JP2910065B2 - 常圧化学気相成長装置 - Google Patents

常圧化学気相成長装置

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JP2910065B2 JP18715989A JP18715989A JP2910065B2 JP 2910065 B2 JP2910065 B2 JP 2910065B2 JP 18715989 A JP18715989 A JP 18715989A JP 18715989 A JP18715989 A JP 18715989A JP 2910065 B2 JP2910065 B2 JP 2910065B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造装置に関し、特に、スリッ
ト状ガス分散ヘッドを有する常圧化学気相成長装置に関
する。
〔従来の技術〕
第3図および第4図に、従来の常圧化学気相成長装置
の略構成図を示す。
第3図はシランガスおよび酸素ガスを用いてシリコン
酸化膜を形成する常圧化学気相成長装置で、マスフロー
コントローラー302(MFC1)で流量調節された酸素
(O2)ガスと、マスフローコントローラー304(MFC2)
で流量調節された希釈シランガス(SiH4とN4あるいはAr
の混合ガス)がガス分散ヘッド313の複数のスリット状
ノズルから交互に基板308に向かって吹き付けられてい
る。301,303はバルブである。基板308はヒーター310に
取付けられたサセプタ309上に乗っており、ヒーター310
がプーリー312a,312bの間に張られたベルト311に接続さ
れており、プーリー312bがモーター315と駆動ベルト314
で回転することにより、ガス分散ヘッド313の直下を右
から左へ通過することができる。ガス分散ヘッド313か
ら放出された反応ガスは、基板308の表面でシリコン酸
化膜を形成した後、その排気ガスは排気ガスガイド306
a,306bに導かれてガス分散ヘッド313と排気ガスガイド3
06a,306bのあいだの流路を通って排気口305へ排出され
る。この際、従来例では、ガス分散ヘッド313のノズル
先端が作る平面と基板308間のギャップ307aと排気ガス
ガイド306a,306bの先端と基板308間のギャップ307bが同
じ長さに設定された構造であった。
第4図はテトラエチルオルトシリケート(TEOS)とオ
ゾンを用いてシリコン酸化膜を形成する常圧化学気相成
長装置であり、マスフローコントローラー402(MFC1)
で流量調節された窒素(N2)ガスを恒温容器405中のTEO
S406内にバブリングすることにより発生させたTEOSガス
と、マスフローコントローラー404で流量調節された酸
素(O2)ガスをオゾン発生器407に通すことにより発生
させたオゾンガスがガス分散ヘッド410の複数のスリッ
ト状ノズルから交互に供給され基板411に吹き付けられ
る。401,403はバルブである。基板411は真空チャック41
9によってフェースダウンになるようにヒーター413に取
付けられたサセプタ412に固定されている。ヒーター413
はプーリー414a,414bに張られたベルト416,駆動ベルト4
17,モーター418によって左右に往復動し、基板411をガ
ス分散ヘッド410上で左右の往復動させるようになって
いる。分散ヘッド410のノズルから出た反応ガスは、基
板411の表面でシリコン酸化膜を形成し、排気ガスは、
排気ガスガイド409a,409bとガス分散ヘッド410との間隙
を通って排気口408へ吸引、排出される。この際、従来
例では、ガス分散ヘッド410のノズルの先端が作る平面
とサセプタ412のギャップ415aと、排気ガスガイド409a,
409bの先端とサセプタと412のギャップ415bとが同じ長
さに設定された構造となっていた。
以上のように、従来の複数のスリット状ノズルからな
るガス分散ヘッドと、これに対面させて基板を保持し、
かつ加熱できる可動基板保持機構と、ガス分散ヘッドの
基板に面しない面を包み込む形状をした排気ガスガイド
を有する常圧化学気相成長装置では、ガス分散ヘッドの
ノズル先端が作る平面と基板(サセプタ)間のギャップ
と、排気ガスガイドの先端と基板(サセプタ)間のギャ
ップが同じとなる構造となっていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のスリット状のノズルからなるガス分散
ヘッドと、これに対面させて基板を保持し、かつ加熱で
きる可動基板保持機構と、ガス分散ヘッドの基板に面し
ない面を包み込む形状をした排気ガスガイドを有する常
圧化学気相成長装置では、ガス分散ヘッドのノズル先端
が作る平面と基板(サセプタ)間のギャップと、排気ガ
スガイドの先端と基板(サセプタ)間のギャップが同じ
となる構造となっていた。第5図および第7図に従来の
常圧化学気相成長装置における排気ガスの流れを示す。
図では、ガス分散ヘッドの端部と排気ガスガイド先端を
拡大して示してある。第5図は第3図の常圧化学気相成
長装置の場合で、排気ガスガイド306a(306b)とガス分
