JPH11154670A - 化学的気相成長成膜装置 - Google Patents

化学的気相成長成膜装置

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JPH11154670A
JPH11154670A JP9319594A JP31959497A JPH11154670A JP H11154670 A JPH11154670 A JP H11154670A JP 9319594 A JP9319594 A JP 9319594A JP 31959497 A JP31959497 A JP 31959497A JP H11154670 A JPH11154670 A JP H11154670A
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quartz boat
wafer
vapor deposition
film
wafers
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Shiyouji Nohama
祥二 野浜
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 3枚以上のウエハに膜厚及び膜質が同じCV
D膜を成膜するようにした化学的気相成長成膜装置を提
供する。 【解決手段】 本発明に係るLPCVD装置は、3枚以
上のウエハをウエハ周縁部で平行かつ水平に保持して、
搭載する縦型の石英ボート40と、石英ボート40を収
容するプロセスチャンバと、原料ガスをプロセスチャン
バの下部に導入するガス導入インジェクタ20とを備
え、石英ボート40の下端から上端に向けプロセスチャ
ンバ内で原料ガスを流して、化学的気相成長法によりC
VD膜をウエハ面に成膜する縦型の化学的気相成長成膜
装置である。石英ボート40は、ウエハ同士の間隔が石
英ボート40の下端から上端にかけて段階的に大きくな
るようにウエハを保持するようにされている。これによ
り、ウエハに供給される原料ガス分子の量を均一にする
ことができ、よって、石英ボート40に搭載されるウエ
ハ同士の膜厚及び膜質の均一性を向上させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハのよ
うな半導体基板表面に、化学的気相成長法を用いてCV
D膜の成膜を行う化学的気相成長成膜装置に関し、更に
詳細には、3枚以上のウエハ上に互いに均一な膜厚、膜
質のCVD膜、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜
等を成膜する化学的気相成長成膜装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程では、化学的気相
成長法(Chemical Vapor Deposition)を使って、種々の
CVD膜を基板上に成膜している。化学的気相成長法を
実施する化学的気相成長成膜装置には、例えば、常圧C
VD装置、減圧CVD装置、プラズマCVD装置等の種
類がある。
【0003】ここで、図2を参照して、減圧化学的気相
成長法の実施に使用する従来の縦型減圧式の化学的気相
成長装置(以下、LPCVD装置)の構成を説明する。
図2は、LPCVD装置の構成を示す模式的縦断面側面
図である。従来のLPCVD装置10は、石英製の円筒
状インナーチューブ12を内部に収容する縦型の石英製
のアウターチューブ14と、石英アウターチューブ14
の周囲に設けられ、石英アウターチューブ14を加熱す
るヒータ16と、アウターチューブ14から反応ガスの
残りを排気して所定の真空圧に維持する真空ポンプ18
と備えている。更に、アウターチューブ14は、側壁下
部に、反応ガスをインナーチューブ12に送入するガス
導入インジェクタ20及び真空ポンプ16に接続する排
気口22を備えている。アウターチューブ14の下端部
には着脱自在なマニホールド24が装着されており、マ
ニホールド24を取り外して、被成膜物である多数枚の
ウエハWを水平に保持する石英ボート26をインナーチ
ューブ12内に送入するようになっている。石英ボート
26は、キャップ28を介してマニホールド24上に支
持されている。ヒータ16は、上から下に、順次、設け
られた、上部ヒーターユニット16A、中部ヒーターユ
ニット16B、及び下部ヒーターユニット16Cからな
る。
【0004】石英ボート26は、図3に示すように、ウ
エハ周縁部を取り囲むようにほぼ等間隔で配置された複
数本の石英柱32と、石英柱32を連結するリング状の
連結輪34とを備えている。各石英柱32の内側には、
ウエハ周縁部を支持するために、水平方向に延びる支持
溝36が、図3(a)及び(c)に示すように、設けて
ある。CVD膜を成膜する際に、石英ボート26に収容
されたウエハWは、図3(b)及び(c)に示すよう
