JPS63177425A - 薄膜の形成方法 - 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〕 この発明は半導体装置製造における均一性の優れた薄膜
の形成方法に関する。

〔発明の概要〕

この発明は半導体装置製造における薄膜の形成方法にお
いて、ソフトランディング炉を用いた薄膜形成の際に、
第１の温度で炉内にウェハを挿入し、第１の温度より高
い第２の温度で薄膜を形成する方法と、薄膜形成後、前
記第２の温度より低い第３の温度でウェハを引き出す方
法を行うことにより、又、置換ガス流量を増加して薄膜
を形成する方法を行うことにより、あるいは前記の２つ
の方法を併用することにより、薄膜の膜厚の均一性が向
上するようにしたものである。

〔従来の技術〕

ソフトランディング炉は、石英ボートを炉内に挿入する
際に、石英ボートとプロセスチューブ等の摩擦によるゴ
ミや塵埃の発生を防止する目的で開発されたウェハの挿
入方法である。従来は第２図に示すようにウニへの挿入
から引き出しまで一定の炉温で工程を行°っていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記ソフトランディング炉はウェハ挿入と同時
にカンチバドル下部より外気を取り込み、外気中の酸素
等と化学反応を起こし不均一な酸化膜等が形成されると
いう問題点を有していた。

前記問題点は、厚膜の形成においては十分無視できる程
度のものであったが、技術の進歩に伴い薄膜形成技術の
必要性が高まってきた。薄膜形成において、前記問題点
は顕著に影響するようになった。

そこで、この発明はこのような問題点を解決するため、
ソフトランディング炉を使用した薄膜形成において均一
性のよい薄膜を得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためにこの発明は、ウェハをソフ
トランディング炉に挿入する際、ウェハの反応温度以下
である第１の温度で炉内にウェハを挿入し、前記ウェハ
と反応しない置換ガスで炉内を満たし、反応温度である
第２の温度に炉内を昇温させる。その後、反応ガスを炉
内に流し、薄膜形成を行う。又、薄膜形成後再びウェハ
と反応しない置換ガスで炉内を満たした後、ウェハの反
応温度以下である第３の温度に炉内を降温し、薄膜形成
されたウェハを取り出す。

又は、ウェハを挿入する際に、ウェハと反応しない置換
ガスの流量を増加させる。

あるいは、前記の２つの方法を併用することにより、薄
膜の膜厚均一性が向上するようにした。

〔作用〕

上記のような方法により、ウェハのソフトランディング
炉への挿入によって取り込まれる外気に含まれた酸素等
による不均一な膜厚の酸化膜を生じることなく、又取り
込まれる外気を少なくすることにより、均一な薄膜が得
られるのである。

〔実施例〕

以下に、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第１図はソフトランディング炉の温度サイクルを
示すもので、ウェハの酸化温度より十分に低い温度ＴＩ
（以後に示すデータでは８００℃で行った。）以下でウ
ェハを挿入し、置換ガス（データでは窒素ガスを用いた
。）で炉内を満たした。その後、ウェハの反応温度Ｔ２
（データでは１０００℃で行った。）以上に昇温し、反
応ガス（データでは窒素、酸素混合ガスを用いて酸化反
応を行った。）を流し薄膜形成を行った。

薄膜形成後、再び置換ガスを炉内に満たし、酸化温度よ
り十分に低い温度Ｔ３（データでは８００℃）以下で、
ウェハの取り出しを行った。

もう一つの方法として、第３図のようなガスの流れが考
えられる場合に、置換ガスの流量を大きくする（データ
では１４１毎秒で窒素ガスを流した。

）ようにして、ガス流界面１を、ウェハの挿入口に近い
方向にするようにし、外気の流入を最小に抑えるように
した。

又は、上記の２つの方法を併用することによって、第４
図中）に示されるような、均一性のよい薄膜が得られた
。ここで、第４図（ａ）は従来の方法により形成した酸
化膜の膜厚の分布図であり、第４図（ト））は本発明の
方法を用いて形成した酸化膜の膜厚の分布図である。第
４図＋ａｌ及び（ｂｌの数字は、いずれも膜厚を表して
おり、単位はオングストロームである。第４図（ａ）及
びＣｂ）より、本発明を用いて形成した酸化膜の方が、
従来の方法を用いて形成した酸化膜より均一であること
が明らかである。

