JPH08279466A

JPH08279466A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH08279466A
Application number: JP8364995A
Authority: JP
Inventors: Masaru Matsushima; 勝松島; Yutaka Kaneko; 金子　　豊; Hiroshi Miki; 浩史三木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-04-10
Filing date: 1995-04-10
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明はウエハ上の薄膜形成において材料ガ
スを均一に混合し、膜厚および組成分布の均一化を可能
とする半導体製造装置を提供するものである。【構成】気化器２ａ〜２ｃにより気化された原料ガス
は、キャアリアガス３と共に１本の配管４ｅにまとめら
れる。配管４ｅ内には、らせん状に成形された板６が挿
入されている。ここで混合されたガスは、反応室５内に
設置されたウエハ９上に流され、薄膜が形成される。【効果】ガスが回転するように流路を設けてあるた
め、コンダクタンスを小さくすることなく、均一にガス
を混合することができる。また、一枚の板で構成が可能
であるため、極めて簡単な構造となり、安価に製作でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、化学気相成長（ＣＶ
Ｄ）やエピタキシャル成長など、ウエハ上に薄膜を形成
する半導体製造装置に係り、特に、均一な膜厚分布を必
要とする半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜形成を行う半導体製造装置、例えば
ＣＶＤ装置では、数種類の材料ガスをキャリアガスによ
って反応室に導入し、加熱されたウエハ上にこの混合ガ
スを流すことにより薄膜を形成する。ここで、均一な膜
厚分布を得るために、ウエハの温度分布や混合ガスの流
れを均一にする手法が検討されてきた。しかし、近年で
はガスの混合状態に起因して、膜厚分布および組成分布
が不均一になり得ることが明らかになった。図４に従来
のガス配管を用いた装置の構成を示す。この様に従来は
複数のガス配管を１本にまとめ、反応室へ導入する構造
となっていた。これは、簡単な構造であるため配管の取
り回しが容易であるが、１０：１程度の混合比の場合、
均一に混合することは困難である。そこで別の方法とし
て、混合器（ミキサー）をガス配管途中に設置する手法
が考案されている。例えば、図５（ａ）の様に、経路を
長くしガスが拡散する率を高くする目的で、配管をらせ
ん状に巻いたものや、図５（ｂ）の様に、配管内で乱流
を発生させるため，オリフィスを組み合わせたものがあ
る。あるいは、特開昭60-74509に記載されるように、反
応室へ導入する際にガスの流れを利用して混ぜる方法が
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、配管を
らせん状に巻く方法は、簡単な構造であるためコストが
かからない半面、均一に混ざる確率も低い。さらに、配
管を曲げるため、配管内面を鏡面加工することが難し
く、パーティクルの発生を伴う可能性がある。また、オ
リフィスを組み合わせる方法は、均一に混ざる確率は高
いが、構造が複雑であるためコストがかかる。また、通
常の配管に比べてコンダクタンスが小さくなってしまう
ため、固体原料を気化して材料ガスを供給するような装
置では、反応室よりも気化器の圧力が高くなってしま
い、蒸気圧の関係から実効的な気化量が減少してしまう
ことがある。これにより、膜厚分布や組成分布に影響を
及ぼすことになる。また、反応室へ導入する際にガスの
流れを利用して混ぜる方法は、反応室に導入した時点で
ガスが拡散してしまい、ガスの流れの効果が得にくく、
均一に混ぜることは難しい。また、ＭＯＣＶＤ等、プロ
セスによっては配管内での材料ガスの凝縮を防ぐため、
ヒータを巻くなどしてガス配管を一定温度に加熱する必
要があるが、従来の方法ではいづれも難しい。

【０００４】本発明は上記課題を解決することを目的と
し、ガスを均一に混合することにより、ウエハ上に均一
な薄膜を形成することができる半導体製造装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、従来のガス混合方法にかわり、複数本のガス配管を
１本にまとめた後に、配管内にガスの流れを回転させる
ような流路を形成し、ガスの均一な混合を可能とする半
導体製造装置を発明した。

