JPS63157425A - Vapor phase reaction equipment - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は気相反応装置に関する。更に詳細には、本発明
はウェハを載置するための試料台の円周周囲に配設され
るヒータカバーが炭化ケイ素から構成されている気相反
応装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a gas phase reactor. More specifically, the present invention relates to a gas phase reaction apparatus in which a heater cover disposed around the circumference of a sample stage on which a wafer is placed is made of silicon carbide.
［従来の技術］
薄膜の形成方法として半導体工業において一般に広（用
いられているものの一つに化学的気相成長法（ＣＶＤ：
Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＶａｐｏｕｒＤｅｐｏｓ ｉ ｔ
ｊ ｏｎ）がある。ＣＶＤとは、ガス状物質を化学反
応で固体物質にし、基板上に堆積することを（ごう。[Prior Art] One of the methods widely used in the semiconductor industry for forming thin films is chemical vapor deposition (CVD).
Chemical Vapor Depos it
j on). CVD is the process of turning a gaseous substance into a solid substance through a chemical reaction and depositing it on a substrate.
ＣＶＤの特徴は、成長しようとする薄膜の融点よりｂ）
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＜、ＳｉやＳｉ上の熱酸化膜
上に成長した場合も電気的特性が安定であることで、広
く半導体表面のパッシベーション膜として利用されてい
る。The characteristics of CVD are that the melting point of the thin film to be grown b)
Various thin films can be obtained at low deposition temperatures, the purity of the grown thin films is high, and the electrical properties are stable even when grown on Si or a thermal oxide film on Si. It is used as a surface passivation film.
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、ＳｉＨ４＋
０２． またはＳ ｉ Ｈｔｔ ＋ＰＨ３＋０２）を供
給して行われる。−［ユ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５ｉ
０２あるいはフォスフォシリケートガラス（ＰＳＧ）ま
たはボロシリケートガラス（ＢＳＧ）の薄膜を形成する
。また５ｉ０２とＰＳＧまたはＢＳＧとの２層成膜が行
われることもある。更に、モリブデン、タングステンあ
るいはタングステンシリサイド等の金属薄膜の形成にも
使用できる。Thin film formation by CVD is performed at a temperature of approximately 400°C to 500°C, for example.
A reactive gas (for example, SiH4+
02. or S i Htt +PH3+02). - [The reaction gas of the Book of Ju is blown onto the wafer in the reactor (belljar), and the surface of the wafer is 5i
Alternatively, a thin film of phosphosilicate glass (PSG) or borosilicate glass (BSG) is formed. Further, two-layer film formation of 5i02 and PSG or BSG may be performed. Furthermore, it can also be used to form metal thin films such as molybdenum, tungsten or tungsten silicide.
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。An example of an apparatus conventionally used for performing such a thin film forming operation by CVD is shown in a partial cross-sectional view in FIG.
第２図において、反応炉１００は、バッファ２００をベ
ルジャ３００で覆い、上記バッファ２００の周囲に円盤
状のウェハ試料台４００を回転駆動可能、または自公転
可能に設置するとともに、ウェハ試料台４００の下側に
はヒータ８００が設けられていてウェハ６００を所定の
温度（例えば約４００〜５００℃）に加熱する。試料台
を均一に加熱することにより膜厚の均一性が向上される
。In FIG. 2, the reactor 100 includes a buffer 200 covered with a bell jar 300, a disk-shaped wafer sample stand 400 installed around the buffer 200 so as to be rotatable or rotatable, and the wafer sample stand 400 A heater 800 is provided on the lower side and heats the wafer 600 to a predetermined temperature (for example, about 400 to 500° C.). By uniformly heating the sample stage, the uniformity of the film thickness is improved.
そのため、試料台の両側周囲には僅かな隙間を介してヒ
ータカバー９００が配設されている。Therefore, heater covers 900 are disposed around both sides of the sample stage with a slight gap in between.
［発明が解決しようとする問題点コ
しかし、従来のヒータカバーは金属のハステロイと呼ば
れるＮｉ合金から製造されていた。しかし、このＮｉ合
金製のヒータカバーは熱膨張が大きいためにヒータカバ
ー自身が反り、膜厚均一性に悪影響を及ぼすことがあっ
た。[Problems to be Solved by the Invention] However, conventional heater covers have been manufactured from a metal Ni alloy called Hastelloy. However, since this heater cover made of Ni alloy has a large thermal expansion, the heater cover itself is warped, which may adversely affect the uniformity of the film thickness.
