JP3154197B2 - 成膜装置 - Google Patents
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Classifications
-
- H01L21/205—
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
-
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Description
【０００１】本発明は、成膜装置に関する。本発明は、
例えば、半導体装置製造の際の各種薄膜の形成用成膜装
置として利用できる。例えば、メタルＣＶＤ装置として
具体化でき、特に微細なコンタクトホールを埋め込むた
め、あるいは、耐熱配線を形成するため等のメタルＣＶ
Ｄ装置として好適に具体化できる。
例えば、半導体装置製造の際の各種薄膜の形成用成膜装
置として利用できる。例えば、メタルＣＶＤ装置として
具体化でき、特に微細なコンタクトホールを埋め込むた
め、あるいは、耐熱配線を形成するため等のメタルＣＶ
Ｄ装置として好適に具体化できる。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置等に用いられる成膜装置の役
割は重要になるに至っており、とりわけ、例えばＣＶＤ
装置は、ＵＬＳＩ等の半導体装置を作るには不可欠なも
のである。
割は重要になるに至っており、とりわけ、例えばＣＶＤ
装置は、ＵＬＳＩ等の半導体装置を作るには不可欠なも
のである。
【０００３】ＣＶＤ装置に代表される成膜装置は、膜形
成すべき半導体基板等を支持する支持台について、その
温度分布が非常に重要な意味をもつ。例えば、コンタク
ト抵抗の低い接続構造が得られるブランケットタングス
テンＣＶＤが注目が注目されているが、特にかかるブラ
ンケットタングステンＣＶＤ技術のように、反応律速領
域（原料ガスが過剰に供給され、反応する速度が堆積速
度を決めている領域）を用いている場合は、とりわけ温
度分布に敏感になっている（これについては、例えば M
at.Res.Soc.Symp.Proc.VLSI V.,1990,Material Reseatc
h Society "HIGH GROWTH RATE CVD-W PROCESS FOR FILL
ING HIGH ASPECT RATIO SUB-MICRON CONTACTS/LINES"R.
V.Joshi et,al,参照) 。このブランケットタングステン
ＣＶＤ技術は、次世代以降のＵＬＳＩの多層配線形成プ
ロセスにおいて、０．３５ミクロンルール以下の微細な
コンタクトホールやスルーホールを配線材料で埋め込む
技術が要求に応える技術の１つとして注目されているも
のである。
成すべき半導体基板等を支持する支持台について、その
温度分布が非常に重要な意味をもつ。例えば、コンタク
ト抵抗の低い接続構造が得られるブランケットタングス
テンＣＶＤが注目が注目されているが、特にかかるブラ
ンケットタングステンＣＶＤ技術のように、反応律速領
域（原料ガスが過剰に供給され、反応する速度が堆積速
度を決めている領域）を用いている場合は、とりわけ温
度分布に敏感になっている（これについては、例えば M
at.Res.Soc.Symp.Proc.VLSI V.,1990,Material Reseatc
h Society "HIGH GROWTH RATE CVD-W PROCESS FOR FILL
ING HIGH ASPECT RATIO SUB-MICRON CONTACTS/LINES"R.
V.Joshi et,al,参照) 。このブランケットタングステン
ＣＶＤ技術は、次世代以降のＵＬＳＩの多層配線形成プ
ロセスにおいて、０．３５ミクロンルール以下の微細な
コンタクトホールやスルーホールを配線材料で埋め込む
技術が要求に応える技術の１つとして注目されているも
のである。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】本発明は、前述した半
導体基板支持台（以下、サセプターと言うこともある）
の温度分布を改善しようとするものである。
導体基板支持台（以下、サセプターと言うこともある）
の温度分布を改善しようとするものである。
【０００５】図８に示すのは、コールドウォールタイプ
の装置の提案例であるが、これは加熱装置１であるラン
プによりサセプター２を加熱し、その熱でウェーハ３を
加熱する構成を採る。この装置のサセプター２部分の詳
細は、図９及び図10に示す。この背景技術にあっては、
原料ガスは、図８に示すように、下方のガス供給口６か
ら供給され、ガスプランジャー71によって均一に拡散さ
れ、ウェーハ表面に到達する。
の装置の提案例であるが、これは加熱装置１であるラン
プによりサセプター２を加熱し、その熱でウェーハ３を
加熱する構成を採る。この装置のサセプター２部分の詳
細は、図９及び図10に示す。この背景技術にあっては、
原料ガスは、図８に示すように、下方のガス供給口６か
ら供給され、ガスプランジャー71によって均一に拡散さ
れ、ウェーハ表面に到達する。
【０００６】ところが、図９に示すように、サセプター
２が、反応室側壁７に固定されているために、サセプタ
ー２から反応室側壁に熱が逃げてしまい、サセプター２
周辺の温度が下がってしまうという問題があった。特
に、ブランケットタングステンＣＶＤにおいては、±２
℃以内に温度差を制御しなければならず、図８の構成の