【０００６】

【作用】流れを回転させる流路を用いることにより、通
常の直線配管と比べてコンダクタンスはほとんど変わら
ない。また、通常の配管内に流路を形成する板を１枚挿
入するだけの簡単な構造であるため、コストがかから
ず、原料供給器と反応室を最短距離で配管することが可
能である。また、外観は通常の配管と変わらないため、
加熱のためのヒータを巻くことが容易である。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を実施例にしたがって説明す
る。

【０００８】図１は本発明の実施例を示すＣＶＤ装置の
概略図である。図において、固体原料１ａ〜１ｃを気化
器２ａ〜２ｃにより気化し、キャリアガス３によって配
管４ａ〜４ｄを流れる。そして、反応室５の直前で１本
の配管４ｅにまとめられる。このとき配管４ｅ内には、
らせん状にねじられた板６が挿入されており、ガスの流
れ７が回転することにより、均一に混合される。この
後、真空ポンプ１０とコンダクタンスバルブ１１によっ
て数〜数十Torrに圧力制御された反応室５に混合ガスが
導入され、ヒータ８によって400〜800℃に加熱されたウ
エハ９上に均一に流すことにより、薄膜の形成を行う。
本方法により、気化器の蒸発源に影響を与えることなく
材料ガスを混合することができた。また、形成された薄
膜の膜厚分布は、±10％から±5％以内へと改善するこ
とができた。

【０００９】図２は本発明の他の実施例を示す配管構成
図である。図において、配管４内に挿入されたらせん状
の板６が配管継手１２ａ、１２ｂに挟み込まれている。
これにより、らせん状の板６の取り外しが容易となり、
コンダクタンスの調整やメンテナンス時に有効である。

【００１０】図３は本発明の他の実施例を示す配管構成
図である。図において、配管４内にはらせん状の溝が刻
まれた棒１３が挿入されている。この構造は、コンダク
タンスは幾分小さくなるが，らせん状の板と同様にガス
を回転させる流路が形成されているため、同様の効果が
得られる。

【００１１】

【発明の効果】本発明のガス混合方法では、数種類のガ
スを均一に混合することができるので、膜厚分布および
組成分布の均一化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すＣＶＤ装置の概略図であ
る。

【図２】本発明の他の実施例を示す配管構成図である。

【図３】本発明の他の実施例を示す配管構成図である。

【図４】従来のガス混合方式を実施した半導体製造装置
の概略図である。

【図５】従来の他のガス混合方式を実施した半導体製造
装置の概略図である。

【符号の説明】

１…固体原料、２…気化器、３…キャリアガス、４…配
管、５…反応室、６…らせん状にねじられた板、７…ガ
スの流れ、８…ヒータ、９…ウエハ、１０…真空ポン
プ、１１…コンダクタンスバルブ、１２…配管継手、１
３…らせん状の溝が刻まれた棒。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のガス供給源と、反応を行うための気
密容器と、ガスを該気密容器に導入するガス配管によっ
て構成される半導体製造装置において、該ガス配管を流
れるガスに対して、該ガス配管の周方向に力を加える手
段を具備することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】請求項１記載の半導体製造装置において、
上記手段は、らせん状に成形された板を上記ガス配管内
へ挿入して流路を構成することを特徴とする半導体製造
装置。
【請求項３】請求項１記載の半導体製造装置において、
上記手段は、らせん状の溝が刻まれた棒を上記ガス配管
内へ挿入して流路を構成することを特徴とする半導体製
造装置。
【請求項４】請求項１、２、又は３記載の半導体製造装
置において、上記気密容器内には化学気相成長法により
膜を形成する被処理基板と、該被処理基板を加熱する加
熱手段を有することを特徴とする半導体製造装置。