JPH0953179A - Gas introducing structure and cvd device using the same - Google Patents

Gas introducing structure and cvd device using the same

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JPH0953179A
JPH0953179A JP20948895A JP20948895A JPH0953179A JP H0953179 A JPH0953179 A JP H0953179A JP 20948895 A JP20948895 A JP 20948895A JP 20948895 A JP20948895 A JP 20948895A JP H0953179 A JPH0953179 A JP H0953179A
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JP
Japan
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reaction
gas
kinds
gases
cvd apparatus
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JP20948895A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Ishizaka
正行 石坂
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Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Hitachi ULSI Engineering Corp
Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a gas introducing structure promoting the gas mixing and decomposing reaction by improving the method for introducing reaction gases, improving the uniformity of the film thickness in batch treatment by reducing the dispersion of the mixing and decomposing reaction and furthermore improving the treating capacity by reducing the approach distance or space region or reducing the number of sacrificial dummies and to obtain a CVD device. SOLUTION: This is a vertical low pressure CVD device using two kinds of reaction gases. In a reaction tube 1 for forming a desired thin film on a semiconductor wafer by a CVD method, a feed nozzle 5 for one reaction gas has an approximately L shape and a feed nozzle 6 for the other has an I shape, and the feed nozzles 5 and 6 for two kinds of reaction gases are arranged in such a manner that their tips are made extremely close. A large flow rate of reaction gas of SiH4 is fed from the feed nozzle 5 having an approximately L shape, a small flow rate of reaction gas of PH3 is fed from the feed nozzle 6 having an I shape, and the two kinds of reaction gases are mixed near the tips of the feed nozzles 5 and 6.

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、半導体薄膜形成技術に
関し、たとえば2種類以上の反応ガスを用いるCVD
(Chemical Vapor Deposition)法のガス導入構造におい
て、特にこのガス導入構造を縦形低圧CVD装置に用い
て処理結果の膜厚均一性の向上、さらに処理能力の向上
につながるガス導入構造およびそれを用いたCVD装置
に適用して有効な技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor thin film forming technique, for example, CVD using two or more kinds of reaction gases.
In the gas introduction structure of (Chemical Vapor Deposition) method, in particular, this gas introduction structure is used in a vertical low-pressure CVD apparatus to improve the film thickness uniformity of the processing result and further to improve the processing capacity, and the gas introduction structure is used. The present invention relates to a technique effectively applied to a CVD device.

【0002】[0002]

【従来の技術】たとえば、発明者が検討した技術とし
て、半導体集積回路装置の製造プロセスでは、治具など
に整列保持された複数の半導体ウェハを反応管の内部に
一括して収容し、所定の温度および反応ガス雰囲気の条
件下において化学気相成長反応などによる薄膜形成処理
をバッチ処理で行うCVD装置などがある。
2. Description of the Related Art For example, as a technique studied by the inventor, in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit device, a plurality of semiconductor wafers aligned and held by a jig or the like are collectively accommodated in a reaction tube and a predetermined amount of semiconductor wafers are accommodated. There is a CVD apparatus which performs a thin film forming process by a chemical vapor deposition reaction or the like in a batch process under conditions of temperature and a reaction gas atmosphere.

【0003】このようなCVD装置には、たとえばウェ
ハ搭載密度を高めるために縦形反応管を用いた低圧CV
D装置があり、この方式は半導体ウェハを縦形のウェハ
ボートに水平積載するために高密度のウェハ充填が可能
となっている。この方式の課題は、反応ガスをいかに均
一に反応管内のそれぞれの半導体ウェハに供給するかに
ある。
In such a CVD apparatus, for example, a low pressure CV using a vertical reaction tube for increasing the wafer mounting density is used.
There is a D device, and this system enables high-density wafer filling because semiconductor wafers are horizontally loaded on a vertical wafer boat. The problem of this system is how to uniformly supply the reaction gas to each semiconductor wafer in the reaction tube.

【0004】この縦形反応管を用いた低圧CVD装置に
おいては、たとえば2種類の反応ガスを反応管内に導入
する方法として、別々の供給ノズルにより排気方向に向
かって反応ガスを導入するような構造が一般的に用いら
れている。このため、反応ガスが混合されるまでの助走
距離を充分にとったり、あるいは半導体ウェハの犠牲ダ
ミーまたは半導体ウェハが積載されない空間領域を設け
ることで反応ガスの混合を充分に行う方式が採用されて
いる。
In the low pressure CVD apparatus using the vertical reaction tube, for example, as a method of introducing two kinds of reaction gases into the reaction tube, there is a structure in which the reaction gas is introduced toward the exhaust direction by separate supply nozzles. It is commonly used. Therefore, a method has been adopted in which the reaction gas is sufficiently mixed by providing a sufficient run-up distance until the reaction gas is mixed, or by providing a sacrificial dummy of the semiconductor wafer or a space region where the semiconductor wafer is not loaded. .

