JP2001023910A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JP2001023910A
JP2001023910A JP2000170532A JP2000170532A JP2001023910A JP 2001023910 A JP2001023910 A JP 2001023910A JP 2000170532 A JP2000170532 A JP 2000170532A JP 2000170532 A JP2000170532 A JP 2000170532A JP 2001023910 A JP2001023910 A JP 2001023910A
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JP
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gas
shower
film
separation
chambers
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JP2000170532A
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English (en)
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Takayuki Oba
隆之 大場
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャワー内のガス冷却を行うことができると
ともに、反応室内に均一なガス供給を行うことができ、
ガス噴き出し口附近でガス反応を抑えることができ、組
成分布、膜圧分布等を良好にして安定に成膜することが
でき、しかも装置をコンパクト化することができる半導
体製造装置を提供すること。 【解決手段】 ガスまたは液体を反応させる反応室2に
取付けられたプレート内に画成され、前記ガスまたは液
体を反応室2内に分離供給する複数の分離供給室1a、
1b、1cと、該複数の分離供給室にそれぞれ接続さ
れ、前記ガスまたは液体を前記複数の分離供給室から前
記反応室2に導入する複数の導入管4とからなるシャワ
ー7を設け、前記分離供給室を隣接するように構成する
とともに、前記プレートの外周部に冷却手段8を設け、
該冷却手段8を前記複数の分離供給室の全てに接するよ
うに配設した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体に用いる絶
縁膜、金属膜等の薄膜を気相成長法により形成する際
の、ガスを供給するシャワーを有する半導体製造装置に
適用することができ、特に均一なガス供給を行うことが
でき、反応室内のガス噴き出し口附近でガス反応を抑え
ることができる半導体製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】ULSIデバイスでは、個々の膜の薄膜
化が著しく、大口径基板上に均一に薄膜を形成しなけれ
ばならない。そして、選択成長等、気相成長法を用いる
成膜では、基板の侵食防止または選択性の維持等が要求
されている。
【0003】このため、均一なガス供給を行うことがで
き、反応室内のガス噴き出し口附近でガスの反応を抑え
ることができる半導体製造装置が要求されている。
【0004】従来、半導体に用いる絶縁膜、金属膜等の
薄膜を気相成長法により形成する際のガス供給には、図
2(a)に示すように、ノズル31a、31b、31c
を用いてシリコン等からなる基板32が設置された反応
室33内にガスを供給する方法と、図2(b)に示すよ
うに、シャワー34を用いて反応室33内にガスをシャ
ワー状にして供給する方法と、図2(c)に示すよう
に、ノズル31a、31b、31c(シャワーでもよ
い)と基板32との距離を適当に離してガスを供給する
方法等とが挙げられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記した図2(a)に
示すノズル31a、31b、31cを用いてガスを供給
する方法では、ノズル31a、31b、31cのガス噴
き出し口附近でガスの濃度分布が生じており、特にノズ
ル31aとノズル31b間の領域(あるいはノズル31
bとノズル31c間)で高濃度になっており、しかも、
ノズル31a、31b、31cと基板31間の距離が近
い場合、ガス噴き出し口附近では高温になっている。こ
のため、この高濃度になっている領域で反応が起って生
成物が形成されてしまい、この生成物がゴミ(パーティ
クル)になって安定した成膜を行い難いという問題があ
った。
【0006】また、上記した図2(b)に示すシャワー
34を用いてガスを供給する方法もノズル31a、31
b、31cのみを用いてガスを供給する方法と同様、シ
ャワー34内のノズル31a、31b、31cのガス噴
き出し口付近ではガスの濃度分布が生じており、特に各
ガス噴き出し口間の領域で高濃度になっており、しか
も、シャワー34内では高温になっている。このため、
この高濃度になっている領域で反応が起って生成物が形
成されてしまい、この生成物がゴミとなったり、このゴ
ミによりシャワー34のガス噴き出し口が塞がってしま
って安定した成膜を行い難いという問題があった。
【0007】上記シャワー34内が高温になるという問
題を解決する手段としてはシャワー34側面またはシャ
ワー34上面に冷却手段を設ければよいと考えられる
が、シャワー34内は中空であるため熱伝導が非常に悪
