JPH06291049A - Thin-film forming device - Google Patents
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- JPH06291049A JPH06291049A JP7328293A JP7328293A JPH06291049A JP H06291049 A JPH06291049 A JP H06291049A JP 7328293 A JP7328293 A JP 7328293A JP 7328293 A JP7328293 A JP 7328293A JP H06291049 A JPH06291049 A JP H06291049A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハなどの基
板を加熱状態下にて薄膜を形成させるための装置に関
し、特に上記基板の加熱手段に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for forming a thin film on a substrate such as a semiconductor wafer under heating, and more particularly to a heating means for the substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、シリコンウェハに代表される
ような半導体部品などの基板に薄膜を形成させるような
場合には、基板を加熱状態とする必要がある。例えば、
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ）法は、気体の原料あるいは液体や固体の原料
を高温空間において気化させ、気相中または基板表面上
で化学反応させて薄膜を形成する方法であり、薄膜形成
時には基板も同様に高温状態であることが必要である。
ここで、基板を高温状態にする方法としては、図４に示
すように、基板Ｗを支持部材（サセプタ）９上に載置し
て、支持部材９の下部に発熱体８を備えたアルミナや炭
化珪素に代表されるセラミックスなどよりなるヒータ５
を介して支持部材９より基板Ｗへ熱を伝導させて加熱さ
せる構成、さらに必要に応じて支持部材９とヒータ５の
間に電極を挟む構成が一般的である。そして、従来の支
持部材９は、耐熱性を有する石英を使用していたが、強
度が小さくて割れやすく、しかも機械的加工が困難であ
るために、物を支持するような機械構造物として使用す
るには不向きであった。これより、通常は機械的強度に
優れ、かつ耐熱性や電気絶縁性を有するアルミナ、炭化
珪素、または窒化珪素などのセラミックスを使用してい
た。2. Description of the Related Art Conventionally, when a thin film is formed on a substrate such as a semiconductor component represented by a silicon wafer, it is necessary to heat the substrate. For example,
CVD (Chemical Vapor Deposi)
(ion) method is a method of vaporizing a gas raw material or a liquid or solid raw material in a high temperature space and chemically reacting in a gas phase or on the substrate surface to form a thin film. It is necessary to be.
Here, as a method of bringing the substrate into a high temperature state, as shown in FIG. Heater 5 made of ceramics typified by silicon carbide
In general, heat is conducted from the support member 9 to the substrate W via the heater to heat the substrate W, and if necessary, an electrode is sandwiched between the support member 9 and the heater 5. Although the conventional supporting member 9 uses quartz having heat resistance, it is used as a mechanical structure for supporting an object because it has low strength and is easily broken, and mechanical processing is difficult. It was not suitable for. For this reason, ceramics such as alumina, silicon carbide, or silicon nitride, which have excellent mechanical strength, and have heat resistance and electrical insulation, are usually used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このような薄膜形成装
置において、基板Ｗ上に均一な厚みで、かつムラのない
高密度な薄膜を形成るためには、基板Ｗ全面の温度が均
一であることが必要であり、そのためには支持部材９全
面が同一温度となり、しかも発熱体８の熱を早く均一に
伝導させることが必要となる。これより、支持部材９は
高熱伝導性が要求されるにもかかわらず、上記セラミッ
クスでは熱伝導性が低いことから、精密な薄膜を形成す
ることが出来ないという問題点があった。In such a thin film forming apparatus, in order to form a thin film having a uniform thickness and uniform density on the substrate W, the temperature of the entire surface of the substrate W is uniform. Therefore, it is necessary for the entire surface of the support member 9 to have the same temperature and for the heat of the heating element 8 to be quickly and uniformly conducted. As a result, although the support member 9 is required to have high thermal conductivity, the ceramics described above have low thermal conductivity, so that a precise thin film cannot be formed.
