JP2000269200A - 常圧化学的気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウェハ面内の不純物濃度や膜厚のばらつきが低
減されたＣＶＤ膜を形成可能な常圧ＣＶＤ装置のガスノ
ズルヘッドを提供する。 【解決手段】ウェハ１を搭載した搬送ベルト２１上のウ
ェハ面上にＣＶＤ膜を形成するための反応ガスを供給す
るために搬送ベルトの上方に配設されたガスノズル１０
は、搬送ベルトのウェハ搭載面に対向するガス噴出口１
１を有するガスノズルヘッド本体と、ガス噴出口の開口
周縁付近の少なくとも一部に配設され、ガス噴出口から
ウェハの面上に供給された反応ガスをウェハ面上で部分
的に滞留させるガス分布安定板１５と、ガスノズルヘッ
ド本体およびガス分布安定板の側方および上側を囲むよ
うに配設され、排気口１３が設けられたガスノズルカバ
ー１４とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
工程で使用される常圧ＣＶＤ（化学的気相成長）装置に
係り、特にガスノズルの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、連続型の常圧ＣＶＤ装置の処理
室内部の構成例を示す。

【０００３】図３において、１は被処理ウェハ（半導体
ウェハ）、２１は前記ウェハ１を搭載して水平方向に移
動させる搬送ベルト、２２は前記搬送ベルト２１を走行
させる駆動機構である。

【０００４】２３は搬送ベルト２１の下方に配設された
ヒータ、２４はヒータ２３の上方に配設され、ヒータ２
３の熱を搬送ベルト２１上のウェハ１に均一に加熱する
ための均熱板である。

【０００５】３０は、搬送ベルト２１上のウェハの上方
で搬送方向に複数個配設され、ウェハ面上に酸化膜、Ｐ
ＳＧ（リンガラス）膜、ＢＳＧ膜（ボロンガラス）膜な
どのＣＶＤ膜を形成するための反応ガス（材料ガス）を
供給するためのガスノズルである。なお、前記複数個の
ガスノズル３０は、それぞれ同一の反応ガスを供給する
場合やそれぞれ異なる反応ガスを供給する場合がある。

【０００６】２６は，搬送ベルト２１、均熱板２４およ
びヒータ２３の下方に配設され、ガスノズル３０からウ
ェハ面上に供給された反応ガスによるＣＶＤ処理後のガ
スを収集して下方の排気ラインに排出するための排気部
である。

【０００７】図４は、図３中のガスノズル３０およびそ
れに対向する搬送ベルト部分の従来例を示している。

【０００８】このガスノズルは、ウェハ１を搭載して搭
載する搬送ベルト２１上（ウェハ上面）に対向するガス
噴出口３１を有するガスノズルヘッド３２の側方および
上側を囲むようにガスノズルカバー３３が配設され、こ
のガスノズルカバー３３の上面部に設けられた排気口３
４は排気ラインに連結されている。

【０００９】これにより、ガス噴出口３１からウェハ面
上に供給された反応ガスによるウェハ上でのＣＶＤ処理
後のガスが、ガスノズルヘッド３２とガスノズルカバー
３３との間隙を経てガスノズルカバー３３の排気口３４
から上方の排気ラインに排出（吸引）されるようになっ
ている。

【００１０】なお、搬送ベルト２１には、長さ方向（搬
送方向）に間欠的に隙間２１ａが形成されており、前記
ガス噴出口３１からウェハ面上に供給された反応ガスに
よる処理後のガスが上記隙間２１ａを経てヒータ下方の
排気部２６から下方の排気ラインに排出（吸引）される
ようになっている。

【００１１】しかし、上記したような従来の常圧ＣＶＤ
装置においては、反応ガスやＣＶＤ処理後のガスの一部
が排気される量（排気量）にばらつきがあり、また、搬
送ベルトの走行速度やガス条件の影響を受け易く、形成
されたＣＶＤ膜のウェハ面内の不純物濃度や膜厚のばら
つきが大きい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
常圧ＣＶＤ装置は、ガスの排気量にばらつきがあり、搬
送ベルトの走行速度やガス条件の影響を受け易く、形成
されたＣＶＤ膜のウェハ面内の不純物濃度や膜厚のばら
つきが大きいという問題があった。

