JP2011146434A - Cvd device - Google Patents

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Kiryo Oikawa
喜良 及川
Masataka Ito
幹隆 井藤
Atsushi Abe
淳 阿部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a CVD device that performs film deposition of high quality by stabilizing a gas flow at the periphery of a substrate in a chamber in the CVD device and homogenizing the component and the thickness of a film to be deposited. <P>SOLUTION: A partition 11 for homogenizing an exhaust gas flow velocity is installed between a heating stage and a gas head, and exhaust ports 7 and 8 to spray the flow of a material gas from the gas head to a substrate without fluctuations. Consequently, the CVD device that can perform homogeneous film deposition can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明はCVD(Chemical Vapor Deposition)装置に関し、具体的には、ガスヘッドから基板に対して噴霧される原料ガスのうちの基板に薄膜を形成することなく廃棄される原料ガス及び微粒子状の生成物（以下、この両者を排気ガスという）の流速を、基板を中心とした円周上で均一に保持することによって、ガスヘッドから基板へ噴霧される原料ガスの流れの揺らぎを除去し、基板上に形成される薄膜の均質性を向上することが可能なCVD装置に関する。   The present invention relates to a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, specifically, a raw material gas sprayed from a gas head onto a substrate, and a raw material gas and fine particle generation that are discarded without forming a thin film on the substrate By maintaining the flow velocity of the product (hereinafter both referred to as exhaust gas) uniformly on the circumference centered on the substrate, fluctuations in the flow of the source gas sprayed from the gas head to the substrate are removed, and the substrate The present invention relates to a CVD apparatus capable of improving the homogeneity of a thin film formed thereon.

CVD装置はシリコンウエハ、石英ガラス、サファイヤなどの基板上に薄膜を形成するために用いられる。   The CVD apparatus is used to form a thin film on a substrate such as a silicon wafer, quartz glass, or sapphire.

これらの基板上に形成された薄膜を用いて、多くの電子デバイス、及び光デバイスが作製されている。
非特許文献１に示されるように、原料ガスはガスヘッドから基板へ向けて噴霧され、CVDチャンバー内にて、熱、プラズマ、光などによって励起されることによって化学反応が促進され、基板上へ反応生成物が堆積し、結果、成膜が行われる。 Many electronic devices and optical devices are manufactured using thin films formed on these substrates.
As shown in Non-Patent Document 1, the source gas is sprayed from the gas head toward the substrate, and the chemical reaction is promoted by being excited by heat, plasma, light, etc. in the CVD chamber, onto the substrate. The reaction product is deposited, resulting in film formation.

基板上へ形成する薄膜へ排気ガスが異物として取り込まれないようにする必要からチャンバー内には排気ポートが設置され、チャンバー外へ速やかに排気ガスを吸引排出している。ガスヘッド及び基板と排気ポートとは、同一チャンバー内に接近して設置されている。基板外周全体に対し排気ガスの吸引効率を一定にする目的から、排気ポートは通常、基板及びガスヘッドに対し、放射状で対称な位置に配置されている。   Since it is necessary to prevent the exhaust gas from being taken in as a foreign substance into the thin film formed on the substrate, an exhaust port is provided in the chamber, and the exhaust gas is quickly sucked and discharged out of the chamber. The gas head, the substrate, and the exhaust port are installed close to each other in the same chamber. For the purpose of making the exhaust gas suction efficiency constant over the entire periphery of the substrate, the exhaust ports are usually arranged at radial and symmetrical positions with respect to the substrate and the gas head.

化学工学会編「CVDハンドブック」朝倉書店出版、1991年６月２０日、p.11―28Chemical Engineering Society, “CVD Handbook”, Asakura Shoten Publishing, June 20, 1991, p.11-28

基板外周全体から見た場合、排気ポートの吸引効率は、排気管までの距離に依存し、一定とはならない。このため、排気ガス流は、脈動、偏流などの揺らぎを生じる。吸引される排気ガス流は、原料ガスの後部に連続して存在するため、ガスヘッドから基板へ向けて噴霧される原料ガスの流れに影響を与える。結果として、原料ガスの流れに揺らぎを生じさせ、形成される薄膜に不均質部を発生させることになる。   When viewed from the entire outer periphery of the substrate, the suction efficiency of the exhaust port depends on the distance to the exhaust pipe and is not constant. For this reason, the exhaust gas flow causes fluctuations such as pulsation and drift. Since the sucked exhaust gas flow is continuously present at the rear part of the source gas, it affects the flow of the source gas sprayed from the gas head toward the substrate. As a result, the flow of the raw material gas is fluctuated, and an inhomogeneous portion is generated in the formed thin film.

