JPH08153684A

JPH08153684A - Ｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH08153684A
Application number: JP29665994A
Authority: JP
Inventors: Masashi Otsuka; 正志大塚; Tomoji Niina; 朋次新名
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】装置の停止時間を短縮して不要な薄膜を除去
することにより、装置稼働率を改善して処理能力を向上
させるＣＶＤ装置を提供する。【構成】反応室２内に薄膜除去機構６を配置し、薄膜
の累積膜厚がある一定の値になったころを見計らって、
この薄膜除去機構６を、反応終了後にウエハ保持部３が
元の位置に戻る動作と連動して動作させることにより、
反応時反応ガス供給部５のガスヘッド１７の表面に堆積
した不要な薄膜を除去する。不要な薄膜の除去はウエハ
保持部３の移動する時間を利用して行っているので、装
置の動作を停止する必要はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＶＤ装置に関し、特
に、ウエハに所望の薄膜を堆積させる反応ガスによる反
応を常圧で行う常圧ＣＶＤ装置に適用して有効な技術に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩのような半導体装置を製造するに
は、半導体ウエハ（以下、単にウエハと称する）に絶縁
膜、導電膜あるいは抵抗膜等の各種薄膜を形成する工程
が必要である。このような各種薄膜を形成する薄膜形成
装置の一例として、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐ
ｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置が広く用いられてい
る。

【０００３】このＣＶＤ装置は、ウエハを配置した反応
室内に反応ガスを導入して、この反応ガスにより反応を
行わせて化学的に所望の薄膜をウエハに堆積させるもの
であり、反応を行わせる雰囲気条件によって複数のタイ
プが知られている。例えば反応を常圧で行わせる常圧Ｃ
ＶＤ装置、反応を低圧で行わせる低圧ＣＶＤ装置、反応
をプラズマ雰囲気で行わせるプラズマＣＶＤ装置等が知
られている。

【０００４】これらの中で、特に常圧ＣＶＤ装置は、他
の低圧ＣＶＤ装置あるいはプラズマＣＶＤ装置のよう
に、雰囲気を低圧あるいはプラズマのような特殊な雰囲
気に維持する必要がなく、大気圧と同じ圧力に反応室内
を保ったままで薄膜を形成するため、比較的簡単な構成
で各種薄膜を形成できるという利点を有している。この
ような常圧ＣＶＤ装置は、例えば日刊工業新聞社発行、
「薄膜作成の基礎」、昭和６０年６月２５日発行、Ｐ１
９２〜Ｐ１９４に記載されている。

【０００５】常圧ＣＶＤ装置では、反応室内の異なる位
置に各々ウエハ保持部としてのヒータ及び反応ガス供給
部としてのガスヘッドを配置し、ヒータによってウエハ
を保持した後、このヒータをガスヘッドの上方に移動し
て、ガスヘッドからウエハに反応ガスを一定時間吹き付
けることにより、ウエハに反応ガスの反応に基づく所望
の薄膜を堆積させている。この場合、ウエハは素子を形
成する表面が下側となるようにヒータにより保持された
状態で、この表面に薄膜が堆積する。反応終了後は、ヒ
ータは再び元の位置に戻され、処理済みのウエハを離脱
させて、新しいウエハが装着される。

【０００６】ここで、常圧ＣＶＤ装置は、前記したよう
な利点がある半面、常圧雰囲気で反応が行われるので、
反応ガスの反応によって形成される薄膜がウエハ以外に
も他の部分に、特にヒータに近いガスヘッドの表面にも
堆積してしまうという不都合が生じる。このようにガス
ヘッドに堆積した薄膜は不要な薄膜であり、反応時間の
経過につれて膜厚が増加して反応ガスの流れに支障が生
じるだけでなく、この不要な薄膜がガスヘッドから剥が
れた場合には薄膜の堆積状況にも悪影響を与えるように
なる。

【０００７】このため、薄膜の累積膜厚がある一定にな
ったころを見計らって、定期的に装置の動作を停止し
て、ガスヘッドに堆積した不要な薄膜を除去する清掃が
必要になっている。なお、低圧ＣＶＤ装置あるいはプラ
ズマＣＶＤ装置等においては、低圧雰囲気あるいはプラ
ズマ雰囲気で反応が行われるので、ガスヘッドに堆積す
る不要な薄膜は極めて薄くなっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】常圧ＣＶＤ装置は前記
したように比較的簡単な構成で所望の薄膜を形成できる
という利点があるが、定期的に装置の動作を停止して不
要な薄膜を除去する必要があるので、装置稼働率が低下
して、処理能力に制限を受けるという問題がある。