【０００４】そこで、石英からなる支持部材９上に、高
い熱伝導性を有する窒化アルミニウムの被覆層を形成し
たものが提案されている（特開昭６１−２４６３８２号
公報参照）。しかし、石英からなる支持部材９と窒化ア
ルミニウムの被覆層は、熱膨張係数の差が大きく、高温
時に剥がれやすく長期間使用できないという問題点があ
った。また、支持部材９自体は、依然として熱伝導性が
低い状態のままであり、発熱体８からの熱が均一に伝導
する時間が遅いという問題点があった。In view of this, there has been proposed a support member 9 made of quartz, on which a coating layer of aluminum nitride having high thermal conductivity is formed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-246382). However, there is a problem that the support member 9 made of quartz and the coating layer of aluminum nitride have a large difference in coefficient of thermal expansion and are easily peeled off at a high temperature and cannot be used for a long time. Further, the support member 9 itself still has a low thermal conductivity, and there is a problem that it takes a long time for the heat from the heating element 8 to be uniformly conducted.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みてなされたものであり、半導体ウェハなどの基板表
面上に、加熱状態下にて薄膜を形成させる装置であっ
て、上記基板の加熱手段を窒化アルミニウム質セラミッ
クスで構成したものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and is an apparatus for forming a thin film on a substrate surface such as a semiconductor wafer under heating. The heating means is composed of aluminum nitride ceramics.
【０００６】なお、窒化アルミニウム質セラミックス
は、本来難焼結材であり、単味の焼結体を得ることがや
や困難であるために、一般的には窒化アルミニウム粉末
に焼結助剤を加え、１６００〜１９００℃の非酸化性雰
囲気中で焼成している。その場合には、以下の条件を満
たすものが、支持部材としてより良いものとなる。Since aluminum nitride ceramics are essentially non-sinterable materials and it is rather difficult to obtain a plain sintered body, a sintering aid is generally added to aluminum nitride powder. , 1600 to 1900 ° C. in a non-oxidizing atmosphere. In that case, a material satisfying the following conditions is better as the supporting member.
【０００７】（１）焼結体中に、周期律表第３ａ族元素
化合物が０．０１〜１０重量％存在する、（２）焼結体
中に、アルカリ土類元素化合物が０．００１〜１０重量
％存在する、（３）焼結体の平均結晶粒径が１〜５０μ
ｍである、（４）焼結体中の陽イオン不純物が０．５重
量％以下である、（５）粒界相がガーネット型結晶およ
び／またはペロブスカイト型結晶である。(1) 0.01 to 10% by weight of a compound of Group 3a of the periodic table is present in the sintered body, and (2) 0.001 to 1 of alkaline earth element compound in the sintered body. 10% by weight, (3) the average crystal grain size of the sintered body is 1 to 50 μ
m, (4) the cation impurities in the sintered body are 0.5 wt% or less, and (5) the grain boundary phase is a garnet type crystal and / or a perovskite type crystal.
【０００８】以下は、上記条件が好ましいとする根拠を
示す。The following is the rationale that the above conditions are preferable.
【０００９】（１）周期律表第３ａ族元素は、焼結体の
密度を高めるために必須の成分である。また、焼結助剤
を使用して製造したＡｌＮ焼結体の相組織は、ＡｌＮ粒
子とこの粒子相を結合している粒界相とからなり、この
第３ａ族元素化合物は、酸素を酸化物系の結晶相として
粒界にトラップして、ＡｌＮ粒子内への酸素の固溶を抑
制する。これより、ＡｌＮ結晶中および結晶の表面に存
在する酸素を極力抑えることができ、熱伝導性を高くす
ることができる。ただし、第３ａ族元素化合物が０．０
１重量％未満であると、焼結体の密度を高めることが難
しいとともに熱伝導性も低下し、逆に１０重量％よりも
大きいと、焼結体中の粒界量が多くなるために、熱伝導
性が大きく低下してしまう。これより、０．０１〜１０
重量％であることが好ましい。(1) The Group 3a element of the periodic table is an essential component for increasing the density of the sintered body. In addition, the phase structure of the AlN sintered body produced by using the sintering aid is composed of AlN particles and the grain boundary phase connecting the particle phases, and the Group 3a element compound oxidizes oxygen. It traps in the grain boundary as a crystalline phase of the physical system and suppresses solid solution of oxygen in the AlN particles. As a result, oxygen existing in the AlN crystal and on the surface of the crystal can be suppressed as much as possible, and the thermal conductivity can be increased. However, the group 3a element compound is 0.0
If it is less than 1% by weight, it is difficult to increase the density of the sintered body and the thermal conductivity is lowered, and conversely, if it is more than 10% by weight, the amount of grain boundaries in the sintered body increases, The thermal conductivity is greatly reduced. From this, 0.01-10
It is preferably in the weight%.