この薄膜における、膜厚、屈折率、誘電率、抵抗率などの諸特性における不均質性は、この薄膜を元に作製される様々な光デバイス、或いは電子デバイスなどの諸特性のバラツキをもたらす。結果として、この諸特性のバラツキは、所望の光デバイス、電子デバイスの作製を行う上での特性劣化、歩留まり劣化の要因となる。そのため、CVD装置においては、原料ガスの流れを安定化させるための試みが図られてきた。   Inhomogeneity in various characteristics such as film thickness, refractive index, dielectric constant, and resistivity in the thin film causes variations in various characteristics of various optical devices or electronic devices manufactured based on the thin film. As a result, variations in these characteristics cause deterioration in characteristics and yield in manufacturing desired optical devices and electronic devices. Therefore, attempts have been made to stabilize the flow of the source gas in the CVD apparatus.

原料ガスの流れを安定化させるために、従来のCVD装置では、ガスヘッド及び基板を中心とする放射状の対称な位置に複数個の排気ポートを設置するという方法を採っている。しかし、多数の排気ポートを設置したとしても吸引効率を基板外周全体に対し均一に保つことは困難である。従って、依然として原料ガスの流れを安定化させることが困難であるという問題がある。また、この方法では、装置が複雑で大きくなるという問題もある。   In order to stabilize the flow of the source gas, the conventional CVD apparatus employs a method of installing a plurality of exhaust ports at radially symmetrical positions centering on the gas head and the substrate. However, even if a large number of exhaust ports are installed, it is difficult to keep the suction efficiency uniform over the entire outer periphery of the substrate. Therefore, there is still a problem that it is difficult to stabilize the flow of the raw material gas. In addition, this method has a problem that the apparatus is complicated and large.

本発明は、チャンバー内のガスヘッドから、加熱ステージに保持された基板へ原料ガスを噴霧することによって基板上に薄膜の成膜を行うCVD装置であって、チャンバーは、側面に一個又は複数個の排気ポートを備え、加熱ステージ及びガスヘッドと排気ポートとを隔てるように、内部に、隔壁を更に備え、隔壁は、複数の開口部を備えることを特徴とする。   The present invention is a CVD apparatus for forming a thin film on a substrate by spraying a source gas from a gas head in the chamber onto a substrate held on a heating stage, and the chamber has one or more chambers on the side surface. The exhaust port is further provided, and a partition is further provided therein so as to separate the heating stage and the gas head from the exhaust port, and the partition has a plurality of openings.

本発明の一実施態様において、開口部の形状は、短冊状、円、又は楕円であることを特徴とする。   In one embodiment of the present invention, the shape of the opening is a strip shape, a circle, or an ellipse.

本発明の一実施態様において、開口部の面積は、排気ポートからの距離が大きくなるに従い大きくなることを特徴とする。   In one embodiment of the present invention, the area of the opening portion increases as the distance from the exhaust port increases.

本発明の一実施態様において、基板主面に平行且つ基板の中心から第１の排気ポートへの伸長方向をｘ軸、原料ガスが噴霧される方向をｚ軸、ｘ軸及びｚ軸に垂直な方向をｙ軸とし、排気ポートの総数をＮとし、ｘ軸と排気ポートのうちの一つが在る方向との成す角をθとしたとき、排気ポートに相対する領域、即ち、θ±（360°／４Ｎ）領域における開口部面積より、排気ポートに相対しない領域における開口部面積が広いことを特徴とする。   In one embodiment of the present invention, the extending direction from the center of the substrate to the first exhaust port is parallel to the main surface of the substrate, and the direction in which the raw material gas is sprayed is perpendicular to the z axis, the x axis, and the z axis. When the direction is the y-axis, the total number of exhaust ports is N, and the angle between the x-axis and the direction in which one of the exhaust ports exists is θ, the region facing the exhaust port, that is, θ ± (360 The opening area in the region not opposite to the exhaust port is larger than the opening area in the ° / 4N) region.

