JPH01318235A

JPH01318235A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH01318235A
Application number: JP15205988A
Authority: JP
Inventors: Akira Jogo; 城後　章
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1989-12-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、主として層間絶縁膜ならびにパッシベーショ
ン膜の形成に利用される化学気相成長法により成膜する
半導体製造装置に関する。

〈従来の技術〉従来、常圧化学気相成長により成膜する半導体製造装置
のうち、バッチＩＡ理方式の縦型装置では、基板内、基
板間の膜厚均一性を良くするため、第２図に示すように
ハウジング１内の基板Ａと反応ガス供給口１６との距離
をある程度離すか、ガス供給口より噴射されたガスを一
旦板等により、反射、分散させる等して、すべての基板
上に供給される反応ガスの入射量を均一化して成膜を行
フている。　なお、２は回転軸、３はターンテーブル、
４は基板回転軸、５は基板支持台、６はヒータである。

常圧化学気相成長法により成膜する半導体製造装置とし
ては、前記したバッチ処理方式の縦型装置のほかにイン
ライン方式の連続処理装置がある。　この型の装置では
、複数の孔を有する複数本のガス供給管が、搬送される
４インチ口径の基板の直上で基板との距離が１０ｍｍ以
内の高さにあり、このガス供給管より反応ガスを噴射さ
せることによりある程度均一な厚み、すなわち基板内、
基板間で所望膜厚に対し±１０％以内の膜の形成が行え
る。　従って、必ずしもガス供給口と基板との距離を充
分に取ったり、反射板を設けたりすることによりガス流
を均一分散させたり、２２１以上のガスの混合比を一定
にしたりする必要のないものである。

〈発明が解決しようとする課題〉前記バッチ処理方式の縦型装置では、基板寸法が大口径
化し装置寸法が大きくなることにより、ガス供給口から
基板までの距離がさらに長くなると、基板に入射する反
応ガス量を均一にし、しかもその時間的変動を少なくし
て安定にすることが難しくなる。

また、常圧気相成長法により成膜する半導体製造装置で
は、成膜中に発生する微粉塵が基板上に付着する汚染が
起りやすいという問題がある。　半導体製造工程におい
て、同種装置は主にシリケート（ＳｉＯａ）系の膜の成
膜に用いられており、反応ガスとしてシラン（Ｓ　ｉ　
Ｈ４）と酸素が使われている。　シランは、成膜を行う
温度（３００℃以上）以下の常温で酸素と反応する。　
このため、反応ガスがその供給口から基板上まで搬送さ
れる間に、その一部は反応する。　この反応によりシリ
ケートの核が形成され、核成長が進み、半導体の製造上
問題となる０、２μｍ以上の微粉が形成される。　装置
（反応炉）内部で微粉が形成されるのは、主として炉内
壁や前記反射板においてである。　したがって、ガス供
給口から基板までの距離を離したり、ガス供給口からの
噴射ガスを板で反射させる方式は、微粉塵の発生量を増
大させるため問題である。

一方、インライン方式の連続処理装置では、ガス供給管
に対して、基板を自転させるための機構を採用すること
ができないので、基板内、基板間の膜厚均一性をバッチ
処理方式の縦型装置の水準である所望膜厚にたいして±
６％以内にすることは難しい。

本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、６インチ以
上の口径寸法の基板において基板内、基板間の膜厚均一
性が所望膜厚に対して±３％以内であり、かつ成膜時に
発生する微粉塵量を抑制して基板表面の該微粉塵による
汚染が低減された半導体製造装置を提供することを目的
としている。

く課題を解決するための手段〉上記目的を達成するために、本発明によれば、化学気相
成長法により成膜を行う半導体製造装置において、反応ガス用およびキャリアガス用ガス供給口ならびにガ
ス排出口を有するハウジング内に、公転および自転が可
能な複数の基板支持台と、この支持台上の基板を加熱する手段と、前記基板支持台
上方の位置に前記反応ガス用ガス供給口に連通して同心
的に配設される２個のリング状ガス供給管と、これらの反応ガス供給用リング状ガス供給管の上方にキ
ャリアガス用ガス供給口に連通して同心的に配置される
リング状ガス供給管とを配設してなる半導体製造装置が
提供される。

前記反応ガスおよびキャリアガスを供給するためのリン
グ状ガス供給管の内方に気流安定部材を配設してなるこ
とが好ましい。

以下に本発明の好適実施例について、添付図面に基づい
てさらに詳細に説明する。

反応室を限定するハウジング１内下部には図示していな
い駆動手段が設けられ、これに連結された回転軸２にタ
ーンテーブル３が回転可能に取り付けられている。

前記ターンテーブル３の中心から円周方向に所定の距ｌ
ＩＩ　Ｒｌを存してターンテーブル３表面から上方へ複
数の基板回転軸４を等間隔に起立させ、その上端に基板
Ａを載置するための基板支持台５をそれぞれ取り付ける
。　前記ターンテーブル３と基板支持台５の間にはヒー
タ６が付設されている。　７は軸受である。

