JP3569376B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コーティング方法ならびにそれに用いる半導体製造装置に関し、特に、横型低圧CVD(Chemical Vapor Deposition)装置における半導体ウエハへの金属汚染の防止に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
本発明者が検討したところによれば、反応管を減圧状態の保ちながら半導体ウエハに薄膜を形成させる横型低圧CVD装置は、反応管となるプロセスチューブの材質として炭化シリコン(SiC)が用いられている。
【0003】
なお、この種の半導体製造装置について詳しく述べてある例としては、1994年11月25日、株式会社工業調査会発行、大島雅志(編)、電子材料11月号別冊「超LSI製造・試験装置ガイドブック<1995年版>」P44〜P51があり、この文献には、各種CVD装置における構造などが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような横型低圧CVD装置では、次のような問題点があることが本発明者により見い出された。
【0005】
すなわち、SiC材からなるプロセスチューブには、鉄(Fe)などの重金属の含有量が多く、成膜時にこれらの重金属の不純物によって半導体ウエハが汚染されてしまい、品質不良を引き起こしてしまうという問題がある。
【0006】
本発明の目的は、CVD反応により成膜を行う反応管から発生する重金属などの不純物による半導体ウエハへの汚染を確実に防止することのできるコーティング方法ならびにそれに用いる半導体製造装置を提供することにある。
【0007】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0009】
すなわち、本発明の半導体装置の製造方法は、薄膜材料を構成する元素からなる反応ガスを半導体ウエハに成膜を行う反応管に供給し、所定の励起エネルギによりCVD反応させ、半導体ウエハ表面に形成される薄膜と同一の薄膜を反応管の内面に形成してコーティングし、反応管内に半導体ウエハを搬送して成膜を行うものである。
【0010】
それにより、CVD反応による成膜時に反応管から発生する半導体ウエハへの重金属の汚染を低減することができる。
【0011】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、反応管内を減圧状態に保ちながら励起エネルギとして熱を用いたCVD反応により該反応管の内面に薄膜を形成してコーティングを行うものである。
【0012】
それにより、反応管の内面に短時間で効率よく半導体ウエハ表面に形成される薄膜と同一の薄膜をコーティングすることができる。
【0013】
さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、反応管の一方の端部から他方の端部に向けて反応ガスを供給し且つ反応ガスが導入される該反応管の一方の端部近傍を反応管の中央部の温度と同じまたはそれ以上に加熱し、該反応管の他方の端部近傍を反応管の中央部近傍よりも高い温度によって加熱するものである。
【0014】
それにより、反応管の内面に形成される薄膜の成膜速度が均一となり、1度のコーティングにより反応管の内面に短時間で効率よく半導体ウエハ表面に形成される薄膜と同一の薄膜を均一の膜厚で形成することができる。
【0015】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、反応管の一方の端部から他方の端部に向けて反応ガスを供給し且つ反応管の一方の端部近傍を反応管の中央部の温度よりも低い温度に加熱し、反応管の他方の端部近傍の温度を反応管の中央部近傍よりも高い温度に加熱する第1の工程と、反応管の他方の端部から一方の端部に向けて反応ガスを供給し且つ反応管一方の端部近傍を反応管の中央部の温度よりも高い温度に加熱し、反応管の他方の端部近傍の温度を反応管の中央部近傍よりも低い温度に加熱する第2の工程とを有するものである。
【0016】
それにより、反応管の内面に短時間で効率よく半導体ウエハ表面に形成される薄膜と同一の薄膜を均一の膜厚で形成することができる。
【0017】
さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、反応管の内面に形成される薄膜の厚さが、0.8μm以上よりなるものである。
【0018】
それにより、反応管に含まれる重金属が反応管の内面に形成された薄膜から透過するのを確実に防止することができる。
【0019】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、薄膜材料を構成する元素からなる反応ガスを半導体ウエハに成膜を行う反応管に供給し、所定の励起エネルギによりCVD反応させ、反応管内に含まれた重金属による半導体ウエハの汚染を防止する薄膜を反応管の内面に形成することによりコーティングし、しかる後、反応管内に半導体ウエハを搬送して成膜を行うものである。
【0020】
それにより、反応管の内面に短時間で効率よく半導体ウエハ表面に形成される薄膜と同一の薄膜を均一の膜厚で形成することができる。
【0021】
以上のことより、反応管の内面に重金属汚染を防止するコーティングを低コストで容易に行うことができ、重金属汚染による半導体装置の不良を低減でき、製造効率を向上させることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【0023】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1による横型低圧CVD装置の1部破断した外観斜視図、図2は、本発明の実施の形態1による横型低圧CVD装置のプロセスチューブにおける説明図である。
【0024】
本実施の形態1において、成膜装置である横型低圧CVD装置(半導体製造装置)1は、中央部に薄膜を形成させる装置部分である炉体2が設けられている。
【0025】
また、炉体2の一方には半導体ウエハWの成膜を行う反応室3が設けられ、他方には、半導体ウエハWを搬送する搬送部4が設けられている。
【0026】
さらに、反応室3には、半導体ウエハWに薄膜を形成する成膜部である管状の反応管3aが設けられており、その反応管3aの外周部近傍には、加熱用のヒータ(加熱手段)3bが設けられている。
【0027】
また、反応管3aの一方の開口部には、その開口部を密閉するふた3cが設けられ、モータなどによって自動的に開閉されるようになっている。
【0028】
