JPH03148829A - 熱処理装置 - Google Patents
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- JPH03148829A JPH03148829A JP2189806A JP18980690A JPH03148829A JP H03148829 A JPH03148829 A JP H03148829A JP 2189806 A JP2189806 A JP 2189806A JP 18980690 A JP18980690 A JP 18980690A JP H03148829 A JPH03148829 A JP H03148829A
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
- H10P72/04—Apparatus for manufacture or treatment
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- 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
- C23C16/458—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 supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4585—Devices at or outside the perimeter of the substrate support, e.g. clamping rings, shrouds
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
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- C23C16/48—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 by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
- C23C16/481—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 by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、例えば成膜装置として使用して好適な熱処
理装置に関する。
理装置に関する。
一般に、半導体集積回路に金属或いは金属シリサイド膜
を堆積させて配線等を行う技術として、長年の間、蒸着
やスパッタリング等のＰＶＤ法（物理的気相成長方法）
が使用されてきた。しかし、超ＬＳＩ等の集積回路のよ
うに、高集積化、高速化、高密度化に伴い、配線パター
ンの微細化が進み、ＰＶＤ法による技術では段差部分で
の埋め不良等が発生し、素子の動作不良、或いは抵抗率
の増加などの問題が発生してきた。 また。シリコン系の膜を堆積させる装置の場合は、バッ
チ式のホットウォール型の炉が主流であった。しかし、
大気の混入によるコンタミネーションの問題や、高集積
化に伴う半導体集積回路の微細化から従来の膜厚よりも
薄い膜が要求されるようになってきた。そこで近年は、
真空ロードロック室を備えると共に、熱、光或いはプラ
ズマを用いて材料ガスを反応させ、被処理基板上に瞑を
形成する枚葉式のＣＶＤ法（化学的気相成長方法）によ
る成長方法が注目されている。 これは、枚葉式ＣＶＤ法が、ＰＶＤ法に較べてステップ
カバレージ（段差部分埋め込み）が良いこと、被処理基
板にダメージを与えないこと、また。パッチ式ＣＶＤに
較べて真空ロードロック室を備えているので、反応室へ
の大気の混入が無いこと、形成する膜の膜厚や膜質の制
御が容易であること、などの点において優れているから
である。 この種の枚葉式ＣＶＤ成膜装置においては、第１図に示
すように、被処理基板１は、加熱体、例えばチャック或
いはサセプタ２に接触して、成膜する条件の温度まで加
熱される。加熱体、例えば。 サセプタ２は、例えばランプ光、抵抗発熱ヒータなどを
熱源３として加熱される。そして、この場合、サセプタ
２或いは基板１の温度を、熱電対や放射温度計などの温
度モニタ一手段によってモニターし、成膜処理中の基板
１の温度を制御している。 〔発明が解決しようとする課題〕 発明者等が詳査したところ、従来の成膜装置で′ は
、サセプタ２と基板１との間には、熱伝導の問題があり
、サセプタ２に基板ｌを接触させたとしても、サセプタ
２と基板１とは同一温度にならず。 例えばサセプタ６８０℃のとき、基板１の温度は５５０
℃というように低くなってしまう、これは、基板１の従
表面即ち裏面とサセプタ２の対応表面尼は。 視角的には平坦な面接触状態であっても、ミクロ的には
