JPH0322051B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0322051B2
JPH0322051B2 JP19241681A JP19241681A JPH0322051B2 JP H0322051 B2 JPH0322051 B2 JP H0322051B2 JP 19241681 A JP19241681 A JP 19241681A JP 19241681 A JP19241681 A JP 19241681A JP H0322051 B2 JPH0322051 B2 JP H0322051B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction chamber
gas
quartz
wafer
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP19241681A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5893323A (ja
Inventor
Masakazu Morishita
Tadahiro Oomi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP19241681A priority Critical patent/JPS5893323A/ja
Publication of JPS5893323A publication Critical patent/JPS5893323A/ja
Publication of JPH0322051B2 publication Critical patent/JPH0322051B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02538Group 13/15 materials
    • H01L21/02546Arsenides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/0257Doping during depositing
    • H01L21/02573Conductivity type
    • H01L21/02576N-type
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/0262Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、イオン発生装置を有した半導体製造
方法に関する。 半導体製造工程で、静電気は非常に問題とな
る。特に製造プロセスにおいては、微粒子がすぐ
帯電している物質に付着し、半導体製造工程で、
不純物導入や欠陥導入の非常に大きな原因となつ
ている。空気中の相対湿度がたかだか20〜30%程
度より低くなつてくるとこの静電気の問題が非常
に大きくなつてくる。クリーンルームなどには、
帯電防止のイオン添加装置が取り付けられている
が、ウエツト酸化などを除き殆んどの装置では、
水分を完全に除去した完全乾燥系であるにもかか
わらず、石英反応管内等の反応室内に帯電につい
てはその対策がなされていない。又、高純度半導
体結晶を得るときなどは、成長系のリークが非常
に問題となる。通常、成長系の金属接続やバルブ
などには注意が払われているが、石英のガス透過
性はあまり問題にしていない。 本発明の目的は、反応管中での静電気防止と石
英管の二重化による不純物ガスリークを抑えるこ
とにより、低不純物で、かつ低欠陥な半導体装置
を製造する製造方法を提供することである。以
下、本発明について詳述する。 半導体プセロスに用いるガスの純度は非常に高
く、その中の水分も非常に少なく、通常、露点−
70℃以下のガスが用いられている。−70℃の露点
というのは、体積濃度にして、ほぼ3ppm(3×
10-4%)程度である。すなわち、湿度としては非
常に低く、ガスが流れることによつて、製造装置
の絶縁物は容易に帯電してしまう。特に、製造プ
ロセスには石英管を使用するので、特に注意を払
う必要がある。この解決法として、第一に、少な
くとも、各系は接地を行ない、装置全体が帯電し
ないようにする。各配管、電気炉等を接地行な
う。たとえ、十分な接地をしても、石英管、SiC
管などは絶縁物なので、チヤージを十分に逃がす
ことはできない。ただ、特にSiやGaAsウエハが
設置される所は、電気炉に殆んど完全に囲われる
ので、電気炉の接地が十分であれば、外部からの
雑音による電位変化は防ぐことができる。反応室
に導入されるガスは、十分純化されると同時に各
種フイルタによりガス中に含まれるゴミは除去さ
れている。現在では、2〜300Å程度以上のゴミ
の除去が行なえるようになつている。しかし、特
に集積回路では、熱酸化、熱窒化及びCVD等で
作られる成長膜の厚さが、高密度化につれて、急
激に薄くなつており、MUSICのゲート絶縁物
(Si3N4,SiO2)では、すでに100Å以下の膜厚が
検討され始めている。こうしたところに、300Å
のゴミが付着したのでは、決して良質な膜は得ら