【0005】なお、このようなCVD装置に関する技術
としては、たとえば昭和59年11月30日、株式会社
オーム社発行、社団法人電子通信学会編の「LSIハン
ドブック」P307〜P318などの文献に記載されて
いる。
A technique relating to such a CVD apparatus is described in documents such as "LSI Handbook" P307 to P318 published by Ohmsha Co., Ltd., edited by The Institute of Electronics and Communication Engineers on November 30, 1984. ing.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記のよう
な2種類の反応ガスを別々の供給ノズルから導入する構
造においては、ガス導入部付近での反応ガスの混合・分
解反応が悪いために充分な助走距離、空間領域または犠
牲ダミーが必要となり、よってこれらの条件を確保する
ことで全ての半導体ウェハの膜厚を均一にすることが難
しくなっている。特に、反応性の違いが大きい2種類の
反応ガスの場合には顕著となる。
By the way, in the structure in which the two kinds of reaction gases are introduced from separate supply nozzles as described above, the mixing and decomposition reactions of the reaction gases in the vicinity of the gas introduction portion are not sufficient. Therefore, it is difficult to make the film thickness of all the semiconductor wafers uniform by ensuring these conditions. In particular, it becomes remarkable in the case of two kinds of reaction gases having a large difference in reactivity.

【0007】たとえば、ウェハボートに積載される半導
体ウェハのうちの約2/3の膜厚均一性しか得ることが
できず、半導体ウェハの処理枚数に限りが生じている。
従って、このような処理結果の膜厚ばらつきによるウェ
ハ処理枚数の制限は処理能力に大きく関係し、さらに価
格的な問題にまで影響することになる。
For example, only about 2/3 of the film thickness uniformity of the semiconductor wafers loaded on the wafer boat can be obtained, and the number of processed semiconductor wafers is limited.
Therefore, the limitation of the number of wafers to be processed due to such a variation in the film thickness of the processing result is greatly related to the processing capacity, and further affects the price problem.

【0008】そこで、本発明の目的は、反応ガスの導入
方法を改善してガス導入部での反応ガスの混合・分解反
応をより促進し、混合・分解反応のばらつきを小さくす
ることでバッチ処理における膜厚の均一性を向上させ、
さらに助走距離または空間領域を縮小し、あるいは犠牲
ダミーの枚数を低減して処理能力を向上させることがで
きるガス導入構造およびそれを用いたCVD装置を提供
することにある。
Therefore, an object of the present invention is to improve the method of introducing the reaction gas to further promote the mixing / decomposing reaction of the reaction gas in the gas introducing section and to reduce the variation of the mixing / decomposing reaction, thereby performing the batch processing. The film thickness uniformity in
Another object of the present invention is to provide a gas introduction structure capable of reducing the run-up distance or space region or reducing the number of sacrificial dummies to improve the processing capacity, and a CVD apparatus using the same.

【0009】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。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【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、
以下のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0011】すなわち、本発明のガス導入構造は、2種
類以上の反応ガスを用いるCVD法に適用されるもので
あり、2種類以上の反応ガスの供給ノズル先端を極力近
づけて配置して、供給ノズル先端付近で反応ガスを混合
して導入するものである。
That is, the gas introduction structure of the present invention is applied to the CVD method using two or more kinds of reaction gases, and the tips of the supply nozzles of the two or more kinds of reaction gases are arranged as close as possible to each other and supplied. The reaction gas is mixed and introduced near the nozzle tip.

【0012】また、他のガス導入構造は、2種類以上の
反応ガスの供給ノズル内、またはこの供給ノズルが接続
されるガス配管内部で反応ガスを混合して導入するもの
である。
Another gas introduction structure is one in which reaction gases are mixed and introduced in a supply nozzle for two or more kinds of reaction gases or in a gas pipe connected to the supply nozzles.

【0013】特に、この2種類以上の反応ガスとして、
互いの反応性が大きく異なるガスとしたり、または互い
の流量が大きく異なるガスとするようにしたものであ
る。
Particularly, as the two or more kinds of reaction gases,
Gases having greatly different reactivities or gases having greatly different flow rates are used.

【0014】また、本発明のCVD装置は、前記ガス導
入構造を用い、2種類以上の反応ガスを反応管の内部に
導入し、この反応管の内部に収容されている半導体ウェ
ハ上にCVD法により所望の薄膜を形成するものであ
る。
Further, the CVD apparatus of the present invention uses the above-mentioned gas introduction structure to introduce two or more kinds of reaction gases into the reaction tube, and the CVD method is performed on the semiconductor wafer accommodated in the reaction tube. To form a desired thin film.

【0015】特に、このCVD装置を縦形反応管を用い
た低圧CVD装置として、縦形反応管の内部にウェハボ
ートに水平積載されている複数の半導体ウェハを収容
し、この複数の半導体ウェハをバッチ処理により一括し
て薄膜形成処理を行うようにし、さらにウェハボートを
回転できるようにしたものである。
In particular, this CVD apparatus is used as a low pressure CVD apparatus using a vertical reaction tube, and a plurality of semiconductor wafers horizontally loaded on a wafer boat are accommodated inside the vertical reaction tube, and the plurality of semiconductor wafers are batch processed. Thus, the thin film forming process is collectively performed, and the wafer boat can be rotated.

