JPS6299472A - Cvd薄膜形成装置 - Google Patents

Cvd薄膜形成装置

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JPS6299472A
JPS6299472A JP24018285A JP24018285A JPS6299472A JP S6299472 A JPS6299472 A JP S6299472A JP 24018285 A JP24018285 A JP 24018285A JP 24018285 A JP24018285 A JP 24018285A JP S6299472 A JPS6299472 A JP S6299472A
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JP
Japan
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gas
heated
reaction
reactor
thin film
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Pending
Application number
JP24018285A
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English (en)
Inventor
Katsumi Takami
高見 勝己
Satoru Kishimoto
哲 岸本
Yukio Murakawa
幸雄 村川
Kazuo Taniguchi
谷口 和雄
Hitoshi Hikima
引間 仁
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Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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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] 本発明はCV 1)薄膜形成装置に関する。川に詳細に
は、本発明は反応炉中および/または内壁面I−にSi
Oあるいは8102などの異物機Rf’か生成すること
を防11・したC V I)薄膜形成装置に関する。
[従来技術] 薄膜の形成方法として、゛I′−導体1ユ業において一
般に広く用いられているものの・つに、気相成長法(C
VD:Chemical  VapourDepos 
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、基板1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kII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+tWく、S+やSilの熱
酸化膜1.に成長した場合も電気的1.lI性が安定で
あることで、広<゛1′−導体表面のパッシベーンパン
膜として利用されている。
CV 13による薄膜形成は、例えば、500°C稈度
に加熱したウェハに反応ガス(例えばS i Hq+0
2.またはS i Ilq +Pf13+02 )を供
給して行われる。1−記の反応ガスはN2ガスをキャリ
ヤとして反応炉(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AスフAンリケ
ートガラス(PSG)の薄膜を形成する。また、SiO
2とPSGとの2相成膜が行われることもある。
このようなCV I)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(ベルジャ)■は、円XI 1
jSのバッフY2を円鉗状のカバー3で覆い、−1〕記
バツフア2の周囲にリング杖のウェハテーブル4を同転
駆動rl)能に設置するとともに、!−記ウつバチーフ
ル4のI−に被加工物である1を導体ウェハ5を順次に
供給し、該ウェハ5を順次に搬出するローダ/アンロー
ダ6を設けて構成されている。
前記円鎖状カバー3の珀点付近に反応ガス送入管8及び
9が1と続されている。8a、Daはそれぞれ反応ガス
送入ノズルである。使用される反応ガスの5illq及
び02はそれぞれ別のガス送入管により反応炉に送入し
なければならない。例えば、5i04を送入管8で送入
し、そして、02を送入管9で送入する。PH3を使用
する場合、S i Oqとともに送入できる。