【００１３】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、ウェハ面内の不純物濃度や膜厚のばらつきが
低減されたＣＶＤ膜を形成し得る常圧化学的気相成長装
置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の常圧化学的気相
成長装置は、処理対象となる半導体ウェハを搭載して水
平方向に移動させる搬送ベルトと、前記搬送ベルトの上
方に配設され、前記搬送ベルト上に搭載されて移動する
半導体ウェハの面上にＣＶＤ膜を形成するための反応ガ
スを供給するガスノズルとを具備し、前記ガスノズル
は、前記搬送ベルトのウェハ搭載面に対向するガス噴出
口を有するガスノズルヘッド本体と、前記ガスノズルヘ
ッド本体のガス噴出口の開口周縁付近の少なくとも一部
に配設され、前記ガス噴出口から前記半導体ウェハの面
上に供給された反応ガスを半導体ウェハ面上で部分的に
滞留させるガス分布安定化部材と、前記ガスノズルヘッ
ド本体およびガス分布安定化部材の側方および上側を囲
むように配設され、排気口が設けられたガスノズルカバ
ーとを具備することを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る
常圧ＣＶＤ装置のガスノズルおよびそれに対向する搬送
ベルト部分を取り出して一例を示している。

【００１７】図１に示すガスノズル１０は、ウェハ１を
搭載して搭載する搬送ベルト２１上（ウェハ上面）に対
向するガス噴出口１１を有するガスノズルヘッド１２
と、このガスノズルヘッド１２の側方および上側を囲む
ように配設され、例えば上面部に設けられた排気口１３
に排気ラインが連結されるガスノズルカバー１４とを具
備する。

【００１８】この場合、上記ガスノズルヘッド１２は、
ガスノズルヘッド本体のガス噴出口１１の開口周縁付近
の少なくとも一部にガス分布安定化部材（例えばガス分
布安定板１５）が配設されている。

【００１９】上記ガス分布安定板１５は、ガス噴出口１
１の方形状の開口周縁部のうち、搬送ベルト２１の搬送
方向に交差（例えば直交）する方向の一対の対向周縁部
からそれぞれ搬送方向に沿う方向（例えば平行な方向）
に所定の長さだけ突出した水平部１５ａと、上記水平部
１５ａの先端が下方（搬送ベルト２１の方向）へ向かっ
て折れ曲げられて所定の高さだけ延びている垂直部１５
ｂとを有し、前記一対の対向周縁部に固定されている。

【００２０】なお、ガスノズルヘッド１２は、ガスノズ
ルヘッド本体のガス噴出口１１と搬送ベルト２１上に搭
載されたウェハ１の上面との対向間隔Ｌ１が例えば４〜
１０ｍｍとなるように配設されており、ガス噴出口１１
の方形状の開口の搬送ベルト２１幅方向の寸法は、ウェ
ハ１（例えば１００ｍｍφ）の直径より大きめに設定さ
れている。

【００２１】また、ガス分布安定板１５は、垂直部１５
ｂの高さＬ２（ガス噴出口１１の開口先端からの水平部
１５ａまでの距離）が例えば約５〜８ｍｍに設定されて
おり、水平部１５ａの長さＬ３（ガス噴出口１１から垂
直部１５ｂまでの距離）が例えば約１５〜２５ｍｍに設
定されている。

【００２２】この場合、一対の水平部１５ａの先端間距
離（ガス噴出口１１の方形状の開口の搬送ベルト長さ方
向の寸法）がウェハ１の直径より若干大きめになるよう
に設定されており、ガス噴出口１１の方形状の開口中心
がウェハ１中心に対向した状態の時に、ガス噴出口１１
およびガス分布安定板１５がウェハ１の上面を完全に覆
うようになる。