本発明の一実施態様において、開口部の形状が、原料ガスが噴霧される方向をｚ軸としたとき、開口部のｚ軸方向の幅は、排気ポートからの距離が遠くなるに従い広くなることを特徴とする。   In one embodiment of the present invention, when the shape of the opening is the z-axis direction in which the source gas is sprayed, the width of the opening in the z-axis direction becomes wider as the distance from the exhaust port increases. It is characterized by.

本発明の一実施態様において、開口部の形状は、円、楕円状、又はガスの流れを乱さない開口形状であり、開口部の設置数は、排気ポートからの距離が大きくなるに従い多くなることを特徴とする。   In one embodiment of the present invention, the shape of the opening is a circle, an ellipse, or an opening that does not disturb the gas flow, and the number of openings is increased as the distance from the exhaust port increases. It is characterized by.

本発明の一実施態様において、開口部の面積は可変であることを特徴とする。   In one embodiment of the present invention, the area of the opening is variable.

本発明の一実施態様において、チャンバーは、円筒形であり、隔壁は、チャンバーと同一の円筒軸を有する円筒状であることを特徴とする。   In one embodiment of the present invention, the chamber has a cylindrical shape, and the partition wall has a cylindrical shape having the same cylindrical axis as the chamber.

本発明によれば、CVD装置においてチャンバー内の基板周囲のガス流を安定化することができ、CVD装置における堆積する膜の成分及び厚みの均質性と目標値に対する精度が向上する。これにより、高品質な成膜を行うことが可能なCVD装置を実現することができる。   According to the present invention, the gas flow around the substrate in the chamber can be stabilized in the CVD apparatus, and the uniformity of the components and thickness of the deposited film in the CVD apparatus and the accuracy with respect to the target value are improved. Thereby, a CVD apparatus capable of performing high-quality film formation can be realized.

更に、この薄膜を用いて作製される、光デバイス、及び電子デバイスの特性向上、並びに歩留まり向上が可能となり、より高性能な光デバイス、電子デバイスを、より安価に提供することができる。   Furthermore, it is possible to improve the characteristics and yield of optical devices and electronic devices manufactured using this thin film, and to provide higher performance optical devices and electronic devices at lower costs.

本発明の実施例１に係るCVD装置の構成図である。It is a block diagram of the CVD apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係るCVD装置におけるチャンバー、排気ポート、廃棄ガス流速均等化壁を模式的に描いた斜視図である。1 is a perspective view schematically illustrating a chamber, an exhaust port, and a waste gas flow rate equalization wall in a CVD apparatus according to Example 1 of the present invention. 図３Ａから図３Ｅは、排気ガス流速均等化壁と流速均等化ホールの形状を説明するための図であり、図３Ｆは、排気ガス流速均等化壁と流速均等化ホールと遮蔽板の形状を説明するための図である。3A to 3E are diagrams for explaining the shapes of the exhaust gas flow velocity equalizing wall and the flow velocity equalizing hole, and FIG. 3F shows the shapes of the exhaust gas flow velocity equalizing wall, the flow velocity equalizing hole, and the shielding plate. It is a figure for demonstrating. ウェハ上膜厚評価箇所を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the film thickness evaluation location on a wafer. 本発明の実施例１における規格化膜厚分布である。It is the normalized film thickness distribution in Example 1 of this invention. 本発明の実施例２における規格化膜厚分布である。It is the normalized film thickness distribution in Example 2 of this invention.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

以下、図１を用いて、本発明の実施例１に係るCVD装置を説明する。   Hereinafter, a CVD apparatus according to Example 1 of the present invention will be described with reference to FIG.