ままでは、タングステン膜厚の分布が±５０％以上とな
っていた。
２が、反応室側壁７に固定されているために、サセプタ
ー２から反応室側壁に熱が逃げてしまい、サセプター２
周辺の温度が下がってしまうという問題があった。特
に、ブランケットタングステンＣＶＤにおいては、±２
℃以内に温度差を制御しなければならず、図８の構成の
ままでは、タングステン膜厚の分布が±５０％以上とな
っていた。
【０００７】また、ブランケットＣＶＤ法により形成し
たメタル薄膜（特にタングステン）は、基板との密着性
が悪く、非常に剥がれやすい。そこで、基板表面にメタ
ル薄膜を形成する場合には、密着層が必要である。ブラ
ンケットタングステンＣＶＤの場合は、ＴｉＮ膜が良く
用いられている。しかし、ＴｉＮ膜が形成されていない
基板部分は、タングステン薄膜が剥がれてしまうため、
基本的には、タングステン薄膜が成長しないようにする
処置が必要である。
たメタル薄膜（特にタングステン）は、基板との密着性
が悪く、非常に剥がれやすい。そこで、基板表面にメタ
ル薄膜を形成する場合には、密着層が必要である。ブラ
ンケットタングステンＣＶＤの場合は、ＴｉＮ膜が良く
用いられている。しかし、ＴｉＮ膜が形成されていない
基板部分は、タングステン薄膜が剥がれてしまうため、
基本的には、タングステン薄膜が成長しないようにする
処置が必要である。
【０００８】図９に示す装置においては、ＴｉＮ薄膜が
形成されていない部分であるＴｉＮスパッタ装置のクリ
ップマーク部や、ウェーハ裏面に、タングステン薄膜が
形成しないように、サセプター裏面からのパージガス
（図９において、グラファイトサセプター２ａに形成さ
れたパージガス流路を符号10で示す）を流している。
形成されていない部分であるＴｉＮスパッタ装置のクリ
ップマーク部や、ウェーハ裏面に、タングステン薄膜が
形成しないように、サセプター裏面からのパージガス
（図９において、グラファイトサセプター２ａに形成さ
れたパージガス流路を符号10で示す）を流している。
【０００９】本発明は、前記した問題点であるパーティ
クル低減と、温度分布の改善の２つを同時に実現しよう
というものである。
クル低減と、温度分布の改善の２つを同時に実現しよう
というものである。
【００１０】即ち、本出願の発明の目的は、支持台（サ
セプター）の温度分布を改善し、形成された膜の膜厚分
布がよくなり、また、パーティクルの原因となる基板ウ
ェーハ裏面への膜材料の回り込みの防止と温度分布の改
善とを同時に行える成膜装置を提供することである。
セプター）の温度分布を改善し、形成された膜の膜厚分
布がよくなり、また、パーティクルの原因となる基板ウ
ェーハ裏面への膜材料の回り込みの防止と温度分布の改
善とを同時に行える成膜装置を提供することである。
【００１１】また、本出願の発明の他の目的は、熱吸収
効率の変化がなく、温度分布の変化がなく、安定した処
理が行え、熱吸収効率が上がり、少ない電力で安定した
加熱が行え、形成した膜が剥がれにくく、パーティクル
が抑制できる成膜装置を提供することである。
効率の変化がなく、温度分布の変化がなく、安定した処
理が行え、熱吸収効率が上がり、少ない電力で安定した
加熱が行え、形成した膜が剥がれにくく、パーティクル
が抑制できる成膜装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本出願の請求項１の発明
は、半導体基板を載置する支持台と、前記半導体基板を
前記支持台を介して加熱するための加熱装置と、前記半
導体基板上に薄膜を成長させるための原料ガスを供給す
る原料ガス供給手段とを有する成膜装置において、前記
支持台が、少なくとも半導体基板と接触する部分である
接触部と、前記支持台の外周にあって反応室側壁に固定
されている部分である固定部とに分割されており、該分
割された支持台の両部分の間にパージガスを導入する機
構を備えることを特徴とする成膜装置であって、これに
より上記目的を達成するものである。
は、半導体基板を載置する支持台と、前記半導体基板を
前記支持台を介して加熱するための加熱装置と、前記半
導体基板上に薄膜を成長させるための原料ガスを供給す
る原料ガス供給手段とを有する成膜装置において、前記
支持台が、少なくとも半導体基板と接触する部分である
接触部と、前記支持台の外周にあって反応室側壁に固定
されている部分である固定部とに分割されており、該分
割された支持台の両部分の間にパージガスを導入する機
構を備えることを特徴とする成膜装置であって、これに
より上記目的を達成するものである。
【００１３】本出願の請求項２の発明は、前記支持台の
接触部の材料には、熱伝導の良好な材料を用い、前記支
持台の固定部の材料には、熱伝導性の低い材料を使うこ
とを特徴とする請求項１に記載の成膜装置であって、こ
れにより上記目的を達成するものである。
接触部の材料には、熱伝導の良好な材料を用い、前記支
持台の固定部の材料には、熱伝導性の低い材料を使うこ
とを特徴とする請求項１に記載の成膜装置であって、こ
れにより上記目的を達成するものである。
【００１４】本出願の請求項３の発明は、メタル薄膜形
成ＣＶＤ装置であることを特徴とする請求項１または２
に記載の成膜装置であって、これにより上記目的を達成
するものである。
成ＣＶＤ装置であることを特徴とする請求項１または２
に記載の成膜装置であって、これにより上記目的を達成
するものである。
【００１５】また、以下の請求項４ないし７の発明によ
り、上記目的を達成するものである。
り、上記目的を達成するものである。