膜厚均一性を決定する要因として、炉壁とヒータカバー
の隙間が挙げられるが、従来のヒータカバーの調整は、
経年変化があるために、定期的に実施しなければならな
かった。The gap between the furnace wall and the heater cover is a factor that determines film thickness uniformity, but conventional heater cover adjustment
Due to aging, it had to be carried out periodically.
更に、ハステロイ製ヒータカバーは温度により膨張の度
合いが異なるため、使用温度範囲４００〜４８０℃にお
いて、炉壁とヒータカバーの隙間調整を使用温度毎に行
う必要があった。Furthermore, since the degree of expansion of the Hastelloy heater cover differs depending on the temperature, it was necessary to adjust the gap between the furnace wall and the heater cover for each operating temperature in the operating temperature range of 400 to 480°C.
金属製ヒータカバーを使用すると、試料台上面にウェハ
を＠置して成膜反応を実施した時に、このヒータカバー
から膜中に重金属が混入し、膜質を低下させる危険性が
指摘されるようになった。It has been pointed out that if a metal heater cover is used, when a wafer is placed on the top of the sample stage and a film formation reaction is performed, heavy metals may enter the film from the heater cover and deteriorate the film quality. became.
更に、成膜反応の種類によっては腐食性の強いガスも使
用される場合がある。このような場合、金属製ヒータカ
バーは徐々に腐食され、上面の平坦性あるいは平滑性が
損なわれる。かくして、もはやヒータカバーとして使用
することが不可能となり、新品と交換しなければならな
くなる。これ゛も製品コストの上昇要因となる。Furthermore, depending on the type of film-forming reaction, highly corrosive gases may also be used. In such a case, the metal heater cover is gradually corroded, and the flatness or smoothness of the top surface is impaired. Thus, it can no longer be used as a heater cover and must be replaced with a new one. This also causes an increase in product costs.
金属製ヒータカバーの別の問題点として、例えば、自公
転型のバッチ式気相反応装置の場合、試料台とともにヒ
ータカバーも回転させなければならない。しかし、金属
は重たいのでヒータカバーを回転させるのに多大なエネ
ルギーが必要となる。Another problem with the metal heater cover is that, for example, in the case of a rotation-revolution type batch type gas phase reactor, the heater cover must also be rotated together with the sample stage. However, since metal is heavy, a large amount of energy is required to rotate the heater cover.
このエネルギーコストも長期間にわたって蓄積すると巨
大な費用となる。This energy cost also becomes a huge expense if it accumulates over a long period of time.
従って、本発明の目的は熱膨張が少なく、しかも経年変
化が生じないヒータカバーを有する気相反応装置を提供
することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a gas phase reactor having a heater cover that has little thermal expansion and does not change over time.
［問題点を解決するための手段］
前記の問題点を解決し、合わせて本発明の目的を達成す
るための手段として、この発明は、反応炉の内部に、ウ
ェハを載置するための円盤状試料台が配設されており、
この試料台の直下には僅かなギャップを介してヒータが
配設されており、かつ、試料台の円周の一部または全部
に僅かな隙間を介してヒータカバーが配設されている気
相反応装置において、前記ヒータカバーは炭化ケイ素（
ＳＩＧ）から構成されていることを特徴とする気相反応
装置を提供する。[Means for Solving the Problems] As a means for solving the above-mentioned problems and achieving the objects of the present invention, the present invention provides a disk for placing wafers inside a reactor. A shaped sample stage is installed.
A heater is placed directly below the sample table with a slight gap, and a heater cover is placed on part or all of the circumference of the sample table with a small gap. In the reactor, the heater cover is made of silicon carbide (
(SIG)
〔作用］
前記のように、本発明の気相反応装置のヒータカバーは
炭化ケイ素から構成されている。[Function] As described above, the heater cover of the gas phase reactor of the present invention is made of silicon carbide.
炭化ケイ素材のヒータカバーは熱膨張がノ１ステロイ°
の１／３と、極めて少ないので、炉壁とヒータカバーと
の間の隙間調整を定期的に行う必要がない。Heater cover made of silicon carbide material has no thermal expansion.