、第２１！ｌ＠示の如く、多数の凹凸による点接触状態
にある為である。即ち特に、熱の伝達に寄与する気体が
少ない減圧条件下では、大気圧条件下とは異なった温度
伝達挙動を示すようになるからである。 ＣＶＤ法では、熱、光或いはプラズマを用いて材料ガス
を分解し且つ反応させ、基板仕に膜を形成するものであ
るが、材料ガスの分解、反応は温度に依存する割合が大
きい、従って、第１図のような処理態様においては、サ
セプタ２の露出表面部分２ａの温度が基板１主表面の温
度よりも高い為、この部分２ａでの材料ガスの分解、反
応が基板１の主表面でのそれよりも活発になる。この為
。 基板１．特にその周辺部において分解、反応すべきであ
った材料ガスが、サセプタの部分２ａに奪われ、基板１
周辺部の膜厚が、基板１中央部のそれよりも薄くなり、
成膜した膜の均一性を悪化させるという問題があった。 この発明は以上の点に鑑み、被処理体の被処理面全面上
における処理ガスの分解、反応が、はぼ均一となるよう
にして、被処理体の全面にｂたって均一な処理すること
ができるようにした熱処理装置を提供することを目的と
する。 〔課題を解決するための手段〕 この発明は、被処理体を加熱手段により所定温度に加熱
するとともに、所定の処理ガスを上記被処理体の被処理
面上で反応させて処理する熱処理装置において、。 少なくとも、上記被処理体の周囲に、上記加熱手段によ
る加熱時、上記被処理体の温度と近似した温度となるガ
ード部材を設けたことを特徴とする特 ＊作用〕 この発明の構成によれば、被処理体の外周部分にはガー
ド部材が設けられ、加熱手段からの熱伝導率の問題で、
このガード部材の温度も、被処理体と同様に低くなる。 そして、ガード部材表面温度と被処理体の被処理面の温
度はほぼ等しくなるので、被処理体の被処理面上におけ
る処理ガスの分解、反応は均一になり、例えば成膜した
膜の均一性を確保できる。 【実施例】 以下、本発明の一実施例を、半導体製造工程の高融点金
属シリサイドの薄膜形成を行う枚葉式ＣＶＤ装置に適用
した場合を例にとって、図を参照しながら説明する。 第３図は、この例のＣＶＤ装置の全体の概要を示すもの
で、ＣＶＤ装置の処理室１１は、例えば、ＡＩ（アルミ
ニウム）等によって円筒状に形成されており、内部に気
密に保持すると共に図示しない冷却機構により壁面を冷
却可能に構成されている。 この処理室１１内の上部には、サセプタ１２が設けられ
ている。このサセプタ１ｚは、例えば厚さ２ｏ■の凸型
のカーボングラファイト板から構成されている。そして
、このサセプタ１２は、中空円筒状の支持部材！３によ
り下に凸になるような状態で支持されている。第４Ｉｉ
１１示の如く、この凸型サセプタ１２先端の第１表面１
２ａの大きさは、被処理基板例えば半導体ウェハ１４の
大きさに等しく選定されている。このサセプタ１２の凸
型の先端に、半導体ウェハ１４が、図示のように位置合
わせされ、その被処理面（主表面）が下向きになり、逆
側の面（従表面）がサセプタ１２の第１表面１２ａに接
触するように設置される。 また。凸型サセプタ１２の周囲第２表面１２ｂには。 第４図にも示すように、ガードリング１５が配設される
。ガードリング１５は例えば厚さ３■のカーボングラフ
ァイト板からなり、固定用ネジ１６によってサセプタ１
ｚに固定される。ガードリング１５の裏表面と、サセプ
タ１２の第２表面１２ｂとの接触状態もまた。ミクロ的
には、第２図図示のような状態となっている。従って、
ガードリング１５に対するサセプタ１２からの熱伝達状
態は、ウェハ１４に対するそれと概ね同じようなものと
なり、ウェハ１４の主表面の温度とガードリング１５の
裏表面の温度とは近似する。 半導体ウェハ１４は、第５図に示すように、その外周縁
部の３点を支えるアーム１７を有するウェハ支持体１８
によりサセプタ１２に対して設置される。 このウェハ支持体１８は、エアシリンダ等の昇降機構１
９により昇降可能とされる。半導体ウェハ１４のロード
・アンロード時は、この昇降機構１９によリウェハ支持
体１８は降下させられており、このウェハ支持体１８上
に半導体ウェハ１４が載置され、成膜処理時には、昇降
機構１９により、ウェハ支持体１８が持上げられ、半導
体ウェハ１４がサセプタ１２の第１表面１２ａに圧着さ
れる。 また。サセプタ１２の上方には、例えば石英ガラス製の
透明窓ｚＯを通してサセプタ１２を例えば３００〜１０
００℃に加熱可能な加熱手段の一例として、工Ｒランプ
（赤外線ランプ） ２１が設けられている。 また。サセプタ１２の周囲の処理室１１の土壁には。 直径が例えば２インチの排気配管２ｚが複数例えば４本
接続されている。これらの排気配管２２は、例えば直列
に接続されたターボ分子ポンプ２３ａ及びドライポンプ
２３ｂに接続され、処理室ｌｌ内を所望の圧力に減圧す
ると共に、反応ガス等を排出可能にする。 更に、処理室１１内の下部には、ガス導入機構として、
微小な流出口（図示せず）が複数例えば１０個穿設され