図１は、本発明の実施例１に係るCVD装置本体を模式的に描いた構成図である。本実施例の排気ポートは２本（排気ポート７、排気ポート８）であるが、多数設置されている場合でも基本的な構成は同様である。チャンバー１は、成膜に必要な部材を内包し、且つ外界から遮蔽し、成膜する上で必要とする雰囲気を保持する。原料ガス供給装置２は、作製すべき薄膜に応じた原料ガスを調整し、原料ガス供給配管４を通じてチャンバー１内に設置されたガスヘッド３へ原料ガスを供給する。ガスヘッド３は、原料ガスの流れを加熱ステージ６に保持された基板５全体を十分に覆い尽くす太さを持つ層流に整え噴霧する。加熱ステージ６は、基板５を保持するための機構を有し、基板５を保持する。加熱ステージ６はまた、基板５が必要とする温度分布を得るための複数のヒータを備え、基板５を必要とする温度分布に保持する。基板５は、成膜する薄膜に対して適当な材質と寸法のものが選定される。例えば表面研磨されたシリコンウエハ、石英ガラス、サファイヤなどがある。排気ガスをチャンバー１内から速やかに排出するため、排気ガスは、排気ポート７、排気ポート８、排気管９、集合排気管１０、圧力調整バルブ１３を通じ排気ガス処理装置１４によって吸引されている。チャンバー１内の圧力は、圧力調整バルブ１３の開度を調節することによって調整することができる。圧力調整バルブ１３は、チャンバー１内のチャンバー圧力センサー１５によって検知したチャンバー圧力信号１６を受け、チャンバー１内の圧力を所定の値に保持する様に作動する。排気ガス流速均等化ホール１２を設けた排気ガス流速均等化壁１１は、後述の図２で示すように、円筒状であり、加熱ステージ６及びガスヘッド３と排気ポート７、８とを分離する位置に設置されている。   FIG. 1 is a configuration diagram schematically illustrating a CVD apparatus main body according to Embodiment 1 of the present invention. In this embodiment, there are two exhaust ports (exhaust port 7 and exhaust port 8), but the basic configuration is the same even when a large number of exhaust ports are installed. The chamber 1 contains a member necessary for film formation, shields it from the outside, and maintains an atmosphere necessary for film formation. The source gas supply device 2 adjusts the source gas according to the thin film to be produced, and supplies the source gas to the gas head 3 installed in the chamber 1 through the source gas supply pipe 4. The gas head 3 arranges and sprays the flow of the raw material gas into a laminar flow having a thickness that sufficiently covers the entire substrate 5 held by the heating stage 6. The heating stage 6 has a mechanism for holding the substrate 5 and holds the substrate 5. The heating stage 6 is also provided with a plurality of heaters for obtaining a temperature distribution required by the substrate 5, and holds the substrate 5 at the required temperature distribution. The substrate 5 is selected from materials and dimensions appropriate for the thin film to be deposited. For example, surface-polished silicon wafers, quartz glass, and sapphire are available. In order to quickly exhaust the exhaust gas from the chamber 1, the exhaust gas is sucked by the exhaust gas processing device 14 through the exhaust port 7, the exhaust port 8, the exhaust pipe 9, the collective exhaust pipe 10, and the pressure adjustment valve 13. The pressure in the chamber 1 can be adjusted by adjusting the opening of the pressure adjusting valve 13. The pressure adjustment valve 13 receives the chamber pressure signal 16 detected by the chamber pressure sensor 15 in the chamber 1 and operates so as to maintain the pressure in the chamber 1 at a predetermined value. The exhaust gas flow velocity equalizing wall 11 provided with the exhaust gas flow velocity equalizing hole 12 has a cylindrical shape as shown in FIG. In place.

図２は、本発明の実施例１に係るCVD装置におけるチャンバー１、排気ポート７、８、排気ガス流速均等化壁１１を模式的に描いた斜視図である。図示されないが、排気ガス流速均等化壁の内側には、ガスヘッド及び加熱ステージが設置されている。図２では、２個の排気ポートは、基板中心部を中心として、放射状の対称な位置に設置されている。   FIG. 2 is a perspective view schematically showing the chamber 1, the exhaust ports 7 and 8, and the exhaust gas flow rate equalizing wall 11 in the CVD apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. Although not shown, a gas head and a heating stage are installed inside the exhaust gas flow rate equalizing wall. In FIG. 2, the two exhaust ports are installed at radially symmetrical positions with the center of the substrate as the center.

