JPH04316319A - 半導体製造装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は例えば従来の横型の減圧下におけ
る化学的気相成長法（以下ＬＰ−ＣＶＤ法と略す）によ
る薄膜形成を行なう半導体製造装置を示したものである
。また、図７は図６に示した半導体製造装置において、
使用ガスを反応室内に導入する際の使用ガスの流量を時
間経過とともに図示したものａ、及びその際の反応室内
の圧力を時間経過とともに図示したものｂである。 さらに、図８は各流量制御器の信号やりとりを図示した
ものであり、図９は窒素における設定値と実流量の関係
を示したものである。図において、１はヒーター、２は
反応室、３はウエーハボート、４は半導体ウエーハ、５
は排気用配管、６は真空ポンプ、７は排気系開閉弁、８
は圧力計、９は不活性ガス導入用配管、１０は反応ガス
導入用配管、１１は不活性ガス流量制御器、１２は反応
ガス流量制御器、１３は不活性ガス用開閉弁、１４は反
応ガス用開閉弁、１５は不活性ガス用減圧弁、１６は反
応ガス用減圧弁、１７は不活性ガス導入口、１８は反応
ガス導入口、１９は反応生成物である。

【０００３】次に動作について説明する。ヒーター１で
温められた反応室２内に、ウエーハボート３に並んだ半
導体ウエーハ４を設置し、反応室２内の気密を保つ。次
いで排気系開閉弁７を開け、真空ポンプ６により排気用
配管５を通じて反応室２内を０．００５Ｔｏｒｒ付近ま
で減圧（以下、便宜上０．００５Ｔｏｒｒを真空と称す
）する。このとき、不活性ガスおよび反応ガス用開閉弁
１３および１４は閉じている。次に、真空ポンプ６によ
る排気を行ないながら反応ガス導入口１８より反応ガス
を導入する。これに伴なって反応ガス用減圧弁１６によ
る反応ガスの供給圧力の調圧と、反応ガス流量制御器１
２による反応ガス流量の調整を行ない、反応ガス用開閉
弁１４を開く。ところで、反応ガス流量制御器１２によ
る流量制御は、通常、その取扱説明書には、０．５〜３
．０ｋｇｆ／ｃｍ２のガス供給圧力で正しく動作すると
されている。そこで、例えば反応ガス用減圧弁１６を２
．０ｋｇｆ／ｃｍ２に調圧する。２．０ｋｇｆ／ｃｍ２
で反応ガス流量制御器１２により制御された流量の反応
ガスを反応ガス導入用配管１０を通して反応室２内に導
入する。このときのガス流量および反応室内圧力を時間
経過とともに図示したものを図７に示す。反応ガス流量
制御器１２は、その構造上、ガス流し始めの一瞬に設定
流量をはるかに越えて流れるオーバーシュート現象を生
じる。このオーバーシュート現象は約２秒程度継続した
後、所望の流量に安定する。一方、反応室２内の圧力は
圧力計８により読みとれるが、流量同様約２秒程度上下
した後、一定の圧力に安定する。このとき、反応室２内
では、オーバーシュート現象の為、その約２秒間に反応
ガスによる化学反応が進みすぎ、反応生成物１９を生じ
る。生じた反応生成物１９は反応室２の下部にたまる。 所望時間、反応ガスを反応室２内に導入し、半導体ウエ
ーハ４上に薄膜形成を行なった後、反応ガス用開閉弁１
４を閉じ、真空ポンプ６により、反応室２及び反応ガス
導入用配管１０内を強制排気する。次いで、排気系開閉
弁７を閉じた後、不活性ガス流量制御器１１により制御
された流量の不活性ガスを不活性ガス導入用配管９を通
して反応室２内に導入し、反応室２内を大気圧まで復帰
させる。このとき、反応室２内に反応ガスを導入した場
合と同じく、不活性ガス導入口１７より不活性ガスを導
入するにあたり、不活性ガス用減圧弁１５による不活性
ガスの供給圧力の調圧を行ない、不活性ガス用開閉弁１
３を開く。ところで、不活性ガス流量制御器１１による
流量制御は、通常、その取扱説明書には０．５〜３．０
ｋｇｆ／ｃｍ２のガス供給圧力で正しく動作するとされ
ている。また、前述のオーバーシュート現象はガス供給
圧力を下げればオーバーシュート量が小さくなることは
よく知られている。そこで、例えば不活性ガス用減圧弁
１５を０．５ｋｇｆ／ｃｍ２に調圧する。このとき、大
気圧まで復帰させる際には、反応室２内下部にたまった
反応生成物１９を巻き上がらせないように、例えば真空
から３０Ｔｏｒｒまでは不活性ガス流量制御器１１によ
り１０００ｃｃ／分、３０Ｔｏｒｒから１００Ｔｏｒｒ
までは１００００ｃｃ／分、１００Ｔｏｒｒから大気圧
までは５００００ｃｃ／分を反応室２内に不活性ガス導
入用配管９を通して導入する。一方、不活性ガス流量制
御器１１は０．５ｋｇｆ／ｃｍ２に調圧された不活性ガ
スを導入すると、例えば窒素の場合、その設定値にかか
わらず、図９のように、最大約３００００ｃｃ／分の流
量しか得られない。 そこで、５００００ｃｃ／分を導入する際には、不活性
ガス用減圧弁１５を再度２．０ｋｇｆ／ｃｍ２に調圧し
直し用いる。このように、こまめな流量設定により、時
間の効率よく大気圧まで復帰させた後、反応室２の気密
を破り、ウエーハボート３に並んだ半導体ウエーハ４を
取り出すことにより処理を終える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
不活性ガスおよび反応ガス流量制御器１１および１２と
不活性ガス用および反応ガス用減圧弁１５および１６の
組合せによりガスの実流量が決定されている。ところが
、不活性ガスおよび反応ガス流量制御器１１および１２
にまつわるオーバーシュート現象の流量のオーバーシュ
ート量を小さくする為に、不活性ガス用および反応ガス
用減圧弁１５および１６を最低動作圧力に調圧すると、
特に大流量の場合、所望流量が得られないという問題が
あった。また同時に、所望流量を得る為に動作圧力を高
く調圧すればするほど流量のオーバーシュート量が大き
くなり、反応室２内の反応生成物１９の発生および巻き
上がりをうながし、半導体ウエーハ４上に付着、最終的
な製品歩留りを著しく低下させるという問題点があった
。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、必要最小限のガス供給圧力
により、その使用ガスによるオーバーシュート現象のオ
ーバーシュート量を最小限に最適化する半導体製造装置
を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体製
造装置は、減圧弁とガス流量制御器を一体化し、かつ、
外部コントローラーからの使用圧力および所望流量の入
力信号により、入力信号に応じたガス圧力とガス流量を
同時に制御することを可能としたものである。

【０００７】

【作用】この発明における半導体製造装置は、減圧弁と
ガス流量制御器を一体化し、かつ、外部入力信号に応じ
たガス圧力とガス流量を同時に制御することを可能とし
たので、オーバーシュート現象における流量のオーバー
シュート量を最小限に抑えつつ、大流量設定時にはその
流量が得られるように自動的に圧力変更を行なうため、
異物の発生および巻き上がりによる付着を抑え、かつ、
所望流量を確実に得ることが出来る。

【０００８】

【実施例】

実施例１、図１はこの発明の一実施例を示す断面図、図
２は図１の半導体製造装置を使用した横型ＬＰ−ＣＶＤ
装置を示す図、図３は図１の半導体製造装置において使
用ガスを反応室２内に導入する際の使用ガスの流量を、
また、その際の反応室２内の圧力をそれぞれ時間経過と
ともに示している。さらに図４は図１の半導体製造装置
における外部入力信号に対する信号のやりとりを図示し
たものであり、図５は窒素における設定値と実流量の関
係を示したものである。図において、１はヒーター、２
は反応室、３はウエーハボート、４は半導体ウエーハ、
５は排気用配管、６は真空ポンプ、７は排気系開閉弁、
８は圧力計、９は不活性ガス導入用配管、１０は反応ガ
ス導入用配管、１３は不活性ガス用開閉弁、１４は反応
ガス用開閉弁、１７は不活性ガス導入口、１８は反応ガ
ス導入口、１９は反応生成物、２０は不活性ガス用減圧
弁内蔵型一体式流量制御器、２１は反応ガス用減圧弁内
蔵型一体式流量制御器を示している。

【０００９】次に動作について説明する。ヒーター１で
温められた反応室２内に、ウエーハボート３に並んだ半
導体ウエーハ４を設置し、反応室２内の気密を保つ。次
いで、排気系開閉弁７を開け、真空ポンプ６により排気
用配管５を通じて反応室２内を真空にする。このとき、
不活性ガスおよび反応ガス用開閉弁１３および１４は閉
じている。次に、真空ポンプ６による俳気を行ないなが
ら、反応ガス導入口１８より反応ガスを導入する。これ
に伴なって反応ガス用減圧弁内蔵型一体式流量制御器２
１によるガス使用最低圧力と所望ガス流量を入力かつ制
御させながら、反応ガス用開閉弁１４を開く。反応ガス
は反応ガス用減圧弁内蔵型一体式流量制御器２１により
圧力、流量ともに最適化されている為、反応ガス導入用
配管１０を通して反応室２内に導入されてもオーバーシ
ュート現象はない。あるいは、仮に生じてもごくわずか
である為、反応ガスによる化学反応の進みすぎは起こら
ない。所望時間、反応ガスを反応室２内に導入し、半導
体ウエーハ４上に薄膜形成を行なった後、反応ガス用開
閉弁１４を閉じ、真空ポンプ６により、反応室２内及び
反応ガス導入用配管１０内を強制排気する。次いで、排
気系開閉弁７を閉じた後、不活性ガスを不活性ガス用減
圧弁内蔵型一体式流量制御器２０によりガス使用最低圧
力と所望ガス流量を入力かつ制御させながら不活性ガス
導入用配管９を通して反応室２内に導入し、反応室２内
を大気圧まで復帰させる。このとき、反応室２内に反応
ガスを導入した場合と同じく、不活性ガス導入口１７よ
り不活性ガスを導入し、不活性ガス用開閉弁１３を開く
。このとき、大気圧まで復帰させる際には、反応室２内
下部にたまった反応生成物１９を巻き上がらせないよう
に、こまめな流量設定により、時間の効率よく大気圧ま
で復帰させるが、大流量の設定の場合も不活性ガス用減
圧弁内蔵型一体式流量制御器２０により圧力が最適化さ
れるので、所望流量が得られる。大気圧まで復帰させた
後、反応室２内の気密を破り、ウエーハボート３に並ん
だ半導体ウエーハ４を取り出すことにより処理を終える
。

【００１０】実施例　　２．上記実施例１では、減圧弁
部と流量制御部の制御方法が、流量優先方式の圧力決定
を基本としているが、その方式に限定されず、圧力優先
方式の流量決定を行なってもよい。

【００１１】実施例　　３．上記実施例１および２では
、減圧弁部と流量制御部の制御方法が、流量優先方式の
圧力決定および圧力優先方式の流量決定であるが、この
２種類に限るものでなく、流量および圧力可変式の両変
数決定を行なってもよい。

【００１２】実施例　　４．上記実施例１では、減圧弁
部の構造を特に指定しなかったが、５ｋｇｆ／ｃｍ２以
下の圧力に減圧できる構造であればよい。

【００１３】実施例　　５．上記実施例１では、流量制
御部の構造を特に指定しなかったが、設定流量に対して
±８％Ｆ．Ｓ．（定格最大流量の±８％）より良好な精
度を持って制御可能な構造であればよい。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、減圧
弁と流量制御器を一体式とし、かつ、外部入力信号に応
じたガス圧力とガス流量を同時に制御することを可能と
したので、オーバーシュート現象における流量のオーバ
ーシュート量を最小限に抑えつつ、大流量設定時にはそ
の流量が得られるように自動的に圧力変更を行なうため
、異物の発生および巻き上がりによる付着を抑え、かつ
、所望流量を確実に得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】図１の半導体製造装置を使用した横型ＬＰ−Ｃ
ＶＤ装置を示す図である。

【図３】図１の半導体製造装置において使用ガスを反応
室内に導入した際の使用ガス流量あるいは反応室内の圧
力を時間経過とともに図示したものである。

【図４】図１の半導体製造装置における外部入力信号に
対する信号のやりとりを図示したものである。

【図５】窒素における設定値と実流量の関係を示す図で
ある。

【図６】従来の横型ＬＰ−ＣＶＤ装置を示す図である。

【図７】図６に示した横型ＬＰ−ＣＶＤ装置において使
用ガスを反応室内に導入した際の使用ガス流量あるいは
反応室内の圧力を時間経過とともに図示したものである
。

【図８】従来の流量制御器等における外部入力信号に対
する信号のやりとりを図示したものである。

【図９】図６に示した横型ＬＰ−ＣＶＤ装置において、
不活性ガスに窒素を用い、０．５ｋｇｆ／ｃｍ２に調圧
し用いた場合の使用ガス流量あるいは反応室内の圧力を
時間経過とともに示し、かつ、設定値と実流量の関係を
示したものである。

【符号の説明】

１　　　　ヒーター ２　　　　反応室 ３　　　　ウエーハボート ４　　　　半導体ウエーハ ５　　　　排気用配管 ６　　　　真空ポンプ ７　　　　排気系開閉弁 ８　　　　圧力計 ９　　　　不活性ガス導入用配管 １０　　　　反応ガス導入用配管 １３　　　　不活性ガス用開閉弁 １４　　　　反応ガス用開閉弁 １７　　　　不活性ガス導入口 １８　　　　反応ガス導入口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　減圧弁とガス流量制御器を一体化し、
   かつ、外部コントローラーからの使用圧力および所望流
   量の入力信号により、入力信号に応じたガス圧力とガス
   流量を同時に制御することを可能とした半導体製造装置
   。