JP2000058527A - Rotary device and method for vapor phase growth - Google Patents

Rotary device and method for vapor phase growth

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JP2000058527A
JP2000058527A JP10221815A JP22181598A JP2000058527A JP 2000058527 A JP2000058527 A JP 2000058527A JP 10221815 A JP10221815 A JP 10221815A JP 22181598 A JP22181598 A JP 22181598A JP 2000058527 A JP2000058527 A JP 2000058527A
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reaction gas
gas
supply
reaction chamber
reaction
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Japanese (ja)
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Satoshi Fukuyama
聡 福山
Yutaka Asanome
裕 浅野目
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the embeddability in a trench. SOLUTION: A substrate 1 to be treated is set on a stage 2 in a reaction chamber 3 and the stage 2 is rotated at a prescribed rotating speed. In the middle of a reactive gas supplying pipeline 14, a control valve 15 is provided and starts and stops (or controls) the supply of a reactive gas to the reaction chamber 3. A valve controller 21 which controls the valve 15 is constituted of a storing section, valve drive control section, etc. In the storing section, a program in which the supplying pattern of the reactive gas is set is registered for intermittently supplying the reactive gas to the reaction chamber 3 (or repeatedly changing the flow rate of the gas). The valve drive control section controls the valve 15 by sending on/off (or flow rate control) signals to the valve 15 based on the program registered in the storing section.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回転型の気相成長
装置及びこの装置を用いた気相成長方法に係り、特に、
被処理基板の表面に形成されているトレンチの内部への
絶縁材料などの埋め込みに適した装置及び方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary type vapor phase growth apparatus and a vapor phase growth method using the apparatus.
The present invention relates to an apparatus and a method suitable for embedding an insulating material or the like in a trench formed on a surface of a substrate to be processed.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4に、従来の回転型の気相成長装置の
一例として、回転型熱CVD装置の概要を示す。この装
置は、反応室3、ステージ2、ヒータ6、回転駆動軸
7、反応ガス供給配管14、17、排気ポート20など
から構成される。
2. Description of the Related Art FIG. 4 shows an outline of a rotary thermal CVD apparatus as an example of a conventional rotary vapor phase growth apparatus. This apparatus includes a reaction chamber 3, a stage 2, a heater 6, a rotary drive shaft 7, reaction gas supply pipes 14, 17, an exhaust port 20, and the like.

【0003】反応室3の内部にはステージ2が配置さ
れ、ステージ2の上に被処理基板1がセットされる。ス
テージ2は、回転駆動軸7の上端に支持され、回転駆動
軸7は、反応室3の下部プレート13に設けられた真空
シール11を貫通し、回転伝達機構4を介してモータ5
に接続されている。ステージ2の内部にはヒータ6が組
み込まれ、ヒータ6は、反応室3の外部に配置されたヒ
ータ電源8に接続されている。
A stage 2 is arranged inside a reaction chamber 3, and a substrate 1 to be processed is set on the stage 2. The stage 2 is supported on the upper end of a rotary drive shaft 7, which passes through a vacuum seal 11 provided on a lower plate 13 of the reaction chamber 3, and
It is connected to the. A heater 6 is incorporated inside the stage 2, and the heater 6 is connected to a heater power supply 8 arranged outside the reaction chamber 3.

【0004】反応室3の頂部付近には、二系統の反応ガ
ス供給配管14及び17が接続され、それらは、それぞ
れ、バルブ15及び18を介して、反応ガスのボンベ1
6及び19に接続されている。また、反応室3の底部付
近には、反応室内からガスを排気する排気ポート20が
接続されている。ステージ2の上方には、反応ガスを被
処理基板1の表面に均一に供給するため、多数のノズル
孔10が形成された拡散板9が配置されている。前記の
反応ガス供給配管14及び17は、この拡散板9の上側
に接続されている。反応ガス供給配管14及び17を通
って拡散板9の上方に導入された反応ガスは、ノズル孔
10を通って被処理基板1の表面に供給される様になっ
ている。
In the vicinity of the top of the reaction chamber 3, two reaction gas supply pipes 14 and 17 are connected, and these are connected to the reaction gas cylinder 1 via valves 15 and 18, respectively.
6 and 19 are connected. An exhaust port 20 for exhausting gas from the reaction chamber is connected near the bottom of the reaction chamber 3. A diffusion plate 9 having a large number of nozzle holes 10 is disposed above the stage 2 in order to uniformly supply the reaction gas to the surface of the substrate 1 to be processed. The reaction gas supply pipes 14 and 17 are connected above the diffusion plate 9. The reaction gas introduced above the diffusion plate 9 through the reaction gas supply pipes 14 and 17 is supplied to the surface of the substrate 1 through the nozzle hole 10.

