JP2003203871A - Semiconductor manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置の反
応室の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体製造装置、例えば成膜装置
における反応室構造の一例を図２（ａ）、（ｂ）に示
す。図２（ａ）は縦断面構造を示し、図２（ｂ）は、図
２（ａ）のＡ−Ａ矢視図を示す。図２において、２０は
スリムチューブ（反応管）、２１は反応ガスノズル、２
２はドーパントガスノズル、２３はドーパントガスノ
ズル、２４はドーパントガスノズル、２５はドーパ
ントガスノズル、２６はウエハ、２７はボート、２８
はボート支柱、２９は距離Ｂ、３０は回転駆動部、３１
はプロセスガス入口、３２はプロセスガス出口、３３は
ガスの流れを示す。
【０００３】この従来の反応管構造は、反応ガスノズル
２１、ドーパントガスノズル〜２２〜２５を、スリ
ムチューブ２０の内壁に溶接等で固定する構造であり、
また、ウエハ２６を搭載したボート２７を回転させる構
造であるので、図２（ｂ）に示すスリムチューブ２０の
内壁とウエハ２６との距離Ｂ（２９）を比較的大きくと
る必要があり、このため成膜反応（例えば、Ｂ濃度）が
不均一となる問題があり、また、Ｂ濃度の均一性を向上
させるために回転機構（回転軸３０）を設けているが、
ボート２７が回転するためスリムチューブ２０と上記ノ
ズル２１、２２〜２５とのクリアランスの関係で、スリ
ムチューブ２０の内径を小さくすることができないとい
う問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図２の従来の反応管構
造を有する成膜装置において、膜厚の均一性を向上する
ために長尺のスリムチューブ（細長い反応管）２０を採
用していたが、反応ガスノズル２１や、ドーパントガス
ノズル〜２２〜２５を、ウエハ２６とスリムチュー
ブ２０の内壁との間に設ける構造であるため、図２
（ｂ）に示す距離Ｂ（２９）が大きくなり、例えばドー
パント物質であるＢ（ボロン）濃度の均一性が良くなか
った。
【０００５】また、Ｂ濃度の均一性を向上するために、
回転機構（回転駆動部３０）を設けているが、ウエハ２
６を搭載したボート２７が回転するため、上記スリムチ
ューブ２０の内壁と上記ノズル２１、２２〜２５のクリ
アランスの関係で、スリムチューブ２０の内径を小さく
することはできなかった。
【０００６】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解決し、特にＢ等のドーパント濃度の均一性を向
上することのできる半導体製造装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とする
ものである。すなわち、本発明は請求項１に記載のよう
に、半導体製造装置において、反応管とボートとの間に
プロセスガスを導入するノズル部を設け、上記反応管の
内壁に、上記ノズル部を収納可能にするよう、上記反応
管の外側に突出させたノズル突出部を設けた反応管を具
備する半導体製造装置とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の半導体製造装置は、図１
（ａ）、（ｂ）に示すごとく、反応室を構成している長
尺の反応管（スリムチューブ）１の内壁と、ボート９に
保持されているウエハ（基板）８との距離〔距離Ａ（１
１）〕を可能な限り短く設定すると共に、上記反応管１
と上記ボート９の間にプロセスガスを導入するノズル部
（例えば、反応ガスノズル２、ドーパントガスノズル
〜３〜６）を設け、かつ反応管１の内壁に、上記ノズ
ル部のみ収納可能な大きさの窪みを有するノズル突出部
７を、上記反応管の外側に突出させて設けた反応管構造
とするものであり、これによりスリムチューブ（反応
管）１の内径をさらに小さく設定することが可能とな
り、例えば、Ｂ（ボロン）等のドーパントガスの反応性
の均一化を図り、Ｂ濃度均一性を向上できる反応管構造
を備えた半導体製造装置である。なお、図１において、
１０はボート支柱、１２は回転駆動部、１３はプロセス
ガス入口、１４はプロセスガス出口、１５はガスの流れ
を示す。
【０００９】本発明の反応管構造は、上記反応管１とボ
ート９との間に、プロセスガスを導入する複数のガスノ
ズルを設けるものであって、例えば、減圧ＣＶＤ法によ
り、Ｓｉエピタキシャル成長膜またはＳｉＧｅエピタキ
シャル成長膜をウエハ８上に成長させる場合には、反応
ガスとしてＳｉＨ４（０.５〜３ ｌ／ｍｉｎ）およびＧ
ｅＨ４（０〜３ ｌ／ｍｉｎ、ただし、Ｓｉエピタキシ
ャル成長ではＧｅＨ４の流量を零とする）およびキャリ
アガスとしてＨ２（０.１〜１０ ｌ／ｍｉｎ）を反応ガ
スノズル２より反応管１中に導入し、さらにドーピング
ガスとして、例えば、ＢＣｌ３（０〜２０ｃｍ３／ｍｉ
ｎ、ただし、ドーピングするＢ濃度により流量を変更す
る）を、ドーパントガスノズル〜３〜６に分割して
導入する。
【００１０】そして、上記複数のノズル部は、反応管１
の内壁に、上記ノズル部のみ収納可能な大きさの窪みを
有するノズル突出部７を、上記反応管１の外側に突出さ
せて設けた反応管構造とするものであり、これによりス
リムチューブ（反応管）１の内径をさらに小さく設定す
ることが可能となり、反応管１とボート９との距離を短
くすることができ、高清浄雰囲気で良質の薄膜を生成
し、例えば、Ｂ（ボロン）等のドーパントガスの反応性
の均一化を図ることができ、Ｂ濃度均一性を向上するこ
とができる。
【００１１】本発明の反応管構造を備えた半導体製造装
置を用い、反応ガスとしてＳｉＨ４の流量を０.５〜３
ｌ／ｍｉｎおよびＧｅＨ４の流量を０〜３ ｌ／ｍｉ
ｎ、キャリヤガスとしてＨ２の流量を０.１〜１０ ｌ／
ｍｉｎ、ドーピングガスとしてＢＣｌ３の流量を０〜２
０ｃｍ３／ｍｉｎ、にそれぞれ設定し、成膜圧力を１０
〜６０ Ｐａ、成膜温度４００〜６００℃で、減圧ＣＶ
Ｄ法により、２００ｍｍウエハ上にＳｉＧｅのエピタキ
シャル成長膜を形成した。そして、このＳｉＧｅ膜をウ
エハ面内９ポイントのシート抵抗面内分布（±％）を測
定した結果、図３（ｂ）に示す従来の標準反応管では、
シート抵抗面内分布が±７.２％であったが、図３
（ａ）に示す本発明のスリムチューブ反応管を用いた場
合のシート抵抗面内分布は±２.８％であり、優れたＢ
濃度の均一性を示した。
【００１２】また、本発明の半導体製造装置は、プロセ
スガスを導入する複数のガスノズル部のみを反応管１の
