプタに対
する説明された改良は、単独で実施され得るか、好まし
くは、上述したマルチチャンバ真空処理システムの部分
で実施され得る。その場合、本発明の処理チャンバは側
壁に基板を中央移動チャンバ(central transfer chambe
r)からチャンバに出し入れするポートを有する。
する説明された改良は、単独で実施され得るか、好まし
くは、上述したマルチチャンバ真空処理システムの部分
で実施され得る。その場合、本発明の処理チャンバは側
壁に基板を中央移動チャンバ(central transfer chambe
r)からチャンバに出し入れするポートを有する。
【0035】
【発明の効果】この発明の一つの利点は、サセプタの裏
側に対する反応ガス流に対する障壁が提供される点であ
る。これが、サセプタの裏側への堆積、および、その結
果の温度測定の不正確を妨げる。したがって、ウエハ間
の膜厚の変動は妨げられるか最小限になる。
側に対する反応ガス流に対する障壁が提供される点であ
る。これが、サセプタの裏側への堆積、および、その結
果の温度測定の不正確を妨げる。したがって、ウエハ間
の膜厚の変動は妨げられるか最小限になる。
【0036】本発明の他の利点は、処理ガスがウエハの
下方に染み出すことが妨げられる点である。これは、実
質的にウエハ裏側の堆積の発生を減少させ、もって、ウ
エハの質を改善するものである。
下方に染み出すことが妨げられる点である。これは、実
質的にウエハ裏側の堆積の発生を減少させ、もって、ウ
エハの質を改善するものである。
【図1】従来の単一あるいは枚葉式基板堆積チャンバの
部分的な概略断面図。
部分的な概略断面図。
【図2】本発明の一実施例を示す単一あるいは枚葉式基
板堆積チャンバの部分的な概略断面図。
板堆積チャンバの部分的な概略断面図。
【図3】本発明の反応ガス障壁の一実施例の概略断面
図。
図。
【図4】本発明の他の実施例を示すサセプタの部分的に
切断した図。
切断した図。
【図5】本発明の別の実施例を示すサセプタ端部を通る
断面図。
断面図。
31、131…反応炉、32、132…頂壁、33、1
33…側壁、34、134…底壁、35、135…基
板、36、136、236、336…サセプタ、37、
137…モータ、38、39、138、139…ラン
プ、40、140、240…予加熱リング、142、2
42…階段形状、144、244、344…相補型階段
形状、145…裏面、146、246…上面、148…
サセプタサポート、150…高温計、250、350、
360…ポケット、252…円形穴、254…環状溝、
256…外壁、258…内壁、346…裏側。
33…側壁、34、134…底壁、35、135…基
板、36、136、236、336…サセプタ、37、
137…モータ、38、39、138、139…ラン
プ、40、140、240…予加熱リング、142、2
42…階段形状、144、244、344…相補型階段
形状、145…裏面、146、246…上面、148…
サセプタサポート、150…高温計、250、350、
360…ポケット、252…円形穴、254…環状溝、
256…外壁、258…内壁、346…裏側。
Claims (16)
- 【請求項1】 基板を化学的に処理する装置であって、 (a)基板処理チャンバを含むハウジングと、 (b)上記チャンバに上記処理ガスが注入されるガス入
口と、 (c)上記チャンバから上記処理ガスが排出されるガス
出口と、 (d)処理中に上記基板を受領して支持し、内部には、
床部及び略直立側部を有すると共に上記基板を受領する
大きさに形成された基板受領用ポケットおよび後面とを
有するサセプタと、 (e)上記ポケットの上記床部に形設された円周溝であ
って、上記基板が上記ポケットに受領されるとき、上記
溝が上記基板の周辺に位置するような寸法になっている
もの、とを備え、 上記直立側部は上記溝と共働して上記ガスが上記基板の
裏面に到達することを制限するように動作する装置。 - 【請求項2】 上記溝は、上記基板が上記ポケット内に
受領されるとき上記基板の周辺部を越えて位置する大き
さに形成されている請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 上記ガス入口は、上記チャンバに処理ガ
スが注入されるとき上記ガス内で層流を起こさせる請求
項2記載の装置。 - 【請求項4】 上記ガスが上記サセプタの後面に到達す
ることを妨げる手段をさらに備える請求項3記載の装
置。 - 【請求項5】 上記サセプタの周囲を囲み、上記ガスが
上記入口および出口間を移動する際に上記ガスを加熱す
るように作動する予加熱リングをさらに備える請求項4
記載の装置。 - 【請求項6】 上記ガスが上記サセプタの後面に到達す
ることを妨げる手段は、上記予加熱リングおよび上記サ
セプタ間の界面に形成されている請求項5記載の装置。 - 【請求項7】 上記ガスが上記サセプタの後面に到達す
ることを妨げる手段は、上記サセプタの上記周辺部にて
階段形状に画成され、上記予加熱リング内で相補型階段
形状をもって接する(interface) 請求項6記載の装置。 - 【請求項8】 上記サセプタは、その裏面に形成された
空洞部を含み、もって、上記サセプタの熱容量を減少さ
せる請求項1記載の装置。 - 【請求項9】 上記基板はシリコンウエハである請求項
8記載の装置。 - 【請求項10】 サセプタを収容する基板処理チャンバ
を含む基板処理装置内で用いるサセプタであって、 (a) 前部、基板受領面および後面と、 (b) 上記前面に形成された基板受領用ポケットであ
って、床部と基板を受領する大きさに形成された略直立
側部とを有するもの、 (c)上記ポケットの上記床部に形設された円周溝であ
って、上記溝は上記基板が上記ポケットに受領されると
き上記基板の周辺に位置するような寸法になっているも
の、とを備えるサセプタ。 - 【請求項11】 上記溝は、上記基板が上記ポケット内
に受領されるとき上記基板の上記周辺部を越えて位置す
る大きさに形成されている請求項10記載のサセプタ。 - 【請求項12】 上記ガスが上記サセプタの後面に到達
することを妨げる手段をさらに備える請求項11記載の
サセプタ。 - 【請求項13】 上記ガスが上記サセプタの後面に到達
することを妨げる手段は、上記サセプタの上記周辺部に
て階段形状に画成され、上記サセプタが上記チャンバ内
に配置されるとき、上記チャンバ内に配置されたサセプ
タの周囲を囲むリング内で相補形階段形状をもって接す
る請求項12記載のサセプタ。 - 【請求項14】 裏面に形成された空洞部をさらに含
み、もって、熱容量を減少させる請求項10記載のサセ
プタ。 - 【請求項15】 上記基板はシリコンウエハである請求
項14記載のサセプタ。 - 【請求項16】 上記直立側部は、上記溝と共働して上
記基板処理ガスが上記基板の裏面に到達することを制限
するように作動する請求項10記載のサセプタ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US9059193A | 1993-07-13 | 1993-07-13 | |
US08/090591 | 1993-07-13 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0778863A true JPH0778863A (ja) | 1995-03-20 |
Family
ID=22223453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16123894A Pending JPH0778863A (ja) | 1993-07-13 | 1994-07-13 | 改善されたサセプタデザイン |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0634785B1 (ja) |
JP (1) | JPH0778863A (ja) |
DE (1) | DE69404397T2 (ja) |
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AT411304B (de) * | 1997-06-18 | 2003-11-25 | Sez Ag | Träger für scheibenförmige gegenstände, insbesondere silizium-wafer |
JP2001522142A (ja) | 1997-11-03 | 2001-11-13 | エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド | 改良された低質量ウェハ支持システム |
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