れない。ゴミの大きさが、次第に小さくなるとゴ
ミの吸着は、もつばら静電吸着で起るようにな
る。したがつて、反応室壁やウエハ表面、ウエハ
ホルダー等に帯電があれば微少なゴミの吸着が起
つて、成長膜などの質を劣化させる。さらに、通
常の半導体プロセスで進行する現象は、熱エネル
ギーで高々1000℃から1300℃程度のものである。
電気的なエネルギーに換算すると(qV=KT,
q:単位電荷、V:電圧、K:ボルツマン定数、
T:温度)、0.1V程度の値である。すなわち、半
導体ウエハ表面に帯電により0.1V程度の電位差
が生じていれば、表面での反応は均一に起らず、
成長膜等に不均一を生ずる。静電帯電を防止する
ことは、均一な成長膜成長層エツチング等を得る
のにきわめて重要である。第二には、成長系に流
すガス自体に+,−のイオンを含んだガスを所定
の時間系内に流す。これは、成長系などに反応ガ
スを流入する前に、たとえばHClガスなどを放電
してH+,Cl-のイオンを作り系に導入するとよ
い。正、負のイオンによる帯電防止と同時にClに
よる清浄化が行なわれる。こうすることによつ
て、フイルタで取りきれない微少なゴミの静電吸
着を激減させ、さらに試料の出し入れの際のゴミ
の導入を少なくする。つまり、最も反応室内への
微細なゴミの導入の度合いが高い試料の出し入れ
時において静電吸着がおこりにくくする為、あら
かじめ放電によるイオン導入によつて、帯電除去
を行なうことは非常に大きな効果がある。 さらにまた、基板ウエハをウエハホルダにセツ
トした後の成長等の工程に入る前において、反応
室内の基板および基板ホルダ等の帯電除去を行な
うことも上述のように大きな効果がある。従つ
て、本発明の方法によれば、半導体ウエハの不純
物、欠陥等の導入が非常に減少し、半導体装置の
良品化率、寿命、性能が飛躍的に進歩する効果を
生む。 第1図はイオン発生装置と発生方法を説明する
ための図である。石英管などの絶縁物管中132
にH2、N2、ArCl2、HClなどあるいは、これら
の混合物などのガス135を通過させる。この絶
縁物パイプを導波管131の中を通し、定常的に
は、高周波数10MHzから数GHzの間の高周波によ
りプラズマ化しイオン添加装置とする。高周源電
源、整合回路、導波管等を含めて高周波電力供給
回路とする。しかし、定常的には高周波放電でよ
いが、最初に放電を引き起こすトリガ回路が必要
で、これが第1図中に示される電極134間で、
瞬時的に高電圧を印加して放電を開始する。一
度、放電が開始すれば高周波励起で放電は持続す
る。パルス電源133の定格は、電極の間隔、ガ
ス圧及びガスの種類により決定できる。パツシエ
ンの法則により、各ガス、各圧力によつて、任意
に設計すればよい。電極134は、高融点の
Mo,W、ステンレス、ハステロイなどで作る
が、直接ガス中に金属が露出していない方が、不
純物汚染の点から好ましい。石英などのガラス類
で被服した方がよい。 放電持続のための高周波印加は、第1図の例で
は、マイクロ波による放電を対象として導波管で
示したが、周波数がもつと低い時には、絶縁物管
132の外側に平行平板電極を設けて放電を持続
させてもよい。あるいは、電極134間に印加す
るパルス電圧をくり返し印加することで、放電を
断続的にくり返してもよいわけである。要する
に、所要の反応を行なう反応ガスを、反応室に導
いてCVDや成長あるいは、エツチングを行なう
前に、N2やArとCl2ガス、あるいはHClガス等を
導入して放電させ、正、負のイオンを導き、反応
管壁や半導体ウエハあるいはウエハホルダーの帯
電を打消しておけばよいわけである。Clによりウ
エハがエツチングされすぎるときは、負イオンを
作る他のガスに切換える。 この放電装置は、反応室内の帯電を除去するた
めに必要な正及び負イオンを発生させればよいわ
けであるから、放電部を必ずしもガス供給系に設
ける必要はない。反応室内のガスの上流側に設け
ても、もちろんよいわけである。反応室の反応に
もつとも重要な部分が帯電防止されればよいから
である。反応室を作る材料は、石英管、SiC管に
限らず、各種高純度絶縁物でもよいし、ステンレ
ス、ハステロイなどの金属でもよい。 第2図は、ガラスの組成CとHeガスの透過率
T.Rの関係である。横軸は、全体のSiO2のmol%
で、SiO2にB2O3とP2O5が混入している。縦軸が
Heの圧力差が1気圧のときの透過率T.Rを示し
ている。SiO2に対してB2O3とP2O5を混入させる
につれて、He透過率が下る。SiO2100%すなわ
ち、高純度石英ガラスが、ガラスの中で最もHe
ガスの透過量が多くなる。第1表は、石英ガラス
の各ガス、各温度における通気性である。 単位は、K=CC(N.T.P)×10-9mm/sec・cm2,cmH
gである。測 定者によつて、相当なひらきがあるが、一応の傾
向はつかめる。高温になると、非常に通気性がよ
くなることが明らかである。
【表】 石英管をベーキングしながら、真空に引くこと
を考え、1000℃での気体の透過量について検討す
る。 温度1000℃、石英管直径8cm、肉厚3mm、石英
管長さ(ベーキングされる所)100cmの条件で、
大気中のHe,H2,N2の分圧を考えて、ガスの通
過量を計算する。第2表は、各ガスの石英管の通
過量である。
【表】 大気中の分圧のためN2のガス通過量が非常に
大きくなつている。O2のデータがないが分子径
などから考えて、N2と同じ程度とすると、これ
も非常に問題となる。N2の透過量を少なくする
には、石英管を二重にして、その間を低圧にする
ことが最もよい。従来二重管構造では、大気中の
塵埃が高温に保たれた石英管に焼きつき、長期間
使用していると石英の純度が低下し、石英管の汚
染が反応管内部に挿入され処理される基板ウエハ
に及ぶのを防ぐ石英管を二重として直接反応室と
なる石英管の外壁が大気に触れて汚染せぬように
するものであつたが、本発明では、この効果とは
別に、高温時における石英のガス透過性を重要視
しているのである。例えば1Torr以下にするだけ
で10-7Torr・l/sec以下になる。又は、二重管
の間にArなどを充たしておくとArはN2より2桁
程小さいから、10-7Torr・l/secの通過量には
なる。1000ppm以下の不純ガスを含んだHe,
Ar,N2,Ne,H2など、(すなわち純度99.9%)
のガスを考えると、真空で1Torrと同じ程度の不
純ガスの通過量となる。上記に示した条件、石英
管径8cm、厚み3mmとしたとき、管内にH2
1l/min(1気圧)の流量で流したときの大気中
からのたとえば、N2のH2中への相互拡散による
混合量は、 x=5.43×10-5×60/760=4.29×10-6 となり、H2中に4ppm程度のN2が混入すること
になる。O2も同程度であれば、非常に問題とな
る。流量(H2)を10l/minにしても1桁下るだ
けで、0.4ppmの程度であり、上記述べた二重管
形式が必要である。例えばGaAlAsの混晶の液相
成長では酸素濃度が0.01ppm程度になるほとんど
酸化されず非常によい状態で結晶成長できる。本
発明によると非常に簡単にこれが達成でき、前記
述べたように二重管形式にして、反応室外側の条
件は真空であれば1Torr程度、ガスであれば99.9
%程度の純度で、残留ガスを全部酸素として、リ
ーク量を考えても、0.01ppm以下の酸素リーク量
におさえることができる。Al以外の他の酸化物
で、代表的な物質としてSiO2があるが、この熱
力学量から考慮しても、はるかにAlの方が酸化
されやすいので、他の場合も、充分である。 第3図は、半導体製造方法を説明するための図
である。第3図中、301は石英二重管を示し、
二重管になされた部分の長さは電気炉303より
少し長ければ問題ない。上流にイオン添加装置3
02を設置し、ガス306を装置に流入させ、試
料台304の上の試料305があり、酸化した
り、結晶成長したり、拡散等を行なう半導体製造
装置を示す。電気炉303は、抵抗加熱炉、赤外
線加熱炉、高周波加熱炉いづれであつてもよい。
赤外線加熱炉や高周波加熱炉においては、石英管
の冷却が可能であるので、不純物導入、リーク量
において、抵抗加熱炉よりも有利である。抵抗加
熱炉において、二重管構造は効果が顕著に表われ
る。 以上、本発明は、イオン添加により反応管内の
帯電を防止することにより、反応管の開閉時の微
粒子の導入を防ぎ、又、石英管の二重管化を行な
うことで、不純物のリーク量を減少させること
で、低不純物、低欠陥の半導体装置をえる効果が
あり、その工業的価値は高い。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体製造方法におけるイオ
ン発生装置と発生方法を説明するための図、第2
図はガラスの組成とHeガスの透過率の関係図、
第3図は本発明の半導体製造方法を説明するため
の図である。 131……導波管、132……絶縁管、134
……電極、135……ガス、136……高周波、
第3図中、301……二重石英管、302……イ
オン添加装置、303……加熱装置、304……
試料台、305……試料、306……ガス。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体ウエハを保持する部分を備えた反応室
    と反応室に所要のガスを供給するガス供給系を備
    え、前記ガス供給系の前記反応室に隣接する部分
    に放電を起させる装置を備えた半導体製造装置に
    おいて、少なくとも半導体ウエハを反応室に入れ
    るもしくは出すための反応室をあける作業の前後
    に前記放電装置により放電を起し、正と負のイオ
    ンを作り反応室及び基板ウエハを保持する部分及
    び基板ウエハの帯電を除くことを特徴とする半導
    体製造方法。 2 石英反応室を有し、該石英反応室が少なくと
    も炉長より長い部分に亘り二重石英管構造であ
    り、少なくとも前記炉の温度を上げている時に、
    該二重石英管の間を1torr以下の真空度に保つ、
    もしくは、該二重石英管の間隙に純度99.9%以上
    のガスを流すことを特徴とする前記特許請求の範
    囲第1項記載の半導体製造方法。
