JPH02283696A

JPH02283696A - 化学気相成長装置

Info

Publication number: JPH02283696A
Application number: JP10665289A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamaguchi; 徹山口; Shoji Yano; 昭二矢野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1990-11-21
Anticipated expiration: 2009-09-28
Also published as: JPH0676276B2

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、被処理物としての半導体ウェハに薄膜を形成
する場合に使用して好適な化学気相成長装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の化学気相成長装置は第４図に示すように
構成されている。図において、（２）は反応生成膜（図
示せず）が形成される半導体ウェハ（１１を保持する加
熱用のステージ、（３）はこのステージ（２）を加熱す
るためのヒーター、（４）は反応室、（５）はステージ
（２）と間隔をもって設けられ、反応ガスＢを供給する
ための多数のガス吹出口（６ａ）、　（６ｂ）を有する
ガスヘッド、（７）は反応室（４）を囲む反応室側壁、
αｌは反応室側壁（７）に設けられ排気Ａを導出するた
めの排気口、０４１はステージ（２）の熱が伝導により
外部に逃げるのを防ぐためと、ステージを回転させるた
めのステージすきまである。

このように構成された従来の化学気相成長装置においで
は予めステージ（２）上で加熱された半導体ウェハ（１
）に対して、ガス吹出口（６）から吹き出された反応ガ
スＢを供給することにより、半導体ウェハｆｌ）上に反
応生成膜を形成することができる。

ところで、この種の化学気相成長装置においては反応生
成膜の成長速度がガスヘッド（５）より半導体ウェハ（
１）に供給されるガス濃度に依存することから、反応生
成膜の膜厚を均一にする場合に、半導体ウェハｆｌｌ上
の任意の部位で反応ガスＢの濃度を安定かつ均一にする
ために反応ガスＢの流れを安定かつ均一にする必要があ
る。

また、反応ガスＢは気相反応により反応生成物りを生じ
、これが反応室内壁各部に付着し、そののち内壁部より
はがれ落ちて、半導体ウェハ上に付着するので、製品の
歩留り低下の原因となっている。このため反応生成物り
を排気Ａとともに反応室（４）から外へ出す必要がある
。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来の化学気相成長装置においてはステージ
（２）によって加熱されることによって比重が軽くなり
、反応室（４）の上方に移動しようとする反応ガスＢと
、反応室側壁（７）に設けられた排気口Ｏ１での排気へ
との方向が一致していないため、反応室（４）内での反
応ガスＢの流れを乱していた。この結果、半導体ウェハ
（１）表面での反応ガスＢの流れが不均一となり、反応
ガス濃度が不均一となるため、均一な膜厚を持つ反応生
成膜を得ることができないという問題があった。

また、反応室（４）内において、反応ガスＢの流れが乱
れて、反応室（４）内谷部に接するため、気相反応によ
って生した反応生成物りが反応室（４）内部に多く付着
するという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、反
応室内の反応ガスの流れを安定かつ均一化することがで
き、もって均一の膜厚をもつ反応生成膜を得ることがで
き、また反応室内部への異物の付着を減少させることの
できる化学気相成長装置を提供するものである。

〔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、反応ガスによって生
成膜が形成される半導体ウェハを保持するステージと、
このステージと対向し間隔をもって設けられ、反応ガス
を供給するガス吹出口を有するガスヘッドと、前記ステ
ージと同一面かそれ以上の部所でステージを囲む全周に
、同ステージに対して外側斜め上方向の排気口を設けた
ものである。

また、排気口の先に前記排気口の開口部の断面積に比べ
て十分大きな断面積を有する排気室を設け、かつ排気室
より排気が出ていく排気排出口と前記排気口との間に抵
抗板を設けたものである。

また、ステージと前記排気口との間のステージ外縁部全
周より外側ななめ下方向に不活性ガスを均一に吹き出す
手段を設けたものである。

〔作　用〕

本発明においては、ステージに対して全外周に設けられ
た外側斜め上方向の排気口によって、ガスヘッドより半
導体ウェハに供給された反応ガスの流れる方向を乱すこ
となく排気することができる。さらに、排気室内に抵抗
板を設けたことにより排気室内での排気の流速が均一と
なり、排気口での排気の流れを均一にできるので、半導
体ウェハ上における反応ガス濃度を均一にでき、均一な
膜厚の生成膜を得ることができる。

