JPH08115883A - Film forming apparatus - Google Patents
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- JPH08115883A JPH08115883A JP27440094A JP27440094A JPH08115883A JP H08115883 A JPH08115883 A JP H08115883A JP 27440094 A JP27440094 A JP 27440094A JP 27440094 A JP27440094 A JP 27440094A JP H08115883 A JPH08115883 A JP H08115883A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、成膜装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a film forming apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えばＬＳＩ等の半導体デバイスがその
表面に形成される半導体ウエハ（以下、「ウエハ」とい
う）の製造工程を例にとって説明すると、従来からウエ
ハ表面にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜（多結晶シリコン膜）を形成
するプロセスが行われており、かかるプロセスに用いる
成膜装置としては、縦型の減圧ＣＶＤ装置が多く使用さ
れている。2. Description of the Related Art An example of a manufacturing process of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as "wafer") having a semiconductor device such as an LSI formed on the surface thereof will be described as an example. A process of forming a film) is performed, and a vertical depressurization CVD device is often used as a film forming device used in such a process.
【０００３】前記従来の縦型の減圧ＣＶＤ装置は、一般
に垂直に配置された加熱用の管状炉の中に、反応空間を
内部に形成する略管状の反応容器を有しており、被処理
体であるウエハはウエハボートと呼ばれる石英製の搭載
治具に、水平状態で上下に間隔をおいて所定枚数（例え
ば１００枚）搭載され、適宜の昇降機構によってこのウ
エハボートごと前記反応容器内にロード・アンロードさ
れるように構成されている。また反応空間内の温度の管
内均一を図るため、前記ウエハボートは、保温筒と呼ば
れる支持体で支持されている。The conventional vertical type low pressure CVD apparatus has a generally tubular reactor for heating, which has a substantially tubular reaction vessel inside which a reaction space is formed. A predetermined number of wafers (for example, 100 wafers) are mounted horizontally on a quartz mounting jig called a wafer boat at intervals vertically, and are loaded into the reaction vessel together with the wafer boat by an appropriate elevating mechanism. -It is configured to be unloaded. Further, the wafer boat is supported by a support body called a heat retaining tube in order to make the temperature in the reaction space uniform in the tube.
【０００４】そしてウエハを搭載した前記搭載治具を反
応容器内にロードした後、この反応容器内を所定の処理
に必要な減圧雰囲気、例えば０．３Ｔｏｒｒ程度にまで
減圧し、さらに反応空間内を所定の処理温度、例えば６
００゜Ｃにまで昇温させた状態で、例えばＳｉＨ4（モ
ノシラン）ガスを、吹出し口が保温筒の底部に位置して
いるノズルを介し、この反応空間内に底部から導入する
ことによって、ウエハ表面にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を形成さ
せるように構成されていた。After the mounting jig having the wafer mounted thereon is loaded into the reaction vessel, the inside of the reaction vessel is depressurized to a depressurized atmosphere required for a predetermined process, for example, about 0.3 Torr, and the inside of the reaction space is further reduced. Predetermined processing temperature, for example 6
With the temperature raised to 00 ° C., SiH 4 (monosilane) gas, for example, is introduced into the reaction space from the bottom through a nozzle whose outlet is located at the bottom of the heat-retaining cylinder. It was configured to form a poly-Si film on the surface.
【０００５】ところで当然のことながら、このｐｏｌｙ
−Ｓｉ膜は可能な限り均一にウエハ表面に形成する必要
があるため、従来からそれを実現するための種々の提案
がなされているが、均一な成膜過程に対して、大きな影
響を与えるのは、ウエハ面上の温度勾配と処理ガスにお
ける活性種の濃度分布である。さらに温度に関していえ
ば、特にウエハボートの下方での温度勾配が上方よりも
顕著であった。それはウエハボートをロード・アンロー
ドするため反応容器の下端が開口している関係上（もち
ろん処理中は適宜の閉塞で密閉されている）、反応容器
の下方で放熱が最も盛んであり、その部分のヒータの温
度制御が難しいからである。そうすると、そのままで
は、温度の低いところでは膜厚が薄くなり、その結果膜
厚が不均一となってしまう。By the way, as a matter of course, this poly
Since the -Si film needs to be formed on the wafer surface as uniformly as possible, various proposals have been made to realize it, but it has a great influence on the uniform film formation process. Is the temperature gradient on the wafer surface and the concentration distribution of active species in the processing gas. In terms of temperature, the temperature gradient below the wafer boat was more pronounced than above. Since the lower end of the reaction vessel is open to load and unload the wafer boat (of course, it is closed by an appropriate block during the process), the heat is most dissipated below the reaction vessel. This is because it is difficult to control the temperature of the heater. Then, if it is left as it is, the film thickness becomes thin at a low temperature, and as a result, the film thickness becomes non-uniform.
