JPH0711446A - 気相成長用サセプタ装置 - Google Patents

気相成長用サセプタ装置

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JPH0711446A
JPH0711446A JP5126100A JP12610093A JPH0711446A JP H0711446 A JPH0711446 A JP H0711446A JP 5126100 A JP5126100 A JP 5126100A JP 12610093 A JP12610093 A JP 12610093A JP H0711446 A JPH0711446 A JP H0711446A
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susceptor
plate
electrode
plasma
metal
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JP5126100A
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Michio Aruga
美知雄 有賀
Atsunobu Ohkura
淳伸 大倉
Akihiko Saito
昭彦 斉藤
Katsumasa Anami
勝正 阿南
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Applied Materials Inc
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Applied Materials Inc
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    • 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
    • C23C16/4581—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 characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、プラズマ耐性に優れたサセプタ板
を有するサセプタ装置を提供することを目的とする。 【構成】 ウェハ上に薄膜を形成するための気相成長装
置に用いられるサセプタ装置において、ウェハを配置す
るためのサセプタ板１１は窒化アルミニウムからなるこ
とを特徴とする。また、サセプタ坂１１の底面に設けら
れた高周波用電極である金属電極板１３と、金属電極板
１３が覆われるようにサセプタ板１１に取り付けられた
セラミック材料からなる電極カバー１４とを備えていて
もよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＣＶＤ（化学気相成
長）装置に用いるサセプタ装置に関するものであり、特
に、反応容器（チャンバ）内でプラズマ反応を行うもの
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】気相成長装置に用いるサセプタ材料に
は、次のような条件が要求される。
【０００３】それは、まず、熱伝導性が高いことと、高
温時の材質の劣化及び形状の変形がないことである。そ
して、プラズマによるインサイチューチャンバークリー
ニングが必要な場合には、そのプラズマに対する材質の
プラズマ耐性及び電極機能が要求される。さらに、不純
物汚染を防ぐために高純度であることも重要である。
【０００４】従って、従来からサセプタ材料には熱伝導
性が高く、電気伝導性がある金属材料が用いられてい
る。特に、従来はフッ素系プラズマ耐性等を考慮し、モ
ネルやハステロイ等のニッケル系の金属等が用いられて
きた。また、これと同様の理由により、ＳｉＣやグラフ
ァイト等のセラミック材料も広く利用されている。
【０００５】また、サセプタ板を高周波電極として用い
る場合があり、この場合にはサセプタ板に金属等の導電
性材料を使用しなければならなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ここで、モネルやハス
テロイ等の金属材料あるいはＳｉＣやグラファイト等の