【００１０】なお、第３ａ族元素化合物の中でも、イッ
トリア（Ｙ2 Ｏ3 ）やエルビア（Ｅｒ2 Ｏ3 ）を使用す
ると、分散不良による焼結体表面のシミが発生すること
がなく、より安定的なものとなる。When yttria (Y 2 O 3 ) or erbia (Er 2 O 3 ) is used among the Group 3a element compounds, stains on the surface of the sintered body due to poor dispersion do not occur, and it is more stable. It becomes the target.
【００１１】（２）アルカリ土類元素の添加により、
（１）と同様に酸素を粒界にトラップして、ＡｌＮ粒子
内への酸素の固溶を抑制するとともに、低温焼成をする
ことができる。このアルカリ土類元素化合物が、０．０
０１重量％未満であると、焼結体の密度を高めることが
難しく熱伝導性も低下し、逆に１０重量％よりも大きい
と、焼結体中の粒界量が多くなるために、熱伝導性が大
きく低下してしまう。これより、０．００１〜１０重量
％であることが好ましい。(2) By adding an alkaline earth element,
As in the case of (1), oxygen can be trapped in the grain boundaries to suppress the solid solution of oxygen in the AlN particles and perform low temperature firing. This alkaline earth element compound is 0.0
If it is less than 01% by weight, it is difficult to increase the density of the sintered body and the thermal conductivity is lowered. On the other hand, if it is more than 10% by weight, the amount of grain boundaries in the sintered body increases, so The conductivity is greatly reduced. Therefore, it is preferably 0.001 to 10% by weight.
【００１２】なお、アルカリ土類元素化合物の中でも、
カルシア（ＣａＯ）を使用すると、低温焼成効果が顕著
となる。Among the alkaline earth element compounds,
When calcia (CaO) is used, the low temperature firing effect becomes remarkable.
【００１３】（３）焼結体の平均結晶粒径は、大きいほ
ど熱伝導性が高くなるが、大きすぎると焼結体の強度が
小さくなり、かつ緻密化が困難となる。また、小さいと
高温時の変形が大きくなる。これより、１〜５０μｍで
あることが好ましく、より好適には２〜２０μｍがよ
い。(3) The larger the average crystal grain size of the sintered body is, the higher the thermal conductivity is. However, if the average crystal grain size is too large, the strength of the sintered body is reduced and it becomes difficult to densify the sintered body. Further, if it is small, the deformation at high temperature becomes large. Therefore, the thickness is preferably 1 to 50 μm, and more preferably 2 to 20 μm.
【００１４】（４）鉄やシリコンなどの陽イオン不純物
は、原料粉末や焼結助剤中または焼結体製作工程中に入
ることにより存在するが、焼結体中に陽イオン不純物が
０．５重量％よりも多いと、高い熱伝導性を実現させる
ことが難しくなることより、０．５重量％以下であるこ
とが好ましく、より好適には０．１重量％以下がよい。(4) Cationic impurities such as iron and silicon are present in the raw material powder, the sintering aid, or during the process of producing the sintered body. If it is more than 5% by weight, it becomes difficult to realize high thermal conductivity, so 0.5% by weight or less is preferable, and 0.1% by weight or less is more preferable.
【００１５】（５）粒界中にモノクリニック型結晶が存
在すると、酸素の吸収が悪くなり焼結助剤成分の残存に
より、焼結体の表面の不純物にシミや色ムラができるた
めに、焼結体中の全酸素量を制御するガーネット型結晶
および／またはペロブスカイト型結晶の粒界相であるこ
とが好ましい。(5) If a monoclinic type crystal is present in the grain boundary, oxygen absorption becomes poor and the sintering aid component remains, so that stains and color unevenness can occur on impurities on the surface of the sintered body. A grain boundary phase of a garnet-type crystal and / or a perovskite-type crystal that controls the total amount of oxygen in the sintered body is preferable.
【００１６】また、焼結助剤を添加せずに、窒化アルミ
ニウム粉末にバインダーのみを加えて、１９００〜２２
００℃の非酸化性雰囲気中で焼成した高純度窒化アルミ
ニウム質セラミックスを製作することも可能である。こ
のように窒化アルミニウム粉末とバインダーのみで製作
することにより、陽イオン不純物が０．１重量％以下の
窒化アルミニウム質セラミックスを得ることができ、基
板を汚染することがない。なお、このような高純度窒化
アルミニウム質セラミックスを支持部材として用いるた
めには、焼結体の平均結晶粒径を５〜５０μｍとするこ
とが好ましく、さらには２０〜３０μｍとすることがよ
り好ましい。Further, without adding a sintering aid, only a binder is added to the aluminum nitride powder to obtain 1900-22.