前記のウェハテーブル4の直ドには俤かなギャップを介
してヒータ10が設けられていてウニノ15を所定の7
フ、1度(例えば、500°C)に加熱する。
反応ガス送入管8および9から送入された反応ガス(例
えば、S i tlq+02または5iHq+PH3+
02 )は矢印旧 il ’ +  l)+  b ’
のごとくウェハ5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5の表面に付itせしめる。
1iit記の装置による薄膜形成操作において、反応炉
内に搬入した゛1′導体つエノ\を加熱し、1−記の反
応炉内に(11N2ガスを送入して炉内空気をパージし
、(11)反応ガスを送入して成膜反応を1?わしめ、
(目1)N2ガスを送入して反応ガスをパージし、そし
て(1v)炉からウェハを搬出するといった1−稈順に
行うこともできる。このような場合、パージガスのN2
はガス送入管8および/または9から反応炉内に給送で
きる。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、この装置では、炉中にSiOあるいは5i02
の微粒子が発生し、ウェハの表面へ沈降付着してウェハ
蒸着面に障害を与えていた。またSiO2粒子が反応炉
内壁面のあらゆる部分に付着し、これがフレークとなっ
て僅かな振動、風圧で剥げ落ち、ウェハ表面−1−に落
下付着するという現象もあった。これら微粒子(異物)
がウェハに付着すると蒸着膜にピンホールを生じたりし
て半導体素子の製造歩留りを著しく低ドさせるという欠
点があった。
[発明の目的] 従って、本発明の[1的は反応炉中および/または内壁
面1−にSiOあるいは5i02などの微粒rが生成す
るこ占を防11シたC V 11薄膜形成装置を提供す
ることである。
[問題点を解決するためのr段] 反応炉中および/または内壁面1・にSiOあるいは5
i02なとの微粒子が生成する1皇因を突きとめるため
、本発明者らは長年にわたり広範な実験と試作を繰り退
した。その結果、SiOあるいは5i02などの白色微
粒Y−が付着している反応炉内壁面の温度はウェハ温度
に比べて低いことを見出した。史に、内壁面の一部を4
00℃以1−に加熱したところ、この部分では白色微粒
子は存在せず、5i02の透明な膜として蒸着されてい
ることも明かとなった。以上の実験結果から、反応ガス
は比較的低温度の部分に触れて白色微粉子化するという
結論に達した。
従って、この問題点を解決するために、この発明は、反
応炉内に搬入されたウェハを加熱する手段を設け、−1
−記の反応炉内に反応ガスを送入するようにしたCvD
薄膜形成装置において%N2ガス供給源からのN2ガス
を前記ウェハ加熱手段に−6= より加熱し、この加熱N2ガスを前記反応ガスと混合す
ることにより該反応ガスをSiOあるいは5i(12微
粉rの発生しないl精度にまで昇温させて反応炉内に供
給するようにしたことを特徴とする。反応ガスが一種類
以1.の場合、それぞれのガスを別個に加熱N2ガスと
混合して所定?IA度にまでに+’ 711Aさせてか
ら反応炉内に供給することが好ましい。
[信用コ ・般に反応ガス(SiHq、PH3,02)は直接加熱
すると配管内面との間で反応する危険性があるが、本発
明のCV I)薄膜形成装置ではキャリアガスであるN
2(100%)を加熱し、この加熱N2ガスと反応ガス
を混合することにより該反応ガスを間接的に加熱するの
で前記のような危険性はない。
また、本発明のCV 11薄膜形成装置では、ウェハ加
熱1段でN2ガスも一緒に加熱するので、装置全体の構
成がシンプルにまとめらればかりか、N2ガスの加熱に
・〃する費用も安価におさえるおことができる。
本発明のCV13薄膜形成装置にあっては反応ガスとし
て使用されるS i IIq()!合によりPI−13
を含む)及び02が個別に加熱され、SiOまたはS 
i 02なとσ月′1色微ti’7 I’が発生しない
1lll1度に保たれるので、反応炉内のウェハ表面へ
反応ガスが達する前に1゛2遊t’lの白色微粒子が発
生することは殆とない。
更に、反応ガスは高ll、!度にまで加熱され、かつ、
相当の熱酸を持っているので、反応炉の内壁而で低温度
の部分に接触しても調度が低ドして白色〃を物として該
内壁而に付着することはない。
その結果、反応炉内のウェハ表面へ白色異物が落ド付着
してウェハ蒸着面に障害をIjえるような不都合な°1
[態は回避され 1導体素rの製造歩留りが向1・、す
る。
[実施例コ 以ド、図面を参11(l Lながら本発明の実施例につ