Since the amount is extremely small, 1/3 of the amount, there is no need to periodically adjust the gap between the furnace wall and the heater cover.
同様な理由により、使用温度を変更する毎に炉壁とヒー
タカバーとの間の隙間を調整する必要性がない。For the same reason, there is no need to adjust the gap between the furnace wall and the heater cover every time the operating temperature is changed.
また、炭化ケイ素材を用いると、生成膜と炭化ケイ素材
との密着性が良くなるので、ヒータカバー付近における
異物発生が低減され、良品の製造歩留りを向上させるこ
とができるばかりでなく、メンテナンス性も向−ヒし、
従来よりも膜生成回数を増大させることができる。In addition, using silicon carbide material improves the adhesion between the produced film and the silicon carbide material, which reduces the generation of foreign matter near the heater cover, which not only improves the manufacturing yield of good products but also improves maintainability. Also,
The number of times film formation can be increased compared to the conventional method.
［実施例コ
以下、図面を参照しながら本発明の気相反応装置の一実
施例について更に詳細に説明する。[Example 1] Hereinafter, an example of the gas phase reactor of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
第１図は本発明のヒータカバーを有する自公転型のバッ
チ式常圧ＣＶＤ薄膜形成装置の概要断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a rotary-revolution type batch-type atmospheric pressure CVD thin film forming apparatus having a heater cover according to the present invention.
第１図において、反応炉１は、円錐状のバッファ２をベ
ルジャ３で覆い、上記バッファ２の周囲に円盤状のウェ
ハ試料台４をターンテーブル５で回転駆動可能、または
自公転可能に設置する。ベルジャ３はＯリング１１を介
して反応炉中間リング１２と閉止される。中間リング１
２の下部には反応炉本体１３がＯりング１４を介して配
設されている。反応炉の下部には排気口２０が配設され
ている。In FIG. 1, a reactor 1 includes a conical buffer 2 covered with a bell jar 3, and a disk-shaped wafer sample stage 4 installed around the buffer 2 so that it can be rotated by a turntable 5 or can rotate around its axis. . The bell jar 3 is closed with a reactor intermediate ring 12 via an O-ring 11. intermediate ring 1
A reactor main body 13 is disposed at the bottom of the reactor 2 via an O-ring 14. An exhaust port 20 is provided at the bottom of the reactor.
ベルジャの内側には反応ガスの流れを成膜反応に適する
ように規制するためのインナーベルジャ１５が固設され
ているみ
前記ベルジャ３の中央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。ガス送入ノズルから送入さ
れたガスはバッファにより振分られてウェハ試料台４に
向かう。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 Ｈｑ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、Ｐ
ＨａまたはＢ２ Ｈ６等の不純物ガスを使用する場合、
５ｉＨｑとともに送入できる。これらのガスは一般的に
不活性ガス（例えば、Ｎ２）で希釈して使用される。An inner bell jar 15 is fixedly installed inside the bell jar to regulate the flow of the reaction gas to suit the film forming reaction.A reaction gas supply nozzle 8 is installed near the central apex of the bell jar 3.
and 9 are connected. The gas fed from the gas feed nozzle is distributed by a buffer and directed toward the wafer sample stage 4. The reaction gases used, SiH4 and 02, must each be fed into the reactor through separate gas feed nozzles. For example, S i Hq is fed through the feed nozzle 8 and 02 is fed through the feed nozzle 9. Also, P
When using impurity gas such as Ha or B2 H6,
Can be delivered together with 5iHq. These gases are generally used diluted with an inert gas (eg, N2).
前記のウェハ試料台４の直下には僅かなギャップを介し
てヒータ１０が設けられていてウェハｅを所定の温度（
例えば約４００〜４８０℃）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、５
ｉ）（４＋ｏ２またはＳ ｉＨｑ＋ＰＨＪ ＋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（Ｓｉ０
２またはＰＳＧあるいはＢＳＧ）の薄膜をウェハ６の表
面に生成せしめる。A heater 10 is provided directly below the wafer sample stage 4 with a slight gap therebetween, and heats the wafer e to a predetermined temperature (
For example, the temperature is about 400 to 480°C). The reaction gas (for example, 5
i) (4+o2 or S iHq+PHJ +02)
flows down inside the furnace as shown by the dotted arrow, touches the surface of the wafer 6, flows, and forms a substance (Si0
2 or PSG or BSG) is formed on the surface of the wafer 6.
