JPH05166742A

JPH05166742A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH05166742A
Application number: JP33508291A
Authority: JP
Inventors: Jun Sawada; 潤澤田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1993-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】反応管内のウェハの位置にかかわらず、当該ウ
ェハ間のシート抵抗の均一性及びデポレートの均一性が
向上した半導体装置を製造する半導体製造装置を提供す
る。【構成】ガス導入口３及びガス排出口３を石英反応管１
の上端に、ガス導入口５及びガス排出口４を石英反応管
１の下端に各々設け、ガス導入口３とガス排出口４との
間にガス流通経路と、ガス導入口５とガス排出口２との
間にガス流通経路を形成し、当該ガス流通経路を反応途
中で切り換え可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に係
り、特に、拡散や減圧ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａ
ｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等を行う際に用いられ
る半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、拡散や減圧ＣＶＤ等を行う際に使
用する半導体製造装置の反応管は、通常、当該反応管の
一方の端部にガス導入口を一箇所設け、他方の端部にガ
ス排出口を一箇所設けた構造をしている。そして、前記
反応管内には、ウェハを支持するサセプタが設置されて
おり、当該反応管の周りには、反応管内を加熱するため
のヒータが設けられている。

【０００３】即ち、前記反応管内は、前記ヒータにより
加熱され、当該反応管内には、前記ガス導入口からガス
が導入され、当該反応管内のサセプタ上に載せられたウ
ェハを処理した後、当該ガスは、前記ガス排出口から排
出される。このように、前記反応管内にガスを連続的に
供給することにより、拡散や減圧ＣＶＤ等の処理が行わ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記半
導体製造装置は、反応管の一方の端部にガス導入口を、
他方の端部にガス排出口を、各々一箇所設けた構造をし
ているため、当該反応管内では、ガスの流通経路は、ガ
ス導入口からガス排出口に向かう一つの経路だけであっ
た。従って、前記反応管内において、ガスの流れる方向
は、一方向のみであり、拡散や減圧ＣＶＤ等の処理中
に、この方向にガス濃度分布や分圧分布等が生じた。

【０００５】前記反応管内において、ガス濃度分布や分
圧分布等が生じると、当該反応管内の温度が均一の場
合、拡散では、ウェハ間、即ち、ウェハの反応管内に置
かれた位置によるウェハ間のシート抵抗がバラツキ、シ
ート抵抗の均一性を得ることができないという問題があ
った。また、減圧ＣＶＤでも同様に、ウェハ間のデポレ
ート（膜厚）の均一性を得ることができないという問題
があった。

【０００６】本発明は、このような問題を解決すること
を課題とするものであり、反応管内のウェハの位置にか
かわらず、当該ウェハ間のシート抵抗の均一性及びデポ
レートの均一性が向上した半導体装置を製造する半導体
製造装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、ガス導入口から反応管内にガスを導入
し、当該反応管内の所定位置に装入したウェハを処理
し、ガス排出口から当該反応管内のガスを排出する半導
体製造装置において、前記ガス導入口及びガス排出口
を、前記反応管の両端部に各々少なくとも一箇所設け、
当該反応管内に、互いに対向する方向となるガスの流通
経路を形成し、当該流通経路を切り換え可能としたこと
を特徴とする半導体製造装置を提供するものである。

【０００８】

【作用】本発明によれば、ガス導入口及びガス排出口
を、反応管の両端部に各々少なくとも一箇所設け、当該
反応管内に、互いに対向する方向となるガスの流通経路
を形成し、当該流通経路を切り換え可能としたことで、
前記反応管内において、拡散や減圧ＣＶＤ等の処理中
に、ガスが流れる方向を変更することができる。このた
め、前記反応管内に生じる、ガス濃度分布や分圧分布等
をトータルとして相殺することができる。従って、反応
管内のウェハの位置にかかわらず、ウェハ間のシート抵
抗の均一性及びデポレートの均一性を向上することが可
能となる。

【０００９】

【実施例】次に、本発明に係る実施例について、図面を
参照して説明する。（実施例１）図１は、本発明の実施例に係る半導体製造
装置の概念図である。図１に示すように、本実施例に係
る半導体製造装置は、縦型の円筒形状を有する石英反応
管１の上端に、ガス導入口３及びガス排出口２が、互い
に１８０度位相した位置で設けられている。また、前記
石英反応管１の下端に、ガス導入口５及びガス排出口４
が、互いに１８０度位相した位置で設けられている。