いて史に詳細に詳細に説明する。
第1図は本発明のCV I)薄膜形成装置の−・実施例
の概念図である。
・般に、反応ガスは直接高lu化すると配管内面との間
で反応する危険性があるので、本発明の一実施例ではキ
ャリアガスであるN2を加熱する。
従って、第1図に小されるようにN2ガス供給源(例え
ば液化窒素の充填されたボンベ)11の元締弁13を解
放することにより気化されたN2ガスを流rfi、4N
5および総流眼調節弁17を介してパイプ19に送り、
更に、ウェハテーブル4の直下にあるヒータ10の内部
に配置されたN2ガス加熱用蛇管または渦巻管21aに
送る。N2ガス加熱用蛇管または渦巻管21aは連結管
23によりN2ガス加熱用蛇管または渦巻管21bに連
結されている。加熱されたN2ガスは給送管25により
 −1−1反応炉外に出される。給送管25は途中から
−を股に分岐されており、一方の分岐パイプ25aは5
iHqガス送入管8に接続され、そして他方の分岐パイ
プ25bは02ガス送入管9に接続されている。ガス送
入管8および9は第2図に、1(されたものと同様に反
応ガス送入ノズル8aおよび9aを介して反応炉(ベル
ジャ)1の円部状カバー3の珀点付近に接続されている
反応ガスとして使用されるS i Oq (pH3)お
よび02は純粋ガスではな(、適当な濃度(例えば、2
0%)までN2ガスで希釈された混合ガスである。そし
て、この希釈ガスは加熱された純粋のN2(100%)
ガスと更に混合され、ノズル8a、9aを介して炉内に
拡散される。従って、それぞれのガスの流Iil比を適
当に調節すれば、純粋のN2ガスだけを加熱し、その後
、この加熱N2ガスを前記希釈反応ガスと混合しても、
その熱量からいって前記反応ガスを1−分に加熱するこ
とができる。説明するまでもなく、ガスの流M比自体は
本発明の必須要件ではない。ljなる ・例として挙げ
れば、S i Oq /N2 (2: 8)を1λ/分
、 02 /N2  (2: 8)を5J!/分、そし
て加熱された純粋N2ガスを151/分で供給する。
当然これ以外の流ii(比も使用できる。反応ガスの流
は調節は反応ガス送入管8および9の途中に配設された
分配調整弁27a、27bならびに流h1rtL 29
 a +  29 bにより行われる。
加熱N2ガスと混合された各反応ガスの温度は反応ガス
送入ノズル8aおよび9aの直前に配設されたガスzL
1度計31aおよび31bでR]測される。その信けは
N2ガス流m制御回路33へ導入される。この回路は各
反応ガスの温度がSiOまたは5i02微tU r(’
16物)を発生させない温度以!−に保たれるように加
熱N2ガスの流量を調節するため、加熱N2ガス分岐給
送管25aおよび251)の途中に配設されている加熱
N2ガス流量調節弁35aおよび35bを駆動させる。
N2ガス流昨制御回路33からの弁駆動信号Aは反応ガ
ス送入管8に連結された加熱N2ガス分岐給送管25a
の調節弁35aを駆動させる。同様に、弁駆動信号Bは
調節弁35bを駆動させる。該加熱N2ガスの流用変化
は流計計37aおよび371)により確認できる。別法
として、N2ガス流腋制御回路33のような自動制御シ
ステムによらず、ガスzu度計31aおよび31bの指
示値に基づき加熱N2ガス流に調節弁35aおよび35
bを人為的に開閉操作することにより反応ガスのlAJ
度をマニュアルコントロールするこトモでキル。
所望により、加熱N2ガス給送管25.その分岐管25
a、25bならびに分岐管と反応ガス送入管との連結部
から反応ガス送入ノズルまでの配管部分に適当な断熱材
または保温材を施して1g度低ドを防ぐこともできる。
反応ガスの加熱設定温度は炉の構造、容1■9反応ガス
の種類、流量および炉内壁の111PJ渇度によって様
々に変化する。この値は当業者が実験を繰り返すことに
より容易に決定できる。
なお、本発明のCV I’)薄膜形成装置により反応ガ
スを加熱N2ガスで所定温度にまでカ2品させてから反
応炉内に供給して反応炉内のウェハ表面1・。
に5i02の薄膜を形成させる場合、特願昭60−34
555 Q明細Ntに開示されているように、反応炉内
に搬入した牢つニウェハを加熱し、該反応炉内に、(1
)N2ガスを送入して反応炉内の空気をパージし、(+
+)反応ガスを送入して成膜反応を行わしめ、(III
) N2ガスを送入して反応ガスをパージし、(lv)
反応炉内からウェハを搬出することからなるC1)によ
る薄膜形成操作において、前記(1目)項の−1−程(
N2ガス送入)の後、(1v)項の11程(ウェハの搬
出)を開始する前に、反応炉内に02ガスを送入して反
