JP2005045158A - Vapor-phase film-forming apparatus - Google Patents
Vapor-phase film-forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005045158A JP2005045158A JP2003279822A JP2003279822A JP2005045158A JP 2005045158 A JP2005045158 A JP 2005045158A JP 2003279822 A JP2003279822 A JP 2003279822A JP 2003279822 A JP2003279822 A JP 2003279822A JP 2005045158 A JP2005045158 A JP 2005045158A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- reaction chamber
- gas flow
- film
- chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明はウエハ基板を用いた半導体の製造、あるいはガラス基板を用いた液晶パネルの製造において、熱処理により各種膜を気相成長させる装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for vapor phase growth of various films by heat treatment in the manufacture of a semiconductor using a wafer substrate or the manufacture of a liquid crystal panel using a glass substrate.
従来の成膜装置としてはチャンバ内の反応性ガスの濃度を常にモニタする機構を具備するものがあった。図7は下記特許文献に記載された従来の成膜装置を説明する図面である。ここでは枚葉式の成膜装置について説明する。 Some conventional film forming apparatuses have a mechanism for constantly monitoring the concentration of the reactive gas in the chamber. FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional film forming apparatus described in the following patent document. Here, a single wafer deposition apparatus will be described.
1はマスフローコントローラー、2はキャリアガス配管、3は反応性ガス配管、4はチャンバ、5はウエハ、8は加熱ランプ、9は排気配管、11は吸引ポンプ、14はバイパス、21は流量調整バルブである。 1 is a mass flow controller, 2 is a carrier gas pipe, 3 is a reactive gas pipe, 4 is a chamber, 5 is a wafer, 8 is a heating lamp, 9 is an exhaust pipe, 11 is a suction pump, 14 is a bypass, 21 is a flow control valve It is.
チャンバ内の半導体基板を加熱し、キャリアガスと反応性ガスを流すことによって、薄膜形成、不純物拡散などを行う半導体製造装置に、チャンバ内の反応性ガスの濃度を常にモニタする機構を具備する。チャンバ内の反応ガス濃度が、マスフローコントローラで制御したガス流量比に等しくなってからプロセスを行うことにより、再現性が改善される。 A semiconductor manufacturing apparatus that performs thin film formation, impurity diffusion, and the like by heating a semiconductor substrate in the chamber and flowing a carrier gas and a reactive gas is equipped with a mechanism that constantly monitors the concentration of the reactive gas in the chamber. Reproducibility is improved by performing the process after the reaction gas concentration in the chamber becomes equal to the gas flow rate controlled by the mass flow controller.
上記反応ガス濃度をモニタする機構が、反応ガスの電気分解に伴う電流を検知する方式(定電位電解法)、あるいは隔膜を通過した反応ガスの酸化還元反応に伴う電流を検知する方式(ガルバニックセル法)であることを特徴としている。
しかしながら従来の構成では、成膜中のガス濃度を分析して、ガス流量比が等しくなってから成膜するのであるが、本方法の場合には分析に時間を要し、応答性が悪くなる。また、成膜中は熱反応後のガスを分析することになり供給中のガス流量を正確に測定することはできないという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, the gas concentration during film formation is analyzed, and the film formation is performed after the gas flow rate ratio becomes equal. However, in the case of this method, the analysis takes time and the responsiveness deteriorates. . In addition, during the film formation, the gas after the thermal reaction is analyzed, and the gas flow rate during supply cannot be accurately measured.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ガス導入当初の不安定な状態での成膜をなくし、更に、成膜中のガス流量を常時監視することで流量の不安定性をなくし、再現性の高い成膜を実現する装置を提供することを目的としている。 The present invention solves the above-described conventional problems, eliminates film formation in an unstable state at the beginning of gas introduction, and further eliminates instability of flow rate by constantly monitoring the gas flow rate during film formation, An object of the present invention is to provide an apparatus that realizes film formation with high reproducibility.
前記従来の課題を解決するために、本発明の気相成膜装置は実際に成膜を行う反応室の前に予備室あるいはマスフローメーターに代表されるガス流量計を設けている。反応室にガスを導入してウエハ上に成膜する前に予備室をガスを導入してガス流量を調整、確認することで、成膜開始時のガス流量不安定による膜質、膜厚のバラツキによる不良を回避できる。 In order to solve the above-described conventional problems, the vapor phase film forming apparatus of the present invention is provided with a gas flow meter represented by a preliminary chamber or a mass flow meter in front of a reaction chamber in which a film is actually formed. Before introducing the gas into the reaction chamber and depositing the film on the wafer, the gas is introduced into the preliminary chamber to adjust and confirm the gas flow rate. Defects due to can be avoided.