It is also possible to manufacture high-purity aluminum nitride ceramics that are fired in a non-oxidizing atmosphere at 00 ° C. By producing only the aluminum nitride powder and the binder in this way, it is possible to obtain an aluminum nitride ceramic having a cation impurity of 0.1% by weight or less, and the substrate is not contaminated. In order to use such a high-purity aluminum nitride ceramics as a support member, the average crystal grain size of the sintered body is preferably 5 to 50 μm, and more preferably 20 to 30 μm.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below.
【００１８】薄膜形成装置の１例である二極放電形プラ
ズマＣＶＤ法による装置は、図１に示すように、真空室
１内に、ガス送出口２を有し、高圧電源（不図示）に接
続されている放電電極３と、放電電極３に平行に存在す
るようにして電極４を配置し、その下部にヒータ５、上
部に加熱手段６を配置し、ヒータ５をアースされている
支持体７に接続することにより構成されている。As shown in FIG. 1, an apparatus using a bipolar discharge plasma CVD method, which is an example of a thin film forming apparatus, has a gas delivery port 2 in a vacuum chamber 1 and a high voltage power source (not shown). The connected discharge electrode 3 and the electrode 4 are arranged so as to be present in parallel to the discharge electrode 3, the heater 5 is arranged at the lower part thereof, and the heating means 6 is arranged at the upper part thereof, and the heater 5 is grounded. It is configured by connecting to 7.
【００１９】上記二極放電形プラズマＣＶＤ法は、加熱
手段６の上部に基板Ｗを載置して、真空室１内の放電電
極３と電極４間に高周波電界を印加させてエネルギーの
高いプラズマを発生させ、製作しようとする薄膜の元素
を含んだ反応ガスをガス送出口２から真空室１内に送り
込み、反応ガスの化学結合を低温で分解して活性度の高
い化学状態の粒子を作り出し、活性化された粒子間の反
応により薄膜を形成する方法である。この二極放電形プ
ラズマＣＶＤ法による薄膜形成時には、基板Ｗを加熱状
態とする必要があるために、ヒータ５より加熱手段６に
熱を伝導させ、４００〜６００℃に加熱する。In the bipolar discharge type plasma CVD method, the substrate W is placed on the heating means 6 and a high frequency electric field is applied between the discharge electrode 3 and the electrode 4 in the vacuum chamber 1 to generate high energy plasma. The reaction gas containing the element of the thin film to be produced is sent from the gas outlet 2 into the vacuum chamber 1, and the chemical bond of the reaction gas is decomposed at a low temperature to produce particles in a highly active chemical state. , A method of forming a thin film by a reaction between activated particles. When the thin film is formed by the bipolar discharge type plasma CVD method, the substrate W needs to be in a heated state, so heat is conducted from the heater 5 to the heating means 6 and heated to 400 to 600 ° C.
【００２０】そして、薄膜形成装置は、加熱手段６を窒
化アルミニウム質セラミックス（以下、窒化アルミニウ
ムと略称する）により形成したものである。In the thin film forming apparatus, the heating means 6 is formed of aluminum nitride ceramics (hereinafter abbreviated as aluminum nitride).