【0016】[0016]

【作用】前記したガス導入構造およびそれを用いたCV
D装置によれば、反応ガスの供給ノズル先端が極力近づ
けて配置されたり、あるいは供給ノズル内またはガス配
管内部で反応ガスが混合されることにより、たとえばC
VD装置の反応管におけるガス導入部での2種類以上の
反応ガスの混合・分解反応を促進させることができる。
The above-mentioned gas introduction structure and CV using the same
According to the apparatus D, the tip of the reaction gas supply nozzle is arranged as close as possible, or the reaction gas is mixed inside the supply nozzle or inside the gas pipe, so that, for example, C
It is possible to promote the mixing / decomposition reaction of two or more kinds of reaction gases in the gas introduction part of the reaction tube of the VD device.

【0017】これにより、反応ガスの混合・分解反応の
促進によって反応管内部が均一化されるので、混合・分
解反応のばらつきを小さくして膜厚の均一性を向上させ
ることができる。また、反応ガスの混合・分解反応の促
進によって助走距離または空間領域を小さくしたり、あ
るいは犠牲ダミーの枚数を少なくできるので、処理枚数
の向上を図ることができる。
As a result, the inside of the reaction tube is made uniform by accelerating the mixing / decomposing reaction of the reaction gas, so that the variation in the mixing / decomposing reaction can be reduced and the uniformity of the film thickness can be improved. Further, by promoting the reaction gas mixing / decomposition reaction, the run-up distance or the space region can be reduced, or the number of sacrificial dummies can be reduced, so that the number of processed wafers can be improved.

【0018】特に、反応性または流量が大きく異なる2
種類以上の反応ガスを用いた場合、バッチ処理により複
数の半導体ウェハの薄膜形成を行う縦形反応管を用いた
場合、さらにウェハボートを回転できる低圧CVD装置
に用いた場合に、複数の半導体ウェハの膜厚を均一化さ
せ、かつ処理枚数を増加させることができるので、薄膜
形成処理におけるスループットの向上が実現できる。
Particularly, the reactivity or the flow rate is greatly different.
When using more than one kind of reaction gas, when using a vertical reaction tube for forming thin films of a plurality of semiconductor wafers by batch processing, and when using a low-pressure CVD device capable of rotating a wafer boat, Since the film thickness can be made uniform and the number of processed films can be increased, the throughput in the thin film forming process can be improved.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0020】(実施例1)図1は本発明の一実施例であ
るCVD装置の構成を示す概略図、図2(a),(b)は本実
施例のCVD装置における反応管の平面断面および側面
断面を示す概略図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a CVD apparatus which is an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are plan sectional views of a reaction tube in the CVD apparatus of this embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram showing a side cross section.

【0021】まず、図1により本実施例のCVD装置の
構成を説明する。
First, the structure of the CVD apparatus of this embodiment will be described with reference to FIG.

【0022】本実施例のCVD装置は、たとえば2種類
の反応ガスを用いた縦形低圧CVD装置とされ、CVD
法により所望の薄膜を半導体ウェハ上に形成する反応管
1と、反応管1の外部より加熱するヒータ2と、ウェハ
ボートに積載されている半導体ウェハを反応管の内部に
搬送する搬送室3と、半導体ウェハをカセットとウェハ
ボートとの間で移し換える搬送ロボット4とから構成さ
れている。
The CVD apparatus of this embodiment is a vertical low-pressure CVD apparatus using, for example, two types of reaction gases.
A reaction tube 1 for forming a desired thin film on a semiconductor wafer by a method, a heater 2 for heating from the outside of the reaction tube 1, and a transfer chamber 3 for transferring a semiconductor wafer loaded on a wafer boat into the reaction tube. , A transfer robot 4 for transferring semiconductor wafers between a cassette and a wafer boat.

【0023】反応管1は、たとえば図2(a) に示すよう
に、一方の反応ガスの供給ノズル5が略L字型、他方の
供給ノズル6はI字型の形状とされ、2種類の反応ガス
の供給ノズル5,6の先端が極力近づけて配置されてい
る。この略L字型の供給ノズル5からは、たとえば大流
量の反応ガス、I字型の供給ノズル6からは小流量の反
応ガスが供給される。
In the reaction tube 1, as shown in FIG. 2 (a), for example, one reaction gas supply nozzle 5 has a substantially L-shape and the other supply nozzle 6 has an I-shape. The tips of the reaction gas supply nozzles 5 and 6 are arranged as close to each other as possible. For example, a large flow rate of reaction gas is supplied from the substantially L-shaped supply nozzle 5, and a small flow rate of reaction gas is supplied from the I-shaped supply nozzle 6.

【0024】また、この反応管1の内部は、図2に示す
ように、インナーチューブ7とアウターチューブ8の2
重構造でOリングなどにより外部からシールされてお
り、インナーチューブ7内に半導体ウェハ9が積載され
ているウェハボート10が収容されている。このウェハ
ボート10の下部には保温筒11が配置され、この保温
筒11の部分が予備加熱領域として設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, the inside of the reaction tube 1 is composed of an inner tube 7 and an outer tube 8.
A wafer boat 10 in which a semiconductor wafer 9 is loaded is housed in the inner tube 7 which is sealed from the outside by an O-ring or the like in a heavy structure. A heat retaining cylinder 11 is arranged below the wafer boat 10, and the heat retaining cylinder 11 is provided as a preheating region.

