JP2963145B2 - Cvd膜の形成方法及び形成装置 - Google Patents

Cvd膜の形成方法及び形成装置

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JP2963145B2 JP14297390A JP14297390A JP2963145B2 JP 2963145 B2 JP2963145 B2 JP 2963145B2 JP 14297390 A JP14297390 A JP 14297390A JP 14297390 A JP14297390 A JP 14297390A JP 2963145 B2 JP2963145 B2 JP 2963145B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、CVD膜の形成方法及び形成装置に関する。
(従来の技術) 例えば半導体製造工程等においては、半導体ウエハあ
るいはLCD用基板等に、所望の電気的特性を有する膜を
順次積層する如く形成して半導体デバイスを製造する
が、このような所望膜質、所望膜厚の膜を形成する技術
の一つとして、従来からCVDによる成膜方法が知られて
いる。
このようなCVD膜の形成方法の一例として、縦型LPCVD
装置により半導体ウエハに成膜する方法について以下に
説明する。
第6図に示すように、縦型LPCVD装置1には、材質例
えば石英等からなり円筒状に形成されたアウターチュー
ブ2がほぼ垂直に設けられており、このアウターチュー
ブ2内には、同様に材質例えば石英等から円筒状に形成
されたインナーチューブ3が同心的に設けられている。
また、縦型LPCVD装置1の下部には、インナーチューブ
3内に所定のガスを導入するためのガス導入配管4と、
インナーチューブ3外側とアウターチューブ2内側との
間から排気するための排気配管5とが設けられている。
さらに、アウターチューブ2の外側には、このアウター
チューブ2を囲繞する如く図示しないヒータおよび断熱
材層等が設けられており、アウターチューブ2およびイ
ンナーチューブ3内を所望温度に加熱可能に構成されて
いる。
一方、被処理基板としての半導体ウエハ6は、材質例
えば石英からなる基板保持具(ウエハボート)7上に互
いにほぼ平行となる如く複数例えば数十枚配列、支持さ
れている。このウエハボート7は、上側端部および下側
端部に設けられた支持板8a、8bの間に、第7図に示すよ
うにそれぞれ半導体ウエハ保持用の溝9が形成された複
数例えば4本の支柱10を配置し、これらの溝9によって
半導体ウエハ6をほぼ水平な状態で上下方向に棚状に保
持するよう構成されている。
そして、図示しない上下動機構により上昇し上記アウ
ターチューブ2の下部開口を閉塞可能な如く設けられた
蓋体11上にウエハボート7を載置し、予め所定温度に加
熱されたインナーチューブ3内に配置し、ガス導入配管
4から所定のガスを供給するとともに、排気配管5から
排気することにより、第6図に矢印で示す如くガス流を
形成し、各半導体ウエハ6表面に所定のCVD膜を被着形
成する。
ところで、近年半導体素子は高集積化される傾向にあ
り、その回路パターンは水平方向のみならず垂直方向
(厚さ方向)に対しても微細化される傾向にある。この
ため、例えば半導体製造工程において基板上に成膜され
る各種薄膜の厚さも薄くなる傾向にあり、成膜時の膜厚
制御を従来にも増して厳密に行い、膜厚の面内均一性お
よび面間均一性を向上させることが必要となりつつあ
る。
一方、上述したような従来の方法を用いて、CVD膜の
形成を行った場合、成膜条件および膜種等によっては成
膜がガスの供給量に支配(供給律則)され、このため、
ガスが供給され易い半導体ウエハ6の周縁部近傍の膜厚
が他の部位に較べて厚くなる傾向を示す場合がある。
そこで、このような問題を解消するため、例えば縦型
のCVD装置では、半導体ウエハ6を保持するための基板
保持具として、第8図に示すように、半導体ウエハ6よ
り大径のバッファー板(基板支持板)20を設けたウエハ
ボート(基板保持具)7aを用いる方法が考えられてい
る。
すなわち、この方法では、例えばウエハボート7aの支
柱10aの溝9aに、半導体ウエハ6よりも大径に形成され
た複数のリング状のバッファー板20を設け、これらのバ
ッファー板20のほぼ中央に半導体ウエハ6を載置してCV
D膜の形成を行う。この方法によれば、バッファー板20
の外側縁部に膜厚の厚いCVD膜が形成され、半導体ウエ
ハ6には均一な膜厚のCVD膜が形成されるので、半導体
ウエハ6面内における膜厚の均一性を向上させることが
できる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述したように被処理基板に対して大
径の基板支持板を備えた基板保持具を用いる従来のCVD
膜の形成方法では、次のような問題があった。
すなわち、バッファー板20上に半導体ウエハ6を載置
するので、半導体ウエハ6を取り出した時、成膜の剥離
が発生し、大量のゴミ発生の要因となる問題があった。
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、成膜処理後の基板を移載する際のゴミの発生を減少
