JPS61101020A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、処理技術、特に半導体装置の製造においてウ
ェハに薄膜を形成させる工程に用いられるＣＶＤ技術に
適用して効果のある技術に関する。

［背景技術］ 半導体装置の製造において、たとえばシリコンなどから
なる円盤状の基板、すなわちウェハに半導体素子を形成
する過程で、半導体素子の層間膜あるいは最終保護膜と
してウェハに燐珪酸ガラスなどからなる薄膜を形成する
ためＣＶＤ装置を用いることが考えられる。

このＣＶＤ装置としては次のようなものが考えられる。

すなわち、コンベアによって連続的に移動されるウェハ
の上方から反応ガスをウェハ上に供給しウェハ表面に所
定の薄膜を形成させ、膜形成工程における処理能力を向
上させた、いわゆる連続式のＣＶＤ装置である。

しかしながら、上記の連続式のＣＶＤ装置で番よ、特定
の一方向に直線的に移動されるウェハの上方からウェハ
面に対して垂直に反応ガスが供給される構造であるため
、反応ガスの乱れを生じウェハに対する反応ガスの接触
が不均一となり、ウェハ内および複数のウェハ間におい
て形成される膜厚の均一性や、ウェハ表面に形成された
半導体素子のたとえば配線構造などによる凹凸の段差部
に対する膜の被着性が劣るという不都合がある。

さらに、他のＣＶＤ装置としては、反応容器内の同一平
面内に設けられ、自公転運動を行う複数の回転台上にウ
ェハを位置させ、反応容器の中央上部に設けられた反応
ガス供給口から供給される反応ガスを、複数の回転台の
中央部に設けられた円錐形のバッファによって分流させ
て供給し膜形成反応を行わせる構造のものが考えられる
。

この場合、ウェハに供給される反応ガス流に対してウェ
ハが回転されているため、膜厚の均一性や段差部への膜
の被着性は良好であるが、ウェハが大口径である場合に
は、反応ガス供給口からウェハまでの距離が大となり、
反応ガスの一部がウェハに到達する前に、前記バッファ
の斜面などの比較的温度の低い位置で反応してしまうた
めウェハに形成される膜の強度が低下し、さらに反応に
よって生じた微小な燐珪酸ガラス粒子、いわゆるフレー
クが異物となってウェハに付着する欠点がある。

さらに、反応容器の容積が大となるため反応容器のガス
置換操作に長時間を要したり、反応ガスの使用量が増大
するなどの欠点もある。

近年の半導体装置の製造においては、生産性の向上のた
めウェハは大口径化されつつあることを考慮すれば上記
の諸欠点は半導体装置の製造における生産性の向上に重
大な障害となることを本発明者は見いだした。

なお、ＣＶＤ技術について詳しく述べである文献として
は、株式会社工業調査会、１９８３年１１月１５日発行
［電子材料Ｊ　１９Ｂ３年１１月号別冊、Ｐ５７〜Ｐ６
２、がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、均一性の良好な処理結果を得ることが
可能な処理技術を提供することにある。

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
。

［発明の概要］ 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、つぎの通りである。

すなわち、回転される被処理物の近傍に設けられ、交互
に配設された複数の開口部を有する処理流体供給手段か
ら、互いに反応する処理流体を個別にかつ被処理物に対
して平行に供給することによって、被処理物の近傍にお
いて処理流体が均一に混合されて処理反応が行われ、さ
らに被処理物に対する処理流体の接触を一様ならしめる
ことにより、良好な処理結果を得ることを可能にした処
理技術を提供することにより前記目的を達成するもので
ある。

［実施例１］ 第１図は本発明の一実施例であるＣＶＤ装置の一部を破
断して示す斜視図であり、第２図は第１図において１ｎ
−ｎで示される部分の断面図である。

反応容器１の内部には、モータ（図示せず）によって回
転される回転自在なサセプタ２　（試料台）が水平に設
けられ、このサセプタ２上に位置されろウェハ３（被処
理物）が回転されるように構成されている。

サセプタ２の内部にはヒータ（図示せず）が設けられ、
サセプタ２上に位置されるウェハ３を所定の温度に加熱
し得る構造とされている。

さらに、サセプタ２は上下方向に移動自在に構成され、
反応容器１の下部に形成された窓部４を通じて上昇ある
いは下降されることによって、ウェハ３が反応容器１内
に位置され、あるいは取り出される構造とされている。

