JPS63177528A - 気相反応装置 - 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］ 本発明は気相反応装置に関する。更に詳細には、本発明
は膜厚のバラツキおよびシート抵抗のバラツキを低減す
ることのできる気相反応装置に関する。

［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く用
いられているものの一つに化学的気相成長法（ＣＶＤ：
Ｃｈｅｍｉｃａｌ　　ＶａｐｏｕｒＤｅｌ）ｏｓｉｔｉ
ｏｎ）がある。ＣＶＤとは、ガス伏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＜、ＳｌやＳｉ上の熱酸化膜−
ヒ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。

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、５ｉＨｑ＋
０２．またはＳ　ｉ　Ｈ７＋ＰＨ３＋０２）を供給して
行われる。上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（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。

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１は、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
置するとともに、上記ウェハ試料台の上に被加工物であ
るウェハ６を順次に供給し、該ウェハを順次に搬出する
ウェハ搬送手段７を設けて構成されている。ウェハ搬送
手段を炉内に導入するための開閉可能なゲート部１１が
反応炉に設けられている。

前記ベルジャ３の頂部付近に反応ガス送入管８および９
が同軸的に接続されている。使用する反応ガスのＳｉＨ
４および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、Ｓ　Ｉ　Ｈｔｉを送入管８で送入し、そして、
０２を送入管９で送入する。また、ＰＨ３を使用する場
合、Ｓ　１Ｈｔｉとともに送入できる。取り扱いを容易
にするために、反応ガスのＳｉＨ４及び０２はＮ２キャ
リアガスで希釈して使用することが好ましい。

前記のウェハ試料台４の直下には僅がなギャップを介し
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℃）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　Ｈｑ　＋０２またはＳｉＨ４＋ＰＨ３＋０
２　）は点線矢印のごと（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（
ＳｉＯ；＞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のフローパターンを均一にす
るため及び成膜反応綿ｒ後炉内に残留している未反応の
ＳｉＨ４やＰＨａ等の有毒ガスを炉外に排出するため、
反応炉の下部に排気ダクト１２が配設されている。この
排気ダクト１２は排気ポンプ１３に接続されている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかし、従来の装置はノズルの中心とバッファ頂点の位
置が、第２図に示されるようにΔｄだけ、ずれる事が度
々あった。このため、ノズルより供給される反応ガスを
炉内に均一に分割する事ができなかった。

その結果、反応炉内の各箇所においてガスの濃度が異な
り、炉内の位置によって膜生成速度（デポレート）が異
なっていた。このため、ウェハ内およびウェハ間の膜厚
バラツキを生じたり、固相拡散源として利用した場合、
シート抵抗のバラツキを悪化させていた。

従って、本発明の目的は炉内の反応ガス濃度を均一化す
ることにより膜厚のバラツキおよびシート抵抗のバラツ
キを低減できる気相反応装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］ 前記問題点を解決し、あ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、頂部付近に反応ガス送
入ノズルを有するベルジャで略円錐形状バッファを覆い
、このバッファの周囲に複数個の円盤状ウェハ試料台が
配置されている反応炉を有する気相反応装置において、
前記バッファは回転駆動可能に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。

［作用］ 前記のように、本発明の気相反応装置の反応炉内に配設
されるバッファは回転駆動可能に構成されている。

従って、反応ガス送入ノズルの中心とバッファ頂点の位
置がずれていても、バッファが回転しているので反応炉
内へ反応ガスを均一に拡散させることが可能となる。か
くして、炉内のあらゆる箇所において反応ガスの濃度が
同一に維持されるので、従来のような反応ガス濃度のバ
ラツキに起因する膜厚バラツキおよびシート抵抗のバラ
ツキの発生は効果的に低減できる。

かくして、半導体素子の製造歩留りを向−トさせること
ができるばかりか、半導体製造工程全体のスループット
を向上させることができる。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について更
に詳細に説明する。

第１図は本発明の気相反応装置の一実施例の概念図であ
る。

第１図に示される装置は自公転式の常圧型ＣＶＤ薄膜形
成装置である。第１図において第２図の従来の装置と同
一の部材については第２図で使用された符号と同じ符号
を使用する。

第１図において、反応炉１は、バッファ２をベルジャ３
で覆い、上記バッファ２の周囲にウェハ試料台４を設置
する。このウェハ試料台は駆動機構５で回転駆動可能、
または自公転可能に構成されている。更に、上記ウェハ
試料台の上に被加工物であるウェハ６を順次に搬入し、
該ウェハを順次に搬出するウェハ搬送手段７が配設され
ている。

