JPH0582450A - Vapor phase reaction equipment for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Vapor phase reaction equipment for manufacturing semiconductor device

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JPH0582450A
JPH0582450A JP3241298A JP24129891A JPH0582450A JP H0582450 A JPH0582450 A JP H0582450A JP 3241298 A JP3241298 A JP 3241298A JP 24129891 A JP24129891 A JP 24129891A JP H0582450 A JPH0582450 A JP H0582450A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction chamber
semiconductor substrate
film
gas
inner tube
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3241298A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Oba
隆之 大場
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH0582450A publication Critical patent/JPH0582450A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a vapor phase reaction equipment which can form an uniform film free from contamination or realize uniform etching free from contamination, and obtain excellent reproducibility when processes are repeated (continued). CONSTITUTION:The title equipment is provided with the following; a reduce pressure reaction chamber 1 linked with an evacuation system, a supporting stand 3 which retains a semiconductor substrate 2 in a reaction chamber, and an introducing pipe 4 which introduces process gas into the reaction chamber. An inner pipe 5 is installed above the supporting stand so as to cover the semiconductor substrate 2. The introducing pipe 4 of process gas is connected with the inside of the inner pipe 5.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、IC、LSIなどの半
導体装置の製造、より詳しくは、半導体装置の薄膜形成
や薄膜のエッチングを行う気相反応装置に関する。半導
体装置の薄膜には、SiO2 、Si3 4 などの絶縁
膜、Al、W、TiNなどの導体膜さらにはSi、Ga
Asなどの半導体膜があり、これらの成膜、エッチング
を均一にかつ汚染無く行うことが求められている。これ
らのことは、半導体基板(ウェハー)サイズが大きくな
る(大口径化する)ほど、その重要性が増す。また、フ
ァインパターニングや基板のクリーニングをも適切に行
えることが大切である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of semiconductor devices such as ICs and LSIs, and more particularly to a gas phase reaction apparatus for forming a thin film or etching a thin film of a semiconductor device. Thin films of semiconductor devices include insulating films such as SiO 2 and Si 3 N 4 , conductor films such as Al, W and TiN, and Si and Ga.
There is a semiconductor film of As or the like, and it is required to perform film formation and etching thereof uniformly and without contamination. These things become more important as the size of the semiconductor substrate (wafer) increases (the diameter increases). It is also important to be able to perform fine patterning and substrate cleaning properly.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の成膜装置(CVD装置)やエッチ
ング装置の気相反応装置は基本的には、排気系につなが
った反応室と、該反応室内で半導体基板を担持する支持
台と、該反応室にプロセスガス(反応ガス、エッチング
ガスなど)を導く導入管とを備えてなる。支持台の下に
は基板を所定温度に加熱するヒータ或いは温度上昇防止
の冷却器を備えている。成膜の場合には、反応室を排気
し、半導体基板を加熱した状態で反応ガスを反応室に供
給して、半導体基板上で反応により膜材料が堆積して所
定の膜を形成する。また、エッチングの場合には、反応
室を排気し、半導体基板を目的とするエッチング形状に
応じて加熱や冷却水で冷却した状態でエッチングガスを
反応室に供給して、形成されている膜(または半導体基
板)を選択的にエッチングする。特に、エッチングで
は、プラズマを利用してエッチング効果(作用)を高め
ており、プラズマ発生用の電極が反応室内に備えられて
いる。
2. Description of the Related Art A conventional vapor phase reaction apparatus such as a film forming apparatus (CVD apparatus) or an etching apparatus basically has a reaction chamber connected to an exhaust system, a support base for supporting a semiconductor substrate in the reaction chamber, An introduction pipe for introducing a process gas (reaction gas, etching gas, etc.) to the reaction chamber is provided. A heater for heating the substrate to a predetermined temperature or a cooler for preventing temperature rise is provided under the support table. In the case of film formation, the reaction chamber is evacuated, the reaction gas is supplied to the reaction chamber while the semiconductor substrate is heated, and the film material is deposited on the semiconductor substrate by the reaction to form a predetermined film. Further, in the case of etching, the reaction chamber is evacuated, and the etching gas is supplied to the reaction chamber in a state where the semiconductor substrate is heated or cooled by cooling water according to the intended etching shape, and the formed film ( Alternatively, the semiconductor substrate) is selectively etched. Particularly, in etching, plasma is used to enhance the etching effect (action), and an electrode for plasma generation is provided in the reaction chamber.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】成膜工程では、半導体
基板の上だけでなく、ヒータ上でも膜が成長し、このた
めに、反応副生成物やパーティクルが発生することがあ
る。成膜工程を繰り返していると、半導体基板の成膜表
面にパーティクルが付着したり、副生成物の発生が基板
表面の形成(成長)膜に影響して(一種のローディング
効果で)、膜厚の不均一化、膜質の低下および再現性の
低下となる。また、エッチング工程では、プラズマを利
用しているので、ヒータでの汚れや反応室内の汚れをエ
ッチング雰囲気中に取り込むことになり、エッチングさ
れた表面に汚染物が付着、残留することがある。さら
に、半導体基板表面での被エッチング膜以外に被エッチ
ング膜(ないしパーティクル)が存在すると、エッチン
グ形状の劣化やエッチ速度の面内分布の不均一化とな
る。
In the film forming process, the film grows not only on the semiconductor substrate but also on the heater, which may generate reaction by-products and particles. When the film forming process is repeated, particles adhere to the film forming surface of the semiconductor substrate, and the generation of by-products affects the film formed (grown) on the substrate surface (a kind of loading effect), and the film thickness Of non-uniformity, deterioration of film quality and deterioration of reproducibility. Further, since plasma is used in the etching process, dirt on the heater or dirt in the reaction chamber is taken into the etching atmosphere, and contaminants may adhere to and remain on the etched surface. Furthermore, if the film to be etched (or particles) is present in addition to the film to be etched on the surface of the semiconductor substrate, the etching profile deteriorates and the in-plane distribution of the etching rate becomes non-uniform.