【００２１】このように、加熱手段６を窒化アルミニウ
ムにより形成することによって、熱伝導性が高く、機械
的強度に優れ、かつ電気絶縁性や耐熱性を有するように
なり、その結果、薄膜を均一な厚みで、かつムラのない
高密度に形成できる。なお、上記実施例では、加熱手段
６、電極４、ヒータ５とを分けて構成しているが、例え
ば、図２の断面図に示すように、加熱手段６に電極４を
内蔵させ、ヒータ５と組み合わせることもでき、あるい
は、図３の断面図に示すように、加熱手段６に電極４と
発熱体８を内蔵させることもできる。さらには、加熱手
段６にヒータを内蔵させ、電極４と組み合わせることも
できる。ここで、この電極４あるいはヒータ５などの導
電層を内蔵させた加熱手段６を製作するには、窒化アル
ミニウムよりなる厚さ０．５ｍｍ程度のシート成形体を
複数製作し、シート成形体の数枚に窒化チタンやタング
ステンなどの粉末を粘度調整した導電ペーストとしてス
クリーン印刷することによりなり、電極の場合は、スル
ーホール加工あるいは研削により複数の成形体をつなぐ
ことによりなる。そして、２０枚程度の成形体を約５０
ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で加圧圧着し、常圧、窒素雰囲気下
でのガス加圧、またはホットプレスなどにより同時焼結
すればよい。また、各導電層へのリード線の取り付け
は、メタライズ層を介してロウ付けにて取り付ければよ
い。As described above, by forming the heating means 6 of aluminum nitride, the thermal conductivity is high, the mechanical strength is excellent, and the electrical insulating property and the heat resistance are high. As a result, the thin film is uniform. It can be formed with uniform thickness and high density without unevenness. Although the heating means 6, the electrode 4, and the heater 5 are separately configured in the above embodiment, for example, as shown in the sectional view of FIG. Alternatively, as shown in the sectional view of FIG. 3, the heating means 6 may include the electrode 4 and the heating element 8 therein. Further, a heater may be built in the heating means 6 and combined with the electrode 4. Here, in order to manufacture the heating means 6 in which a conductive layer such as the electrode 4 or the heater 5 is built, a plurality of sheet molded bodies made of aluminum nitride and having a thickness of about 0.5 mm are manufactured, and the number of sheet molded bodies is increased. This is performed by screen-printing a sheet of powder such as titanium nitride or tungsten as a conductive paste whose viscosity is adjusted. In the case of an electrode, a plurality of molded bodies are connected by through-hole processing or grinding. And about 50 molded bodies are about 50
It suffices to press-compress under a pressure of kg / cm 2 and simultaneously sinter under normal pressure, gas pressurization in a nitrogen atmosphere, or hot pressing. The lead wire may be attached to each conductive layer by brazing via the metallized layer.
【００２２】さらに、上記実施例では、二極放電形プラ
ズマＣＶＤ法によるものを示したが、他の薄膜形成方法
においても、基板Ｗを高温とする場合は、加熱手段６や
電極４、ヒータ５または発熱体８の配置は全て同様であ
る。また、電極４、あるいはヒータ５を使用しない場合
でも、基板Ｗの周辺を高温とすることが必要な場合に
は、上記窒化アルミニウム製の加熱手段６を使用するこ
とが可能である。これより、本発明の窒化アルミニウム
よりなる加熱手段６は、加熱状態で使用し、かつ高い熱
伝導性が要求される場合であれば様々な装置に使用で
き、例えば、薄膜形成後の次工程であるエッチング加工
の際にも使用することができる。Further, in the above-mentioned embodiment, the method using the bipolar discharge type plasma CVD method is shown, but in other thin film forming methods, when the substrate W is heated to a high temperature, the heating means 6, the electrode 4, the heater 5 are used. Alternatively, the heating elements 8 are arranged in the same manner. Even when the electrode 4 or the heater 5 is not used, the heating means 6 made of aluminum nitride can be used when it is necessary to raise the temperature around the substrate W. From this, the heating means 6 made of aluminum nitride of the present invention can be used in various devices as long as it is used in a heated state and high thermal conductivity is required, for example, in the next step after thin film formation. It can also be used in some etching processes.
【００２３】実験例１ ここで、本発明の窒化アルミニウムからなる加熱手段６
の熱伝導性と機械的強度、そして基板Ｗへの汚染度合い
を調べるために実験を行った。表１に示すように、比較
例として従来の石英（ＳｉＯ2 ）と窒化珪素、炭化珪
素、アルミナなどのセラミックスからなる支持部材９、
そして本発明の焼結助剤の種類と量をさまざまに変化さ
せた窒化アルミニウム、および高純度窒化アルミニウム
質セラミックス（以下、高純度窒化アルミニウムと略称
する）からなる加熱手段６を使用して、シリコンウェハ
を基板Ｗとして載置した状態で実験を行った。実験は、
各支持部材９と加熱手段６の熱伝導率と曲げ強度を測定
し、また６００℃で１時間使用後の支持部材９や加熱手
段６の不純物が基板Ｗに付着することによる汚染度合い
を調べて、汚染がほとんど無ければ○、多少あれば□、
顕著ではあるが使用可能であれば△、使用不可能であれ
ば×とした。また、上記熱伝導率、曲げ強度、そして汚
染度合いの３条件により総合評価を行い、支持部材９ま
たは加熱手段６として非常に適するものであれはＡ、適
するものはＢ、適さないものをＣとした。 Experimental Example 1 Here, the heating means 6 made of aluminum nitride of the present invention is used.