【００１０】前記ガス導入口３は、ガス導入配管７に接
続されており、さらにバルブ１１を介してガス供給管１
２に接続されている。また、前記ガス排出口２は、ガス
排出配管６に接続されており、さらにバルブ８を介して
ガス排出管１３に接続されている。一方、前記ガス導入
口は５、ガス導入配管１４に接続されており、さらにバ
ルブ１０を介してガス供給管１２に接続されている。ま
た、前記ガス排出口４は、ガス排出配管１５に接続され
ており、さらにバルブ９を介してガス排出管１３に接続
されている。

【００１１】前記ガス供給管１２は、図示しないガス供
給源に接続されており、石英反応管１内に供給するため
のガスが導入され、このガスは、ガス排出管１３から排
出される。また、石英反応管１内には、特に図示しない
が、ウェハを支持する公知のサセプタが設置されてお
り、１００枚のウェハを一度に処理することができるよ
うになっている。そして、さらに、石英反応管１の周り
には、当該石英反応管１内を加熱する図示しない公知の
ヒータが設けられている。

【００１２】次に、本実施例に係る半導体製造装置を用
いて、ウェハにリンを拡散する方法について、図１及び
図２を参照して説明する。図２は、リン拡散を行った際
の、石英反応管内の処理温度とガス流通経路の切換のタ
イミングを示す図である。先ず、石英反応管１内をＮ₂
ガス雰囲気で８００℃程度まで昇温した後、１００枚の
ウェハを当該石英反応管１内の所定位置にセットする。
その後、さらに、石英反応管１内を９００℃程度まで昇
温する。

【００１３】次いで、バルブ９及び１１を開け、バルブ
８及び１０を閉じた状態にし、ガス供給管１２からＰＯ
Ｃｌ₃ガスとＯ₂ガスを供給する。この時、前記ガス
は、ガス導入口３から石英反応管１に導入され、ガス排
出口４を経てガス排出配管１５を通過し、ガス排出管１
３から排出される。即ち、前記ガスは、石英反応管１内
を上から下に向けて通過する。この状態を１０分間継続
する。

【００１４】その後、バルブ９及び１１を閉じると共
に、バルブ８及び１０を開け、ガスの流通経路を切り換
える。この時、前記ガスは、ガス導入口５から石英反応
管１に導入され、ガス排出口２を経てガス排出配管６を
通過し、ガス排出管１３から排出される。即ち、前記ガ
スは、石英反応管１内を下から上に向けて通過する。こ
の状態を１０分間継続する。

【００１５】このように、前記ガスの流れを、リン拡散
の途中で、互いに対向する方向の流れとなるように切り
換えることで、石英反応管１内に、ガス濃度分布や分圧
分布等が生じることを防止することができる。この結
果、石英反応管１内のウェハの位置にかかわらず、当該
ウェハには、常に均一な条件のガスが供給される。尚、
バルブ８ないし１１の開閉の切換は、半導体製造装置に
バルブ切換装置を接続する等して自動的に行ってもよ
く、また、手動で行ってもよい。

【００１６】次いで、バルブ８及び１０を閉じ、ＰＯＣ
ｌ₃ガスとＯ₂ガスの供給を停止し、Ｎ₂ガス雰囲気で
１０分間熱処理（アニール）を行う。その後、石英反応
管１内を８００℃まで降温し、ウェハを石英反応管１か
ら取り出す。次に、本実施例に係る半導体製造装置を用
いてリン拡散を行ったウェハ間のシート抵抗値と、従来
の半導体製造装置を用いてリン拡散を行ったウェハ間の
シート抵抗値との比較を行った。ここで、従来の半導体
製造装置を用いたリン拡散は、ガスの流れが一方向であ
る以外は、実施例と同条件で行った。この結果を図３に
示す。尚、図３の縦軸は、シート抵抗値を、横軸は、ウ
ェハの石英反応管１内における位置を示す。

【００１７】図３から、本実施例で得たウェハのシート
抵抗値は、従来法で得たウェハのシート抵抗値に比べ、
ウェハ間のバラツキがなく、極めて均一化していること
が立証された。（実施例２）次に、本発明に係る半導体製造装置を使用
した減圧ＣＶＤにより、ウェハにＨＴＯ膜（酸化膜）を
堆積する方法について説明する。

【００１８】先ず、８００℃程度に保持した石英反応管
１の所定位置にウェハをセットする。その後、石英反応
管１内を１Ｔｏｒｒ前後に減圧する。次いで、バルブ９
及び１１を開け、バルブ８及び１０を閉じた状態にし、
ガス供給管１２から、ソースガスとして、ＳｉＨ₄、Ｎ
₂Ｏを供給する。この時、前記ガスは、ガス導入口３か
ら石英反応管１に導入され、ガス排出口４を経てガス排
出配管１５を通過し、ガス排出管１３から排出される。
即ち、前記ガスは、石英反応管１内を上から下に向けて
通過する。この状態を２０分間継続する。