図３の各図は、円筒状の排気ガス流速均等化壁１１の側面の展開図である。図３の排気ガス流速均等化壁１１は、高さ１０ｃｍ直径５０ｃｍに対応し、縦１０ｃｍ×横１５７ｃｍのサイズを有し、また約１ｍｍの厚さを有する。図３の各図上部に示された「0度」、「180度」、「360度」は、円筒状の排気ガス流速均等化壁１１の使用状態での円周上の位置を表していて、図１、図２に当てはめた場合、0度と360度は排気ポート７に、180度は排気ポート８に円周上の位置が一致する。   3 is a developed view of the side surface of the cylindrical exhaust gas flow velocity equalizing wall 11. The exhaust gas flow rate equalization wall 11 in FIG. 3 corresponds to a height of 10 cm and a diameter of 50 cm, has a size of 10 cm long × 157 cm wide, and has a thickness of about 1 mm. “0 degrees”, “180 degrees”, and “360 degrees” shown in the upper part of each figure in FIG. 3 represent the positions on the circumference of the cylindrical exhaust gas flow rate equalizing wall 11 in use. 1 and FIG. 2, the positions on the circumference coincide with the exhaust port 7 at 0 degrees and 360 degrees, and the exhaust port 8 at 180 degrees.

上述のように、排気ガス流速均等化壁１１には排気ガス流速均等化ホール１２が設けられている。図３Ａに示す本実施例では、排気ガス流速均等化ホール１２の形状は短冊状（縦１ｃｍ×横７．５ｃｍ）である。サンプルは、排気ガス流速均等化壁１１の下端から５ｃｍの高さで保持されるようになっており、排気ガス流速均等化ホール１２は、サンプルの２ｃｍ〜３ｃｍ上部の位置、即ち、排気ガス流速均等化壁１１の下端から７ｃｍ〜８ｃｍの位置に設けられている。0度と180度の部分は、排気ガス流速均等化壁１１の上下部分を接合し、形状を保持するため、排気ガス流速均等化ホール１２を設けていない。またこの部分は、排気ポート７、８に最も接近しているので、吸引効率が高くなる。そのため、他の部分と吸引効率の均衡を図る必要から排気ガス流速均等化ホール１２を設けていない。   As described above, the exhaust gas flow velocity equalizing wall 11 is provided with the exhaust gas flow velocity equalizing hole 12. In the present embodiment shown in FIG. 3A, the shape of the exhaust gas flow rate equalizing hole 12 is a strip shape (vertical 1 cm × horizontal 7.5 cm). The sample is held at a height of 5 cm from the lower end of the exhaust gas flow rate equalization wall 11, and the exhaust gas flow rate equalization hole 12 is located at a position 2 cm to 3 cm above the sample, that is, the exhaust gas flow rate. It is provided at a position of 7 cm to 8 cm from the lower end of the equalizing wall 11. In the portions of 0 ° and 180 °, the upper and lower portions of the exhaust gas flow velocity equalizing wall 11 are joined and the shape is maintained, so the exhaust gas flow velocity equalizing hole 12 is not provided. Further, since this portion is closest to the exhaust ports 7 and 8, the suction efficiency is increased. Therefore, the exhaust gas flow rate equalizing hole 12 is not provided because it is necessary to balance the suction efficiency with other portions.

本実施例に係るCVDチャンバーを使用して、Si（OC2H5）4（テトラエトキシシラン）、PO(CH3)3(トリメチルフォスフェイト)、及びB(OC2H5)3(トリエトキシボロン)を原料ガスとし、６インチシリコン基板上に、ＢＰＳＧ膜（SiO2-B2O5-P2O3、ガラス膜）の堆積を行った。CVDチャンバー内圧力は、−２００Ｐａに制御された条件で堆積を行った。シリコン基板は加熱ステージにより、堆積時には、基板表面が、５００℃となる様に設置、調整した。膜堆積後、１０００℃にて、電気炉で熱処理を行った。成膜後、光学的手法を用い、基板上のＢＰＳＧ膜の膜厚評価を行った。図４に示すように、ウェハ中央円部の直径φ１２０ｍｍ内における１０ｍｍ間隔のグリッド上の点にて評価を行った。即ち、１ウェハあたり１１３点に関し、膜厚を、測定及び評価した。所望の想定膜厚ｔ0に対する実測膜厚ｔ1の比ｔ＝ｔ1／ｔ0を規格化膜厚とし、膜厚評価の指標とした。 Using the CVD chamber according to this example, Si (OC 2 H 5 ) 4 (tetraethoxysilane), PO (CH 3 ) 3 (trimethyl phosphate), and B (OC 2 H 5 ) 3 (triethoxy A BPSG film (SiO 2 —B 2 O 5 —P 2 O 3 , glass film) was deposited on a 6-inch silicon substrate using boron as a source gas. Deposition was performed under the condition that the pressure in the CVD chamber was controlled to -200 Pa. The silicon substrate was placed and adjusted by a heating stage so that the substrate surface was 500 ° C. during deposition. After film deposition, heat treatment was performed at 1000 ° C. in an electric furnace. After film formation, the film thickness of the BPSG film on the substrate was evaluated using an optical method. As shown in FIG. 4, the evaluation was performed at points on the grid at intervals of 10 mm within the diameter φ120 mm of the wafer central circle. That is, the film thickness was measured and evaluated for 113 points per wafer. The ratio t = t 1 / t 0 of the measured thickness t 1 to a desired assumed thickness t 0 and the normalized film thickness, was used as an index of film thickness evaluation.

