JP2968085B2 - 気相成長装置 - Google Patents
気相成長装置Info
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- JP2968085B2 JP2968085B2 JP11563691A JP11563691A JP2968085B2 JP 2968085 B2 JP2968085 B2 JP 2968085B2 JP 11563691 A JP11563691 A JP 11563691A JP 11563691 A JP11563691 A JP 11563691A JP 2968085 B2 JP2968085 B2 JP 2968085B2
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- cylinder
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体製造プロセスに
おいて、半導体ウエハに薄膜を形成する気相成長装置に
関するものである。
おいて、半導体ウエハに薄膜を形成する気相成長装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図５は、例えばCHEMTRONICS, 1986, Vo
l.1, Dec., p.150 〜151 に示された、ＩＢＭのB.S. Me
yerson らが実験に用いている従来の横型拡散炉を用い
た気相成長装置を示す断面図であり、図において、１は
石英ガラス製の反応室、２は加熱用の電気炉、３は原料
ガスの導入口である供給管、４は反応ガスの流れる排気
管、５は薄膜が形成される半導体ウエハ列、６は原料ガ
ス流、７は反応ガス流、８は反応室内ウエハ列後流空
間、９は堆積物である。
l.1, Dec., p.150 〜151 に示された、ＩＢＭのB.S. Me
yerson らが実験に用いている従来の横型拡散炉を用い
た気相成長装置を示す断面図であり、図において、１は
石英ガラス製の反応室、２は加熱用の電気炉、３は原料
ガスの導入口である供給管、４は反応ガスの流れる排気
管、５は薄膜が形成される半導体ウエハ列、６は原料ガ
ス流、７は反応ガス流、８は反応室内ウエハ列後流空
間、９は堆積物である。
【０００３】次に動作について説明する。電気炉２で加
熱された反応室１に原料ガス６が供給管３から供給され
ると、該反応室１中で分解され、ウエハ列５上に薄膜が
形成される。分解した反応ガス７は排気管４を通って排
気される。この時、ウエハ列５全体への膜成長速度を精
度よくコントロールするためにはウエハ列５の温度を高
い精度で調節する必要がある。
熱された反応室１に原料ガス６が供給管３から供給され
ると、該反応室１中で分解され、ウエハ列５上に薄膜が
形成される。分解した反応ガス７は排気管４を通って排
気される。この時、ウエハ列５全体への膜成長速度を精
度よくコントロールするためにはウエハ列５の温度を高
い精度で調節する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の気相成長装置は
以上のように構成されているので、ウエハ列の温度を全
体にわたって精度よくコントロールする必要があり、こ
れを実現するためには、ウエハ列の前後に広い予熱空間
が必要になる。しかし、予熱空間の後流側でも原料ガス
が分解されるため、ウエハ列に付着できない膜前駆物質
が発生し、排気管及び反応室の後流側に多量の膜あるい
は粉体が堆積し、頻繁なメンテナンスが必要であるとい
う問題点があった。
以上のように構成されているので、ウエハ列の温度を全
体にわたって精度よくコントロールする必要があり、こ
れを実現するためには、ウエハ列の前後に広い予熱空間
が必要になる。しかし、予熱空間の後流側でも原料ガス
が分解されるため、ウエハ列に付着できない膜前駆物質
が発生し、排気管及び反応室の後流側に多量の膜あるい
は粉体が堆積し、頻繁なメンテナンスが必要であるとい
う問題点があった。
【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、反応室の後流側や排気管への堆
積物を減少させ、かつウエハへの均一な膜成長を実現す
ることができる気相成長装置を得ることを目的とする。
ためになされたもので、反応室の後流側や排気管への堆
積物を減少させ、かつウエハへの均一な膜成長を実現す
ることができる気相成長装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る気相成長
装置は、反応室内のウエハ列後流側に円筒を設置するも
のである。また、円筒内部に外部より冷却ガスを導入
し、円筒の表面温度を４００〜６００℃に制御するもの
である。
装置は、反応室内のウエハ列後流側に円筒を設置するも
のである。また、円筒内部に外部より冷却ガスを導入
し、円筒の表面温度を４００〜６００℃に制御するもの
である。
【０００７】
【作用】この発明における気相成長装置は、円筒の設置
により、予熱空間の体積が減少し、膜前駆物質の発生速
度が低下し、排気部への堆積物が減少する。また、円筒
の設置により、炉内の通路断面積が減少するため、排気
部への膜前駆物質の拡散移動が抑制され、ウエハ列上に
均一な膜成長が行われる。また、円筒内部に外部より冷
却ガスを導入し、円筒の表面温度を４００〜６００℃に
制御するようにしたので、円筒の表面温度を膜前駆物質
の付着確率が小さくなる温度に維持できる。