【０００６】このような事情から、前記した従来の縦型
の減圧ＣＶＤ装置においては、ウエハを搭載したウエハ
ボートを回転させ、それによって搭載した各ウエハに対
する均一な温度分布、処理ガス中の活性種の均一な濃度
を確保して、膜厚の均一性を実現するようにしていた。Under such circumstances, in the above-mentioned conventional vertical decompression CVD apparatus, the wafer boat on which the wafers are mounted is rotated so that the temperature distribution of each of the mounted wafers is uniform and the active species in the processing gas are active. To ensure uniform film thickness uniformity.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反応容
器内は前記したように減圧雰囲気であるから、ウエハボ
ートを回転させる機構を採用するにあたっては、反応容
器外部との気密を確保しなければならない。そのため、
従来の縦型の減圧ＣＶＤ装置においては、磁性流体など
を用いて気密性を確保しているが、回転に伴ってそのパ
ーティクルが発生し、反応容器内を汚染するおそれがあ
った。かかる汚染を防止するためには、そのような回転
系機構を採用しないことが望ましいが、そうすると管状
炉周囲のヒータの構成上、ある程度の温度分布の偏りが
避けられず、結果的に成膜の不均一を改善できない。However, since the inside of the reaction vessel is in a reduced pressure atmosphere as described above, when adopting the mechanism for rotating the wafer boat, it is necessary to ensure airtightness with the outside of the reaction vessel. for that reason,
In a conventional vertical low pressure CVD apparatus, airtightness is ensured by using a magnetic fluid or the like, but there is a possibility that particles are generated with rotation and the inside of the reaction vessel is contaminated. In order to prevent such contamination, it is desirable not to employ such a rotary system mechanism, but then, due to the structure of the heater around the tubular furnace, a certain degree of temperature distribution bias is unavoidable, resulting in film formation. Unevenness cannot be improved.
【０００８】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、前記したウエハボートを回転させずに、均一性が
良好な成膜処理を可能とする成膜装置を提供して、前記
した問題の解決を図ることをその目的とするものであ
る。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a film forming apparatus capable of performing a film forming process with good uniformity without rotating the above-described wafer boat, and has the above-mentioned problems. The purpose is to solve the problem.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】既述したように、例えば
ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の成膜プロセスにおいて、その成膜過
程で膜厚に大きく影響するのは、温度と処理ガス中の活
性種の濃度分布である。即ち温度に関しては、高いほど
反応が促進されて膜厚が厚くなり、逆に低いと薄くな
る。また一方、処理ガスの活性種の濃度に関しては、濃
度が高いほど堆積種が多いので膜厚が厚くなり、逆に低
いほど薄くなる。そこで本発明では、温度分布の不均一
による膜厚の不均一を、ガスの濃度、流れで補償して、
膜厚の均一性を向上させることにした。さらにまた発明
者らは、いわゆる縦型の成膜装置の温度特性、即ち既述
したように、ウエハボートにおける下方に搭載される被
処理体ほど温度勾配が大きい点に着目して、本発明を構
成した。As described above, in the film formation process of, for example, a poly-Si film, it is the temperature and the concentration of active species in the processing gas that have a large effect on the film thickness. Distribution. That is, regarding the temperature, the higher the temperature, the more the reaction is promoted and the film thickness becomes thicker, and conversely, the lower the temperature, the thinner the film becomes. On the other hand, with respect to the concentration of the active species of the processing gas, the higher the concentration, the more the deposited species, so the film thickness becomes thicker, and conversely, the lower the concentration becomes. Therefore, in the present invention, the non-uniformity of the film thickness due to the non-uniformity of the temperature distribution is compensated by the gas concentration and flow,
We decided to improve the uniformity of the film thickness. Furthermore, the inventors of the present invention focused on the temperature characteristics of a so-called vertical type film forming apparatus, that is, as described above, the temperature gradient is larger as the object to be processed mounted below the wafer boat is the present invention. Configured.
【００１０】具体的には、請求項１に記載したように、
縦型の管状炉と、この管状炉内に位置する略管状の反応
容器と、上下方向に複数の被処理体を平行に搭載する搭
載治具と、この搭載治具を支持する保温筒と、前記反応
容器内に吹出し口を有するノズルとを有し、複数の被処
理体を搭載した状態の搭載治具を反応容器内に納入し、
前記吹出し口から処理ガスを反応容器内に導入し、前記
被処理体の表面にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜（多結晶シリコン
膜）を形成する如く構成された成膜装置において、前記
吹出し口の位置を次のように設定したことを特徴とす
る。即ち水平方向については、最下部に搭載されている
被処理体における、平面からみて処理の際の温度の最も
低い位置の周縁部外方近傍とし、上下方向については、
最下部に搭載されている被処理体より下方であって、か
つ前記保温筒の中央部よりも上方とする。この場合上下
方向については、好ましくは、前記保温筒の上端面の近
傍がよい。Specifically, as described in claim 1,
A vertical tubular furnace, a substantially tubular reaction vessel located in the tubular furnace, a mounting jig for mounting a plurality of objects to be processed in parallel in the up-down direction, and a heat insulating cylinder supporting the mounting jig, Having a nozzle having an outlet in the reaction container, and delivering a mounting jig in a state in which a plurality of objects to be processed is mounted,
In a film forming apparatus configured to introduce a processing gas into the reaction container through the outlet and form a poly-Si film (polycrystalline silicon film) on the surface of the object to be processed, the position of the outlet is set as follows. It is characterized by setting as follows. That is, with respect to the horizontal direction, in the object to be processed mounted at the bottom, it is near the outer periphery of the peripheral edge of the position where the temperature is the lowest when viewed from the plane, and with respect to the vertical direction,
It is below the object to be processed mounted at the bottom and above the center of the heat retaining cylinder. In this case, in the vertical direction, the vicinity of the upper end surface of the heat retaining cylinder is preferable.