【００１６】即ち本出願の請求項４の発明は、半導体基
板を載置する支持台と、前記半導体基板を前記支持台を
介して加熱するための加熱装置と、前記半導体基板上に
金属薄膜を成長させるための原料ガスを供給するガス供
給手段を有する成膜装置において、前記支持台が、少な
くとも半導体基板と接触部分である接触部と、前記支持
台の外周にあって反応室側壁に固定されている部分であ
る固定部とに分割されているとともに、前記接触部分と
前記固定部分との各々にはメタル薄膜が形成されている
ことを特徴とする成膜装置であって、これにより上記目
的を達成するものである。
板を載置する支持台と、前記半導体基板を前記支持台を
介して加熱するための加熱装置と、前記半導体基板上に
金属薄膜を成長させるための原料ガスを供給するガス供
給手段を有する成膜装置において、前記支持台が、少な
くとも半導体基板と接触部分である接触部と、前記支持
台の外周にあって反応室側壁に固定されている部分であ
る固定部とに分割されているとともに、前記接触部分と
前記固定部分との各々にはメタル薄膜が形成されている
ことを特徴とする成膜装置であって、これにより上記目
的を達成するものである。
【００１７】本出願の請求項５の発明は、前記支持台の
接触部の材料には、熱伝導の良好な材料を用いることを
特徴とする請求項４に記載の成膜装置であって、これに
より上記目的を達成するものである。
接触部の材料には、熱伝導の良好な材料を用いることを
特徴とする請求項４に記載の成膜装置であって、これに
より上記目的を達成するものである。
【００１８】本出願の請求項６の発明は、ブランケット
タングステンＣＶＤ装置であることを特徴とする請求項
４または５に記載の成膜装置であって、これにより上記
目的を達成するものである。
タングステンＣＶＤ装置であることを特徴とする請求項
４または５に記載の成膜装置であって、これにより上記
目的を達成するものである。
【００１９】本出願の請求項７の発明は、メタル薄膜
が、タングステンと密着性がよく、かつタングステンの
エッチングの際にエッチングされない材質から成ること
を特徴とする請求項６に記載の成膜装置であって、これ
により上記目的を達成するものである。
が、タングステンと密着性がよく、かつタングステンの
エッチングの際にエッチングされない材質から成ること
を特徴とする請求項６に記載の成膜装置であって、これ
により上記目的を達成するものである。
【００２０】
【作用】本出願の請求項１ないし３の発明によれば、支
持台が、少なくとも半導体基板と接触する部分である接
触部と、前記支持台の外周にあって反応室側壁に固定さ
れている部分である固定部とに分割されているので、支
持台（サセプター）の温度分布が改善され、形成された
膜の膜厚分布がよくなり、パーティクルの原因となる基
板ウェーハ裏面への膜材料の回り込みの防止と温度分布
の改善とが同時に達成される。
持台が、少なくとも半導体基板と接触する部分である接
触部と、前記支持台の外周にあって反応室側壁に固定さ
れている部分である固定部とに分割されているので、支
持台（サセプター）の温度分布が改善され、形成された
膜の膜厚分布がよくなり、パーティクルの原因となる基
板ウェーハ裏面への膜材料の回り込みの防止と温度分布
の改善とが同時に達成される。
【００２１】本出願の請求項４ないし７の発明によれ
ば、サセプターの温度分布が改善され、また、予め支持
台（サセプター）にメタル薄膜を形成しておくことで、
熱吸収効率の変化がなく、温度分布の変化がなく、安定
した処理が行え、また、支持台（サセプター）にメタル
薄膜を形成しておくことで、熱吸収効率が上がり、少な
い電力で安定した加熱が行え、また、メタル薄膜コーテ
ィング材を、例えばブランケットタングステンＣＶＤで
形成したタングステン膜と密着性のよい膜にすること
で、サセプターに形成した膜が剥がれにくくでき、パー
ティクルを抑制できる。
ば、サセプターの温度分布が改善され、また、予め支持
台（サセプター）にメタル薄膜を形成しておくことで、
熱吸収効率の変化がなく、温度分布の変化がなく、安定
した処理が行え、また、支持台（サセプター）にメタル
薄膜を形成しておくことで、熱吸収効率が上がり、少な
い電力で安定した加熱が行え、また、メタル薄膜コーテ
ィング材を、例えばブランケットタングステンＣＶＤで
形成したタングステン膜と密着性のよい膜にすること
で、サセプターに形成した膜が剥がれにくくでき、パー
ティクルを抑制できる。
【００２２】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。以下
に述べる実施例１は本発明外の参考例であり、実施例３
ないし４は、本発明を具体化したものである。なお、当
然のことではあるが、本発明は以下の実施例により限定
を受けるものではない。
に述べる実施例１は本発明外の参考例であり、実施例３
ないし４は、本発明を具体化したものである。なお、当
然のことではあるが、本発明は以下の実施例により限定
を受けるものではない。
【００２３】実施例１（参考例） この 例は、ブランケットタングステンＣＶＤ装置であ
り、図１に、その要部断面図を示す。図示した部分は、
図８に示した背景技術の図における、支持台２（サセプ
ター）の部分とその図の上方部分に該当する。図２に、
本実施例の支持台２の上面図を示す。そのほかの部分
は、図８の構造と同様である。
り、図１に、その要部断面図を示す。図示した部分は、
図８に示した背景技術の図における、支持台２（サセプ