さらに、ステージ外縁部全周より外側ななめ下方向に不
活性ガスを均一に吹き出すことにより、ステージ外縁部
の反応ガスの流れを排気口方向にのみ導くことができる
ので、反応室内壁に付着する異物を減少させることがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明を図に示す実施例によって詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の化学気相成長装置を示す断
面図、第２図は本発明の他の実施例の化学気相成長装置
の排気部の断面を表わす平面図、第３図は第１図のステ
ージ端部と排気口部を示す拡大図である。

図中、第４図と同一の部材については同一の符号を付し
、説明は省略する。第１図、第２図、第３図において、
（８）は内部に排気室（９）を有し、ステージ（２）の
全外周を囲むように設けられた排気リング、αｌは排気
リング（８）下面の内側端部に全周ステージより外側斜
め上方向に設けられ、排気室（９）に通じる排気口、０
υは排気室より排気Ａを排気フランジ（２）を通して排
出する排気排出口、α１は排気室（９）内で排気口ａ１
と排気排出口＜１０との間に設けられて、排気Ａを均一
とするための排気抵抗板であり、Ｃはステージすきまα
ａからステージより外側ななめ下方向に吹き出し、反応
ガスＢが排気リング（８）に当たらずに排気口Ｑｌへ流
れ、排気Ａの方向と一致させるためのＮ！ガス、αＱは
ＮｔガスＣを均一に吹き出すために、内側に複数のＮ、
ガス吹出口０！９を有する中空のＮｔガス吹出リングで
ある。

このように構成された化学気相成長装置においては、反
応ガスＢは、ガスヘッド（５）のガス吹出口（６）から
、ステージ（２）の保持、加熱された半導体ウェハｎ＋
に供給され、半導体ウェハ（１３上に反応生成膜を形成
する０反応生成膜形成後の反応ガスＢは加熱されたこと
により比重が軽くなっているのでステージ（２）外縁部
より外側ななめ上方向へ移動しようとするが、排気口Ｑ
ｌをステージ（２）外周部全周に外側ななめ上方向に開
口して設けたので、反応ガスＢの自然な流れを乱すこと
なく排気することが出来る。その結果、反応ガスＢに含
まれている気相反応による反応生成物りを反応室内壁（
４）に付着させることもない。

また、第２図に示すように、排気口Ｑｌと排気排出口０
υの間の排気室（９）内に排気抵抗板α謙を設けること
により、排気排出口０υの近傍部における排気Ａの流速
を弱め排気室（９）内での流速を一定にし、排気口ＯＩ
での排気Ａを均一とすることができる。

その結果、ステージ（２）下での反応ガスＢの流れを均
一にでき、半導体ウェハ（１）における反応生成膜の膜
厚を均一にできる。

また、第１図に示す様にステージ（２）と排気リング（
８）との間のステージすきま０荀の上方に、内側に複数
のＮｔガス吹出口α９を有する中空のＮ８ガス吹出リン
グＯｌを設け、ステージすきま（財）にＮ２ガスＣ′を
吹き出す構造としたので、第３図に示すように、ステー
ジすきま（ロ）より外側のななめ下向きにＮ２ガスＣが
均一に吹き出し、反応ガスＢの流れの方向を、排気口α
ｌの位置での排気Ａとの方向と一致させるようにしたの
で、反応ガスＢの排気はより良好となり反応ガスＢ中に
含まれる反応生成！ｌ！ＦＩＤを反応室内壁（７）、排
気リング（８）に付着させることなく排気することがで
きる。

なお、本実施例においては、ステージすきま０４］より
、Ｎ、ガスＣを吹き出したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、成膜反応に関与しない別の不活性ガス
であってもよく、このガスの吹出部をステージすきま０
４）とせずに、別に吹出口を排気リング（８）のステー
ジ近傍部に設けてもよい。