により、予熱空間の体積が減少し、膜前駆物質の発生速
度が低下し、排気部への堆積物が減少する。また、円筒
の設置により、炉内の通路断面積が減少するため、排気
部への膜前駆物質の拡散移動が抑制され、ウエハ列上に
均一な膜成長が行われる。また、円筒内部に外部より冷
却ガスを導入し、円筒の表面温度を４００〜６００℃に
制御するようにしたので、円筒の表面温度を膜前駆物質
の付着確率が小さくなる温度に維持できる。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例による気相成長装置の
断面図であり、図５と同一符号は同一または相当部分を
示す。図において、１０は両端の閉じられた石英製の円
筒であり、反応室１内のウエハ列５の直後に反応室１と
同心円状に設置されている。１１は円筒１０の温度を調
節するための空冷用Ｎ2 ガス流である。
する。図１はこの発明の一実施例による気相成長装置の
断面図であり、図５と同一符号は同一または相当部分を
示す。図において、１０は両端の閉じられた石英製の円
筒であり、反応室１内のウエハ列５の直後に反応室１と
同心円状に設置されている。１１は円筒１０の温度を調
節するための空冷用Ｎ2 ガス流である。
【０００９】次に、ＴＥＯＳ（テトラ・エチル・オキシ
ドシリコン）の熱分解によるＳｉＯ2 膜の堆積を例にと
って動作について説明する。ＴＥＯＳの分解は５００〜
８００℃，０．１〜１．０Ｔｏｒｒの範囲では気相反応
で行われる。７００℃程度に加熱された反応室１にＴＥ
ＯＳがガス供給管３から供給されると、その一部が分解
され、ウエハ列５上に薄膜（ＳｉＯ2 膜）が形成され
る。残存ＴＥＯＳを含む分解されたガスは、円筒１０と
反応室１とのすき間を通って排気管４へ流れる。この
時、予熱空間の体積が減少することにより、分解された
ガスの滞在時間が短くなるため、ウエハ列５後流でのＴ
ＥＯＳの分解による無駄な膜前駆物質の発生が抑制され
るので、反応室１後流及び排気管４への堆積物９が減少
する。さらに、炉内の通路断面積が狭くなるので、膜前
駆物質の排気管４への拡散移動速度が抑えられ、ウエハ
列５上での膜前駆物質濃度が均一になり、均一な膜成長
速度が実現される。
ドシリコン）の熱分解によるＳｉＯ2 膜の堆積を例にと
って動作について説明する。ＴＥＯＳの分解は５００〜
８００℃，０．１〜１．０Ｔｏｒｒの範囲では気相反応
で行われる。７００℃程度に加熱された反応室１にＴＥ
ＯＳがガス供給管３から供給されると、その一部が分解
され、ウエハ列５上に薄膜（ＳｉＯ2 膜）が形成され
る。残存ＴＥＯＳを含む分解されたガスは、円筒１０と
反応室１とのすき間を通って排気管４へ流れる。この
時、予熱空間の体積が減少することにより、分解された
ガスの滞在時間が短くなるため、ウエハ列５後流でのＴ
ＥＯＳの分解による無駄な膜前駆物質の発生が抑制され
るので、反応室１後流及び排気管４への堆積物９が減少
する。さらに、炉内の通路断面積が狭くなるので、膜前
駆物質の排気管４への拡散移動速度が抑えられ、ウエハ
列５上での膜前駆物質濃度が均一になり、均一な膜成長
速度が実現される。
【００１０】ＴＥＯＳの無駄な分解を抑制するために、
温度を下げるのが効果的であるが、４００℃以下に下げ
過ぎると、図３に示すように、付着確率が増大し（凝
縮）、円筒表面に膜前駆物質が急速に堆積し始める。こ
れは、反応室内での発塵の源となると同時に、反応室内
の膜前駆物質が失われウエハ上での成膜速度を低下させ
ることになる。このため、最適値がある。ここで、ＴＥ
ＯＳの気相分解速度は図２に示すように、６００℃以下
では極めて遅くなり、また、膜前駆物質の表面との反応
性を示す付着確率は図３に示すように温度により大きく
変化し、４００℃以上８００℃以下では１０−４程度の
小さな値となる。このため、Ｎ２ ガス流１１による冷
却で円筒１０の温度を４００〜６００℃に設定すれば、
ＴＥＯＳガスの分解ならびに円筒１０表面への膜前駆物
質の堆積を少なく抑えることができる。
温度を下げるのが効果的であるが、４００℃以下に下げ
過ぎると、図３に示すように、付着確率が増大し（凝
縮）、円筒表面に膜前駆物質が急速に堆積し始める。こ
れは、反応室内での発塵の源となると同時に、反応室内
の膜前駆物質が失われウエハ上での成膜速度を低下させ
ることになる。このため、最適値がある。ここで、ＴＥ
ＯＳの気相分解速度は図２に示すように、６００℃以下
では極めて遅くなり、また、膜前駆物質の表面との反応
性を示す付着確率は図３に示すように温度により大きく
変化し、４００℃以上８００℃以下では１０−４程度の
小さな値となる。このため、Ｎ２ ガス流１１による冷
却で円筒１０の温度を４００〜６００℃に設定すれば、
ＴＥＯＳガスの分解ならびに円筒１０表面への膜前駆物
質の堆積を少なく抑えることができる。
【００１１】このように、この実施例によれば、反応室
内のウエハ列後流側に石英製の円筒を設置し、この円筒
内に空冷用のＮ2 ガスを導入して、その温度を調節する
ようにしたので、ウエハ列後流での原料ガスの分解及び
発生した膜前駆物質の排気部への拡散移動が抑制され、
排気部への堆積物が減少し、かつウエハ列に均一な薄膜
が形成でき、さらに、ＴＥＯＳ供給量の低減、及び反応
室内ガス流の整流作用によるウエハ面内の膜成長速度の
均一化が可能になる。
内のウエハ列後流側に石英製の円筒を設置し、この円筒
内に空冷用のＮ2 ガスを導入して、その温度を調節する
ようにしたので、ウエハ列後流での原料ガスの分解及び