Experiments were conducted to examine the thermal conductivity, mechanical strength, and degree of contamination of the substrate W. As shown in Table 1, as a comparative example, a conventional supporting member 9 made of quartz (SiO 2 ) and ceramics such as silicon nitride, silicon carbide and alumina,
Then, by using the heating means 6 made of aluminum nitride in which the type and amount of the sintering aid of the present invention are variously changed, and high-purity aluminum nitride ceramics (hereinafter abbreviated as high-purity aluminum nitride), silicon is used. The experiment was conducted with the wafer placed as the substrate W. The experiment is
The thermal conductivity and the bending strength of each supporting member 9 and the heating means 6 were measured, and the contamination degree due to the impurities of the supporting member 9 and the heating means 6 adhering to the substrate W after being used at 600 ° C. for 1 hour was examined. , ○ if there is almost no pollution, □ if there is a little
Although notable, it was rated as Δ when it was usable, and was rated as X when it was not usable. Further, a comprehensive evaluation was performed under the three conditions of the above-mentioned thermal conductivity, bending strength, and degree of contamination, and A was very suitable as the supporting member 9 or the heating means 6, B was suitable, and C was not suitable. did.
【００２４】実験には、直径が１５ｃｍ、厚みが６ｍｍ
の円盤状の支持部材９と加熱手段６を使用し、比較例の
セラミックスは、窒化珪素がＳｉ3 Ｎ4 含有量が９２重
量％で平均結晶粒径が５μｍ、炭化珪素がＳｉＣ含有量
が９６重量％で平均結晶粒径が５μｍ、アルミナがＡｌ
2 Ｏ3 含有量が９９重量％で平均結晶粒径が５μｍとし
た。一方、本発明の窒化アルミニウムは平均結晶粒径が
５〜６μｍ、高純度窒化アルミニウムは平均粒径１．５
μｍのＡｌＮ粉体をトルエンを溶媒としてアクリル系バ
インダー８重量％と混合し、焼成後のＡｌＮ含有量が９
９．９重量％、平均結晶粒径が２０μｍとなるものとし
た。それぞれの結果は、表１の通りである。In the experiment, the diameter is 15 cm and the thickness is 6 mm.
Using the disk-shaped support member 9 and the heating means 6, the ceramics of the comparative example have a silicon nitride content of Si 3 N 4 of 92% by weight, an average crystal grain size of 5 μm, and a silicon carbide content of 96. The average crystal grain size is 5 μm and alumina is Al in weight%.
The 2 O 3 content was 99% by weight and the average crystal grain size was 5 μm. On the other hand, the aluminum nitride of the present invention has an average crystal grain size of 5 to 6 μm, and the high-purity aluminum nitride has an average grain size of 1.5.
The AlN powder of μm was mixed with 8% by weight of an acrylic binder using toluene as a solvent, and the AlN content after firing was 9%.
9.9% by weight, and the average crystal grain size was 20 μm. The respective results are shown in Table 1.
【００２５】[0025]
【表１】 [Table 1]
【００２６】表１より、石英は、熱伝導率が１．４Ｗ／
ｍ・ｋ、曲げ強度が６ｋｇ／ｍｍ2であることより、従
来のように窒化アルミニウムの被覆層を形成しても発熱
体８からの熱伝導が非常に悪いことがわかった。また、
石英の熱膨張係数が０．５×１０-6／℃、窒化アルミニ
ウムの熱膨張係数が４×１０-6〜５×１０-6／℃である
ことより、熱膨張係数の差が大きく、高温時に剥がれや
すく長期間使用できないことがわかった。From Table 1, quartz has a thermal conductivity of 1.4 W /
Since m · k and bending strength were 6 kg / mm 2 , it was found that the heat conduction from the heating element 8 was very poor even when the aluminum nitride coating layer was formed as in the conventional case. Also,
Since the coefficient of thermal expansion of quartz is 0.5 × 10 −6 / ° C. and the coefficient of thermal expansion of aluminum nitride is 4 × 10 −6 to 5 × 10 −6 / ° C., the difference in thermal expansion coefficient is large, and It was found that sometimes it peeled off and could not be used for a long time.