【0004】本発明の目的は、均一でかつ汚染のない成
膜或いは均一でかつ汚染のないエッチングが行えて、さ
らに繰返し(連続)しても再現性の良い気相反応装置を
提供することである。
An object of the present invention is to provide a gas phase reaction apparatus capable of performing uniform and contamination-free film formation or uniform and contamination-free etching, and having good reproducibility even when repeated (continuous). is there.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述の目的が、真空排気
系につながった減圧反応室と、該反応室内で半導体基板
を担持する支持台と、該反応室内へプロセスガスを導入
する導入管とを備えてなる半導体装置製造用気相反応装
置において、前記支持台上方に、該半導体基板を覆うよ
うに内管を備え、該内管内に前記プロセスガスの該導入
管が接続されていることを特徴とする半導体装置製造用
気相反応装置によって達成される。
[Means for Solving the Problems] The above object is to provide a decompression reaction chamber connected to a vacuum exhaust system, a support for supporting a semiconductor substrate in the reaction chamber, and an introduction pipe for introducing a process gas into the reaction chamber. In a gas phase reaction apparatus for manufacturing a semiconductor device, the inner tube is provided above the support table so as to cover the semiconductor substrate, and the introduction tube for the process gas is connected to the inner tube. It is achieved by a characteristic gas phase reactor for manufacturing a semiconductor device.

【0006】[0006]

【作用】本発明に係る気相反応装置の構成によって内管
でもって半導体基板を覆うようにすることができて、内
管内のプロセスガス圧力を反応室の維持圧力(真空度)
よりも大きくすることができる。このように圧力制御す
ることで、内管の下端と支持台との間の隙間をプロセス
ガスが高速で内管の中から外へ通過するので、内管の外
側から半導体基板への汚染やパーティクルの侵入を阻止
し、さらに、反応副生成物が支持台やヒータに付着して
いたとしても、その影響は半導体基板上の膜成長には全
く及ばない。したがって、成膜およびエッチングを均一
にかつ汚染なしに行えて、再現性が良い。
With the structure of the gas phase reaction apparatus according to the present invention, the semiconductor substrate can be covered with the inner tube, and the process gas pressure in the inner tube is maintained at the maintaining pressure (vacuum degree) of the reaction chamber.
Can be larger than. By controlling the pressure in this way, the process gas passes through the gap between the lower end of the inner pipe and the support table at a high speed from the inside of the inner pipe to the outside, so that contamination or particles from the outside of the inner pipe to the semiconductor substrate can be prevented. Even if the reaction by-product adheres to the support and the heater, the influence thereof does not affect the film growth on the semiconductor substrate at all. Therefore, film formation and etching can be performed uniformly and without contamination, and reproducibility is good.