く冷却手段を設けてもシャワー34内を冷却させるには
ほとんど効果がなかった。
【0008】上記のように濃度分布が生じると堆積速度
に影響し、膜厚分布を悪くするという問題があった。ま
た、混合ガスを用いた場合は混合が不均一になるため組
成分布や膜圧分布を悪くし、選択成長の場合は異常成長
が起き易いという問題があった。
【0009】上記生成物の発生は反応性の高いガス(例
えばSiH4ガス+O2ガス、 SiH4ガス+WF6
ス)を用いる際特に多量に発生する傾向がある。
【0010】上記濃度分布が生じるという問題を解消す
るために、図2(c)に示すように、ノズル31a、3
1b、31c(あるいはシャワー)と基板32の距離を
離して濃度分布を小さくしガス噴き出し口付近を低温に
して反応を抑える方法が挙げられるが、この方法では装
置自身のサイズが大きくなり、減圧する等のメンテナン
スが非常に面倒になり、あるいはガスが分散するため収
率が低下し、コストが高くなる等の問題があり実用的で
なかった。
【0011】そこで、本発明は、シャワー内のガス冷却
を行うことができるとともに、反応室内に均一なガス供
給を行うことができ、ガス噴き出し口附近でガス反応を
抑えることができ、組成分布、膜圧分布等を良好にして
安定に成膜することができ、しかも装置をコンパクト化
することができる半導体製造装置を提供することを目的
としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体製造
装置は上記目的達成のため、少なくとも1種類以上のガ
スまたは液体を用いて気相または液相成長法により成膜
する半導体製造装置において、ガスまたは液体を反応さ
せる反応室に取付けられたプレート内に画成され、前記
ガスまたは液体を反応室内に分離供給する複数の分離供
給室と、該複数の分離供給室にそれぞれ接続され、前記
ガスまたは液体を前記複数の分離供給室から前記反応室
に導入する複数の導入管とからなるシャワーを設け、前
記分離供給室を隣接するように構成するとともに、前記
プレートの外周部に冷却手段を設け、該冷却手段を前記
複数の分離供給室の全てに接するように配設したもので
ある。
【0013】本発明においては、少なくとも1種類以上
のガスまたは液体を用いて成膜する場合であればよく、
例えば1種類のガスまたは液体を用いて成膜する場合に
は単結晶シリコン膜、ポリシリコン膜、アモルファスシ
リコン膜、Ge膜等の成膜を形成する場合が挙げられ
る。また、成長方法としては気相成長法のみならず液相
成長法であってもよく、この液相成長法としては例えば
TEOSとH2OによりSiO2膜を形成する場合が挙げ
られる。
【0014】また、本発明においては各分離供給室はシ
ャワー内で垂直方向に配置されている場合であってもよ
い。
【0015】(作用)本発明では、図1に示すように、
分離供給室1a、1bから各々ガス導入管4を介して多
孔板5のガス噴き出し口6まで均一なガスが導入されて
いるため、反応室2内に均一なガス供給を行うことがで
きる。なお、ここでは分離供給室1cからはガス導入管
4を介さずに直接多孔板5のガス噴き出し口まで均一な
ガスが導入される。そして、シャワー7側面には冷却手
段8が設けられており、各分離供給室1a、1b、1c
がシャワー7のプレートで覆われているため、従来のシ
ャワー7内が中空の場合よりも熱伝導が非常に良くなる
ため、分離供給室1a、1b、1c内の冷却効果を向上
させることができる。このため、従来よりも冷却され、
かつ均一なガスを反応室2内に供給することができるた
め多孔板5のガス噴き出し口6付近でガスの濃度分布を
生じ難くすることができる。しかも、従来のノズルでガ
スを供給する場合(シャワー内でノズルでガスを供給す
る場合も同様)よりもガスを均等に分配して供給してい
るため、多孔板5のガス噴き出し口6付近ではガス濃度
を低濃度にすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0017】図1は本発明に係る半導体製造装置の一実
施形態を説明する図である。図1において、1a、1
b、1cは反応室2に取付けられたプレート内に画成さ
れ、各ガスを反応室2内に分離供給する分離供給室で、
分離供給室1aには反応ガスとしてSiH4ガスがガス
入口3aから導入され、分離供給室1bにはキャリアガ
スとしてH2ガスがガス入口3bから導入され、分離供
給室1cには反応ガスとしてWF6ガスがガス入口3c
から導入される。4は各々分離供給室1a、1bと接続
され、各ガスを多孔板5のガス噴き出し口6まで導入す
るガス導入管である。なお、ここでは、分離供給室1c
からはガス導入管4を介さずに直接多孔板5のガス噴き
出し口までガスが導入される。多孔板5はガス導入管4
と接続され、ガス導入管4からの各ガスをガス噴き出し
口6を介して反応室2内に導入するとともに、分離供給
室1cからのガスをガス噴き出し口6を介して反応室2
内に導入するようになっている。7はシャワーで、この
シャワー7は分離供給室1a、1b、1c、ガス導入管
4及びガス噴き出し口6を有する多孔板5からなってい
る。8はシャワー7のプレートの外周部に設けられると
ともに、隣接するように構成された複数の分離供給室の
全てに接するように配設された冷却手段、9はカーボン
(石英、金属等でもよい)からなるサセブタ10上に設
けられたウエハ、11はガス排気ロ、12はウエハ9を
加熱するIRランプである。
【0018】まず、図1に示す成長装置を用いて以下に
示す成長条件でCVD−Wの選択成長を行った。下地に