内壁を外側に突出させたノズル突出部７に設ける構造と
することにより、細長いスリムチューブ型の反応管１の
内径をさらに小さくすることができ、上記反応管１の内
壁とウエハ８を保持するボート９との距離を限りなく小
さく設定することが可能となり、例えば成膜組成、膜厚
の均一化、Ｂ等のドーパント濃度の均一化を図ることが
可能となる。また、その際、ボート９を回転させるが、
プロセスガスを導入するノズル部は、上記反応管の突出
部７に設けているのでボート９の回転は自在である。
【００１３】また、本発明の反応管構造において、例え
ば、拡散装置用のチューブ（ノズルが反応管外壁に溶接
されている）のような構造にすれば、反応管内径を小さ
くすることも可能であるが、本発明は上記複数のノズル
を溶接などで固定せず、単独で交換可能な構造に設けて
いるので、反応管のノズル部の保守点検ならびに補修が
極めて容易となる。
【００１４】また、本発明の反応管構造を用いることに
より、上記Ｂ等のドーパント濃度の均一性以外にも、他
膜種の成分組成の均一化、あるいは膜厚の均一性の向上
等も可能となる。
【００１５】
【発明の効果】本発明の半導体製造装置は、プロセスガ
スを導入するノズル部のみを反応管の内壁に設けたノズ
ル突出部の内部に収納する構造であるので、反応管の内
径をいっそう小さくすることができ、ウエハを搭載した
ボートと反応管内壁との距離を短い距離に設定すること
ができ、成膜組成、膜厚の均一化およびＢ等のドーパン
ト濃度の均一化を図ることが可能となる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the structure of a reaction chamber of a semiconductor manufacturing apparatus. 2. Description of the Related Art FIGS. 2A and 2B show an example of a reaction chamber structure in a conventional semiconductor manufacturing apparatus, for example, a film forming apparatus. FIG. 2A shows a vertical cross-sectional structure, and FIG. 2B shows a view taken on line AA of FIG. 2A. In FIG. 2, 20 is a slim tube (reaction tube), 21 is a reaction gas nozzle, 2
2 is a dopant gas nozzle, 23 is a dopant gas nozzle, 24 is a dopant gas nozzle, 25 is a dopant gas nozzle, 26 is a wafer, 27 is a boat, 28
Is a boat support, 29 is a distance B, 30 is a rotary drive, 31
Indicates a process gas inlet, 32 indicates a process gas outlet, and 33 indicates a gas flow. In this conventional reaction tube structure, a reaction gas nozzle 21 and dopant gas nozzles to 22 to 25 are fixed to the inner wall of a slim tube 20 by welding or the like.
Further, since the boat 27 on which the wafer 26 is mounted is rotated, the distance B (29) between the inner wall of the slim tube 20 and the wafer 26 shown in FIG. There is a problem that the film formation reaction (for example, B concentration) becomes non-uniform, and a rotation mechanism (rotation shaft 30) is provided to improve the uniformity of B concentration.
Due to the rotation of the boat 27, there is a problem that the inner diameter of the slim tube 20 cannot be reduced due to the clearance between the slim tube 20 and the nozzles 21, 22 to 25. In the film forming apparatus having the conventional reaction tube structure shown in FIG. 2, a long slim tube (slim reaction tube) 20 is used to improve the uniformity of the film thickness. However, since the reaction gas nozzle 21 and the dopant gas nozzles to 22 to 25 are provided between the wafer 26 and the inner wall of the slim tube 20, FIG.
The distance B (29) shown in (b) became large, and for example, the uniformity of the concentration of B (boron) as a dopant substance was not good. Further, in order to improve the uniformity of the B concentration,
A rotation mechanism (rotation drive unit 30) is provided.
