專(zhuān)利名稱(chēng)：制造半導(dǎo)體或液晶的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，包括在反應(yīng)室內(nèi)支持并加熱待處理材料的裝置，特別涉及CVD裝置、等離子體CVD裝置、蝕刻裝置、等離子體蝕刻裝置，或其它用于制造半導(dǎo)體或液晶的裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)在半導(dǎo)體晶片上實(shí)行蝕刻和形成薄膜時(shí)，通常采用帶外部反應(yīng)控制的單獨(dú)的半導(dǎo)體晶片制造裝置。將半導(dǎo)體晶片放在位于反應(yīng)室內(nèi)之托架的表面上，并使其原樣留在那里或可按適宜的機(jī)械方式使之固定，或者可以通過(guò)由于給嵌在托架中電極加以適當(dāng)電壓的靜電力而使其被夾緊或固定在托架上。
使按這種方式支承的半導(dǎo)體晶片的溫度受到嚴(yán)格的控制，為的是在CVD(化學(xué)汽相淀積)、等離子CVD等期間或蝕刻、等離子體蝕刻等期間保持薄膜形成速率和蝕刻率的均一。為了進(jìn)行這種嚴(yán)格的溫度控制，通過(guò)結(jié)合于托架內(nèi)的電阻加熱元件加熱所述托架，從而使半導(dǎo)體晶片被從其表面?zhèn)魉偷臒崃考訜嶂烈?guī)定的溫度。
在除了用來(lái)保持放置在反應(yīng)室內(nèi)待處理之材料的表面之外的部分，用一圓柱形部件支承所述托架。使被裝載的晶片與電極相連，所述電極設(shè)在托架的除了用來(lái)保持待處理之材料的表面之外的部分，并從外部將電能加給被嵌置于托架內(nèi)的電阻加熱元件、RF電極、靜電夾緊電路等。用富有耐熱性、絕緣特性和耐腐蝕性的材料，如陶瓷材料(比如氮化鋁或氮化硅)制成所述托架。由上述富有耐熱性和耐腐蝕性的材料，或者用具有耐腐蝕性覆蓋物的諸如W或Mo之類(lèi)金屬材料制成所述圓柱形部件。
在有如上述那樣的普通半導(dǎo)體制造裝置中，使用鹵素氣體或其它強(qiáng)腐蝕性氣體作為CVD、蝕刻以及其它處理過(guò)程中的反應(yīng)氣體，并將電阻加熱元件等的電極和導(dǎo)線(xiàn)保藏在安裝在所述托架內(nèi)的圓柱形部件內(nèi)，并將圓柱形部件兩端氣密密封到托架和反應(yīng)室上，從而保護(hù)所述導(dǎo)線(xiàn)不與腐蝕性氣體接觸。
然而，盡管所述反應(yīng)室內(nèi)部與腐蝕性氣體隔絕，但它暴露于空氣中，這是一種氧化氛圍，以致電極的氧化是難以避免的。例如，當(dāng)把托架加熱至600℃以引起被處理材料的CVD反應(yīng)時(shí)，安裝在托架后表面上的各電極也暴露于接近600℃的氧化氛圍中，從而必須對(duì)各電極加以抗氧化密封，用以保護(hù)。
除加熱被處理的材料之外，由托架產(chǎn)生的部分熱量通過(guò)所述圓柱形部件逸出而被浪費(fèi)，通過(guò)從圓柱形部件的表面熱傳導(dǎo)給充滿(mǎn)內(nèi)部空間的空氣而損失。另外，由于采用O形圈氣密密封所述圓柱形部件與反應(yīng)室之間的空間，并且為了保護(hù)這個(gè)O形圈實(shí)行強(qiáng)制冷卻到200℃或更低，在這種被冷卻的部分處損失熱量。因此，在安裝圓柱形部件的部分會(huì)使托架的溫度被大大地降低，以致難于在整個(gè)支持面上保持熱的均勻性，另外，損失于浪費(fèi)的能耗是相當(dāng)大的。
此外，雖然托架被加熱到比如從300℃到800℃的高溫，但有如上述那樣，支承托架的圓柱形部件的端部被強(qiáng)制冷卻到200℃或更低，于是，由于沿所述圓柱形部件長(zhǎng)度方向的溫度差的緣故，出現(xiàn)熱應(yīng)力。如果這種熱梯度變得太大，則可能在圓柱形部件中發(fā)生裂紋，這是由于脆弱的陶瓷材料形成的；于是，就須使圓柱形部件的長(zhǎng)度比如接近300mm。
在陶瓷圓柱形部件的情況下，必須通過(guò)模塑和燒結(jié)制造，而不能像采用金屬那樣通過(guò)熔融和硬化來(lái)制造，所以，隨著長(zhǎng)度的增加，制造的生產(chǎn)率顯著地下降，另外，要在長(zhǎng)圓柱形部件內(nèi)進(jìn)行給電極加以抗氧化密封的操作是極為困難的，致使生產(chǎn)率下降，成本提高。此外，由于必須將安裝有如此長(zhǎng)的圓柱形部件的托架保藏在反應(yīng)室內(nèi)部，所以難于減小反應(yīng)室的尺寸。