【0007】支持台はその内部に温度制御手段(ヒータ
あるいは冷媒冷却板)を備え、かつその下側をパージガ
スで覆うためのガス供給手段を反応室に備えていること
が好ましい。温度制御手段は従来通りの物であり、ヒー
タは反応を促進し、冷媒冷却板はレジストの過熱を防止
する。この温度制御手段の下側にパージガスを送ってプ
ロセスガス(反応ガス、エッチングガス)の侵入を防止
することができ、ヒータに副生成物が付着することがな
い。ここでパージガスを反応室に供給しても、内管内の
プロセスガス圧力には影響を与えない。
It is preferable that the support base is provided with temperature control means (heater or cooling plate for cooling medium) inside thereof and gas supply means for covering the lower side thereof with purge gas in the reaction chamber. The temperature control means is conventional, the heater accelerates the reaction, and the coolant cooling plate prevents the resist from overheating. A purge gas can be sent to the lower side of the temperature control unit to prevent the process gas (reaction gas, etching gas) from entering, and the by-product does not adhere to the heater. Here, even if the purge gas is supplied to the reaction chamber, it does not affect the process gas pressure in the inner pipe.

【0008】内管の下端部に冷却リングを備えることが
好ましい。成膜する際に、半導体基板を加熱する支持台
の熱が、近くにある内管の下端部をも加熱することにな
り、そこでの反応を促進して膜成長を招くので、下端部
を冷却して不所望な膜付着を防止する。真空排気系に大
排気量の真空ポンプが備えられていることが望ましい。
内管内圧力と反応室内圧力との差(圧力差)を作り出す
ために、真空ポンプをメカニカルブースターポンプ、ロ
ータリーポンプ、ターボ分子ポンプなどの高速かつ大容
量排気(大排気量)ポンプとする。
A cooling ring is preferably provided at the lower end of the inner tube. When forming a film, the heat of the support that heats the semiconductor substrate also heats the lower end of the nearby inner tube, which accelerates the reaction there and causes film growth, so the lower end is cooled. To prevent unwanted film attachment. It is desirable that the evacuation system be equipped with a large evacuation vacuum pump.
In order to create a difference (pressure difference) between the pressure in the inner tube and the pressure in the reaction chamber, the vacuum pump is a high-speed and large-capacity exhaust (large displacement) pump such as a mechanical booster pump, a rotary pump, and a turbo molecular pump.

【0009】支持台と前記内管の下端との間隔が1〜1
00mm(望ましくは50mm)であることが好ましい。こ
の間隔をプロセスガスが流れるわけであり、内管径D、
間隔H、内管圧力P、ガス流速V、横切るガス流の流速
vとすると、 v=760V/PπDH の関係が得られ、vが102 〜106 cm/mmとなる
ようにHを設定し、好ましくは、v≧103 cm/mm
となるようにする。
The distance between the support and the lower end of the inner tube is 1 to 1.
It is preferably 00 mm (preferably 50 mm). The process gas flows through this interval, and the inner pipe diameter D,
Assuming that the interval H, the inner pipe pressure P, the gas flow velocity V, and the flow velocity v of the gas flow traversing, the relation of v = 760V / PπDH is obtained, and H is set so that v is 10 2 to 10 6 cm / mm. , Preferably v ≧ 10 3 cm / mm
So that

【0010】プラズマエッチングを行うためには、内管
の内部にプラズマ発生用の高周波印加電極を備えている
が好ましい。この電極は従来の物である。さらに、内管
へのプロセスガスの導入口がシャワー方式であることが
好ましい。シャワー方式であると、内管でのプロセスガ
スの流れが均一となるのを促進する。
In order to perform plasma etching, it is preferable to provide a high frequency applying electrode for plasma generation inside the inner tube. This electrode is conventional. Further, it is preferable that the inlet of the process gas to the inner tube is of shower type. The shower system promotes uniform process gas flow in the inner tube.

【0011】[0011]