た円環状の管体からなる酸化系ガス導入機構２４と還元
系ガス導入機構２５とが、サセプタ１２と対向するよう
に設けられている。これらの酸化系ガス導入機構２４及
び還元系ガス導入機構２５は、夫々流量制御機構２６を
介して、図示しないガス供給源に接続されており、酸化
系のガスである膜成長用ガス、例えばＷＦ、（六弗化タ
ングステン）とキャリアガス、例えばＡｒ（アルゴン）
との混合気体、また。還元系のガスである膜成長用ガス
、例えばＳ ｈ Ｈｚ ＣＩｉｇ （ジクロルシラン）
とキャリアガス、例えばＡｒとの混合気体を処理室１１
内に供給可能に構成されている。 また。サセプタ１２と酸化系ガス導入機構２４及び還元
系ガス導入機構２５との間には、円筒状のガスダクト２
７が設けられている。このガスダクト２７の内側面には
、黒体処理例えば黒アルマイト或いはグラファイト等の
コーイング処理が施されている。 これは、ＩＲランプ２１によって加熱されたサセプタ１
２から放出される熱線（赤外線）の反射を抑制して、酸
化系ガス導入機１１２４及び還元系ガス導入機構２５が
加熱されることを防止する為である。なお、ガスダクト
ｚ７の内側面を粗面として、熱線を乱反射させ、酸化系
ガス導入機構２４及び還元系ガス導入機構２５の昇温を
抑制することもできる。また、サセプタ１２からの熱線
をガス流路以外の方向に反射させてもよい。 更に、ガスダクト２７の内側には、円板状のガス流制御
板２９が設けられる。このガス流制御板２９は。 駆動機構２８によって昇降自在に構成されており。 ガス流制御板２９が、駆動機構２８により上下動させら
れて、最適な位置に調整されることで、半導体ウェハ１
４の被処理面に、より均一に反応ガスが接するように、
反応ガスの流れが制御される。 以上のように構成したこの実施例の成膜装置では、次の
ようにして半導体ウェハ１４に成膜を行う。 即ち、先ず、予め工Ｒランプ２１でサセプタ１ｚを６０
０〜７００℃、例えば６８０℃に加熱してお（，そして
、処理室１１の図示しないロード・アンロード用開閉機
構を介して、半導体ウニ八１４をサセプタ１２に配置し
、ウェハ支持体１８で支持する。この場合。 半導体ウェハ１４のサセプタ１２に対する位置合わせが
予め行われており、半導体ウェハ１４は、凸型サセプタ
１２の第１表面１２ａに正しく設置される。このとき、
サセプタ１２の第１表面１２ａの周囲の第２表面１２ｂ
は、ガードリング１５で覆おれているので、半導体ウェ
ハ１４をサセプタ１２に設置した後は、半導体ウェハ１
４の処理面側にはサセプタ１２の表面は全く露呈しない
状態になる。 そして、サセプタ１２を介して半導体ウェ八１４を上記
温度に加熱した状態で、酸化系ガス導入機構２４及び還
元系ガス導入機構２５から処理室ｌｌ内に。 前述したような所定の処理ガスを導入すると共に−真空
排気機構２３により処理室ｌｌ内がｌＯミリＴｏｒｒ以
上、１０００ミリＴｏｒｒ以下の圧力となるように調整
する。すると、次に示すような反応が生じ、半導体ウェ
ハ１４の被処理面上にＷＳｉ、が堆積し、タングステン
シリサイド膜が形成される。 ８ｉＨ，Ｃも＋ＷＦ。 →Ｗ Ｓ ｉｘ＋ ＨＦ ＋ ＨＣ慮＋ＳｉＦｙ酸素系
ガス導入機構２４及び還元系ガス導入機構２５から処理
室１１に導入された処理ガスは、ＩＲランプ２１によっ
て加熱されているサセプタ１２からの輻射熱によって、
はぼ同一温度に加熱された半導体ウェハ１４主表面とガ
ードリング１５表表面に到達し、前述した反応式のよう
に処理ガスが分解し。 反応し、タングステン・シリサイド膜が形成される。こ
の時、半導体ウェハ１４とガードリング１５は。 はぼ同一温度であるから、この反応はサセプタ１２から
の熱で加熱される半導体ウェハ１４及びガードリング１
５の全ての反応面上で均一に生じ、均一な膜を得ること
ができる。 この時の温度を熱電対で測定した結果、サセプタ１２の
温度が例えば６８０℃であると、半導体ウェハ１４の主
表面の温度は５７４℃、ガードリング１５の表表面の温
度は５４３℃であった。 この結果からもわかるように、サセプタ１２の温度に対
し、半導体ウェハ１４と、ガードリング１５とは、はぼ
同一温度となり、しかも、成膜処理中は。 サセプタ１２の表面は露呈することはな−いから、半導
体ウェハ１４の被処理面上の処理ガスは均一に分解、反
応し、均一な膜を形成することができる。 ガードリング１５は、サセプタ１２上の半導体ウェハ１
４の周囲において設けることで、そのガードリング１５
をサセプタ１２よりも低い温度とすることができる。こ
のガードリング１５の材質としては、上述の例のように
サセプタ１２と同じカーボングラファイトで構成する必
要はなく、サセプタの温度を有効に取り入れウェハ周辺
温度の低下を補償する材質であれば種々のものを使用で
きる。そして、その材質及びサセプタ１２との接触面の
状態を選定することで、表表面の温度を所定の温度まで
