JPH02222526A - 化学気相成長装置 - Google Patents

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〕 本発明は半導体ウェハプロセスなどで使用されるＣＶＤ
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のこの種のＣＶＤＷ置は第６図に示すように構成さ
れている。

第６図は従来の常圧ＣＶＤ装置の概略構成を示す断面図
で、同図において１は半導体ウェハ（以下、単にウェハ
という。）、２はこのウェハ１を加熱するためのウェハ
ステージで、このウェハステージ２は上面にウェハ１が
載置される平坦部２ａが形成され、かつヒータ２ｂが内
蔵されており、ＣＶＤ装置本体（図示せず）に対して固
定されている。３は反応ガス（例えば、ＳｉＨ４ガスと
０□ガス）を前記ウェハ１に吹きつけるためのガス噴出
ヘッドで、このガス噴出ヘッド３は、平面視長方形状を
呈する箱体からなり、底部にガス噴出孔３ａが多数段け
られ、前記ウェハステージ２の上方に配置されている。

また、このガス噴出ヘッド３は反応ガス供給管４を介し
てガス供給装置（図示せず）に接続されると共に、駆動
装置（図示せず）に連結されており、この駆動装置によ
って後述する排気フードと共にウェハステージ２に対し
て水平移動自在に設けられている。５は未反応のまま残
留された反応ガスを排出するための排気フードで、この
排気フード５は前記ガス噴出ヘッド３を囲んで設けられ
ており、排気管６を介してガス排出装置（図示せず）に
接続され、かつ前記ガス噴出ヘッド３と共に水平移動さ
れるように構成されている。７は負圧チャンバーを形成
するための排気カバーで、この排気カバー７は前記排気
フード５の側方および上方を囲み、ウェハステージ２の
平坦部２ａを全面にわたって覆うように構成されており
、排気ダクト８を介して吸引装置（図示せず）に連結さ
れている。すなわち、この吸引装置を作動させることに
より排気カバー７内のチャンバー全体が負圧となり、こ
の負圧を保つことによって反応ガスが外部に漏れるのを
防ぐことができる。

なお、上述したＣＶＤ装置はガス噴出ヘッド３をウェハ
１に対して移動自在に設けたものを示したが、噴出ヘッ
ド３をＣＶＤ装置本体に固定させ、ウェハステージ２を
移動自在に設けたＣＶＤ装置も採用されている。

次に、このように構成された従来のＣＶＤ装置の動作に
ついて説明する。このＣＶＤ装置によってウェハ１上に
薄膜を形成するには、先ず、主面（薄膜を形成させる表
面）を上方に向けてウェハ１をウェハステージ２上に載
置させ、ヒータ２ｂによってウェハ１を所定温度に加熱
する。そして、排気カバー７内を負圧にした状態で反応
ガスをウェハｌに吹きつける。反応ガスを吹きつけるに
あたっては、第７図に示すように、ウェハｌ上に薄膜が
均一に形成されるようにガス噴出ヘッド３あるいはウェ
ハステージ２を平行移動させ、反応ガスをウェハ１の全
面にわたり吹きつける。このようにしてウェハ１上に化
学気相成長により薄膜が形成されることになる。なお、
第７図においては前記第６図で説明したものと同等の部
材については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、このように構成された従来のＣＶＤ装置にお
いては、ウェハｌの主面が上向きであるため気相反応に
よる反応生成物がウェハｌ上に落下されやすく、この反
応生成物が異物としてウェハ１上に残留されてしまう。

また、ガス噴出ヘッド３はウェハ１における主面の全面
を覆うほど大きく形成されていないため、反応ガスがウ
ェハｌの全体にわたって吹きつけられるようにガス噴出
へラド３あるいはウェハステージ２を移動させなければ
ならない。このため、構造が複雑になりコストが高くな
るという問題があった。ガス噴出ヘッド３あるいはウェ
ハステージ２を移動させたとしても、ウェハｌにおいて
は反応ガスが吹きつけられない部位が生じるため、反応
生成膜の成長速度が遅くなる。さらにまた、排気カバー
７内を負圧にすると排気カバー７の開口部から外気が侵
入されやすく、外気中の異物によって膜質が低下されや
すい。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る化学気相成長装置は、半導体ウェハを主面
を下向きにして保持するウェハ加熱用ステージと、この
ステージの下方に配置され、ウェハの外径より大きな寸
法をもって形成されかつウェハと対向する部位に全面に
わたりガス噴出孔が多数穿設された反応ガス噴出ヘッド
と、前記ステージおよび前記反応ガス噴出ヘッドの外周
部を囲み、反応ガスをウェハの側方へ排気させる排気ダ
クトとを備えたものである。

