JPS6195510A - Ｃｖｄ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〕 本発明は高品質でかつ均一薄膜の形成が可能なＣＶ　Ｄ
　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉ　
ｔ　ｉｏｎ　）装置に関するものである。

〔背景技術〕

半導体装置の製造では各項の薄膜を形成するＣＶＤ装置
が必須のものとされ工いるが、近年における半導体装置
の高集積化、微細化に伴なっ又形成する薄膜の厚さも益
々低減されかつ一力ではその品質の向上も要求されてき
ている。ところで、これまで提案されてきているＣＶＤ
装置にも種々のものがあるが、一般には直接薄膜を形成
する反応室と、この反応室に反応ガスを供給するガス供
給部とを備えている。そして、反応室へのガス供給はこ
のガス供給部において制御するようになっている。

しかしながら従来のＣＶＤ装置はこれら反応室とガス供
給部との間が比較的に長いために、反応ガスがガス供給
管内に滞溜し、薄膜形成用の微小量ガスの流量制御の応
答遅れが生じ１実質的な反応時間のコントロールが困難
であり、均一な薄膜を安定して形成することが難かしい
。

また、従来装置では反応時以外にキャリアガスな反応室
をバイパスして通流させ、反応時にこのキャリアガスに
反応ガスを加えて反応室に通流させるように構成してい
るが、反応時とそれ以外の時とでは通流ガス量が急激に
変化されることになり、反応室内の圧力変動を生起し工
高品質の膜の形成が困難になる。

更に従来装置は半導体ウェーハの支持部等の被加熱部に
金属材料を使用しているため、金属材料成分が反応室内
で遊動され、形成される薄膜中に混入して膜の汚染を生
じるという不具合もある。

なお、ＣＶＤ装置については［Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＷｏｒｌｄ　Ｊｌ　９８３　、２　（ＫＫプレスジ
ャーナル出版）Ｋ記載がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は高品質でかつ均一薄膜の形成が可能なＣ
ＶＤ装置を提供することにある。

また、本発明の目的はガス供給圧力の急激な変動を防止
し工高品質の膜を安定し℃形成す全ことができるＣＶＤ
装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほか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あきらかになるであ
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、下記のとおりである。

すなわち、反応基ヘガスの供給を行なうガスバルブを反
応室の直前位置に設けることにより、ガスバルブの開閉
に伴なう反応室内へのガス供給の応答性を高め、これ罠
より反応室内での実質的な反応時間のコントロールを可
能とし安定した膜形成を行なって成膜の品質を向上でき
る。

また、反応室をバイパスする通路端な反応室のガス流量
制御弁の上流位置に接続することにより、反応時とそれ
以外の時のガス流量を等しくし、これにより特に反応時
におけるガス流量の急激な変動を防止して安定した反応
を可能とし、成膜の品質向上を達成する。

更に、反応室の被加熱部、特に半導体ウェーハの支持部
を石英で形成することにより、金属等の材料による汚染
の防止を図ることもできる。

〔実施例〕

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示しており、
第１図において本発明のＣＶＤ装置は、複数本のガスボ
ンベを内装したガスボンベボックス１を有し、ここから
細径（φ６〜１０）のガス供給管２を通して各種ガスを
装置本体３側に供給している。装置本体３は供給された
各種ガスの流量制御、混合を行なうためのガス供給部４
と、これらのガスを反応させて半導体ウェーハ上に所望
の成膜を行なう反応室５を備えた反応部６と、前記反応
室５内へ供給するガスのシーケンス制御および加熱制御
を行なう制御部７とを備えている。

更に、この装置本体３には反応室５内を０．１〜ＩＴｏ
ｒｒ程度に真空引きしかつ管内のガスを排気するための
排気部８を付設している。

前記反応室５を第２図および第３図に示す。図のように
角筒状の石英ガラス筒９の両端７ランジ１０．１０に夫
々シールリング１１．１１を介して金属性の端部１２．
１３を固着し、これにより筒９内に気密室を画成する。

一方の端部１２は内部にテーバ状の通路１４を形成し、
後述する排気管３６に接続している。他方の端部１３に
は半導体ウェーハＷの出入口１５を形成すると共に、周
方向に２条の冷却水路１６．１６を形成し、ノズル１７
．１７を通して冷却水を循環させる。また。