低下させることができる。 第６図はサセプタ及びガードリングの構造の第２実施例
を示す縦断側面図である。この実施例にあっては、ガー
ドリング４５はサセプタ４２の周囲段部４３に単に嵌込
んだ構造をなす、この構造は、サセプタ１ｚが、第３及
び第４図図示の第１実施例のように下向きではなく、上
向きの場合に適したものとなる。また第１実施例及び第
２実施例のように、サセプタ１２．４−２とガードリン
グ１５．４５との表面が整一している場合は、被処理基
板即ちウェハが、ガードリング１５．４５上にはみ出し
て重なるような状態となってもよい。 第７図はサセプタ及びガードリングの構造の第３実施例
を示す縦断側面図である。この実施例にあっては、ガー
ドリング５５は、サセプタ５２の周囲の複数箇所に配設
されたクランプ部材５７によって −サセプタ５２
に取付けられる。被処理基板即ちウェハは、ガードリン
グ５５の中央に形成された凹部５８内に載置される。こ
こで、凹部５８の径は、被処理ウェハと実質的に同一か
、はんの僅かに大きい程度のものでなければならない、
またガードリング５５の厚さは上記ウェハの厚さと概ね
等しいことが望ましい。 第３実施例の利点は、ウェハ及びガードリング５５の表
面が概ね整一する為、両表面を含む全領域に亘って処理
ガスが水平に流れ、より均一な処理ガスの分解、反応が
期待できることである。しかし逆に、ガードリング５５
はウニへのサイズに応じて交換しなければならない為、
交換作業が容易なりランプ部材５７を用いた構造が適当
となる。 上記各実施例において、ガードリングの洗浄は、所定の
処理作業終了後、反応空間にクリーニングガス（例えば
エッチングガス）を流すことにより行うことができる。 なお本発明は、ウエハ即ち被処理基板の膜形成面が下向
き或いは上向きではなく、横向きに支持するように構成
したサセプタにも適用可能である。 また本発明は、多数枚の被処理基板を一度に処理する。 所謂バッチ処理で成膜を行う場合にも適用することがで
きる。 更に、この発明は上述のようなＣＶＤ成膜装置に限らず
、被処理体を加熱処理する、例えばベーキング、アニー
リング等の熱処理装置、或いは所定の加熱状態で、所定
の処理ガスを用いて処理する。例えばアッシング、エッ
チング、イオン注入等の熱処理装置の全てに適用可能で
ある。 また、以上の例では半導体ウニ八を処理する場合を例に
とったが、被処理体としては、これに限らずＬＣＤ等、
種々のものを対象とすることができる。 〔発明の効果〕 以上、説明したように、この発明によれば、被処理体の
少なくとも周辺にガード部材を設けたことにより、被処
理体とその周辺の温度をほぼ等しくすることができ、こ
のため被処理体の被処理面上の至るところで、処理ガス
の分解、反応を均一にすることができるから、被処理面
の全面にわたって均一な処理を施すことができる。
を堆積させて配線等を行う技術として、長年の間、蒸着
やスパッタリング等のＰＶＤ法（物理的気相成長方法）
が使用されてきた。しかし、超ＬＳＩ等の集積回路のよ
うに、高集積化、高速化、高密度化に伴い、配線パター
ンの微細化が進み、ＰＶＤ法による技術では段差部分で
の埋め不良等が発生し、素子の動作不良、或いは抵抗率
の増加などの問題が発生してきた。 また。シリコン系の膜を堆積させる装置の場合は、バッ
チ式のホットウォール型の炉が主流であった。しかし、
大気の混入によるコンタミネーションの問題や、高集積
化に伴う半導体集積回路の微細化から従来の膜厚よりも
薄い膜が要求されるようになってきた。そこで近年は、
真空ロードロック室を備えると共に、熱、光或いはプラ
ズマを用いて材料ガスを反応させ、被処理基板上に瞑を
形成する枚葉式のＣＶＤ法（化学的気相成長方法）によ
る成長方法が注目されている。 これは、枚葉式ＣＶＤ法が、ＰＶＤ法に較べてステップ
カバレージ（段差部分埋め込み）が良いこと、被処理基
板にダメージを与えないこと、また。パッチ式ＣＶＤに
較べて真空ロードロック室を備えているので、反応室へ
の大気の混入が無いこと、形成する膜の膜厚や膜質の制
御が容易であること、などの点において優れているから
である。 この種の枚葉式ＣＶＤ成膜装置においては、第１図に示
すように、被処理基板１は、加熱体、例えばチャック或
いはサセプタ２に接触して、成膜する条件の温度まで加
熱される。加熱体、例えば。 サセプタ２は、例えばランプ光、抵抗発熱ヒータなどを
熱源３として加熱される。そして、この場合、サセプタ
２或いは基板１の温度を、熱電対や放射温度計などの温
度モニタ一手段によってモニターし、成膜処理中の基板
１の温度を制御している。 〔発明が解決しようとする課題〕 発明者等が詳査したところ、従来の成膜装置で′ は
、サセプタ２と基板１との間には、熱伝導の問題があり
、サセプタ２に基板ｌを接触させたとしても、サセプタ
２と基板１とは同一温度にならず。 例えばサセプタ６８０℃のとき、基板１の温度は５５０
℃というように低くなってしまう、これは、基板１の従