散ヘッド313がサセプタ309に対して同じ高さになってい
るため、排気ガスガイド306a(306b)の外側から吸引す
る外気の割合が多くなり、ガス分散ヘッド313側からの
排気ガスの吸引が効率よく行われていない。また、この
ような状態では外気がガス分散ヘッド313の方へ流入
し、基板308の近くで渦が発生し易いことも確かめられ
ている。第7図は第4図の常圧化学気相成長装置の場合
で、この場合も第5図と同様である。ガス分散ヘッドの
上方にヒーターがある第7図の場合は、ガス分散ヘッド
410と基板411あるいはサセプタ412の間で対流現象が原
理的に起き難いが、外気の流入によって分散ヘッド410
の上に渦が発生するため、ガス分散ヘッド410と基板411
間のガス流が乱れ易くなっている。
このように、従来の常圧化学気相成長装置では、排気
ガスガイドの外側から吸引する外気の割合が多くなり、
ガス分散ヘッド側からの排気ガスの吸引が効率よく行わ
れていないため、基板表面のガス流速が減少してしまう
ことが多かった。基板表面のガス流速が遅いと気相反応
が起こり易くなってしまい、形成される酸化膜の膜質を
劣化させたり、基板表面にパーティクルを付着させる原
因となる。また、ガス分散ヘッドの近くまで外気が流入
することで、基板あるいはサセプタ付近で渦ができ易く
なり、このことも気相反応を起き易くしており、膜質劣
化やパーティクル付着の原因となるという欠点があっ
た。
本発明の目的は前記課題を解決した常圧化学気相成長
装置を提供することにある。
〔発明の従来技術に対する相違点〕
上述した従来の常圧化学気相成長装置に対し、本発明
は、排気ガスガイドを延長し、ガス分散ヘッドのノズル
の先端によって形成される平面とサセプタの間のギャッ
プより排気ガスガイドの先端とサセプタの間のギャップ
を小さくすることにより、外気の排気口への流入を減少
させ、ガス分散ヘッド側からの排気ガスの吸引が効率よ
く行われるようにすることで、基板表面のガス流速を適
当な値に制御可能にし、気相反応を減少させることがで
き、このことにより、形成される酸化膜の膜質を良好に
し、基板表面へのパーティクルの付着を減少させること
ができるという相違点を有している。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するため、本発明の常圧化学気相成長
装置は、2つ以上のスリット状のノズルからなるガス分
散ヘッドと、これに対面させて基板を保持し、かつ、加
熱する可動基板保持機構と、ガス分散ヘッドの基板に面
しない面を包み込む形状をした排気ガスガイドとを備え
た常圧化学気相成長装置において、ガス分散ヘッドのノ
ズル先端の作る平面と基板の間の距離より排気ガスガイ
ドの先端と基板の間の距離が短くなる形状の排気ガスガ
イドを有するものである。また、本発明はスリット状の
ノズルからなるガス分散ヘッドの長辺と短辺の比(長辺
/短辺)が2.0以下であるものである。
〔実施例〕
次に、本発明について、図面を参照して説明する。
(実施例1) 第1図は本発明の実施例1を示す縦断面図である。本
実施例は、シランガスおよび酸素ガスを用いてシリコン
酸化膜を形成する常圧化学気相成長装置の例である。
図において、マスフローコントローラー102(MFC1)
で流量調節された酸素(O2)ガスと、マスフローコント
ローラー104(MFC2)で流量調節された希釈シランガス
(SiH4とN2あるいはArの混合ガス)がガス分散ヘッド11
3の複数のスリット状ノズル113a,113b…から交互に基板
108に向かって吹き付けられている。101,103はバルブで
ある。基板108はヒーター110に取付けられたサセプタ10
9上に乗っており、ヒーター110がプーリー112a,112bの
間に張られたベルト111に接続されており、プーリー112
bがモーター115と駆動ベルト114で回転することによ
り、ガス分散ヘッド113の直下を右から左へ通過する。
ガス分散ヘッド113から放出された反応ガスは、基板108
の表面でシリコン酸化膜を形成した後、その排気ガスは
排気ガスガイド106a,106bに導かれてガス分散ヘッド113
と排気ガスガイド106a,106bのあいだの流路を通って排
気口105へ排出される。
ここで、本実施例は、ガス分散ヘッド113のノズル113
a先端が作る平面と基板108間のギャップ107aより、排気
ガスガイド106a,106bの先端と基板108間のギャップ107b
が短くなっている。第6図に排気ガスガイド先端付近の
拡大図を示す。第6図に示したガス流から判るように、
排気ガスガイド106a(106b)の外側から外気の排気口へ
流入が減少し、ガス分散ヘッド113側からの排気ガスの
吸引が効率よく行われている。これにより、基板108表
面のガス流速が適度に速くなり、気相反応が減少する。
このことにより、形成される酸化膜の膜質を良好にし、
基板表面へのパーティクルの付着を減少させることがで
きる。
尚、本実施例は、原料ガスとして、モノシランを用い
たが、モノシラン以外のシリコン含有原料ガスを用いて
も同様の結果が得られることは言うまでもない。
