JPS6376334A

JPS6376334A - Ｃｖｄ薄膜形成装置

Info

Publication number: JPS6376334A
Application number: JP21797986A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Nagasaki; 恵一長崎; Hiroshi Aikawa; 相川　博; Toshimi Miyahara; 宮原　敏視; Masayuki Hachitani; 昌幸蜂谷
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1986-09-18
Publication date: 1988-04-06

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ＣＶ　Ｉ）薄膜形成装置に関する。更に詳細に
は、本発明はウェハ上に均一な膜厚分布の薄膜を成膜さ
せることのできるＣＶＤ薄膜形成装置に関する。

［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　　ＶａｐｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）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＜、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
。

ＣＶＤによる薄膜形成は、例えば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　Ｈｑ　＋ＰＨ３＋０２　）を供給して行われる
。上記の反応ガスは反応炉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）の薄膜を形成する。また、ＳｉＯ２
とＰＳＧ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３図に部分断面図と
して示す。

第３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。ベルジャ３は０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１２の
下部には反応炉本体１３がＯリング１４を介して配設さ
れている。

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。

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。ガス送入管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載置台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
送入管により反応炉に送入しなければならない。例えば
、Ｓ　Ｉ　Ｈ４を送入管９で送入し、そして、０２を送
入管８で送入する。また、Ｂ２Ｈ６またはＰＨａを使用
する場合、Ｓ　ｉ　Ｈ４とともに送入できる。

前記のウェハ載置台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℃）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、５ｉＨｑ＋
０２またはＳｉＨ４＋ＰＨ３＋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。

［発明が解決しようとする問題点コしかし、このような横吹き付は膜生成法による装置は数
々の欠点を有する。

例えば、反応ガスを送入する場合、ガス流量により円周
上のガス分布のバラツキが発生しやすい。

また、横吹き付は膜生成法のため、ウェハ面上のガス分
布のバラツキが発生しやすい。ウェハ載置台を自転させ
ることによりガス分布の均一化を図っているが、ウェハ
の１」径が大口径になるにつれて補いきれなくなる。

ガス分布にバラツキが発生すると、成膜されるＣＶＤ膜
の膜厚均一性が得られなくなる。その結果、ステップカ
バレージも不良となり、半導体素子の製造歩留りも自ず
から低下する。

更に、ノズルから送入された反応ガス（ＳｉＨ４＋　Ｐ
　Ｈ３＋　０２等）がウェハ上に達するまでのガス流路
が長いために、炉内壁面に不完全反応による酸化物異物
が生成・付着する。

反応炉内の表面積が大きいために壁面に付着するフレー
クの量も非常に多かった。特に、大容量のＣＶＤ装置で
は反応炉内の表面積が大きいために、異物の発生量およ
び付着量が桁はづれに増大する傾向がある。

この異物は僅かな振動、風圧で剥げ落ち、ウェハ表面上
に落下付着することがある。また、異物が反応ガスによ
り巻き上げられて炉内を浮遊し、ウェハ表面上に落下・
付着する可能性もある。これら異物がウェハに付着する
と生成膜にピンホールを発生させたりして半導体素子の
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
消費され、ガスの有効利用率が低下するばかりか、薄膜
の成長速度の低下を招いていた。

［発明の目的］従って、本発明の目的は大口径ウェハについても膜厚分
布が均一なＣＶＤ膜を成膜することができ、しかも、異
物発生量が少ないＣＶＤ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手段コ前記の問題点を解決し、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、反応炉の内部にウェ
ハ載置台が配設されているＣＶＤ薄膜形成装置において
、ウェハ載置台の上部に、多数のスロットを有するガス
ヘッドを配置し、このスロットの上端部から、各隣接ス
ロットにＣＶＤ膜の成膜に使用される二種以上の異なる
反応ガスを交互に供給して、ウェハ載置台めがけて反応
ガスを吹き降ろすことを特徴とするＣＶＤ薄膜形成装置
を提供する。

［作用］以上説明したように、本発明のＣＶＤ薄膜形成装置では
反応ガスは多数のスロットを有するガスヘッドにより、
ウェハ載置台の直上からウェハめがけて垂直に吹き降ろ
される。

かくして、反応ガスはウェハの直上で混合され、その場
で成膜反応に供される。その結果、ガスの分布性が極め
て良好となり、均一な膜厚のＣＶＤ膜が成膜される。ま
た、ウェハ設置側を自公転させることによりパターンの
ステップカバレージも−・層良好となる。