ター）の部分とその図の上方部分に該当する。図２に、
本実施例の支持台２の上面図を示す。そのほかの部分
は、図８の構造と同様である。
【００２４】本実施例の成膜装置は、図示のように、半
導体基板３を載置する支持台２と、半導体基板３を支持
台２を介して加熱するための加熱装置１と、半導体基板
３上に薄膜を成長させるための原料ガスを供給する原料
ガス供給手段（この部分は図８参照）とを有する成膜装
置であって、支持台２が、少なくとも半導体基板３と接
触する部分である接触部２ａと、支持台２の外周にあっ
て反応室側壁７に固定されている部分である固定部２ｂ
とに分割されているものである。
導体基板３を載置する支持台２と、半導体基板３を支持
台２を介して加熱するための加熱装置１と、半導体基板
３上に薄膜を成長させるための原料ガスを供給する原料
ガス供給手段（この部分は図８参照）とを有する成膜装
置であって、支持台２が、少なくとも半導体基板３と接
触する部分である接触部２ａと、支持台２の外周にあっ
て反応室側壁７に固定されている部分である固定部２ｂ
とに分割されているものである。
【００２５】また、本実施例の成膜装置は、支持台２の
接触部２ａの材料には、熱伝導の良好な材料であるグラ
ファイトを用い、支持台２の固定部２ｂの材料には、熱
伝導性の低い材料である石英やＳＵＳを使ったものであ
る。
接触部２ａの材料には、熱伝導の良好な材料であるグラ
ファイトを用い、支持台２の固定部２ｂの材料には、熱
伝導性の低い材料である石英やＳＵＳを使ったものであ
る。
【００２６】本実施例は、フェースダウン方式のメタル
ＣＶＤ装置であり、上方から加熱手段１であるヒーター
アセンブリの光等による加熱により石英ガラス窓４を通
して接触部２ａであるグラファイトサセブターを加熱
し、このグラファイトサセプターに密着された半導体装
置３（以下、単にウェーハと呼ぶこともある）は、加熱
された該接触部２ａ（グラファイトサセプター）を介し
て加熱される。
ＣＶＤ装置であり、上方から加熱手段１であるヒーター
アセンブリの光等による加熱により石英ガラス窓４を通
して接触部２ａであるグラファイトサセブターを加熱
し、このグラファイトサセプターに密着された半導体装
置３（以下、単にウェーハと呼ぶこともある）は、加熱
された該接触部２ａ（グラファイトサセプター）を介し
て加熱される。
【００２７】本実施例において、支持台２であるサセプ
ターは、グラファイトから成る接触部２ａと、ＳＵＳか
ら成る固定部２ｂの２つの部分で構成されている。外周
部分をなす固定部２ｂの材質は、なるべく熱伝導の悪い
ものが好ましい。熱伝導の悪いものとしては、石英、ア
ルミナなどが挙げられる。また、内周部分をなす接触部
２ａは、本実施例で用いたように熱伝導のよいグラファ
イトが好ましいが、加工性や強度が要求される場合は、
ＳＵＳ等でも構わない。その場合は、ランプ照射の均一
性が要求される。
ターは、グラファイトから成る接触部２ａと、ＳＵＳか
ら成る固定部２ｂの２つの部分で構成されている。外周
部分をなす固定部２ｂの材質は、なるべく熱伝導の悪い
ものが好ましい。熱伝導の悪いものとしては、石英、ア
ルミナなどが挙げられる。また、内周部分をなす接触部
２ａは、本実施例で用いたように熱伝導のよいグラファ
イトが好ましいが、加工性や強度が要求される場合は、
ＳＵＳ等でも構わない。その場合は、ランプ照射の均一
性が要求される。
【００２８】また、外周部分をなす固定部２ｂと内周部
分をなす接触部２ａは、ネジ82によって固定されてい
る。ネジの材質は、熱伝導の悪い石英、アルミナ等が好
ましいが、加工性が問題になる場合は他の材質でも構わ
ない。
分をなす接触部２ａは、ネジ82によって固定されてい
る。ネジの材質は、熱伝導の悪い石英、アルミナ等が好
ましいが、加工性が問題になる場合は他の材質でも構わ
ない。
【００２９】温度コントロールは、熱電対81による温度
モニター装置を用いて、ヒーターの出力をコントロール
することによって実現している。
モニター装置を用いて、ヒーターの出力をコントロール
することによって実現している。
【００３０】上記のような構成にすることによって、本
実施例により、熱逃げの少なく、均一性のよいウェーハ
加熱が実現できる。
実施例により、熱逃げの少なく、均一性のよいウェーハ
加熱が実現できる。
【００３１】実際、実施例の構造により、４５０℃設定
で±２℃の温度分布が得られ、ブランケットタングステ
ンＣＶＤにおいて面内５％以下の膜厚分布が得られた。
そのときのＣＶＤ条件を以下に示す。
で±２℃の温度分布が得られ、ブランケットタングステ
ンＣＶＤにおいて面内５％以下の膜厚分布が得られた。
そのときのＣＶＤ条件を以下に示す。
【００３２】ＣＶＤ条件 第１ステップ 温度：４５０℃ 圧力：９３１０Ｐａ ガス：ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 ／Ｈ2 ＝７／１０／３００ｓｃ
ｃｍ 第２ステップ 温度：４５０℃ 圧力：９３１０Ｐａ ガス：ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 ／Ｈ2 ＝０／２５／５００ｓｃ
ｃｍ
ｃｍ 第２ステップ 温度：４５０℃ 圧力：９３１０Ｐａ ガス：ＳｉＨ4 ／ＷＦ6 ／Ｈ2 ＝０／２５／５００ｓｃ
ｃｍ
【００３３】上記のように、本実施例においては、支持
台２であるサセプターを、半導体基板ウェーハ３に接す
る内周部分をなす接触部２ａと、冷やされた反応室側壁
７に接する外周部をなす固定部２ｂとに分割することに