【０００９】本発明の目的は、装置の停止時間を短縮し
て不要な薄膜を除去することにより、装置稼働率を改善
して処理能力を向上させることが可能な技術を提供する
ことにある。

【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。

【００１２】本発明のＣＶＤ装置は、反応室内の異なる
位置にウエハ保持部及び反応ガス供給部を配置し、ウエ
ハを保持したウエハ保持部を反応ガス供給部の上方に移
動して、この反応ガス供給部からウエハに反応ガスを吹
き付けることによりウエハに所望の薄膜を堆積させるＣ
ＶＤ装置において、前記反応室内に反応時前記反応ガス
供給部に堆積した不要な薄膜を除去する薄膜除去機構を
配置し、この薄膜除去機構を反応終了後に前記ウエハ保
持部が元の位置に戻る動作と連動して動作させる。

【００１３】

【作用】上述した手段によれば、本発明のＣＶＤ装置
は、反応室内に配置した薄膜除去機構が、反応終了後に
ウエハ保持部が元の位置に戻る動作と連動して動作する
ことにより、反応時反応ガス供給部に堆積した不要な薄
膜を除去する。これによって、装置の停止時間を短縮し
て不要な薄膜を除去することができるので、装置稼働率
を改善して処理能力を向上させることができる。

【００１４】以下、本発明について、図面を参照して実
施例とともに詳細に説明する。

【００１５】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の実施例によるＣＶＤ装置を示
す構成図で、常圧ＣＶＤ装置に適用した例を示してい
る。本実施例の常圧ＣＶＤ装置１は、反応室２内にウエ
ハ保持部３が配置され、このウエハ保持部３の下方には
エレベータ部４が配置されている。又、ウエハ保持部３
と離れた位置には反応ガス供給部５が配置され、さらに
この反応ガス供給部５の上方には薄膜除去機構６が配置
されている。

【００１７】ウエハ保持部３は、図２に詳細を示すよう
に、ヒータ７が支持台８に内蔵されていて、ヒータ７の
表面にはＳｉＣのような耐熱性材料からなるサセプタ９
が固着されている。ヒータ７及びサセプタ９には各々開
口経路１０、１１が設けられて、開口経路１０はパイプ
１２を通じて真空吸引装置に結合されていると共に、開
口経路１１はパイプ１３を通じてＮ₂のようなガス供給
源に結合されている。又、このウエハ保持部３は図示し
ない駆動源によって、矢印方向の水平方向に移動可能に
構成されている。

【００１８】ヒータ７に固着されているサセプタ９は例
えば３００〜４００℃に加熱され、このウエハ７に処理
すべきウエハ１４を装着するときは、真空吸引装置を動
作させて開口経路１０内のパイプ１２を通じてウエハ１
４を吸引する。一方、処理済みのウエハ１４を離脱させ
るときは、真空吸引装置の動作を停止させた状態で、ガ
ス供給源から開口経路１１内のパイプ１３を通じてＮ₂
のようなガスを供給してウエハ１４を引き離すようにな
っている。

【００１９】エレベータ部４は、ウエハ受台１５を有
し、駆動装置１６によって昇降可能に構成されている。
ウエハ受台１５には処理すべきウエハ１４が図示しない
カセットから供給され、あるいは処理済みのウエハ１４
がカセットへ戻され、ウエハ１４はその裏面を上側にし
て載置される。

【００２０】反応ガス供給部５は、Ａｌのような板材料
からなる箱状のガスヘッド１７を有し、このガスヘッド
１７の表面には図３に示すように溝状のガス供給口１８
が平行に設けられている。ガスヘッド１７の周囲は枠体
１９によって囲まれ、両者間に形成される空間経路２０
は排気口２１に結合されている。ガスヘッド１７の底面
には反応ガス供給パイプ２２を通じて反応ガス源２３に
結合されている。

【００２１】薄膜として絶縁膜の一例として用いられる
硼素含有ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ
Ｇｌａｓｓ）膜を形成する例で示すと、反応ガス源２３
には図４に示すように、シラン材料が充填された第１の
ガス容器２４、燐化合物が充填された第２のガス容器２
５、硼素化合物が充填された第３のガス容器２６が用意
されて、各々バルブ２７を介して共通の反応ガス供給パ
イプ２２に結合されている。又、反応ガス供給パイプ２
２には窒素のような不活性ガス源２８が結合されてい
る。