しかも、ウェハに対して垂直に反応ガスを直接吹き付け
、その場で反応を起こさせるために、異物の発生量を激
減させることができる。このため、炉内を浮遊する異物
計も低下するのでウェハ表面に落下・付着してウェハ生
成膜にピンホールを発生させるような不都合な事態も効
果的に防ｌ−され、半導体素子の製造歩留りを大幅に向
−ヒ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を効に利用
されることになるばかりか、ＣＶＤ膜の成長速度も向上
するので、半導体素子の製造コストを低下させることが
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薄膜形成装置の部分概要断面図
であり、第２図は■−■線に沿った一部切欠き横断面図
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３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ＣＶＤ薄膜形成装置
では、ウェハ載置台４の上部にガスヘッド２０を配設し
ている。

このガスヘッド２０は内部に多数のスロット２２を有す
る。スロット２２ａに例えば、５ｉＨｑおよび／または
ＰＨａガスを送入し、隣接するスロワ）２２ｂには例え
ば、０２ガスを送入する。

スロット２２ａとスロット２２ｂとは送入ガスがスロッ
ト内で混合しないように互いに隔離された構造とするこ
とが好ましい。

スロットの本数は本発明の必須要件ではない。

しかし、あまり数が少なすぎるとガス分布性の改善効果
が得られない。一方、本数が多すぎるとガス吹き出しの
ための与圧が高くなりすぎて実用的でな（なる。一般的
な指標として１０〜２０本程度が好ましい。

ガスヘッド２０の配設高さは特に限定的ではないが、ウ
ェハ載置台にあまり近すぎると反応ガスの混合に支障を
きたすばかりか、ウェハ６の出し入れの邪魔にもなる。

しかし、あまり遠すぎるとガスが拡散してしまいウェハ
載置台周辺に異物が発生する。

ガスヘッドのスロット上端部には反応ガス給送パイプ２
４ａおよび２４ｂが接続されている。パイプ２４ａはス
ロット２２ａにガスを送入し、パイプ２４ｂはスロット
２２ｂにガスを送入する。

第２図に示されるように、スロットは同心円状の構成さ
れていて、ウェハ載置台を全周にわたってカバーする。

図中、スロットは一部切り欠かれている。

ガスヘッドおよびスロットの材質は耐食性に優れたステ
ンレスあるいはセラミック類などが好ましい。

本発明のＣＶＤ薄膜形成装置では第３図に示されたよう
な従来の装置と異なり、円錐状バッファおよび円錐状ベ
ルジャなどは不要である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のＣＶＤ薄膜形成装置では
反応ガスは多数のスロットを仔するガスヘッドにより、
ウェハ載置台の直上からウェハめがけて垂直に吹き降ろ
される。

かくして、反応ガスはウェハの直上で混合され、その場
で成膜反応に供される。その結果、ガスの分布性が極め
て良好となり、均一な膜厚のＣＶＤ膜が成膜される。ま
た、ウェハ設置側を自公転させることによりパターンの
ステップカバレージも一層良好となる。このような特徴
により、本発明のＣＶＤ薄膜形成装置は大口径ウェハに
膜厚分布が均一なＣＶＤ膜を成膜させるのに特に適して
いる。また、均一な膜厚分布を得るのに、成膜条件によ
る制限を殆ど受けない。

しかも、ウェハに対して垂直に反応ガスを直接吹き付け
、その場で反応を起こさせるために、異物の発生量を激
減させることができる。このため、炉内を浮遊する異物
量も低下するのでウェハ表面に落下・付着してウェハ生
成膜にピンホールを発生させるような不都合な事態も効
果的に防止され、半導体素子の製造歩留りを大幅に向−
ヒ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、ＣＶＤ膜の成長速度も向上
するので、半導体素子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ＣＶ　Ｉ）薄膜形成装置の部分概要断
面図であり、第２図は■−■線に沿った一部切欠き横断
面図であり、第３図は従来のＣＶＤ薄膜形成装置の一例
の部分断面図である。１・・・反応炉、２・・・バッファ、３・・・ベルジャ
。４・・・ウェハ載置台、５・・・駆動機構、６・・・ウ
ェハ。８および９・・・反応ガス送入管、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・・・ガスヘッド、２２・・・スロット、２４・・
・反応ガス給送パイプ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）反応炉の内部にウェハ載置台が配設されているＣ
ＶＤ薄膜形成装置において、ウェハ載置台の上部に、多
数のスロットを有するガスヘッドを配置し、このスロッ
トの上端部から、各隣接スロットにＣＶＤ膜の成膜に使
用される二種以上の異なる反応ガスを交互に供給して、
ウェハ載置台めがけて反応ガスを吹き降ろすことを特徴
とするＣＶＤ薄膜形成装置。
（２）反応炉は自公転方式の常圧型ＣＶＤ反応炉である
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。