【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明の実施態
様例によって本発明を詳細に説明する。図1に本発明に
係る半導体装置製造用気相反応装置の概略断面を示す。
反応装置は、排気系につながった反応室1と、該反応室
1内で半導体基板2を担持する支持台3と、該反応室に
プロセスガス(反応ガス、エッチングガスなど)を導く
導入管4とを備え、そして、該反応室1の内部でその上
部壁面から下方へ伸びて半導体基板2を覆うような内管
5が設けられている。内管5はアルミニウム合金あるい
はステンレス鋼で作られており、その下端が支持台3と
で所定間隙の環状隙間を作っている。内管5の長さは所
定間隙を考慮して予め決めてある。半導体基板2を支持
台3に載せたり降ろしたするために、支持台3が上下に
可動であり、この上下で所定間隙の変更、調整が可能で
ある。なお、内管5をその一部に蛇腹としてその長さを
変えるようにしてもよい。内管5の上部に導入管4につ
なっがったシャワー6があり、そして、下端部に冷却リ
ング7が取り付けられている。この冷却リング7に冷却
水を循環させるための配管8が設けられている。成膜処
理では冷却リング7は必要であるが、エッチング処理で
はなくても良い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings by way of example embodiments of the present invention. FIG. 1 shows a schematic cross section of a gas phase reaction apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
The reaction apparatus includes a reaction chamber 1 connected to an exhaust system, a support base 3 for supporting a semiconductor substrate 2 in the reaction chamber 1, and an introduction pipe 4 for introducing a process gas (reaction gas, etching gas, etc.) into the reaction chamber. And an inner tube 5 that extends downward from the upper wall surface of the reaction chamber 1 and covers the semiconductor substrate 2 inside the reaction chamber 1. The inner pipe 5 is made of aluminum alloy or stainless steel, and the lower end of the inner pipe 5 forms a predetermined gap with the support base 3. The length of the inner tube 5 is predetermined in consideration of a predetermined gap. In order to place or lower the semiconductor substrate 2 on the support base 3, the support base 3 can be moved up and down, and the predetermined gap can be changed and adjusted above and below. The length of the inner tube 5 may be changed by forming a part of the inner tube 5 as a bellows. A shower 6 connected to the introduction pipe 4 is provided above the inner pipe 5, and a cooling ring 7 is attached to the lower end thereof. A pipe 8 for circulating cooling water is provided in the cooling ring 7. Although the cooling ring 7 is necessary in the film forming process, it may not be the etching process.

【0012】支持台の下には基板を所定温度にする温度
制御手段9を備え、成膜処理の場合には加熱するヒータ
を、そしてエッチング処理の場合には温度上昇防止の冷
却器を備えている。この温度制御手段9の下方に該手段
9をプロセスガスから保護するパージガスの供給管11
を備え、この供給管11にはパージガス(N2 、He、
Ar、H2 など)の流量制御器(マスフローコントロー
ラー)12および温度制御手段9に余計な負担を掛けな
いようにパージガスの加熱ないし冷却用の熱交換器13
を設けるのが好ましい。
A temperature control means 9 for bringing the substrate to a predetermined temperature is provided under the support table, a heater for heating in the case of film forming processing, and a cooler for preventing temperature rise in the case of etching processing. There is. Below the temperature control means 9, a purge gas supply pipe 11 for protecting the means 9 from the process gas is provided.
The supply pipe 11 is equipped with a purge gas (N 2 , He,
A heat exchanger 13 for heating or cooling the purge gas so that an unnecessary load is not applied to the flow rate controller (mass flow controller) 12 for Ar, H 2, etc. and the temperature control means 9.
Is preferably provided.

【0013】反応室1の内管5の外側にパージガスの供
給管14が設けられて、ここに流量制御器15をへてパ
ージガス(N2 、He、Ar、H2 など)が送られ、反
応室内部圧力の調整、プロセスガスの希釈、排気の促進
を図る。反応室1の圧力を測定する圧力計P1 および内
管5の圧力を測定する圧力計P2 が取り付けられてい
る。さらに、反応室1と排気系(矢印Aの先に真空ポン
プ(図示せず)が設けられている)との間に仕切り弁1
6、17がある。なお、図面上では排気口が二つあるが
一つあるいはもっと多くてもよい。
A purge gas supply pipe 14 is provided outside the inner pipe 5 of the reaction chamber 1, and a purge gas (N 2 , He, Ar, H 2, etc.) is sent to the supply pipe 14 through a flow rate controller 15 to carry out reaction. Adjust the pressure inside the room, dilute the process gas, and promote exhaust. A pressure gauge P 1 for measuring the pressure of the reaction chamber 1 and a pressure gauge P 2 for measuring the pressure of the inner tube 5 are attached. Further, a sluice valve 1 is provided between the reaction chamber 1 and the exhaust system (a vacuum pump (not shown) is provided at the tip of the arrow A).
There are 6 and 17. Although there are two exhaust ports in the drawing, one or more exhaust ports may be provided.