【0005】上記の様な回転型熱CVD装置によれば、
被処理基板1を回転させた状態で被処理基板1の表面に
反応ガスを供給して気相成長法により薄膜を堆積する。
被処理基板1を回転させることにより、被処理基板1の
表面におけるガス置換効率が増大し、その結果、堆積さ
れる薄膜の膜質及び膜厚の均一性が向上し、更に、堆積
速度が増大することが知られている。これは、同じ流量
の反応ガスを流しても、反応して薄膜に変わる効率、即
ち反応効率が著しく向上することに起因している。ま
た、このような効果が得られる回転数は、反応ガスの粘
度、圧力、分子量、温度、回転ステージの外径及びガス
供給量等、様々なファクタに依存するが、一般的に数1
00rpm以上であることが好ましい。
According to the rotary thermal CVD apparatus as described above,
While the substrate 1 is being rotated, a reactive gas is supplied to the surface of the substrate 1 to deposit a thin film by a vapor deposition method.
By rotating the substrate 1, the gas replacement efficiency on the surface of the substrate 1 is increased, and as a result, the quality and uniformity of the thin film to be deposited are improved, and the deposition rate is further increased. It is known. This is due to the fact that even when the same flow rate of the reaction gas is flowed, the efficiency of the reaction into a thin film, that is, the reaction efficiency is remarkably improved. The number of revolutions at which such effects can be obtained depends on various factors such as the viscosity, pressure, molecular weight, and temperature of the reaction gas, the outer diameter of the rotating stage, and the amount of gas supplied.
It is preferably at least 00 rpm.

【0006】(従来の回転型の気相成長装置の問題点)
しかし、表面にトレンチ(深い溝部)が形成されている
被処理基板の上に、従来の回転型の気相成長装置を用い
て、層間絶縁膜などの薄膜を堆積する場合、トレンチの
埋め込み(トレンチ内部への薄膜材料の充填)が容易で
はない。これは、トレンチの底部付近におけるガスの置
換速度が、トレンチの入口付近におけるガスの置換速度
と比べて大幅に小さく、トレンチの底部での堆積速度
が、トレンチの入口部での堆積速度と比べて小さくなっ
てしまうことに起因している。この結果、トレンチの内
部を薄膜材料で完全に満たすことは容易ではない。実験
の結果、アスペクト比(トレンチ深さ/トレンチ幅)が
1程度の場合にも、良好な結果が得られないことが判明
している。
(Problems of the conventional rotary vapor phase growth apparatus)
However, when a thin film such as an interlayer insulating film is deposited on a substrate to be processed having a trench (deep groove portion) formed on a surface thereof by using a conventional rotary vapor phase growth apparatus, the trench is buried (trench). It is not easy to fill the inside with a thin film material. This is because the gas replacement rate near the bottom of the trench is much lower than the gas replacement rate near the trench entrance, and the deposition rate at the bottom of the trench is lower than the deposition rate at the trench entrance. This is due to being smaller. As a result, it is not easy to completely fill the inside of the trench with the thin film material. As a result of experiments, it has been found that good results cannot be obtained even when the aspect ratio (trench depth / trench width) is about 1.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の様な
問題点に鑑み成されたもので、本発明の目的は、トレン
チの埋め込み性を改善した回転型の気相成長装置及び方
法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a rotary type vapor phase growth apparatus and a method capable of improving trench filling properties. To provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の回転型気相成長
装置は、反応室と、反応室内に配置され、平板状の被処
理基板を保持して所定の回転数で回転するステージと、
反応室内に反応ガスを供給する反応ガス供給配管と、反
応ガス供給配管の途中に設けられ、反応室内への反応ガ
スの供給及び停止を行うコントロールバルブと、コント
ロールバルブを制御するバルブ制御装置とを備え、前記
被処理基板を回転させながら、反応室内に反応ガスを供
給して前記被処理基板上に薄膜を堆積する回転型気相成
長装置において、前記バルブ制御装置は、前記反応室内
への反応ガスの供給量を所定時間間隔で繰り返し変化さ
せるための供給パターンを設定したプログラムを登録し
ておく記憶部と、この記憶部に登録された前記プログラ
ムに基づいて前記コントロールバルブの制御を行うバル
ブ駆動制御部と、を備えたことを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a rotary vapor phase epitaxy apparatus comprising: a reaction chamber; a stage arranged in the reaction chamber, the stage holding a flat substrate to be processed and rotating at a predetermined rotation speed;
A reaction gas supply pipe for supplying the reaction gas into the reaction chamber, a control valve provided in the middle of the reaction gas supply pipe for supplying and stopping the reaction gas to the reaction chamber, and a valve control device for controlling the control valve. A rotary gas phase growth apparatus that supplies a reaction gas into a reaction chamber while rotating the substrate to be processed and deposits a thin film on the substrate to be processed. A storage unit for registering a program in which a supply pattern for repeatedly changing a gas supply amount at predetermined time intervals is registered, and a valve drive for controlling the control valve based on the program registered in the storage unit And a control unit.