端部１３の一部にはガス供給口１８を開設し、これには
ガス供給管１９を接続している。このガス供給管１９に
は開閉作動されるガスバルブ２０を介装しているが、こ
の際ガスバルブ２０）言ガス供給口１８の直近位置、換
言すればガスバルブ２０と反応室５内との管長が可及的
に短くなるように形成している。

更に前記端部１３の外側面にはシールリング２１を挾ん
で着脱され得る蓋体２２を配設し、図外のハンドリング
機構によって図示の左右方向に移動されて前記出入口１
５を開閉する。この蓋体２２の内面には管軸方向に延長
された石英ガラスからなる支持板２３を取着し、この支
持板２３の先端寄りの上面には半導体ウエーノＳＷを支
持するための爪２４を立設して支持部２５を構成してい
る。なお、石英ガラス筒９の上下には抵抗加熱方式のヒ
ータ２６．２６を配設し、筒９内を加熱するようになり
工いる。

第４図は配管系を示しており、前記ガスボンベボックス
１内のＯ＊　　、　Ｓ　＋　Ｈ４，Ｎ　！　の各ガスボ
ンベ２７．２８．２９のガス供給管２は夫々ガス供給部
４内の流量計３０．３１．３２およびガス量くルブ３３
，３４，３５を経て反応室５の前記ガス供給管１９に接
続している。また、反応室５に接続した排気管３６には
排気部８の排気ポンプ３７を接続して反応室５内を真空
引きしている。また、前記反応室５をバイパスするよう
に前記ガス供給管１９と、排気ポンプ３７上流側の排気
管３６にわたってバイパス管３８を延設し、このノ（イ
ノくス管３８にはバルブ３９と予備反応室４０を介装し
ている。

以上の構成によれば、ガス供給部４において各流量計３
０．３１．３２を制御部７の信号に基づいて制御しかつ
ガスバルブ３３．３４．３５を開閉制御すること（より
、キャリアガスとしてのＮ。

ガスと、反応ガスとし【のＯ，ガス、ＳｉＨ４ガスを夫
々適量づつガス供給管１９に通流させる。そして、ガス
バルブ２０の開動作によってこれらのガスは反応室５内
に供給され、ヒータ２６．２６の加熱によってＳｉｎ、
が生成されて半導体クエーハＷ上に堆積しＣＶＤ３ｉ０
．膜が形成される。このとき、排気ポンプ３７の作用に
よって反応室５内が低圧に保たれていることは言うまで
もない。

また、このＣＶＤ反応時にウエーノＳＷと共に加熱され
る支持部２５は全て石英ガラスにて形成されているため
、金属材料を用いたときのような汚染が生じることはな
い。この汚染が防止できることにより、加熱温度を５０
０℃以上に昇温することも可能となり、硬質の膜の形成
も実現できる。なお、蓋体２２や端部１２．１３は高温
に加熱されることはないので金属で形成し℃も不具合は
生じない。

前述したＣＶＤＳｉＯｘ膜の形成は、半導体クエーハＷ
の出入れに伴なってガスバルブ２（ｌＩＪ閉することに
より必要量のガスを反応室５内に導い１行なうことにな
るが、本例ではガスバルブ２０と反応室５との間のガス
供給管１９の長さが可及的に短いため、ガスの供給毎に
ガス供給管１９内（ガスバルブ２０と反応室５の関）に
残存するガス量は極めて少なく、供給されるガスの殆ん
ど全てが反応されることになる。したがって、半導体装
置の微細化に伴なり′ｃＣＶＤ膜の薄型化が進められ、
これに伴なって反応ガス量が微小量化される状態下にあ
っＣは、供給ガス量と実際の反応ガス量との差を低減な
いし零に近いものとし、薄膜を安定して形成できる。

一方５反応時以外ではガスバルブ２０を閉め。

代りにバルブ３９を開いてガスをバイパス管３８に通流
しているが、本例ではバイパス管３８の下流端を排気ポ
ンプ３７の上流位置に接続し℃いるので、バイパス管３
８内のガスを反応室５内と同じ圧力に保つことができる
。したがつ℃、ガガス（ルブ２０とバルブ３９を切換え
てガスを反応室５内に通流させたときにも反応室５内で
の圧力変動は殆んどなく、高品質の成膜を行なうことが
できる。なお、本例ではバイパス管３８に予備反応室４
０を介装しているので、０！　、ＳｉＨ４等の反応ガス
はここで反応させることができ、これらのガスがそのま
ま排出されることはない。これは反応ガスに有害ガスを
使用する場合に有効である。

