JPS63182814A - プラズマcvd用ウエ−ハ載置ボ−トおよびこれを利用するウエ−ハ上の薄膜生成方法 - Google Patents

プラズマcvd用ウエ−ハ載置ボ−トおよびこれを利用するウエ−ハ上の薄膜生成方法

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JPS63182814A
JPS63182814A JP1415987A JP1415987A JPS63182814A JP S63182814 A JPS63182814 A JP S63182814A JP 1415987 A JP1415987 A JP 1415987A JP 1415987 A JP1415987 A JP 1415987A JP S63182814 A JPS63182814 A JP S63182814A
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JP
Japan
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wafer
plate
conductive material
plates
wafers
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JP1415987A
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Nobuyuki Niimi
新見 信幸
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NIPPON EE S M KK
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NIPPON EE S M KK
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分!l!F ) 本発明は、平行に上下に対向配置され各上面が水平であ
る少なくとも2枚の導電材プレートから成るプラズマC
V D用つェーへ載rボートおよびこれを利用して膜;
7均一の薄膜を半導体ウェーハ上に生成する方法に閏す
る。 〔従来の技術とその問題点〕 従来、ρi周波放電を(り用してシリ:Iンまたはガリ
ウムヒ素ウェーハ上にアモルファス窒化膜などをプラズ
マ化学気相成長(P E CVD)させる工程において
、ウェーハを装着支持するボートとして多数のJil直
方肉方向−ボンプレー1・を平行間隔で横方向に対向配
置して構成したボートがある。これは、対向するカーボ
ンプレート間に高周波電圧を印加しカーボンプレート間
の空間に高周波電界を形成して、これにより上記のよう
な薄膜(デボ膜)を成長させるガス成分を電離させ、ウ
ェーハ表面上に付着堆積させるものである。 このような従来のウェーハ装着ボートには以「のような
欠点が認められる。その第1は、ウェーハ上に成長され
るデボ膜の膜厚が均一でないことである。この不均一性
は、異なるウェーハの間の膜厚を問題とするウェーハ間
均一性と1枚のウェーハ上のウェーハ面内均一性との両
方に現れるが、特にウェーハ面内の不均一性が顕著であ
る。 第2の欠点は、ウェーハを装着する際にウェーハを支持
するピンとの衝突によってウェーハの損傷等を引き起こ
すことである。この欠点は、自重の大きい6インチや8
インチのウェーハにおいて特に顕著であり、また非番に
脆いガリウムヒ素ウェーへの場合に深刻である。 このような従来の問題点のうち、第1の膜厚不均一性が
特に重大なものである。その主たる原因の1つと考えら
れるものは、ウェーハを鉛直方向に支持するためのピン
の存在である0通常、このビンはカーボンまたはセラミ
ックで作られるが、カーボンプレート間の電界中におい
て特異な点をなし、本来カーボンプレート間で一様とな
るべき電界がピンの近端において乱れてしまう、このた
め、ビンの付近においてウェーハ上への膜成長が一様で
なくなり、膜厚に不均一が生じる。膜1°1不均−性の
主たる原因の°2つめは、ウェーハが鉛直方向に支持さ
れていることである。ウェーハの!tUtを実際に支持
しているのはビンであり、カーボンプレー1・はウェー
ハを傾がないように側面から単に接触しているにすぎな
い、このため、ウェーハは必ずしもカーボンプレート面
と完全な平行関係になく、通常ウェーハ裏面はカーボン
プレート面に対し多少傾斜することになる。この結果、
ウェーハ表面付近において電界の不均一が生ずる。
【発明の目的〕
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、その目的とするところは、半導体ウェーハ上
に生成されるデボ膜の面内均一性およびウェーハ間カー
性を向」−さぜうるウェーハ載置ボートを提供すること
である。 本発明の他の目的は、上記のようなウェーハikl! 
’11ボートを利用して、半導体ウェーハ上に膜Jソ均
一な薄11つ1を生成する方法を提供することである。 〔発明の概要〕 上記目的を達成するため本発明は、半導体ウェーハを載
:庁するためのカーボンプレー1・を水平に配置するこ
とにより、ウェーハ支持ピンの必要性を除去しかつウェ
ーハとカーボングレートとの密着性を高めたものである
。 またウェーハを装着する際にビンと衝突するようなこと
はなく、ウェーハの損傷等の危険性がない、さらに、カ
ーボンプレー1・」二面に円形凹部を設けてその中にウ
ェーハを収納することにより、カーボンプレート上面に
起伏が無くなり、プレート間の電界の一様性が一;キし
く向上する0以上よりデボ膜の膜厚均一性が改善される
。 〔発明の実施例〕 次に図面を参照して本発明の実施例に−)いて説明する
。まず第1図は、本発明に係るウェーハ載置ボートの導
電材プレートの一実施例の斜視図である。全体をn′;
41で示す本発明のプレートは、カーボン、ステンレス
、ニッケルまたはアルミニウムなどの導電材で作ること
ができ、カーボンが最も好ましい。 プレート1は図示のように細長い形状とし、上面2が水
平に配置されるべきである。プレート1の上面2に!l
’ 7’i体ウェーハWを収納4−るための円形凹部3
を長手方向に複数個設ける。第1図においては、凹部3
を5個しか設けていないが、実際は処理量を上げるため
にもっと個数を増すべきである。実験例においては、1
=90e鴎、I)=lOcm、b=0.5cmのプレー
トの上面に3インチウェーハ用の円形凹部を10個設け
た。その渇きの円形凹部3の径は7.6〜7.7cm程
度であり、ウェーハの径と同等かそれよりもわずかに大
きくする0円形口部3の深さは、ウェーハのJvさとほ
ぼ同じくらいにする。各円形凹部の両側に図示のように
溝4を設ける。これにより、収納載置されているウェー
ハの端部をビンセラ1〜等の把持手段によって把持する
ことが可能となり、ウェーハを自由に載置・取出しをす
ることができる。溝4は、円形凹部3の片側のみに設け
てもよい、消4は、プレート1の外縁から凹部外周を通
ってさらに円形凹部3の中にまで伸びている。涌4の深
さは、円形凹部3の深さよりも深くする必要がある。実
験例においては、円形凹部3の深さを0.51とし、講
4の深さを1.(1mm、講4の幅を15mmとした0
本発明は、上記寸法に限定されるわけではない。 第2図に、本発明に係るウェーハ載置ボート8の正面図
を示す0図中10.11,12゜および13は、第1図
のル−ト1と同様なプレートであり、各プレートの上面
にウェーハを複数枚載置することが可能である。各プレ
ートの」二面がほぼ水平になるように配置すべきである
。最上段のプレート9の上面は、ウェーハを載置しない
ので、円形凹部3や)144を設ける必要がなく、ただ
の平坦なカーボンプレー1・でよい、これらプレート9
 、10 。 1.1,12.および13は、互いに所定間隔をおいて
平行関係にあり、上下に対向するように配置する。プレ
ートを所定位置に保持するために、複数の支社15が用
いられている。 第1の電極17が、最上プレート9から数えて61数枚
目の各プレート 、すなわちプレート9.11.13に
接続されている。一方、第2の電極18が、gA数枚1
1の各プレート、すなわちプレート10.12に接続さ
れている。 このように接続したことによって、各プレートは隣り合
うプレートと必ず逆極性になる。 第1の電極17と第2の電極18との間に高周波電圧を
印加すると、各プレート9 、10 。 ・〈ぎ−ヅ1. 11.32・、13の間に高周波電界が発生する。 ウェーハ載置ボート8を第3図に略示するように反応管
2】内に水平に挿入して、プラズマ気相成長装置に、お
いて利用することができる。ウェーハaglrボート°
は;第4図に示すように反応管21内において水平方向
に配置される。  ・    ″     −1い゛第
3図において、ウェーハ載置ボート8は適宜反応管2】
内に出入ii1能に挿置される。 反応管21の一端は4′!空ポンプ23に適宜接続され
、反応管21の外周には電熱ヒータなどの加熱体22が
配置される0反応管22の他端は開田ドア24を介して
反応ガスソース25に接続される。RFは高周波電源で
ある。 高周波電源RI?は、第4図に略示するように、第1の
電tf+17および第2の電極18に接続され、対向プ
レート間に高周波電圧を印加する。 第3図のプラズマ気相成長装置の作用について説明する
。まず、ウェーハ載置ボート8?)開昭63−1828
14(4) を反応管21外に引き出して各プレート L O〜13
の上面の各凹部3にビンセットを用いてウェーハを横か
ら挿入してQ 面した後、この載置ボート8を再び反応
管内部に導入し、ドア24を気密にillじ、真空ポン
プ23により反応管内部を所定の減圧にする。その後、
反応ガスソース25より後述する非晶質薄膜を生成する
のに必要な反応ガスを一定員反応管内に供給し、続いて
高周波電源It I”より高周波電圧を印加すると、ウ
ェーハ載置ボート8の相対向しているプレート間でプラ
ズマ放電が形成され、さらに外部の加熱体22により与
えられる熱の作用と相俟ってウェーハの表面上に所望の
薄膜(デボ膜)が均−l〃で純度の高い高品質のものと
して生成される。 この気相成長装置でシリコンまたはガリウムヒ素等の半
導体ウェーハ上に生成され(−)るデボ膜としては、非
晶質の窒化膜(SiJ4など5ixNy)、5iOXJ
!!(SiOzなど)、シリコン膜、ポリシリコン膜等
々がある。 本発明によれば、ウェーハを水平に配置することができ
るため、ウェーハ支持ピンを不要とし、プレート間の電
界の乱れが少なくなる。さらに、導電材プレート上面に
円形凹部を設けてその中に半導体ウェーハを収納するこ
とにしたため、プレート上面がほぼ平坦になるので、電
界を一層一様にすることができる。円形凹部の深さは、
ウェーハの厚さと同程度にするが、これより多少深くて
も浅くてもよい、また、ウェーハを水平にプレート」−
にu+qするので、ウェーハi−面とプレート凹部面と
が密着して傾きが生ぜず、電界の一様性を乱さない、以
」−のように、本発明によれば電界の一様性が保障され
るので、半導体ウェーハ上のデボ膜の膜厚の均一性が著
しく向上するという効果が得られる。さらに、ウェーハ
載置の際に衝撃を伴わないので、ウェーハの損傷等を防
ぐという効果もある。 このような本発明の効果を実証するため、従来の支持ピ
ン付き鉛直型ボートと、本発明に係る水平ウェーハ1l
iitボートとをそれぞれ利用したプラズマCVDg装
置によってウェーハ上に生成されるデボ膜の面内均一性
とウェーハ間カー性とを調べた結果を表1に示す。 表1 従来  18%  18% 本発明    12%     12%(注1)面内均
一性は、R=2インチのGaA+qウェーハ」1に、I
lq記第3図のような装置を使って5iXN、デボ膜を
気相成長させ、第5図に示ずウェーハWの 園内にx印で示す5ケ所の測定ポイ ント(L=5mm、θ=90度)におけるデボ膜の膜厚
を、光学測定器であ るナノスペックまたはエリプソメー タにより測定し、その測定値’1’ iを下記(1)、
(2)式に導入して算出した。 八ve=(Σ Ti)15             
 (1)i=1 均一性(±$)□(Tmax−Tm市1)×lOO/2
^ve(2)4゜ 7i=各測定ポイントの膜厚 T彌ax=最大膜厚 Tm1n=最小膜厚 (注2)ウェーへ間カー性は、R=2インチのGaAS
ウェーハ72枚に、前記第 3図のような装:す:を使ってS i x N yデボ
膜を気相成長させ、各ウェーハ の中心の1点におけるデボ膜の膜IV を、光学ajす定器であるナノスペックまたはエリプソ
メータにより測定し、 その測定値′I″jを下記〈3)、(4)式に導入して
算出した。 均一性(±$)=(Tmax−’rain)×100/
2^veTj=各ウェーハの中心の膜J′、( TllIn×−最大I+<! JW ’rm市+=J電ノド膜J¥ 11面の簡単な12明 第1図は、本発明に係るウェーハ載置ボートの導電材プ
レートの一実施例の斜視図である。 第2図は、本発明に1系るウェーハ載置ボートの一実施
例の正面図である。 第3図は、本発明に係るウェーハ載;nボートを利用す
るグラズマ気相成長′A:す:の概念14である。 第4図は、第3図における高周波電源と各心電(・4プ
レートとの接続およびウェーハの水平載置を示す概念図
である。 第5図は、本発明により生成された生導体ウェーハ上の
薄膜の試験法を説明する平面図である。 〔主要符号の説明) W・・・ウェーハ ト・・導電材プレート 2・・上面 3・・・円形凹部 4・・・講 8・・・ウェーハ載;r1:ボート 9・・・最上プレート 10〜13・・・プレート 15・・・支柱 17・・・第1の電極 18・・・第2の電極 21・・・反応管 22・・・加熱体 23・・・真空ポンプ 24・・・ドア 25・・・反応ガスソース Rl”・・・高周波電源 第3 図 尾4 図 奉5 凹 手続補正書 昭和62年4月8日 特許庁長官 黒 1)明 lIy。 1、 事件の表示   昭和62年 特 許 願 第1
4159号2、 発明の名称   プラズマCVD用ウ
ェーハ載置ボートおよびこれを利用するウェーハ上のK
mm生方方法3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称    日本ニー・ニス・エム株式会社4、代理

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、互いに所定間隔をおいて平行に上下に対向配置され
    、各上面がほぼ水平に配置されるべき、少なくとも2枚
    の細長い導電材プレート;ならびに これらの各導電材プレート間に高周波電圧 を印加するための、前記導電材プレートのうち最上プレ
    ートから数えて奇数枚目の各プレートに接続された第1
    の電極および偶数枚目の各プレートに接続された第2の
    電極; から成り、 前記導電材プレートのうち最上プレート以外の各プレー
    トの上面において、半導体ウェーハを載置収納するため
    の円形凹部を長手方向に複数個設けかつウェーハの載置
    ・取出しのためのウェーハ把持手段を通行可能とする溝
    をそれぞれプレート外縁と各前記凹部外周との間に設け
    、前記凹部の径がウェーハ径と同等またはわずかに大き
    く、前記凹部の深さはウェーハ厚さとほぼ同様である; ことを特徴とするプラズマCVD用ウェーハ載置ボート
    。 2、互いに所定間隔をおいて平行に上下に対向配置され
    、各上面がほぼ水平に配置されるべき、少なくとも2枚
    の細長い導電材プレート、ならびに これらの各導電材プレート間に高周波電圧を印加するた
    めの、前記導電材プレートのうち最上プレートから数え
    て奇数枚目の各プレートに接続された第1の電極および
    偶数枚目の各プレートに接続された第2の電極、 から成り、 前記導電材プレートのうち最上プレート以外の各プレー
    トの上面において、半導体ウェーハを載置収納するため
    の円形凹部を長手方向に複数個設けかつウェーハの載置
    ・取出しのためのウェーハ把持手段を通行可能とする溝
    をそれぞれプレート外縁と各前記凹部外周との間に設け
    、前記凹部の径がウェーハ径と同等またはわずかに大き
    く、前記凹部の深さはウェーハ厚さとほぼ同様である、 ことを特徴とするプラズマCVD用ウェーハ載置ボート
    の前記円形凹部に半導体ウェーハを載置し; 該ウェーハ載置ボートを気密性の反応管内に水平配置し
    密封して反応管内を減圧し; 該反応管内に反応ガスを導入し; 前記水平配置されたウェーハ載置ボートの前記第1およ
    び第2の電極間に高周波電圧を印加して前記各導電材プ
    レート間に一様な高周波電界を発生させると共に反応管
    を外部から加熱して対向する前記プレート間に安定一様
    なプラズマ放電を維持させ; 以って載置した半導体ウェーハ表面に膜厚均一の非晶質
    薄膜を生成させることを特徴とするウェーハ上への薄膜
    生成方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02142120A (ja) * 1988-11-22 1990-05-31 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
US6054652A (en) * 1997-04-18 2000-04-25 Fujitsu Limited Thin-film multi-layer substrate and electronic device
WO2002020871A1 (de) * 2000-09-08 2002-03-14 Centrotherm Elektrische Anlagen Gmbh + Co. Plasmaboot
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CN108475653A (zh) * 2015-11-18 2018-08-31 商先创国际股份有限公司 用于晶片的晶片舟及等离子体处理设备

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