【0009】本発明の回転型気相成長装置によれば、被
処理基板の表面に、供給量を所定時間間隔で繰り返し変
化させて反応ガスを供給することによって、被処理基板
の表面に形成されているトレンチの内部における反応ガ
スの濃度分布を調整し、トレンチの底部での堆積速度
を、トレンチの入口部での堆積速度に近付けることがで
きる。この結果、比較的容易に、高アスペクト比を有す
るトレンチの埋め込みが可能になる。
According to the rotary vapor phase epitaxy apparatus of the present invention, the reactant gas is supplied to the surface of the substrate by repeatedly changing the supply amount at predetermined time intervals, thereby forming the surface of the substrate. By adjusting the concentration distribution of the reactant gas inside the trench, the deposition rate at the bottom of the trench can be made to approach the deposition rate at the entrance of the trench. As a result, a trench having a high aspect ratio can be relatively easily buried.

【0010】なお、前記反応ガスの供給を断続的に行う
ように、供給時間及び停止時間を設定したプログラムを
用いるか、または、その供給量を所定時間間隔で繰り返
し変化させるように、時間に対する反応ガスの供給量の
変化を設定したプログラムを用いても良い。
In order to supply the reaction gas intermittently, a program in which a supply time and a stop time are set is used, or a reaction with respect to time is performed such that the supply amount is repeatedly changed at predetermined time intervals. A program in which a change in the gas supply amount is set may be used.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】図1に、本発明に基づく回転型熱
CVD装置の一例の概略構成図を示す。図中、3は反応
室、2はステージ、6はヒータ、7は回転駆動軸、20
は排気ポート、14及び17は反応ガス供給配管、15
及び18はコントロールバルブ、16はモノシランガス
のボンベ、19は亜酸化窒素ガスのボンベ、21はバル
ブ制御装置、22は温度測定器、23はヒータ制御装置
を表す。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a rotary thermal CVD apparatus according to the present invention. In the figure, 3 is a reaction chamber, 2 is a stage, 6 is a heater, 7 is a rotary drive shaft, 20
Is an exhaust port, 14 and 17 are reaction gas supply pipes, 15
Reference numerals 18 and 18 denote a control valve, 16 denotes a monosilane gas cylinder, 19 denotes a nitrous oxide gas cylinder, 21 denotes a valve control device, 22 denotes a temperature measuring device, and 23 denotes a heater control device.

【0012】反応室3の内部にはステージ2が配置さ
れ、ステージ2の上にシリコンウエハ1(被処理基板)
が保持される。ステージ2は、回転駆動軸7の上端に支
持され、回転駆動軸7は、反応室3の下部プレート13
に設けられた磁性流体シールユニット11(真空シー
ル)を貫通して回転伝達機構4に接続され、回転伝達機
構4は、モータ5に接続されている。ステージ2の内部
には、ステージ2を介してシリコンウエハ1を加熱する
ヒータ6が組み込まれている。ヒータ6は、反応室3の
外部に配置されたヒータ電源8に、回転駆動軸7の内部
に配置された配線を介して接続されている。なお、回転
駆動軸7は二重構造となっていて、内部に組み込まれた
ヒータ6及び配線等は回転しない。
A stage 2 is disposed inside the reaction chamber 3, and a silicon wafer 1 (substrate to be processed) is placed on the stage 2.
Is held. The stage 2 is supported on the upper end of a rotary drive shaft 7, and the rotary drive shaft 7 is attached to a lower plate 13 of the reaction chamber 3.
Is connected to the rotation transmission mechanism 4 through a magnetic fluid seal unit 11 (vacuum seal) provided in the, and the rotation transmission mechanism 4 is connected to the motor 5. Inside the stage 2, a heater 6 for heating the silicon wafer 1 via the stage 2 is incorporated. The heater 6 is connected to a heater power supply 8 arranged outside the reaction chamber 3 via a wiring arranged inside the rotary drive shaft 7. Note that the rotary drive shaft 7 has a double structure, and the heater 6, the wiring, and the like incorporated therein do not rotate.