さらに、搬送部4には、半導体ウエハWを保持するための治具であるボードHBを反応管3aに出し入れするボード搬送装置4aが設けられ、成膜時には、図示したように所定の数量の半導体ウエハWが保持されたボードHBがボード搬送装置4aによって反応管3a内に搬送されることになる。
【0029】
次に、横型低圧CVD装置1には、反応室3に隣接して排気部5が設けられ、この排気部5aには反応管3a内を所定の圧力まで減圧する真空ポンプ5aが設けられている。また、この真空ポンプ5aは、配管5bにより反応管3aの他方の開口部と接続が行われている。また、これら真空ポンプ5aならびに配管5bによって減圧手段が構成されている。
【0030】
さらに、横型低圧CVD装置1は、搬送部4と隣接して横型低圧CVD装置1の制御を司る制御部6が設けられ、反応室3の近傍には、薄膜材料を構成する元素からなる一種または数種類の化合物ガス、単体ガスなどの反応ガスを反応管3aに流量制御しながら供給するガス供給部7が設けられている。
【0031】
そして、これらボード搬送装置4a、真空ポンプ5a、ガス供給部7ならびに前述したふた3cを駆動させるモータは、制御部6に設けられた制御回路6aにより制御されている。
【0032】
次に、前述した反応管3aおよびヒータ3b周辺の構成について、図2を用いて詳しく説明する。
【0033】
まず、反応管3aの一方の開口部近傍には、前述したガス供給部7(図1)から供給される反応ガスを導入する配管7aが設けられ、反応管3aの一方の開口部には、この開口部を密閉するためのふた3cが設けられている。そして、ガス供給部7および配管7aによってガス供給手段が構成されている。
【0034】
また、反応管3aの外周部近傍には、ヒータ3bが設けられている。このヒータ3bは、配管5bが接続されている反応管3aの他方の開口部近傍に位置するヒータ3b、反応管3aの中央部に位置するヒータ3bならびにふた3cにより密閉される反応管3aの一方の開口部近傍に位置するヒータ3bより構成されている。
【0035】
そして、これらヒータ3b〜3bは、それぞれ独立して前述した制御部6(図1)における制御回路部6aにより温度制御が行われている。
【0036】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【0037】
まず、制御部6に設けられた操作部などから反応管3a内のコーティングを行う設定を行う。そして、設定が行われると、制御回路6aは、モータを駆動させてふた3cを移動させ、反応管3aの一方の開口部を密閉し、排気部5に設けられた真空ポンプ5aおよびヒータ3b〜3bを動作させ、反応管3a内面のコーティング動作を開始する。
【0038】
たとえば、生成する膜がナイトライド(Si)膜の場合、ヒータ3b〜3bの温度分布は、反応管3aの他方の開口部近傍に位置するヒータ3bが830℃程度、反応管3aの中央部に位置するヒータ3bならびに反応管3aの一方の開口部近傍に位置するヒータ3bが780℃程度とする。
【0039】
ここで、ヒータ3bの加熱温度が830℃程度の高温となっているのは、反応ガスの濃度が薄くなる反応管3aの他方の開口部近傍の反応速度を向上させるためである。また、ヒータ3bの加熱温度をヒータ3bよりも高い温度としてもよい。
【0040】
さらに、反応管3aの圧力は、半導体ウエハWの成膜時の圧力あるいはそれ以上の圧力である20パスカル程度〜30パスカル程度の圧力まで減圧が行われる。
【0041】
また、制御回路6aは、ガス供給部7の制御を行い、反応管3aに半導体ウエハWの成膜時と同じ流量またはそれ以上の反応ガスを供給するように制御を行う。
【0042】
そして、これらの条件により反応管3aのすべての内面に1μm程度の薄膜が形成されるまで成膜を行う。ここで、反応管3aの内面に形成される薄膜の厚さを1μm程度としたのは、反応管3aの内面に形成される薄膜の厚さが0.8μm以上であると反応管3aに含まれている鉄などの重金属が反応管3aの内面に形成され薄膜から透過して半導体ウエハWを汚染してしまうのを防止できるからである。
【0043】
その後、搬送部4に設けられたボート搬送装置4aによって半導体ウエハWが保持されたボードHBを反応管3a内に搬送し、半導体ウエハの成膜を行う。
【0044】
それにより、本実施の形態1によれば、薄膜材料を構成する元素からなる反応ガスにより反応管3aのすべての内面に1μm程度以上の薄膜を形成してコーティングするので、反応管3aに含まれた重金属による半導体ウエハWの汚染を防止することができる。
【0045】
(実施の形態2)
図3は、本発明の実施の形態2による横型低圧CVD装置の説明図である。
【0046】
本実施の形態2において、図3に示すように、横型低圧CVD装置(半導体製造装置)1aに設けられた反応管3aの一方の開口部近傍には、反応管3a内の減圧を行う真空ポンプ5aと接続された配管5cおよびガス供給部7に接続された配管7bが接続されている接続部(第1のガス導入部)3aおよび接続部(第1の排気部)3aが設けられている。
【0047】
また、反応管3aの他方の開口部近傍にも、同じくガス供給部7に接続された配管7cおよび反応管3a内の減圧を行う真空ポンプ5aと接続された配管5dが接続されている接続部(第2の排気部)3aおよび接続部(第2のガス導入部)3aが設けられている。
【0048】
さらに、これら配管5c,5d,7b,7cには、たとえば、コンダクタンスバルブや切り換え弁などのバルブ8〜8cが設けられ、反応管3aの外周部近傍には、前記実施の形態1と同様にヒータ3bが設けられている。
【0049】
そして、これら真空ポンプ5a、配管5c,5dならびにバルブ8,8aにより減圧手段が構成され、ガス供給部7、配管7b,7cおよびバルブ8b,8cによってガス供給手段が構成されている。
【0050】
また、このヒータ3bの構成も、同様に、反応管3aの他方の開口部近傍に位置するヒータ3b、反応管3aの中央部に位置するヒータ3bならびにふた3cにより密閉される反応管3aの一方の開口部近傍に位置するヒータ3bより構成されている。
【0051】
さらに、これらヒータ3b〜3b、ガス供給部7、真空ポンプ5aならびにバルブ8〜8cは、同様に、横型低圧CVD装置1aにおける全ての制御を司る制御回路6a(実施の形態1、図1)によって制御が行われている。
【0052】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【0053】
まず、制御部6により反応管3a内のコーティングを行う設定を行う。そして、設定が行われると、制御回路6aは、モータを駆動させてふた3cを移動させ反応管3aの一方の開口部を密閉し、排気部5に設けられた真空ポンプ5aおよびヒータ3b〜3bを動作させ、反応管3a内面のコーティングを開始する。