また、成膜中においてでもガス流量計で測定された値が設定値と異なる場合には、正常な流量となるようにマスフローコントローラーをフィードバックできる機能を有している。 Further, even during film formation, when the value measured by the gas flow meter is different from the set value, the mass flow controller can be fed back so as to obtain a normal flow rate.
以上のように、本発明では半導体装置の製造における成膜装置の膜厚、膜質のバラツキを抑制し、再現性の良好な膜の成長が期待できる。反応室で成膜する前に予備室、あるいはガス流量計でガス流量を安定化させた後に、ウエハ基板に成膜するために成膜開始時に安定した膜を供給することができる。また、成膜中のガス流量を常時監視、調整することで安定した膜を供給しつづけることが可能である。更に、装置の故障診断も併せて可能になる。 As described above, in the present invention, variations in film thickness and film quality of a film forming apparatus in the manufacture of a semiconductor device can be suppressed, and growth of a film with good reproducibility can be expected. It is possible to supply a stable film at the start of film formation in order to form a film on a wafer substrate after the gas flow rate is stabilized by a preliminary chamber or a gas flow meter before film formation in the reaction chamber. In addition, a stable film can be continuously supplied by constantly monitoring and adjusting the gas flow rate during film formation. Furthermore, failure diagnosis of the apparatus can also be performed.
バッチ式の装置の場合、ガス流量等の不具合で膜厚、膜質に不良を発生させると一度に数百枚単位のウエハが不良になる。また、近年の大口径化に伴い、枚葉式の装置であっても1枚の不良は金額的に損害が大きくなる。本発明は上記課題を最小限に抑えることができ、半導体装置製造の製品歩留り、品質を向上することが可能になる。 In the case of a batch type apparatus, if a defect occurs in film thickness or film quality due to a defect such as a gas flow rate, a wafer of several hundred wafers becomes defective at a time. In addition, along with the recent increase in diameter, even a single-wafer type device has a large amount of damage for a single defective. The present invention can minimize the above-mentioned problems and improve the product yield and quality of semiconductor device manufacturing.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における気相成膜装置の概略図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of a vapor deposition apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
図1において、201はウエハ基板、202は反応室、203はヒータ、204はマスフローコントローラー、205、206はガス導入系に使用するバルブ、207は予備室、208、209は排気系に使用するバルブ、210は予備室を加熱するためのヒータである。 In FIG. 1, 201 is a wafer substrate, 202 is a reaction chamber, 203 is a heater, 204 is a mass flow controller, 205 and 206 are valves used for a gas introduction system, 207 is a spare chamber, and 208 and 209 are valves used for an exhaust system. 210 are heaters for heating the spare chamber.
基本的な動作をまず説明する。ウエハ基板201を搬送系など(記載せず)を用いて、反応室202に搬送し、所定のボートなど(記載せず)に設置する。反応室202はヒータ203によって所定の温度まで加熱され、ウエハ基板201も同様に加熱される。その後複数のマスフローコントローラー204により所定のガス流量に制御された複数のガスが反応室202に導入されて、ウエハ基板201上に成膜される。
First, the basic operation will be described. The
以下、本発明の動作について詳細に説明する。ガス導入当初はバルブ206、および209を閉じ、バルブ205、208を開けて、予備室207にガスを流す。予備室207のガス導入部は反応室202の導入部と同じ開口を持っている。また、ヒータ210により反応室202と同じ温度に加熱される。実際に細いガス配管から口径が広く、高温の反応室に導入されることを想定して予備室207ガス導入部の形状は同じにする。ただし、ガス流量の安定化を早期に確認するために内容積は小さくする。所定の流量になるまで予備室207にガスを流した後、5秒程度の安定を確認した後、バルブ208、205を閉じ、バルブ206、209を開けて、反応室202にガスを流入させて、ウエハ基板201上に成膜させる。尚、予備室207内壁には徐々にデポ膜が成長していくので反応室202でウエハ基板201を処理中にクリーニングガスを流して室内のデポ膜を除去しておく。
Hereinafter, the operation of the present invention will be described in detail. At the beginning of gas introduction, the
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2における気相成膜装置の概略図である。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a schematic view of a vapor deposition apparatus according to
図2において、図1と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。 In FIG. 2, the same components as those in FIG.
図2において301はマスフローメーターに代表されるガス流量計である。本実施の形態ではガス流量計301を反応室202と並列に設置する。ガス導入当初はバルブ206、および209を閉じ、バルブ205、208を開けて、ガスをガス流量計301に流す。マスフローコントローラー204の設定値とガス流量計301の実測値が一致したことを確認した後、バルブ208、205を閉じ、バルブ206、209を開けて、反応室202にガスを流入させて、ウエハ基板201上に成膜させる。本実施の形態の場合ガス流量計301はマスフローコントローラーと同数必要となる。また、バルブ205、206、208、209も同様に同数の設置が必要である。
In FIG. 2, 301 is a gas flow meter represented by a mass flow meter. In this embodiment mode, a
実施の形態1、2によりガス導入当初のガス流量不安定による膜質、膜厚のバラツキを抑制し、成膜工程における加工不良を低減できる。 According to the first and second embodiments, variations in film quality and film thickness due to unstable gas flow at the beginning of gas introduction can be suppressed, and processing defects in the film forming process can be reduced.