【0014】そして、プラズマエッチングのために、内
管5の内部にリング状の電極18が設けられ、ここに高
周波電源19からの電圧が印加されている。温度制御手
段9に冷却水が循環して半導体基板2を冷却する。 例1 上述した気相反応(CVD)装置において、事前にHF
溶液やHF気体などで表面をクリーン化した半導体基板
にタングステン(W)膜を次のようにして形成する。
A ring-shaped electrode 18 is provided inside the inner tube 5 for plasma etching, and a voltage from a high frequency power source 19 is applied to the ring-shaped electrode 18. Cooling water circulates through the temperature control means 9 to cool the semiconductor substrate 2. Example 1 In the vapor phase reaction (CVD) apparatus described above, HF was previously prepared.
A tungsten (W) film is formed on a semiconductor substrate whose surface is cleaned with a solution or HF gas as follows.

【0015】真空ポンプに排気量1500リットル/秒
のターボ分子ポンプ(TMP)を用い、パージガス(H
e)を供給管11からヒータの下へ5SSCM流し、供
給管14から反応室へ5SSCM流す。そして、導入管
4を通してプロセスガスとしてWF6 およびH2 (また
はSiH4 、SiH2 2 、B2 6 、PH3 )をシャ
ワー6へ導き、内管5内へ供給する。内管5と支持体3
との間隙を5〜20mmとする。
A turbo molecular pump (TMP) having a displacement of 1500 liters / second is used as a vacuum pump, and a purge gas (H
e) is supplied from the supply pipe 11 to the bottom of the heater for 5 SSCM and is supplied from the supply pipe 14 to the reaction chamber for 5 SSCM. Then, WF 6 and H 2 (or SiH 4 , SiH 2 F 2 , B 2 H 6 , PH 3 ) are introduced as a process gas into the shower 6 through the introduction pipe 4, and are supplied into the inner pipe 5. Inner tube 5 and support 3
The gap between and is 5 to 20 mm.

【0016】(i)半導体基板にSiO2 の酸化膜を有
するシリコン基板を用いて、支持台上で400〜500
℃に加熱する。プロセスガスにWF6 (5SSCM)と
2 (200SSCM)とを用いて、内管内圧力P1
10Torrとし、反応室圧力P2 を10mTorrと
する。その結果として、半導体基板全面にW膜を形成す
る。
(I) A silicon substrate having a SiO 2 oxide film is used as a semiconductor substrate, and 400 to 500 is provided on a support base.
Heat to ℃. WF 6 (5SSCM) and H 2 (200SSCM) are used as process gas, the inner pipe pressure P 1 is set to 10 Torr, and the reaction chamber pressure P 2 is set to 10 mTorr. As a result, a W film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate.

【0017】(ii)同じ酸化膜のあるシリコン基板を
用い、支持台上で200〜300℃に加熱する。プロセ
スガスにWF6 (5SSCM)とSiH4 (3SSC
M)とを用いて、内管内圧力P1 を20mTorrと
し、反応室圧力P2 を0.1mTorrとする。その結果
として、半導体基板のシリコン表出部分のみにW膜を選
択的に形成する。なお、この場合に、内管を使用しない
従来のやり方でタングステンの選択成長を行うと、図2
に示すように、処理時間がある程度経過すると急速に酸
化膜上にタングステンのパーティクルが生じるようにな
る(選択性が崩れる)。一方、本発明の装置を用いる
と、タングステンのパーティクルはほとんど生じない
し、時間の経過とともに増大することもない。
(Ii) Using a silicon substrate having the same oxide film, heat it to 200 to 300 ° C. on a support. WF 6 (5SSCM) and SiH 4 (3SSC) as process gas
M) and the inner pipe pressure P 1 is set to 20 mTorr and the reaction chamber pressure P 2 is set to 0.1 mTorr. As a result, the W film is selectively formed only on the exposed silicon portion of the semiconductor substrate. In this case, if the selective growth of tungsten is performed by the conventional method without using the inner tube, as shown in FIG.
As shown in, the tungsten particles are rapidly generated on the oxide film after a certain period of processing time (selectivity is lost). On the other hand, when the device of the present invention is used, tungsten particles are hardly generated and do not increase with the passage of time.

