JPS6365083A - 気相成長装置 - 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】 〔概要〕 気相成長装置内のヒータの熱を利用して不活性ガスを加
熱し、加熱された不活性ガスを基板の下部から流し、基
板の温度分布および装置内の圧力変動による温度変化を
小さく抑える。

〔産業上の利用分野〕

本発明は気相成長装置に関し、さらに詳しく言えば、同
装置における基板の加熱手段の改良に関するものである
。

〔従来の技術〕

基板、例えばシリコンウェハ上に５ｉ０２Ｂ’Ａ、シリ
コン窒化膜などの絶縁膜かＷ　、　ＡＡ、　’ｒｉ、　
ｌ’ｌｏ等の金属膜及びこれらのシリサイド膜を形成す
る場合、化学気相成長（ＣＶＤ　）法で成膜することが
行われ、それには第５図に断面図で示される装置が用い
られる。同図において、１１はチャンバ、１２はアルミ
ニウム（Ａｊ２）またはステンレス（ＳＩＪＳ）製のサ
セプタ、１３はウェハの如き基板、１４はガス供給部、
１５はヒータ、１６は排気管で、図示の装置は基板１３
をヒータ１５からの伝熱によって加熱する抵抗加熱型で
ある。ガス供給部１４は反応ガスを図に矢印で示す如く
シャワー状に供給し、加熱された基板１３上で化学的な
気相反応を発止して所定の膜が基板１３上に成長する。

上記した抵抗加熱型の他には第６図に示されるＩＲ加熱
（ランプ加熱）型があり、この型の装置ではサセプタ１
２ａは石英で作られ、ランプ１７からの紫外光の輻射熱
によって基板１３が加熱される構成となっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の装置は基板との接触点における伝熱、輻射熱など
による熱エネルギーの利用であったため、接触面などの
分布に依存した温度分布となり、気相成長の如く温度に
敏感な反応では成長膜の分布が一定にならない問題があ
る。すなわち、熱エネルギーは、ヒータ１５からサセプ
タ１２に、サセプタ１２から基板１３へと伝導するが、
この熱エネルギー伝導の均一性を得ることが難しい。

また、基板は中心部分で最も温度が高く周縁に向けて温
度が下がり、周縁部分では中心部分よりも１０℃も温度
が低くなることがある。

第６図に示したランプ加熱型においては、基板１３が置
かれた部分以外の石英サセプタの表面に膜が成長するだ
けでなく、基板とサセプタとの間にもガスが侵入して膜
が成長し、このような膜が輻射熱の透過態様に影響して
熱効率が悪くなる問題がある。

また、成膜中にサセプタの基板が位置するところ以外の
第５図に符号１８で示す周縁部にも膜が成長し、その膜
が剥がれて基板１３上にゴミとして基板上に落ちて成長
する膜の膜質を悪くする問題もある。

さらには、従来法ではチャンバ内の伝熱媒体と基板のサ
セプタとの接触面での加熱によって基板が加熱されるの
で、チャンバ内の圧力が降下し伝熱媒体が少なくなると
基板温度が降下するという圧力変動による基板温度の変
化の問題もある。

本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、温度
分布を均一化し圧力の変化による温度変化を抑えうる装
置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明実施例の断面図で、この実施例は第５図
の加熱手段が変更されたものであり、２１はサセプタ、
２２は不活性ガス加熱管である。

本発明においては、ヒータ１５を利用して不活性ガス加
熱管２２を通る不活性ガス（Ｈｅ、　Ａｒなど）を加熱
し、この加熱した不活性ガスを基板１３の下部から流す
もので、そのためには、サセプタ２１の中央に連結する
１または複数の細孔を作り、この細孔から加熱した不活
性ガスを噴出するが、またはサセプタ２１の表面に中央
から外方に放射状に延びる溝を形成し、この溝に沿って
加熱不活性ガスが流れるようにする。

〔作用〕

上記した装置においては、加熱された不活性ガスが基板
１３の下方から均一に流されるので、基板は全体にわた
って均一に加熱されるものである。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

再び第１図を参照すると、ヒータ１５は従来例と同じも
のであるが、そのヒータ１５のまわりにＨｅ。

Ａｒなどの如き不活性ガスを通す不活性ガス加熱管を配
置し、図に矢印で示す如く不活性ガスを流す。

不活性ガスはヒータ１５によって加熱された不活性ガス
加熱管２２内を通る間に加熱される。

加熱された不活性ガスはサセプタの中央に設けた穴２３
から図に矢印で示す如く四方に飛散して、基板１３をそ
の下側から均一に加熱する。穴２３は第１図に示す如く
中央に１つ設けるか、またはサセプタの中心以外の部分
に平均的に複数個配設してもよい。図示の実施例ではＡ
ｒまたはＨｅガスを１０〜１００　ｃｃ／　ｎ＋ｉｎの
流量で供給した。