【００２２】薄膜除去機構６は、図５の拡大図及び図６
の底面図に示すように、箱状の枠体３０の内面に軸３１
によって支持された回転ブラシ３２が軸受３３を介して
取り付けられており、回転ブラシ３２の軸３１は後述の
駆動部３６によって回転可能に構成されている。回転ブ
ラシ３２は矢印方向ａに回転して、ガスヘッド１７の表
面に接触してその表面に堆積された不要な薄膜を除去し
て、中央の矢印のように装置の外部に排出する。又、こ
の軸受ブラシ３２は駆動部３６によって軸受３３を介し
て枠体３０の内面に沿って、図６に示すように矢印方向
ｂに移動可能に構成されている。これによって、薄膜除
去機構６は、動作するときのみ反応ガス供給部５の上方
に移動して、それ以外の場合はウエハ保持部３の移動に
支障を与えない位置に配置されるようになっている。な
お、この薄膜除去機構６の動作は、常時行わせる必要は
なく、不要な薄膜の累積膜厚がある一定になった毎に行
わせる。

【００２３】移動検出部３５はウエハ保持部３の移動を
検出しており、この検出結果は駆動部３６に送られる。
駆動部３６はこの検出結果に基づいて、ガスヘッド１７
に堆積した不要な薄膜の累積膜厚が、予め設定した一定
の値（例えば２５μｍ）になったころを見計らったタイ
ミングで、ウエハ保持部３が反応ガス供給部５の上方で
反応を終了して元の位置に戻る動作を開始したときは、
薄膜除去機構６を制御して反応ガス供給部５の上方に移
動させて、このガスヘッド１７の表面に接触させて回転
ブラシ３２を回転させる。これにより、薄膜除去機構６
は、ウエハ保持部３の元の位置に戻る動作と連動して動
作するように構成されている。

【００２４】次に、本実施例の動作を説明する。

【００２５】ウエハ保持部３のヒータ７を予めオンした
状態で、図示しないカセットからウエハ受台１５に処理
すべきウエハ１４が供給されたエレベータ部４を上昇さ
せて、ウエハ１４の裏面をウエハ保持部３のサセプタ９
に接触させる。次に、真空吸引装置を動作させることに
より開口経路１０内のパイプ１２を通じてウエハ１４を
吸引してサセプタ９に密着させる。これによって、ウエ
ハ１４はサセプタ９を通じて３００〜４００℃に加熱さ
れる。なお、真空吸引装置は予め動作させておいても良
い。

【００２６】次に、ウエハ１４を保持したウエハ保持部
３を移動して、反応ガス供給部５の上方に位置させる。
続いて、反応ガス供給部５のガスヘッド１７のガス供給
口１８から反応ガス供給パイプ２２を通じて、反応ガス
源２３からの反応ガスをウエハ１４の表面に吹き付け
る。これによって、ウエハ１４は加熱状態になっている
ので、反応ガスが反応することによりウエハ１４の表面
に所望の薄膜が堆積する。

【００２７】一例として、薄膜として硼素含有ＰＳＧ膜
を形成する例で示すと、図４の不活性ガス源２３からＮ
₂ガスを１８リットル／分の流量で供給し、第１のガス
容器２４からシラン材料ガスを３リットル／分の流量で
供給し、第２のガス容器２５から燐化合物ガスを１．２
リットル／分の流量で供給し、第３のガス容器２６から
硼素化合物ガスを３０ｍｍｇ／分の流量で供給し、約１
８０秒間処理した結果、ウエハ１４の表面に約０．５μ
ｍの薄膜を堆積することができた。

【００２８】このような反応時、ヒータ７に近くてこの
影響で比較的高温になっていて、反応が起こり易くなっ
ているガスヘッド１７の表面にも、同様に、硼素含有Ｐ
ＳＧ膜からなる薄膜が堆積する。

【００２９】次に、反応終了後、処理済みのウエハ１４
を保持したウエハ保持部３を再び元の位置に移動させ、
エレベータ部４のウエハ受台１５の上方に位置させる。
続いて、真空吸引装置の動作を停止すると共に、ガス供
給源を動作させることにより開口経路１１内のパイプ１
３を通じてガスを供給して、処理済みのウエハ１４をサ
セプタ９から引き離してウエハ受台１５に供給する。こ
の後、エレベータ部４を下降させて、処理済みのウエハ
１４をカセットに収容する。