表面即ち裏面とサセプタ２の対応表面尼は。 視角的には平坦な面接触状態であっても、ミクロ的には
、第２１！ｌ＠示の如く、多数の凹凸による点接触状態
にある為である。即ち特に、熱の伝達に寄与する気体が
少ない減圧条件下では、大気圧条件下とは異なった温度
伝達挙動を示すようになるからである。 ＣＶＤ法では、熱、光或いはプラズマを用いて材料ガス
を分解し且つ反応させ、基板仕に膜を形成するものであ
るが、材料ガスの分解、反応は温度に依存する割合が大
きい、従って、第１図のような処理態様においては、サ
セプタ２の露出表面部分２ａの温度が基板１主表面の温
度よりも高い為、この部分２ａでの材料ガスの分解、反
応が基板１の主表面でのそれよりも活発になる。この為
。 基板１．特にその周辺部において分解、反応すべきであ
った材料ガスが、サセプタの部分２ａに奪われ、基板１
周辺部の膜厚が、基板１中央部のそれよりも薄くなり、
成膜した膜の均一性を悪化させるという問題があった。 この発明は以上の点に鑑み、被処理体の被処理面全面上
における処理ガスの分解、反応が、はぼ均一となるよう
にして、被処理体の全面にｂたって均一な処理すること
ができるようにした熱処理装置を提供することを目的と
する。 〔課題を解決するための手段〕 この発明は、被処理体を加熱手段により所定温度に加熱
するとともに、所定の処理ガスを上記被処理体の被処理
面上で反応させて処理する熱処理装置において、。 少なくとも、上記被処理体の周囲に、上記加熱手段によ
る加熱時、上記被処理体の温度と近似した温度となるガ
ード部材を設けたことを特徴とする特 ＊作用〕 この発明の構成によれば、被処理体の外周部分にはガー
ド部材が設けられ、加熱手段からの熱伝導率の問題で、
このガード部材の温度も、被処理体と同様に低くなる。 そして、ガード部材表面温度と被処理体の被処理面の温
度はほぼ等しくなるので、被処理体の被処理面上におけ
る処理ガスの分解、反応は均一になり、例えば成膜した
膜の均一性を確保できる。 【実施例】 以下、本発明の一実施例を、半導体製造工程の高融点金
属シリサイドの薄膜形成を行う枚葉式ＣＶＤ装置に適用
した場合を例にとって、図を参照しながら説明する。 第３図は、この例のＣＶＤ装置の全体の概要を示すもの
で、ＣＶＤ装置の処理室１１は、例えば、ＡＩ（アルミ
ニウム）等によって円筒状に形成されており、内部に気
密に保持すると共に図示しない冷却機構により壁面を冷
却可能に構成されている。 この処理室１１内の上部には、サセプタ１２が設けられ
ている。このサセプタ１ｚは、例えば厚さ２ｏ■の凸型
のカーボングラファイト板から構成されている。そして
、このサセプタ１２は、中空円筒状の支持部材！３によ
り下に凸になるような状態で支持されている。第４Ｉｉ
１１示の如く、この凸型サセプタ１２先端の第１表面１
２ａの大きさは、被処理基板例えば半導体ウェハ１４の
大きさに等しく選定されている。このサセプタ１２の凸
型の先端に、半導体ウェハ１４が、図示のように位置合
わせされ、その被処理面（主表面）が下向きになり、逆
側の面（従表面）がサセプタ１２の第１表面１２ａに接
触するように設置される。 また。凸型サセプタ１２の周囲第２表面１２ｂには。 第４図にも示すように、ガードリング１５が配設される
。ガードリング１５は例えば厚さ３■のカーボングラフ
ァイト板からなり、固定用ネジ１６によってサセプタ１
ｚに固定される。ガードリング１５の裏表面と、サセプ
タ１２の第２表面１２ｂとの接触状態もまた。ミクロ的
には、第２図図示のような状態となっている。従って、
ガードリング１５に対するサセプタ１２からの熱伝達状
態は、ウェハ１４に対するそれと概ね同じようなものと
なり、ウェハ１４の主表面の温度とガードリング１５の
裏表面の温度とは近似する。 半導体ウェハ１４は、第５図に示すように、その外周縁
部の３点を支えるアーム１７を有するウェハ支持体１８
によりサセプタ１２に対して設置される。 このウェハ支持体１８は、エアシリンダ等の昇降機構１
９により昇降可能とされる。半導体ウェハ１４のロード
・アンロード時は、この昇降機構１９によリウェハ支持
体１８は降下させられており、このウェハ支持体１８上
に半導体ウェハ１４が載置され、成膜処理時には、昇降
機構１９により、ウェハ支持体１８が持上げられ、半導
体ウェハ１４がサセプタ１２の第１表面１２ａに圧着さ
れる。 また。サセプタ１２の上方には、例えば石英ガラス製の
透明窓ｚＯを通してサセプタ１２を例えば３００〜１０
００℃に加熱可能な加熱手段の一例として、工Ｒランプ
（赤外線ランプ） ２１が設けられている。 また。サセプタ１２の周囲の処理室１１の土壁には。 直径が例えば２インチの排気配管２ｚが複数例えば４本
接続されている。これらの排気配管２２は、例えば直列
に接続されたターボ分子ポンプ２３ａ及びドライポンプ
２３ｂに接続され、処理室ｌｌ内を所望の圧力に減圧す