ウェハ試料台４の両側には僅かな隙間を介してヒータカ
バー７が配設されている。このヒータカバー７は円盤状
試料台４の円周周囲を包囲するように配設されている。Heater covers 7 are disposed on both sides of the wafer sample stage 4 with a slight gap in between. This heater cover 7 is arranged so as to surround the circumference of the disk-shaped sample stage 4.
このヒータカバーは炭化ケイ素（ＳｉＣ）から製造され
ている。成形方法は当業者に周知である。ハステロイに
炭化ケイ素被膜を施したヒータカバーは温度差により炭
化ケイ素被覆が剥離する恐れがあるので好ましくない。This heater cover is manufactured from silicon carbide (SiC). Molding methods are well known to those skilled in the art. A heater cover made of Hastelloy coated with silicon carbide is not preferred because the silicon carbide coating may peel off due to temperature differences.
また、炭化ケイ素膜を被覆したハステロイヒータカバー
は炭化ケイ素成形ヒータカバーはど温度分布の均一性が
よくない。In addition, the Hastelloy heater cover coated with a silicon carbide film does not have good uniformity of temperature distribution as compared to the silicon carbide molded heater cover.
炭化ケイ素成形ヒータカバーの直径は従来のハステロイ
ヒータカバーと同等である。厚さはハステロイヒータカ
バーと同じか、または厚くしたり、薄くすることも可能
である。The diameter of the silicon carbide molded heater cover is the same as that of a conventional Hastelloy heater cover. The thickness can be the same as the Hastelloy heater cover, or it can be made thicker or thinner.
本発明の炭化ケイ素成形ヒータカバーは図示されたよう
な自公転型のバッチ式常圧ＣＶＤ薄膜形成装置に限らず
、ウェハを加熱して成膜処理する全ての気相反応装置で
使用できることは当業者に明らかである。It goes without saying that the silicon carbide molded heater cover of the present invention can be used not only in the rotary-revolution type batch-type normal pressure CVD thin film forming apparatus as shown in the figure, but also in all gas phase reaction apparatuses that heat wafers to form films. It is clear to the business operator.
［発明の効果コ
以上説明したように、本発明の気相反応装置のヒータカ
バーは炭化ケイ素（ＳｉＣ）から構成されている。[Effects of the Invention] As explained above, the heater cover of the gas phase reactor of the present invention is made of silicon carbide (SiC).
炭化ケイ素材のヒータカバーは熱膨張がハステロイの１
７３と、極めて少ないので、炉壁とヒータカバーとの間
の隙間調整を定期的に行う必要がない。The silicon carbide material heater cover has a thermal expansion that is one of Hastelloy's.
73, which is extremely small, so there is no need to periodically adjust the gap between the furnace wall and the heater cover.
同様な理由により、使用温度を変更する毎に炉壁とヒー
タカバーとの間の隙間を調整する必要性がない。For the same reason, there is no need to adjust the gap between the furnace wall and the heater cover every time the operating temperature is changed.
また、炭化ケイ素材を用いると、生成膜と炭化ケイ素材
との密着性が良くなるので、ヒータカバー付近における
異物発生が低減され、良品の製造歩留りを向上させるこ
とができるばかりでなく、メンテナンス性も向上し、従
来よりも膜生成回数を増大させることができる。In addition, using silicon carbide material improves the adhesion between the produced film and the silicon carbide material, which reduces the generation of foreign matter near the heater cover, which not only improves the manufacturing yield of good products but also improves maintainability. Also, the number of times film formation can be increased compared to the conventional method.
別の効果として、炭化ケイ素製のヒータカバーは生成膜
に対する重金属汚染の危険性は殆ど問題にならない。Another advantage is that the heater cover made of silicon carbide poses little risk of heavy metal contamination to the produced film.
炭化ケイ素（Ｓ ｉ Ｃ）は熱伝導率が鋼よりも３倍も
高く、耐薬品性あるいは耐腐食性に優れている。また比
重が小さく軽量であり、しかも耐熱性にも優れている。Silicon carbide (S i C) has a thermal conductivity three times higher than steel and has excellent chemical and corrosion resistance. It also has a low specific gravity, is lightweight, and has excellent heat resistance.