図５に、１０ウェハ、１１３０点における規格化膜厚の分布（図５中のwith_wall）を示す。比較のため、図５には、図３Ａに示す排気ガス流速均等化壁１１を備えるCVD装置からこの排気ガス流速均等化壁１１を取り外し、堆積条件がほぼ同一となる様に調整した条件下にて成膜を行ったＢＰＳＧ膜の規格化膜厚の分布（図５中のw/o_wall）も合わせて示す。   FIG. 5 shows the normalized film thickness distribution (with_wall in FIG. 5) at 10 wafers and 1130 points. For comparison, FIG. 5 shows a condition in which the exhaust gas flow rate equalizing wall 11 is removed from the CVD apparatus including the exhaust gas flow rate equalizing wall 11 shown in FIG. 3A and the deposition conditions are adjusted to be substantially the same. Also shown is the normalized film thickness distribution (w / o_wall in FIG. 5) of the BPSG film deposited.

排気ガス流速均等化壁１１を設置せずに成膜を行った場合の規格化膜厚分布は、概ね±５．０％の範囲に及んでいるのに対し、排気ガス流速均等化壁１１を設けて、堆積を行った場合には、その分布が概ね±１．５％の範囲に改善されたことを示している。   The normalized film thickness distribution when the film is formed without installing the exhaust gas flow velocity equalizing wall 11 is approximately ± 5.0%, whereas the exhaust gas flow velocity equalizing wall 11 is When it is provided and deposition is performed, the distribution is improved to a range of approximately ± 1.5%.

この膜厚分布量の低減は、この薄膜を用いて作製されるデバイスの特性分布幅低減、歩留まり向上に大きく寄与する。   This reduction in the film thickness distribution greatly contributes to the reduction of the characteristic distribution width and the improvement of the yield of devices manufactured using this thin film.

代替の実施形態として、図３Ｂに示す、排気ガス流速均等化壁によっても、同等の改善をみることができた．図３Ｂに示す実施形態では、排気ガス流速均等化ホール１２として、直径１ｃｍの１４個の円形の開口部が設けられている。排気ガス流速均等化ホール１２は、開口部の円の中心が排気ガス流速均等化壁１１の下端から７ｃｍ〜８ｃｍとなるような位置に設けられている。   As an alternative embodiment, an equivalent improvement could be seen with the exhaust gas flow rate equalization wall shown in FIG. 3B. In the embodiment shown in FIG. 3B, 14 circular openings having a diameter of 1 cm are provided as the exhaust gas flow rate equalizing holes 12. The exhaust gas flow velocity equalizing hole 12 is provided at a position where the center of the circle of the opening is 7 cm to 8 cm from the lower end of the exhaust gas flow velocity equalizing wall 11.

なお、図３Ｂでは、開口部形状に円を用いているが、楕円、或いはこれらに類する開口部形状にても、同等の効果を得ることが可能である。円、楕円に類する開口部形状としては、例えば、三角形において各頂点部が丸みを帯びている形状や、四角形において各頂点部が丸みを帯びている形状等といった、多角形において各頂点部が丸みを帯びている形状が含まれる。   In FIG. 3B, a circle is used for the shape of the opening, but an equivalent effect can be obtained even when the shape is an ellipse or similar opening. The shape of the opening similar to a circle or ellipse is, for example, a shape in which each vertex is rounded in a triangle or a shape in which each vertex is rounded in a quadrangle, etc. Included shapes.

上記の実施例は排気ポートが２個の場合であるが、排気ポートがより多数の場合でも排気ポートと流速均等化ホールの円周上の位置関係は同様に設けることが可能である。   The above embodiment is a case where there are two exhaust ports. However, even when there are a larger number of exhaust ports, the positional relationship on the circumference of the exhaust ports and the flow velocity equalizing holes can be similarly provided.

本実施例に係るCVDチャンバーでは、排気ガス流速均等化壁１１として、図３Ｃに示す排気ガス流速均等化壁を用いた。実施例１と同様にＢＰＳＧ膜の成膜を行い、その規格化膜厚分布を調べた。   In the CVD chamber according to this example, the exhaust gas flow rate equalizing wall 11 shown in FIG. 3C was used as the exhaust gas flow rate equalizing wall 11. A BPSG film was formed in the same manner as in Example 1, and the normalized film thickness distribution was examined.

本実施例に係るCVDチャンバーは、排気ガス流速均等化壁１１に排気ガス流速均等化ホール１２として複数個の円形開口部が設けられている。開口部の大きさを排気ポートからの距離が大きくなるに従い大きくすることにより、吸引効率の均等化を効果的に行うことができる。このとき、開口部の円の直径は、５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲をとる。排気ガス流速均等化ホール１２は、複数個の円形開口部の各中心が排気ガス流速均等化壁１１の下端から７ｃｍ〜８ｃｍとなるような位置に設けられている。   In the CVD chamber according to this embodiment, the exhaust gas flow rate equalizing wall 11 is provided with a plurality of circular openings as exhaust gas flow rate equalizing holes 12. By increasing the size of the opening as the distance from the exhaust port increases, it is possible to effectively equalize the suction efficiency. At this time, the diameter of the circle of the opening is in the range of 5 mm to 15 mm. The exhaust gas flow velocity equalizing hole 12 is provided at a position such that the centers of the plurality of circular openings are 7 cm to 8 cm from the lower end of the exhaust gas flow velocity equalizing wall 11.

具体的には、排気ポートに相対する、０°±４５°の領域、及び１８０°±４５°の領域に設けられた開口部面積より、排気ポートに相対しない、９０°±４５°、２７０°±４５°領域の開口部面積を広くとることにより、流速均等化効果を高めることができる。   Specifically, the opening area provided in the 0 ° ± 45 ° region and 180 ° ± 45 ° region relative to the exhaust port is 90 ° ± 45 °, 270 ° not relative to the exhaust port. By making the opening area of the ± 45 ° region wide, the effect of equalizing the flow velocity can be enhanced.

図６に、実施例２における規格化膜厚分布を示す。図５と同様に、with_wallが排気ガス流速均等化壁を設置した場合、w/o_wallが排気ガス流速均等化壁を設置しない場合を示している。排気ガス流速均等化壁を設置せずに成膜を行った場合の規格化膜厚分布は、概ね±５．０％の範囲に及んでいるのに対し、排気ガス流速均等化壁を設けて、堆積を行った場合には、その分布が概ね±０．５％の範囲に改善されており、図３Ａ、図３Ｂに示した排気ガス流速均等化壁を設置して成膜を行った場合と比較しても、更なる効果の改善を見ることができた。   FIG. 6 shows the normalized film thickness distribution in Example 2. As with FIG. 5, when with_wall installs an exhaust gas flow velocity equalizing wall, w / o_wall does not install an exhaust gas flow velocity equalizing wall. The standardized film thickness distribution when the film is formed without installing the exhaust gas flow rate equalizing wall is approximately ± 5.0%, while the exhaust gas flow rate equalizing wall is provided. When the deposition is performed, the distribution is improved to a range of approximately ± 0.5%, and the film is formed with the exhaust gas flow rate equalizing wall shown in FIGS. 3A and 3B. Compared with, we could see further improvement of the effect.

この膜厚分布の改善は、この薄膜を用いて作製されるデバイスの特性分布幅低減、歩留まり向上に大きく寄与する。   The improvement of the film thickness distribution greatly contributes to the reduction of the characteristic distribution width and the yield of devices manufactured using this thin film.

代替の実施形態として、図３Ｄ、図３Ｅに示す、排気ガス流速均等化壁によっても、同等の改善をみることができた。   As an alternative embodiment, equivalent improvements could be seen with the exhaust gas flow velocity equalization walls shown in FIGS. 3D and 3E.