【００３０】このような一連の動作において、ガスヘッ
ド１７に堆積した不要な薄膜の累積膜厚が、予め設定し
た一定の値（例えば２５μｍ）になったころを見計らっ
たタイミングで、反応終了後のウエハ保持部３が反応ガ
ス供給部５の上方から元の位置に移動を開始したことを
移動検出部３５によって検出して、この検出結果に基づ
いて駆動部３６により、薄膜除去機構６を反応ガス供給
部５の上方に移動させる。続いて、薄膜除去機構６の回
転ブラシ３２を回転させてガスヘッド１７の表面に接触
させることにより、このガスヘッド１７の表面に堆積し
ていた不要な薄膜を除去する。この薄膜除去機構６の動
作はウエハ保持部３の元の位置に戻る動作に連動して行
われる。これによって、装置の動作を停止させることな
く不要な薄膜の除去を行うことができるようになる。

【００３１】薄膜除去機構６の動作のタイミングは、前
記したように薄膜として硼素含有ＰＳＧ膜を形成する例
で説明すると、１サイクルの処理で０．５μｍの薄膜を
形成できるので、ほぼ、５０サイクル（２５μｍ／０．
５μｍ）毎に設定するようにする。

【００３２】動作が終了した薄膜除去機構６は、再び元
の位置に移動させて待機させる。これにより、次のウエ
ハを処理するためにウエハ保持部３が反応ガス供給部５
の上方に移動してきたとき、この動作を妨げることがな
くなる。

【００３３】又、処理時間の経過とともに、サセプタ９
にも薄膜が堆積しているので、ガスヘッド１７と同様
に、薄膜の累積膜厚がある一定の値になったころを見計
らって、このサセプタ９を洗浄するようにする。このタ
イミングは、前記したような硼素含有ＰＳＧ膜の形成に
例をあげると、５０μｍに設定される。従って、１００
サイクルの処理毎にサセプタ９の洗浄が行われる。

【００３４】図７は、以上のような本実施例の常圧ＣＶ
Ｄ装置によって得られた装置稼働時間を、従来例と比較
して説明するもので、（ａ）は従来例による結果、
（ｂ）は本実施例による結果を示している。

【００３５】（ａ）の従来例では、薄膜の累積膜厚が２
５μｍ毎（５０サイクル毎）に時間Ａだけ装置の動作を
停止して不要な薄膜の除去を行い、同じく５０μｍ毎
（１００サイクル毎）に時間Ｂだけ装置の動作を停止し
てサセプタ９の洗浄（及び不要な薄膜の除去も）を行っ
ている。これに対して、（ｂ）の本実施例では、薄膜の
累積膜厚が２５μｍ毎に不要な薄膜の除去を行っている
が、この除去はウエハ保持部３の移動する時間を利用し
て行っているので、装置の動作を停止する必要はない。
従って、（ａ）、（ｂ）に対してともに同一時間Ｔを設
定したとすると、（ｂ）の本実施例では装置の動作を停
止しない時間Ｃを本来の薄膜形成のための時間に当てる
ことができる。よって、装置稼働率を改善することがで
きる。

【００３６】このような本実施例によれば次のような効
果が得られる。

【００３７】（１）反応室２内に薄膜除去機構６を配置
し、薄膜の累積膜厚がある一定の値になったころを見計
らって、この薄膜除去機構６を、反応終了後にウエハ保
持部３が元の位置に戻る動作と連動して動作させること
により、反応時反応ガス供給部５に堆積した不要な薄膜
を除去する。従って、装置の動作の停止時間を短縮して
不要な薄膜を除去することができるため、装置稼働率を
改善して処理能力を向上させることができる。

【００３８】（２）これに伴い、不要な薄膜の存在によ
ってウエハに堆積する薄膜が影響を受けることがないの
で、質の良い薄膜を高歩留まりで形成することができ
る。

【００３９】図８は本実施例の変形例を示すもので、ガ
スヘッド１７の上方にブラシ３７を配置して、このブラ
シ３７を独立移動装置３８によって駆動するように構成
した例を示すものである。この場合は、特に装置の動作
を停止することなく任意のタイミングでブラシを駆動し
て、ガスヘッド１７の表面に接触して矢印方向に往復動
させて不要な薄膜を除去する。除去された薄膜は矢印方
向に真空吸引される。