【００２７】また、各セラミックの熱伝導率は、窒化珪
素が２０Ｗ／ｍ・ｋ、炭化珪素が６３Ｗ／ｍ・ｋ、アル
ミナが２５Ｗ／ｍ・ｋであるのに対して、全ての窒化ア
ルミニウムは９０Ｗ／ｍ・ｋ以上となり、非常に高いこ
とがわかる。また、全ての窒化アルミニウムの曲げ強度
が２５ｋｇ／ｍｍ2 以上となり、アルミナの曲げ強度の
３０ｋｇ／ｍｍ2 とほぼ同じであり、加熱手段６として
の使用には十分であることがわかる。そして、基板Ｗの
汚染度合いは、全てが使用にはさほど影響がないものと
なり、特に高純度窒化アルミニウムを用いたものは優れ
ていることがわかる。The thermal conductivity of each ceramic is 20 W / m.k for silicon nitride, 63 W / m.k for silicon carbide, and 25 W / m.k for alumina. It is 90 W / m · k or more, which is extremely high. Further, the bending strength of all aluminum nitrides is 25 kg / mm 2 or more, which is almost the same as the bending strength of alumina of 30 kg / mm 2, and it can be seen that this is sufficient for use as the heating means 6. Then, the degree of contamination of the substrate W does not affect the use so much, and it can be seen that the one using high-purity aluminum nitride is particularly excellent.
【００２８】結局、窒化アルミニウムからなる加熱手段
６は、熱伝導性が非常に良く、しかも機械的強度が十分
であり、かつ基板Ｗの汚染問題もないことがわかる。After all, it is understood that the heating means 6 made of aluminum nitride has very good thermal conductivity, sufficient mechanical strength, and no problem of contamination of the substrate W.
【００２９】実験例２ また、実際に本発明の窒化アルミニウムからなる加熱手
段６を用いて、二極放電形プラズマＣＶＤ法により薄膜
形成を行った。 Experimental Example 2 Further, a thin film was formed by the bipolar discharge plasma CVD method by actually using the heating means 6 made of aluminum nitride of the present invention.
【００３０】シリコンウェハ上に薄膜の形成を複数回行
った結果、均一の厚みで、かつムラの無い高密度な薄膜
を形成することができた。また、窒化アルミニウムは、
プラズマに対して耐浸食性に優れていることがわかっ
た。さらに、シリコン製のウェハを使用する場合、シリ
コンの熱膨張係数が３．５×１０-6／℃であるのに対
し、窒化アルミニウムの熱膨張係数が４×１０-6〜５×
１０-6／℃となり、加熱手段６と基板Ｗの熱膨張が非常
に近く、高温時でも基板Ｗがズレることがほとんど無い
ことがわかった。As a result of forming the thin film on the silicon wafer a plurality of times, it was possible to form a thin film having a uniform thickness and no unevenness. Also, aluminum nitride is
It was found that it has excellent erosion resistance against plasma. Further, when a silicon wafer is used, the coefficient of thermal expansion of silicon is 3.5 × 10 −6 / ° C., whereas the coefficient of thermal expansion of aluminum nitride is 4 × 10 −6 to 5 ×.
It was 10 −6 / ° C., and it was found that the thermal expansion of the heating means 6 and the substrate W were very close to each other, and the substrate W was hardly displaced even at high temperature.
【００３１】実験例３ さらに、実際に上記実験例１による高純度窒化アルミニ
ウムからなる加熱手段６を用いて、二極放電形プラズマ
ＣＶＤ法により薄膜形成を行った。 Experimental Example 3 Further, a thin film was actually formed by a bipolar discharge type plasma CVD method using the heating means 6 made of high-purity aluminum nitride according to Experimental Example 1 above.