(実施例2) 第2図は本発明の実施例2を示す縦断面図である。本
実施例は、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)とオ
ゾンを用いてシリコン酸化膜を形成する常圧化学気相成
長装置である。
図において、マスフローコントローラー202(MFC1)
で流量調節された窒素(N2)ガスを恒温容器205中のTEO
S206内にバブリングすることにより発生させたTEOSガス
と、マスフローコントローラー204で流量調節された酸
素(O2)ガスをオゾン発生器207に通すことにより発生
させたオゾンガスがガス分散ヘット210の複数のスリッ
ト状ノズル210a,210b…から交互に供給され基板211に吹
き付けられる。201,203はバルブである。基板211は真空
チャック219によってフェースダウンになるようにヒー
ター213に取付けられたサセプタ212に固定されている。
ヒーター213はプーリー214a,214bに張られたベルト216,
駆動ベルト217,モーター218によって左右に振動し、基
板211をガス分散ヘッド210上で左右に振動させるように
なっている。分散ヘッド210のノズル210aから出た反応
ガスは、基板211表面でシリコン酸化膜を形成し、排気
ガスは、排気ガスガイド209a,209bとガス分散ヘッド210
との間隙を通って排気口208へ吸引、排出される。この
際、本実施例では、ガス分散ヘッド210のノズルの先端
が作る平面とサセプタ212のギャップ215aより、排気ガ
スガイド209a,209bの先端とサセプタ212のギャップ215b
の方が短くなっている。第8図に排気ガスガイド先端付
近の拡大図を示す。第8図に示したガス流から判るよう
に、排気ガスガイド209a(209b)の外側からの外気の排
気口への流入が減少し、ガス分散ヘッド210側からの排
気ガスの吸引が効率よく行われている。これにより、基
板211表面のガス流速が適度に速くなり、気相反応が減
少する。このことにより、形成される酸化膜の膜質を良
好にし、基板表面へのパーティクルの付着を減少させる
ことができる。実際、本実施例では6インチウェハー当
り10個以下の値を得ている。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明の常圧化学気相成長装置
は、排気ガスガイドを延長し、ガス分散ヘッドのノズル
の先端によって形成される平面とサセプタの間のギャッ
プより排気ガスガイドの先端とサセプタの間のギャップ
を小さくすることにより、外気の排気口への流入を減少
させ、ガス分散ヘッド側からの排気ガスの吸引が効率よ
く行われるようにする構造を有しているため、基板表面
のガス流速を適当な値に制御可能にし、気相反応を減少
させることができ、このことにより、形成される酸化膜
の膜質を良好にし、基板表面へのパーティクルの付着を
減少させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1を示す縦断面図、第2図は本
発明の実施例2を示す縦断面図、第3図は従来例1を示
す縦断面図、第4図は従来例2を示す縦断面図、第5図
は従来例1の排気ガスガイド先端付近の拡大図、第6図
は実施例1の排気ガスガイド先端付近の拡大図、第7図
は従来例2の排気ガスガイド先端付近の拡大図、第8図
は実施例2の排気ガスガイド先端付近の拡大図である。 101,103,201,203……バルブ 102,104,202,204……マスフローコントローラー 105,208……排気口 106a,106b,209a,209b……排気ガスガイド 107a,107b,215a,215b……ギャップ 108,211……基板、109,212……サセプタ 110,213……ヒーター、111,216……ベルト 112a,112b,214a,124b……プーリー 113,210……ガス分散ヘッド 113a,113b,210a,210b……スリット状ノズル 114,217……駆動ベルト、115,218……モーター 205……恒温容器、206……TEOS 207……オゾン発生器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2つ以上のスリット状のノズルからなるガ
    ス分散ヘッドと、これに対面させて基板を保持し、か
    つ、加熱する可動基板保持機構と、ガス分散ヘッドの基
    板に面しない面を包み込む形状をした排気ガスガイドと
    を備えた常圧化学気相成長装置において、ガス分散ヘッ
    ドのノズル先端の作る平面と基板の間の距離より排気ガ
    スガイドの先端と基板の間の距離が短くなる形状の排気
    ガスガイドを有することを特徴とする常圧化学気相成長
    装置。
  2. 【請求項2】スリット状のノズルからなるガス分散ヘッ
    ドの長辺と短辺の比(長辺/短辺)が2.0以下であるこ
    とを特徴とする請求項(1)項記載の常圧化学気相成長
    装置。
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