【0054】
また、制御回路6aは、バルブ8,8cを閉じることにより、反応管3aの一方の開口部から他方の開口部にかけて薄膜材料を構成する元素からなる一種または数種類の化合物ガス、単体ガスなどの反応ガスを流すようにする。
【0055】
たとえば、生成する膜がナイトライド(Si)膜の場合、ヒータ3b〜3bの温度分布は、反応管3aの他方の開口部近傍に位置するヒータ3bが830℃程度、反応管3aの中央部に位置するヒータ3bが780℃程度ならびに反応管3aの一方の開口部近傍に位置するヒータ3bが750℃程度とする。
【0056】
また、反応管3a内の圧力は、半導体ウエハWの成膜時の圧力である20パスカル程度の圧力まで減圧が行われ、反応ガスの流量は反応管3aに半導体ウエハWの成膜時と同じ流量程度が反応管3aに供給されるように制御回路6aにより制御されている。
【0057】
そして、これらの条件で反応管3aの他方の開口部近傍における薄膜の厚さが1μm程度以上となるまで成膜を行う。また、反応ガスの供給部となる反応管3aの一方の開口部近傍は、成膜速度が低いために反応管3aの中央部および他方の開口部近傍よりも薄膜の厚さが薄いことになる。
【0058】
その後、制御回路6aは、バルブ8,8cを開き、バルブ8a,8bを閉じることにより、反応管3aの他方の開口部から一方の開口部にかけて反応ガスを流すようにする。
【0059】
また、制御回路6aは、ヒータ3b〜3bの温度分布を、反応管3aの他方の開口部近傍に位置するヒータ3bが750℃程度、反応管3aの中央部に位置するヒータ3bが780℃程度ならびに反応管3aの一方の開口部近傍に位置する3bが830℃程度となるように変更を行う。
【0060】
さらに、反応管3a内の圧力も、半導体ウエハWの成膜時の圧力である20パスカル程度の圧力まで減圧が行われ、反応ガスの流量は反応管3aに半導体ウエハWの成膜時と同じ流量程度が反応管3aに供給されるように制御回路6aにより制御されている。
【0061】
そして、これらの条件により再度、反応管3aの一方の開口部近傍における薄膜の厚さが1μm程度以上となるまで成膜を行うと、反応ガスの供給部となる反応管3aの他方の開口部近傍が、成膜速度が低いために反応管3aの中央部および他方の開口部近傍よりも薄膜の厚さが薄く形成されることになり、反応管3aの内面に均一に1μm程度以上の薄膜が形成され、コーティングが行われたことになる。
【0062】
その後、搬送部4に設けられたボート搬送装置4aによって半導体ウエハWが保持されたボードHBを反応管3a内に搬送し、半導体ウエハの成膜を行う。
【0063】
それにより、本実施の形態2では、薄膜材料を構成する元素からなる反応ガスにより反応管3aのすべての内面に1μm程度以上の薄膜をコーティングするので、反応管3aに含まれた重金属による半導体ウエハWの汚染を防止することができる。
【0064】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0065】
たとえば、前記実施の形態1,2では、横型低圧CVD装置における成膜を行う反応管の内面のコーティングについて記載したが、この半導体ウエハ表面に形成される薄膜と同一の薄膜を前記反応管の内面に形成するコーティングは、プラズマCVD装置などの他のCVD装置や拡散装置など反応が行われる反応室がSiC材からなる半導体製造装置に用いることができる。
【0066】
【発明の効果】
本願によって開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【0067】
(1)本発明によれば、反応管の内面に低コストで効率よく半導体ウエハ表面形成される薄膜と同一の薄膜をコーティングでき、反応管それ自体から発生する重金属による半導体ウエハへの汚染を防止することができる。
【0068】
(2)また、本発明では、反応管の内面に重金属の発生を防止するコーティングを行うための装置や設備が不要となり、低コストでフレキシブルに反応管の内面に重金属の発生を防止する半導体ウエハ表面に形成される薄膜と同一の薄膜をコーティングすることができる。
【0069】
(3)さらに、本発明においては、上記(1),(2)により、重金属汚染による半導体装置の不良を低減でき、製造効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1による横型低圧CVD装置の1部破断した外観斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態1による横型低圧CVD装置のプロセスチューブにおける説明図である。
【図3】本発明の実施の形態2による横型低圧CVD装置の説明図である。
【符号の説明】
1 横型低圧CVD装置(半導体製造装置)
1a 横型低圧CVD装置(半導体製造装置)
2 炉体
3 反応室
3a 反応管
3a 接続部(第1のガス導入部)
3a 接続部(第1の排気部)
3a 接続部(第2の排気部)
3a 接続部(第2のガス導入部)
3b ヒータ(加熱手段)
3b ヒータ
3b ヒータ
3b ヒータ
3c ふた
4 搬送部
4a ボード搬送装置
5 排気部
5a 真空ポンプ
5b 配管
5c 配管
5d 配管
6 制御部
6a 制御回路
7 ガス供給部
7a 配管
7b 配管
7c 配管
8〜8c バルブ
W 半導体ウエハ
HB ボード
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a coating method and a semiconductor manufacturing apparatus used therefor, and more particularly to a technique which is effective when applied to prevention of metal contamination on a semiconductor wafer in a horizontal low-pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus.
[0002]
[Prior art]
According to studies made by the present inventors, in a horizontal low-pressure CVD apparatus for forming a thin film on a semiconductor wafer while keeping a reaction tube in a reduced pressure state, silicon carbide (SiC) is used as a material of a process tube serving as a reaction tube. I have.