【0018】例2 上述した気相反応(CVD)装置において、半導体基板
に絶縁膜(TiN)膜を次のようにして形成する。例1
と同様に真空ポンプに排気量1500リットル/秒のタ
ーボ分子ポンプ(TMP)を用い、パージガス(He)
を供給管11からヒータの下へ5SSCM流し、供給管
14から反応室へ5SSCM流す。そして、導入管4を
通してプロセスガスとしてTiCl4 、有機Ti化合
物、NH3 あるいはN2 4 およびH 2 をシャワー6へ
導き、内管5内へ供給する。内管5と支持体3との間隙
を10〜30mmとする。
Example 2 In the vapor phase reaction (CVD) apparatus described above, the semiconductor substrate
Then, an insulating film (TiN) film is formed as follows. Example 1
In the same way as the above, a vacuum pump with a displacement of 1500 liters / second
Using a turbo molecular pump (TMP), purge gas (He)
Flow 5SSCM from the supply pipe 11 to the bottom of the heater
Flow 5SSCM from 14 to the reaction chamber. And the introduction pipe 4
Through as a process gas TiClFour, Organic Ti compound
Thing, NH3Or N2HFourAnd H 2To shower 6
It is guided and supplied into the inner pipe 5. Gap between inner tube 5 and support 3
Is 10 to 30 mm.

【0019】半導体基板を支持台上で600℃に加熱す
る。TiCl4 (5SSCM)、NH3 (100SSC
M)およびH2 (50SSCM)を供給して、内管内圧
力P 1 を1Torrとし、反応室圧力P2 を0.1mTo
rrとする。その結果として、半導体基板全面にTiN
膜を形成する。 例3 上述した気相反応(CVD)装置において、半導体基板
に金属膜(Al)膜を次のようにして形成する。
The semiconductor substrate is heated to 600 ° C. on the support base.
It TiClFour(5SSCM), NH3(100 SSC
M) and H2(50SSCM) is supplied to the inner pressure of the inner pipe
Power P 1To 1 Torr, and the reaction chamber pressure P2To 0.1 mTo
Let rr. As a result, TiN is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate.
Form a film. Example 3 In the vapor phase reaction (CVD) apparatus described above, the semiconductor substrate
Then, a metal film (Al) film is formed as follows.

【0020】例1と同様に真空ポンプに排気量1500
リットル/秒のターボ分子ポンプ(TMP)を用い、パ
ージガス(He)を供給管11からヒータの下へ5SS
CM流し、供給管14から反応室へ5SSCM流す。そ
して、導入管4を通してプロセスガスとしてAl(CH
3 2 HおよびH2 をシャワー6へ導き、内管5内へ供
給する。内管5と支持体3との間隙を10〜30mmとす
る。
As in Example 1, the displacement of the vacuum pump was 1500
Using a turbo molecular pump (TMP) of liter / second, purge gas (He) from the supply pipe 11 to under the heater 5SS
CM flow, 5SSCM flow from the supply pipe 14 to the reaction chamber. Then, Al (CH
3 ) 2 H and H 2 are guided to the shower 6 and supplied into the inner pipe 5. The gap between the inner tube 5 and the support 3 is 10 to 30 mm.

【0021】半導体基板を支持台上で280℃に加熱す
る。Al(CH3 2 H(10SSCM)およびH
2 (100SSCM)を供給して、内管内圧力P1 を1
0Torrとし、反応室圧力P2 を0.1mTorrとす
る。その結果として、半導体基板全面にAl膜を形成す
ることができ、パターニングされた酸化膜基板ならSi
や金属のみに成長する。ソースガスにAl(iC
4 9 3 を使用することもできる。
The semiconductor substrate is heated to 280 ° C. on the support base. Al (CH 3 ) 2 H (10SSCM) and H
2 (100SSCM) is supplied to set the inner pipe pressure P 1 to 1
The pressure in the reaction chamber is set to 0 Torr and the pressure P 2 in the reaction chamber is set to 0.1 mTorr. As a result, an Al film can be formed on the entire surface of the semiconductor substrate, and if a patterned oxide film substrate is used, Si film can be formed.
And only grow to metal. Al (iC
4 H 9 ) 3 can also be used.

【0022】例4 上述した気相反応(CVD)装置において、事前にHF
溶液やHF気体などで表面をクリーン化した半導体基板
に半導体(Si)膜を次のようにしてエピタキシャル形
成する。例1と同様に真空ポンプに排気量1500リッ
トル/秒のターボ分子ポンプ(またはメカニカルブース
ターポンプとの併用)を用い、パージガス(H2 )を供
給管11からヒータの下へ5SSCM流し、供給管14
から反応室へ100SSCM流す。そして、導入管4を
通してプロセスガスとしてSiH4 (またはSi
2 6 、SiH2 2 、SiH2 Cl2 )をシャワー6
へ導き、内管5内へ供給する。内管5と支持体3との間
隙を20〜100mmとする。
Example 4 In the vapor phase reaction (CVD) apparatus described above, HF was previously prepared.
Semiconductor substrate whose surface is cleaned with a solution or HF gas
A semiconductor (Si) film is epitaxially formed as follows.
To achieve. As in Example 1, the vacuum pump was equipped with a displacement of 1500 liters.
Torr / sec turbo molecular pump (or mechanical booth)
Using a tar pump) and a purge gas (H2)
Flow 5SSCM from the supply pipe 11 to the bottom of the heater, and supply pipe 14
Flow 100 SSCM into the reaction chamber. And the introduction pipe 4
SiH as a process gasFour(Or Si
2H6, SiH2F2, SiH2Cl2) Shower 6
And feed it into the inner pipe 5. Between the inner tube 5 and the support 3
The gap is 20 to 100 mm.