【００１１】さらに請求項２によれば、縦型の管状炉
と、この管状炉内に位置する略管状の反応容器と、上下
方向に複数の被処理体を平行に搭載する搭載治具と、前
記反応容器内に吹出し口を有するノズルとを有し、複数
の被処理体を搭載した状態の搭載治具を反応容器内に納
入し、前記吹出し口から処理ガスを反応容器内に導入
し、前記被処理体の表面にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜（多結晶シ
リコン膜）を形成する如く構成された成膜装置におい
て、前記吹出し口の水平方向の位置については、請求項
１の場合と同様、最下部に搭載されている被処理体にお
ける、平面からみて処理の際の温度の最も低い位置の周
縁部外方近傍に設定し、上下方向の位置については、搭
載治具の最下部に搭載された被処理体から約５０mm〜１
５０mm下方に設定したことを特徴とするも成膜装置が提
供される。Further, according to claim 2, a vertical tubular furnace, a substantially tubular reaction vessel located in the tubular furnace, and a mounting jig for vertically mounting a plurality of objects to be processed in parallel. Having a nozzle having a blowout port in the reaction container, delivering a mounting jig in a state of mounting a plurality of objects to be processed into the reaction container, introducing a processing gas into the reaction container from the blowout port, In the film forming apparatus configured to form a poly-Si film (polycrystalline silicon film) on the surface of the object to be processed, the horizontal position of the blowout port is the same as in the case of claim 1. It is set near the outside of the peripheral portion of the position of the lowest temperature during processing in the object to be processed when viewed from the top, and the vertical position is the value of the object mounted at the bottom of the mounting jig. Approximately 50 mm to 1 from the processing body
A film forming apparatus is provided, which is characterized by being set 50 mm below.
【００１２】なお本発明でいうところの被処理体とは、
例えばそれがウエハの場合には、製品となるウエハをい
い、プロセスによって搭載治具の下部に搭載される製品
とはならないいわゆるダミーウエハを意味するものでは
ない。The object to be treated in the present invention means
For example, when it is a wafer, it means a wafer to be a product, and does not mean a so-called dummy wafer that is not a product to be mounted under the mounting jig by a process.
【００１３】[0013]
【作用】請求項１の成膜装置の場合、処理ガスを反応容
器内に導入するためのノズルの吹出し口の位置が、最下
部に搭載されている被処理体における、平面からみて処
理の際の温度の最も低い位置、即ち被処理体の面内温度
勾配のうちの最も低い部分の周縁部外方近傍とし、かつ
上下方向は、最下部に搭載されている被処理体と保温筒
の中央部との間に位置しているので、吹出し口を出た直
後のフレッシュな、つまり活性種を大量に含有する処理
ガスの流れを、被処理体の面内温度勾配のうちの最も低
い部分に供給することができる。In the film forming apparatus according to claim 1, the position of the outlet of the nozzle for introducing the processing gas into the reaction container is set when the processing is carried out when viewed from the plane of the object mounted on the lowermost part. At the lowest temperature, that is, near the outside of the peripheral portion of the lowest part of the in-plane temperature gradient of the object to be processed, and the vertical direction is the center of the object to be processed and the heat insulating tube mounted at the bottom. Since it is located between the part and the part, the flow of the processing gas that is fresh immediately after exiting the outlet, that is, the flow of the processing gas containing a large amount of active species, is applied to the lowest part of the in-plane temperature gradient of the object to be processed. Can be supplied.
【００１４】既述の如く、ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜の成膜過程
においては処理温度が低い部分ほど膜厚が薄くなるの
で、そのように活性種が多いフレッシュなガスの流れ
を、面内温度勾配のうちの最も低い部分に形成すること
により、当該薄い部分の膜厚が厚くなり、結果的に被処
理体における膜厚の均一性が向上する。As described above, in the film-forming process of the poly-Si film, the film thickness becomes thinner in the portion where the processing temperature is lower. Therefore, such a flow of fresh gas containing a lot of active species is changed in the in-plane temperature gradient. By forming it in the lowest portion, the thickness of the thin portion becomes thicker, and as a result, the uniformity of the thickness of the object to be processed is improved.