発生した膜前駆物質の排気部への拡散移動が抑制され、
排気部への堆積物が減少し、かつウエハ列に均一な薄膜
が形成でき、さらに、ＴＥＯＳ供給量の低減、及び反応
室内ガス流の整流作用によるウエハ面内の膜成長速度の
均一化が可能になる。
【００１２】なお、上記実施例では、両端を閉じた石英
製の円筒１０を用いて説明したが、図４に示すように、
冷却用Ｎ2 ガス流１１を注入する側を閉じていない円筒
１２を用いてもよい。
製の円筒１０を用いて説明したが、図４に示すように、
冷却用Ｎ2 ガス流１１を注入する側を閉じていない円筒
１２を用いてもよい。
【００１３】また、上記実施例では、円筒１０の材質
は、不活性である点と、堆積するＳｉＯ2 膜のはがれを
考慮して石英ガラスとしたが、これに限るものではな
く、原料ガスに対し不活性なものであればよい。
は、不活性である点と、堆積するＳｉＯ2 膜のはがれを
考慮して石英ガラスとしたが、これに限るものではな
く、原料ガスに対し不活性なものであればよい。
【００１４】また、本発明はＴＥＯＳを用いたＣＶＤの
他に、リンドープポリシリコンなどの気相反応が重要な
ＣＶＤプロセスに対しても適用でき、上記実施例と同様
の効果を奏する。
他に、リンドープポリシリコンなどの気相反応が重要な
ＣＶＤプロセスに対しても適用でき、上記実施例と同様
の効果を奏する。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る気相成長
装置によれば、円筒を反応炉内のウエハ列後流に設置し
たので、ウエハ列後流で膜前駆物質の発生速度が低下
し、排気部への堆積物が減少でき、また、発生した膜前
駆物質の排気部への拡散移動が抑制され、ウエハ列に均
一な薄膜が形成できるという効果がある。
装置によれば、円筒を反応炉内のウエハ列後流に設置し
たので、ウエハ列後流で膜前駆物質の発生速度が低下
し、排気部への堆積物が減少でき、また、発生した膜前
駆物質の排気部への拡散移動が抑制され、ウエハ列に均
一な薄膜が形成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による気相成長装置の断面
図である。
図である。
【図２】実施例の説明の例として用いたＴＥＯＳの分解
速度の温度依存性を示す図である。
速度の温度依存性を示す図である。
【図３】実施例の説明の例として用いたＴＥＯＳ膜前駆
物質の付着確率の温度依存性を示す図である。
物質の付着確率の温度依存性を示す図である。
【図４】この発明の他の実施例による気相成長装置の断
面図である。
面図である。
【図５】従来の気相成長装置の断面図である。
１ 反応室 ２ 電気炉 ３ ガス供給管 ４ 排気管 ５ ウエハ列 ６ 原料ガス流 ７ 反応ガス流 ８ 反応室内ウエハ列後流空間 ９ 堆積物 １０ 円筒 １１ 冷却用Ｎ2 ガス流 １２ 円筒
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−119631（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−217925（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−39937（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/31
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体ウエハに薄膜を形成する減圧気相
成長装置において、 ウエハ列後流の，原料ガスの滞留が可能な高温の反応室
空間の容積を大幅に削減する中空体を反応室中に設置
し、 上記中空体に外部より冷却ガスを導入し、中空体の表面
温度を４００〜６００℃に制御する、 ことを特徴とする気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11563691A JP2968085B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11563691A JP2968085B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04318931A JPH04318931A (ja) | 1992-11-10 |
| JP2968085B2 true JP2968085B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=14667551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11563691A Expired - Fee Related JP2968085B2 (ja) | 1991-04-17 | 1991-04-17 | 気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2968085B2 (ja) |
-
1991
- 1991-04-17 JP JP11563691A patent/JP2968085B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04318931A (ja) | 1992-11-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |