JPH0834185B2 - 気相成長装置 - Google Patents

気相成長装置

Info

Publication number
JPH0834185B2
JPH0834185B2 JP63052884A JP5288488A JPH0834185B2 JP H0834185 B2 JPH0834185 B2 JP H0834185B2 JP 63052884 A JP63052884 A JP 63052884A JP 5288488 A JP5288488 A JP 5288488A JP H0834185 B2 JPH0834185 B2 JP H0834185B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction gas
gas
reaction
wafer
vapor phase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63052884A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH01226149A (ja
Inventor
真人 三谷
圭成 松下
章 光井
猛 光嶋
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP63052884A priority Critical patent/JPH0834185B2/ja
Publication of JPH01226149A publication Critical patent/JPH01226149A/ja
Publication of JPH0834185B2 publication Critical patent/JPH0834185B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体製造工程においてウェハ上に薄膜を
成長させる場合等に好適に利用される気相成長装置に関
するものである。
従来の技術 半導体製造工程においては、多結晶シリコン膜、シリ
コン窒化膜、シリコン酸化膜等が導電膜や絶縁膜として
重要な役割を果たしており、これらの薄膜を製造するた
めに、横型又は縦型のバッチ式気相成長装置が利用され
ている。
第3図を参照しながら、従来の気相成長装置の一例を
説明すると、11は石英から成る反応管であり、周囲に抵
抗加熱ヒータ等の加熱手段12が配設されている。反応管
11の一端は開口され扉装置13にて密閉可能に構成されて
いる。また、この一端近傍からN2ガス開閉弁14や反応ガ
ス開閉弁15を介してN2ガスや反応ガスを反応管11内に供
給するように構成されている。反応管11の他端には真空
遮断弁16が設けられている。18は半導体のウェハで、キ
ャリアボート17上に装填された状態で、前記一端開口か
ら反応管11内に挿入される。
次に、以上の構成の気相成長装置の動作を説明する。
まず、キャリアボート17上にウェハ18を装填し、予め
加熱手段12にて予熱された反応管11内に扉装置13を開い
て挿入する。このとき、反応管11内はN2ガス開閉弁14を
介してN2ガスが供給され、大気圧となっている。挿入完
了後、N2ガス開閉弁14を閉じ、扉装置13で反応管11内を
密閉した状態で真空遮断弁16を開き、図示しない真空源
によって反応管11内を減圧排気する。
その後、ウェハ18が所定温度に到達するまで待機し、
その間真空遮断弁16を閉じ、反応管11内のリークチェッ
クを行う。所定温度に到達したことを確認した後、真空
遮断弁16及び反応ガス開閉弁15を開き、反応ガスを反応
管11内に供給し、ウェハ18上に気相成長を行う。
気相成長にて所定の厚さの薄膜が形成されると、反応
ガス開閉弁15を閉じ、反応管11内を減圧排気する。次
に、真空遮断弁16を閉じ、N2ガス開閉弁14を介してN2
スを反応管11内に供給して大気圧とする。その後、N2
ス開閉弁14を閉じ、扉装置13を開いてキャリアボート17
上のウェハ18を反応管11内から取り出して気相成長処理
は完了する。
ところで、気相成長時の生成膜の膜成長速度は、反応
ガス濃度と反応温度に大きく影響されることが知られて
いる。
即ち、膜成長速度Wは、次式で与えられる。
W=Aexp(−E/RT)×C ここで、C:反応ガス濃度、T:反応温度、E:活性化エネ
ルギー、R:ガス定数、A:定数である。
しかるに、上記のような構成の気相成長装置において
は、供給された反応ガスは上流側から消費され、下流側
に至るほど反応ガス濃度が低下することになり、ウェハ
18上に形成される薄膜の膜厚が反応管11内の配置位置に
よって不均一となる。
そこで、下流側で反応ガス濃度が低下しても、ウェハ
18上に均一な膜厚の薄膜を形成するためには、加熱手段
12に温度勾配を設けて、反応管11内の温度分布を、反応
管11の一端側、即ち反応ガス流れの上流側を低く、他端
側、即ち下流側を高く設定すれば良く、従来からそのよ
うな手段が講じられていた。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、例えば多結晶シリコン膜においては、