【0025】さらに、この反応管1の内部においては、
2つの供給ノズル5,6から供給された2種類の反応ガ
スが加熱されてウェハボート10が収容されるインナー
チューブ7の内部に供給され、熱分解反応によって半導
体ウェハ9上に薄膜が蓄積され、残留ガスは反応管1の
内部上部、インナーチューブ7とアウターチューブ8の
間を通って真空ポンプにより外部に排出される。
Further, inside the reaction tube 1,
Two kinds of reaction gases supplied from the two supply nozzles 5 and 6 are heated and supplied to the inside of the inner tube 7 in which the wafer boat 10 is housed, and a thin film is accumulated on the semiconductor wafer 9 by a thermal decomposition reaction. The residual gas passes through the upper part inside the reaction tube 1, between the inner tube 7 and the outer tube 8 and is discharged to the outside by a vacuum pump.

【0026】ヒータ2は、たとえば抵抗加熱または誘導
加熱によるホットウォール方式が採用され、反応管1の
外部より加熱することで熱エネルギーによって反応ガス
の分解反応が促進される。
The heater 2 adopts a hot wall system by resistance heating or induction heating, for example, and heating from the outside of the reaction tube 1 promotes decomposition reaction of the reaction gas by thermal energy.

【0027】搬送室3は、たとえばボートエレベータ1
2によって半導体ウェハ9が積載されているウェハボー
ト10が上下動され、ウェハボート10は薄膜形成処理
のために反応管1の内部に上昇され、また処理の終了後
は搬送室3の内部に下降して半導体ウェハ9の移し換え
が行われる。
The transfer chamber 3 is, for example, a boat elevator 1
2, the wafer boat 10 on which the semiconductor wafers 9 are loaded is moved up and down, the wafer boat 10 is moved up into the reaction tube 1 for the thin film forming process, and is lowered into the transfer chamber 3 after the process is completed. Then, the semiconductor wafer 9 is transferred.

【0028】搬送ロボット4は、たとえば減圧状態によ
って半導体ウェハ9を真空吸着するロボットとされ、カ
セット(図示せず)に収納されている薄膜形成処理前の
半導体ウェハ9が1枚または数枚ずつウェハボート10
に移し換えられ、また処理の終了後はウェハボート10
からカセットに移し換えられる。
The transfer robot 4 is, for example, a robot that vacuum-sucks the semiconductor wafers 9 in a depressurized state, and one or several semiconductor wafers 9 before thin film formation processing are housed in a cassette (not shown). Boat 10
Wafer boat 10 after completion of processing.
To be transferred to a cassette.

【0029】次に、本実施例の作用について、SiH4
とPH3 の2種類の反応ガスによりゲート電極などのド
ープトポリシリコン膜を形成する場合を説明する。
Next, regarding the operation of this embodiment, SiH 4
A case where a doped polysilicon film such as a gate electrode is formed by using two kinds of reaction gases, i.e., PH 3 and PH 3 , will be described.

【0030】この薄膜の成膜工程においては、まず搬送
ロボット4によって複数の半導体ウェハ9を1枚または
数枚ずつカセットから搬送室3の内部のウェハボート1
0に移し換え、その後複数の半導体ウェハ9が積載され
ているウェハボート10をボートエレベータ12によっ
て搬送室3の内部から反応管1の内部に搬送する。
In the thin film forming process, first, the transfer robot 4 transfers a plurality of semiconductor wafers 9 from the cassette to the wafer boat 1 inside the transfer chamber 3 from a cassette one by one or several cassettes.
Then, the wafer boat 10 on which a plurality of semiconductor wafers 9 are loaded is transferred from the inside of the transfer chamber 3 to the inside of the reaction tube 1 by the boat elevator 12.

【0031】さらに、反応管1の内部において、反応管
1の外部からヒータ2による加熱によって約600度の
温度とし、かつ薄膜を形成する2種類の反応ガスを導入
して、所定の温度および反応ガス雰囲気の条件下で、ウ
ェハボート10に積載されている複数の半導体ウェハ9
の表面にCVD法によって所望とする薄膜を堆積する。
Further, inside the reaction tube 1, a temperature of about 600 ° C. is obtained from the outside of the reaction tube 1 by heating with the heater 2, and two kinds of reaction gases for forming a thin film are introduced, and a predetermined temperature and reaction are performed. A plurality of semiconductor wafers 9 loaded on the wafer boat 10 under the gas atmosphere condition
A desired thin film is deposited on the surface of the substrate by the CVD method.

【0032】この場合に、反応管1の内部へは、略L字
型の供給ノズル5から大流量のSiH4 ガスをI字型の
供給ノズル6の先端方向に向けて供給し、かつI字型の
供給ノズル6から小流量のPH3 ガスを供給する。これ
により、大流量のSiH4 ガスに小流量のPH3 ガスが
混合され易くなり、2種類の反応ガスを供給ノズル5,
6の先端付近で充分に混合させることができる。
In this case, a large flow rate of SiH 4 gas is supplied to the inside of the reaction tube 1 from the substantially L-shaped supply nozzle 5 toward the tip direction of the I-shaped supply nozzle 6, and the I-shaped supply nozzle 6 is supplied. A small flow rate of PH 3 gas is supplied from the mold supply nozzle 6. As a result, the high flow rate SiH 4 gas is easily mixed with the low flow rate PH 3 gas, and two types of reaction gases are supplied to the supply nozzle 5,
It can be sufficiently mixed near the tip of 6.