シリコン面が露出しているコンタクトホールを有するウ
エハ9を用い、タングステンをコンタクトホール内に埋
め込む選択成長の場合である。
【0019】(成長条件)WF6ガス/H2ガス/SiH
4ガスの流量:5sccm/200sccm/3scc
m、成長温度300℃、成長圧力:0.2Torr、堆
積時間:120秒
【0020】その結果、従来のノズル、シャワーを有す
る製造装置を用いる場合よりもパーティクルの発生を少
なくすることができ、組成分布、膜厚分布に優れたW膜
を形成することができた。
【0021】すなわち、上記実施形態では、反応室2に
取付けられたプレート内に画成され、各ガスを反応室2
内に分離供給する分離供給室1a、1b、1cと、分離
供給室1a、1bと接続され、多孔板5のガス噴き出し
口6まで導入するガス導入管4、このガス導入管4と接
続され、ガス導入管4からのガスをガス噴き出し口6を
介して反応室2内に導入する多孔板5とからシャワー7
を構成している。このように、分離供給室1a、1bか
らガス導入管4を介して多孔板5のガス噴き出し口6ま
で均一なガスが導入されるため、反応室2内に均一なガ
ス供給を行うことができる。なお、ここでは分離供給室
1cからはガス導入管4を介さずに直接多孔板5のガス
噴き出し口6まで均一なガスが導入される。そして、分
離供給室1a、1b、1cを隣接するように構成すると
ともに、シャワー7のプレートの外周部に冷却手段8を
設け、冷却手段8を複数の分離供給室1a、1b、1c
の全てに接するように配設しており、各分離伏給室1
a、1b、1cがシャワー7のプレートで覆われている
ため従来のシャワー7内が中空の場合よりも熱伝導が非
常に良くなるため、分離供給室1a、1b、1c内の冷
却効果を向上させることができる。このため、従来より
も冷却され、かつ均一なガスを反応室2内に供給するこ
とができるため、多孔板5のガス噴き出し口6附近でガ
スの濃度分布を生じ難くすることができる。しかも、従
来のノズルでガスを供給する場合(シャワー内でノズル
でガスを供給する場合も同様)よりもガスを均等に分配
して供給しているため、多孔板5のガス噴き出し口6附
近ではガス濃度を低濃度にすることができる。したがっ
て、ガス噴き出し口6附近でガス反応を抑えることがで
き、組成分布、膜厚分布等を良好にして安定に成膜する
ことができ、しかも装置をコンパクト化することができ
る。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、複数のガスまたは液体
はシャワーのプレートと接触することで均一に冷却され
るとともに反応室内に均一に供給されるので、噴き出し
口附近での反応を抑えることができるとともに成膜する
ウエハ表面での濃度を一様にすることができ、組成分
布、膜圧分布等を良好にして安定に成膜することがで
き、しかも装置をコンパクト化することができるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体製造装置の一実施形態の製
造装置を示す概略図
【図2】従来の製造装置を示す概略図
【符号の説明】
1a、1b、1c……分離供給室 2……反応室 4……ガス導入管 5……多孔板 6……ガス噴き出し口 7……シャワー 8……冷却手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも1種類以上のガスまたは液体を
    用いて気相または液相成長法により成膜する半導体製造
    装置において、ガスまたは液体を反応させる反応室に取
    付けられたプレート内に画成され、前記ガスまたは液体
    を反応室内に分離供給する複数の分離供給室と、該複数
    の分離供給室にそれぞれ接続され、前記ガスまたは液体
    を前記複数の分離供給室から前記反応室に導入する複数
    の導入管とからなるシャワーを設け、前記分離供給室を
    隣接するように構成するとともに、前記プレートの外周
    部に冷却手段を設け、該冷却手段を前記複数の分離供給
    室の全てに接するように配設したことを特徴とする半導
    体製造装置。
  2. 【請求項2】前記各分離供給室が前記シャワー内で垂直
    方向に配置されていることを特徴とする請求項1記載の
    半導体製造装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020087535A (ko) * 2001-05-14 2002-11-23 삼성전자 주식회사 화학증기증착 쳄버의 개스공급장치
DE102005055468A1 (de) * 2005-11-22 2007-05-24 Aixtron Ag Verfahren zum Abscheiden von Schichten in einem CVD-Reaktor sowie Gaseinlassorgan für einen CVD-Reaktor
CN105200395A (zh) * 2014-06-18 2015-12-30 中微半导体设备(上海)有限公司 用于mocvd设备的进气及冷却装置

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CN105200395A (zh) * 2014-06-18 2015-12-30 中微半导体设备(上海)有限公司 用于mocvd设备的进气及冷却装置
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Effective date: 20020813