より、ウェーハに接している内周部分の熱を逃がさない
ようにできる。
台２であるサセプターを、半導体基板ウェーハ３に接す
る内周部分をなす接触部２ａと、冷やされた反応室側壁
７に接する外周部をなす固定部２ｂとに分割することに
より、ウェーハに接している内周部分の熱を逃がさない
ようにできる。
【００３４】また、反応室側壁７に接する固定部２ｂの
材質を、熱伝導の悪いものにし、半導体基板ウェーハ３
に接する内周部分である接触部２ａの材質を熱伝導の良
いものにすることで、熱を逃がさない効果とウェーハ面
内の温度分布を均一にする効果とが同時に得られる。
材質を、熱伝導の悪いものにし、半導体基板ウェーハ３
に接する内周部分である接触部２ａの材質を熱伝導の良
いものにすることで、熱を逃がさない効果とウェーハ面
内の温度分布を均一にする効果とが同時に得られる。
【００３５】即ち、本実施例によれば、サセプターを外
周部分と内周部分の２つ以上に分割することで、それら
接合部分において熱伝導が妨げられ、サセプターの熱が
反応室に逃げるのを防止できる。そのことにより、サセ
プター上のウェーハが載置される接触部２ａにおいて、
温度勾配が緩くなり、結果的にウェーハ上の温度分布が
改善され、ＣＶＤ膜の膜厚分布が改善される。
周部分と内周部分の２つ以上に分割することで、それら
接合部分において熱伝導が妨げられ、サセプターの熱が
反応室に逃げるのを防止できる。そのことにより、サセ
プター上のウェーハが載置される接触部２ａにおいて、
温度勾配が緩くなり、結果的にウェーハ上の温度分布が
改善され、ＣＶＤ膜の膜厚分布が改善される。
【００３６】更に、外周部分を熱伝導の悪いものにする
ことによって、熱の逃げが防止できる。これにより温度
勾配は更に小さくなり、膜厚分布が改善される。その
上、内周部分を熱伝導の良いものにすれば、例えば、ラ
ンプによる加熱が均一でなくても、熱伝導がよいため、
ただちに拡散し、サセプターの温度分布が均一になると
いう効果がある。
ことによって、熱の逃げが防止できる。これにより温度
勾配は更に小さくなり、膜厚分布が改善される。その
上、内周部分を熱伝導の良いものにすれば、例えば、ラ
ンプによる加熱が均一でなくても、熱伝導がよいため、
ただちに拡散し、サセプターの温度分布が均一になると
いう効果がある。
【００３７】実施例２ 本実施例は、実施例１を変形することにより、本発明を
適用した具体例としたもので、実施例１で示した支持台
２（サセプター）に、図３及び図４に示すように、パー
ジガスを半導体基板ウェーハ裏面の外周に吹き付けるよ
うな機構を設けたものである。
適用した具体例としたもので、実施例１で示した支持台
２（サセプター）に、図３及び図４に示すように、パー
ジガスを半導体基板ウェーハ裏面の外周に吹き付けるよ
うな機構を設けたものである。
【００３８】即ち本実施例は、分割した支持台２の両部
分２ａ，２ｂの間に、パージガスを導入する機構を備え
るようにした。
分２ａ，２ｂの間に、パージガスを導入する機構を備え
るようにした。
【００３９】具体的には、パージガスは、グラファイト
から成る接触部２ａに開けられた１ｍｍ直径の開口部11
を通り、ＳＵＳから成る固定部２ｂとグラファイトの接
触部２ａとの隙間（１ｍｍ）で構成されるガス導入路10
を通り、ウェーハ裏面周辺部にのみ吹き付けられる。こ
のことによって、ウェーハ周辺部の原料ガスは希釈さ
れ、ウェーハ周辺部のＣＶＤ膜の堆積が抑制される。そ
のため、ウェーハ裏面からのＣＶＤ膜の剥がれを防ぐこ
とができ、パーティクルの発生が抑えられる。
から成る接触部２ａに開けられた１ｍｍ直径の開口部11
を通り、ＳＵＳから成る固定部２ｂとグラファイトの接
触部２ａとの隙間（１ｍｍ）で構成されるガス導入路10
を通り、ウェーハ裏面周辺部にのみ吹き付けられる。こ
のことによって、ウェーハ周辺部の原料ガスは希釈さ
れ、ウェーハ周辺部のＣＶＤ膜の堆積が抑制される。そ
のため、ウェーハ裏面からのＣＶＤ膜の剥がれを防ぐこ
とができ、パーティクルの発生が抑えられる。
【００４０】サセプターの材質は、実施例１でも述べた
が、加工性、強度の問題で適宜変更してもよいが、本実
施例のように内周はグラファイト、外周は薄い（１ｍ
ｍ）ＳＵＳが望ましい。しかし、加工性の点を犠牲にす
れば、外周は、石英ガラス、アルミナ等が好ましい。
が、加工性、強度の問題で適宜変更してもよいが、本実
施例のように内周はグラファイト、外周は薄い（１ｍ
ｍ）ＳＵＳが望ましい。しかし、加工性の点を犠牲にす
れば、外周は、石英ガラス、アルミナ等が好ましい。
【００４１】実際に本実施例を用いて、ブランケットタ
ングステンＣＶＤを行った例を以下に示す。
ングステンＣＶＤを行った例を以下に示す。
【００４２】ＣＶＤ条件 第１ステップ 温度：４５０℃ 圧力：９３１０Ｐａ ガス：ＳｉＨ4 ／ＷＦ8 ／Ｈ2 ＝７／１０／３００ｓｃ
ｃｍ パージガス：Ａｒ＝５００ｓｃｃｍ 第２ステップ 温度：４５０℃ 圧力：９３１０Ｐａ ガス：ＳｉＨ4 ／ＷＦ8 ／Ｈ2 ＝７／２５／５００ｓｃ
ｃｍ パージガス：Ａｒ＝１０００ｓｃｃｍ
ｃｍ パージガス：Ａｒ＝５００ｓｃｃｍ 第２ステップ 温度：４５０℃ 圧力：９３１０Ｐａ ガス：ＳｉＨ4 ／ＷＦ8 ／Ｈ2 ＝７／２５／５００ｓｃ
ｃｍ パージガス：Ａｒ＝１０００ｓｃｃｍ
【００４３】この結果、ウェーハ裏面から剥がれのない
ブランケットタングステンＣＶＤが行えた。分布は、実
施例１と同じく、５％以下の良好な均一分布が得られ
た。
ブランケットタングステンＣＶＤが行えた。分布は、実