[0003]
As an example describing this kind of semiconductor manufacturing equipment in detail, see, for example, Masashi Oshima (ed.), November 25, 1994, published by the Industrial Research Institute, Electronic Materials November issue, “Super LSI Manufacturing and Testing Equipment”. Guidebook <1995 edition>"P44 to P51, and this document describes the structure and the like in various CVD apparatuses.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the present inventor has found that the horizontal low-pressure CVD apparatus as described above has the following problems.
[0005]
That is, the process tube made of the SiC material has a large content of heavy metals such as iron (Fe), and the semiconductor wafer is contaminated by impurities of these heavy metals at the time of film formation, causing a problem of poor quality. is there.
[0006]
An object of the present invention is to provide a coating method capable of reliably preventing a semiconductor wafer from being contaminated by impurities such as heavy metals generated from a reaction tube for forming a film by a CVD reaction, and a semiconductor manufacturing apparatus used therefor. .
[0007]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
[0009]
That is, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a reaction gas comprising an element constituting a thin film material is supplied to a reaction tube for forming a film on a semiconductor wafer, and a CVD reaction is performed with a predetermined excitation energy to form a reaction gas on the surface of the semiconductor wafer. The same thin film as the thin film to be formed is formed and coated on the inner surface of the reaction tube, and a semiconductor wafer is transferred into the reaction tube to form a film .
[0010]
Thus, the contamination of the semiconductor wafer with the heavy metal generated from the reaction tube during the film formation by the CVD reaction can be reduced.
[0011]
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a coating is performed by forming a thin film on the inner surface of the reaction tube by a CVD reaction using heat as excitation energy while keeping the inside of the reaction tube under reduced pressure.
[0012]
Thereby, the same thin film as the thin film formed on the surface of the semiconductor wafer can be efficiently and quickly coated on the inner surface of the reaction tube.
[0013]
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the reaction gas is supplied from one end of the reaction tube toward the other end, and the reaction gas is supplied near one end of the reaction tube where the reaction gas is introduced. The heating is performed at a temperature equal to or higher than the temperature at the center of the tube, and the vicinity of the other end of the reaction tube is heated at a higher temperature than the vicinity of the center of the reaction tube.