ると共に、反応ガス等を排出可能にする。 更に、処理室１１内の下部には、ガス導入機構として、
微小な流出口（図示せず）が複数例えば１０個穿設され
た円環状の管体からなる酸化系ガス導入機構２４と還元
系ガス導入機構２５とが、サセプタ１２と対向するよう
に設けられている。これらの酸化系ガス導入機構２４及
び還元系ガス導入機構２５は、夫々流量制御機構２６を
介して、図示しないガス供給源に接続されており、酸化
系のガスである膜成長用ガス、例えばＷＦ、（六弗化タ
ングステン）とキャリアガス、例えばＡｒ（アルゴン）
との混合気体、また。還元系のガスである膜成長用ガス
、例えばＳ ｈ Ｈｚ ＣＩｉｇ （ジクロルシラン）
とキャリアガス、例えばＡｒとの混合気体を処理室１１
内に供給可能に構成されている。 また。サセプタ１２と酸化系ガス導入機構２４及び還元
系ガス導入機構２５との間には、円筒状のガスダクト２
７が設けられている。このガスダクト２７の内側面には
、黒体処理例えば黒アルマイト或いはグラファイト等の
コーイング処理が施されている。 これは、ＩＲランプ２１によって加熱されたサセプタ１
２から放出される熱線（赤外線）の反射を抑制して、酸
化系ガス導入機１１２４及び還元系ガス導入機構２５が
加熱されることを防止する為である。なお、ガスダクト
ｚ７の内側面を粗面として、熱線を乱反射させ、酸化系
ガス導入機構２４及び還元系ガス導入機構２５の昇温を
抑制することもできる。また、サセプタ１２からの熱線
をガス流路以外の方向に反射させてもよい。 更に、ガスダクト２７の内側には、円板状のガス流制御
板２９が設けられる。このガス流制御板２９は。 駆動機構２８によって昇降自在に構成されており。 ガス流制御板２９が、駆動機構２８により上下動させら
れて、最適な位置に調整されることで、半導体ウェハ１
４の被処理面に、より均一に反応ガスが接するように、
反応ガスの流れが制御される。 以上のように構成したこの実施例の成膜装置では、次の
ようにして半導体ウェハ１４に成膜を行う。 即ち、先ず、予め工Ｒランプ２１でサセプタ１ｚを６０
０〜７００℃、例えば６８０℃に加熱してお（，そして
、処理室１１の図示しないロード・アンロード用開閉機
構を介して、半導体ウニ八１４をサセプタ１２に配置し
、ウェハ支持体１８で支持する。この場合。 半導体ウェハ１４のサセプタ１２に対する位置合わせが
予め行われており、半導体ウェハ１４は、凸型サセプタ
１２の第１表面１２ａに正しく設置される。このとき、
サセプタ１２の第１表面１２ａの周囲の第２表面１２ｂ
は、ガードリング１５で覆おれているので、半導体ウェ
ハ１４をサセプタ１２に設置した後は、半導体ウェハ１
４の処理面側にはサセプタ１２の表面は全く露呈しない
状態になる。 そして、サセプタ１２を介して半導体ウェ八１４を上記
温度に加熱した状態で、酸化系ガス導入機構２４及び還
元系ガス導入機構２５から処理室ｌｌ内に。 前述したような所定の処理ガスを導入すると共に−真空
排気機構２３により処理室ｌｌ内がｌＯミリＴｏｒｒ以
上、１０００ミリＴｏｒｒ以下の圧力となるように調整
する。すると、次に示すような反応が生じ、半導体ウェ
ハ１４の被処理面上にＷＳｉ、が堆積し、タングステン
シリサイド膜が形成される。 ８ｉＨ，Ｃも＋ＷＦ。 →Ｗ Ｓ ｉｘ＋ ＨＦ ＋ ＨＣ慮＋ＳｉＦｙ酸素系
ガス導入機構２４及び還元系ガス導入機構２５から処理
室１１に導入された処理ガスは、ＩＲランプ２１によっ
て加熱されているサセプタ１２からの輻射熱によって、
はぼ同一温度に加熱された半導体ウェハ１４主表面とガ
ードリング１５表表面に到達し、前述した反応式のよう
に処理ガスが分解し。 反応し、タングステン・シリサイド膜が形成される。こ
の時、半導体ウェハ１４とガードリング１５は。 はぼ同一温度であるから、この反応はサセプタ１２から
の熱で加熱される半導体ウェハ１４及びガードリング１
５の全ての反応面上で均一に生じ、均一な膜を得ること
ができる。 この時の温度を熱電対で測定した結果、サセプタ１２の
温度が例えば６８０℃であると、半導体ウェハ１４の主
表面の温度は５７４℃、ガードリング１５の表表面の温
度は５４３℃であった。 この結果からもわかるように、サセプタ１２の温度に対
し、半導体ウェハ１４と、ガードリング１５とは、はぼ
同一温度となり、しかも、成膜処理中は。 サセプタ１２の表面は露呈することはな−いから、半導
体ウェハ１４の被処理面上の処理ガスは均一に分解、反
応し、均一な膜を形成することができる。 ガードリング１５は、サセプタ１２上の半導体ウェハ１
４の周囲において設けることで、そのガードリング１５
をサセプタ１２よりも低い温度とすることができる。こ
のガードリング１５の材質としては、上述の例のように
サセプタ１２と同じカーボングラファイトで構成する必
要はなく、サセプタの温度を有効に取り入れウェハ周辺
温度の低下を補償する材質であれば種々のものを使用で
