JPS6376879A - Cvd薄膜形成装置 - Google Patents

Cvd薄膜形成装置

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JPS6376879A
JPS6376879A JP21797886A JP21797886A JPS6376879A JP S6376879 A JPS6376879 A JP S6376879A JP 21797886 A JP21797886 A JP 21797886A JP 21797886 A JP21797886 A JP 21797886A JP S6376879 A JPS6376879 A JP S6376879A
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Japan
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gas
nozzles
reaction gas
thin film
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JP21797886A
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Satoru Kishimoto
哲 岸本
Katsumi Takami
高見 勝己
Yukio Murakawa
幸雄 村川
Kazuo Taniguchi
谷口 和雄
Katsumi Oyama
勝美 大山
Hitoshi Hikima
引間 仁
Kiwamu Taira
平 究
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Hitachi High Tech Corp
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Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45519Inert gas curtains
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45576Coaxial inlets for each gas

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】 [産業上の利用分工fコ 本発明はCV I)薄膜形成装置に関する。史に詳細に
は、本発明は反応炉の反応ガス送入ノズルの壁面および
先端にSiOあるいは5i02などの穴物微粒子のフレ
ークが生成書付着することを防出したC V I)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股に広く用
いられているものの一つに化学的気相成長法(CVD:
Chemical  VapourDeりos i t
 i 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
り低い堆積z&A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S 1−1−の
熱酸化膜I−に成長した場合も電気的特性が安定である
ことで、広< ’l’、導体表面のパ、ンベーション膜
として利用されている。
CV Dによる薄膜形成は、例えば500 ’C程度に
加熱したウェハに反応ガス(例えば、SiH<++02
.またはS i H711+PHJ +02 )を供給
して行われる。−1・、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、S・i02とPSGとの2相成膜が行われる
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、円錐状のバッフ12をベ
ルジャ3で覆い、]〕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はオーリング11を介
して反応炉中間りング12と閉1!−される。中間リン
グ12の下部には反応炉本体13が0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
別のガス送入ノズルにより反応炉に送入しなければなら
ない。例えば、SiH4を送入ノズル8で送入、そして
、02を送入ノズル9で送入する。また、PHa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。
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。反応ガス送入ノズ
ル8および9から送入された反応ガス(例えば、SiH
4+02または5iH711+PHa +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] このような従来のCvD薄膜形成装置の反応ガス送入ノ