〔作　用〕

ウェハの主面が下方に向けられた状態で反応生成膜が形
成されるため、異物がウェハ上に付着されにくくなる。

また、反応ガスはウェハの主面全面にわたって均等に吹
きつけられ、ウェハの主面に沿って流されてウェハの側
方に排気されることになる。さらにまた、ステージおよ
び反応ガス噴出ヘッドの外周部が排気ダクトによって囲
まれているから外気が侵入されにくくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図および第２図によって
詳細に説明する。

第１図は本発明に係る化学気相成長装置の概略構成を示
す断面図、第２図は第１図中ト］線断面図である。これ
らの図において、１１は半導体ウェハ（以下、単にウェ
ハという。）、１２はこのウェハ１１を加熱するための
ウェハステージで、コノウェハステージ１２はヒータ１
２ａを内蔵し、かつ下部を平坦に形成することによって
ウェハ保持面１２ｂが形成されており、このウェハ保持
面１２ｂに開口されかつ真空吸引装置（図示せず）に連
通される吸気孔１２ｃが穿設されている。そして、この
ウェハステージ１２はウェハ保持面１２ｂを下方に向け
た状態でＣＶＤ装置本体（図示せず）に取付けられてい
る。１３はウェハ１１に反応ガスを吹きつけるためのガ
ス噴出ヘッドで、このガス噴出ヘッド１３は前記ウェハ
ステージ１２の下方に所定間隔おいて配置されており、
ガス供給管１４を介してガス供給装置（図示せず）に接
続されている。また、このガス噴出ヘッド１３は中空部
を有する円筒状に形成されており、その外径は前記ウェ
ハ１１の外径より大きな寸法をもって形成され、かつウ
ェハ１１と対向する平坦部１３ａにはガス噴出孔１３ｂ
が全面にわたり多数穿設されている。１５は反応ガスを
排気させるための排気ダクトで、この排気ダクト１５は
前記ウェハステージ１２の外周部および前記ガス噴出ヘ
ッド１３の外周部を囲み、これらに全周にわたり密接さ
れる排気ダクト本体１５ａと、この排気ダクト本体１５
ａの外周部に一体に設けられ、周方向に沿って等間隔お
いて配設された排気孔１５ｂとから構成されている。す
なわち、この化学気相成長装置においては、ガス供給管
１４からガス噴出へラド１３に供給された反応ガスは、
第１図および第２図中矢印で示すように、ガス噴出孔１
３ｂから噴出され、ガス噴出ヘッド１３とウェハステー
ジ１２との間の反応チャンバ内をガス噴出ヘッド１３の
半径方向に沿って外周部側へ流され、排気ダク目５の排
気孔１５ｂを通って排気されることになる。なお、排気
時には排気孔１５ｂが均等に配置されているためにガス
の流れが乱されに＜＜、速やかに排気することができる
。また、反応チャンバは前記排気ダクト１５によって密
閉されることになるから、外気が侵入されにくくなる。

このように構成された化学気相成長装置によってウェハ
１１上に薄膜を形成するには、先ず、真空吸引装置を作
動させてウェハステージ１２の保持面１２ｂにウェハ１
１を真空吸着させ、ヒータ１２ａによって所定温度に加
熱する。この際、ウェハ１１の主面が下方を向くように
裏面をウェハステージ１２の保持面１２ｂに対接させる
。次いで、ＳｉＨ４ガスとＯｔガス等の反応ガスをガス
噴出ヘッド１３から噴出させる。この反応ガスはウェハ
１１の主面全面にわたって均等に吹きつけられ、ウェハ
１１の主面に沿って外周部側へ流されて排気ダクト１５
から排気されることになる。このようにしてウェハ１上
に化学気相成長により薄膜が形成されることになる。