【0013】反応室3の上部は、石英製の上部プレート
12で塞がれている。反応室3の下部はステンレス製の
下部プレート13で塞がれている。反応室3の天井付近
には、この例では、二系統の反応ガス供給配管14及び
17が接続され、それらは、それぞれ、コントロールバ
ルブ15及び18を介して、モノシランガスのボンベ1
6及び亜酸化窒素ガスのボンベ19に接続されている。
また、反応室3の底部付近には、反応室3内からガスを
排気する排気ポート20が接続されている。排気ポート
20からのガスの排気速度を制御することによって、反
応室3内の圧力の調整が行われる。
The upper portion of the reaction chamber 3 is closed by an upper plate 12 made of quartz. The lower part of the reaction chamber 3 is closed by a lower plate 13 made of stainless steel. In this example, two reaction gas supply pipes 14 and 17 are connected to the vicinity of the ceiling of the reaction chamber 3, and these are connected to a monosilane gas cylinder 1 via control valves 15 and 18, respectively.
6 and a cylinder 19 of nitrous oxide gas.
An exhaust port 20 for exhausting gas from inside the reaction chamber 3 is connected near the bottom of the reaction chamber 3. By controlling the exhaust speed of the gas from the exhaust port 20, the pressure in the reaction chamber 3 is adjusted.

【0014】ステージ2の上方には、反応ガスをシリコ
ンウエハ1の表面に均一に供給するため、多数のノズル
孔10が形成された拡散板9が配置されている。ノズル
孔10の大きさ及び配置は、均一なガス流を得るため
に、シミュレーション計算などにより最適化されてい
る。上記の反応ガス供給配管14及び17は、この拡散
板9の上側に接続されている。反応ガス供給配管14及
び17を通って拡散板9の上方に導入された反応ガス
は、ノズル孔10を通ってシリコンウエハ1の表面に供
給される様になっている。なお、以上の構成は、従来の
回転型熱CVD装置(図4)と共通である。
A diffusion plate 9 having a large number of nozzle holes 10 is arranged above the stage 2 in order to uniformly supply the reaction gas to the surface of the silicon wafer 1. The size and arrangement of the nozzle holes 10 are optimized by simulation or the like in order to obtain a uniform gas flow. The reaction gas supply pipes 14 and 17 are connected to the upper side of the diffusion plate 9. The reaction gas introduced above the diffusion plate 9 through the reaction gas supply pipes 14 and 17 is supplied to the surface of the silicon wafer 1 through the nozzle holes 10. The above configuration is common to the conventional rotary thermal CVD apparatus (FIG. 4).

【0015】本発明に基づく回転型熱CVD装置では、
反応ガス供給配管14の途中に設けられたコントロール
バルブ15は、バルブ制御装置21に接続され、コント
ロールバルブ15の開閉は、バルブ制御装置21から送
られる信号に基づいて行われる。このバルブ制御装置2
1は、記憶部及びバルブ駆動制御部などから構成され
る。記憶部には、反応室3内へ反応ガスを断続的に供給
するため、予め、反応ガスの供給時間及び停止時間を設
定したプログラムが登録される。バルブ駆動制御部は、
この記憶部に登録された前記プログラムに基づいて、o
n/off信号をコントロールバルブ15に送り、コン
トロールバルブ15の開閉の制御を行う。
In the rotary thermal CVD apparatus according to the present invention,
A control valve 15 provided in the middle of the reaction gas supply pipe 14 is connected to a valve control device 21, and the control valve 15 is opened and closed based on a signal sent from the valve control device 21. This valve control device 2
Reference numeral 1 includes a storage unit, a valve drive control unit, and the like. In the storage unit, in order to supply the reaction gas intermittently into the reaction chamber 3, a program in which the supply time and the stop time of the reaction gas are set in advance is registered. The valve drive control unit is
On the basis of the program registered in the storage unit, o
An n / off signal is sent to the control valve 15 to control opening and closing of the control valve 15.

【0016】また、上部プレート12の上方には、シリ
コンウエハ1の温度を測定する放射型の温度測定器22
が設置されている。この温度測定器22は、ヒータ制御
装置23に接続されていて、シリコンウエハ1の温度の
実測値に基づいて、ヒータ6の出力制御が行われる。
A radiation type temperature measuring device 22 for measuring the temperature of the silicon wafer 1 is provided above the upper plate 12.
Is installed. The temperature measuring device 22 is connected to the heater control device 23, and controls the output of the heater 6 based on the measured value of the temperature of the silicon wafer 1.

【0017】次に、上記の回転型熱CVD装置の運転方
法について説明する。なお、以下においては、アスペク
ト比1.5のトレンチが形成されたシリコンウエハ1の
上に、反応ガスとしてモノシランガス及び亜酸化窒素ガ
スを用いてSiO2 薄膜を形成する場合を例にとって説
明する。
Next, an operation method of the above-mentioned rotary thermal CVD apparatus will be described. In the following, a case where a SiO 2 thin film is formed on a silicon wafer 1 on which a trench having an aspect ratio of 1.5 is formed using a monosilane gas and a nitrous oxide gas as a reaction gas will be described as an example.