[0014]
As a result, the film forming rate of the thin film formed on the inner surface of the reaction tube becomes uniform, and the same thin film as the thin film formed on the surface of the semiconductor wafer efficiently on the inner surface of the reaction tube in a short time by one coating. It can be formed with a film thickness.
[0015]
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the reaction gas is supplied from one end of the reaction tube toward the other end, and the temperature near the one end of the reaction tube is determined based on the temperature of the center of the reaction tube. was heated to a low temperature, a first step of heating the other end temperature in the vicinity of the reaction tube to the central portion near neighbor by higher temperature than the reaction tube, one end from the other end of the reaction tube The reaction gas is supplied toward the reaction tube , and the vicinity of one end of the reaction tube is heated to a temperature higher than the temperature of the center of the reaction tube, and the temperature near the other end of the reaction tube is measured at the center of the reaction tube. and it has a second step of heating a near-neighbor by remote low temperatures.
[0016]
As a result, the same thin film as the thin film formed on the surface of the semiconductor wafer can be efficiently formed in a short time on the inner surface of the reaction tube.
[0017]
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the thickness of the thin film formed on the inner surface of the reaction tube is 0.8 μm or more.
[0018]
Accordingly, it is possible to reliably prevent heavy metals contained in the reaction tube from permeating from the thin film formed on the inner surface of the reaction tube.
[0019]
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a reaction gas composed of an element constituting a thin film material is supplied to a reaction tube for forming a film on a semiconductor wafer, and a CVD reaction is performed with a predetermined excitation energy. The coating is performed by forming a thin film for preventing contamination of the semiconductor wafer by the heavy metal on the inner surface of the reaction tube, and thereafter, transferring the semiconductor wafer into the reaction tube to form a film.
[0020]
As a result, the same thin film as the thin film formed on the surface of the semiconductor wafer can be efficiently formed in a short time on the inner surface of the reaction tube.
[0021]
As described above, coating for preventing heavy metal contamination can be easily performed on the inner surface of the reaction tube at low cost, defects of the semiconductor device due to heavy metal contamination can be reduced, and manufacturing efficiency can be improved.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is an external perspective view of a horizontal low-pressure CVD apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, with a part thereof cut away, and FIG. 2 is an explanatory view of a process tube of the horizontal low-pressure CVD apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
[0024]
In the first embodiment, a horizontal low-pressure CVD apparatus (semiconductor manufacturing apparatus) 1 which is a film forming apparatus is provided with a furnace body 2 which is an apparatus part for forming a thin film at a central portion.
[0025]
A reaction chamber 3 for forming a film of the semiconductor wafer W is provided on one side of the furnace body 2, and a transfer section 4 for transferring the semiconductor wafer W is provided on the other side.
[0026]
Further, the reaction chamber 3 is provided with a tubular reaction tube 3a which is a film forming unit for forming a thin film on the semiconductor wafer W, and a heater for heating (heating means) is provided near the outer periphery of the reaction tube 3a. ) 3b are provided.
[0027]
Further, a lid 3c for sealing the opening is provided at one opening of the reaction tube 3a, and is automatically opened and closed by a motor or the like.
[0028]
Further, the transfer section 4 is provided with a board transfer device 4a for transferring a board HB, which is a jig for holding the semiconductor wafer W, into and out of the reaction tube 3a. The board HB holding the wafer W is transferred into the reaction tube 3a by the board transfer device 4a.
[0029]
Next, the horizontal low-pressure CVD apparatus 1 is provided with an exhaust unit 5 adjacent to the reaction chamber 3, and the exhaust unit 5a is provided with a vacuum pump 5a for reducing the pressure inside the reaction tube 3a to a predetermined pressure. . The vacuum pump 5a is connected to the other opening of the reaction tube 3a by a pipe 5b. The vacuum pump 5a and the pipe 5b constitute a pressure reducing means.
[0030]
Further, the horizontal low-pressure CVD apparatus 1 is provided with a control unit 6 for controlling the horizontal low-pressure CVD apparatus 1 adjacent to the transport unit 4, and in the vicinity of the reaction chamber 3, one or more of the elements constituting the thin film material. A gas supply unit 7 for supplying a reaction gas such as several kinds of compound gases and simple gases to the reaction tube 3a while controlling the flow rate is provided.
[0031]
The motor for driving the board transfer device 4a, the vacuum pump 5a, the gas supply unit 7, and the lid 3c is controlled by a control circuit 6a provided in the control unit 6.
[0032]
Next, the configuration around the reaction tube 3a and the heater 3b will be described in detail with reference to FIG.
[0033]
First, in the vicinity of one opening of the reaction tube 3a, a pipe 7a for introducing the reaction gas supplied from the gas supply unit 7 (FIG. 1) described above is provided, and in one opening of the reaction tube 3a, A lid 3c for sealing the opening is provided. The gas supply unit 7 and the pipe 7a constitute a gas supply unit.