きる。そして、その材質及びサセプタ１２との接触面の
状態を選定することで、表表面の温度を所定の温度まで
低下させることができる。 第６図はサセプタ及びガードリングの構造の第２実施例
を示す縦断側面図である。この実施例にあっては、ガー
ドリング４５はサセプタ４２の周囲段部４３に単に嵌込
んだ構造をなす、この構造は、サセプタ１ｚが、第３及
び第４図図示の第１実施例のように下向きではなく、上
向きの場合に適したものとなる。また第１実施例及び第
２実施例のように、サセプタ１２．４−２とガードリン
グ１５．４５との表面が整一している場合は、被処理基
板即ちウェハが、ガードリング１５．４５上にはみ出し
て重なるような状態となってもよい。 第７図はサセプタ及びガードリングの構造の第３実施例
を示す縦断側面図である。この実施例にあっては、ガー
ドリング５５は、サセプタ５２の周囲の複数箇所に配設
されたクランプ部材５７によって −サセプタ５２
に取付けられる。被処理基板即ちウェハは、ガードリン
グ５５の中央に形成された凹部５８内に載置される。こ
こで、凹部５８の径は、被処理ウェハと実質的に同一か
、はんの僅かに大きい程度のものでなければならない、
またガードリング５５の厚さは上記ウェハの厚さと概ね
等しいことが望ましい。 第３実施例の利点は、ウェハ及びガードリング５５の表
面が概ね整一する為、両表面を含む全領域に亘って処理
ガスが水平に流れ、より均一な処理ガスの分解、反応が
期待できることである。しかし逆に、ガードリング５５
はウニへのサイズに応じて交換しなければならない為、
交換作業が容易なりランプ部材５７を用いた構造が適当
となる。 上記各実施例において、ガードリングの洗浄は、所定の
処理作業終了後、反応空間にクリーニングガス（例えば
エッチングガス）を流すことにより行うことができる。 なお本発明は、ウエハ即ち被処理基板の膜形成面が下向
き或いは上向きではなく、横向きに支持するように構成
したサセプタにも適用可能である。 また本発明は、多数枚の被処理基板を一度に処理する。 所謂バッチ処理で成膜を行う場合にも適用することがで
きる。 更に、この発明は上述のようなＣＶＤ成膜装置に限らず
、被処理体を加熱処理する、例えばベーキング、アニー
リング等の熱処理装置、或いは所定の加熱状態で、所定
の処理ガスを用いて処理する。例えばアッシング、エッ
チング、イオン注入等の熱処理装置の全てに適用可能で
ある。 また、以上の例では半導体ウニ八を処理する場合を例に
とったが、被処理体としては、これに限らずＬＣＤ等、
種々のものを対象とすることができる。 〔発明の効果〕 以上、説明したように、この発明によれば、被処理体の
少なくとも周辺にガード部材を設けたことにより、被処
理体とその周辺の温度をほぼ等しくすることができ、こ
のため被処理体の被処理面上の至るところで、処理ガス
の分解、反応を均一にすることができるから、被処理面
の全面にわたって均一な処理を施すことができる。
第１図はこの発明による熱処理装置の一実施例の構成を
示す図、第２図は第１図のウェハとサセプタ及びガード
リングとの関係を示す図、第３図は第１図のウェハとそ
の支持体との関係を示す平面図、第４図は第２図の他の
実施例説明図、第５図は第２図の他の実施例説明図、第
６図は従来の熱処理装置のウェハとサセプタとの関係を
示す図、第７図は第６図のウェハとサセプタとの接触部
を拡大して示す図である、 ｌｌ：処理室 １２；サセプタ １４：半導体ウェハ １５；ガードリング １６：ガードリング固定用ネジ ２１：ＩＲランプ ２２：排気配管 ２３；真空排気機構 ２４；酸化系ガス導入機構 ２５；還元系ガス導入機構 ２６：流量制御機構 ２アニガスダクト ２８：駆動機構 ２９；ガス流制御板 第１図 第２図 第３１１Ｉ １１１ □、４ 第４図 第５図 − ５５，５Ｂ、、５５
示す図、第２図は第１図のウェハとサセプタ及びガード
リングとの関係を示す図、第３図は第１図のウェハとそ
の支持体との関係を示す平面図、第４図は第２図の他の
実施例説明図、第５図は第２図の他の実施例説明図、第
６図は従来の熱処理装置のウェハとサセプタとの関係を
示す図、第７図は第６図のウェハとサセプタとの接触部
を拡大して示す図である、 ｌｌ：処理室 １２；サセプタ １４：半導体ウェハ １５；ガードリング １６：ガードリング固定用ネジ ２１：ＩＲランプ ２２：排気配管 ２３；真空排気機構 ２４；酸化系ガス導入機構 ２５；還元系ガス導入機構 ２６：流量制御機構 ２アニガスダクト ２８：駆動機構 ２９；ガス流制御板 第１図 第２図 第３１１Ｉ １１１ □、４ 第４図 第５図 − ５５，５Ｂ、、５５
Claims (1)
- 被処理体を加熱手段により所定温度に加熱するとともに
、所定の処理ガスを上記被処理体の被処理面上で反応さ
せて処理する熱処理装置において、少なくとも上記被処
理体の周囲に、上記加熱手段による加熱時、上記被処理
体の温度と近似した温度となるガード部材を設けたこと