【0018】先ず、ステージ2上にシリコンウエハ1を
セットする。排気ポート20を介して、反応室3の内部
を所定の圧力(例えば、10-6 torr )まで排気する。
排気の終了後、ヒータ6の昇温を開始する。シリコンウ
エハ1の温度は温度測定器22により測定され、そのデ
ータは、ヒータ制御装置23に送られ、ヒータ制御装置
23は、予め設定された昇温カーブと一致する様にヒー
タ電源8の出力を制御する。
First, the silicon wafer 1 is set on the stage 2. The inside of the reaction chamber 3 is evacuated to a predetermined pressure (for example, 10 −6 torr) through the exhaust port 20.
After the exhaust is completed, the temperature of the heater 6 is started to rise. The temperature of the silicon wafer 1 is measured by a temperature measuring device 22, and the data is sent to a heater control device 23. The heater control device 23 outputs the output of the heater power supply 8 so as to match a preset temperature rising curve. Control.

【0019】以上の結果、シリコンウエハ1の温度が所
定の温度に到達したら、モータ5を駆動してステージ2
を所定の回転数で回転させる。この例では、2000r
pmである。ステージ2の回転数が所定の値に到達後、
反応ガスの供給を開始する。即ち、コントロールバルブ
18を開いて、反応ガス供給配管17から亜酸化窒素ガ
スを供給するとともに、コントロールバルブ15を開い
て、反応ガス供給配管14からモノシランガスを供給す
る。このとき、コントロールバルブ15の開閉の制御を
バルブ制御装置21からの信号によって行い、コントロ
ールバルブ1を断続的に開閉する。この様に、コントロ
ールバルブ15のみを断続的に開閉する理由は、SiO
2 薄膜の成長速度がモノシランガスの流量に大きく依存
するからである。但し、両方のガスを断続的に供給して
も良い。
As a result, when the temperature of the silicon wafer 1 reaches a predetermined temperature, the motor 5 is driven to
Is rotated at a predetermined rotation speed. In this example, 2000r
pm. After the rotation speed of the stage 2 reaches a predetermined value,
The supply of the reaction gas is started. That is, the control valve 18 is opened to supply the nitrous oxide gas from the reaction gas supply pipe 17, and the control valve 15 is opened to supply the monosilane gas from the reaction gas supply pipe 14. At this time, control of opening and closing of the control valve 15 is performed by a signal from the valve control device 21, and the control valve 1 is opened and closed intermittently. The reason why only the control valve 15 is opened and closed intermittently is as follows.
2 This is because the growth rate of the thin film greatly depends on the flow rate of the monosilane gas. However, both gases may be supplied intermittently.

【0020】図2(a)に、コントロールバルブ15の
開閉によるモノシランガスの供給パターン(プログラ
ム)の一例を示す。この例は、5秒間(t1)バルブを
開いた後、5秒間バルブを閉じるプログラムを示してい
る。この様なプログラムを、予め、バルブ制御装置21
に入力して登録しておく。この様に、反応室3内へのモ
ノシランガスの供給を断続的に行うと、以下の様な現象
によって、トレンチの底部での堆積速度が向上する。
FIG. 2A shows an example of a monosilane gas supply pattern (program) by opening and closing the control valve 15. This example shows a program that opens the valve for 5 seconds (t1) and then closes the valve for 5 seconds. Such a program is stored in the valve control device 21 in advance.
Fill in and register. As described above, when the monosilane gas is intermittently supplied into the reaction chamber 3, the deposition rate at the bottom of the trench is improved by the following phenomenon.

【0021】即ち、コントロールバルブ15が開いた状
態では、モノシランガスはシリコンウエハ1上に均一に
分配される。このとき、トレンチの内部では、図3
(a)に示す様に、上部(入口部)にモノシランガスの
濃度の大きな領域が形成され、底部付近でのモノシラン
ガスの濃度は低い。これはモノシランのガス分子の運搬
が拡散によるためである。気相成長速度はモノシランガ
スの濃度に依存し、濃度が高い程、気相成長速度が大き
い。このため、この状態のままでは、トレンチの入口部
で気相成長が進み、トレンチの底部での気相成長がます
ます行われ難くなる。
That is, when the control valve 15 is open, the monosilane gas is uniformly distributed on the silicon wafer 1. At this time, inside the trench, FIG.
As shown in (a), a region having a high concentration of monosilane gas is formed in the upper portion (entrance portion), and the concentration of the monosilane gas is low near the bottom portion. This is because the transport of gas molecules of monosilane is caused by diffusion. The vapor growth rate depends on the concentration of monosilane gas, and the higher the concentration, the higher the vapor growth rate. Therefore, in this state, the vapor phase growth proceeds at the entrance of the trench, and the vapor phase growth at the bottom of the trench becomes more difficult.