上述現(xiàn)有技術(shù)所具有的問(wèn)題并不只限于半導(dǎo)體制造裝置，在液晶制造裝置的情況下也存在同樣的問(wèn)題，其中，必須把保持待處理之材料以及其中嵌裝有電阻加熱部件的托架保持在密封的反應(yīng)室內(nèi)部。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的這種情況作出本發(fā)明。本發(fā)明的目的在于，提供一種用于制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，即使不加抗氧化密封或抗腐蝕密封，它也能防止設(shè)于托架后表面上的電極的氧化和腐蝕，并保持托架的熱均勻性，壓縮損失的能耗，此外，還能減小裝置的尺寸，并降低制造成本。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，它在反應(yīng)室內(nèi)設(shè)有陶瓷托架，要受到處理的材料被保持在它的表面上并被加熱，將反應(yīng)氣體加給所述反應(yīng)室內(nèi)；其中，所述裝置包括陶瓷圓柱形支承部件，它的一端在除了用于支承待處理材料以外的表面處支承陶瓷托架，而它的另一端被固定在反應(yīng)室的一部分；供送管，它把惰性氣體供送給圓柱形支承部件內(nèi)部的空間；以及排氣管和排氣泵，用以從所述圓柱形支承部件內(nèi)部的空間排放惰性氣體。使供給有反應(yīng)氣體的反應(yīng)室內(nèi)部保持在約8kPa的減壓狀態(tài)。
在上述本發(fā)明制造半導(dǎo)體或液晶的裝置中，上述圓柱形支承部件內(nèi)的惰性氣體氛圍最好處于小于0.1MPa(1個(gè)大氣壓)的壓力下。不使上述圓柱形支承部件的另一端與部分反應(yīng)室之間的空間被氣密密封也是更為優(yōu)選的。
在上述本發(fā)明制造半導(dǎo)體或液晶的裝置中，上述惰性氣體供送管最好在陶瓷托架附近有一開(kāi)口，惰性氣體排氣管在反應(yīng)室底部附近有開(kāi)口，并使圓柱形支承部件內(nèi)的空間中的惰性氣體氛圍的壓力從陶瓷托架一側(cè)向著反應(yīng)室底部一側(cè)逐漸減小。
在上述本發(fā)明的制造半導(dǎo)體或液晶的裝置中，上述惰性氣體供送管和惰性氣體排氣管兩者最好都在靠近反應(yīng)室底部處有開(kāi)口，而且使惰性氣體排氣管中的惰性氣體氛圍的壓力從圓柱形支承部件一側(cè)向著排氣泵一側(cè)逐漸減小。
在上述本發(fā)明制造半導(dǎo)體或液晶的裝置中，上述圓柱形支承部件內(nèi)最好在陶瓷托架與反應(yīng)室底部之間有一個(gè)隔板，所述惰性氣體供送管在所述隔板與陶瓷托架之間的空間內(nèi)有一開(kāi)口，所述惰性氣體排氣管在所述隔板與反應(yīng)室底部之間有開(kāi)口，并且所述隔板具有惰性氣體排氣孔。
在上述本發(fā)明制造半導(dǎo)體或液晶的裝置中，最好使所述惰性氣體排氣管與反應(yīng)氣體排氣管在中途并合，并共用排氣泵，其中所述惰性氣體排氣管排放上述圓柱形支承部件內(nèi)的空間中的惰性氣體，而所述反應(yīng)氣體排氣管排放反應(yīng)室內(nèi)的反應(yīng)氣體。另外，所述排放圓柱形支承部件內(nèi)的空間中惰性氣體的惰性氣體排氣管與排放反應(yīng)室內(nèi)反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體排氣管可以按復(fù)式結(jié)構(gòu)(dual construction)被從反應(yīng)室引出，并將排氣泵設(shè)置于下游。
圖1是表示本發(fā)明半導(dǎo)體制造裝置一個(gè)特定實(shí)例的剖面示意圖；圖2是表示本發(fā)明半導(dǎo)體制造裝置另一特定實(shí)例的剖面示意圖；圖3是表示本發(fā)明半導(dǎo)體制造裝置一個(gè)特定實(shí)例的剖面示意圖，其中共用排氣泵；圖4是表示本發(fā)明半導(dǎo)體制造裝置一個(gè)特定實(shí)例的剖面示意圖，它包含一個(gè)復(fù)式結(jié)構(gòu)的排氣管；圖5是表示本發(fā)明半導(dǎo)體制造裝置另一特定實(shí)例的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
在有如圖1所示的本發(fā)明制造半導(dǎo)體或液晶的裝置中，在反應(yīng)室1內(nèi)，由陶瓷圓柱形支承部件3支承陶瓷托架2，另外設(shè)有惰性氣體供送管4和惰性氣體排氣管5；當(dāng)把惰性氣體供送到圓柱形支承部件3的內(nèi)部時(shí)，同時(shí)由排氣泵6排放惰性氣體。陶瓷托架2的后表面設(shè)有多個(gè)電極8，以便給電阻加熱元件7供電，將連到各電極8的導(dǎo)線(xiàn)9保藏在圓柱形支承部件3內(nèi)，并從反應(yīng)室1的一部分被引出到外面。如圖1所示，硅晶片10作為待處理的材料被支持在陶瓷托架2的表面上，還經(jīng)反應(yīng)氣體供送管11將反應(yīng)氣體引入到反應(yīng)室1中，并由排氣泵13從反應(yīng)氣體排氣管12排出。