【００１５】この種の成膜装置においては、処理ガスは
下方から上方に拡散するので、吹出し口の位置が被処理
体よりも上に位置すると、それより下方に位置する被処
理体の対しては不均一が改善されなくなり、また一方、
あまり下方に過ぎると、被処理体における処理温度が低
い部分に、前記したフレッシュなガスの流れを形成する
前に処理ガスが拡散してしまい、所期の効果が得られな
い。従って、本発明では、吹出し口の上下方向の位置
を、最下部に搭載されている被処理体と保温筒の中央部
との間に設定したのである。In this type of film forming apparatus, since the processing gas diffuses from the lower side to the upper side, when the position of the outlet is higher than the object to be processed, the object to be processed positioned below the object is treated. Does not improve non-uniformity, while
If the temperature is too low, the processing gas diffuses to the portion of the object to be processed where the processing temperature is low before the fresh gas flow is formed, and the desired effect cannot be obtained. Therefore, in the present invention, the vertical position of the outlet is set between the object to be processed mounted at the bottom and the central portion of the heat insulating cylinder.
【００１６】また発明者らの知見によれば、吹出し口の
上下方向の位置に関しては、請求項２に記載したよう
に、搭載治具の最下部に搭載された被処理体から約５０
mm〜１５０mm下方に設定した場合、とりわけ１００mm前
後の位置に設定した場合に、最も均一性が向上すること
がわかった。従って、請求項２の成膜装置によっても、
成膜処理の面内の均一性が向上する。According to the knowledge of the inventors, the vertical position of the outlet is about 50 from the object to be processed mounted on the lowermost part of the mounting jig.
It has been found that the uniformity is most improved when the distance is set to be below mm to 150 mm, particularly when the position is set to be around 100 mm. Therefore, even with the film forming apparatus of claim 2,
The in-plane uniformity of the film forming process is improved.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明すると、図１は本実施例にかかる成膜装置１の概観
を示しており、被処理体である半導体ウエハ（以下、
「ウエハ」という）Ｗは、前記成膜装置１の下方に配置
される搭載治具としてのウエハボート１０に所定枚数、
例えば１００枚搭載されて、前記成膜装置１の縦型炉２
内の反応管内３にロードされて、所定のｐｏｌｙ−Ｓｉ
膜形成処理が施される如く構成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an overview of a film forming apparatus 1 according to this embodiment.
“Wafer” W is a predetermined number in a wafer boat 10 as a mounting jig arranged below the film forming apparatus 1,
For example, 100 sheets are mounted and the vertical furnace 2 of the film forming apparatus 1 is mounted.
It is loaded in the reaction tube 3 inside and the specified poly-Si
The film forming process is performed.
【００１８】前記ウエハボート１０は、上下に対向して
配置された円形の天板１１と底板１２とを有し、これら
天板１１と底板１２との間には、４本の支柱１３、１
４、１５、１６が設けられている。そして被処理体であ
るウエハＷは、搬送アーム１７によって搬送され、前記
各支柱１３、１４、１５、１６表面に形成された溝部１
８内にその端縁部が収納されることによって、このウエ
ハボート１０に搭載されるように構成されている。The wafer boat 10 has a circular top plate 11 and a bottom plate 12 which are vertically opposed to each other, and four columns 13, 1 are provided between the top plate 11 and the bottom plate 12.
4, 15, 16 are provided. The wafer W, which is the object to be processed, is transferred by the transfer arm 17, and the groove portion 1 formed on the surface of each of the columns 13, 14, 15, and 16.
The wafer boat 10 is configured to be mounted on the wafer boat 10 by accommodating the edge portion thereof in the wafer boat 8.
【００１９】以上のように構成されたウエハボート１０
は、例えばステンレスからなるフランジ部１９を備えた
石英製の保温筒２０の上に、支持部材２１を介して着脱
自在に装着されており、さらにこの保温筒２０は、昇降
自在なボートエレベータ２１の上に載置されており、こ
のボートエレベータ２２の上昇によって、ウエハＷはウ
エハボート１０ごと前記縦型炉２内の反応管３内にロー
ドされるようになっている。The wafer boat 10 configured as described above
Is detachably mounted via a support member 21 on a quartz heat insulating cylinder 20 having a flange portion 19 made of, for example, stainless steel. The wafer W is placed on the upper side of the boat, and the wafer W is loaded into the reaction tube 3 in the vertical furnace 2 together with the wafer boat 10 by raising the boat elevator 22.
【００２０】次に被処理体である前記ウエハＷに対し
て、所定のｐｏｌｙ−Ｓｉ膜形成処理を施す前記縦型炉
２内の構成を、図２に基づいて説明すると、図２はこの
縦型炉２の縦断面を示しており、この縦型炉２のケーシ
ング４は、その下端部がベースプレート５の上面に固着
されて、鉛直方向に立設されている。Next, the structure of the vertical furnace 2 for subjecting the wafer W, which is the object to be processed, to a predetermined poly-Si film forming process will be described with reference to FIG. 1 shows a vertical cross section of a mold furnace 2. A casing 4 of the mold furnace 2 has a lower end portion fixed to an upper surface of a base plate 5 and is erected vertically.