【0023】半導体基板を支持台上で700〜900℃
に加熱する。SiH4 (20SSCM)(またはSi2
6 :15SSCM、SiH2 Cl2 :15SSCM)
およびH2 (10〜15リットル)を供給して、内管内
圧力P1 を10〜100Torrとし、反応室圧力P2
を1〜100mTorrとする。その結果として、半導
体基板のシリコン表出部分のみにSi膜を選択的にエピ
タキシャル形成する。
The semiconductor substrate is placed on a support table at 700 to 900 ° C.
Heat to. SiH 4 (20SSCM) (or Si 2
H 6: 15SSCM, SiH 2 Cl 2: 15SSCM)
And H 2 (10 to 15 liters) to supply the inner pipe pressure P 1 to 10 to 100 Torr and the reaction chamber pressure P 2
Is 1 to 100 mTorr. As a result, the Si film is selectively epitaxially formed only on the exposed silicon portion of the semiconductor substrate.

【0024】これら成膜の場合に、半導体基板上に均一
にかつパーティクルの混入、付着なしに所定の膜を形成
することができる。 例5 上述した気相反応装置において、プラズマ発生電極を備
えてプラズマエッチング装置として、半導体基板に形成
されたSi02 膜をエッチングする。
In the case of these film formations, it is possible to uniformly form a predetermined film on the semiconductor substrate without mixing or adhering particles. In gas phase reactors Example 5 above, as the plasma etching apparatus includes a plasma generating electrode, etching the Si0 2 film formed on the semiconductor substrate.

【0025】例1と同様に真空ポンプに排気量1500
リットル/秒のターボ分子ポンプ(TMP)を用い、パ
ージガス(He)を供給管11からヒータの下へ5SS
CM流し、供給管14から反応室へ10SSCM流す。
内管5と支持体3との間隙を5〜20mmとする。 (i)前処理としてシリコン表面に生じた自然酸化膜を
エッチング除去するには、導入管4を通してNF3 (5
SSCM)およびH2 (100SSCM)をシャワー6
へ導き、内管5内へ供給する。内管内圧力P1を20m
Torrとし、反応室圧力P2 を0.01mTorrとす
る。半導体基板を支持台上で冷却水冷却で室温に維持す
る。そして、電極に13.56Hz高周波を50W印加し
て、プラズマエッチングを行う。
As in Example 1, the displacement of the vacuum pump was 1500
Using a turbo molecular pump (TMP) of liter / second, purge gas (He) from the supply pipe 11 to under the heater 5SS
CM is supplied, and 10 SSCM is supplied from the supply pipe 14 to the reaction chamber.
The gap between the inner tube 5 and the support 3 is 5 to 20 mm. (I) To remove the native oxide film formed on the silicon surface as a pretreatment by etching, NF 3 (5
Shower 6 with SSCM) and H 2 (100SSCM)
And feed it into the inner pipe 5. The inner pipe pressure P 1 is 20m
Torr, and the reaction chamber pressure P 2 is 0.01 mTorr. The semiconductor substrate is kept at room temperature by cooling with cooling water on a support. Then, 50 W of 13.56 Hz high frequency is applied to the electrodes to perform plasma etching.

【0026】(ii)Si02 膜の選択エッチングをレ
ジストマスクパターンを利用して、覆われていない部分
をエッチングするには、導入管4を通してNF3 (10
SSCM)およびH2 (100SSCM)をシャワー6
へ導き、内管5内へ供給する。内管内圧力P1 を20m
Torrとし、反応室圧力P2 を0.01mTorrとす
る。半導体基板を支持台上で冷却媒体(液体窒素)で−
60℃に維持する。そして、電極に13.56Hz高周波
を300W印加して、プラズマエッチングを行う。
[0026] The selective etching of (ii) Si0 2 film by using a resist mask pattern, the etched portions are not covered, through inlet pipe 4 NF 3 (10
Shower 6 with SSCM) and H 2 (100SSCM)
And feed it into the inner pipe 5. The inner pipe pressure P 1 is 20m
Torr, and the reaction chamber pressure P 2 is 0.01 mTorr. A semiconductor substrate is placed on a support table with a cooling medium (liquid nitrogen)
Maintain at 60 ° C. Then, 300 W of 13.56 Hz high frequency is applied to the electrodes to perform plasma etching.