通過(guò)以上述方式供給和排放惰性氣體，可在遠(yuǎn)離陶瓷托架2和反應(yīng)室1兩者端部的圓柱形支承部件3內(nèi)的空間中保持惰性氣體氛圍，可以防止包含鹵素氣體和腐蝕性氣體的反應(yīng)室內(nèi)反應(yīng)氣體侵入圓柱形支承部件3，以及防止作為氧化環(huán)境的空氣從裝置外部侵入圓柱體支承部件中。
按照這種方式，通過(guò)保持惰性氣體，而不是反應(yīng)氣體，也不是空氣作為圓柱形支承部件3中的氣氛，使設(shè)在陶瓷托架2后表面上的電極受到所述惰性氣體的保護(hù)，即使它們被暴露在高溫下，也不會(huì)發(fā)生氧化或腐蝕，從而不需要進(jìn)行防腐蝕密封或防氧化密封。
作為惰性氣體，令人滿(mǎn)意的是不引起造成電極組分材料退化反應(yīng)的氣體；除N2氣等外，稀有氣體，如He、Ne、Ar、Kr、Xe或Rn均可使用；從成本和其它因素的基點(diǎn)，N2和Ar是首選擇的。
另外，通過(guò)將圓柱形支承部件中的惰性氣體氛圍保持在小于0.1MPa(一個(gè)大氣壓)減壓狀態(tài)，可以減少?gòu)膱A柱形支承部件表面經(jīng)周?chē)鷼夥盏臒崃總鬏敗Ｒ部梢韵瘳F(xiàn)有技術(shù)那樣，用O形圈或其它手段嚴(yán)格地密封所述圓柱形支承部件與反應(yīng)室之間的空間，但無(wú)需氣密密封。如果使反應(yīng)室與圓柱形支承部件之間的空間被氣密密封，則增加熱量從圓柱形支承部件逸出到反應(yīng)室，并使陶瓷托架中的熱均勻性下降，同時(shí)導(dǎo)致能量的浪費(fèi)，以致最好不提供氣密密封。
因此，通過(guò)將圓柱形支承部件中的惰性氣體氛圍保持在小于0.1MPa(一個(gè)大氣壓)減壓狀態(tài)，并且不用O形圈或其它手段密封反應(yīng)室與圓柱形支承部件之間的空間，能夠使從圓柱形支承部件到周?chē)鷼夥找约暗椒磻?yīng)室的熱量逸出受到抑制，另外，也不常需要為了保護(hù)O形圈而強(qiáng)制冷卻到接近200℃或者更低；可使陶瓷托架的熱均勻性得到改善，并大大減少所浪費(fèi)的熱損耗，從而明顯降低能耗。
由于不需要使用O形圈氣密密封反應(yīng)室與圓柱形支承部件之間的空間，因此也就無(wú)需強(qiáng)制冷卻，去使反應(yīng)室與圓柱形支承部件之間接觸部分的溫度為200℃或更低。因此，反應(yīng)室與圓柱形支承部件之間接觸部分的溫度低于反應(yīng)室的耐熱極限(比如在Al的情況下，小于其660℃的熔點(diǎn))就是足夠的。于是，可以減輕沿陶瓷圓柱形支承部件長(zhǎng)度方向出現(xiàn)的熱應(yīng)力，并可將圓柱形支承部件做得比現(xiàn)有技術(shù)的短，從而能明顯降低制造的費(fèi)用，還能減小裝置，包括反應(yīng)室的尺寸。
接下去將根據(jù)
本發(fā)明制造半導(dǎo)體或液晶裝置的特定實(shí)例。在圖1所示的裝置中，被插入到圓柱形支承部件3中的惰性氣體供送管4在陶瓷托架2附近有一開(kāi)口，并且惰性氣體排氣管5在反應(yīng)室1的底部附近有一開(kāi)口。因而能夠造成在圓柱形支承部件3內(nèi)的惰性氣體壓力分布，使惰性氣體氛圍的壓力小于0.1MPa(一個(gè)大氣壓)，并且從其中存在多個(gè)電極8的陶瓷托架2的側(cè)面向著反應(yīng)室1的底部壓力逐漸減小。
借助惰性氣體的壓力分布，有效地防止腐蝕氣體和空氣侵入圓柱形支承部件3中，使各電極8恒定地由惰性氣體氛圍所包圍，從而沒(méi)有腐蝕或氧化的危險(xiǎn)。因此，不常需要對(duì)電極8加以抗腐蝕密封或抗氧化密封，使生產(chǎn)率得到提高，并充分降低整體成本。
在圖2所示的裝置中，惰性氣體供送管4和惰性氣體排氣管5兩者都在反應(yīng)室1的底部附近有開(kāi)口。相應(yīng)地，能夠造成惰性氣體的壓力分布，使圓柱形支承部件3內(nèi)的惰性氣體氛圍壓力小于0.1MPa(一個(gè)大氣壓)，并且惰性氣體排氣管5內(nèi)的惰性氣體氛圍的壓力從圓柱形支承部件3的側(cè)面向著排氣泵6逐漸減小。