Since the boat 27 on which the 6 is mounted rotates, the inner diameter of the slim tube 20 cannot be reduced due to the clearance between the inner wall of the slim tube 20 and the nozzles 21, 22 to 25. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the prior art and to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of improving the uniformity of the concentration of dopant such as B in particular. [0007] In order to achieve the above object, the present invention is configured as described in the claims. That is, according to the present invention, in a semiconductor manufacturing apparatus, a nozzle portion for introducing a process gas is provided between a reaction tube and a boat, and the nozzle portion can be housed in an inner wall of the reaction tube. Thus, the present invention provides a semiconductor manufacturing apparatus including a reaction tube provided with a nozzle projection protruding outside the reaction tube. FIG. 1 shows a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention.
As shown in (a) and (b), a distance [distance A between an inner wall of a long reaction tube (slim tube) 1 constituting a reaction chamber and a wafer (substrate) 8 held in a boat 9 [distance A (1
1)] is set as short as possible, and
A nozzle portion (for example, a reaction gas nozzle 2, a dopant gas nozzle to 3 to 6) for introducing a process gas is provided between the boat and the boat 9, and a recess having a size capable of accommodating only the nozzle portion is provided in the inner wall of the reaction tube 1. Is formed in a reaction tube structure provided so as to protrude outside of the reaction tube, whereby the inner diameter of the slim tube (reaction tube) 1 can be further reduced. This is a semiconductor manufacturing apparatus provided with a reaction tube structure capable of improving the uniformity of the B concentration by making the reactivity of dopant gas such as B (boron) uniform. In FIG. 1,
Reference numeral 10 denotes a boat support, 12 denotes a rotation drive unit, 13 denotes a process gas inlet, 14 denotes a process gas outlet, and 15 denotes a gas flow. In the reaction tube structure of the present invention, a plurality of gas nozzles for introducing a process gas are provided between the reaction tube 1 and the boat 9. For example, a Si epitaxial growth film or SiGe is formed by a low pressure CVD method. When an epitaxial growth film is grown on the wafer 8, SiH 4 (0.5 to 3 l / min) and G
eH 4 (0 to 3 l / min; however, the flow rate of GeH 4 is set to zero in Si epitaxial growth) and H 2 (0.1 to 10 l / min) as a carrier gas from the reaction gas nozzle 2 into the reaction tube 1. Introduced, and as a doping gas, for example, BCl 3 (0 to 20 cm 3 / mi)
n, the flow rate of which is changed depending on the B concentration to be doped) is introduced separately into the dopant gas nozzles 3 to 6. [0010] The plurality of nozzles are connected to the reaction tube 1.