【0022】そこで、適当な時間間隔でモノシランガス
の供給を停止する。モノシランガスの供給を停止する
と、仮に、ステージ2が回転していなければ、トレンチ
内のモノシラン濃度分布は、ほとんど変化しないまま全
体的にゆっくり減少する。一方、ステージ2が回転して
いる場合(本発明の装置ではステージ2は回転してい
る)には、トレンチの上方のガス流速が大きく、従って
圧力も小さく、トレンチ内のモノシランガスは、トレン
チの上方のガス流に引きつけられてトレンチの外へ排気
される。このとき、トレンチの底部付近のモノシランガ
スは、上記のガス流に引き込まれるまでのコンダクタン
スが小さいので、トレンチの内部に残留し、ゆっくりト
レンチ上部に向かって拡散し、その後、トレンチの外へ
排気される。この結果、図3(b)に示す様に、トレン
チの底部付近に濃度の高い領域が形成され、トレンチの
入口部と底部とで濃度分布が逆転する。この結果、トレ
ンチの底部において気相成長が進行する。所定の時間が
経過した後、再度、コントロールバルブ15を開いて、
モノシランガスの供給を再開する。
Therefore, the supply of the monosilane gas is stopped at appropriate time intervals. When the supply of the monosilane gas is stopped, if the stage 2 is not rotating, the distribution of the monosilane concentration in the trench is gradually decreased as a whole without substantially changing. On the other hand, when the stage 2 is rotating (in the apparatus of the present invention, the stage 2 is rotating), the gas flow rate above the trench is large, and thus the pressure is also small, so that the monosilane gas in the trench is above the trench. And is exhausted out of the trench. At this time, the monosilane gas near the bottom of the trench has a small conductance until it is drawn into the gas flow, so that it remains inside the trench, diffuses slowly toward the top of the trench, and is then exhausted outside the trench. . As a result, as shown in FIG. 3B, a high concentration region is formed near the bottom of the trench, and the concentration distribution is reversed between the entrance and the bottom of the trench. As a result, vapor phase growth proceeds at the bottom of the trench. After a predetermined time has elapsed, the control valve 15 is opened again,
Restart the supply of monosilane gas.

【0023】以上の動作を、所定の厚さの薄膜が堆積さ
れるまで繰り返すことによって、トレンチの埋め込みが
良好な状態で行われる。なお、ステージ2の回転数とコ
ントロールバルブ15の開閉時間との関係に関しては、
先ず、コントロールバルブ15の開時間は、処理される
シリコンウエハの有する最大アスペクト比の溝の形状で
決定される、コントロールバルブ15の閉時間は、ステ
ージ2の回転数が大きいほど短くすることができる。
By repeating the above operation until a thin film having a predetermined thickness is deposited, the trench can be buried in a satisfactory state. In addition, regarding the relationship between the rotation speed of the stage 2 and the opening and closing time of the control valve 15,
First, the opening time of the control valve 15 is determined by the shape of the groove having the maximum aspect ratio of the silicon wafer to be processed. The closing time of the control valve 15 can be shortened as the rotation speed of the stage 2 increases. .

【0024】因みに、上記の例で用いた回転数(200
0rpm)では、コントロールバルブ15の閉時間を5
sec以上とした場合に効果があることが判明した。ま
た、開時間は上記の例では5secとした。それ以上で
は、一回の開時間中の堆積量が大きくなり過ぎて、トレ
ンチの埋め込みが良好に行われないことが判明した。
Incidentally, the number of rotations (200
0 rpm), the closing time of the control valve 15 is set to 5
It was found that the effect was obtained when the time was longer than sec. The opening time was set to 5 seconds in the above example. Above that, it was found that the amount of deposition during one opening time became too large, and the trench was not buried properly.

【0025】図2(b)に、モノシランガスの供給パタ
ーン(プログラム)の他の例を示す。このように流量を
所定時間間隔で繰り返し変化させてトレンチ内のガス濃
度の変化を最適化させることによって、より短時間にア
スペクト比の大きなトレンチの効果的な埋め込みが可能
となる。
FIG. 2B shows another example of the supply pattern (program) of the monosilane gas. By optimizing the change in gas concentration in the trench by repeatedly changing the flow rate at a predetermined time interval in this manner, a trench with a large aspect ratio can be effectively filled in a shorter time.