させ、基板面内の膜厚均一性の高いCVD膜を形成するこ
とのできるCVD膜の形成方法及び形成装置を提供しよう
とするものである。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) すなわち本発明は、複数の被処理基板を、該被処理基
板が互いにほぼ平行となる如く保持するボートに配列
し、当該ボートと共に前記被処理基板を処理室内に挿入
し、この処理室内に所定のガスを供給して前記被処理基
板にCVD膜を形成するにあたり、前記各被処理基板の成
膜処理面周縁部の上方に離間して、前記ボートに着脱自
在とされた環状のじゃま板を設けた状態でCVD膜を形成
することを特徴とする。
また、請求項2のCVD膜の形成装置は、円筒状に構成
された処理室と、 前記処理室を囲繞する如く設けられたヒータと、 前記処理室内に所定のガスを導入するためのガス導入
手段と、 前記処理室内を排気するための排気手段と、 複数の被処理体を、該被処理基板が互いにほぼ平行と
なる如く保持して前記処理室内に挿入するためのボート
と、 前記被処理基板の間に位置するように、前記ボートに
配置された環状のじゃま板とを具備し、 前記環状のじゃま板が、前記ボートに着脱自在とされ
たことを特徴とする。
また、請求項3のCVD膜の形成装置は、円筒状に構成
された処理室と、 前記処理室を囲繞する如く設けられたヒータと、 前記処理室内に所定のガスを導入するためのガス導入
手段と、 前記処理室内を排気するための排気手段と、 複数の被処理体を、該被処理基板が互いにほぼ平行と
なる如く保持して前記処理室内に挿入するためのボート
と、 前記被処理基板の間に位置するように、前記ボートに
配置された環状のじゃま板とを具備し、 前記環状のじゃま板に、多数の透孔が形成されたこと
を特徴とする。
また、請求項4のCVD膜の形成装置は、円筒状に構成
された処理室と、 前記処理室を囲繞する如く設けられたヒータと、 前記処理室内に所定のガスを導入するためのガス導入
手段と、 前記処理室内を排気するための排気手段と、 複数の被処理体を、該被処理基板が互いにほぼ平行と
なる如く保持して前記処理室内に挿入するためのボート
と、 前記被処理基板の間に位置するように、前記ボートに
配置された環状のじゃま板とを具備し、 前記環状のじゃま板が、オリエンテーションフラット
を有する形状とされたことを特徴とする。
(作 用) 上記構成の本発明のCVD膜の形成方法及び形成装置で
は、被処理基板の成膜処理面周縁部の上方に離間して環
状のじゃま板を設けることによって被処理基板の周縁部
に対する成膜を抑制する如く、CVD膜の被着形成状態を
制御するので、従来に較べて被処理基板面内の膜厚均一
性の高いCVD膜を形成することができ、しかも上記基板
とじゃま板が接触しないので、処理後の移載に際しゴミ
の発生を大幅に抑制できる。
(実施例) 以下、本発明のCVD膜の形成方法を縦型LPCVD装置によ
る半導体ウエハへのCVD膜の形成に適用した一実施例
を、図面を参照して説明する。
第1図ないし第3図は、本発明の一実施例方法の概要
を模式的に示すもので、前述の第6図および第7図にお
ける構成と同一部分には同一符号を付して重複した説明
は省略する。
この実施例では、ウエハボート7に上下方向に所定ピ
ッチ例えば数ミリ程度のピッチで形成された溝9に、所
定間隔例えば2つおきに半導体ウエハ6を複数例えば数
十枚配列するとともに、これらの半導体ウエハ6の間に
それぞれ環状のじゃま板30を設ける。
このじゃま板30は、耐熱性に優れ発塵やアウトガスの
発生の少ない材質、例えば石英、SiC、ポリシリコン等
からなり、厚さ(第2図に符号Tで示す)例えば数ミ
リ、環状部分の幅(第2図に符号Wで示す)例えば数ミ
リ乃至数十ミリ程度に構成されている。また、じゃま板
30は、ウエハボート7の溝9に着脱自在に係止されてお
り、従来から用いられているウエハボート7をそのまま
使用できるとともに、じゃま板30表面に被着形成された
CVD膜のクリーニングおよびじゃま板30の交換等が容易
に行える構造とされている。
そして、上記じゃま板30を配置したウエハボート7を
縦型LPCVD装置1の底部に位置する蓋体11上に載置し、
この蓋体11を図示しない上下動機構により上昇させるこ
とにより、ウエハボート7を予め所定温度に加熱された
インナーチューブ3内に配置する。しかる後、排気配管
5から排気を行うとともに、ガス導入配管4から所定の
ガス、例えばN2OとSiH4、NH3とSiH4、PH3とSiH4、PH3
Si2H6等を所定の流量で導入し、アウターチューブ2お
よびインナーチューブ3内を所定の減圧雰囲気に維持す
るとともにこれらの内部に第1図に矢印で示すようなガ
ス流を形成し、各半導体ウエハ6表面に所定のCVD膜を
被着形成する。
第4図のグラフは、上記構成のこの実施例により半導
体ウエハ6上に形成したCVD膜の膜厚分布と第6図に示
した従来方法により半導体ウエハ6上に形成したCVD膜
の膜厚分布の違いを比較して示すものである。なお、こ
のグラフにおいて縦軸は膜厚、横軸は半導体ウエハ6の
中心を通る線上の位置を示しており、実線Aは環状部分
の幅5mmのじゃま板30を用いた場合、点線Bは環状部分
の幅7mmのじゃま板30を用いた場合、一点鎖線Cはじゃ