ズルでは第2図に示されるように、両ノズルが隣接して
いるので、内側のノズル先端からSiH4および/また
はPHa含有ガスが送入されると、外側のノズル先端か
ら送入された酸素ガスと直ちに混合される。しかし、こ
の混合ガスはノズル先端部に停留する傾向がある。この
ような、SiH4と02の混合気体が停留するノズル先
端部には不完全反応による微小固体異物が生成し、付着
し易い。
史に、外周ノズルの先端はベルジャの内壁頂部よりも突
出しているので、ベルジャの内壁面に沿って逆流してき
た混合気体が、この外周ノズルとベルジャ内壁頂部とに
より形成されるよどみ点に停留し、この壁面−Lにも不
完全反応による微小固体異物が生成し、付着する。
この異物微粒子は次第にブドー状に成長し、反応ガスの
噴流等の僅かな風圧により剥離されたり、吹き飛ばされ
たりして炉内を浮遊する。そして、次第に沈降し、ウェ
ハの表面に落下・付着することとなる。これらフレーク
がウェハの表面に付着するとウェハ1〕のCVD膜にピ
ンホールを発生させる原因となり、半導体素子の製造歩
留りに大きく影響する。
そればかりか、ノズル先端部に付着した異物が極僅かな
反応ガスの噴流によっても剥離・落下するため、反応ガ
スの流量と高めることができず、6インチから8インチ
以りのような大口径ウェハに対してCVD膜を成膜させ
ることは事実J−不可能であった。
[発明の[1的コ 従って、本発明の目的は反応ガス送入ノズル付近に微小
固体異物が発生することを防1[−シた、特に大「1径
のウェハの成膜に適した、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、反応ガス送入ノズル
をベルジャのほぼ中央頂部付近にイfするC V I)
薄膜形成装置において、前記反応ガス送入ノズルは4木
のノズルが同軸状に配設され、−市内側の第1ノズルか
らは02ガス以外の反応ガスを送入し、第1ノズルに隣
接した第2ノズルおよび最外周の第4ノズルからはN2
ガスを送入し、第2ノズルと第4ノズルとの間の第3ノ
ズルからは02ガスを送入し、前記第4ノズルの外周壁
先端部は所定の曲率を有するベルジャ内壁l二部と連続
していることを特徴とするC V D薄膜形成装置を提
供する。
[作用] 前記のように、本発明のCV I)薄膜形成装置の反応
ガス送入ノズルによれば、S 1Htiおよび02はそ
れぞれN2のような不活性ガスによりlT、いに隔離さ
れた状態で炉内に送入される。
従って、これら両気体はノズル先端部では混合されない
。その結果、ノズル先端部に異物が生成・付着されるこ
ともない。
また、最外周ノズルの外周先端部を、所定の曲ヰくを打
するベルジャ内壁頂部と連続的に接合させであるので、
最外周ノズルとベルジャ内壁頂部との間には混合気体の
よどみ点が形成されない。そればかりか、最外周ノズル
からはN2ガスが噴出されており、このガスは所定の曲
率を何するベルジャ上部内壁に沿って流−ドするので混
合気体がベルジャ内壁面に接触したり、あるいはこの内
壁面に沿ってノズル方向へ混合気体が逆流することも防
止される。
その結果、ノズルの先端およびその周辺付近の壁面にS
iOあるいは5i02などの微小固体粒子が生成の付着
することは効果的に防+hされる。
従って、これら異物がウェハ表面に落−ド付着してウェ
ハの蒸着膜にピンホールを発生させたりするような不都
合なJ「態の発生も防止され、半導体素rの製造歩留り
を向1・、させることができる。
またノズル先端部に異物が生成・付着しないので、反応
ガスの流量を可能な限り増大させることができる。その
結果、従来は不1−iJ能であった、6インチから8イ
ンチ以−■ユの大[−1径ウエハに対しても均・な膜厚
のCV I)膜を成膜させることができる。
[実施例コ 以ド、図面を参!!(I L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薄膜形成装置における反応ガス
送入ノズルの一実施例を示す部分概認図である。
第1図に示されるように、本発明のCVD薄膜形成装置
の反応ガス送入ノズルは内側から順に、第1ノズル20
.第2ノズル30.第3ノズル40および第4ノズル5
0の4木のノズルが同軸状に配設されている。
第1ノズル20からはSiH4および/またはPHJガ
スを送入し、第2ノズル30からはN2ガスを送入し、
第3ノズル40からは02ガスを送入し、史に最外周の
第4ノズル50からはN2ガスを送入する。
かくして、最内側の第1ノズルのS i H4および/
またはPHaと第3ノズルの02は第2ノズルのN2に
より隔離される。また、02用第3ノズルの外側にもN
2用第4ノズルが配設されているので、ベルジャ壁面沿
いに逆流してくる4シ合気体と02用第3ノズルからの
02気流とは第4ノズルからのN2噴流により相−11
:に隔離されると共に、逆流混合気体が02用第3ノズ
ルに接触することも防止される。