生成される気相成長膜の結晶粒は、反応温度によってそ
の大きさが異なってしまい、結晶粒の大きさが異なる
と、後工程のエッチング工程において、エッチング速度
が異なる。そのため、同一のエッチングを行うために
は、エッチングを複数回に分けて、それぞれ最適なエッ
チング条件を定めて行う必要があり、著しく能率を低下
させるという問題がある。又、シリコン窒化膜において
は、上流側と下流側の温度差がストレスの不均一性をも
たらし、この不均一性のため後工程のエッチング工程を
複数回に分けなくてはならないという問題がある。
また、温度を均一にしながら膜厚を一定にする方法と
して、反応ガスが消費されてもその濃度に大きな影響が
生じない程度に、反応ガスの供給量を大幅に増加する方
法がある。しかし、大量の反応ガスを未利用のまま廃棄
しなければならず、さらに大量の反応ガスを排気するた
めに大型の排気ポンプが必要になるという問題がある。
本発明は上記従来の問題点に鑑み、反応管内の温度を
均一にできて後工程に悪影響を与えないで済み、かつ比
較的少ない反応ガスの供給量でもって均一な膜厚の薄膜
を形成することができる気相成長装置を提供することを
目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、減圧可能でかつ反
応ガスの供給口を一端部に排出口を他端部に各々形成さ
れた反応管と、反応管の周囲に配設された加熱手段と、
ウェハを装填して反応管内に挿入されるウェハ担持手段
とを備えた気相成長装置において、前記ウェハ担持手段
におけるウェハの姿勢を、反応管内の反応ガスの流れ方
向の上流側では反応ガスの流れ方向に対して略垂直な姿
勢に、下流側では反応ガスの流れ方向に対して傾斜した
姿勢にしている。
作用 本発明によれば、ウェハの姿勢を上流側では反応ガス
の流れ方向に対して略垂直姿勢に、下流側では傾斜姿勢
にすると、上流側ではウェハ側には分子拡散によっての
み反応ガスが流入するが、下流側ではガス流動によって
も流入するので、流入ガス量が増加し、その結果上記と
同様に反応温度を均一にしたまま均一な膜厚の気相成長
膜を形成できる。
詳細に説明すると、ウェハを傾斜させたときに、ガス
主流部からウェハ間に流れる流速vのガス流れによって
流入する反応ガス量及び分子拡散で流入する反応ガス量
の総和Qは、近似的に次式で表される。
ここで、C:反応ガス濃度、D:拡散定数、d:ウェハ直
径、h:ウェハピッチ、γ:ウェハ半径方向にとった座標
系、v:ウェハ間の流速、θ:ガス流れ方向に垂直な姿勢
に対するウェハの傾斜角である(第2図参照)。
なお、傾斜角θが小さいときは流速vは小さい。一
方、θが大きくなりすぎると、h cosθが小さくなって
ウェハピッチが小さくなったのと同じになり芳しくな
い。
従って、下流側でウェハを適当に傾斜させることによ
って、ウェハ間を流れるガスによって運び込まれる反応
ガス量を増加させて膜厚を増すことができる。この結
果、反応温度を均一にしたままで、大量の反応ガスを流
すことなく均一な膜厚の気相成長膜を形成することがで
き、後工程を簡略化できる。
実施例 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明す
る。
第1図及び第2図は、本発明の一実施例を示す。第1
図において、1は石英から成る反応管であり、周囲に抵
抗加熱ヒータ等の加熱手段2が配設されている。反応管
1の一端は開口されるとともに扉装置3にて密閉可能に
構成されている。また、この一端近傍からN2ガス開閉弁
4や反応ガス開閉弁5を介してN2ガスや反応ガスを反応
管1に供給するように構成されている。反応管1の他端
には真空遮断弁6が設けられている。8は半導体のウェ
ハで、キャリアボート7上に装填された状態で、前記一
端開口から反応管1内に挿入される。前記ウェハ8は、
反応ガスの流れ方向上流側の領域Aではウェハ8の配置
ピッチを相対的に小さくするとともにその姿勢を反応ガ
スの流れ方向に対して略垂直姿勢にし、下流側の領域B
では配置ピッチを相対的に大きくするとともに姿勢をθ
゜傾斜させてキャリアボート7上に、装填されている。
次に、以上の構成の気相成長装置の動作を説明する。
まず、キャリアボード7上にウェハ8を上記の如く装
填し、予め加熱手段2にて約615℃前後に予熱された反
応管1内に扉装置3を開いて挿入する。このとき、反応
管1内はN2ガス開閉弁4を介してN2ガスが供給され、大
気圧となっている。挿入完了後N2ガス開閉弁4を閉じ、
扉装置3で反応管1内を密閉した状態で真空遮断弁6を
開き、図示しない排気ポンプによって反応管1内を減圧
排気する。
その後、ウェハ8が所定温度に到達するまで、約10〜
15分待機し、その間真空遮断弁6を閉じ、反応管1内の
リークチェックを行う。所定温度に到達したことを確認
した後、真空遮断弁6及び反応ガス開閉弁5を開き、反
応ガス(多結晶シリコン膜を形成する場合には、モノシ
ランガス(SiH4))を反応管1内に供給し、約0.2〜0.3
Torrの圧力で8ウェハ8上に気相成長膜を形成する。