A reaction tube structure in which a nozzle projection 7 having a recess large enough to accommodate only the nozzle portion is provided on the inner wall of the reaction tube 1 so as to protrude outside the reaction tube 1, thereby providing a slim tube (reaction tube). The inner diameter of the tube 1 can be further reduced, the distance between the reaction tube 1 and the boat 9 can be shortened, and a high-quality thin film can be produced in a high-purity atmosphere. The reactivity of the dopant gas can be made uniform, and the B concentration uniformity can be improved. Using a semiconductor manufacturing apparatus having a reaction tube structure according to the present invention, the flow rate of SiH 4 as a reaction gas is set to 0.5 to 3
1 / min and the flow rate of GeH 4 are 0-3 l / mi.
n, the flow rate of H 2 as a carrier gas is 0.1 to 10 l /
min, the flow rate of BCl 3 as a doping gas is set to 0 to 2
0 cm 3 / min, and a film formation pressure of 10 cm 3 / min.
~ 60 Pa, film formation temperature 400 ~ 600 ℃, reduced pressure CV
By method D, an epitaxially grown SiGe film was formed on a 200 mm wafer. Then, as a result of measuring the sheet resistance in-plane distribution (±%) at 9 points on the wafer surface of the SiGe film, the conventional standard reaction tube shown in FIG.
Although the sheet resistance in-plane distribution was ± 7.2%, FIG.
The sheet resistance distribution in the case of using the slim tube reaction tube of the present invention shown in FIG.
It showed uniformity of concentration. Further, the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention has a structure in which only a plurality of gas nozzles for introducing a process gas are provided in a nozzle projection 7 in which the inner wall of the reaction tube 1 projects outward. The inner diameter of the mold reaction tube 1 can be further reduced, and the distance between the inner wall of the reaction tube 1 and the boat 9 holding the wafer 8 can be set as small as possible. And the concentration of dopant such as B can be made uniform. At that time, the boat 9 is rotated,
Since the nozzle for introducing the process gas is provided on the protruding portion 7 of the reaction tube, the boat 9 can rotate freely. In the structure of the reaction tube of the present invention, for example, if the structure is a tube for a diffusion device (a nozzle is welded to the outer wall of the reaction tube), the inside diameter of the reaction tube can be reduced. However, in the present invention, since the plurality of nozzles are provided in a structure that can be replaced independently without being fixed by welding or the like, maintenance and inspection and repair of the nozzle portion of the reaction tube become extremely easy. Further, by using the reaction tube structure of the present invention, in addition to the uniformity of the dopant concentration of B or the like, it is possible to uniformize the component composition of other film types or to improve the uniformity of the film thickness. It becomes. The semiconductor manufacturing apparatus of the present invention has a structure in which only the nozzle portion for introducing the process gas is accommodated inside the nozzle projection provided on the inner wall of the reaction tube. The distance between the boat on which the wafer is mounted and the inner wall of the reaction tube can be set to be short, and the film formation composition, film thickness, and dopant concentration such as B can be made uniform. Becomes possible.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態で例示した半導体製造装置
の反応管構造を示す模式図。
【図２】従来の半導体製造装置の反応管構造を示す模式
図。
【図３】本発明の実施の形態で例示したウエハ面内９ポ
イントのシート抵抗面内分布の測定点を示す図。
【符号の説明】
１…スリムチューブ（反応管）
２…反応ガスノズル