前記各基板支持台５の上方には、半径がＲ１のリング状
大径管８が基板支持台５からＲ３の高さに、半径がＲ１
よりやや小さいＲ２のリング状中径管９が基板支持台５
からＨ，よりやや低いＲ２の高さにそれぞれ設けられて
いる。

前記大径管８および中径管９の下面にはそれぞれ適宜の
間隔で複数のガス噴射孔８ａ、９ａを下方へ開孔してい
る。　　１０および１１はそれぞれ管８および９へ連設
されるガス供給管で、第１図では各２個所に設けた場合
を示す、　なお、前記Ｈ０は５０ｍｍ以下とするのがよ
い。

ハウジング１内上部からは、半径がＲ２より小さいリン
グ状小径管１２が前記大径管８より上方の高さに設けら
れ、その下面には適宜の間隔で複数のガス噴射孔１２ａ
を下方へ開孔している。　　１３は管１２へ接続される
ガス供給管で第１図では２個所に設けた場合を示す。

ハウジング１の下部にはガス排出口１４が開口している
。

ターンテーブル３上に回転軸４を介して支持台５が設け
られてあり、ターンテーブルの回転に加えて、支持台５
自体も自転させるのが基板Ａへの均一付着のために好ま
しい。　このため、支持台５は回転軸４を自転させてそ
の自転を行わせる。　その機構の一例を第３図に示す。

　なお１７はハウジング１の外部からの回転導入軸であ
る。

ハウジングｌの頂部から下方に垂下して気流安定化部材
１５が設けられている。　第１図に示す気流安定部材１
５は各リング状管１２．８および９の内方に拡開するよ
うに基板支持台５の位置まで延在している。　この気流
安定部材１５は、リング状管１２．８および９から下方
に噴射されるガスを支持台５上の基板Ａに向けて乱流な
く定常的に指向させるためのものである。

なお、第１図に示すものは好適実施例であり、種々の変
更を加えることができる。　例えば、リング状管８の半
径はＲ，と必ずしも一致する必要はなく、支持台５上の
基板Ａに向けてガスを効果的に供給できればよい。　ま
た、リング状管８．９の高さも異なっている必要はない
。　ヒータ６は支持台５上の基板Ａを加熱できればいか
なる手段でもよい。

つぎに、上記構成の半導体製造装置の動作例について説
明する。

まず、基板Ａを各基板支持台５上に載置し、ガス供給管
１３経由で所定のキャリアガスを噴射孔１２ａから矢印
Ｂで示すように噴射させる。　　ヒータ６を作動させ、
ターンテーブル３および支持台５をそれぞれ所定の速度
で回転させながら、一方の原料ガスをガス供給管１０経
由で噴射孔８ａから矢印Ｃで示すように噴射させ、同時
に他方の原料ガスをガス供給管１１経由で噴射孔９ａか
ら矢印りで示すうよに噴射させることにより、各基板支
持台５上の基板Ａはヒータ６で加熱されて自転しながら
ヒータ６上を公転し、基板Ａ上に成膜される。

各基板Ａ上での成膜で消費されなかった原料ガス、キャ
リアガスおよび反応により生成された副生ガスは第１図
に矢印Ｅで示すようにガス排出口１４から排出される。

成膜が終了したのち、原料ガスの供給を停止し、所定時
間保持する。　キャリアガスの供給を停止し、加熱を停
止し、各基板支持台５の自転および公転を止め、各基板
Ａを反応炉１内から取出す。

〈実施例〉以下に本発明を実施例に基づき具体的に説明する。

（実施例１）第１図に示す８個の基板支持台５を有する半導体製造装
置を用い、該支持台上にロインチロ径の基板を載置し、
ガス供給管１３経由でキャリアガスとして窒素ガスを２
０１１７分噴射孔１２ａから噴射させた。

ヒータ６を作動させ基板を４２０℃に加熱しながらター
ンテーブル３および基板支持台５をそれぞれ０．６ｒ、
ｐ、ｍ、および１．２ｒ、ｐ、ｍ、で回転させ、噴射孔
８ａから窒素ガスで１０ｍｏｆ％に希釈したシランを２
ｆｔ１分で、噴射孔９ａから９９．９９９％の酸素ガス
を４１１７分で同時に噴射させ、基板上にシリケート膜
を成膜させた。　噴射孔８ａ。