【００２３】また、前記ガスノズルカバー１４は、上記
ガス分布安定板１５が固定されているガスノズルヘッド
１２の側方および上側を囲むように配設されており、ガ
ス分布安定板１５の垂直部１５ｂとガスノズルカバー１
４の垂直側壁部１４ｂとの対向間隔として、この間隔に
おける排気流速が従来例のガスノズルヘッド３２とガス
ノズルカバー３３の垂直側壁部との対向間隔における排
気流速よりも低下しないように設定されている。

【００２４】上記ガスノズル１０を使用する常圧ＣＶＤ
装置の全体的な構成は、例えば図３を参照して前述した
ようなものである。

【００２５】即ち、図３において、１は被処理ウェハ
（半導体ウェハ）、２１は前記ウェハ１を搭載して水平
方向に移動させる搬送ベルト、２２は前記搬送ベルト２
１を走行させる駆動機構である。

【００２６】２３は搬送ベルト２１の下方に配設された
加熱装置（例えばヒータ）、２４はヒータ２３の上方に
配設され、ヒータ２３の熱を搬送ベルト２１上のウェハ
１に均一に加熱するための均熱板である。

【００２７】そして、搬送ベルト２１上に搭載されて移
動するウェハ１の面上に酸化膜、ＰＳＧ膜、ＢＳＧ膜膜
などのＣＶＤ膜を形成するための反応ガス（材料ガス）
を供給するために、図１に示したようなガスノズル１０
が搬送ベルト２１上のウェハ１の上方で搬送方向に複数
個配設されている。

【００２８】２６は搬送ベルト２１、均熱板２４および
ヒータ２３の下方に配設され、ガスノズル１０からウェ
ハ面上に供給された反応ガスによるＣＶＤ処理後のガス
を収集して下方の排気ラインに排出するための排気部で
ある。

【００２９】なお、搬送ベルト２１は、図１に示したよ
うに、長さ方向（搬送方向）に間欠的に隙間２１ａが形
成されており、前記ガス噴出口１１からウェハ面上に供
給された反応ガスの処理後のガスが上記隙間２１ａを経
てヒータ下方の排気部２６から下方の排気ラインに排出
されるようになっており、この点は図４に示した従来例
と同様である。

【００３０】また、ウェハ１面上にＣＶＤ膜が形成され
る際、反応処理後のガスが、ガスノズルヘッド１２とガ
スノズルカバー１４との間隙を経てガスノズルカバー１
４の排気口１３から上方の排気ラインに排出される。こ
の場合、ガス分布安定板１５の垂直部１５ｂとガスノズ
ルカバー１４の垂直側壁部１４ｂとの対向間隔における
排気流速が従来例の排気流速よりも低下しないように設
定されている。

【００３１】上記したように図３に示した常圧ＣＶＤ装
置に図１に示したガスノズル１０を使用した場合、ガス
ノズル１０のガス噴出口１１からウェハ面上に供給され
た反応ガスによりウェハ１面上でＣＶＤ膜が形成される
際、ガス分布安定板１５の存在により、ウェハ１面上に
おけるガスの滞留が部分的に発生し、材料ガス種がウェ
ハ面上に均一に当るようになる。

【００３２】結果として、ウェハ面内の温度分布の均一
性が向上し、形成されたＣＶＤ膜のウェハ面内の不純物
濃度や膜厚のばらつきが従来例よりも低減された。

【００３３】因みに、本発明の第１の実施の形態に係る
ガスノズル１０を使用した場合に得られたＣＶＤ膜のウ
ェハ面内の膜厚のばらつきは、２．２％であったが、従
来例のガスノズル３０を使用した場合に得られたＣＶＤ
膜のウェハ面内の膜厚のばらつき（３．５％）と比べて
大幅に改善された。

【００３４】また、図２は、図１に示したような第１の
実施の形態に係るガスノズルを使用した場合に得られた
ＣＶＤ膜（１）、（２）の表面シート抵抗値のばらつき
の測定結果を示しており、表面シート抵抗値のばらつき
は４．５％である。