〔効　果〕

ｆｉ＋　　ガス供給管に設けるガスバルブを反応室の直
前位置に設けているので、ガス量くルプの開閉に伴なう
反応室内へのガスの供給、停止の応答性を高いものにで
き、特に微小食のガスによる反応精度を高め℃成膜の薄
型化およびその均一化、高品質化を達成できる。

（２）　　反応室内被加・熱部、つまり反応管やウエー
ノ・支持部には石英ガラスを使用しているので、金属材
を使用したときの様な汚染は発生せず、したがってその
分反応温度の昇温を可能として硬膜の成膜を行なうこと
ができる。

（３１ウェーハ支持部を反応室の蓋体と一体に形成し工
いるので、蓋体の着脱動作と同時に半導体ウェーハを反
応室内に出入れできる。

（４）ガス供給部から排気部にわたってバイパス管を設
けると共Ｋ、このバイパス管の下流端を排気ポンプ上流
位置に接続し、かつバイパス管と反応室とを交互に切換
え得るように構成しているので、反応時以外のバイパス
管中のガス圧力を反応室と同一に保持でき、したがって
反応時への切換に際しても反応案内での急激な圧力変動
が生じることはな（、高品質の成膜を形成できる。

１５１バイパス管に予備反応室を介装しているので、バ
イパス管を通流させるガスをこの予備反応室で反応させ
て大気への排出を防止し、影響汚染を防止することがで
きろ。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上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１反応室は低圧ＣＶＤ方式のみではなく、常圧
ＣＶＤ構成圧することもでき、この場合には排気ポンプ
を外しガス供給部のガス圧力によってガスを反応室内に
供給するように構成すればよい。また、反応室の加熱源
は赤外線と−りでもよい。また反応室は水平または垂直
に設置しても良い。更に本例で）言りエーノ・を枚葉処
理する場合であるが、複数枚を同時に処理する構成とし
てもよい。但し、いずれの場合でも本例のようにウェー
ハを水平にセットすれば反応ガスはクエーノ・表面と平
行に通流され、成膜の均一化が促進できる。

また、バイパス管にキャリアガスのみを通流させながら
反応の切換を行なうこともでき、この場合には予備反応
室を省略することができる。

〔利用分野〕

以上の説明では主とじ工本発明者て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半導体装置のＳｉｎ
！膜の成膜用ＣＶＤ装置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、５ｉｎｓ以外の
成膜更には半導体装置以外の用途のＣＶＤ装置にも適用
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体装置の斜視図、第２図
は反応室の全体斜視図、 第３図は反応室の断面図、 第４図は配管図である。 １・・・ガスボンベボックス、３・・・装置本体、４・
・・ガス供給部、５・・・反応室、６・・・反応部、７
・・・制御部、８・・・排気部、９・・・石英ガラス筒
、１２．１３・・・端部、１６・・・冷却水路、１８・
・・ガス供給口、１９・・・ガス供給管、２０・・・ガ
スバルブ、２２・・・蓋体、２３・・・支持板、２４・
・・爪、２５・・・支持部、２６・・・ヒータ、２７．
２８．２９・・・ガスボンベ、３０．３１．３２・・・
流量計、３３，３４．３５・・・ガスバルブ、３６・・
・排気管、３７・・・排気ポンプ、３８・・・バイパス
管、３９・・・パルプ、４０・・・予備反応室、Ｗ・・
・半導体ウエーノ・。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＣＶＤ反応を行なう反応室にガス供給部に連なるガ
   ス供給管を開設し、かつこのガス供給管に設けたガスバ
   ルブにより供給ガスの供給、停止等切換を行ない得るよ
   うに構成してなり、前記ガスバルブは反応室の直前位置
   に配設したことを特徴とするＣＶＤ装置。 ２、ガスバルブと反応室との間のガス供給管長を可及的
   に短く形成してなる特許請求の範囲第１項記載のＣＶＤ
   装置。 ３、反応室内の被加熱部内に位置される半導体ウェーハ
   の支持部を石英ガラスにて形成してなる特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載のＣＶＤ装置。 ４、ガス供給部から排気部にわたって反応室をバイパス
   するバイパス管を設け、このバイパス管の下流端を排気
   部における排気ポンプの上流位置に接続しかつＣＶＤ反
   応時とそれ以外とでバイパス管を開閉制御し得るように
   構成したことを特徴とするＣＶＤ装置。 ５、バイパス管に予備反応室を介装してなる特許請求の
   範囲第４項記載のＣＶＤ装置。