JPS62238367A - Ｃｖｄ薄膜形成装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明はＣＶＤ薄膜形成装置に関する。更に詳細には、
本発明は反応炉の内壁面一■−にＳｉＯあるいは５ｉ０
２などの異物微粒子のフレークが生成φ付着することを
防ｌＬ：、シたＣＶＤ薄膜形成装置に関する。

［従来技術］ 薄膜の形成方法として、゛１′−導体工業において−股
に広く用いられているものの一つに、気相成長法（ＣＶ
Ｄ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　Ｖａｌ）ｏｕｒＤｅｐｏｓ　
ｉ　ｔ　ｉ　ｏｎ）がある。ＣＶ　Ｉ）とは、ガス状物
質を化学反応で固体物質にし２、基板上に堆積すること
をいう。

ＣＶＤの特徴は、成長しようとする薄膜の融点よりかな
り低い堆積温度で種々の薄膜が得られること、および、
成長した薄膜の純度が高＜、Ｓ＋やＳｉｈの熱酸化膜［
−に成長した場合も電気的特性が安定であることで、広
く半導体表面のバンシベーション膜として利用されてい
る。

ＣＶＤによる薄膜形成は、例えば約４００℃−５００℃
程度に加熱したウェハに反応ガス（例えば、Ｓ　ｉＨ４
＋　０２　＊　またはＳ　ｉ　Ｈ／／　＋ＰＨ，３＋０
２）を供給して行われる。」二記の反応ガスは反応炉（
ベルジャ）内のウェハに吹きつけられ、該ウェハの表面
に５ｉ０２あるいはフォスフオシリケードガラス（ＰＳ
Ｇ）の薄膜を形成する。また、５ｉ０２とＰＳＧとの２
相成膜が行われることもある。

このよ・うなＣＶＤによる薄膜形成操作を行うために従
来から用いられている装置の一例を第２図に部分断面図
として示す。

第２図において、反応炉（ベルシト）１は、円ｆｆｌ　
状のバッファ２を円錐状のカバー３で覆い、」１記バッ
ファ２の周囲にリング状のウェハ載置台４を駆動機構５
で回転駆動可能、または自公転可能に設置する。円錐状
カバー３はオーリング１１を介して反応炉中間リング１
２と閉ｉｆされる。

１１；１記円錐状カバー３の頂点付近に反応ガス送入ノ
ズル８および９が接続されている。使用する反応ガスの
、ＳｉＨ４＋および０２はそれぞれ別のガス送入ノズル
により反応炉に送入しなければならない。例えば、Ｓ　
Ｉ　Ｈｔｉを送入ノズル８で送入し、そして、０２を送
入ノズル９で送入する。また、反応ガスとしてＰＨａを
使用する場合、Ｓ　Ｉ　Ｈ４とともに送入できる。

［）；１記のウェハ載置台４の直下には僅かなギャップ
を介して加熱手段１０が設けられていてウェハ６を所定
の温度（例えば、約５００’Ｃ）に加熱する。反応ガス
送入ノズル８および９から送入された反応ガス（例えば
Ｓ　ｉ　Ｈｑ　＋０２　又４ｔＳ　ｉ　Ｈｔｉ＋ＰＨ，
３＋０２　）は点線矢印のごとく炉内を流下し、ウェハ
６の表面に触れて流動し、化学反応によって生成される
物質（Ｓｉ０２またはＰＳＧ）の薄膜をウェハ６の表面
に生成せしめる。

炉内に送入された反応ガスをウェハ載置台周辺に高濃度
に滞留させて成膜反応を十分に行わせるようにするため
、円錐状バッファの下端部に接合された仕切壁１３が加
熱手段１ｏの下方に配設されている。

［発明が解決しようとする問題点］ Ｓ　ｉ　Ｈ／１１−０２系のＣＶＤ法は５ｉＨｑが０２
と室温で爆発的に反応するので、不活性ガスで十分に希
釈して用いる必要がある。反応ガス中での５ｉＨｑ７Ｊ
Ｉ度は例えば、Ｓ　ｉ　Ｈ４−０２−Ｎ２１７）混合ガ
ス中では少なくとも０．８％以下であれば室温でも反応
せず、１４０°Ｃ−２７０Ｇに加温された場合に反応を
開始する。