セラミック材料を用いたサセプタはプラズマ耐性を高め
る必要からその表面に保護膜などを被覆して保護しなけ
ればならない。
【０００７】しかし、これらの金属材料は急激な温度変
化に対して塑性変形を起こしてしまうことがあるため、
保護膜と金属材料との熱膨張係数の差から保護膜が剥離
してしまうという問題がある。
【０００８】また、ＳｉＣやグラファイト等のセラミッ
ク材料を用いた場合には塑性変形は起こりにくいが、頻
繁なプラズマクリーニングを行った場合には、保護膜が
剥離してしまうという問題がある。
【０００９】従って、上記の材料を用いたサセプタは長
期信頼性の観点からその耐久性に問題があった。
【００１０】そこで、本発明は上記問題点を解決する気
相成長装置用サセプタを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明に係るサセプタ装置のサセプタ板は、窒
化アルミニウムからなることを特徴とする。
【００１２】また、上記問題点を解決するために、本発
明に係るサセプタ装置は、サセプタ坂の底面に設けられ
た電極板と、電極板が覆われるようにサセプタ板に取り
付けられたセラミック材料からなる電極カバーとをさら
に備えたものでもよい。
【００１３】
【作用】上記の構成によれば、サセプタ板の材料として
フッ素系プラズマ耐性に優れることが見出だされた窒化
アルミニウムを用いているので、サセプタ板の腐食や発
塵等はほとんどなく、高温での使用が可能であり、また
高温においてもサセプタ板の変形等が殆ど生じない。
【００１４】また、窒化アルミニウムは、熱伝導性に優
れるので、サセプタ表面の温度の均一性を良好にするこ
とができる。
【００１５】また、上記の構成によれば、サセプタ装置
を高周波電極として用いるために、サセプタ坂の底面に
は電極板が設けられている。この電極板は、サセプタ板
に取り付けられたセラミック材料によって覆われている
ので、フッ素系プラズマの影響を受けることがない。
【００１６】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。
【００１７】図１、図２及び図３に基づいて本実施例に
係るサセプタ装置について説明する。
【００１８】図１に示すように、本実施例に係るサセプ
タ装置は、サセプタ本体１と、サセプタ支持アーム２と
からなる。図２に示すように、サセプタ本体１は、サセ
プタ板１１と、サセプタ板１１の裏面に固着された金属
電極板１３と、この金属電極板１３を覆うようにしてサ
セプタ板１１の裏面に取り付けられた電極カバー１４と
を備えている。サセプタ板１１は、外周が表面から裏面
に向かって広がりを持ち中央部に円柱状の凸部１１ａを
有する円板状の板である。サセプタ板１１の材料として
は、窒化アルミニウムが用いられている。この窒化アル
ミニウムは近年注目されるに至った素材であり、従来か
ら熱伝導性を有するセラミックとして知られていたが、
今回、とくにフッ素プラズマ耐性にも優れることが見出
だされたものである。なお、窒化アルミニウムの製造に
あたり除剤としてイットリウム又はエルビウムなどを混
入しなければならない。しかし、イットリウムなどがウ
ェハに何らかの影響を与えることも考えられるため、窒
化アルミニウムとしては、イットリウムなどの不純物の
混入が少ない高純度のものがよい。
【００１９】サセプタ板１１の凸部１１ａには、高周波
（ＲＦ）接点１２が固定されている。金属電極板１３は
リング状の部材である。電極カバー１４は、内側表面に
段差部１４ａを有し、中央が円形にくりぬかれた円板状
の部材である。電極カバー１４の材料にはアルミナが用
いられている。
【００２０】また、サセプタ板１１及び電極カバー１４
には貫通孔１５が縦貫している。この貫通孔１５にはウ
ェハを持ち上げるための棒（図示せず）が縦貫し、サセ
プタ板１１上にウェハを載せたときウェハを持ち上げ
る。
【００２１】サセプタ板１１の裏面には、熱電対１６を
設けるために凸部１１ａの一部が膨出した膨出部１１ｂ
が形成されている。この熱電対１６は、次のようにして
金属部材１７を介しサセプタ板１１の膨出部１１ｂに固
定されている。即ち、サセプタ板１１の膨出部１１ｂが
穿設されて設けられた穴の内周面に第１のネジ溝を設け
る。そして、この第１のネジ溝とかみ合うように外周面
にネジ山が設けられた中空円筒状の金属部材１７を、こ
の穴に螺合させる。この金属部材１７の中空部にはさら
に第２のネジ溝が設けられている。この第２のネジ溝に
は、本体にネジ山が設けられている熱電対１６が嵌め込
まれる。なお、金属部材１７には、熱伝導性に優れたニ
ッケルが用いられている。
【００２２】このように熱電対１６をサセプタ板１１に
直接はめ込まずに、金属部材１７を介しているのは、サ
セプタ板１１がセラミック部材からなり脆いので、熱電
対１６を直接はめ込むと、熱電対１６の交換を何度も行
った場合に、サセプタ板１１が壊れる虞があるためであ
る。
【００２３】ＲＦ接点１２と金属電極板１３とは図示し
ない配線で接続されている。
【００２４】サセプタ支持アーム２の一端は、底面を有
する円筒状になっており、他端は気相成長装置本体に取
り付けるための連結部２１となっている。サセプタ支持
アーム２内部にはチューブ２２が通されており、このチ
ューブ２２内には、熱電対１６用のリード線２３と、Ｒ
Ｆ電極用のリード線２４が通っている。このサセプタ支
持アーム２の材料にはアルミナが用いられている。
【００２５】サセプタ本体１とサセプタ支持アーム２と
は図３に示すようなネジ２５によって固定されている。
サセプタ本体１とサセプタ支持アーム２との接続部には
カラー１８が設けられており、サセプタ装置内部の気密
性が保たれている。
【００２６】次に、本実施例に係るサセプタ装置を用い
たＣＶＤ装置について説明する。
【００２７】図４に示すように、このＣＶＤ装置には、
反応室３１と、加熱ランプ室３２からなる筐体３が備え
られている。反応室３１内の底面には、本実施例に係る
サセプタ装置が備えられている。反応室３１の天井面３
１ａには原料ガス噴射ノズル４が設けられている。原料
ガス噴射ノズル４の噴射口４１と、サセプタ装置のサセ
プタ板１１とは相互に対向するようにして設けられてい
る。また、原料ガス噴射ノズル４はＲＦ電極を兼ねてお
り、サセプタ装置に設けられている金属電極板１３と対
の関係にある。ＲＦ電源及び金属電極板１３はスイッチ
５１を介して高周波電源５２に接続されている。サセプ
タ装置に設けられている熱電対１６はコントローラ５３
に接続されており、熱電対１６からの出力信号はコント
ローラ５３に入力される。反応室３１の側面には排気口
３３が設けられている。
【００２８】加熱ランプ３２室には加熱ランプ６１が設
けられている。この加熱ランプ６１はスイッチ６２を介
して交流電源６３と接続されて電力が供給されている。
反応室３１と加熱ランプ室３２との間に設けられている
床板３１ｂはサセプタ装置が保持でき、かつ、加熱ラン
プ６による熱光線をサセプタ板１１に放射しやすい構造
になっている。具体的には、床板３１ｂを構成する金属
板等に石英ガラス等を嵌め込み光を伝え易くしたもので
ある。
【００２９】なお、コントローラ５３は、熱電対１６か
らの情報をもとに加熱ランプ６を制御する役割を持つと
共に、高周波電源６３の制御も行う役割をも有してい
る。
【００３０】この装置を用いて半導体基板上にＳｉＯ2
膜を形成する方法について説明する。
【００３１】まず、加熱ランプ６のスイッチ６２をＯＮ
にする。加熱ランプ６によりサセプタ板１１の温度を５
００℃以上にまで加熱する。次にサセプタ板１１上に半
導体基板７を配置する。ＳｉＯ2 の原料ガスであるＴＥ
ＯＳを原料ガス噴射ノズル４から導入し、半導体基板７
上にＴＥＯＳ及び酸化剤を噴射する。原料ガスを供給し
ながら所定時間の間、半導体基板７を加熱する。そし
て、半導体基板７上にＳｉＯ2 膜を形成する。
【００３２】サセプタ板１１としては窒化アルミニウム
を用いており、窒化アルミニウムはアルミニウムと同程
度の熱伝導性を有するため、サセプタ板表面の温度の均
一性はアルミニウムと同程度の温度均一性を得ることが
できる。
【００３３】次に、半導体基板７上にＳｉＯ2 膜形成後
の反応室３１内の洗浄方法について説明する。この洗浄
を行うのは反応室３１内にもＳｉＯ2 が堆積してしまう
ことがあるためである。
【００３４】まず、原料ガス噴射ノズル４からフッ素系
ガスを導入する。これとともに、スイッチ５１をＯＮに
してサセプタ装置に設けられた金属電極板１３と原料ガ
ス噴射ノズル４とに電圧を加える。これにより、反応室
３１内はフッ素系ガスのプラズマ状態となり、反応室３
１内のＳｉＯ2 がエッチングされて洗浄化される。
【００３５】このとき、サセプタ板１１の材料としてフ