なお、本実施例ではウェハ１１が真空吸着によってウェ
ハステージ１２に保持される構造のものについて説明し
たが、ウェハ１１の主面を下方へ向けて保持する構造の
ものであればどのようなものでもよく、第３図に示すよ
うにウェハステージにウェハを固定するための押さえピ
ンを設けたり、あるいは、静電チャックを使用してもよ
い。第３図において、２１はウェハ１１の外周部を係止
する押さえピンで、この押さえピン２１はウェハステー
ジ１２のウェハ保持面１２ｂに突設されている。

また、本実施例ではウェハ１１を熱伝導によって加熱す
るウェハステージ１２を使用したが、第４図に示すよう
に、ランプによって加熱する形式のウェハステージを使
用してもよい。第４図において２２はランプ加熱式のウ
ェハステージで、このウェハステージ２２には中空部２
２ａが設けられており、この中空部２２ａの上部にラン
プ２３が配設され、かつ下部にウェハ１１が装着されて
いる。このようにするとランプ２３からの輻射熱によっ
てウェハ１１が加熱されることになる。

さらにまた、本実施例では排気ダクト１５の排気孔１５
ｂを排気ダクト本体１５ａの外周部に配設した例を示し
たが、ガスがウェハ１１の外周部側に向かって流される
ものであれば、どのように構成してもよく、第５図に示
すような排気ダクトを使用しても本実施例と同等の効果
が得られる。第５図は排気ダクトの他の実施例を示す断
面図で、同図において２４は排気ダクトを示し、この排
気ダクト２４はガス噴出ヘッド１３の外周部に全周にわ
たって密接される排気ダクト本体２４ａと、この排気ダ
クト本体２４ａの上部に周方向に沿って一連に設けられ
たカバー２４ｂとからなり、このカバー２４ｂ内にウェ
ハステージ１２を臨ませた状態でガス噴出へソド１３に
装着されている。このようにすると、反応ガスは同図中
矢印に示すようにウェハステージ１２の外周側を上方へ
向かって流されることになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る化学気相成長装置は、
半導体ウェハを主面を下向きにして保持するウェハ加熱
用ステージと、このステージの下方に配置され、ウェハ
の外径より大きな寸法をもって形成されかつウェハと対
向する部位に全面にわたりガス噴出孔が多数穿設された
反応ガス噴出ヘッドと、前記ステージおよび前記反応ガ
ス噴出ヘッドの外周部を囲み、反応ガスをウェハの側方
へ排気させる排気ダクトとを備えたため、ウェハの主面
が下方に向けられた状態で反応生成膜が形成されるから
、異物がウェハ上に付着されにくくなり、信頼性の高い
半導体ウェハを得ることができる。また、反応ガスはウ
ェハの主面全面にわたって均等に吹きつけられ、ウェハ
の主面に沿って流されてウェハの側方に排気されること
になるから、反応生成膜を均一に形成することができ、
しかも、速（成長させることができる。さらにまた、ス
テージおよび反応ガス噴出ヘッドの外周部が排気ダクト
によって囲まれているから、外気が侵入されにくくなり
、良質の反応生成膜が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る化学気相成長装置の概略構成を示
す断面図、第２図は第１図中■−■線断面図、第３図は
押さえピンをウェハステージに設けた他の実施例を示す
断面図、第４図はウェハステージにウェハ加熱用ランプ
を設けた他の実施例を示す断面図、第５図は排気ダクト
の他の実施例を示す断面図、第６図は従来の常圧ＣＶＤ
装置の概略構成を示す断面図、第７図は従来のＣＶＤ装
置の動作を説明するための平面図である。 １１・・・・半導体ウェハ、１２・・・・ウェハステー
ジ、１２ａ・・・・ヒータ、１３・・・・ガス噴出ヘッ
ド、１３ｂ・・・・ガス噴出孔、１５・・・・排気ダク
ト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体ウェハを主面を下向きにして保持するウェハ加熱
   用ステージと、このステージの下方に配置され、ウェハ
   の外径より大きな寸法をもって形成されかつウェハと対
   向する部位に全面にわたりガス噴出孔が多数穿設された
   反応ガス噴出ヘッドと、前記ステージおよび前記反応ガ
   ス噴出ヘッドの外周部を囲み、反応ガスをウェハの側方
   へ排気させる排気ダクトとを備えたことを特徴とする化
   学気相成長装置。