結(jié)果，圓柱形支承部件3內(nèi)在反應(yīng)室1底部附近惰性氣體的壓力高于反應(yīng)室1內(nèi)反應(yīng)氣體的壓力，從而能夠有效地防止反應(yīng)氣體從反應(yīng)室1底部的侵入以及空氣從排氣泵6側(cè)面的侵入。即使有少量腐蝕活性氣體從反應(yīng)室1擴(kuò)散到圓柱形支承部件3中，這種氣體會(huì)立刻通過(guò)排氣泵6從惰性氣體排氣管5被排出，使各電極8恒定受到惰性氣體氛圍包圍，沒(méi)有腐蝕和氧化的危險(xiǎn)。因此，也是在圖2的裝置中，可以預(yù)期與上述圖1類(lèi)似的優(yōu)點(diǎn)。
在反應(yīng)室內(nèi)部和圓柱形支承部件內(nèi)部被替換以惰性氣體之后，只需排放所供給的惰性氣體，從而使排氣泵無(wú)需具有特別大的排氣能力。因此，如圖3所示，可使惰性氣體排氣管5和排放加給反應(yīng)室1之反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體排氣管12在中途合并，并可共有在現(xiàn)有技術(shù)中被分開(kāi)設(shè)置的各排氣泵，以致只用單獨(dú)一個(gè)排氣泵14，能夠減少所需的安置空間。
當(dāng)如圖4所示那樣，由惰性氣體排氣管與反應(yīng)氣體排氣管共有單獨(dú)一個(gè)排氣泵時(shí)，惰性氣體排氣管5和反應(yīng)氣體排氣管12部分可以具有復(fù)式結(jié)構(gòu)。采用這種復(fù)式管的結(jié)構(gòu)，就產(chǎn)生吸氣管道的效果，從而能夠有效地防止反應(yīng)室1中的腐蝕活性氣體侵入圓柱形支承部件3中。
作為本發(fā)明制造半導(dǎo)體和液晶裝置的另一個(gè)特定實(shí)例，如圖5所示，可在陶瓷托架2與反應(yīng)室1底部之間的圓柱形支承部件3內(nèi)設(shè)置隔板15，惰性氣體供送管4在隔板15與陶瓷托架2之間的空間內(nèi)有一開(kāi)口，并設(shè)置惰性氣體出口16穿過(guò)所述隔板15。按照這樣的布置，可使惰性氣體排氣管5開(kāi)口在隔板15與反應(yīng)室1的底部之間。
在圖5所示的裝置中，可將惰性氣體提供給由隔板15和陶瓷托架2隔開(kāi)的圓柱形支承部件3內(nèi)部的狹窄空間，從而使設(shè)在陶瓷托架2的后表面上的各電極8更加完全地受到惰性氣體的保護(hù)，并能采用不強(qiáng)的抗腐蝕和抗氧化而防止少量腐蝕氣體侵入到各電極8中，從而可進(jìn)一步延長(zhǎng)各電極8的壽命。已經(jīng)參照各
本發(fā)明，但可以使部件的各種組合和布置得到改型，而適合于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的陶瓷托架和圓柱形支承部件，由選自氮化鋁、氮化硅、碳化硅以及氧化鋁中間的陶瓷材料制成，這都是令人滿(mǎn)意的。在下述各例以及比較例中，將硅晶片用作待處理的材料。另外，使充有反應(yīng)氣體的反應(yīng)室內(nèi)部保持在約8kPa的減壓狀態(tài)。
例1將0.5重量百分比的氧化釔(Y2O3)作為燒結(jié)劑加到氮化鋁(AlN)粉末中，并在進(jìn)一步加入有機(jī)粘合劑之后，采用分散和混合，同時(shí)噴霧-干燥，以實(shí)現(xiàn)形成為粒狀。通過(guò)單軸加壓而模鑄成粒狀的粉末，在燒結(jié)之后，制得兩種直徑350mm、厚度10mm的壓制成型A。另外，通過(guò)CIP(冷靜壓成型)將同樣的成粒狀粉末成型，在燒結(jié)之后，制得一種外徑80mm、內(nèi)徑75mm且長(zhǎng)度為100mm的壓制成型B。
在密實(shí)成型A的表面上形成寬4.5mm、深2.5mm的槽之后，于800℃下在氮?dú)饬髦惺垢鲏褐破访撝?。把Mo線(xiàn)圈放到各槽內(nèi)，再疊置所述兩種壓制品，使之在9.8MPa(100kgf/cm2)的壓力、1900℃溫度下，于氮?dú)饬髦薪?jīng)受兩小時(shí)的熱壓燒結(jié)。于是，利用金剛石研磨劑，使所得的燒結(jié)體表面被磨光，給出露出于后表面上的所述Mo線(xiàn)圈兩端以及各電極，以得到AIN陶瓷托架。
在800℃溫度下，于氮?dú)饬髦惺箟褐瞥尚虰脫脂，然后在1900℃溫度下，于氮?dú)饬髦惺怪?jīng)受六小時(shí)的燒結(jié)，得到AIN圓柱形支承部件。把上述陶瓷托架設(shè)置成使各電極在所述圓柱形支承部件內(nèi)，并使二者在9.8MPa(100kgf/cm2)的壓力、1850℃溫度下，經(jīng)受兩小時(shí)的熱壓燒結(jié)。然后，利用Ag釬焊，將Mo導(dǎo)線(xiàn)結(jié)合到陶瓷托架后表面上的電極。