【００１９】その後、バルブ９及び１１を閉じると共
に、バルブ８及び１０を開け、ガスの流通経路を切り換
える。この時、前記ガスは、ガス導入口５から石英反応
管１に導入され、ガス排出口２を経てガス排出配管６を
通過し、ガス排出管１３から排出される。即ち、前記ガ
スは、石英反応管１内を下から上に向けて通過する。こ
の状態を２０分間継続する。

【００２０】このように、前記ガスの流れを、減圧ＣＶ
Ｄの途中で、互いに対向する方向の流れとなるように切
り換えることで、石英反応管１内に、ガス濃度分布や分
圧分布等が生じることを防止することができる結果、石
英反応管１内のウェハの位置にかかわらず、当該ウェハ
には、常に均一な条件のガスが供給される。その後、石
英反応管１内を常圧に戻した後、ウェハを石英反応管１
から取り出す。

【００２１】次に、本実施例に係る半導体製造装置を用
いて成膜したウェハ間のＨＴＯ膜の膜厚と、従来の半導
体製造装置を用いて成膜したウェハ間のＨＴＯ膜の膜厚
との比較を行った。ここで、従来の半導体製造装置を用
いた減圧ＣＶＤは、ガスの流れが一方向である以外は、
実施例と同条件で行った。この結果を図４に示す。尚、
図４の縦軸は、膜厚を、横軸は、ウェハの石英反応管１
内における位置を示す。

【００２２】図４から、本実施例で得たＨＴＯ膜は、従
来法で得たＨＴＯ膜に比べ、ウェハ間の膜厚のバラツキ
がなく、極めて均一化していることが立証された。尚、
本実施例では、石英反応管１の両端部にガス導入口を各
々１つずつ、ガス排出口を各々１つずつ設け、２つのガ
ス流通経路を形成したが、これに限らず、複数の流通経
路を形成することが可能であれば、ガス導入口及びガス
排出口の設置数は、任意に決定してよい。

【００２３】また、本実施例では、本発明に係る半導体
製造装置をリン拡散及び減圧ＣＶＤに応用した例につい
て説明したが、これに限らず、ガス導入口から反応管内
にガスを導入し、当該反応管内の所定位置に装入したウ
ェハを処理し、ガス排出口から当該反応管内のガスを排
出する機構を有する半導体製造装置であれば、他の目的
に使用ても同様の効果を得ることができる。

【００２４】そして、本実施例では、縦型の石英反応管
１について説明したが、これに限らず、横型等、他の構
造を有する反応管についても応用が可能であることは勿
論である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体製造装置によれば、ガス導入口及びガス排出口を、反
応管の両端部に各々少なくとも一箇所設け、当該反応管
内に、互いに対向する方向となるガスの流通経路を形成
し、当該流通経路を切り換え可能としたことで、前記反
応管内において、拡散や減圧ＣＶＤ等の処理中に、ガス
が流れる方向を変更することができる。このため、前記
反応管内に生じる、ガス濃度分布や分圧分布等をトータ
ルとして相殺することができる。従って、反応管内にお
けるウェハの位置にかかわらず、ウェハ間のシート抵抗
の均一性及びデポレートの均一性が向上する結果、信頼
性の高い半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る半導体製造装置の概念図
である。

【図２】リン拡散を行った際の、石英反応管内の処理温
度とガス流通経路の切換のタイミングを示す図である。

【図３】本実施例に係るウェハ間のシート抵抗値と、従
来のウェハ間のシート抵抗値を示す図である。

【図４】本実施例に係るウェハ間のＨＴＯ膜の膜厚と、
従来のウェハ間のＨＴＯ膜の膜厚を示す図である。

【符号の説明】

１石英反応管２ガス排出口３ガス導入口４ガス排出口５ガス導入口６ガス排出配管７ガス導入配管８バルブ９バルブ１０バルブ１１バルブ１２ガス供給管１３ガス排出管１４ガス導入配管１５ガス排出配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス導入口から反応管内にガスを導入
し、当該反応管内の所定位置に装入したウェハを処理
し、ガス排出口から当該反応管内のガスを排出する半導
体製造装置において、前記ガス導入口及びガス排出口を、前記反応管の両端部
に各々少なくとも一箇所設け、当該反応管内に、互いに
対向する方向となるガスの流通経路を形成し、当該流通
経路を切り換え可能としたことを特徴とする半導体製造
装置。