【００３５】これに対して、図５は、従来例のガスノズ
ル（図４参照）を使用した場合に得られたＣＶＤ膜
（３）、（４）の表面シート抵抗値のばらつきの測定結
果を示しており、表面シート抵抗値のばらつきは、１
２．５％である。

【００３６】このように、第１の実施の形態に係るガス
ノズルを使用すれば、従来例のガスノズルを使用する場
合と比べて、ＣＶＤ膜の表面シート抵抗値のばらつき大
幅に改善されたことが分かる。

【００３７】

【発明の効果】上述したように本発明の常圧ＣＶＤ装置
によれば、ウェハ面内の不純物濃度や膜厚のばらつきが
低減されたＣＶＤ膜を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る常圧ＣＶＤ装
置のガスノズルおよびそれに対向する搬送ベルト部分を
取り出して一例を示す構成説明図。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係るガスノズルを
使用した場合に得られたＣＶＤ膜の表面シート抵抗値の
ばらつきの測定結果を示す図。

【図３】連続型の常圧ＣＶＤ装置の処理室内部の一例を
示す構成説明図。

【図４】図３中のガスノズルおよびそれに対向する搬送
ベルト部分の従来例を示す構成説明図。

【図５】図４のガスノズルを使用した場合に得られたＣ
ＶＤ膜の表面シート抵抗値のばらつきの測定結果を示す
図。

【符号の説明】

１…ウェハ、 １０…ガスノズル、 １１…ガス噴出口、 １２…ガスノズルヘッド、 １３…排気口、 １４…ガスノズルカバー、 １５…ガス分布安定板、 １５ａ…水平部、 １５ｂ…垂直部、 ２１…搬送ベルト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 BA42 CA04 CA12 EA05 EA06 EA11 FA10 GA04 GA14 JA09 KA45 5F045 AA03 AB31 AB35 AB36 AE29 AF01 BB01 BB04 DP21 DP23 DP27 EF02 EF20 5F058 BA20 BC01 BC02 BC04 BF01 BF02 BF03 BG02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理対象となる半導体ウェハを搭載して
   水平方向に移動させる搬送ベルトと、 前記搬送ベルトの上方に配設され、前記搬送ベルト上に
   搭載されて移動する半導体ウェハの面上に気相成長膜を
   形成するための反応ガスを供給するガスノズルとを具備
   し、 前記ガスノズルは、 前記搬送ベルトのウェハ搭載面に対向するガス噴出口を
   有するガスノズルヘッド本体と、 前記ガスノズルヘッド本体のガス噴出口の開口周縁付近
   の少なくとも一部に配設され、前記ガス噴出口から前記
   半導体ウェハの面上に供給された反応ガスを半導体ウェ
   ハ面上で部分的に滞留させるガス分布安定化部材と、 前記ガスノズルヘッド本体およびガス分布安定化部材の
   側方および上側を囲むように配設され、排気口が設けら
   れたガスノズルカバーとを具備することを特徴とする常
   圧化学的気相成長装置。
2. 【請求項２】 前記ガス分布安定化部材は、前記ガス噴
   出口の開口周縁のうちの一対の対向周縁部に固定された
   ガス分布安定板であり、前記ガス分布安定板は、前記ガ
   ス噴出口の方形の開口周縁部のうち、前記搬送ベルトの
   搬送方向に交差する方向の一対の対向周縁部からそれぞ
   れ搬送方向に沿う方向に所定の長さだけ突出した水平部
   と、前記水平部の先端部から搬送ベルト方向へ向かって
   所定の長さ延びている垂直部とを有することを特徴とす
   る請求項１記載の常圧化学的気相成長装置。
3. 【請求項３】 前記ガスノズルは、前記搬送ベルトのウ
   ェハ搭載面の上方で搬送方向に複数個配設されており、
   前記搬送ベルトの下方に配設され、前記反応ガスによる
   処理後のガスを外部に排出させる排気部をさらに具備す
   ることを特徴とする請求項１または２記載の常圧化学的
   気相成長装置。