如圖1所示，把與圓柱形支承部件3一端結(jié)合的陶瓷托架2放置在CVD裝置的反應(yīng)室1內(nèi)，并由卡箍將圓柱形支承部件3的另外一端固定在反應(yīng)室1的底部，但不再使用O形圈或其它辦法實(shí)行氣密密封。將惰性氣體供送管4插入到圓柱形支承部件3中，直到接近陶瓷托架2，并將中途帶有排氣泵6的惰性氣體排氣管5插入接近反應(yīng)室1的底部。
在從惰性氣體供送管4供給N2氣的同時(shí)，由惰性氣體排氣管5排空?qǐng)A柱形支承部件3內(nèi)部，使圓柱形支承部件3內(nèi)部保持在小于0.1MPa(1大氣壓)的壓力。當(dāng)把TiCl4+NH3作為反應(yīng)氣體從反應(yīng)氣體供送管11供送給到反應(yīng)室1內(nèi)部時(shí)，通過(guò)設(shè)有排氣泵13的反應(yīng)氣體排氣管12排空反應(yīng)室1，并通過(guò)從導(dǎo)線(xiàn)9提供電能，以利用電阻加熱元件7將陶瓷托架2加熱至600℃(由熱電偶17測(cè)量)。把TiN蒸氣淀積到被置于所保持的處理材料表面上的晶片10上。
有如上述制得五個(gè)同樣的CVD裝置，并經(jīng)歷加長(zhǎng)時(shí)間長(zhǎng)度的TiN蒸氣淀積試驗(yàn)。結(jié)果，即使經(jīng)歷1000小時(shí)之后，在任何五個(gè)CVD裝置中，都沒(méi)有發(fā)生圓柱形支承部件破裂、電極腐蝕或其它問(wèn)題。在普通的CVD裝置中，為了減輕因冷卻為密封所用的O形圈引起的熱應(yīng)力，采用300mm長(zhǎng)的圓柱形部件；本舉例的CVD裝置中圓柱形支承部件的長(zhǎng)度為100mm，致使這個(gè)長(zhǎng)度能夠減小反應(yīng)室的尺寸。
比較例1與上述例1同樣的方法被用于制造AIN陶瓷托架和圓柱形支承部件，但像現(xiàn)有技術(shù)那樣，將圓柱形支承部件的長(zhǎng)度做成300mm。
使用這種陶瓷托架和圓柱形支承部件構(gòu)成CVD裝置，使反應(yīng)室的高度增加250mm，為的是保藏長(zhǎng)的圓柱形支承部件。使用O形圈把所述圓柱形支承部件的另一端氣密密封到反應(yīng)室的底部，并通過(guò)水冷而保持于150℃。另外，使電極部分被玻璃密封，以提供抗氧化性，并使圓柱形支承部件內(nèi)的氛圍是處于大氣壓下的空氣。
采用與例1同樣分方法，在600℃下實(shí)行TiN蒸氣淀積試驗(yàn)。若上述例1中的功率消耗為100％時(shí)，則比較例1中的功率消耗為180％。制造五個(gè)同樣的裝置，并長(zhǎng)時(shí)間地經(jīng)歷TiN蒸氣淀積試驗(yàn)。在這些試驗(yàn)中，在玻璃密封的電極開(kāi)始處所發(fā)生的氧化是減弱的，使得在一個(gè)裝置中經(jīng)過(guò)500小時(shí)之后，以及在另一裝置經(jīng)過(guò)1000小時(shí)之后，不會(huì)發(fā)生電能的補(bǔ)給。
例2利用與例1所述同樣的方法，制造AIN陶瓷托架和圓柱形支承部件。將所述AIN陶瓷托架和圓柱形支承部件用于制造圖2所示的CVD裝置，也就是說(shuō)，除了惰性氣體供送管4在圓柱形支承部件3內(nèi)靠近反應(yīng)室1底部有開(kāi)口之外，是與例1同樣的裝置(圖1)。用卡箍將圓柱形支承部件3的另一端固定在反應(yīng)室1的底部，但不再使用O形圈或其它辦法實(shí)行氣密密封。
在供給N2氣的同時(shí)，排空?qǐng)A柱形支承部件3內(nèi)部，使圓柱形支承部件3內(nèi)部保持在小于0.1MPa(1大氣壓)的壓力。當(dāng)引入TiCl4+NH3的同時(shí)，排空反應(yīng)室1的內(nèi)部，并通過(guò)將陶瓷托架2加熱至600℃，把TiN蒸氣淀積到被置于所保持的處理材料表面上的晶片10上。
作為這種TiN蒸氣淀積試驗(yàn)的結(jié)果，若將上述例1中的功率消耗取為100％，則本例中的功率消耗為100％。像上述那樣，制造五個(gè)同樣的裝置，并在加長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)做TiN蒸氣淀積試驗(yàn)，即使經(jīng)過(guò)1000小時(shí)之后，五個(gè)裝置中的任何一個(gè)都不會(huì)發(fā)生圓柱形支承部件破裂、電極腐蝕或其它問(wèn)題。
例3