【００２１】このケーシング４は上面が閉口した略筒状
の形態をなし、その内部表面は断熱材６で覆われてお
り、さらにこの断熱材６の内周表面には、例えば二ケイ
化モリブデン（ＭｏＳｉ2）などの抵抗発熱体によって
構成された加熱体７が、前記反応管３を囲むようにして
設けられており、適宜の温度制御装置（図示せず）によ
って、反応管３内を所定の温度、例えば６００゜Ｃ〜７
００゜Ｃの間の任意の温度にまで加熱して、これを維持
することが可能なように構成されている。また前記温度
制御装置は、反応管３内を上下方向複数のゾーンの分割
して、個々のゾーンごとに微調整することが可能なよう
に構成されている。The casing 4 has a substantially cylindrical shape with a closed upper surface, the inner surface of which is covered with a heat insulating material 6, and the inner peripheral surface of the heat insulating material 6 has, for example, molybdenum disilicide ( A heating element 7 composed of a resistance heating element such as MoSi 2 ) is provided so as to surround the reaction tube 3, and the inside of the reaction tube 3 is controlled to a predetermined temperature by an appropriate temperature control device (not shown). For example 600 ° C ~ 7
It is constructed so that it can be heated to and maintained at any temperature between 00 ° C. Further, the temperature control device is configured such that the inside of the reaction tube 3 is divided into a plurality of zones in the vertical direction and fine adjustment is possible for each zone.
【００２２】処理領域を内部に形成する前記反応管３
は、上端が閉口している筒状の外管３１と、この外管３
１の内周に位置する上端が開口した筒状の内管３２とに
よって構成された二重構造を有しており、これら各外管
３１と内管３２は、夫々例えばステンレスからなる管状
のマニホールド３３によって気密に支持されている。ま
たこのマニホールド３３の下端部には、フランジ３４が
一体成形されている。The reaction tube 3 having a processing region formed therein
Is a cylindrical outer tube 31 having a closed upper end, and the outer tube 3
1 has a double structure composed of a cylindrical inner pipe 32 having an open upper end located on the inner periphery of the outer pipe 1. Each of the outer pipe 31 and the inner pipe 32 is, for example, a tubular manifold made of stainless steel. It is airtightly supported by 33. A flange 34 is integrally formed on the lower end of the manifold 33.
【００２３】前記マニホールド３３の上部側面には、外
管３１と内管３２との間の空間からガスを排出して、反
応管３内の処理領域を所定の減圧雰囲気に設定、維持す
るための例えば真空ポンプ３５に通ずる排気管３６が気
密に接続されている。On the upper side surface of the manifold 33, gas is exhausted from the space between the outer tube 31 and the inner tube 32 to set and maintain the processing region in the reaction tube 3 in a predetermined reduced pressure atmosphere. For example, an exhaust pipe 36 leading to the vacuum pump 35 is airtightly connected.
【００２４】前記マニホールド３３の下部側面には、ｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ膜形成用の処理ガスである、例えばＳｉＨ
4（モノシラン）ガスやＳｉ2Ｈ6ガスを、内管３２内に
導入するための第１ガス導入管４１と、例えばＮ2ガス
を内管３２内に導入するための第２ガス導入管４１と
が、それぞれ気密に接続されている。またこれら第１ガ
ス導入管４１、第２ガス導入管４２は、流量調整するた
めの対応する所定のマスフロー・コントローラ４３、４
４を介して、前記処理ガスの所定の供給源（図示せず）
に接続されている。On the lower side surface of the manifold 33, p
A processing gas for forming an oli-Si film, such as SiH
A first gas introduction pipe 41 for introducing 4 (monosilane) gas or Si 2 H 6 gas into the inner pipe 32, and a second gas introduction pipe 41 for introducing N 2 gas into the inner pipe 32, for example. And are connected airtightly. The first gas introduction pipe 41 and the second gas introduction pipe 42 are provided with corresponding predetermined mass flow controllers 43, 4 for adjusting the flow rate.
4, a predetermined supply source of the processing gas (not shown)
It is connected to the.
【００２５】前記第１ガス導入管４１は、内管３２内に
位置する略Ｌ字形のノズル４１ａと一体に成形され、さ
らにこのノズル４１ａの先端に位置する吹出し口４１ｂ
の水平方向の位置は、図３に示した位置に設定されてい
る。即ち図３は、製品となるウエハＷの中で最も下方に
位置するウエハＷ0に関し、図２に示した状態で実際に
前記成膜装置１を稼働させて反応管３内を処理温度に設
定した処理中の面内温度勾配を示しており、同図中、Ｔ
1、Ｔ2、Ｔ3、Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6は温度を示し、Ｔ1が最も
高く、Ｔ6は最も低い温度を示しており、Ｔ1＞Ｔ2＞Ｔ3
＞Ｔ4＞Ｔ5＞Ｔ6の順に温度勾配が生じている。このよ
うに実際の処理の際のウエハＷ0における最も面内温度
の低い箇所Ｔ6に対応するウエハＷの周縁部を確認した
後、ノズル４１ａの吹出し口４１ｂを、当該周縁部の中
央部外方に設定する。The first gas introducing pipe 41 is integrally formed with a substantially L-shaped nozzle 41a located in the inner pipe 32, and a blowout port 41b located at the tip of the nozzle 41a.