【0026】なお、本発明に基づく回転型気相成長装置
は、上記の例に示した構成に限定されるものではない。
例えば、上記の例では、真空シール11として磁性流体
シールユニットを使用しているが、磁気軸受のようなユ
ニットでもよい。また、上記の例では、モノシランガス
系統と亜酸化窒素ガス系統の2本の反応ガス供給配管を
使用しているが、反応室の外部で、ミキシングユニット
を用いて、供給配管を1本にまとめてもよい。但し、各
ガス毎に一個づつコントロールバルブが必要である。
The rotary vapor phase growth apparatus according to the present invention is not limited to the configuration shown in the above example.
For example, in the above example, a magnetic fluid seal unit is used as the vacuum seal 11, but a unit such as a magnetic bearing may be used. Further, in the above example, two reaction gas supply pipes of the monosilane gas system and the nitrous oxide gas system are used. However, outside the reaction chamber, the supply pipes are integrated into one by using a mixing unit. Is also good. However, one control valve is required for each gas.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の回転型気相成長装置によれば、
被処理基板を回転させることに伴う、気相成長薄膜の質
及び厚さの均一性及び高いガス効率を維持すると同時
に、アスペクト比が1.5以上のトレンチの埋め込みが
可能になる。
According to the rotary vapor phase epitaxy apparatus of the present invention,
By rotating the substrate to be processed, uniformity of the quality and thickness of the vapor-grown thin film and high gas efficiency are maintained, and at the same time, trenches having an aspect ratio of 1.5 or more can be filled.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に基づく回転型熱CVD装置の一例を示
す概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a rotary thermal CVD apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に基づく回転型熱CVD装置における反
応ガスの供給パターン(プログラム)の一例を示す図、
(a)は反応ガスを断続的に供給する例を表し、(b)
は反応ガスの供給量を変化させる例を表す。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a supply pattern (program) of a reactive gas in a rotary thermal CVD apparatus according to the present invention;
(A) shows an example in which the reaction gas is intermittently supplied, and (b)
Represents an example in which the supply amount of the reaction gas is changed.

【図3】本発明に基づく回転型熱CVD装置において反
応ガスを断続的に供給する効果について説明する図、
(a)は反応ガスを供給している状態を表し、(b)は
反応ガスの供給を停止している状態を表す。
FIG. 3 is a diagram illustrating an effect of intermittently supplying a reaction gas in a rotary thermal CVD apparatus according to the present invention;
(A) shows a state where the reaction gas is being supplied, and (b) shows a state where the supply of the reaction gas is stopped.

【図4】従来の回転型熱CVD装置の一例を示す概略構
成図。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional rotary thermal CVD apparatus.