施例１と同じく、５％以下の良好な均一分布が得られ
た。
【００４４】本実施例によれば、温度分布のよい構成の
支持台２（サセプター）に、ウェーハ裏面の外周にパー
ジガスが吹き付けられるような機構を付けることによっ
て、ウェーハ裏面の外周部分のみ原料ガスが希釈され、
反応を抑制することができ、パーティクルの原因となる
ウェーハ裏面へのＣＶＤ膜の堆積を防止できる。このこ
とによって、剥がれ易い密着層の必要なブランケットタ
ングステンを形成できるようになる。
支持台２（サセプター）に、ウェーハ裏面の外周にパー
ジガスが吹き付けられるような機構を付けることによっ
て、ウェーハ裏面の外周部分のみ原料ガスが希釈され、
反応を抑制することができ、パーティクルの原因となる
ウェーハ裏面へのＣＶＤ膜の堆積を防止できる。このこ
とによって、剥がれ易い密着層の必要なブランケットタ
ングステンを形成できるようになる。
【００４５】実施例３ 前述した実施例１，２においては、サセプターの外周部
分をなす固定部２ｂの材質を熱伝導の悪い石英、アルミ
ナ等にして、外周部分からの熱逃げを抑えたが、それだ
けでは、特にサセプターの接触部２ａの材質を熱伝導の
よいグラファイトにした場合、成膜処理を繰り返し行っ
ていくと、グラファイトにもメタル薄膜が成長し、熱吸
収率が変化し、温度分布が悪化することがある。
分をなす固定部２ｂの材質を熱伝導の悪い石英、アルミ
ナ等にして、外周部分からの熱逃げを抑えたが、それだ
けでは、特にサセプターの接触部２ａの材質を熱伝導の
よいグラファイトにした場合、成膜処理を繰り返し行っ
ていくと、グラファイトにもメタル薄膜が成長し、熱吸
収率が変化し、温度分布が悪化することがある。
【００４６】本実施例は、そのような問題を解決したも
のである。本実施例を、図５に要部断面図で、図６にウ
ェーハを載置する側から見た支持台２を示す。
のである。本実施例を、図５に要部断面図で、図６にウ
ェーハを載置する側から見た支持台２を示す。
【００４７】本実施例は、半導体基板３を載置する支持
台２と、半導体基板３を支持台２を介して加熱するため
の加熱装置１と、半導体基板３上に金属薄膜を成長させ
るための原料ガスを供給するガス供給手段を有する成膜
装置であって、支持台２が、少なくとも半導体基板と接
触する部分である接触部２ａと、支持台２の外周にあっ
て反応室側壁に固定されている部分である固定部２ｂと
に分割されているとともに、接触部分２ａと固定部分２
ｂとの各々にはメタル薄膜２ｃが形成されているもので
ある。
台２と、半導体基板３を支持台２を介して加熱するため
の加熱装置１と、半導体基板３上に金属薄膜を成長させ
るための原料ガスを供給するガス供給手段を有する成膜
装置であって、支持台２が、少なくとも半導体基板と接
触する部分である接触部２ａと、支持台２の外周にあっ
て反応室側壁に固定されている部分である固定部２ｂと
に分割されているとともに、接触部分２ａと固定部分２
ｂとの各々にはメタル薄膜２ｃが形成されているもので
ある。
【００４８】本実施例は、周辺部分である固定部２ｂに
ＳＵＳを用いて熱逃げを防止し、半導体基板ウェーハ３
に接触するグラファイトから成る接触部２ａにメタル薄
膜（Ｗ）をコーティングした例である。コーティングす
るメタルは、デバイスに悪影響を及ぼさないものなら、
何でもよい。例えば、Ａｌ、ＷＳｉ、Ｔｉ、ＴｉＳｉ、
ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｏＳｉ、ＮｉＳ
ｉ、Ａｕ等が挙げられる。但し、材料を選ぶ場合は、デ
バイスのどの部分を使うかを十分に考慮する必要があ
る。例えば、ゲートより前の工程では、一般にはＡｌ、
Ｃｕ等の金属は使えない。また、メタル薄膜がタングス
テンと密着性がよく、かつタングステンのエッチングの
際にエッチングされない材質から成ることが好ましい。
ＳＵＳを用いて熱逃げを防止し、半導体基板ウェーハ３
に接触するグラファイトから成る接触部２ａにメタル薄
膜（Ｗ）をコーティングした例である。コーティングす
るメタルは、デバイスに悪影響を及ぼさないものなら、
何でもよい。例えば、Ａｌ、ＷＳｉ、Ｔｉ、ＴｉＳｉ、
ＴｉＮ、ＴｉＷ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＣｏＳｉ、ＮｉＳ
ｉ、Ａｕ等が挙げられる。但し、材料を選ぶ場合は、デ
バイスのどの部分を使うかを十分に考慮する必要があ
る。例えば、ゲートより前の工程では、一般にはＡｌ、
Ｃｕ等の金属は使えない。また、メタル薄膜がタングス
テンと密着性がよく、かつタングステンのエッチングの
際にエッチングされない材質から成ることが好ましい。
【００４９】また本実施例では、内側のサセプターであ
る接触部の材料としてはグラファイトを用いている。こ
れは、熱伝導がよく、温度勾配を少なくするためであ
る。特にブランケットタングステンＣＶＤを行う場合に
おいては、内側のサセプターにはグラファイトを用いて
少しでも温度分布を改善することが好ましい。
る接触部の材料としてはグラファイトを用いている。こ
れは、熱伝導がよく、温度勾配を少なくするためであ
る。特にブランケットタングステンＣＶＤを行う場合に
おいては、内側のサセプターにはグラファイトを用いて
少しでも温度分布を改善することが好ましい。
【００５０】本実施例によれば、外側のサセプターにメ
タルコーティングを施し、かつこれをブランケットタン
グステンと密着性のよいＴｉＮ等にすることで、タング
ステン膜の剥がれが防止できる。