従来のＣＶＤ薄膜形成装置ではウェハ載置台に限らず、
反応炉内全体が反応開始温度以−１〕の高温雰囲気とな
っていた。そのため、炉内に送入された反応ガスは反応
炉内の円錐状カバー、バッフＹ。

ノスル出ｌ」付近４反応ガス送入ノズルおよび中間リン
グなどの壁面に接触しながら反応炉内を流動するので、
ウェハ械置台七のウェハ表面だけでな（、反応炉内の前
記壁面−Ｌでも成膜反応を起こすことがあった。その結
果、該壁面１−にＳｉＯまたは５ｉ０２等の酸化物微粒
子のフレークを生成・付着させる。

このようなフレークは僅がな振動、風圧で剥げ落ち、ウ
ェハ表面１ユに落下何首することがある。

また、フレークが反応ガスにより巻き−Ｊ二げられて炉
内を浮遊し、ウェハ表面上に落下ｅ付着する可能性もあ
る。これらフレーク（異物）がウェハに付着すると蒸着
膜にピンホールを発生させたりして１へ導体素子の製造
歩留りを著しく低下させるという欠点があった。

更に別の問題点として、反応炉の内壁面上で反応ガスが
反応してしまうため、炉内に給送した反応ガスが無駄に
／ｌ’ｌ　＃？され、ガスの有効利用率が低ドするばか
りか、薄膜の成長速度の低下を招いていた。

［発明の［−１的］ 従って、本発明の［１的は、反応炉の内壁面上にＳｉＯ
又は５ｉ０２などの酸化物微粒子のフレークが生成拳付
着することを防止したＣＶＤ薄膜形成装置を提供するこ
とである。

Ｅ問題点を解決するための手段コ 前記の問題点を解決するための手段として、本発明は、
炉内に送入された反応ガスのフローパターンを規制する
ための円錐状バッファを覆う円錐状カバー、該円錐状バ
ッファの下端部に接合され、加熱手段の下方に配設され
た仕切壁、および該円錐状カバーの下部に接続閉止され
る中間リングを有するＣＶＤ薄膜形成装置において、 前記円錐状カバー、仕切壁、および中間リングの各外壁
面上にこれらを冷却するための第１．第２、および第３
の冷却手段を配設したこ七を特徴とするＣＶＤ薄膜形成
装置を提供する。

［作用コ 前記のように、本発明のＣＶ　Ｉ）薄膜形成装置では、
円錐状カバー、仕切壁、および中間リングの各外壁面上
にこれらを冷却するための各冷却手段を配設することに
より、これらの表面ｔＦＩＪＬ度を成膜反応開始温度よ
りも低い温度に維持する。

原因については現在のところ明らかではないが、反応炉
内のＨ２０蒸気が壁面で結露し、壁面へ付着してきたＳ
ｉＯ，ｊ７遊粒子を表面張力で覆うことにより、これら
がフレークへ成長していくのを抑制しているのではない
かと思われる。

更に、壁面温度が反応開始温度よりも低いので、反応炉
の内壁面−Ｌで反応ガスが反応することは殆どなくなる
。

その結果、内壁面上にＳｉＯあるいは５ｉ０２などの酸
化物微粒子のフレークが生成・付着することは効果的に
防止される。従って、これらフレーク（異物）がウェハ
表面に落下何首してウェハの蒸着膜にピンホールを発生
させたりするような不都合な事態の発生も防止され、半
導体素子の製造歩留りを向、トさせることができる。

更に、反応炉内に送入した反応ガスが極めて有効に利用
されることになるばかりか、ＣＶＤＪ１９の成長速度も
向上するので、゛１′−導体素了の製造コストを低下さ
せることができる。

［実施例コ 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について更に
詳細に説明する。

第１図は本発明のＣＶＤ薄膜形成装置の一実施例の部分
断面図である。

第１図に示される本発明のＣＶＤ薄膜形成装置において
、第２図に示される従来の装置と同じ部材については同
一の符号を使用する。

第１図に示されるように、本発明のＣＶ　Ｄ　ｆ＃膜形
成装置では、円錐状カバー、仕切壁、および中間リング
の各外壁面」二にこれらを冷却するための第１．第２お
よび第３の冷却手段１４．１５および１６を配設する。