９ａはいずれも０．８ｍｍの孔径とし、リング状管の全
周に１０ｍｍで間隔で開孔したものを用い、Ｒ＋は３０
０ｍｍ％　Ｒａは２８０ｍｍ。

Ｈ８は５０ｍｍ、Ｈ２は３８ｍｍとした。

成膜が終了したのち、原料ガスの供給を停止し、加熱を
停止し、各基板支持台５の自転および公転を止め、各基
板を反応炉１内から取出した。

以上のようにして、目標値ｔｏｏｏ人、５０００人、１
００００人の各シリケート膜を１バッチ８枚ずつ各３バ
ツチ成膜した。

エリプソメータを用いて膜厚を測定した。

測定位置は基板の中心およびその外周端から１０ｍｍ内
側の円周上の４等分点の計５個所とした。　その結果、
基板内膜厚ばらつきは最大のもので上１゜９％、バッチ
内での基板間膜厚ばらつ各は最大のもので上２゜３％で
あった。　なお、ばらつき（％）は±（（ＭＡＸ−ＭＩ
Ｎ）／（ＭＡＸ＋ＭＩＮ））Ｘ１００で行った（ＭＡＸ
は最大膜厚（ｍ　ｍ　）　％　Ｍ　Ｉ　Ｎは最少膜厚（
ｍｍ）である。）また、成膜時に基板上に付着した微粉！！ｌｆｆ１は０
．２μｍ以上のもので平均３０個であった。

（比較例１）第２図に示す従来型のバッチ処理方式の縦型装置を用い
、実施例１と同じ原料を混合して供給し成膜を行った。

基板支持台数、加熱温度、自転および公転速度、原料噴
射量は実施例！と同じとし、成膜の厚さを測定した結果
、基板内膜厚ばらつきは最大で±４％、バッチ内での基
板間膜厚ばらつきは最大で±６％、付着した微粉塵量は
０．　２μｍ以上のもので平均１００個であった。

（実施例２）シランの代りに、成膜中のホウ素およびリンが、それぞ
れ３および６ｍｍ量％になるようにジボラン（８２Ｈａ
　）ガスおよびホスフィン（ＰＨ３）ガスをシランガス
に混合したものを用いたほかは実施例１と同様にしてホ
ウ酸リン酸シリケートガラス（ＢＰＳＧ）膜の成膜を行
った結果、基板内膜厚ばらつきは最大で上２゜２％、バ
ッチ内での基板間膜厚ばらつきは最大で上２゜８％、付
着した微粉塵量は０．２μｍ以上のもので平均４５個で
あフた。

（比較例２）シランの代りに実施例２と同じ混合ガスを用いたほかは
比較例１と同様にしてＢ　Ｐ　Ｓ　Ｇｇの成膜を行った
結果、基板内服厚ばらつぎは最大で±５％、バッチ内で
の基板間膜厚ばらつきは最大で±８％、付着した微粉塵
量は０．２μｍ以上のもので平均２２０個であった。

〈発明の効果〉本発明は、以上説明したように構成されているので、格
段に高い膜厚均一性を有する成膜が得られるから、より
微細化された高精度の半導体装置の製造を可能とし、ま
たエツチング等の後工程の加工精度向上を可能とする。

また、成膜時の微粉塵の付着を大幅に低減させることが
できるから、微粉塵付着による局部的な膜厚低下で引起
こされる配線の断線を生じることのない層間絶縁膜が得
られ、半導体装置製造における歩留まり向上と配線不良
による信顆性低下の改善に寄与できるという効果を奏す
る。

本発明の半導体製造装置は、基板支持台に載置された基
板を加熱する手段と、基板を公転および自転させる手段
をコンパクトに配設して、キャリアガスの流れの中で２
系統のリング状ガス供給管から反応ガスを乱流なく定常
的に、しかも基板に近い上方の位置から効果的に供給す
ることのできる装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す半導体製造装置の縦断
面概略図である。第２図は支持台の回転機構の一例を示す説明図である。第３図は従来の半導体製造装置を示す概略図である。符号の説明１・・・ハウジング、２・・・回転軸、３・・・ターンテーブル、４・・・基板回転軸、５・・・基板支持台、６・・・ヒータ、７・・・軸受、８・・・リング状大径管、９・・・リング状中径管、１０．１１・・・ガス供給管、１２・・・リング状小径管、１３・・・ガス供給管、１４・・・排出口、１５・・・気流安定部材、１６・・・反応ガス供給口、１７・・・回転導入軸ＦＩＧ、ＩＦＩＧ、２

Claims

【特許請求の範囲】

（１）化学気相成長法により成膜を行う半導体製造装置
において、反応ガス用およびキャリアガス用ガス供給口ならびにガ
ス排出口を有するハウジング内に、公転および自転が可
能な複数の基板支持台と、この支持台上の基板を加熱する手段と、前記基板支持台上方の位置に前記反応ガス用ガス供給口
に連通して同心的に配設される２個のリング状ガス供給
管と、これらの反応ガス供給用リング状ガス供給管の上方にキ
ャリアガス用ガス供給口に連通して同心的に配置される
リング状ガス供給管とを配設してなる半導体製造装置。
（２）前記反応ガスおよびキャリアガスを供給するため
のリング状ガス供給管の内方に気流安定部材を配設して
なる請求項１記載の半導体製造装置。