従って、これから製造されたヒータカバーは温度分布が
均一となるため、膜厚の均一性が、従来のハステロイヒ
ータカバーに比べて、３５〜４０％も向上する。従って
、本発明のヒータカバーは多層配線の層間絶縁膜の成形
に大きな効果が期待できる。Therefore, the heater cover manufactured from this has a uniform temperature distribution, and the uniformity of the film thickness is improved by 35 to 40% compared to the conventional Hastelloy heater cover. Therefore, the heater cover of the present invention can be expected to be highly effective in forming interlayer insulating films of multilayer wiring.
しかも耐腐食性が高いのでヒータカバーを極めて長期間
に亙って使用することができる。自公転型のバッチ式反
応炉で使用する場合にも、軽量なので回転させやすく、
エネルギーを節約できる。Moreover, since it has high corrosion resistance, the heater cover can be used for an extremely long period of time. Even when used in a rotary-revolution batch reactor, it is lightweight and easy to rotate.
You can save energy.
第１図は本発明の試料台を有する自公転型のバッチ式常
圧ＣＶＤ薄膜形成装置の概要図である。
第２図は従来の装置の概要部分断面図である。
１・・・反応炉、２・・・バッファ、３・・・ベルジャ
。
４・・・ウェハ試料台、５・・・ターンテーブル、６・
・・ウェハ、７・・・炭化ケイ素製ヒータカバー、８お
よび９・・・反応ガス送入ノズル、１０・・・加熱手段
、１１および１４・・・Ｏリング、１２・・・中間リン
グ、１３・・・反応炉本体、１５・・・インナーベルジ
ャ、２０・・・排気口FIG. 1 is a schematic diagram of a rotary-revolution type batch-type atmospheric pressure CVD thin film forming apparatus having a sample stage according to the present invention. FIG. 2 is a schematic partial sectional view of a conventional device. 1... Reactor, 2... Buffer, 3... Belljar. 4... Wafer sample stand, 5... Turntable, 6...
... Wafer, 7... Silicon carbide heater cover, 8 and 9... Reaction gas feed nozzle, 10... Heating means, 11 and 14... O-ring, 12... Intermediate ring, 13 ... Reactor main body, 15 ... Inner bell jar, 20 ... Exhaust port
Claims (2)
料台が配設されており、この試料台の直下には僅かなギ
ャップを介してヒータが配設されており、かつ、試料台
の円周の一部または全部に僅かな隙間を介してヒータカ
バーが配設されている気相反応装置において、前記ヒー
タカバーは炭化ケイ素（ＳｉＣ）から構成されているこ
とを特徴とする気相反応装置。(1) A disk-shaped sample stand for placing the wafer is installed inside the reactor, and a heater is placed directly under the sample stand with a slight gap between the sample and the sample. A gas phase reactor in which a heater cover is disposed on a part or all of the circumference of the stand with a slight gap therebetween, wherein the heater cover is made of silicon carbide (SiC). Phase reactor.
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の気相反
応装置。(2) The gas phase reactor according to claim 1, wherein the reactor is a revolution-rotation type atmospheric pressure CVD reactor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30580186A JPS63157425A (en) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Vapor phase reaction equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30580186A JPS63157425A (en) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Vapor phase reaction equipment |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63157425A true JPS63157425A (en) | 1988-06-30 |
Family
ID=17949525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30580186A Pending JPS63157425A (en) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Vapor phase reaction equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63157425A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5076207A (en) * | 1989-04-13 | 1991-12-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for atmospheric chemical vapor deposition |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5010962A (en) * | 1973-05-28 | 1975-02-04 | ||
| JPS59149020A (en) * | 1983-02-16 | 1984-08-25 | Hitachi Ltd | Vertical type reaction furnace |
| JPS59151418A (en) * | 1983-02-18 | 1984-08-29 | Hitachi Electronics Eng Co Ltd | Reaction oven |
-
1986
- 1986-12-22 JP JP30580186A patent/JPS63157425A/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5010962A (en) * | 1973-05-28 | 1975-02-04 | ||
| JPS59149020A (en) * | 1983-02-16 | 1984-08-25 | Hitachi Ltd | Vertical type reaction furnace |
| JPS59151418A (en) * | 1983-02-18 | 1984-08-29 | Hitachi Electronics Eng Co Ltd | Reaction oven |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5076207A (en) * | 1989-04-13 | 1991-12-31 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Apparatus for atmospheric chemical vapor deposition |
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