を特徴とする熱処理装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19340989 | 1989-07-26 | ||
| JP1-193409 | 1989-07-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03148829A true JPH03148829A (ja) | 1991-06-25 |
Family
ID=16307481
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2181337A Pending JPH03150365A (ja) | 1989-07-26 | 1990-07-09 | 熱処理装置 |
| JP2189806A Pending JPH03148829A (ja) | 1989-07-26 | 1990-07-18 | 熱処理装置 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2181337A Pending JPH03150365A (ja) | 1989-07-26 | 1990-07-09 | 熱処理装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5088697A (ja) |
| JP (2) | JPH03150365A (ja) |
| KR (1) | KR0134035B1 (ja) |
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| JP2007515081A (ja) * | 2003-12-17 | 2007-06-07 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ反応器のエッチング速度ドリフトを低減するための温度制御されたホットエッジリングアセンブリ |
| JP2007234939A (ja) * | 2006-03-02 | 2007-09-13 | Seiko Epson Corp | ウエハ処理装置 |
| JP2007273140A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Sekisui Chem Co Ltd | プラズマ処理装置のステージ構造 |
| JP2010147350A (ja) * | 2008-12-19 | 2010-07-01 | Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法及び製造装置 |
| JPWO2014076770A1 (ja) * | 2012-11-13 | 2016-09-08 | 三菱重工業株式会社 | 真空蒸着装置 |
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| CN116190272A (zh) * | 2023-02-24 | 2023-05-30 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 晶圆刻蚀保护装置及其使用方法 |
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| KR900007687B1 (ko) * | 1986-10-17 | 1990-10-18 | 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼 | 플라즈마처리방법 및 장치 |
-
1990
- 1990-07-09 JP JP2181337A patent/JPH03150365A/ja active Pending
- 1990-07-16 US US07/552,897 patent/US5088697A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-07-18 JP JP2189806A patent/JPH03148829A/ja active Pending
- 1990-07-26 KR KR1019900011411A patent/KR0134035B1/ko not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5088697A (en) | 1992-02-18 |
| JPH03150365A (ja) | 1991-06-26 |
| KR0134035B1 (ko) | 1998-04-20 |
| KR910003767A (ko) | 1991-02-28 |
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