この冷却手段は、第１図に示されるような、円錐状カバ
ー、仕切壁および中間リングの各外壁面を二重構造にし
、この空間内に液状冷媒（例えば、冷却水）または圧縮
ガス状冷媒を循環させる方式にすることができる。別法
さして、内部に液状冷媒または圧縮ガス状冷媒を循環さ
せる、冷却コイルのジャケットあるいは冷却パイプの蛇
管などにより構成することもできる。

円錐状カバー、中間リングおよび仕切壁などウェハの加
熱に直接必要のない部分の表面温度を前記冷却手段によ
り、成膜反応開始温度よりも低い温度、例えば９０℃以
−ドに冷却する。各部における表面温度が所定の設定値
以下に保たれているか否か１ｌｔｌ＋定、するために、
各部に一個以−Ｌの表面温度計を設置することもできる
。

かくして、円錐状カバー、中間リングおよび仕切壁など
ウェハの加熱に直接必要のない部分て反応ガスが反応し
て、これらの部分に酸化物微粒子のフレークを生成・付
着させ、かつ、ガスの有効利用率を低下させるような不
都合な事態の発生は効果的に防止される。

［発明の効宋コ 以−１−説明したように、本発明のＣＶＤ薄膜形成装置
では、円す１：状カバー、仕切壁および中間リングの各
外壁面−１−にこれらを冷却するための各冷却下段を配
設することにより、これらの部分における表面温度を成
膜反応開始温度よりも低い温度に維持する。

原因については現在のところ明らかではないが、反応炉
内のＨ２０７Ａ気が壁面で結露し、壁面へ付着してきた
５ｉｂ とにより、これらがフレークへ成長していくのを抑制し
ているのではないかと思われる。

更に、壁面温度が反応開始温度よりも低いので、反応炉
の内壁面１−で反応ガスが反応することは殆どなくなる
。

その結果、内壁面ににＳｉＯあるいは５Ｎ０２などの酸
化物微粒子のフレークが生成・付着することは効果的に
防止される。従って、これらフ１／−ク（異物）がウェ
ハ表面に落下付着してウェハの蒸着膜にピンホールを発
生させたりするような不都合な１「聾の発生も防止され
、半導体素子の製造歩留りを向」ユさせることができる
。

更に、反応炉内に給送した反応ガスが極めて（ｆ効に利
用されることになるばかりか、ＣＶＤ膜の成１、≧速度
も向−１−するので　１導体素ｒ−の製造コストを低下
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＣＶＤ薄膜形成装置の一実施例の部分
断面図、第２図はＣＶＤによる薄膜形成操作を行うため
に従来から用いられている装置の一例の部分断面図であ
る。 １・・・反応炉　２・・・バッファ　３・・・円錐状カ
バー４・・・ウェハ載置台　５・・・駆動機構　６・・
・・クコーハ８および９・・・反応ガス送入ノズル　１
０・・・加熱手段　１２・・・中間リング　１３・・・
仕切壁　］４・・・第１冷却手段　１５・・・第２冷却
手段　１６・・・第３冷却丁段

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉内に送入された反応ガスのフローパターンを規
   制するための円錐状バッファを覆う円錐状カバー、該円
   錐状バッファの下端部に接合され、加熱手段の下方に配
   設された仕切壁、および該円錐状カバーの下部に接続閉
   止される中間リングを有するＣＶＤ薄膜形成装置におい
   て、 前記円錐状カバー、仕切壁、および中間リングの各外壁
   面上にこれらを冷却するための第１、第２、および第３
   の冷却手段を配設したことを特徴とするＣＶＤ薄膜形成
   装置。
2. （２）前記冷却手段は液状冷媒が循環される方式のもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   ＣＶＤ薄膜形成装置。
3. （３）液状冷媒は冷却水である特許請求の範囲第２項に
   記載のＣＶＤ薄膜形成装置。
4. （４）前記冷却手段は圧縮ガス状冷媒が循環される方式
   のものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のＣＶＤ薄膜形成装置。
5. （５）前記冷却手段は内部に液状冷媒または圧縮ガス状
   冷媒が循環される冷却コイルのジャケットであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項から第４項までのいず
   れかに記載のＣＶＤ薄膜形成装置。
6. （６）前記冷却手段は内部に液状冷媒または圧縮ガス状
   冷媒が循環される冷却パイプの蛇管であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第４項までのいずれかに
   記載のＣＶＤ薄膜形成装置。