３…ドーパントガスノズル
４…ドーパントガスノズル
５…ドーパントガスノズル
６…ドーパントガスノズル
７…ノズル突出部
８…ウエハ
９…ボート
１０…ボート支柱
１１…距離Ａ
１２…回転駆動部
１３…プロセスガス入口
１４…プロセスガス出口
１５…ガスの流れ
２０…スリムチューブ（反応管）
２１…反応ガスノズル
２２…ドーパントガスノズル
２３…ドーパントガスノズル
２４…ドーパントガスノズル
２５…ドーパントガスノズル
２６…ウエハ
２７…ボート
２８…ボート支柱
２９…距離Ｂ
３０…回転駆動部
３１…プロセスガス入口
３２…プロセスガス出口
３３…ガスの流れBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a reaction tube structure of a semiconductor manufacturing apparatus exemplified in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing a reaction tube structure of a conventional semiconductor manufacturing apparatus. FIG. 3 is a view showing measurement points of sheet resistance in-plane distribution at nine points in a wafer plane exemplified in the embodiment of the present invention; DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Slim tube (reaction tube) 2 ... Reaction gas nozzle 3 ... Dopant gas nozzle 4 ... Dopant gas nozzle 5 ... Dopant gas nozzle 6 ... Dopant gas nozzle 7 ... Nozzle protrusion 8 ... Wafer 9 ... Boat 10 ... Boat support 11 ... Distance A 12 Rotation drive unit 13 Process gas inlet 14 Process gas outlet 15 Gas flow 20 Slim tube (reaction tube) 21 Reaction gas nozzle 22 Dopant gas nozzle 23 Dopant gas nozzle 24 Dopant gas nozzle 25 Dopant gas nozzle 26 wafer 27 boat 28 boat support 29 distance B 30 rotation drive 31 process gas inlet 32 process gas outlet 33 gas flow
フロントページの続き (72)発明者 森谷 敦 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 Ｆターム(参考） 4K030 AA03 AA06 AA20 BA26 BA29 CA12 EA06 GA13 KA04 KA05 5F045 AC01 AC19 DP19 EM08 EM10Continuation of front page (72) Inventor Atsushi Moriya 3-14-20 Higashinakano, Nakano-ku, Tokyo Stock Hitachi Kokusai Electric Inc. F term (reference) 4K030 AA03 AA06 AA20 BA26 BA29 CA12 EA06 GA13 KA04 KA05 5F045 AC01 AC19 DP19 EM08 EM10
Claims (1)
との間にプロセスガスを導入するノズル部を設け、上記
反応管の内壁に、上記ノズル部を収納可能にするよう、
上記反応管の外側に突出させたノズル突出部を設けた反
応管を具備することを特徴とする半導体製造装置。Claims: 1. In a semiconductor manufacturing apparatus, a nozzle portion for introducing a process gas is provided between a reaction tube and a boat, and the nozzle portion can be housed in an inner wall of the reaction tube. ,
A semiconductor manufacturing apparatus, comprising: a reaction tube provided with a nozzle protrusion protruding outside the reaction tube.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002002443A JP2003203871A (en) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | Semiconductor manufacturing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002002443A JP2003203871A (en) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | Semiconductor manufacturing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003203871A true JP2003203871A (en) | 2003-07-18 |
Family
ID=27642296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002002443A Pending JP2003203871A (en) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | Semiconductor manufacturing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003203871A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8002895B2 (en) | 2006-08-04 | 2011-08-23 | Tokyo Electron Limited | Heat processing apparatus for semiconductor process |
| KR101814478B1 (en) * | 2010-06-15 | 2018-01-04 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Support structure, processing container structure and processing apparatus |
-
2002
- 2002-01-09 JP JP2002002443A patent/JP2003203871A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8002895B2 (en) | 2006-08-04 | 2011-08-23 | Tokyo Electron Limited | Heat processing apparatus for semiconductor process |
| KR101814478B1 (en) * | 2010-06-15 | 2018-01-04 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Support structure, processing container structure and processing apparatus |
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