ま板30を用いない従来の方法の場合をそれぞれ示してい
る。
このグラフに示されるように、この実施例によれば、
じゃま板30により半導体ウエハ6の周縁部近傍に対する
成膜を抑制でき、CVD膜の被着形成状態を制御すること
ができる。すなわち上記周縁部近傍の膜厚が他の部位に
較べて厚くなることを防止することができる。また、成
膜後にウエハボート7から半導体ウエハ6を移載する際
に、じゃま板30に半導体ウエハ6を接触させずに移載す
ることができるので、ゴミの発生を大幅に抑制できる。
さらに、ウエハボート7が大型化したり、移載が困難に
なったりすることもないので、大型のCVD装置や特殊な
移載装置等を必要とすることもない。
なお、じゃま板30の環状部分の幅、厚さ、じゃま板30
の配置位置(下側の半導体ウエハ6とじゃま板30との間
隔)等の条件は、成膜を行う膜種、プロセス条件等によ
ってその最適条件が異なるので、膜厚の面内均一性を最
良にするためには、これらの条件を予め実験等によって
求めておく必要がある。
また、例えばじゃま板30に適当な間隔で多数の透孔を
形成して成膜状態を制御したり、例えばじゃま板30の形
状を半導体ウエハ6の形状(オリエンテーションフラッ
トを有する形状)に合せる等して成膜状態を制御するこ
ともできる。
さらにまた、じゃま板30は、第5図に示す如く半導体
ウエハ6の外径に対して大径化した構成にしてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明のCVD膜の形成方法及び
形成装置によれば、従来に較べて被処理基板面内の膜厚
均一性の高いCVD膜を形成することができ、かつ、処理
後の移載に際しゴミの発生を大幅に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のCVD膜の形成方法を説明す
るための図、第2図は第1図のウエハボートの構成を示
す図、第3図は第2図のウエハボートの上面図、第4図
は本発明方法と従来方法におけるCVD膜の膜厚分布の違
いを比較して示すグラフ、第5図は他の実施例に用いる
ウエハボートの構成を示す図、第6図〜第8図は従来の
CVD膜の形成方法を説明するための図である。 1……縦型LPCVD装置、2……アウターチューブ、3…
…インナーチューブ、4……ガス導入配管、5……排気
配管、6……半導体ウエハ、7……ウエハボート、8a、
8b……支持板、9……溝、10……支柱、11……蓋体、30
……環状のじゃま板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/205 H01L 21/365 H01L 21/31 H01L 21/22

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の被処理基板を、該被処理基板が互い
    にほぼ平行となる如く保持するボートに配列し、当該ボ
    ートと共に前記被処理基板を処理室内に挿入し、この処
    理室内に所定のガスを供給して前記被処理基板にCVD膜
    を形成するにあたり、 前記各被処理基板の成膜処理面周縁部の上方に離間し
    て、前記ボートに着脱自在とされた環状のじゃま板を設
    けた状態でCVD膜を形成することを特徴とするCVD膜の形
    成方法。
  2. 【請求項2】円筒状に構成された処理室と、 前記処理室を囲繞する如く設けられたヒータと、 前記処理室内に所定のガスを導入するためのガス導入手
    段と、 前記処理室内を排気するための排気手段と、 複数の被処理体を、該被処理基板が互いにほぼ平行とな
    る如く保持して前記処理室内に挿入するためのボート
    と、 前記被処理基板の間に位置するように、前記ボートに配
    置された環状のじゃま板とを具備し、 前記環状のじゃま板が、前記ボートに着脱自在とされた
    ことを特徴とするCVD膜の形成装置。
  3. 【請求項3】円筒状に構成された処理室と、 前記処理室を囲繞する如く設けられたヒータと、 前記処理室内に所定のガスを導入するためのガス導入手
    段と、 前記処理室内を排気するための排気手段と、 複数の被処理体を、該被処理基板が互いにほぼ平行とな
    る如く保持して前記処理室内に挿入するためのボート
    と、 前記被処理基板の間に位置するように、前記ボートに配
    置された環状のじゃま板とを具備し、 前記環状のじゃま板に、多数の透孔が形成されたことを
    特徴とするCVD膜の形成装置。
  4. 【請求項4】円筒状に構成された処理室と、 前記処理室を囲繞する如く設けられたヒータと、 前記処理室内に所定のガスを導入するためのガス導入手
    段と、 前記処理室内を排気するための排気手段と、 複数の被処理体を、該被処理基板が互いにほぼ平行とな
    る如く保持して前記処理室内に挿入するためのボート
    と、 前記被処理基板の間に位置するように、前記ボートに配
    置された環状のじゃま板とを具備し、 前記環状のじゃま板が、オリエンテーションフラットを
    有する形状とされたことを特徴とするCVD膜の形成装
    置。
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