JP19241681A 1981-11-30 1981-11-30 半導体製造装置 Granted JPS5893323A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19241681A JPS5893323A (ja) 1981-11-30 1981-11-30 半導体製造装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19241681A JPS5893323A (ja) 1981-11-30 1981-11-30 半導体製造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5893323A JPS5893323A (ja) 1983-06-03
JPH0322051B2 true JPH0322051B2 (ja) 1991-03-26

Family

ID=16290951

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19241681A Granted JPS5893323A (ja) 1981-11-30 1981-11-30 半導体製造装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS5893323A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014041653A1 (ja) 2012-09-13 2014-03-20 理化工業株式会社 電力制御装置及び電力制御方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0233921A (ja) * 1988-07-22 1990-02-05 Nec Kyushu Ltd 拡散炉装置
JP2838900B2 (ja) * 1989-08-18 1998-12-16 忠弘 大見 帯電物体の中和方法および中和装置
JPH06216060A (ja) * 1993-01-12 1994-08-05 Tokyo Electron Ltd 真空処理方法
JP3406488B2 (ja) * 1997-09-05 2003-05-12 東京エレクトロン株式会社 真空処理装置
TW432578B (en) 1997-09-18 2001-05-01 Tokyo Electron Ltd A vacuum processing apparatus
JP2002217118A (ja) * 2001-01-22 2002-08-02 Japan Pionics Co Ltd 窒化ガリウム膜半導体の製造装置、排ガス浄化装置、及び製造設備

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014041653A1 (ja) 2012-09-13 2014-03-20 理化工業株式会社 電力制御装置及び電力制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5893323A (ja) 1983-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4791637B2 (ja) Cvd装置とこれを用いた処理方法
JP3969795B2 (ja) チャンバ洗浄中に枯らし時間とバイアスrf電力とを変化させて移動性イオン及び金属による汚染を低減する方法
JPH09148322A (ja) シリコン酸化膜の成膜方法及びプラズマcvd成膜装置
JPH0653193A (ja) プラズマ反応容器のクリーニングに有用なオゾンを用いた炭素系ポリマー残留物の除去
JPH0621010B2 (ja) 高純度、高濃度オゾンをほとんど経時変化なく発生させる方法
JPH0322051B2 (ja)
JP3516523B2 (ja) プラズマ処理装置
JP3559691B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH09275092A (ja) プラズマ処理装置
JP2652676B2 (ja) 薄膜形成装置
JPH0452612B2 (ja)
JP2658665B2 (ja) プラズマcvd装置
JP3077516B2 (ja) プラズマ処理装置
JP2002100608A (ja) 半導体製造装置および半導体製造方法
JPH09283495A (ja) 電極および放電発生装置
JPH02200784A (ja) Cvd電極
JP2650046B2 (ja) 薄膜形成装置
JP2956640B2 (ja) プラズマ処理装置
JPH0745537A (ja) プラズマcvd装置に用いる電極及びプラズマcvd装置
JPH02281730A (ja) プラズマエッチング法
JPH06112138A (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
JP2000277526A (ja) 半導体製造装置及びそれを用いた半導体部材の製造方法
JPH06101458B2 (ja) プラズマ気相成長装置
JPS60211823A (ja) 薄膜半導体形成装置
JPH0745539A (ja) プラズマcvd装置に用いる電極及びプラズマcvd装置