に、ウエハ周縁部を支持溝36に挿入して保持されてい
る。ここで、図3(a)は従来の化学的気相成長成膜装
置に備える石英ボートの構成を示す斜視図、図3(b)
は石英ボートの平面図、及び図3(c)は石英ボートの
石英柱のウエハ支持溝を示す断面図である。また、図4
は、石英ボートの部分断面拡大側面図である。
【0005】ウエハ上にCVD膜を成膜する際には、石
英ボート26にウエハWを水平に収容して、ヒータ16
で加熱したインナーチューブ12内に送入し、次いで真
空ポンプ16により吸引して減圧状態にして材料ガスを
導入する。これにより、化学的気相成長が、ウエハW上
で起こり、CVD膜がウエハW上に形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、CVD膜の
成膜で重要なことは、ウエハ全面にわたり均一な膜厚で
均質な膜を成膜することである。例えば、CVD膜のウ
エハ面内均一性が悪いと、後工程で実施される露光作業
が制約され、膜の光学定数の均一化などの要求を満たす
ことが難しくなる。しかし、従来のLPCVD装置で
は、ウエハ上に成膜されるCVD膜は、石英ボートの下
部26Aのウエハでは厚く、石英ボートの上部26Bの
ウエハでは薄いという問題があった。以上の説明では、
LPCVD装置を例にして説明したが、LPCVD装置
以外の常圧CVD装置でも同じような問題があった。こ
の問題の対策として、各ウエハに均一に成膜されるよう
に、炉内、すなわちインナーチューブ内のゾーンが所定
の温度勾配を有するようにコントロールする方法もある
が、各ウエハでの反応温度が異なると成膜されるCVD
膜の膜質がウエハ毎に異なるため、一定の膜質のCVD
膜を成膜することができないという別の問題が生じる。
以上のような事情に照らして、本発明の目的は、3枚以
上のウエハに膜厚及び膜質が同じCVD膜を成膜するよ
うにした化学的気相成長成膜装置を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者は、CVD膜の
成膜に際し、従来のLPCVD装置では、ウエハ上に成
膜されるCVD膜の膜厚が上記のようにばらつく原因を
調べ、次のことを見い出した。従来の石英ボート26で
は、成膜の時に、石英ボートの下部26A、すなわちガ
ス導入インジェクタ20の近傍では、ウエハに到達する
原料ガス分子の量が多く、ウエハ面に充分に原料ガスが
供給されている。従って、CVD膜の成長の律速はCV
D反応速度によって決められ、このため、CVD膜の成
長速度は比較的速い。一方、石英ボートの上部26B、
すなわちガス導入インジェクタから遠いゾーンでは、ウ
エハに到達する原料ガス分子の量が石英ボートの上部2
6Aに比べ少なく、ウエハ面に供給される原料ガスが充
分でない。従って、CVD膜の成長の律速は原料ガスの
供給速度によって決められ、このため、CVD膜の成長
速度は比較的遅い。そこで、本発明者は、ウエハに供給
される原料ガスの供給速度を石英ボートに搭載された全
てのウエハで均一にすることを検討し、ウエハ同士の間
隔(以下、ウエハピッチと言う)を下端から上端にかけ
て段階的に変化させることを考え付き、実験を重ねて本
発明を完成するに到った。
【0008】上記目的を達成するために、本発明に係る
化学的気相成長成膜装置は、3枚以上のウエハをウエハ
周縁部で平行かつ水平に保持して、搭載する縦型の石英
ボートと、石英ボートを収容するプロセスチャンバと、
原料ガスをプロセスチャンバの下部に導入するガス導入
インジェクタとを備え、石英ボートの下端から上端に向
けプロセスチャンバ内で原料ガスを流して、化学的気相
成長法によりCVD膜をウエハ面に成膜する縦型の化学
的気相成長成膜装置において、石英ボートは、ウエハ同
士の間隔が石英ボートの下端から上端にかけて段階的に
大きくなるようにウエハを保持するようにしたことを特
徴としている。
【0009】本発明の好適な実施態様では、石英ボート
が、ウエハ周縁部を取り囲むように離隔、配置された複
数本の縦石英柱と、縦石英柱の内側に設けられた水平方
向に延在する支持溝とを有し、支持溝の上下の間隔が石
英ボートの下端から上端にかけて段階的に大きくなって
おり、支持溝にウエハ周縁部を挿入してウエハを支持す
るように構成されている。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る化学的気相成長成膜装置
の実施形態の例であって、図1は、本実施形態例の化学
的気相成長成膜装置に設けられた、ウエハを保持してい
る石英ボートの部分断面拡大側面図である。本実施形態
例の化学的気相成長成膜装置は、石英ボートを除いて、
図2に示す従来のLPCVD装置と同じ構成のLPCV
D装置である。本LPCVD装置に設けられた石英ボー
ト40は、ウエハの半周より短い長さにわたりウエハ周
縁部を取り囲むように離隔してほぼ等間隔で配置された
複数本の縦石英柱42と、縦石英柱42を連結するリン