【0033】そして、充分に混合されたSiH4 ガスと
PH3 ガスを、ウェハボート10が収容されているイン
ナーチューブ7の内部に供給し、所定の温度および反応
ガス雰囲気の条件下で、熱分解反応によってウェハボー
ト10に積載されている半導体ウェハ9上にPをドープ
したポリシリコンのドープトポリシリコン膜を形成す
る。
Then, the sufficiently mixed SiH 4 gas and PH 3 gas are supplied to the inside of the inner tube 7 in which the wafer boat 10 is accommodated, and pyrolyzed under the conditions of a predetermined temperature and a reaction gas atmosphere. By the reaction, a doped polysilicon film of polysilicon doped with P is formed on the semiconductor wafer 9 loaded on the wafer boat 10.

【0034】これにより、ウェハボート10に積載され
ている半導体ウェハ9について、ウェハボート10の下
側に積載されている半導体ウェハ9に対しても充分に混
合された反応ガスを供給することができ、ウェハボート
10に積載されている全ての半導体ウェハ9における混
合・分解反応を促進してばらつきを小さくすることがで
きる。
As a result, with respect to the semiconductor wafers 9 loaded on the wafer boat 10, a sufficiently mixed reaction gas can be supplied to the semiconductor wafers 9 loaded on the lower side of the wafer boat 10. It is possible to promote the mixing / decomposition reaction in all the semiconductor wafers 9 loaded on the wafer boat 10 and reduce the variation.

【0035】さらに、インナーチューブ7の内部におい
て、複数の半導体ウェハ9へのドープトポリシリコン膜
の形成処理が行われた後は、処理後の2種類の反応ガス
による残留ガスを反応管1の内部上部からインナーチュ
ーブ7とアウターチューブ8の間を通って真空ポンプに
より外部に排出する。
Furthermore, after the doped polysilicon film is formed on the plurality of semiconductor wafers 9 inside the inner tube 7, residual gas from the two reaction gases after the treatment is removed from the reaction tube 1 by the reaction gas. It is discharged from the upper part of the inside through a space between the inner tube 7 and the outer tube 8 to the outside by a vacuum pump.

【0036】その後、薄膜形成処理が終了した複数の半
導体ウェハ9が積載されているウェハボート10をボー
トエレベータ12によって反応管1の内部から搬送室3
の内部に搬送し、その後複数の半導体ウェハ9を1枚ま
たは数枚ずつウェハボート10からカセットに搬送ロボ
ット4によって移し換える。これにより、1カセットの
複数の半導体ウェハ9の薄膜形成処理が終了し、以降カ
セット毎に上記の処理を繰り返して行う。
After that, the wafer boat 10 on which the plurality of semiconductor wafers 9 for which the thin film forming process has been completed is loaded is moved from the inside of the reaction tube 1 to the transfer chamber 3 by the boat elevator 12.
After that, the plurality of semiconductor wafers 9 are transferred one by one or several semiconductor wafers 9 from the wafer boat 10 to the cassette by the transfer robot 4. As a result, the thin film forming process for the plurality of semiconductor wafers 9 in one cassette is completed, and the above process is repeated for each cassette thereafter.

【0037】従って、本実施例のCVD装置によれば、
SiH4 ガスの供給ノズル5を略L字型、PH3 ガスの
供給ノズル6をI字型の形状として互いの供給ノズル
5,6の先端を極力近づけることにより、供給ノズル
5,6の先端近くでのガスの充分な混合によって分解反
応が促進されることで、予備加熱領域のガス供給蓄積状
態が向上し、広範囲において半導体ウェハ9上の薄膜の
膜厚均一性を向上させることができる。
Therefore, according to the CVD apparatus of this embodiment,
By making the SiH 4 gas supply nozzle 5 substantially L-shaped and the PH 3 gas supply nozzle 6 I-shaped so that the tips of the supply nozzles 5 and 6 are as close as possible to each other, the tips of the supply nozzles 5 and 6 are close to each other. Since the decomposition reaction is promoted by the sufficient mixing of the gas in (1), the gas supply and accumulation state in the preheating region is improved, and the film thickness uniformity of the thin film on the semiconductor wafer 9 can be improved over a wide range.

【0038】特に、大流量のSiH4 ガスを小流量のP
3 ガスに向けて供給することにより、大流量のSiH
4 ガスと小流量のPH3 ガスとを供給ノズル5,6の先
端付近で充分に混合させることができる。
In particular, a large flow rate of SiH 4 gas is used for a small flow rate of P
High flow rate of SiH by supplying toward H 3 gas
It is possible to sufficiently mix the 4 gas and the PH 3 gas with a small flow rate in the vicinity of the tips of the supply nozzles 5 and 6.

【0039】また、予備加熱領域を小さくできるため、
助走距離または空間領域を小さくし、あるいは犠牲ダミ
ーの枚数を少なくできるので、半導体ウェハ9の処理枚
数をおよそ15%程度増加させることができる。
Further, since the preheating area can be reduced,
Since the run-up distance or the space area can be reduced or the number of sacrificial dummies can be reduced, the number of processed semiconductor wafers 9 can be increased by about 15%.