[0034]
Further, a heater 3b is provided near the outer peripheral portion of the reaction tube 3a. The heater 3b has a heater 3b 1 located near the other opening of the reaction tube 3a to which the pipe 5b is connected, a heater 3b 2 located at the center of the reaction tube 3a, and a reaction tube 3a hermetically closed by a lid 3c. and it is configured from a heater 3b 3 located near one opening of the.
[0035]
And these heater 3b 1 ~3b 3, the temperature control is performed by the control circuit section 6a in the controller 6 (FIG. 1) described above independently.
[0036]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
[0037]
First, setting for coating the inside of the reaction tube 3a is performed from an operation unit or the like provided in the control unit 6. When the setting is performed, the control circuit 6a drives the motor to move the lid 3c, closes one opening of the reaction tube 3a, and provides the vacuum pump 5a and the heater 3b 1 provided in the exhaust unit 5. To 3b 3 to start the coating operation of the inner surface of the reaction tube 3a.
[0038]
For example, if the resulting film is a nitride (Si 3 N 4) film, the temperature distribution of the heater 3b 1 ~3b 3, the heater 3b 1 is 830 ° C. approximately positioned on the other near the opening of the reaction tube 3a, reaction The heater 3b 2 located at the center of the tube 3a and the heater 3b 3 located near one opening of the reaction tube 3a are set to about 780 ° C.
[0039]
Here, the heating temperature of the heater 3b 1 has a high temperature of about 830 ° C. is to improve the reaction rate of the other near the opening of the reaction tube 3a the concentration of the reaction gas becomes thinner. Further, the heating temperature of the heater 3b 2 may be a temperature higher than the heater 3b 3.
[0040]
Further, the pressure in the reaction tube 3a is reduced to a pressure of about 20 Pascal to about 30 Pascal, which is a pressure at the time of film formation of the semiconductor wafer W or higher.
[0041]
The control circuit 6a, and controls the gas supply unit 7 performs control so specifically to provide the same flow rate or more reactive gas during the formation of the semiconductor wafer W into the reaction tube 3a.
[0042]
Then, film formation is performed under these conditions until a thin film of about 1 μm is formed on all inner surfaces of the reaction tube 3a. Here, the reason why the thickness of the thin film formed on the inner surface of the reaction tube 3a is about 1 μm is that the thickness of the thin film formed on the inner surface of the reaction tube 3a is 0.8 μm or more. This is because it is possible to prevent heavy metal such as iron, which is formed on the inner surface of the reaction tube 3a, from passing through the thin film and contaminating the semiconductor wafer W.
[0043]
Thereafter, the board HB holding the semiconductor wafer W is transferred into the reaction tube 3a by the boat transfer device 4a provided in the transfer unit 4, and the semiconductor wafer is formed.
[0044]
Thus, according to the first embodiment, a thin film of about 1 μm or more is formed on all inner surfaces of the reaction tube 3a with the reaction gas composed of the elements constituting the thin film material, and is coated. It is possible to prevent contamination of the semiconductor wafer W by the heavy metal.
[0045]
(Embodiment 2)
FIG. 3 is an explanatory view of a horizontal low-pressure CVD apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.
[0046]
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, near one opening of a reaction tube 3a provided in a horizontal low-pressure CVD device (semiconductor manufacturing device) 1a, a vacuum pump for reducing the pressure in the reaction tube 3a is provided. connecting portion 5a and the connected pipe 5c and connected pipe 7b to the gas supply unit 7 are connected (first gas inlet) 3a 1 and the connection part (first exhaust portion) 3a 2 provided ing.
[0047]
Also, near the other opening of the reaction tube 3a, a connection portion to which a pipe 7c also connected to the gas supply unit 7 and a pipe 5d connected to a vacuum pump 5a for reducing the pressure in the reaction tube 3a are connected. (second exhaust section) 3a 3 and the connecting portion (the second gas introducing portion) 3a 4 is provided.
[0048]
Further, these pipes 5c, 5d, 7b, 7c are provided with, for example, valves 8 to 8c such as a conductance valve and a switching valve, and a heater is provided near the outer peripheral portion of the reaction tube 3a as in the first embodiment. 3b is provided.
[0049]
The vacuum pump 5a, the pipes 5c and 5d, and the valves 8 and 8a constitute a pressure reducing unit, and the gas supply unit 7, the pipes 7b and 7c, and the valves 8b and 8c constitute a gas supplying unit.
[0050]
Similarly, the configuration of the heater 3b also includes a heater 3b 1 located near the other opening of the reaction tube 3a, a heater 3b 2 located at the center of the reaction tube 3a, and a reaction tube 3a sealed by the lid 3c. and it is configured from a heater 3b 3 located near one opening of the.