タルコーティングを施し、かつこれをブランケットタン
グステンと密着性のよいＴｉＮ等にすることで、タング
ステン膜の剥がれが防止できる。
【００５１】即ち、前述したように、サセプターの外周
を熱伝導の悪い石英、アミルナ等にすることで、熱の逃
げは防止できる。しかし、温度分布を良くするため内周
のサセプターに熱伝導のよいグラファイトを用いる場
合、加熱手段にＩＲランプを用いると、その赤外線がほ
とんど透過してしまう。
を熱伝導の悪い石英、アミルナ等にすることで、熱の逃
げは防止できる。しかし、温度分布を良くするため内周
のサセプターに熱伝導のよいグラファイトを用いる場
合、加熱手段にＩＲランプを用いると、その赤外線がほ
とんど透過してしまう。
【００５２】従って、ウェーハに直接赤外線が照射され
ることになり、ウェーハの状態によって加熱状態が変化
することになる。また、成膜処理を続けて行くと、グラ
ファイトサセプターにも薄膜が形成され、赤外線の吸収
率が変化することになる。
ることになり、ウェーハの状態によって加熱状態が変化
することになる。また、成膜処理を続けて行くと、グラ
ファイトサセプターにも薄膜が形成され、赤外線の吸収
率が変化することになる。
【００５３】そこで、これらを防止するために、ほとん
どの赤外線を吸収するメタル薄膜を予めコーティングし
ておく。そのことで、赤外線は、ウェーハに達すること
がなく、また、成膜処理を続けてサセプターに薄膜が形
成されても、熱吸収効率が一定で、変化がなく、安定し
た加熱が行える。
どの赤外線を吸収するメタル薄膜を予めコーティングし
ておく。そのことで、赤外線は、ウェーハに達すること
がなく、また、成膜処理を続けてサセプターに薄膜が形
成されても、熱吸収効率が一定で、変化がなく、安定し
た加熱が行える。
【００５４】一方、ブランケットタングステンなどのよ
うな密着性の悪いメタル薄膜を形成する場合において
は、選択成長させるときと違って、絶縁膜上にも成膜す
る。従って、その成膜したタングステンが剥がれるとい
う問題が出てくる。本実施例では、予め密着性のよいＴ
ｉＮなどの密着層をコーティングしておくので、この問
題が解決される。更に、ＴｉＮはＦ系のガスにエッチン
グされにくいため、サセプター上に成膜したタングステ
ンをエッチングする場合においてもそのコーティングが
取れにくいという利点もある。なお、温度が高いとＴｉ
ＮもＦラジカルでエッチングされ、従って、プラズマク
リーニングする時は、温度をコントロールして行う必要
がある。
うな密着性の悪いメタル薄膜を形成する場合において
は、選択成長させるときと違って、絶縁膜上にも成膜す
る。従って、その成膜したタングステンが剥がれるとい
う問題が出てくる。本実施例では、予め密着性のよいＴ
ｉＮなどの密着層をコーティングしておくので、この問
題が解決される。更に、ＴｉＮはＦ系のガスにエッチン
グされにくいため、サセプター上に成膜したタングステ
ンをエッチングする場合においてもそのコーティングが
取れにくいという利点もある。なお、温度が高いとＴｉ
ＮもＦラジカルでエッチングされ、従って、プラズマク
リーニングする時は、温度をコントロールして行う必要
がある。
【００５５】実施例４ 図７を用いて実施例４を説明する。本実施例は、実施例
３の変形例であり、本実施例で用いた装置は、外周部分
をなす固定部３ｂが石英、内周をなす接触部３ａがグラ
ファイトという構造に、それぞれＴｉＮ、Ｗを金属薄膜
３ｃとしてコーティングしたブランケットＷＣＶＤ装置
である。
３の変形例であり、本実施例で用いた装置は、外周部分
をなす固定部３ｂが石英、内周をなす接触部３ａがグラ
ファイトという構造に、それぞれＴｉＮ、Ｗを金属薄膜
３ｃとしてコーティングしたブランケットＷＣＶＤ装置
である。
【００５６】この装置は、ブランケットＷがウェーハの
裏面にデポ（堆積）して成膜するのを防止するために、
Ａｒガスで周辺の原料ガスを希釈できる構造になってい
る。また、外周部分を石英にすることで実施例３の構成
（ＳＵＳ）よりも熱逃げの防止効果が大きい。また、メ
タルコーティングしたことで、Ｗの剥がれを防止でき、
パーティクルが低減できる。
裏面にデポ（堆積）して成膜するのを防止するために、
Ａｒガスで周辺の原料ガスを希釈できる構造になってい
る。また、外周部分を石英にすることで実施例３の構成
（ＳＵＳ）よりも熱逃げの防止効果が大きい。また、メ
タルコーティングしたことで、Ｗの剥がれを防止でき、
パーティクルが低減できる。
【００５７】本実施例では、石英上には、ＴｉＮを用い
たが、ブランケットＷと密着性のよいＴｉＷ、ＴｉＯ
Ｎ、Ｗなどでももちろんよい。
たが、ブランケットＷと密着性のよいＴｉＷ、ＴｉＯ
Ｎ、Ｗなどでももちろんよい。
【００５８】サセプター上のメタルコーティングも本実
施例ではＷを用いたが、実施例３に挙げたメタル薄膜が
使えることは言うまでもない。
施例ではＷを用いたが、実施例３に挙げたメタル薄膜が
使えることは言うまでもない。
【００５９】
【発明の効果】本出願の発明によれば、支持台（サセプ
ター）の温度分布が改善され、形成された膜の膜厚分布
がよくなり、また、パーティクルの原因となる基板ウェ
ーハ裏面への膜材料の回り込みの防止と温度分布の改善
とを同時に達成できる。
ター）の温度分布が改善され、形成された膜の膜厚分布
がよくなり、また、パーティクルの原因となる基板ウェ
ーハ裏面への膜材料の回り込みの防止と温度分布の改善
とを同時に達成できる。
【００６０】また、本出願の発明によれば、熱吸収効率
の変化がなく、温度分布の変化がなく、安定した処理が
行え、熱吸収効率が上がり、少ない電力で安定した加熱
が行え、形成した膜が剥がれにくく、パーティクルが抑
制できる成膜装置を提供できる。
の変化がなく、温度分布の変化がなく、安定した処理が
行え、熱吸収効率が上がり、少ない電力で安定した加熱
が行え、形成した膜が剥がれにくく、パーティクルが抑
制できる成膜装置を提供できる。
【図１】実施例１（参考例）の要部断面図である。
【図２】実施例１（参考例）の支持台の上面図である。
【図３】実施例２の要部断面図である。
【図４】実施例２の支持台の上面図である。
【図５】実施例３の要部断面図である。
【図６】実施例３の支持台の上面図である。
【図７】実施例４の要部断面図である。
【図８】背景技術を示す図である。
【図９】背景技術を示す図である。
【図１０】背景技術を示す図である。
１ 加熱手段（ヒーターアセンブリ） ２ 支持台（サセプター） ２ａ 接触部 ２ｂ 固定部 ３ 半導体基板（ウェーハ）
Claims (7)
- 【請求項１】半導体基板を載置する支持台と、前記半導
体基板を前記支持台を介して加熱するための加熱装置
と、前記半導体基板上に薄膜を成長させるための原料ガ
スを供給する原料ガス供給手段とを有する成膜装置にお
いて、 前記支持台が、少なくとも半導体基板と接触する部分で
ある接触部と、前記支持台の外周にあって反応室側壁に
固定されている部分である固定部とに分割されており、
該分割された支持台の両部分の間にパージガスを導入す
る機構を備えることを特徴とする成膜装置。 - 【請求項２】前記支持台の接触部の材料には、熱伝導の
良好な材料を用い、前記支持台の固定部の材料には、熱
伝導性の低い材料を使うことを特徴とする請求項１に記
載の成膜装置。 - 【請求項３】メタル薄膜形成ＣＶＤ装置であることを特
徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。 - 【請求項４】半導体基板を載置する支持台と、前記半導
体基板を前記支持台を介して加熱するための加熱装置
と、 前記半導体基板上に金属薄膜を成長させるための原料ガ
スを供給するガス供給手段を有する成膜装置において、 前記支持台が、少なくとも半導体基板と接触部分である
接触部と、前記支持台の外周にあって反応室側壁に固定
されている部分である固定部とに分割されているととも
に、前記接触部分と前記固定部分との各々にはメタル薄
膜が形成されていることを特徴とする成膜装置。 - 【請求項５】前記支持台の接触部の材料には、熱伝導の
良好な材料を用いることを特徴とする請求項４に記載の
成膜装置。 - 【請求項６】ブランケットタングステンＣＶＤ装置であ
ることを特徴とする請求項４または５に記載の成膜装
置。 - 【請求項７】メタル薄膜が、タングステンと密着性がよ
く、かつタングステンのエッチングの際にエッチングさ
れない材質から成ることを特徴とする請求項６に記載の
成膜装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19486292A JP3154197B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 成膜装置 |
| KR1019930011441A KR100284753B1 (ko) | 1992-06-29 | 1993-06-23 | 성막장치 |
| US08/080,706 US5480489A (en) | 1992-06-29 | 1993-06-24 | Reactor for uniform heating of a substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19486292A JP3154197B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 成膜装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06163518A JPH06163518A (ja) | 1994-06-10 |
| JP3154197B2 true JP3154197B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=16331533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19486292A Expired - Fee Related JP3154197B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | 成膜装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5480489A (ja) |
| JP (1) | JP3154197B2 (ja) |
| KR (1) | KR100284753B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101955887B1 (ko) * | 2017-02-28 | 2019-03-11 | (주)세고스 | 자동 개방 및 폐쇄 장치 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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