【0040】(実施例2)図3は本発明の他の実施例で
あるCVD装置における反応管の平面断面を示す概略図
である。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a schematic view showing a plane cross section of a reaction tube in a CVD apparatus which is another embodiment of the present invention.

【0041】本実施例のCVD装置は、実施例1と同様
に2種類の反応ガスを用いた縦形低圧CVD装置とさ
れ、実施例1との相違点は反応管へのガスの導入構造が
異なる点である。すなわち、本実施例の反応管1aにお
いては、反応管1aの内部に反応ガスを導入する前に供
給ノズル5a,6aの内部で2種類の反応ガスを混合す
る構造とするものであり、図3に示すようにSiH4
スの供給ノズル5aとPH3 ガスの供給ノズル6aの先
端を結合し、これによって充分に混合された反応ガスを
反応管1aの内部に供給できるようになっている。
The CVD apparatus of the present embodiment is a vertical low pressure CVD apparatus using two kinds of reaction gases as in the case of Embodiment 1. The difference from Embodiment 1 is the gas introduction structure into the reaction tube. It is a point. That is, the reaction tube 1a of this embodiment has a structure in which two kinds of reaction gases are mixed inside the supply nozzles 5a and 6a before the reaction gas is introduced into the reaction tube 1a. As shown in FIG. 3 , the tip of the SiH 4 gas supply nozzle 5a and the PH 3 gas supply nozzle 6a are connected to each other, so that a sufficiently mixed reaction gas can be supplied into the reaction tube 1a.

【0042】従って、本実施例のCVD装置によれば、
SiH4 ガスの供給ノズル5aとPH3 ガスの供給ノズ
ル6aの先端を結合することにより、実施例1と同様に
予備加熱領域のガス供給蓄積状態を向上させて広範囲に
おいて半導体ウェハ上の薄膜の膜厚均一性を向上させる
ことができ、また予備加熱領域が小さくできるので半導
体ウェハの処理枚数を増加させることができる。
Therefore, according to the CVD apparatus of this embodiment,
By connecting the tips of the SiH 4 gas supply nozzle 5a and the PH 3 gas supply nozzle 6a to each other, the gas supply and accumulation state in the preheating region is improved in the same manner as in Example 1, and the thin film film on the semiconductor wafer is widely spread. Since the thickness uniformity can be improved and the preheating area can be reduced, the number of processed semiconductor wafers can be increased.

【0043】(実施例3)図4は本発明のさらに他の実
施例であるCVD装置における反応管の側面断面を示す
概略図である。
(Embodiment 3) FIG. 4 is a schematic view showing a side cross section of a reaction tube in a CVD apparatus which is still another embodiment of the present invention.

【0044】本実施例のCVD装置は、実施例1および
2と同様に2種類の反応ガスを用いた縦形低圧CVD装
置とされ、実施例1および2によるガスの導入構造に加
えて、さらにウェハボートを回転させる構造とするもの
である。すなわち、本実施例の反応管1bにおいては、
反応管1bの内部に反応ガスを導入すると同時に、図4
に示すように複数の半導体ウェハが積載されているウェ
ハボート10bが回転できるようになっている。
The CVD apparatus of this embodiment is a vertical low-pressure CVD apparatus using two kinds of reaction gases as in the case of Embodiments 1 and 2. In addition to the gas introduction structure of Embodiments 1 and 2, a wafer is further added. The structure is such that the boat is rotated. That is, in the reaction tube 1b of this example,
At the same time when the reaction gas is introduced into the reaction tube 1b, as shown in FIG.
As shown in, the wafer boat 10b on which a plurality of semiconductor wafers are loaded can be rotated.

【0045】従って、本実施例のCVD装置によれば、
ウェハボート10bが回転できることにより、実施例1
および2に比べて2種類の反応ガスの混合をより促進さ
せることができるので、さらに予備加熱領域のガス供給
蓄積状態を向上させて広範囲において半導体ウェハ上の
薄膜の膜厚均一性をより一層向上させることができ、ま
た予備加熱領域が小さくできるので半導体ウェハの処理
枚数をより一層増加させることができる。
Therefore, according to the CVD apparatus of this embodiment,
Since the wafer boat 10b can rotate, the first embodiment
Since it is possible to further promote the mixing of two kinds of reaction gases as compared with 2 and 2, it is possible to further improve the gas supply and accumulation state in the preheating region and further improve the film thickness uniformity of the thin film on the semiconductor wafer in a wide range. Moreover, since the preheating area can be reduced, the number of processed semiconductor wafers can be further increased.

【0046】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例1〜3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
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the first to third embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0047】たとえば、前記実施例のCVD装置につい
ては、SiH4 とPH3 の2種類の反応ガスによりゲー
ト電極などのドープトポリシリコン膜を形成する場合に
ついて説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、SiH4 とPH3 の2種類の反応ガスによ
るHTO(High-Temperature-Oxide)膜などの絶縁膜、
窒化膜、酸化膜またはPSG膜などの絶縁膜、さらに他
のメタルCVD膜などについても広く適用可能である。
For example, with respect to the CVD apparatus of the above-mentioned embodiment, the case where a doped polysilicon film such as a gate electrode is formed by using two kinds of reaction gases of SiH 4 and PH 3 has been described. Insulating film such as HTO (High-Temperature-Oxide) film by two kinds of reaction gas of SiH 4 and PH 3 ,
It can be widely applied to an insulating film such as a nitride film, an oxide film or a PSG film, and other metal CVD film.