【0027】これらエッチングの場合に、Si02 膜が
均一にかつパーティクルの混入、付着なしに行える。
In the case of these etchings, the SiO 2 film can be uniformly formed without mixing or adhering particles.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置製造用気相反応装置(CVD装置、エッチング装
置)において、従来よりも高品質の膜(均一および汚染
なしの成膜)を得ることができ、高精度のエッチングが
行える。支持台および温度制御手段(ヒータ)をパージ
ガスで覆い副生成物の付着を防止しているので、これら
のクリーニングサイクルを大幅に延ばすことができ、ク
リーニングの回数およびコストの削減に寄与する。
As described above, in the vapor phase reaction apparatus (CVD apparatus, etching apparatus) for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a higher quality film (uniform and non-contamination-free film formation) can be obtained. Therefore, high precision etching can be performed. Since the support base and the temperature control means (heater) are covered with the purge gas to prevent the by-products from adhering, the cleaning cycle of these can be greatly extended, which contributes to the reduction of the number of cleanings and the cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る半導体装置製造用気相反応装置の
概略断面図。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a gas phase reaction apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】タングステン成膜での処理時間と酸化膜上のパ
ーティクル数との関係を示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the processing time for forming a tungsten film and the number of particles on the oxide film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…反応室 2…半導体基板 3…支持台 5…内管 6…シャワー 9…温度制御手段 P1 、P2 …圧力計1 ... Reaction chamber 2 ... semiconductor substrate 3 ... support stand 5 ... inner tube 6 ... Shower 9 ... temperature control unit P 1, P 2 ... pressure gauge

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空排気系につながった減圧反応室と、
該反応室内で半導体基板を担持する支持台と、該反応室
内へプロセスガスを導入する導入管とを備えてなる半導
体装置製造用気相反応装置において、前記支持台(3)
上方に、該半導体基板(2)を覆うように内管(5)を
備え、該内管(5)内に前記プロセスガスの該導入管
(4)が接続されていることを特徴とする半導体装置製
造用気相反応装置。
1. A reduced pressure reaction chamber connected to a vacuum exhaust system,
A gas phase reaction apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a support for supporting a semiconductor substrate in the reaction chamber; and an introduction pipe for introducing a process gas into the reaction chamber, wherein the support (3)
A semiconductor characterized in that an inner pipe (5) is provided above the semiconductor substrate (2), and the introduction pipe (4) for the process gas is connected to the inner pipe (5). Gas phase reactor for equipment manufacturing.
【請求項2】 前記支持台(3)はその下に温度制御手
段(9)を備え、かつその下側をパージガスで覆うため
のガス供給手段を前記反応室に備えていることを特徴と
する請求項1記載の製造方法。
2. The support base (3) is provided with a temperature control means (9) below the support base, and a gas supply means for covering the lower side of the support base with a purge gas is provided in the reaction chamber. The manufacturing method according to claim 1.
【請求項3】 前記内管(5)の下端部に冷却リング
(7)を備えていることを特徴とする請求項1記載の装
置。
3. Device according to claim 1, characterized in that it comprises a cooling ring (7) at the lower end of the inner tube (5).
【請求項4】 真空排気系に大排気量の真空ポンプが備
えられていることを特徴とする請求項1記載の装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein the vacuum pumping system is provided with a vacuum pump with a large pumping capacity.
【請求項5】 前記支持台(3)と前記内管(5)の下
端との間隔が1〜100mmであることを特徴とする請求
項1記載の装置。
5. Device according to claim 1, characterized in that the distance between the support (3) and the lower end of the inner tube (5) is between 1 and 100 mm.
【請求項6】 前記内管(5)の内部にプラズマ発生用
の高周波印加電極(18)を備えていることを特徴とす
る請求項1記載の装置。
6. The device according to claim 1, characterized in that a high-frequency applying electrode (18) for plasma generation is provided inside the inner tube (5).
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Cited By (6)

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Effective date: 19981203