その結果、ノズル先端部における異物発生はほぼ完全に
防I!−できる。
更に、最外周の第4ノズル50とベルジャ頂部との取付
部におけるベルジャ上部内壁は所定の曲率を有する曲面
状に成形されており、この曲面は第4ノズルの外周先端
部と連続的に接続されている。かくして、ベルジャー1
;部のノズル取付点周辺に混合気体が停留する余地はな
い。
第2図に示されるようなインナーベルジャ15がノズル
取付部まで延IQされている場合には、第4ノズルの外
周先端部をインナーベルジャの+1部終端に連続的に接
続させる。このインナーベルジャの−L部は所定の曲率
を有する曲面状に成形しなければならない。従って、こ
の明細書では“ベルジャ”という用語と“インナーベル
ジャ”という用語は同表である。
各ノズルから送入されるガスの流速は特に限定されない
が、第1ノズルおよび第3ノズルから送入される5iH
7と02ガスの流速を同一とし、第2ノズルおよび第4
ノズルから送入されるN2ガスの流速を前記SiH4お
よび02の流速よりも高くすると中し分のない隔離効果
が得られる。
ノズルの材質は本発明の必須要件ではないが、耐食性に
優れたステンレスなどで構成することが好ましい。また
、各ノズルの直径ならびにサイズなどは取り付けられる
反応炉の容Iに応じて変化させることができる。従って
、各ノズルの直径ならびにサイズなどは当業者が容易に
決定できるrJI項である。
[発明の効果コ 以lt説明したように、本発明のCVD薄膜形成装置の
反応ガス送入ノズルによればs S i Hqおよび0
2はそれぞれN2のような不活性ガスにより互いに隔離
された状態で炉内に送入される。
従って、これら両気体はノズル先端部では混合されない
。その結果、ノズル先端部に異物が生成−付着されるこ
ともない。
また、最外周ノズルの外周先端部を、所定の曲率を有す
るベルジャ内壁頂部と連続的に接合させであるので、最
外周ノズルとベルジャ内壁頂部との間には混合気体のよ
どみ点が形成されない。そればかりか、最外周ノズルか
らはN2ガスが噴出されており、このガスは所定の曲率
を有するベルジャ」一部内壁に沿って流下するので混合
気体がベルジャ内壁面に接触したり、あるいはこの内壁
面に沿ってノズル方向へ混合気体が逆流することも防止
される。
その結果、ノズルの先端およびその周辺付近の壁面にS
iOあるいは5i02などの微小固体粒rが生成・付着
することは効果的に防+Lされる。
ノズル先端部における異物発生がなくなるので、反応ガ
ス流はと流速を増加させることができ、それによりウェ
ハまでの流路途中における異物発生も低減できる。従来
のノズルでは反応ガス流量を増加させると、それに比例
して異物の発生頃、すなわち、浮遊異物51も増加する
かくして、本発明の反応ガス送入ノズルによれば、微小
固体異物がウェハ表面に落下付着してウェハの蒸着膜に
ピンホールを発生させたりするような不都合な!1[態
の発生は防Iヒされ、゛ト導体素了の製造歩留りを向ト
させることができる。
またノズル先端部に異物が生成・付着しないので、反応
ガスの流量をuJ能な限り増大させることにより熱対流
の影響を低減させることができる。
その結果、従来は不可能であった、6インチから8イン
チ以上の大[二1径ウェハに対しても均一な膜厚のCV
D膜を成膜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CVD薄膜形成装置における反応ガス
送入ノズルの・実施例を示す部分I!!要図であり、第
2図は従来のCV I)薄膜形成装置の−・例を示す概
妥図である。 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・・・第1反応ガス道大ノズル、30・・・第2反
応ガス道大ノズル、40・・・第3反応ガス道大ノズル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)反応ガス送入ノズルをベルジャのほぼ中央頂部付
    近に有するCVD薄膜形成装置において、前記反応ガス
    送入ノズルは4本のノズルが同軸状に配設され、一番内
    側の第1ノズルからはO_2ガス以外の反応ガスを送入
    し、第1ノズルに隣接した第2ノズルおよび最外周の第
    4ノズルからはN_2ガスを送入し、第2ノズルと第4
    ノズルとの間の第3ノズルからはO_2ガスを送入し、
    前記第4ノズルの外周壁先端部は所定の曲率を有するベ
    ルジャ内壁上部と連続していることを特徴とするCVD
    薄膜形成装置。
  2. (2)前記装置は自公転方式の常圧CVD装置である特
    許請求の範囲第1項に記載のCVD薄膜形成装置。
JP21797886A 1986-09-18 1986-09-18 Cvd薄膜形成装置 Pending JPS6376879A (ja)

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