The horizontal position of is set to the position shown in FIG. That is, FIG. 3 relates to the wafer W 0 located at the lowermost position among the wafers W to be the products, and in the state shown in FIG. 2, the film forming apparatus 1 is actually operated to set the inside of the reaction tube 3 to the processing temperature. The in-plane temperature gradient during the treatment is shown in FIG.
1 , T 2 , T 3 , T 4 , T 5 , and T 6 indicate temperatures, T 1 is the highest temperature, T 6 is the lowest temperature, and T 1 > T 2 > T 3
A temperature gradient occurs in the order of> T 4 > T 5 > T 6 . After confirming the peripheral portion of the wafer W corresponding to the location T 6 having the lowest in-plane temperature in the wafer W 0 during the actual processing, the outlet 41b of the nozzle 41a is connected to the outside of the central portion of the peripheral portion. Set to one.
【００２６】一方前記ノズル４１ａの吹出し口４１ｂの
上下方向については、図４に示したように、ウエハＷ0
よりも下方であって、かつ保温筒２０の中央部よりも上
方に位置させる。本実施例ではウエハＷ0と吹出し口４
１ｂとの間の距離Ｄが、約１００mmとなるように設定し
てある。なお前記ウエハＷ0の下方に搭載されているの
は、ダミーウエハＤＷであり、通常ウエハボート１０の
上部と下部にそれぞれ１０〜１５枚程度搭載されてい
る。また第２ガス導入管４２のノズル４２ａは、従来と
同様、保温筒２０の下部に向けられている。[0026] For the other hand vertical air outlet 41b of the nozzle 41a, as shown in FIG. 4, the wafer W 0
It is located below and above the central portion of the heat insulating cylinder 20. In this embodiment, the wafer W 0 and the outlet 4
The distance D to 1b is set to be about 100 mm. The dummy wafers DW are mounted below the wafer W 0 , and usually 10 to 15 dummy wafers DW are mounted on each of the upper and lower portions of the wafer boat 10. Further, the nozzle 42a of the second gas introduction pipe 42 is directed to the lower portion of the heat insulating cylinder 20 as in the conventional case.
【００２７】本実施例にかかる成膜装置１は以上のよう
に構成されており、次にその動作等について説明する
と、まず加熱体７を発熱させて反応管３内の温度を、例
えば約４００゜Ｃまで加熱すると共に、第２ガス導入管
４４からＮ2ガスを導入して、反応管３内をＮ2ガス雰囲
気にしておく。次いでウエハボート１０に被処理体であ
るウエハＷとその上下に所定枚数のダミーウエハＤＷを
搭載した後、ボートエレベータ２１を上昇させ、図２に
示したように、保温筒２０のフランジ部１９が、マニホ
ールド３３下端部のフランジ３４と密着する位置までウ
エハボート１０を上昇させ、ウエハＷを反応管３の内管
３２内にロードさせる。The film forming apparatus 1 according to this embodiment is configured as described above. Next, the operation thereof will be described. First, the heating body 7 is caused to generate heat so that the temperature inside the reaction tube 3 is, for example, about 400. While being heated to ° C, N 2 gas is introduced from the second gas introduction pipe 44 to keep the inside of the reaction pipe 3 in an N 2 gas atmosphere. Next, after mounting the wafer W to be processed and a predetermined number of dummy wafers DW above and below the wafer W on the wafer boat 10, the boat elevator 21 is raised, and as shown in FIG. The wafer boat 10 is raised to a position where it is in close contact with the flange 34 at the lower end of the manifold 33, and the wafer W is loaded into the inner tube 32 of the reaction tube 3.
【００２８】次いで真空ポンプ３５によって反応管３内
部を真空引きしていき、反応管３内を所定の処理温度、
例えば６２０゜Ｃにまで加熱する。そして第１ガス導入
管４１からＳｉＨ4（モノシラン）ガスを反応管３内に
導入して、所定の減圧雰囲気、例えば０．３Ｔｏｒｒま
で減圧して、そのまま所定時間例えば約２０分程度成膜
処理を実施すると、被処理体であるウエハＷの表面にｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ膜が形成されるのである。Next, the inside of the reaction tube 3 is evacuated by the vacuum pump 35, and the inside of the reaction tube 3 is kept at a predetermined processing temperature.