第５図は、ウェハ挿入時の炉温と外気による酸化膜厚と
の関係図である。この時のウェハローディング速度は３
ｆｉ毎秒、窒素ガス流量は、４１毎分で行った。ここで
、曲線ａはソフトランディング炉、曲！’Ｊｂはボード
ロ〒ダ炉（エンドキャンプ無）、曲線Ｃはボードローダ
炉（エンドキャップ有）を用いた結果である。

炉温の低い状態でウェハを挿入したものは、外気による
酸化膜厚は薄いが、ウェハ挿入時の炉温度が高いものほ
ど酸化膜厚は厚くなっている。この初期の酸化膜厚がそ
の後の薄膜形成に影響し、不均一な薄膜を形成する原因
となっている。

第６図は、ウェハ挿入時の窒素ガス流量と外気による酸
化膜厚との関係図である。この時のウェハローディング
速度は３Ｒ毎秒、ウェハ挿入時の炉温は、１０００℃で
行った。ここで、曲線ｄはソフトランディング炉、曲線
ｅはボードローダ炉（エンドキャップ無）、曲線ｆはボ
ードローダ炉（エンドキャンプ有）を用いた結果である
。ウェハ挿人時の窒素ガス流量が増加するほど、初期の
酸化膜厚が薄いことを示している。

第５図、第６図ともに、ボードローダ炉に比べて、ソフ
トランディング炉の方が、初期の酸化膜が厚くなる傾向
が強いことを示している。

第７図は、２つの方法を併用した場合の酸化膜厚を示し
ている。この時のウェハローディング速度は３１１毎秒
であり、いずれもソフトランディング炉を使用している
。ここで、曲線ｇは窒素ガス流量４１毎分、曲線りは窒
素ガス流量１４７！毎分で行った結果である。

これにより、ウェハ挿入時の炉温か低いほど、又窒素ガ
スの流量が多いほど初期の酸化膜厚が薄くなっているこ
とが判明した。

〔発明の効果〕

この発明は、以上説明したようにソフトランディング炉
へのウェハの挿入時、及び脱出時に炉温を低くする、あ
るいは置換ガスの流量を増加させる、又は前記２つの方
法を併用することにより、薄膜の均一性が向上し、品質
のよい半導体装置が製造できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明におけるソフトランディング炉の温
度サイクル図、第２図は、従来のソフトランディング炉
の温度サイクル図、第３図は、ウェハ挿入時のガスの流
れを示す模式図、第４図（ａｌは、従来の方法を用いて
形成した酸化膜のウェハ内の膜厚分布図、第４図（ｂｌ
は、本発明を用いて形成した酸化膜のウェハ内の膜厚分
布図、第５図は、ウェハ挿入時の炉温と外気による酸化
膜厚の関係図、第６図は、ウェハ挿入時の置換ガスの流
量と外気による酸化膜厚の関係図、第７図は、ウェハ挿
入時の炉温と置換ガス流量と外気による酸化膜厚の関係
図である。 ｌ・・・ガス流界面 ５・・・石英ボート ６・・・カンチパドル ７・・・ウェハ ８・・・プロセスチューブ　　　　　　以　上μ　　　
　； 蝮　賛 μ 鴫　賛 〜エバ神入綺の１゛スー釆れを示１硝式図第３図 従来のウニ１＼内の陣に４トｍ１図　　　　　　　　　
半売ｅ目ｑウェハ内の護廖分市図第４　図（ａ）　　　
　　　　第４　図（ｂ）ザ温（°Ｃ） Ｙｒ温ヒタト気１；よさ自芙イこβ笑厚の関イボ図第　
５　図 窒業が°ス悴し量（’／＝ｎ） 置中更ｊ”ス岸り量ヒタドヘト；３曲叉イ乙用（厚のＮ
門不辰図第６図 ザ　Ｘ　（”Ｃ） 第　７　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ソフトランデインク炉を用いて薄膜を形成する際
   に、第１の温度で炉内にウェハを挿入する工程と、第１
   の温度より高い第２の温度で炉内で薄膜を形成する工程
   とを用いる薄膜の形成方法。
2. （２）前記薄膜形成工程終了後、ウェハ引き出しの際に
   、前記第２の温度より低い第３の温度でウェハを引き出
   す特許請求の範囲第１項記載の薄膜の形成方法。