また、本実施例においては、第２図に排気排出０圓が２
箇所の例を示したが、排気排出口は２箇所以上であって
もよく、それに対して排気抵抗板α鳶を各々設けてもよ
い。また排気抵抗板ｏ１の形状は任意の形状とする。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、反応室上部に反応
ガスによって生成膜が形成される半導体ウェハを保持す
る加熱用のステージと、このステージに対向する反応室
下部に多数のガス吹出口を有するガスヘッドを備え、こ
のステージのウェハ保持面と同じ高さ以上の位置で、同
ステージを囲む全外周部に同ステージに対して外側斜め
上方向の排気口を設け、全周に均一な排気を導出するよ
うにしたので、ガスヘッドより半導体ウェハに供給され
た反応ガスによる自然な流れの方向と排気との方向が−
敗し、反応ガスの流れを乱すことなく、反応室の内壁等
に当てることなく排気することができるから、半導体ウ
ェハ上のガス流れを安定かつ均一化することができ、均
一の膜厚をもつ反応生成膜を得ることと、気相反応によ
って生じた反応生成物の反応室内への付着を減少させる
ことができる。

また、排気口の先に排気口の開口部の断面積に比べて十
分大きな断面積を有する排気室を設け、その排気室の排
気排出口の近傍に抵抗板を設けたので、排出口附近での
み反応ガスの流速が速かったのを緩和することができ、
排気室内での流速が均一となり、排気口における排気の
流れを均一にできる。その結果、半導体ウェハ上におけ
る反応ガス濃度が均一となり、均一な膜厚の生成膜が得
られる。

また、ステージ外縁部全周より外側ななめ下方向に不活
性ガスを均一に吹き出す様にしたので、ステージ外縁部
の反応ガスを排気口にのみ導くことが出来、反応室内壁
への反応生成物の付着を減少させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の化学気相成長装置を示す
断面図、第２図は同じく本発明の他の実施例の化学気相
成長装置の排気部の断面を表わす平面図、第３図は第１
図におけるステージ端部と排気口部を示す拡大図、第４
図は従来の化学気相成長装置を示す断面図である。１・・・半導体ウェハ、２・・・ステージ、３・・・ヒ
ーター４・・・反応室、５・・・ガスヘッド、６ａ、６
ｂ・・・ガス吹出口、７・・・反応室側壁、８・・・排
気リング、９・・・排気室、１０・・・排気口、１１・
・・排気排出口、１２・・・排気フランジ、１３・・・
排気抵抗板、１４・・・ステージすきま、Ａ・・・排気
、Ｂ・・・反応ガス、Ｃ・・・Ｎ宜ガス、Ｄ・・・反応
生成物図中、同一符号は同一または相当部分である。

Claims

【特許請求の範囲】１、反応ガスによって生成膜が形成される半導体ウェハ
を、枚葉で処理する反応室と、前記反応室の下方に、半
導体ウェハに反応ガスを供給するガスヘッドと、前記反
応室の上方に、前記ガスヘッドに半導体ウェハの主面を
対向するように保持加熱するステージと、前記ステージ
の半導体ウェハ保持面と同じ高さ以上の位置で、同ステ
ージを囲む全外周部に、同ステージに対して外側斜め上
方向の排気口を設けたことを特徴とする化学気相成長装
置。２、反応ガスによって生成膜が形成される半導体ウェハ
を、枚葉で処理する反応室と、前記反応室の下方に半導
体ウェハに反応ガスを供給するガスヘッドと、前記反応
室の上方に前記ガスヘッドに半導体ウェハの主面を対向
するように保持、加熱するステージと、前記ステージの
半導体ウェハ保持面と同じ高さ以上の位置で、同ステー
ジを囲む全外周部に、同ステージに対して外側斜め上方
向の排気口を設け、前記排気口より排気される排気の先
方向に、前記排気口の開口部の断面積に比べて大きな容
積を有する排気室を設け、さらに前記排気室より外部に
排気する排気排出口と前記排気口との間に抵抗板を設け
たことを特徴とする化学気相成長装置。３、反応ガスによって、生成膜が形成される半導体ウェ
ハを、枚葉で処理する反応室と、前記反応室の下方に、
半導体ウェハに反応ガスを供給するガスヘッドと、前記
反応室の上方に、前記ガスヘッドに半導体ウェハの主面
を対向するように保持、加熱するステージと、前記ステ
ージの半導体ウェハ保持面と同じ高さ以上の位置で、同
ステージを囲む全外周部に、同ステージに対して外側斜
め上方向の排気口を設け、ステージと前記排気口との間
のステージ外縁部全周より外側ななめ下方向に不活性ガ
スを均一に吹き出すための不活性ガス供給手段を設けた
ことを特徴とする化学気相成長装置。