For example, heat up to 620 ° C. Then, SiH 4 (monosilane) gas is introduced into the reaction tube 3 from the first gas introduction pipe 41, the pressure is reduced to a predetermined reduced pressure atmosphere, for example, 0.3 Torr, and the film forming process is performed for a predetermined time, for example, about 20 minutes. As a result, the surface of the wafer W that is the object to be processed is
The oli-Si film is formed.
【００２９】かかる成膜処理において、ウエハＷの膜厚
の大きさに影響を与える面内温度については、既述の如
く特にウエハボートの１０の下方に搭載されたウエハＷ
ほど、温度勾配が大きく、そのためウエハボートを回転
させないとそのままではかかる温度勾配に伴って膜厚の
不均一を生ずるが、本実施例にかかる成膜装置１におい
ては、処理ガスであるＳｉＨ4（モノシラン）ガスを反
応管３内に導入するノズル４１ａの吹出し口４１ｂが、
前記したように、その水平方向については、最下部に搭
載されるウエハＷ0における面内温度の最も低い位置の
周縁部外方、その上下方向については、ウエハＷ0より
約１００mm下方にそれぞれ設定されているので、ウエハ
ボートの１０の下方に搭載されたウエハＷの面内温度の
低い部分に、未だ熱分解せず活性種の多い新鮮なＳｉＨ
4（モノシラン）ガスがより多く供給される流れが形成
されている。In the film forming process, the in-plane temperature that affects the film thickness of the wafer W is, as described above, particularly the wafer W mounted below the wafer boat 10.
The temperature gradient is so large that the film thickness becomes non-uniform with the temperature gradient if the wafer boat is not rotated, but in the film forming apparatus 1 according to the present embodiment, SiH 4 (processing gas) is used. The outlet 41b of the nozzle 41a for introducing (monosilane) gas into the reaction tube 3 is
As described above, the horizontal direction is set to the outside of the peripheral edge portion of the wafer W 0 mounted at the lowermost position where the in-plane temperature is lowest, and the vertical direction is set to approximately 100 mm below the wafer W 0. Therefore, in the portion of the wafer W mounted below the wafer boat 10 where the in-plane temperature is low, fresh SiH that does not yet undergo thermal decomposition and contains many active species is used.
4 A stream is formed in which more (monosilane) gas is supplied.
【００３０】従って、本来なら温度が低い分膜厚が薄く
なるところのエリアの成膜反応を促進させ、これを補償
するように他の部分よりも膜厚を厚くするように成膜処
理される。その結果、これらウエハボートの１０の下方
に搭載されたウエハＷの膜厚の均一性が向上するのであ
る。またウエハＷを回転させる必要はないので、従来汚
染の原因となっていた回転機構採用に伴うパーティクル
の発生もない。従って、その後の他の半導体製造プロセ
スにとって好ましく、歩留まりの向上を図ることが可能
となっている。Therefore, the film forming process is performed so as to accelerate the film forming reaction in the area where the film thickness is originally thin and the film thickness is made thicker than other portions so as to compensate for this. . As a result, the uniformity of the film thickness of the wafer W mounted under the wafer boat 10 is improved. Further, since it is not necessary to rotate the wafer W, particles are not generated due to the adoption of the rotation mechanism which has conventionally been a cause of contamination. Therefore, it is preferable for other subsequent semiconductor manufacturing processes, and the yield can be improved.
【００３１】[0031]
【発明の効果】請求項１、２に記載した成膜装置によれ
ば、被処理体の表面にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を形成するにあ
たり、回転機構を採り入れることなく、従ってその分汚
染原因を減少させて膜厚の均一性を実現させることがで
きる。しかも従来既存の装置に対しても簡単な改変をす
るだけで、即ちノズルの設定位置を変更するだけで、か
かる効果を得ることが可能である。According to the film forming apparatus of the first and second aspects, when forming the poly-Si film on the surface of the object to be processed, the rotating mechanism is not adopted, and therefore the cause of contamination is reduced accordingly. Therefore, the uniformity of the film thickness can be realized. Moreover, it is possible to obtain such an effect by making a simple modification to the existing device, that is, by changing the setting position of the nozzle.
【図１】本発明の実施例にかかる成膜装置の概観を示す
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an overview of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施例にかかる成膜装置における縦型
炉の縦断面図である。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a vertical furnace in a film forming apparatus according to an example of the present invention.
【図３】図１、図２に示される成膜装置におけるノズル
の吹出し口の水平方向の位置を示すための平面説明図で
ある。FIG. 3 is an explanatory plan view showing a horizontal position of a blowout port of a nozzle in the film forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2.
【図４】図１、図２に示される成膜装置におけるノズル
の吹出し口の上下方向の位置を示すための要部側面説明
図である。FIG. 4 is a side view of an essential part for showing the vertical position of the outlet of the nozzle in the film forming apparatus shown in FIGS. 1 and 2.