また、反応容器１の窓部４にはシャッタ機構（図示せず
）が設けられ、サセプタ２の下降時に窓部４が閉止され
ることによって反応容器１の気密が保持されるように構
成されている。

さらに、反応容器１内に位置されるウェハ３の側方近傍
には、ディスパージョンヘッド５（処理流体供給手段）
が設けられている。

ディスパージョンヘッド５には複数の仕切壁６によって
複数のガス供給ロア（開口部）が形成され、ウェハ３の
回転面に平行な方向に配設されている。

この、複数のガス供給ロアは、第２図に示されるように
ディスパージョンヘッド５に接続されるガス供給ノズル
８および９（流路）に交互に連通され、ウェハ３にたと
えば燐珪酸ガラス膜を形成させる場合には、ガス供給ノ
ズル８には酸素（０、）　　１０　（処理流体）が供給
され、ガス供給ノズル９には酸素（０２）１０と膜形成
反応を行うモノシラン（ＳｉＨ，）ｌ　１　　（処理流
体）およびフォスフイン（ＰＨ３）１２（処理流体）が
供給される。

したがって、互いに反応する酸素（０２）１０とモノシ
ラン（ＳｉＨ４）１１およびフォスフイン（ＰＨ３）１
２は、交互に隣合う複数のガス供給ロアから個別にウェ
ハ３の近傍に流出され、ウェハ３の近傍においてはじめ
て出合うこととなる。

この結果、酸素（０２）１０とモノシラン（ＳｉＨ４）
１１およびフォスフイン（Ｐ　Ｈ，＋）ｌ　２とが、ウ
ェハ３から離れた、たとえばディスパージョンヘッド５
の内部などの温度の低い位置で出合って反応することに
よって、フレークなどの異物を生じたり、ウェハ３に形
成される膜の強度を低下させることが防止される。

さらに、酸素（０□）１０とモノシラン（ＳｉＨ，）１
１およびフォスフイン（ＰＨ３）１２が個別に供給され
るガス供給ロアが交互に配設されているため、ウェハ３
の近傍においてこれらの反応ガスが均一に混合され、ウ
ェハ３における膜形成反応が一様に行われる。

反応容器１のウェハ３を介してディスパージョンヘッド
５と対向する位置には排気ノズル１３が設けられ、反応
容器１内の排気が行われる構造とされている。

このように、排気ノズル１３がウェハ３を介してディス
バージジンヘッド５と対向される位置に設けられている
ため、ディスパージョンヘッド５からウェハ３に供給さ
れる酸素（Ｏｘ　）　　１０、モノシラン（ＳｉＨ４）
１１、フォスフイン（ＰＨ３）１２などの反応ガスの流
れはウェハ３の表面に対して平行にされる。

この結果、ウェハ３に供給される反応ガスはウェハ３の
表面において乱れを生じることなく、ウェハ３に一様に
接触され、ウェハ３には一様な厚さの膜が形成されると
共に段差部に対する膜の被着性も良好とされる。

次に、本実施例の作用について説明する。

反応容器１の下部に設けられた窓部４のシャッタ機構が
開放され、ウェハ３が位置されたサセプタ２が上昇され
反応容器１内に挿入される。

次に、排気ノズル１３を通じて反応容器１内の排気を行
いつつガス供給ノズル８には酸素（０□）１０が、ガス
供給ノズル９にはモノシラン（ＳｉＨ４）１１およびフ
ォスフイン（ＰＨｆｆ）１２がそれぞれ導入され、この
ガス供給ノズル８および９に連通されるディスパージョ
ンヘッド５の複数のガス供給ロアからウェハ３に平行に
供給され膜形成反応が行われる。

この場合、ディスパージョンヘッド５から供給される酸
素（０２）１０、モノシラン（ＳｉＨａ）１１１フオス
フイン（ＰＨ３）１２などの反応ガスの濃度がウェハ３
の各部において多少不均一となることは避けられないが
ウェハ３が回転されることによって相殺され、さらに、
ウェハ３に対して反応ガスの流れが平行であるため、反
応ガスの乱れが防止され、ウェハ３の各部における膜形
成反応が一様に行われる結果、ウェハ３には均一な厚さ
の膜が形成され、段差部に対する膜の被着性も良好とな
る。