このため、反応炉の横にゲートバルブ１１が配設されて
いる。

バッファ２はその頂部内側で回転軸２０に着脱可能に取
付られている。この回転軸２０は駆動源３０に接続され
ている。駆動源としてはモータ等を使用できる。従って
、駆動源３０により回転軸２０が回転されるとバッファ
２も回転する。バッファの回転により、反応ガス送入ノ
ズルからのガス流速の外周方向へのバラツキおよびノズ
ルの中心とバッファの中心のズレが原因であるＣＶＤの
膜厚バラツキ、固相拡散源として利用した場合のシート
抵抗のバラツキを効果的に低減することができる。

反応ガスのなかにはＳｉＨ４のような腐食性の強いガス
もあるので、このような高腐食性ガスから駆動源３０を
守ために、駆動源３０は密閉可能な隔離室４０内に収容
することが好ましい。隔離室４０はステンレス等の耐食
性金属で構成することができる。

バッファ２の内側に反応ガスが回って、この内側壁面に
酸化物のフレークを生成付着することがある。従って、
バッファ２の下端部はウェハ試料台４の位置よりも下で
、隔離室４０の上端面よりも上の位置にくるように構成
しなければならない。

かくして、バッファ内側壁面に生成付着したフレークが
、異物としてウェハにピンホールを発生させるような悪
影響を与えることは効果的に防止される。

前記ベルジャ３の頂点付近に反応ガス送入管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はそれぞれ別々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ＳｉＨ４を送入管８で送入し
、０２を送入管９で送入する。また、ＰＨａを使用する
場合、ＳｉＨ４とともに送入できる。取り扱いを容易に
するために、反応ガスのＳｉＨ４及び０２はＮ２キャリ
アガスで希釈して使用することが好ましい。

反応炉の下部に、成膜反応中の反応ガスのフローパター
ンを均一化するため及び炉内残留未反応ガスを排出する
ための排気ダクト１２が配設されている。排気ダクトは
独立した排気ポンプ１３を有することもできるし、ある
いは、排気ポンプ１３は工場の排気系を援用することに
より省略することもできる。

反応炉の構造自体は本発明の必須要件ではない。

従って、前記の構造以外の構造を有する反応炉も使用で
きる。

ＣＶＤ薄膜形成装置は前記に説明された常圧型に限らず
、減圧、プラズマ等何れのタイプのＣＶＤについても適
用できる。更に、反応炉の上部から反応ガスを送入する
形式のその他の気相反応装置、例えば、ドライエツチン
グ装置、エピタキシャル成長装置、ＰＶＤによる金属膜
被着装置、酸化・拡散装置等の半導体製造装置について
も本発明の装置のように構成することができる。

［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反応炉内
に配設されるバッファは回転駆動可能に構成されている
。

従って、反応ガス送入ノズルの中心とバッファ頂点の位
置がずれていても、バッファが回転シテいるので反応炉
内へ反応ガスを均一に拡散させることが可能となる。か
くして、炉内のあらゆる箇所において反応ガスの濃度が
同一に維持されるので、従来のような反応ガス濃度のバ
ラツキに起因する膜厚バラツキおよびシート抵抗のバラ
ツキの発生は効果的に低減できる。

かくして、半導体素子の製造歩留りを向上させることが
できるばかりか、半導体製造工程全体のスループットを
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の気相反応装置の一例である自公転式の
常圧型ＣＶＤ薄膜形成装置の一実施例の概念図、第２図
は従来のＣＶＤ薄膜形成装置の概念図である。 １・・・反応炉、２・・・バッファ、３・・・ベルジャ
。 ４・・・ウェハ試料台、５・・・ウェハ試料台回転駆動
機構、６・・・ウェハ、７・・・ウェハ搬送手段。 ８および９・・・反応ガス送入管、１０・・・加熱手段
。 １１・・・ゲート部、１２・・・排気ダクト、１３・・
・排気ポンプ、２０・・・回転軸、３０・・・駆動源。 ４０・・・隔離室

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）頂部付近に反応ガス送入ノズルを有するベルジャ
   で略円錐形状バッファを覆い、このバッファの周囲に複
   数個の円盤状ウェハ試料台が配置されている反応炉を有
   する気相反応装置において、前記バッファは回転駆動可
   能に構成されていることを特徴とする気相反応装置。
2. （２）バッファの回転駆動源は密閉された隔離室の内部
   に配置されている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。
3. （３）バッファの下端部はウェハ試料台よりも下で、隔
   離室よりも上の位置にあることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項に記載の気相反応装置。
4. （４）自公転式の常圧型ＣＶＤ薄膜形成装置である特許
   請求の範囲第１項から第３項までの何れかに記載の気相
   反応装置。