【符号の説明】 1・・・シリコンウエハ(被処理基板)、 2・・・ステージ、 3・・・反応室、 4・・・回転伝達機構、 5・・・モータ、 6・・・ヒータ、 7・・・回転駆動軸、 8・・・ヒータ電源、 9・・・拡散板、 10・・・ノズル孔、 11・・・磁性流体シールユニット(真空シール)、 12・・・上部プレート、 13・・・下部プレート、 14・・・反応ガス供給配管、 15・・・コントロールバルブ、 16・・・ボンベ(モノシランガス)、 17・・・反応ガス供給配管、 18・・・コントロールバルブ、 19・・・ボンベ(亜酸化窒素ガス)、 20・・・排気ポート、 21・・・バルブ制御装置、 22・・・温度測定器、 23・・・ヒータ制御装置。[Description of Signs] 1 ... silicon wafer (substrate to be processed), 2 ... stage, 3 ... reaction chamber, 4 ... rotation transmission mechanism, 5 ... motor, 6 ... heater, 7: rotary drive shaft, 8: heater power supply, 9: diffusion plate, 10: nozzle hole, 11: magnetic fluid seal unit (vacuum seal), 12: upper plate, 13 ... lower plate, 14 ... reaction gas supply pipe, 15 ... control valve, 16 ... cylinder (monosilane gas), 17 ... reaction gas supply pipe, 18 ... control valve, 19 ... -Cylinder (nitrous oxide gas), 20: exhaust port, 21: valve control device, 22: temperature measuring device, 23: heater control device.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応室と、 反応室内に配置され、平板状の被処理基板を保持して所
定の回転数で回転するステージと、 反応室内に反応ガスを供給する反応ガス供給配管と、 反応ガス供給配管の途中に設けられ、反応室内への反応
ガスの供給及び停止を行うコントロールバルブと、 コントロールバルブを制御するバルブ制御装置とを備
え、 前記被処理基板を回転させながら反応室内に反応ガスを
供給して、前記被処理基板上に薄膜を堆積する回転型気
相成長装置において、 前記バルブ制御装置は、 前記反応室内への反応ガスの供給量を所定間隔で繰り返
し変化させるための供給パターンを設定したプログラム
を登録しておく記憶部と、 この記憶部に登録された前記プログラムに基づいて前記
コントロールバルブの制御を行うバルブ駆動制御部と、 を備えたことを特徴とする回転型気相成長装置。
A reaction chamber; a stage disposed in the reaction chamber, the stage holding a flat substrate to be processed and rotating at a predetermined rotation speed; a reaction gas supply pipe for supplying a reaction gas into the reaction chamber; A control valve provided in the middle of the gas supply pipe to supply and stop the reaction gas into the reaction chamber; and a valve control device controlling the control valve, wherein the reaction gas is supplied into the reaction chamber while rotating the substrate to be processed. A rotary gas phase epitaxy apparatus for depositing a thin film on the substrate to be processed, wherein the valve control device comprises: a supply pattern for repeatedly changing a supply amount of the reaction gas into the reaction chamber at predetermined intervals. A storage unit for registering a program in which is set, and a valve drive control for controlling the control valve based on the program registered in the storage unit. If, rotary vapor deposition apparatus characterized by comprising a.
【請求項2】 前記プログラムは、予め定められた流量
の反応ガスを、所定時間間隔で断続的に供給する供給パ
ターンに対応した供給時間及び停止時間を設定したプロ
グラムであることを特徴とする請求項1に記載の回転型
気相成長装置。
2. The program according to claim 1, wherein a supply time and a stop time corresponding to a supply pattern for supplying a reaction gas at a predetermined flow rate intermittently at predetermined time intervals are set. Item 4. A rotary vapor phase growth apparatus according to item 1.
【請求項3】 前記プログラムは、反応ガスの供給量
を、所定時間間隔で繰り返し変化させる供給パターンに
対応した時間及びこの時間に対する反応ガスの供給量の
変化を設定したプログラムであることを特徴とする請求
項1に記載の回転型気相成長装置。
3. The program according to claim 1, wherein the program sets a time corresponding to a supply pattern in which the supply amount of the reaction gas is repeatedly changed at predetermined time intervals, and a change in the supply amount of the reaction gas with respect to this time. The rotary vapor phase epitaxy apparatus according to claim 1.
【請求項4】 平板状の被処理基板を反応室内に収容
し、被処理基板を回転させながら反応室内に反応ガスを
供給し、これによって被処理基板上に薄膜を堆積する気
相成長方法において、 前記反応室内への前記反応ガスの供給量を所定時間間隔
で繰り返し変化させることを特徴とする気相成長方法。
4. In a vapor phase growth method for accommodating a flat substrate to be processed in a reaction chamber and supplying a reaction gas into the reaction chamber while rotating the substrate to be processed, thereby depositing a thin film on the substrate to be processed. A gas phase growth method, wherein a supply amount of the reaction gas into the reaction chamber is repeatedly changed at predetermined time intervals.
【請求項5】 前記反応室内への反応ガスの供給及び停
止を自動的に制御するバルブ制御装置を使用し、反応ガ
スを断続的に供給するため、このバルブ制御装置に反応
ガスの供給時間及び停止時間を設定したプログラムを予
め登録しておき、被処理基板上に気相成長法により薄膜
を堆積する際、前記プログラムに基づいて反応ガスの供
給及び停止を自動的に制御することを特徴とする請求項
4に記載の気相成長方法。
5. Use of a valve control device for automatically controlling the supply and stop of the reaction gas into the reaction chamber and the intermittent supply of the reaction gas. A program in which a stop time is set is registered in advance, and when depositing a thin film on a substrate to be processed by a vapor phase growth method, the supply and the stop of the reaction gas are automatically controlled based on the program. The vapor phase growth method according to claim 4, wherein
【請求項6】 前記反応室への反応ガスの供給量を自動
的に制御するバルブ制御装置を使用し、反応ガスの供給
量を所定時間間隔で繰り返し変化させるため、このバル
ブ制御装置に時間に対する反応ガスの供給量の変化を設
定したプログラムを予め登録しておき、被処理基板上に
気相成長法により薄膜を堆積する際、前記プログラムに
基づいて反応ガスの供給量を自動的に制御することを特
徴とする請求項4に記載の気相成長方法。
6. A valve control device for automatically controlling a supply amount of a reaction gas to the reaction chamber, and a valve control device for controlling the supply amount of the reaction gas repeatedly at predetermined time intervals. A program in which a change in the supply amount of the reaction gas is set is registered in advance, and when depositing a thin film on the substrate to be processed by the vapor phase growth method, the supply amount of the reaction gas is automatically controlled based on the program. The method of claim 4, wherein:
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