本発明の他の実施例において、加熱された不活性ガスは
、第２図に部分的に示されるサセプタ２１の表面に中心
から放射状に形成された溝２４ａに沿って周縁溝２４ｂ
に向けて流れ、その過程で溝２４ａから上昇して基板１
３をその下側から均一に加熱する。図示の例で溝２４ａ
は１ｍｍのオーダーで１度から数置の間隔に切り、基板
の周縁が周縁溝２４ｂのほぼ中央に位置するよう配置し
た。

上記に説明した２つの実施例は、第６図に示したランプ
加熱型のものにも通用可能であって、その場合の相違は
、ヒータが抵抗加熱型かランプ加熱型かの相違だけであ
る。

第１図の装置と従来例の装置を用いて基板を加熱した場
合の基板温度を放射状型温度計で測定した結果は第３図
の線図に示され、同図において横軸に基板上の位置をと
り、Ｃは基板中心部、Ｅは基板の縁部を示すもので、ま
た縦軸には温度を℃でとった。実線Ａは本発明装置を用
いた場合で、基板温度は基板の中心部、縁部およびその
他の部分で平均して３００℃であった。点線Ｂは従来例
の場合を示し、中心部と縁部での温度差Ｔ１は約１０℃
もあった。

第４図はチャンバ内の圧力変動と基板温度の変動の関係
を示す線図で、同図で横軸には時間をとり、縦軸には温
度を℃でとった。横軸上の点Ｘはチャンバ内の圧力がｌ
　Ｔｏｒｒから０．Ｉ　Ｔｏｒｒに変った点で、圧力が
０．Ｉ　Ｔｏｒｒに下がった理由はチャンバ内にＨｅガ
スが１０ｃｃ／ｗｉｎの流量で供給され始めたからであ
る。実線Ｙは本発明の場合で、圧力の変動があっても基
板温度は一定の温度３００℃に保たれたが、点線Ｚで示
す従来例においては圧力降下に伴って基板温度が降下し
、本発明の場合に比べてＴ２＝２０℃の温度降下があっ
た。

なお、第５図で示したサセプタの縁部分１８における膜
の成長は認められず、従来問題となったゴミ発生の問題
が解決され、他方ランプ型の装置において、石英のサセ
プタ上への膜の成長が発生せず、伝熱効率が損なわれな
いことが確認された。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、■Ｈｅ。

Ａｒの如き不活性ガスが均一な熱源となるので基板が一
定の温度に保たれ、■サセプタから不活性ガスが流出す
るので、サセプタの表面には成膜することがなく、ゴミ
の発生とか伝熱効率の低下が防止され、■チャンバ内の
圧力変動による基板の温度変化も防止され、半導体装置
製造の歩留りと信頼性向上に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例断面図、 第２図は本発明によるサセプタ表面の部分的平面図、 第３図は本発明と従来例における基板温度を示す線図、 第４図は本発明と従来例における装置の圧力変動と基板
温度の関係を示す線図、 第５図は従来例断面図、 第６図は従来例の一部の断面図である。 第１図、第２図、第５図、第６図において、１１はチャ
ンバ、 １２と１２ａはサセプタ、 １３は基板、 １４は反応ガス供給部、 １５はヒータ、 １６は排気管、 １７はランプ、 １８はサセプタの縁部分、 ２１はサセプタ、 ２２は不活性ガス加熱管、 ２３は穴、 ２４ａと２４ｂは溝である。 代理人　　弁理士　　久木元　　　彰 復代理人　弁理士　　大　菅　義　之 イシ＝”拳ｔ〃’ス クトノに一明史覚りすＩＭＩＱコ 第１　× 本＃明１；よるプ辷７°り表面のもア分的＋ｆＤ記第　
２−４ 基択逼浅（’Ｃ） を栗７４！！１ 第３図 第４閃

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）チャンバ（１１）内で加熱された基板（１３）上
   に化学気相成長法で成膜する装置において、不活性ガス
   加熱管（２２）をヒータ（１５）のまわりに配設し、 加熱された不活性ガスをサセプタ（２１）に設けた穴（
   ２３）を通しサセプタ上の基板（１３）に吹き付けて基
   板（１３）を加熱する構成としたことを特徴とする気相
   成長装置。
2. （２）前記穴が複数個形成されてなる特許請求の範囲第
   １項記載の装置。
3. （３）前記ヒータがランプ（１７）である特許請求の範
   囲第１項記載の装置。
4. （４）サセプタ（２１）に溝（２４ａ、２４ｂ）を設け
   、加熱された不活性ガスがこれらの溝を通って流れる構
   成とした特許請求の範囲第１項記載の装置。