１ 成膜装置 ２ 縦型炉 ３ 反応管 １０ ウエハボート ２０ 保温筒 ３１ 外管 ４１ 第１ガス導入管 ４１ａ ノズル ４１ｂ 吹出し口 ４２ 第２ガス供給管 ４２ａ ノズル Ｗ ウエハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Film-forming apparatus 2 Vertical furnace 3 Reaction tube 10 Wafer boat 20 Insulating tube 31 Outer tube 41 First gas introduction tube 41a Nozzle 41b Outlet port 42 Second gas supply tube 42a Nozzle W Wafer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮壽 俊明 神奈川県津久井郡城山町町屋１丁目２番41 号 東京エレクトロン東北株式会社相模事 業所内 (72)発明者 小林 誠 神奈川県津久井郡城山町町屋１丁目２番41 号 東京エレクトロン東北株式会社相模事 業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Toshiaki Miyaji 1-24-1 Machiya, Shiroyama-cho, Tsukui-gun, Kanagawa Prefecture, Tokyo Electron Tohoku Co., Ltd. Sagami Business Office (72) Makoto Kobayashi Shiroyama-cho, Tsukui-gun, Kanagawa Prefecture 1-24-1 Machiya Tokyo Electron Tohoku Co., Ltd. Sagami Business Office
Claims (2)
る略管状の反応容器と、上下方向に複数の被処理体を平
行に搭載する搭載治具と、この搭載治具を支持する保温
筒と、前記反応容器内に吹出し口を有するノズルとを有
し、複数の被処理体を搭載した状態の搭載治具を反応管
内に納入し、前記吹出し口から処理ガスを反応容器内に
導入し、前記被処理体の表面にｐｏｌｙ−Ｓｉ膜（多結
晶シリコン膜）を形成する如く構成された成膜装置にお
いて、前記吹出し口の位置を次のように設定したことを
特徴とする、成膜装置。 ・水平方向については、最下部に搭載されている被処理
体における、平面からみて処理の際の温度の最も低い位
置の周縁部外方近傍。 ・上下方向については、最下部に搭載されている被処理
体より下方であって、かつ前記保温筒の中央部よりも上
方。1. A vertical tubular furnace, a substantially tubular reaction vessel located in the tubular furnace, a mounting jig for mounting a plurality of objects to be processed in parallel in the vertical direction, and a support for the mounting jig. Having a heat-retaining cylinder and a nozzle having an outlet in the reaction container, and delivering a mounting jig in a state in which a plurality of objects to be processed are mounted into the reaction tube, and processing gas is supplied from the outlet into the reaction container. In a film forming apparatus configured to form a poly-Si film (polycrystalline silicon film) on the surface of the object to be processed, the position of the blowout port is set as follows. , Film forming apparatus. -In the horizontal direction, in the outermost peripheral portion of the object mounted at the bottom, at the position where the temperature is the lowest when viewed from the plane. In the up-down direction, it is below the object to be processed mounted at the bottom and above the center of the heat retaining cylinder.
る略管状の反応容器と、上下方向に複数の被処理体を平
行に搭載する搭載治具と、前記反応容器内に吹出し口を
有するノズルとを有し、複数の被処理体を搭載した状態
の搭載治具を反応容器内に納入し、前記吹出し口から処
理ガスを反応容器内に導入し、前記被処理体の表面にｐ
ｏｌｙ−Ｓｉ膜（多結晶シリコン膜）を形成する如く構
成された成膜装置において、前記吹出し口の位置を次の
ように設定したことを特徴とする、成膜装置。 ・水平方向については、最下部に搭載されている被処理
体における、平面からみて処理の際の温度の最も低い位
置の周縁部外方近傍。 ・上下方向については、搭載治具の最下部に搭載された
被処理体から約５０mm〜１５０mm下方。2. A vertical tubular furnace, a substantially tubular reaction container located in the tubular furnace, a mounting jig for mounting a plurality of objects to be processed in parallel in the vertical direction, and blowing into the reaction container. A nozzle having a mouth and a mounting jig in which a plurality of objects to be processed are mounted are delivered into the reaction container, and a processing gas is introduced into the reaction container through the outlet, and the surface of the object to be processed is introduced. To p
A film forming apparatus configured to form an oli-Si film (polycrystalline silicon film), wherein the position of the outlet is set as follows. -In the horizontal direction, in the outermost peripheral portion of the object mounted at the bottom, at the position where the temperature is the lowest when viewed from the plane. -In the vertical direction, it is about 50 mm to 150 mm below the object to be processed mounted at the bottom of the mounting jig.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27440094A JPH08115883A (en) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | Film forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27440094A JPH08115883A (en) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | Film forming apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08115883A true JPH08115883A (en) | 1996-05-07 |
Family
ID=17541144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27440094A Withdrawn JPH08115883A (en) | 1994-10-12 | 1994-10-12 | Film forming apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08115883A (en) |
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-
1994
- 1994-10-12 JP JP27440094A patent/JPH08115883A/en not_active Withdrawn
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020115 |