(実施の形態3)
図3は、本発明の実施の形態3における気相成膜装置の概略図である。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a schematic diagram of a vapor deposition apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
図3において、図1、2と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。 In FIG. 3, the same components as those in FIGS.
図3においてガス流量計401は反応室202の前に直列に設置する。バルブ402は反応室202とガス流量計401の間に設置する。マスフローコントローラー204を作動すると共に、バルブ402を開ける。正常動作時にはマスフローコントローラー204とガス流量計401は同じ値を表示する。しかしながら、成膜中にマスフローコントローラー204などの異常、あるいは配管の詰まり、ガスの液化などにより、マスフローコントローラー204が正常にもかかわらずガス流量が変動することにより、膜厚、膜質のバラツキが発生することがある。この場合両方の値をログとして残すことにより製品、設備異常の対応が早くなる。
In FIG. 3, the
(実施の形態4)
図4は、本発明の実施の形態4における気相成膜装置の概略図である。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a schematic diagram of a vapor deposition apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
図4において、前記の図と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。 In FIG. 4, the same reference numerals are used for the same components as those in the previous figure, and the description thereof is omitted.
図4においてガス流量計501aは反応室202と並列にガス流量計501bは直列に設置する。図4ではガスは1系統で示しているが複数あることもある。以下動作について説明する。ガス導入当初はバルブ206、および209を閉じ、バルブ205、208を開けて、ガスをガス流量計501aに流す。マスフローコントローラー204の設定値とガス流量計501aの実測値が一致したことを確認した後、バルブ208、205を閉じ、バルブ206、209を開けて、反応室202にガスを流入させて、ウエハ基板201上に成膜させる。次に成膜中はガス流量計501bで成膜中のガス流量の安定性を確認する。
In FIG. 4, the
(実施の形態5)
図5は、本発明の実施の形態5における気相成膜装置の概略図である。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a schematic diagram of a vapor deposition apparatus according to Embodiment 5 of the present invention.
図5において、502は本発明の成膜装置を制御するCPU、503は反応室と直列に設置したガス流量計とCPUを接続する信号線、504はマスフローコントローラーとCPUを接続する信号線、505は反応室と並列に設置したガス流量計とCPUを接続する信号線である。図5ではガスは1系統で示しているが複数あることもある。 In FIG. 5, 502 is a CPU for controlling the film forming apparatus of the present invention, 503 is a signal line for connecting the gas flow meter installed in series with the reaction chamber and the CPU, 504 is a signal line for connecting the mass flow controller and the CPU, 505 Is a signal line for connecting the gas flow meter installed in parallel with the reaction chamber and the CPU. In FIG. 5, the gas is shown as one system, but there may be a plurality of gases.
図6は本発明の動作を説明するフローチャートである。前記の図と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。 FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the present invention. The same components as those in the previous figure are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図5においてガス流れの構成は実施の形態4と同じである。ガス導入当初はマスフローコントローラー204でガス流量を調整されたガスはバルブ205、208を開けて、ガス流量計501aで流量を確認し、その測定値はCPU502に信号線505を介して伝達される。CPU502内の設定値と±5%(本設定値は装置、プロセスにより任意に設定)以内であれば、バルブ205、208を閉じて、バルブ206、209を開けて、反応室202にガスを流して成膜を開始する。設定内に入っていなければマスフローコントローラー204に信号を送り再度調整をさせる。本動作を3回繰り返してもNGの場合にはCPU502にNGの信号を発生させる。その後装置を停止してマスフローコントローラーを確認するか、あるいは装置はそのままの状態で信号線504を介してマスフローコントローラー204に信号を送り、ガス流量計501aが当初の設定値±規格を満たすように流量を再設定する。同様に3回繰り返してもNGの場合には装置は停止する。
In FIG. 5, the configuration of the gas flow is the same as that of the fourth embodiment. At the beginning of the gas introduction, the gas whose gas flow rate is adjusted by the
次に成膜中はガス流量計501bで流量を測定し、信号線503を介してCPU502に信号を送り、設定値と±5%以内であることを確認する。この確認は一定時間毎に行い、3回(任意で設定可能)連続して異常がある場合にはCPU502に異常信号を送り、信号線504を介してマスフローコントローラー204の再設定を指示する。上記動作を繰り返しながら成膜を継続する。
Next, during film formation, the gas flow meter 501b measures the flow rate and sends a signal to the
以上実施の形態1〜5で説明した予備室あるいはガス流量計にはクリーニングガスを流せる機構を備えており、常に安定した状態での測定を可能にしている。 The preliminary chambers or gas flowmeters described in the first to fifth embodiments are provided with a mechanism for allowing a cleaning gas to flow, so that measurement in a stable state is always possible.