利用與例1所述同樣的方法，制造AIN陶瓷托架和圓柱形支承部件。將所述AIN陶瓷托架和圓柱形支承部件用于制造圖3所示的CVD裝置，也就是說(shuō)，除了由Y形接頭連接惰性氣體排氣管5和反應(yīng)氣體排氣管12，使氣流合并，以及將單獨(dú)一個(gè)排氣泵14接到下游側(cè)之外，是與例1同樣的裝置(圖1)。用卡箍將圓柱形支承部件3的另一端固定在反應(yīng)室1的底部，并用金屬密封實(shí)行氣密密封。
在供給N2氣的同時(shí)，排空?qǐng)A柱形支承部件3內(nèi)部，使圓柱形支承部件3內(nèi)部保持在小于0.1MPa(1大氣壓)的壓力。當(dāng)引入TiCl4+NH3的同時(shí)，排空反應(yīng)室1的內(nèi)部，并通過(guò)將陶瓷托架2加熱至600℃，把TiN蒸氣淀積到被置于所保持的處理材料表面上的晶片10上。
作為這種TiN蒸氣淀積試驗(yàn)的結(jié)果，若將上述例1中的功率消耗取為100％，則本例中的功率消耗為120％。制造五個(gè)同樣的裝置，并在加長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)做TiN蒸氣淀積試驗(yàn)，即使經(jīng)過(guò)1000小時(shí)之后，五個(gè)裝置中的任何一個(gè)都不會(huì)發(fā)生圓柱形支承部件破裂、電極腐蝕或其它問(wèn)題。
例4用與例1所述同樣的方法，制造AIN陶瓷托架和圓柱形支承部件。將所述AIN陶瓷托架和圓柱形支承部件用于制造與上述例3同樣的CVD裝置(圖3)。然而，雖然用卡箍將圓柱形支承部件3的另一端固定在反應(yīng)室1的底部，但不再采用使用O形圈或金屬密封實(shí)行氣密密封。
在供給N2氣的同時(shí)，排空?qǐng)A柱形支承部件3內(nèi)部，使圓柱形支承部件3內(nèi)部保持在小于0.1MPa(1大氣壓)的壓力。當(dāng)引入TiCl4+NH3的同時(shí)，排空反應(yīng)室1的內(nèi)部，并通過(guò)將陶瓷托架2加熱至600℃，把TiN蒸氣淀積到被置于所保持的處理材料表面上的晶片10上。
作為這種TiN蒸氣淀積試驗(yàn)的結(jié)果，若將上述例1中的功率消耗取為100％，則本例的功率消耗為100％。制造五個(gè)同樣的裝置，并在加長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)做TiN蒸氣淀積試驗(yàn)，即使經(jīng)過(guò)1000小時(shí)之后，五個(gè)裝置中的任何一個(gè)都不會(huì)發(fā)生圓柱形支承部件破裂、電極腐蝕或其它問(wèn)題。
例5
用與例1所述同樣的方法，制造AIN陶瓷托架和圓柱形支承部件。將所述AIN陶瓷托架和圓柱形支承部件用于制造圖4所示的CVD裝置，也就是說(shuō)，除了按復(fù)式結(jié)構(gòu)，從反應(yīng)室1的側(cè)壁引出惰性氣體排氣管5和反應(yīng)氣體排氣管12，以及將單獨(dú)一個(gè)排氣泵14接到下游側(cè)之外，是與上述例2同樣的CVD裝置(圖2)。用卡箍將圓柱形支承部件3的另一端固定在反應(yīng)室1的底部，并再采用使用O形圈或類(lèi)似物實(shí)行氣密密封。
在供給N2氣的同時(shí)，排空?qǐng)A柱形支承部件3內(nèi)部，使圓柱形支承部件3內(nèi)部保持在小于0.1MPa(1大氣壓)的壓力。當(dāng)引入TiCl4+NH3的同時(shí)，排空反應(yīng)室1的內(nèi)部，并通過(guò)將陶瓷托架2加熱至600℃，把TiN蒸氣淀積到被置于所保持的處理材料表面上的晶片10上。
作為這種TiN蒸氣淀積試驗(yàn)的結(jié)果，若將上述例1中的功率消耗取為100％，則本例中的功率消耗為100％。像上述那樣，制造五個(gè)同樣的裝置，并在加長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)做TiN蒸氣淀積試驗(yàn)，即使經(jīng)過(guò)1000小時(shí)之后，五個(gè)裝置中的任何一個(gè)都不會(huì)發(fā)生圓柱形支承部件破裂、電極腐蝕或其它問(wèn)題。
例6用與例1所述同樣的方法，制造AIN陶瓷托架和圓柱形支承部件。將所述AIN陶瓷托架和圓柱形支承部件用于制造圖5所示的CVD裝置。用卡箍將圓柱形支承部件3的另一端固定在反應(yīng)室1的底部，并且不再采用使用O形圈或類(lèi)似物實(shí)行氣密密封。
具體地說(shuō)，在圖5所示的CVD裝置中，將隔板15水平地設(shè)置于圓柱形支承部件3內(nèi)，惰性氣體供送管4垂直于隔板15，并在陶瓷托架2附近有開(kāi)口，另外，還將惰性氣體出口16設(shè)在隔板15內(nèi)，而其它的布置就是與圖3的裝置相同的。隔板15與圓柱形支承部件3的內(nèi)部周壁之間的空間，以及隔板15與惰性氣體供送管4及惰性氣體出口16之間的空間都用軟化點(diǎn)為800℃的玻璃氣密密封。