[0051]
In addition, these heaters 3b 1 ~3b 3, the gas supply unit 7, the vacuum pump 5a and valve 8~8c similarly, the control circuit 6a (Embodiment 1 which controls all the control in the horizontal low-pressure CVD apparatus 1a, Fig. 1 ).
[0052]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
[0053]
First, the controller 6 performs setting for coating the inside of the reaction tube 3a. When the setting is performed, the control circuit 6a, sealing the one opening of the reaction tube 3a to move the lid 3c by driving the motor, vacuum pump 5a provided in the exhaust unit 5, and a heater 3b 1 ~ 3b 3 is operated to start coating the inner surface of the reaction tube 3a.
[0054]
By closing the valves 8 and 8c, the control circuit 6a reacts one or several kinds of compound gas, elemental gas, or the like composed of elements constituting the thin film material from one opening to the other opening of the reaction tube 3a. Let the gas flow.
[0055]
For example, if the resulting film is a nitride (Si 3 N 4) film, the temperature distribution of the heater 3b 1 ~3b 3, the heater 3b 1 is 830 ° C. approximately positioned on the other near the opening of the reaction tube 3a, reaction heater 3b 3 heater 3b 2 is located near one opening of 780 ° C. about as well as the reaction tube 3a positioned in the center of the tube 3a is about 750 ° C..
[0056]
The pressure in the reaction tube 3a is reduced to a pressure of about 20 Pascal, which is the pressure at the time of film formation of the semiconductor wafer W, and the flow rate of the reaction gas is the same as that at the time of film formation of the semiconductor wafer W in the reaction tube 3a. The control circuit 6a controls the flow rate so as to be supplied to the reaction tube 3a.
[0057]
Then, film formation is performed under these conditions until the thickness of the thin film near the other opening of the reaction tube 3a becomes about 1 μm or more. In addition, since the film forming rate is low near the one opening of the reaction tube 3a serving as the supply portion of the reaction gas, the thickness of the thin film is thinner than the central portion of the reaction tube 3a and the vicinity of the other opening. .
[0058]
Thereafter, the control circuit 6a opens the valves 8, 8c and closes the valves 8a, 8b, so that the reaction gas flows from the other opening of the reaction tube 3a to one opening.
[0059]
The control circuit 6a, a heater 3b 2 the temperature distribution of the heater 3b 1 ~3b 3, the heater 3b 1 is about 750 ° C. positioned on the other near the opening of the reaction tube 3a, which is located in the center of the reaction tube 3a Is changed to about 780 ° C. and about 830 ° C. for 3b 3 located near one opening of the reaction tube 3a.
[0060]
Further, the pressure in the reaction tube 3a is reduced to about 20 Pascal, which is the pressure at the time of film formation of the semiconductor wafer W, and the flow rate of the reaction gas is the same as that at the time of film formation of the semiconductor wafer W in the reaction tube 3a. The control circuit 6a controls the flow rate so as to be supplied to the reaction tube 3a.
[0061]
Under these conditions, when film formation is performed again until the thickness of the thin film near one opening of the reaction tube 3a becomes about 1 μm or more, the other opening of the reaction tube 3a serving as a supply portion of the reaction gas is formed. Since the film forming rate is low in the vicinity, the thickness of the thin film is formed to be thinner than the central part of the reaction tube 3a and the vicinity of the other opening, and a thin film of about 1 μm or more is uniformly formed on the inner surface of the reaction tube 3a. Is formed, and the coating is performed.
[0062]
Thereafter, the board HB holding the semiconductor wafer W is transferred into the reaction tube 3a by the boat transfer device 4a provided in the transfer unit 4, and the semiconductor wafer is formed.
[0063]
Thereby, in the second embodiment, the entirety of the inner surface of the reaction tube 3a is coated with a thin film of about 1 μm or more with the reaction gas composed of the elements constituting the thin film material. W contamination can be prevented.
[0064]
As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment of the invention. However, the invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Needless to say, there is.
[0065]
For example, in the first and second embodiments, the coating on the inner surface of the reaction tube for forming a film in the horizontal low-pressure CVD apparatus is described. However, the same thin film as the thin film formed on the surface of the semiconductor wafer is coated on the inner surface of the reaction tube. Can be used in a semiconductor manufacturing apparatus in which a reaction chamber in which a reaction is performed, such as a plasma CVD apparatus or another CVD apparatus or a diffusion apparatus, is made of a SiC material.
[0066]
【The invention's effect】
The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0067]
(1) According to the present invention, the same thin film as the thin film formed on the surface of a semiconductor wafer can be efficiently and inexpensively coated on the inner surface of a reaction tube to prevent contamination of a semiconductor wafer by heavy metals generated from the reaction tube itself. can do.
[0068]
(2) Further, according to the present invention, a device or equipment for performing coating for preventing the generation of heavy metals on the inner surface of the reaction tube is not required, and a semiconductor wafer capable of flexibly preventing the generation of heavy metals on the inner surface of the reaction tube at low cost. The same thin film as the thin film formed on the surface can be coated.