また、以上の説明ではバッチ式の成膜装置について説明してきたが、枚葉式の成膜装置についても同様である。 Although the batch type film forming apparatus has been described in the above description, the same applies to a single wafer type film forming apparatus.
本発明の気相成膜装置では、半導体装置の製造における成膜装置の膜厚、膜質のバラツキを抑制し、再現性の良好な膜の成長を行う上で有用である。 The vapor deposition apparatus of the present invention is useful for suppressing film thickness and film quality variations of a deposition apparatus in the manufacture of a semiconductor device and growing a film with good reproducibility.
1 マスフローコントローラー
2 キャリアガス配管
3 反応性ガス配管
4 チャンバ
5 ウエハ
8 加熱ランプ
9 排気配管
11 吸引ポンプ
14 バイパス
21 流量調整バルブ
201 ウエハ基板
202 反応室
203 ヒータ
204 マスフローコントローラー
205、206 ガス導入系に使用するバルブ
207 予備室
208、209 排気系に使用するバルブ
210 予備室を加熱するためのヒータ
301 ガス流量計
401 ガス流量計
402 バルブ
501a ガス流量計
501b ガス流量計
502 成膜装置を制御するCPU
503 反応室と並列に設置したガス流量計とCPUを接続する信号線
504 マスフローコントローラーとCPUを接続する信号線
505 反応室と直列に設置したガス流量計とCPUを接続する信号線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
503 Signal line connecting CPU with gas flow meter installed in parallel with
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003279822A JP2005045158A (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Vapor-phase film-forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003279822A JP2005045158A (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Vapor-phase film-forming apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005045158A true JP2005045158A (en) | 2005-02-17 |
Family
ID=34265821
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003279822A Pending JP2005045158A (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Vapor-phase film-forming apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005045158A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9302291B2 (en) | 2011-08-05 | 2016-04-05 | 3M Innovative Properties Company | Systems and methods for processing vapor |
-
2003
- 2003-07-25 JP JP2003279822A patent/JP2005045158A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9302291B2 (en) | 2011-08-05 | 2016-04-05 | 3M Innovative Properties Company | Systems and methods for processing vapor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7953512B2 (en) | Substrate processing system, control method for substrate processing apparatus and program stored on medium | |
TWI525734B (en) | And a raw material gas supply device for a semiconductor manufacturing apparatus | |
US7195930B2 (en) | Cleaning method for use in an apparatus for manufacturing a semiconductor device | |
US7727780B2 (en) | Substrate processing method and semiconductor manufacturing apparatus | |
JP3830670B2 (en) | Semiconductor manufacturing equipment | |
US7718926B2 (en) | Film deposition apparatus, film deposition method, monitoring program for film deposition apparatus, and recording medium thereof | |
US7896649B2 (en) | Heat system, heat method, and program | |
JP5766647B2 (en) | Heat treatment system, heat treatment method, and program | |
KR20080027919A (en) | Ozone system for multi-chamber tools | |
CN111394789A (en) | Gas inlet structure, gas inlet method and gas inlet equipment of chemical vapor deposition equipment | |
US8012884B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing apparatus | |
US5241987A (en) | Process gas supplying apparatus | |
CN1751280A (en) | Semiconductor production system and semiconductor production process | |
JP2006324532A (en) | Method and device for thin-film deposition | |
KR100906048B1 (en) | Lpcvd apparatus and method for fabricating poly silicon on wafer using the lpcvd | |
JPH07281760A (en) | Absolute flow rate inspection system for mass flow controller | |
JP2005045158A (en) | Vapor-phase film-forming apparatus | |
US20160281231A1 (en) | Source supply apparatus, source supply method and storage medium | |
JP6693106B2 (en) | Raw material supply device, raw material supply method, and storage medium | |
JP7230877B2 (en) | Epitaxial wafer manufacturing system and epitaxial wafer manufacturing method | |
WO2003090271A1 (en) | Film formation method | |
JP2020077806A (en) | Vapor growth device | |
JP2003257878A (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and method for manufacturing semiconductor device using the same | |
JP2744935B2 (en) | Processing equipment | |
US20230123633A1 (en) | Systems and methods for dynamic control of cooling fluid flow in an epitaxial reactor for semiconductor wafer processing |