さらに、ディスパージョンヘッド５の複数のガス供給ロ
アから互いに反応する酸素（０□）１０とモノシラン（
Ｓｉ８４）１１およびフォスフイン（ＰＨＩ）１２が個
別に供給され、ウェハ３の近傍において初めて出合うこ
とによって膜形成反応が行われるため、フレークなどの
異物がウェハ３に付着することなく強度の高い膜がウェ
ハ３に形成される。

所定の時間上記の状態に保持したのち、サセプタ２は降
下され、窓部４のシャッタ機構が閉止され、サセプタ２
の回転およびヒータによる加熱が停止され、ウェハ３の
入れ換えが行われる。

上記の一連の操作を繰り返すことにより多数のウェハ５
に膜形成が行われる。

［実施例２］ 第３図は本発明の他の実施例であるＣＶＤ装置の一部を
破断して示す図であり、第４図は第３図において線ＴＶ
−ＴＶで示される部分の断面図である。

本実施例２においては、ディスパージョンヘッド５の仕
切壁６がウェハ３の平面に対して平行に形成され、複数
のガス供給ロアがウェハ３の平面に対して垂直な方向に
配設されているところが前記実施例１とは異なり、その
効果としては実施例１と同様に均−性等の良好な処理結
果が得られる。

［効果］ （１）１回転される被処理物の近傍に設けられた処理流
体供給手段に交互に配設された開口部から、互いに反応
する処理流体が個別にかつ被処理物に対して平行に供給
されるため、処理流体が被処理物の近傍において均一に
混合され、さらに処理流体の流れの乱れが防止される結
果、被処理物と処理流体の接触による処理反応が一様に
行われ、均一な処理結果が得られる。

（２）、前記＋１１の結果、被処理物から離れた温度の
低い位置における処理流体間の反応が防止され、反応に
よって生じる異物が被処理物に付着したり、被処理物に
形成される膜の強度が低下することが回避できる。

（３）、前記ｆｉｌ、　＋２１の結果、製品の歩留りが
向上する。

（４）８反応容器を小さくできるため、処理に要する時
間や処理流体の量を減少させることができる。

（５）、前記（４）の結果、処理装置の小型化が可能と
なる。

（６）、前記（１）〜（５）の結果、処理工程における
生産性が向上する。

以上本発明層によってなされた発明を実施例に基づき具
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で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、ディスパージョンヘッドに形成される複数の
ガス供給口の断面形状は矩形に限らず、円形あるいは多
角形とす不ことも可能である。

［利用分野］ 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枝術に適用し
た場合について説明したが、それに限定されるものでは
なく、常圧下において気相反応を行わせる技術に広く適
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１であるＣＶＤ装置の一部を破
断して示す斜視図、 第２図は第１図においてｇｎ−ｎで示される部分の断面
図、　　　　　　゛ 第３図は本発明の実施例２であるＣＶＤ装置の一部を破
断して示す斜視図、 第４図は第３図において線ＩＶ−ＩＶで示される部分の
断面図である。 １・・・反応容器、２・・・サセプタ（試料台）、３・
・・ウェハ（被処理物）、４・・・窓部、５・・・ディ
スパージョンヘッド（処理流体供給手段）、６・・・仕
切壁、７・・・ガス供給口（開口部）、８．９・・・ガ
ス供給ノズル（流路）。 １０・・・酸素（０□）　（処理流体）、１１・・・モ
ノシラン（ＳｉＨ２）（処理流体）、１２・・・フォス
フイン（ＰＨ３）（処理流体）、１３・・・排気ノズル
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反応容器内に位置される被処理物に、互いに反応す
   る処理流体を供給することによって処理を施す処理装置
   であって、前記被処理物が回転自在な試料台上に位置さ
   れることによって回転され、前記処理流体が個別に流通
   される複数の流路にそれぞれ連通され、交互に配設され
   た複数の開口部を有する処理流体供給手段から該処理流
   体が前記被処理物の近傍に、個別にかつ被処理物に対し
   て平行に供給されることを特徴とする処理装置。 ２、複数の開口部が被処理物の回転面に平行な方向に配
   設されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の処理装置。 ３、複数の開口部が被処理物の回転面に垂直な方向に配
   設されてなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の処理装置。 ４、処理装置が被処理物に薄膜を形成させるＣＶＤ装置
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処
   理装置。 ５、被処理物がウェハであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の処理装置。