【0048】また、3種類の反応ガスを用いる場合、さ
らにこれ以上の反応ガスを用いる場合のガス導入構造と
しても広く適用可能であることはいうまでもない。
Needless to say, when three kinds of reaction gases are used, it can be widely applied as a gas introduction structure when more reaction gases are used.

【0049】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利用分野である縦形低圧CVD装
置に適用した場合について説明したが、これに限定され
るものではなく、横形などの他のCVD装置、さらに2
種類以上の反応ガスを用いる他の装置についても広く適
用可能である。
In the above description, the case where the invention made by the present inventor is mainly applied to the vertical low-pressure CVD apparatus, which is the field of use thereof, has been described, but the present invention is not limited to this, and other CVD such as horizontal CVD is used. Equipment, two more
It is also widely applicable to other devices that use more than one type of reaction gas.

【0050】[0050]

【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、
以下のとおりである。
Advantageous effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described.
It is as follows.

【0051】(1).反応ガスの供給ノズル先端を極力近づ
けて配置することにより、供給ノズル先端付近で2種類
以上の反応ガスを充分に混合して導入することができる
ので、ガス導入部における2種類以上の反応ガスの混合
・分解反応を促進させることが可能となる。
(1). By disposing the tip of the reaction gas supply nozzle as close as possible, it is possible to sufficiently mix and introduce two or more kinds of reaction gases near the tip of the supply nozzle. It becomes possible to promote the mixing / decomposition reaction of two or more kinds of reaction gases.

【0052】(2).反応ガスの供給ノズル内またはこの供
給ノズルが接続されるガス配管内部で反応ガスを混合す
ることにより、前記(1) と同様にガス導入部における2
種類以上の反応ガスの混合・分解反応を促進させること
が可能となる。
(2). By mixing the reaction gas in the reaction gas supply nozzle or in the gas pipe to which this supply nozzle is connected, as in the above (1), the gas in the gas introduction part
It becomes possible to promote the mixing / decomposition reaction of more than one kind of reaction gas.

【0053】(3).特に互いの反応性または流量が大きく
異なる反応ガスを用い、2種類以上の反応ガスの混合・
分解反応の違いが顕著化する場合でも、反応ガスの混合
・分解反応の促進によって均一化して混合・分解反応の
ばらつきを低減することが可能となる。
(3). In particular, by using reaction gases whose reactivities or flow rates greatly differ from each other, mixing of two or more kinds of reaction gases
Even if the difference in the decomposition reaction becomes noticeable, it is possible to reduce the variation in the mixing / decomposition reaction by homogenizing the reaction gas by promoting the mixing / decomposition reaction.

【0054】(4).半導体ウェハ上にCVD法により所望
の薄膜を形成するCVD装置に用いた場合には、反応管
のガス導入部における反応ガスの混合・分解反応の促進
によって反応管内部を均一化することができるので、混
合・分解反応のばらつきを小さくして膜厚の均一性を向
上させることが可能となる。
(4). When used in a CVD apparatus for forming a desired thin film on a semiconductor wafer by a CVD method, the inside of the reaction tube is cleaned by accelerating the mixing / decomposition reaction of the reaction gas in the gas introducing part of the reaction tube. Since it can be made uniform, it is possible to improve the uniformity of the film thickness by reducing the variation in the mixing / decomposition reaction.

【0055】(5).前記(4) により、反応ガスの混合・分
解反応が促進されるので、反応管内部において広範囲に
反応ガスの供給・蓄積状態が向上し、助走距離または空
間領域を小さくしたり、あるいは犠牲ダミーの枚数を少
なくすることができるので、処理枚数の向上を図ること
が可能となる。
(5) By the above (4), the reaction gas mixing / decomposition reaction is promoted, so that the supply / accumulation state of the reaction gas is improved in a wide range inside the reaction tube, and the running distance or the space region is reduced. Alternatively, the number of sacrificial dummies can be reduced, so that the number of processed sheets can be improved.

【0056】(6).特にCVD装置として縦形反応管を用
いた低圧CVD装置としたり、複数の半導体ウェハが水
平積載されているウェハボートを回転させる場合には、
複数の半導体ウェハをバッチ処理により一括して均一化
された膜厚の薄膜形成処理を行うことが可能となる。
(6) Especially when a low pressure CVD apparatus using a vertical reaction tube is used as the CVD apparatus or when a wafer boat on which a plurality of semiconductor wafers are horizontally loaded is rotated,
It becomes possible to collectively perform a thin film forming process of a uniform film thickness on a plurality of semiconductor wafers by batch processing.