このとき加熱手段2の設定温度は反応管1の軸心方向
に均一であり、キャリアボート7上のウェハ8はほぼ均
一な温度である。しかし、ウェハ8の配置ピッチを反応
ガスの流れ方向の上流側で相対的に小さくするとともに
その姿勢を反応ガスの流れ方向に対して略垂直姿勢に
し、下流側で配置ピッチを相対的に大きくするとともに
姿勢をθ゜傾斜させているので、上記の如く、上流側の
ウェハ8,8間には分子拡散によってのみ反応ガスが流入
するが、下流側のウェハ8,8間には、その傾斜のために
ガス流動によっても反応ガスが流入するので下流側での
流入ガス量が増加し、したがって反応ガスが上流側で消
費されて下流側で反応ガス濃度が低くなっても、気相成
長膜が均一に形成される。
気相成長を所定時間継続して所定の厚さの薄膜が形成
されると、反応ガス開閉弁5を閉じ、反応管1内を減圧
排気する。次に、真空遮断弁6を閉じ、N2ガス開閉弁4
を介してN2ガスを反応管1内に供給して大気圧とする。
その後、N2ガス開閉弁4を閉じ、扉装置3を開いてキャ
リアボート7上のウェハ8を反応管1内から取り出すこ
とによってすべての気相成長処理が完了する。
次に、本実施例に基づく実験例を従来例と比較して説
明する。
まず、反応ガス(HeガスがベースでSiH4を20%含む)
を毎分500cc供給し、圧力0.3Torr、温度625℃一定の条
件で、直径6インチのウェハをピッチ4.8mmで150枚装填
して15分間多結晶シリコン膜を気相成長させると、ガス
導入側から26枚目〜125枚目までの100枚について、平均
膜厚820Å、誤差±36%であった。
一方、ガス導入側を600℃、排気側を650℃として略直
線的に温度勾配を付け、他の条件は同一で気相成長させ
ると、平均膜厚1150Å、誤差±2%となった。しかし、
この場合結晶粒の大きさが異なり、エッチング速度が異
なってしまう。
そこで、反応ガスを毎分4300ccとして、他の条件を同
一にして気相成長させると、平均膜厚1290Å、誤差±5
%となった。この場合、大量の反応ガスを必要とする。
これに対して、1枚目〜90枚目のウェハを反応ガスの
流れ方向に対して略垂直姿勢で配置ピッチを1mm、91枚
目〜150枚目に対しては姿勢を15゜傾斜させ6mmの配置ピ
ッチとし、反応ガスを毎分2700cc供給し、他の条件は同
一にして気相成長させると、平均膜厚1210Å、誤差±5
%となった。即ち、温度を均一にしたままで、上記反応
ガス量を単に増加する場合に比して63%のガス量で同一
の膜厚のばらつきに抑えることができた。
発明の効果 本発明の気相成長装置によれば、以上のようにウェハ
の姿勢を上流側では反応ガスの流れ方向に対して略垂直
姿勢に、下流側では傾斜姿勢にしているので、ウェハと
ウェハの間に流入する反応ガス量が上流側では少なく、
下流側では多くなり、反応ガスの消費によって反応ガス
濃度が下流側で低くなっても、温度を均一にしたままで
均一な膜厚の気相成長膜を形成でき、また例えば多結晶
シリコン膜においては結晶粒の大きさが均一となる等、
後工程のエッチング工程を簡略化できる。
また、ウェハの姿勢を上流側では反応ガスの流れ方向
に対して略垂直姿勢に、下流側では傾斜姿勢にしても、
上流側ではウェハ間には分子拡散によってのみ反応ガス
が流入し、下流側ではガス流動によっても流入するの
で、流入ガス量が増加し、上記と同様の効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略構成図、第2図は同作
用説明図、第3図は本発明の第2実施例の概略構成図、
第4図は同作用説明図、第5図は従来例の概略構成図で
ある。 1……反応管 2……加熱手段 5……反応ガス開閉弁 6……真空遮断弁 7……キャリアボート 8……ウェハ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 光嶋 猛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−149726(JP,A) 特開 昭56−155529(JP,A) 特開 昭55−165626(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】減圧可能でかつ反応ガスの供給口を一端部
    に排出口を他端部に各々形成された反応管と、反応管の
    周囲に配設された加熱手段と、ウェハを装填して反応管
    内に挿入されるウェハ担持手段とを備えた気相成長装置
    において、前記ウェハ担持手段におけるウェハの姿勢
    を、反応管内の反応ガスの流れ方向の上流側では反応ガ
    スの流れ方向に対して略垂直な姿勢に、下流側では反応
    ガスの流れ方向に対して傾斜した姿勢にしたことを特徴
    とする気相成長装置。
  2. 【請求項2】ウェハ担持手段におけるウェハの配置ピッ
    チを、反応ガスの流れ方向の上流側に対して、下流側を
    粗にすることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    気相成長装置。