在供給N2氣的同時(shí)，排空?qǐng)A柱形支承部件3內(nèi)部，使圓柱形支承部件3內(nèi)部保持在小于0.1MPa(1大氣壓)的壓力。當(dāng)引入TiCl4+NH3的同時(shí)，排空反應(yīng)室1的內(nèi)部，并通過(guò)將陶瓷托架2加熱至600℃，把TiN蒸氣淀積到被置于所保持的處理材料表面上的晶片10上。
作為這種TiN蒸氣淀積試驗(yàn)的結(jié)果，若將上述例1中的功率消耗取為100％，則本例中的功率消耗為100％。制造五個(gè)同樣的裝置，并在加長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)做TiN蒸氣淀積試驗(yàn)，即使經(jīng)過(guò)2000小時(shí)之后，五個(gè)裝置中的任何一個(gè)都不會(huì)發(fā)生圓柱形支承部件破裂、電極腐蝕或其它問(wèn)題。
例7除了用不同的材料替換外，用如例1所述的方法制造陶瓷托架和圓柱形支承部件。這就是將3重量百分比的氧化釔(Y2O3)和2重量百分比的氧化鋁(Al2O3)作為燒結(jié)劑加到氮化硅(Si3N4)粉末中，并在進(jìn)一步加入有機(jī)粘合劑之后，采用分散和混合，同時(shí)噴霧-干燥，以實(shí)現(xiàn)形成為粒狀。除去是在氮?dú)饬髦性?750℃下實(shí)行燒結(jié)4小時(shí)外，通過(guò)與例1同樣的方法，利用所述成粒狀的粉末制造Si3N4陶瓷托架和圓柱形支承部件。
進(jìn)而，將2重量百分比的碳化硼(B4C)和1重量百分比的碳(C)作為燒結(jié)劑加到碳化硅(SiC)粉末中，并在進(jìn)一步加入有機(jī)粘合劑之后，采用分散和混合，同時(shí)噴霧-干燥，以實(shí)現(xiàn)形成為粒狀。除去是在氬氣流中在2000℃下實(shí)行燒結(jié)7小時(shí)外，通過(guò)與例1同樣的方法，利用所述成粒狀的粉末制造SiC陶瓷托架和圓柱形支承部件。
進(jìn)而，將2重量百分比的氧化鎂(MgO)作為燒結(jié)劑加到氧化鋁(Al2O3)粉末中，并在進(jìn)一步加入有機(jī)粘合劑之后，采用分散和混合，同時(shí)噴霧-干燥，以實(shí)現(xiàn)形成為粒狀。除去是在氮?dú)饬髦性?500℃下實(shí)行燒結(jié)3小時(shí)外，通過(guò)與例1同樣的方法，利用所述成粒狀的粉末制造Al2O3陶瓷托架和圓柱形支承部件。
將上述Si3N4，SiC和Al2O3陶瓷托架和圓柱形支承部件中的每一種用于制造比上述例1之CVD裝置(圖1)小的CVD裝置。在每一種如此制得的裝置中，用卡箍將圓柱形支承部件3的另一端固定在反應(yīng)室1的底部，但不采用使用O形圈或類(lèi)似物實(shí)行氣密密封。
在每一種CVD裝置中，在供給N2氣的同時(shí)，排空?qǐng)A柱形支承部件3內(nèi)部，使圓柱形支承部件3內(nèi)部保持在小于0.1MPa(1大氣壓)的壓力。當(dāng)引入TiCl4+NH3的同時(shí)，排空反應(yīng)室1的內(nèi)部，并通過(guò)將陶瓷托架2加熱至600℃，把TiN蒸氣淀積到被置于所保持的處理材料表面上的晶片10上。
作為這種TiN蒸氣淀積試驗(yàn)的結(jié)果，若將上述例1中的功率消耗取為100％，則每一種所述裝置中的功率消耗為100％。每一種類(lèi)型的裝置制造五個(gè)，并在加長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)做TiN蒸氣淀積試驗(yàn)，即使經(jīng)過(guò)1000小時(shí)之后，每一種所述五個(gè)裝置中的任何一個(gè)都不會(huì)發(fā)生圓柱形支承部件破裂、電極腐蝕或其它問(wèn)題。
工業(yè)實(shí)用性按照本發(fā)明，可以提供一種半導(dǎo)體或液晶制造裝置，其中即使不提供抗氧化密封或抗腐蝕密封，也可以防止電極的氧化和腐蝕；其中可以保持陶瓷托架的熱均勻性，壓縮損失的能耗，此外，還能減小裝置的尺寸，并降低制造成本。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，具有設(shè)在反應(yīng)室內(nèi)的陶瓷托架，將反應(yīng)氣體加給所述反應(yīng)室，要受到處理的材料被保持在陶瓷托架的表面上并被加熱，其特征在于，所述裝置包括圓柱形支承部件，它的一端在除了用于支承待處理材料的表面以外的一部分處支承陶瓷托架，而它的另一端被固定在反應(yīng)室的一部分上；供送管，把惰性氣體供送給圓柱形支承部件內(nèi)部的空間；以及排氣管和排氣泵，用以從所述圓柱形支承部件內(nèi)部的空間排放惰性氣體。