グ状の連結輪44とを備えていて、各縦石英柱42の内
側には、ウエハ周縁部を支持するために、水平方向に延
びる支持溝(図示せず)が形成されている。支持溝は、
各ウエハ面に供給される原料ガス分子の量が均一になる
ように、ウエハピッチが石英ボート40の下端から上端
にかけて段階的に大きくなるような位置に形成されてい
る。
【0011】本実施形態例では、以上の構成により石英
ボート40のウエハピッチを段階的に変化させており、
これにより、各ウエハ面に供給される原料ガス分子の量
がコントロールされるので、従来のように温度勾配を形
成することなく、石英ボート40に搭載された各ウエハ
に成膜される成膜速度を均一にすることができ、各ウエ
ハWに、膜厚及び膜質が同じであるCVD膜を成膜する
ことができる。よって、本実施形態例は、図7に示す従
来のLPCVD装置に比べて、石英ボート40に搭載す
るウエハ同士の膜厚及び膜質の均一性に優れたCVD膜
をウエハ上に成膜することができる。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、化学的気相成長成膜装
置の石英ボートは、ウエハ同士の間隔が石英ボートの下
端から上端にかけて段階的に大きくなるようにウエハを
保持するようにされている。これにより、成膜時にウエ
ハに供給される原料ガス分子の量を均一にすることがで
き、よって、石英ボートに搭載されるウエハ同士の膜厚
及び膜質の均一性を向上させることができる。本発明
は、特に後工程である露光作業の制約からくる膜の光学
定数の均一化などの成膜に対する要求規格が更に厳しく
なる際、非常に有効な手段である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例の化学的気相成長成膜装置に設けら
れた、ウエハを保持している石英ボートの部分断面拡大
側面図である。
【図2】従来のLPCVD装置の構成を示す模式的断面
縦側面図である。
【図3】図3(a)は従来の化学的気相成長成膜装置に
備える石英ボートの構成を示す斜視図、図3(b)は石
英ボートの平面図、及び図3(c)は石英ボートの縦石
英柱のウエハ支持溝である。
【図4】従来の石英ボートの部分断面拡大側面図であ
る。
【符号の説明】
10……LPCVD装置、12……石英製のインナーチ
ューブ、14……石英製のアウターチューブ、16……
ヒータ、16A……上部ヒーターユニット、16B……
中部ヒーターユニット、16C……下部ヒーターユニッ
ト、18……真空ポンプ、20……ガス導入インジェク
タ、22……排気口、24……マニホールド、26……
石英ボート、26A……石英ボートの上部、26B……
石英ボートの下部、28……キャップ、32……石英
柱、34……連結輪、36……支持溝、40……石英ボ
ート、42……縦石英柱、44……連結輪。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3枚以上のウエハをウエハ周縁部で平行
    かつ水平に保持して、搭載する縦型の石英ボートと、石
    英ボートを収容するプロセスチャンバと、原料ガスをプ
    ロセスチャンバの下部に導入するガス導入インジェクタ
    とを備え、石英ボートの下端から上端に向けプロセスチ
    ャンバ内で原料ガスを流して、化学的気相成長法により
    CVD膜をウエハ面に成膜する縦型の化学的気相成長成
    膜装置において、 石英ボートは、ウエハ同士の間隔が石英ボートの下端か
    ら上端にかけて段階的に大きくなるようにウエハを保持
    するようにしたことを特徴とする化学的気相成長成膜装
    置。
  2. 【請求項2】 石英ボートが、ウエハ周縁部を取り囲む
    ように離隔、配置された複数本の縦石英柱と、縦石英柱
    の内側に設けられた水平方向に延在する支持溝とを有
    し、支持溝の上下の間隔が石英ボートの下端から上端に
    かけて段階的に大きくなっており、支持溝にウエハ周縁
    部を挿入してウエハを支持するようにしたことを特徴と
    する請求項1に記載の化学的気相成長成膜装置。
JP9319594A 1997-11-20 1997-11-20 化学的気相成長成膜装置 Pending JPH11154670A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102290366A (zh) * 2010-06-18 2011-12-21 东京毅力科创株式会社 支承体构造及处理装置
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CN111987025A (zh) * 2020-08-27 2020-11-24 北京北方华创微电子装备有限公司 立式热处理设备及其石英舟

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