【0057】(7).前記(1) 〜(6) により、2種類以上の
反応ガスの導入構造、さらにこれを用いたCVD装置に
おいて、ガス導入部での反応ガスの混合・分解反応をよ
り促進させ、この混合・分解反応のばらつきを小さくす
ることでバッチ処理における膜厚の均一性を向上させ、
かつ処理枚数を増加させることができるので、薄膜形成
処理におけるスループットの向上が可能となる。
(7) By the above (1) to (6), it is possible to further improve the mixing / decomposition reaction of the reaction gas in the gas introducing section in the structure for introducing two or more kinds of reaction gas and the CVD apparatus using the structure. The uniformity of the film thickness in the batch process is improved by promoting the dispersion and reducing the variation of the mixing / decomposition reaction.
Moreover, since the number of processed sheets can be increased, the throughput in the thin film forming process can be improved.

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

【図1】本発明の実施例1であるCVD装置の構成を示
す概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a CVD apparatus that is Embodiment 1 of the present invention.

【図2】(a),(b) は実施例1のCVD装置における反応
管の平面断面および側面断面を示す概略図である。
2 (a) and 2 (b) are schematic views showing a plane cross section and a side cross section of a reaction tube in the CVD apparatus of Example 1. FIG.

【図3】本発明の実施例2であるCVD装置における反
応管の平面断面を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a plane cross section of a reaction tube in a CVD apparatus that is Embodiment 2 of the present invention.

【図4】本発明の実施例3であるCVD装置における反
応管の側面断面を示す概略図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a side cross-section of a reaction tube in a CVD apparatus that is Embodiment 3 of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a,1b 反応管 2 ヒータ 3 搬送室 4 搬送ロボット 5,5a 供給ノズル 6,6a 供給ノズル 7 インナーチューブ 8 アウターチューブ 9 半導体ウェハ 10,10b ウェハボート 11 保温筒 12 ボートエレベータ 1, 1a, 1b Reaction tube 2 Heater 3 Transfer chamber 4 Transfer robot 5,5a Supply nozzle 6,6a Supply nozzle 7 Inner tube 8 Outer tube 9 Semiconductor wafer 10, 10b Wafer boat 11 Heat retaining tube 12 Boat elevator

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2種類以上の反応ガスを用いるCVD法
のガス導入構造であって、前記2種類以上の反応ガスの
供給ノズル先端が極力近づけて配置され、前記2種類以
上の反応ガスが前記供給ノズル先端付近で混合されて導
入されることを特徴とするガス導入構造。
1. A gas introduction structure for a CVD method using two or more kinds of reaction gases, wherein the tip of a supply nozzle for the two or more kinds of reaction gases is arranged as close as possible, and the two or more kinds of reaction gases are A gas introduction structure characterized by being mixed and introduced near the tip of a supply nozzle.
【請求項2】 2種類以上の反応ガスを用いるCVD法
のガス導入構造であって、前記2種類以上の反応ガスの
供給ノズル内、またはこの供給ノズルが接続されるガス
配管内部で前記2種類以上の反応ガスが混合されて導入
されることを特徴とするガス導入構造。
2. A gas introduction structure of a CVD method using two or more kinds of reaction gas, wherein the two kinds are provided in a supply nozzle for the two or more kinds of reaction gas or in a gas pipe to which the supply nozzle is connected. A gas introduction structure characterized in that the above reaction gases are mixed and introduced.
【請求項3】 請求項1または2記載のガス導入構造で
あって、前記2種類以上の反応ガスは互いの反応性が大
きく異なるガスとされることを特徴とするガス導入構
造。
3. The gas introducing structure according to claim 1 or 2, wherein the two or more kinds of reactive gases are gases having greatly different reactivities.
【請求項4】 請求項1、2または3記載のガス導入構
造であって、前記2種類以上の反応ガスは互いの流量が
大きく異なるガスとされることを特徴とするガス導入構
造。
4. The gas introducing structure according to claim 1, 2 or 3, wherein the two or more kinds of reaction gases have different flow rates from each other.
【請求項5】 請求項1、2、3または4記載のガス導
入構造を用いたCVD装置であって、前記2種類以上の
反応ガスが反応管の内部に導入され、この反応管の内部
に収容されている半導体ウェハ上にCVD法により所望
の薄膜が形成されることを特徴とするCVD装置。
5. A CVD apparatus using the gas introduction structure according to claim 1, wherein the two or more kinds of reaction gases are introduced into a reaction tube, and the reaction tube is introduced into the reaction tube. A CVD apparatus in which a desired thin film is formed on a contained semiconductor wafer by a CVD method.
【請求項6】 請求項5記載のCVD装置であって、こ
のCVD装置が縦形反応管を用いた低圧CVD装置とさ
れ、前記縦形反応管の内部にウェハボートに水平積載さ
れている複数の半導体ウェハが収容され、この複数の半
導体ウェハがバッチ処理により一括して薄膜形成処理が
行われることを特徴とするCVD装置。
6. The CVD apparatus according to claim 5, wherein the CVD apparatus is a low pressure CVD apparatus using a vertical reaction tube, and a plurality of semiconductors horizontally loaded on a wafer boat inside the vertical reaction tube. A CVD apparatus, in which wafers are accommodated, and a plurality of semiconductor wafers are collectively subjected to thin film formation processing by batch processing.
【請求項7】 請求項6記載のCVD装置であって、前
記複数の半導体ウェハが水平積載されているウェハボー
トが回転可能とされることを特徴とするCVD装置。
7. The CVD apparatus according to claim 6, wherein a wafer boat on which the plurality of semiconductor wafers are horizontally loaded is rotatable.
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