JP63052884A 1988-03-07 1988-03-07 気相成長装置 Expired - Lifetime JPH0834185B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63052884A JPH0834185B2 (ja) 1988-03-07 1988-03-07 気相成長装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63052884A JPH0834185B2 (ja) 1988-03-07 1988-03-07 気相成長装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH01226149A JPH01226149A (ja) 1989-09-08
JPH0834185B2 true JPH0834185B2 (ja) 1996-03-29

Family

ID=12927304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63052884A Expired - Lifetime JPH0834185B2 (ja) 1988-03-07 1988-03-07 気相成長装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0834185B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01246836A (ja) * 1988-03-29 1989-10-02 Tokyo Electron Ltd 熱処理方法
JP2015145317A (ja) * 2014-01-31 2015-08-13 ヤマハ株式会社 カーボンナノチューブの製造装置

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55165626A (en) * 1979-06-08 1980-12-24 Sumitomo Electric Ind Ltd Method for arranging substrate in chemical evaporating apparatus
JPS56155529A (en) * 1980-05-02 1981-12-01 Toshiba Corp Forming method of film for semiconductor wafer
JPS57149726A (en) * 1981-03-11 1982-09-16 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JPH01226149A (ja) 1989-09-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3265042B2 (ja) 成膜方法
JP3184000B2 (ja) 薄膜の形成方法およびその装置
JP3590416B2 (ja) 薄膜形成方法および薄膜形成装置
JPH04218916A (ja) 熱処理装置
TWI741445B (zh) 基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體
JPS60200966A (ja) 複合被膜
JPH0786174A (ja) 成膜装置
JPH0245326B2 (ja)
JPH0834185B2 (ja) 気相成長装置
WO2001061736A1 (fr) Procede de traitement d'une plaquette
US6531415B1 (en) Silicon nitride furnace tube low temperature cycle purge for attenuated particle formation
JPS6228569B2 (ja)
JPS5941773B2 (ja) 気相成長方法及び装置
JP7247749B2 (ja) 炭化ケイ素多結晶膜の成膜方法、サセプタ、及び、成膜装置
JP2003183837A (ja) 半導体装置の製造方法及び基板処理装置
JP3124302B2 (ja) 成膜方法
JPH05152236A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH1167751A (ja) 保護膜付きシリコンウェーハの製造方法およびその製造装置
JPH06302526A (ja) アモルファスシリコン膜の形成方法
JP2000340561A (ja) 成膜方法
JPH0793278B2 (ja) 多結晶シリコン膜へのリンの拡散方法
JPS5817614A (ja) 気相成長膜形成装置
CN117238751A (zh) 一种外延生长方法、系统及外延晶圆
JPH02148843A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2002289615A (ja) 薄膜形成方法及び薄膜形成装置