ッ素系プラズマ耐性に優れた窒化アルミニウムを用いて
いる。このため、サセプタ板１１の腐食や発塵等はほと
んどなく、長期間の使用によってもサセプタ板１１の消
耗がないため、保護膜による被覆の必要もない。従っ
て、従来のサセプタのような保護膜が剥がれることによ
る信頼性の低下等を招くこともない。
【００３６】さらに、サセプタ坂１１の底面に設けられ
た金属電極板１３は、サセプタ板に取り付けられたセラ
ミック材料によって覆われているので、フッ素系プラズ
マの影響を受けることがない。このため、フッ素系プラ
ズマによる金属腐食などの問題もない。なお上記実施例
において、ＳｉＯ2 膜に限らずタングステン等の金属系
膜も同様に形成する事ができる。
【００３７】また、上記実施例に係るＣＶＤ装置は、プ
ラズマＣＶＤにも用いることができる。このときは、金
属電極板１３と、一方のプラズマ電極である原料ガス噴
射ノズル４とをプラズマＣＶＤ用のプラズマ電極として
用いることによって行う。
【００３８】また、本実施例に係るサセプタ装置は誘導
加熱型の気相成長装置等のランプ加熱方の気相成長装置
以外の気相成長装置にも用いることができることはいう
までもない。
【００３９】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、サセプタ板の材料としてフッ素系プラズマ耐性
に優れた窒化アルミニウムを用いている。このため、サ
セプタ板の腐食や発塵等はほとんどなく、長期間の使用
によってもサセプタ板の消耗がないため、保護膜による
被覆の必要もない。従って、従来のサセプタのような保
護膜が剥がれることによる信頼性の低下等を招くことも
ない。
【００４０】また、窒化アルミニウムはアルミニウムと
同程度の熱伝導性を有するため、サセプタ表面の温度の
均一性はアルミニウムと同程度の温度均一性を得ること
ができる。
【００４１】さらに、サセプタ装置を高周波電極として
用いるために、サセプタ坂の底面には電極板が設けられ
ている。この電極板は、サセプタ板に取り付けられたセ
ラミック材料によって覆われているので、フッ素系プラ
ズマの影響を受けることがない。このため、プラズマ電
極としての効果に優れた金属電極板を高周波電極として
用いても、フッ素系プラズマによる金属腐食などの問題
もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るサセプタ装置の斜視図で
ある。
【図２】本発明の実施例に係るサセプタ本体の一部断面
斜視図である。
【図３】本発明の実施例に係るサセプタ装置の断面側面
図である。
【図４】発明の実施例に係るサセプタ装置を用いたＣＶ
Ｄ装置の説明図である。
【符号の説明】
１…サセプタ本体、２…サセプタ支持アーム、４…原料
ガス噴射ノズル、１１…サセプタ板、１２…ＲＦ接点、
１３…金属電極板、１４…電極カバー、１５…貫通孔、
１６…熱電対、１７…金属部材、３１…反応室、３２…
加熱ランプ室、３３…排気口、４１…噴射口、５１、６
２…スイッチ、５２…高周波電源、５３…コントロー
ラ、６３…交流電源。
フロントページの続き (72)発明者 大倉 淳伸 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 斉藤 昭彦 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 阿南 勝正 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェハ上に薄膜を形成するための気相成
    長装置に用いられるサセプタ装置において、 前記ウェハを配置するためのサセプタ板は、窒化アルミ
    ニウムからなることを特徴とする気相成長用サセプタ装
    置。
  2. 【請求項２】 前記サセプタ坂の底面に設けられた電極
    板と、 前記電極板が覆われるように前記サセプタ板に取り付け
    られたセラミック材料からなる電極カバーとをさらに備
    えることを特徴とする請求項１に記載の気相成長用サセ
    プタ装置。
JP5126100A 1993-05-27 1993-05-27 気相成長用サセプタ装置 Pending JPH0711446A (ja)

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