応炉の内壁面に吸着されている反応ガスを02ガスと反
応せしめ、再度N2ガスを送入して反応炉内のガスをパ
ージすることもできる。この操作を加えれば反応炉中お
よび/または内壁面1−にSiOまたは5i02異物微
粒子が生成付着することを更に一層防IF−,すること
ができる。
第1図には図示されていないが本発明のCVD薄膜形成
装置も第2図に示された従来の装置と同様に、ウェハテ
ーブル4の上に被加工物である半導体ウェハ5を順次に
供給し、該ウェハ5を順次に搬出するローダ/アンロー
ダ6を有する。
[発明の効果] 一般に反応ガス(S iHq、PHa、02 )は直接
加熱すると配管内面との間で反応する危険性があるが、
本発明のCVD薄膜形成装置ではキヤリアガスであるN
2(100%)を加熱し、この加熱N2ガスと反応ガス
を混合することにより該反応ガスを間接的に加熱するの
で前記のような危険性はない。
また、本発明のCVI)薄膜形成装置では、ウェハ加熱
手段でN2ガスも ・緒に加熱するので、装置全体の構
成がシンプルにまとめらればかりか、N2ガスの加熱に
ヅする費用も安価におさえるおことができる。
本発明のCvD薄膜形成装jKにあっては反応ガスとし
て使用される5iH4(場合によりPHaを含む)及び
02が個別に加熱され、SiOまたは5f02などの白
色微粒子が発生しない温度に保たれるので、反応炉内の
ウェハ表面へ反応ガスが達する前に浮遊性の白色微粒子
が発生することは殆どない。
更に、反応ガスは高温度にまで加熱され、かつ、相当の
熱はを持っているので、反応炉の内壁面で低zU度の部
分に接触しても温度が低ドして白色異物として該内壁面
に何首することはない。
その結果、1父応炉内のウェハ表面へ白色W物が落ド付
1tシてウェハ蒸着面に障害をl−J。えるような不都
合な・1[態は回避され、゛1′導体素rの製造歩留り
が向1″する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のCV I)薄膜形成装置の・実施例の
概念図、第2図はCV l)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 5・・・ウェハ 
8および9・・・反応ガス送入管 10・・・ヒータ 
11・・・N2供給FA  21a、21b・・・N2
ガス加熱用蛇管または渦巻管 31・・・ガス?IJ度
計 33・・・加熱Jll N 2ガス流!−it制御
回路1穎1′(出願人 111γ電rエンジニアリング株式会社代理人 弁理!
: 梶 山 拮 是 弁理ト 山 本 富十男

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)反応炉内に搬入されたウェハを加熱する手段を設
    け、上記の反応炉内に反応ガスを送入するようにしたC
    VD薄膜形成装置において、N_2ガス供給源からのN
    _2ガスを前記ウェハ加熱手段により加熱し、この加熱
    N_2ガスを反応ガスと混合することにより該反応ガス
    をSiOまたはSiO_2微粒子の発生しない温度にま
    で昇温させて反応炉内に供給するようにしたことを特徴
    とするCVD薄膜形成装置。
  2. (2)前記ウェハ加熱手段内部へN_2ガス給送管を蛇
    管状又は渦巻状に多数回通すことにより該N_2ガスを
    加熱す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)前記反応ガスが二種類以上の場合、それぞれのガ
    スを別個に加熱N_2ガスと混合して所定温度にまで昇
    温させてから反応炉内に供給することを特徴とする特許
    請求の範囲第1項または第2項に記載のCVD薄膜形成
    装置。
JP24018285A 1985-10-26 1985-10-26 Cvd薄膜形成装置 Pending JPS6299472A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012017477A (ja) * 2010-07-06 2012-01-26 Hitachi Zosen Corp 熱cvd装置

Cited By (1)

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JP2012017477A (ja) * 2010-07-06 2012-01-26 Hitachi Zosen Corp 熱cvd装置

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