[0069]
(3) Further, in the present invention, according to the above (1) and (2), defects of the semiconductor device due to heavy metal contamination can be reduced, and manufacturing efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view of a horizontal low-pressure CVD apparatus according to a first embodiment of the present invention, with a part cut away.
FIG. 2 is an explanatory view of a process tube of the horizontal low-pressure CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a horizontal low-pressure CVD apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Horizontal low-pressure CVD equipment (semiconductor manufacturing equipment)
1a Horizontal low-pressure CVD equipment (semiconductor manufacturing equipment)
2 Furnace body 3 Reaction chamber 3a Reaction tube 3a 1 connection part (first gas introduction part)
3a 2 connection part (first exhaust part)
3a 3 connection part (second exhaust part)
3a 4 connection part (second gas introduction part)
3b heater (heating means)
3b 1 heater 3b 2 heater 3b 3 heater 3c lid 4 transfer unit 4a board transfer device 5 exhaust unit 5a vacuum pump 5b pipe 5c pipe 5d pipe 6 control unit 6a control circuit 7 gas supply unit 7a pipe 7b pipe 7c pipe 8 to 8c valve W Semiconductor wafer HB board

Claims (2)

薄膜材料を構成する元素からなる反応ガスを半導体ウエハに成膜を行う反応管に、前記反応管の一方の端部近傍、中央部、および他方の端部近傍の領域に分けて個別に温度制御手段を設け、
前記反応管内を減圧状態に保ち、前記反応管の一方の端部から他方の端部に向けて反応ガスを供給し且つ反応ガスが導入される前記反応管の一方の端部近傍を前記反応管の中央部の温度と同じまたはそれ以上に加熱し、前記反応管の他方の端部近傍を前記反応管の中央部近傍よりも高い温度によって加熱して、熱を用いた励起エネルギによりCVD反応させ、前記反応管の内面に薄膜を形成してコーティングを行い、
しかる後、前記反応管内に前記半導体ウエハを搬送して成膜を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a reaction tube for forming a reaction gas composed of an element constituting a thin film material on a semiconductor wafer , temperature control is performed separately on one side, near the center, and in the region near the other end of the reaction tube. Providing means,
The inside of the reaction tube is kept under reduced pressure, a reaction gas is supplied from one end of the reaction tube toward the other end, and the vicinity of one end of the reaction tube into which the reaction gas is introduced is the reaction tube. And heating the vicinity of the other end of the reaction tube at a temperature higher than the vicinity of the center of the reaction tube, and causing a CVD reaction by excitation energy using heat. Forming a thin film on the inner surface of the reaction tube and performing coating,
Thereafter, a film is formed by transporting the semiconductor wafer into the reaction tube.
薄膜材料を構成する元素からなる反応ガスを半導体ウエハに成膜を行う反応管に、前記反応管の一方の端部近傍、中央部、および他方の端部近傍の領域に分けて個別に温度制御手段を設け、
前記反応管内を減圧状態に保ち、前記反応管の一方の端部から他方の端部に向けて反応ガスを供給し且つ前記反応管の一方の端部近傍を前記反応管の中央部の温度よりも低い温度に加熱し、前記反応管の他方の端部近傍の温度を前記反応管の中央部近傍よりも高い温度に加熱する第1の工程と、前記反応管の他方の端部から一方の端部に向けて反応ガスを供給し且つ前記反応管の一方の端部近傍を前記反応管の中央部の温度よりも高い温度に加熱し、前記反応管の他方の端部近傍の温度を前記反応管の中央部近傍よりも低い温度に加熱する第2の工程とにより、熱を用いた励起エネルギによりCVD反応させ、前記反応管の内面に薄膜を形成してコーティングを行い、
しかる後、前記反応管内に前記半導体ウエハを搬送して成膜を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。平成15年8月29日出願人名義変更届提出
In a reaction tube for forming a reaction gas composed of an element constituting a thin film material on a semiconductor wafer, temperature control is performed separately on one side, near the center, and in the region near the other end of the reaction tube. Providing means,
The inside of the reaction tube is kept in a reduced pressure state, a reaction gas is supplied from one end of the reaction tube toward the other end, and the vicinity of one end of the reaction tube is lower than the temperature of the center of the reaction tube. A first step of heating the vicinity of the other end of the reaction tube to a temperature higher than the vicinity of the center of the reaction tube, and one of the other ends of the reaction tube from the other end of the reaction tube. A reaction gas is supplied toward the end, and the vicinity of one end of the reaction tube is heated to a temperature higher than the temperature of the center of the reaction tube, and the temperature near the other end of the reaction tube is increased. A second step of heating to a temperature lower than the vicinity of the center of the reaction tube, thereby causing a CVD reaction by excitation energy using heat, forming a thin film on the inner surface of the reaction tube, and performing coating;
Thereafter, a film is formed by transporting the semiconductor wafer into the reaction tube . August 29, 2003 Filing of change of applicant name
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