2.如權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，其特征在于，所述圓柱形支承部件內(nèi)的空間中的惰性氣體氛圍處在小于0.1MPa的壓力下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，其特征在于，所述圓柱形支承部件的另一端與部分反應(yīng)室之間的空間不被氣密密封。
4.如權(quán)利要求1或2所述的制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，其特征在于，所述惰性氣體供送管在陶瓷托架附近有一開(kāi)口，惰性氣體排氣管在反應(yīng)室底部附近有開(kāi)口，并使圓柱形支承部件內(nèi)的空間中的惰性氣體的壓力從陶瓷托架一側(cè)向著反應(yīng)室底部一側(cè)逐漸減小。
5.如權(quán)利要求1或2所述的制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，其特征在于，所述惰性氣體供送管和惰性氣體排氣管兩者都在靠近反應(yīng)室底部處有開(kāi)口，而且在惰性氣體排氣管內(nèi)，惰性氣體的壓力從所述圓柱形支承部件向著排氣泵減小。
6.如權(quán)利要求1或2所述的制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，其特征在于，所述圓柱形支承部件內(nèi)，在陶瓷托架與反應(yīng)室底部之間有一個(gè)隔板，所述惰性氣體供送管在所述隔板與陶瓷托架之間有一開(kāi)口，所述惰性氣體排氣管在所述隔板與反應(yīng)室底部之間有開(kāi)口，并且所述隔板具有惰性氣體排氣孔。
7.如權(quán)利要求1或2所述的制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，其特征在于，使所述惰性氣體排氣管與反應(yīng)氣體排氣管在中途并合，并共用排氣泵，其中所述惰性氣體排氣管從所述圓柱形支承部件內(nèi)的空間排放惰性氣體，而所述反應(yīng)氣體排氣管從反應(yīng)室內(nèi)排放反應(yīng)氣體。
8.如權(quán)利要求7所述的制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，其特征在于，所述排放圓柱形支承部件內(nèi)的空間中惰性氣體的惰性氣體排氣管與排放反應(yīng)室內(nèi)反應(yīng)氣體的反應(yīng)氣體排氣管可以按復(fù)式結(jié)構(gòu)被從反應(yīng)室引出，并將排氣泵設(shè)置于下游。
9.如權(quán)利要求1或2所述的制造半導(dǎo)體或液晶的裝置，其特征在于，所述陶瓷托架和圓柱形支承部件由選自一組氮化鋁、氮化硅、碳化硅以及氧化鋁的陶瓷材料制成。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體或液晶的裝置中，在反應(yīng)室1內(nèi)加給反應(yīng)氣體，陶瓷托架2具有嵌入其中的電阻加熱元件7。陶瓷圓柱形支承部件3的一端支承陶瓷托架2，另一端被固定在反應(yīng)室1的一部分上。惰性氣體供送管4和惰性氣體排氣管5每一個(gè)都在圓柱形支承部件3內(nèi)有開(kāi)口。最好使圓柱形支承部件3內(nèi)的惰性氣體保持在小于0.1MPa(一個(gè)大氣壓)。采用這樣的布置，無(wú)需加給抗氧化密封或抗腐蝕密封，即可以防止設(shè)在陶瓷托架后表面上的各電極的氧化和腐蝕。這種制造半導(dǎo)體或液晶的裝置還保證陶瓷托架中熱的均勻性，并壓縮損失的能耗。此外，還能減小裝置的尺寸，并降低制造成本。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK1740385SQ20051008970
公開(kāi)日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2003年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月27日
發(fā)明者柊平啟, 夏原益宏, 仲田博彥 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社