【００４０】このような変形例によっても、装置の動作
を停止することなくガスヘッド１７の表面の不要な薄膜
を除去することができるので、前記実施例と同じ効果を
得ることができ、しかもブラシ３７をウエハ保持部３の
移動と独立して動作させるため、装置の構成を簡単にす
ることができる。

【００４１】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

【００４２】例えば、前記実施例で示した反応室２内に
は複数のウエハ保持部を配置することができ、これによ
って処理の大量生産化を図ることができる。

【００４３】又、薄膜の形成は一例をあげて説明した
が、特定の薄膜に限らず、絶縁膜、導電膜あるいは抵抗
膜等を含めた各種薄膜の形成に適用することができる。

【００４４】さらに、常圧ＣＶＤ装置に限らず、減圧Ｃ
ＶＤ装置やプラズマＣＶＤ装置を含む他のタイプのＣＶ
Ｄ装置にも適用することができる。

【００４５】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるＣＶＤ
装置の技術に適用した場合について説明したが、それに
限定されるものではない。本発明は、少なくとも化学的
反応を利用して薄膜を形成する条件のものには適用でき
る。

【００４６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【００４７】反応室内に薄膜除去機構を配置し、薄膜の
累積膜厚がある一定の値になったころを見計らって、こ
の薄膜除去機構を、反応終了後にウエハ保持部が元の位
置に戻る動作と連動して動作させることにより、反応時
反応ガス供給部に堆積した不要な薄膜を除去するので、
装置の動作の停止時間を短縮して不要な薄膜を除去する
ことができるため、装置稼働率を改善して処理能力を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による常圧ＣＶＤ装置をを示す
構成図である。

【図２】本実施例の常圧ＣＶＤ装置のウエハ供給部の構
成を示す断面図である。

【図３】本実施例の常圧ＣＶＤ装置の反応ガス供給部の
構成を示す斜視図である。

【図４】本実施例の常圧ＣＶＤ装置の反応ガス源の構成
を示す概略図である。

【図５】本実施例の常圧ＣＶＤ装置の薄膜除去機構の構
成を示す側面図である。

【図６】本実施例の常圧ＣＶＤ装置の薄膜除去機構の構
成を示す底面図である。

【図７】本実施例の常圧ＣＶＤ装置によって得られた装
置稼働時間を、従来例と比較して説明するもので、
（ａ）は従来例、（ｂ）は本実施例である。

【図８】本実施例の常圧ＣＶＤ装置の変形例を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１…常圧ＣＶＤ装置、２…反応室、３…ウエハ保持部、
４…エレベータ部、５…反応ガス供給部、６…薄膜除去
機構、７…ヒータ、８…支持台、９…サセプタ、１０、
１１開口経路、１２、１３…パイプ、１４…ウエハ、１
５…ウエハ受台、１６…駆動装置、１７…ガスヘッド、
１８…ガス供給口、１９、３０…枠体、２０…空間経
路、２１…排気口、２２…反応ガス供給パイプ、２３…
反応ガス源、２４、２５、２６…ガス容器、２７…バル
ブ、２８…不活性ガス源、３１…軸、３２…回転ブラ
シ、３３…軸受、３５…移動検出部、３６…駆動部、３
７…ブラシ、３８…独立移動装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応室内の異なる位置にウエハ保持部及
び反応ガス供給部を配置し、ウエハを保持したウエハ保
持部を反応ガス供給部の上方に移動して、この反応ガス
供給部からウエハに反応ガスを吹き付けることによりウ
エハに所望の薄膜を堆積させるＣＶＤ装置において、前
記反応室内に反応時前記反応ガス供給部に堆積した不要
な薄膜を除去する薄膜除去機構を配置し、この薄膜除去
機構を反応終了後に前記ウエハ保持部が元の位置に戻る
動作と連動して動作させることを特徴とするＣＶＤ装
置。
【請求項２】前記反応室内は、前記反応ガスによる反
応時は常圧に維持されることを特徴とする請求項１に記
載のＣＶＤ装置。
【請求項３】前記ウエハ保持部は、ウエハを加熱する
ヒータを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載
のＣＶＤ装置。
【請求項４】前記薄膜除去機構は、前記反応ガス供給
部の表面に接触する回転ブラシを含んでいることを特徴
とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＣＶＤ装
置。