【００３２】シリコンウェハ上に薄膜の形成を複数回行
った結果、均一の厚みで、かつムラの無い高密度な薄膜
を形成することができた。さらに、基板Ｗの加熱手段６
との接触面を汚染しないものとすることができた。な
お、窒化アルミニウムよりなる加熱手段６の表面に、Ｐ
ＶＤ法やＣＶＤ法により高純度窒化アルミニウムを形成
させた場合でも、基板Ｗへの汚染を無くすことができる
ことがわかった。As a result of forming the thin film a plurality of times on the silicon wafer, it was possible to form a thin film having a uniform thickness and high density without unevenness. Further, the heating means 6 for the substrate W
The contact surface with could be made non-contaminating. On the surface of the heating means 6 made of aluminum nitride, P
It has been found that the contamination of the substrate W can be eliminated even when high-purity aluminum nitride is formed by the VD method or the CVD method.
【００３３】[0033]
【発明の効果】以上のように、本発明に係わる薄膜形成
装置によれば、基板表面上の加熱手段を窒化アルミニウ
ム質セラミックスで構成したことによって、熱伝導性が
高く、機械的強度に優れ、かつ電気絶縁性や耐熱性を持
つ加熱手段を有する薄膜形成装置を提供することが可能
となる。As described above, according to the thin film forming apparatus of the present invention, since the heating means on the substrate surface is made of aluminum nitride ceramics, the thermal conductivity is high and the mechanical strength is excellent. Moreover, it becomes possible to provide a thin film forming apparatus having a heating means having electrical insulation and heat resistance.
【００３４】また、高純度窒化アルミニウム質セラミッ
クスよりなる加熱手段とすることにより、基板を汚染し
ない薄膜形成装置を提供することが可能となる。By using the heating means made of high-purity aluminum nitride ceramics, it is possible to provide a thin film forming apparatus which does not contaminate the substrate.
【図１】本発明の薄膜形成装置を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a thin film forming apparatus of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図３】本発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図４】従来の薄膜形成装置を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional thin film forming apparatus.
１ ：真空室 ２ ：ガス送出口 ３ ：放電電極 ４ ：電極 ５ ：ヒータ ６ ：加熱手段 ７ ：支持体 ８ ：発熱体 ９ ：支持部材 Ｗ ：基板 1: Vacuum chamber 2: Gas delivery port 3: Discharge electrode 4: Electrode 5: Heater 6: Heating means 7: Support body 8: Heating element 9: Support member W: Substrate
Claims (1)
状態下にて薄膜を形成させる装置であって、上記基板の
加熱手段が窒化アルミニウム質セラミックスからなるこ
とを特徴とする薄膜形成装置。1. An apparatus for forming a thin film on a surface of a substrate such as a semiconductor wafer in a heated state, wherein the heating means for the substrate is made of aluminum nitride ceramics.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7328293A JPH06291049A (en) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | Thin-film forming device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7328293A JPH06291049A (en) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | Thin-film forming device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06291049A true JPH06291049A (en) | 1994-10-18 |
Family
ID=13513640
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7328293A Pending JPH06291049A (en) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | Thin-film forming device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06291049A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07153706A (en) * | 1993-05-27 | 1995-06-16 | Applied Materials Inc | Suscepter device |
| JPH0878193A (en) * | 1994-06-30 | 1996-03-22 | Ngk Insulators Ltd | Plasma generating electrode device and plasma generating device |
| US5633073A (en) * | 1995-07-14 | 1997-05-27 | Applied Materials, Inc. | Ceramic susceptor with embedded metal electrode and eutectic connection |
| US5817406A (en) * | 1995-07-14 | 1998-10-06 | Applied Materials, Inc. | Ceramic susceptor with embedded metal electrode and brazing material connection |
| JPH11214491A (en) * | 1998-01-22 | 1999-08-06 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Wafer holder and production thereof |
| US7084376B2 (en) | 1999-08-10 | 2006-08-01 | Ibiden Co., Ltd. | Semiconductor production device ceramic plate |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP7328293A patent/JPH06291049A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07153706A (en) * | 1993-05-27 | 1995-06-16 | Applied Materials Inc | Suscepter device |
| JPH0878193A (en) * | 1994-06-30 | 1996-03-22 | Ngk Insulators Ltd | Plasma generating electrode device and plasma generating device |
| US5633073A (en) * | 1995-07-14 | 1997-05-27 | Applied Materials, Inc. | Ceramic susceptor with embedded metal electrode and eutectic connection |
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| US7084376B2 (en) | 1999-08-10 | 2006-08-01 | Ibiden Co., Ltd. | Semiconductor production device ceramic plate |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040510 |