図３Ｄに示す排気ガス流速均等化壁１２は、短冊状の流速均等化ホールの開口幅を排気ポートからの距離が大きくなるに従い大きくし、低下する吸引効率を補うことを目的としたもので吸引効率の均等化を効果的に行うことができる。このとき、短冊形の横の長さは７．５ｃｍであり、開口幅は、５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲をとる。   The exhaust gas flow velocity equalization wall 12 shown in FIG. 3D is intended to increase the opening width of the strip-shaped flow velocity equalization hole as the distance from the exhaust port increases and to compensate for the reduced suction efficiency. Efficiency equalization can be performed effectively. At this time, the horizontal length of the strip is 7.5 cm, and the opening width is in the range of 5 mm to 15 mm.

代替の実施形態として、図３Ｅに示す排気ガス流速均等化壁１１は、排気ガス流速均等化ホール１２として小径穴を多数開けることで構成されている。小径穴の個数を排気ポートからの距離が大きくなるに従い多くするように、小径穴の個数を調整することにより、吸引効率の均等化を効果的に行うことができる。   As an alternative embodiment, the exhaust gas flow rate equalizing wall 11 shown in FIG. 3E is configured by opening a large number of small diameter holes as the exhaust gas flow rate equalizing hole 12. By adjusting the number of small-diameter holes so that the number of small-diameter holes increases as the distance from the exhaust port increases, it is possible to effectively equalize the suction efficiency.

排気ガス流速均等化壁における開口部の形状、面積の最適値は、堆積膜種、膜堆積速度などに因っているが、堆積速度などの成膜条件を変更する毎に、排気ガス流速均等化壁を交換することは、作業を煩雑にし、非効率的である。よって、成膜種や成膜条件の変更を伴う場合には、代替の実施形態として、図３Ｆに示す様に、図３Ｄと同様の開口部を設けたうえで、更に遮蔽板１７を用いて、開口部面積、形状を変えることができる排気ガス流速均等化壁を用いることが有効である。図３Ｆに示すような排気ガス流速均等化壁１１を設置し、堆積を行った場合には、その規格化膜厚分布が概ね±０．５％の範囲に改善されており、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅに示す排気ガス流速均等化壁と同等の改善効果が得られた。   The optimum value of the shape and area of the opening in the exhaust gas flow rate equalization wall depends on the type of film deposited, the film deposition rate, etc., but every time the deposition conditions such as the deposition rate are changed, the exhaust gas flow rate is uniform. Replacing the chemical wall complicates the work and is inefficient. Therefore, when the film formation type and the film formation conditions are changed, as an alternative embodiment, as shown in FIG. 3F, an opening similar to FIG. 3D is provided, and the shielding plate 17 is further used. It is effective to use an exhaust gas flow rate equalizing wall whose opening area and shape can be changed. When the exhaust gas flow rate equalizing wall 11 as shown in FIG. 3F is installed and deposition is performed, the normalized film thickness distribution is improved to a range of approximately ± 0.5%. The improvement effect equivalent to the exhaust gas flow rate equalization wall shown in 3D and FIG. 3E was obtained.

上記の実施例ではBPSG膜に関する結果を示したが、SiO2膜、SiO2-GeO2膜等のガラス膜に対しても同様な効果を得ることができた。 In the above-mentioned examples, the results relating to the BPSG film were shown, but the same effect could be obtained for glass films such as SiO 2 film and SiO 2 —GeO 2 film.

また、上記の例示的な排気ガス流速均等化壁は、排気ポート数２に対応したものであるが、より多くの排気ポート数を有する場合、即ち、排気ポート数Ｎ＝３，４，・・・に対しても、排気ポートが在る角度θに対し、排気ポートに相対する領域、θ±（360°／４N）領域における開口部面積より、排気ポートに相対しない領域における開口部面積を広くとることにより、排気ガス流速均等化を効果的に実現することができる。   The above-described exemplary exhaust gas flow rate equalization wall corresponds to the number of exhaust ports 2. However, when the number of exhaust ports is larger, that is, the number of exhaust ports N = 3, 4,. However, for the angle θ at which the exhaust port is located, the opening area in the region not facing the exhaust port is wider than the opening area in the region facing the exhaust port, the θ ± (360 ° / 4N) region. By taking it, exhaust gas flow velocity equalization can be effectively realized.

１ チャンバー
２ 原料ガス供給装置
３ ガスヘッド
４ 原料ガス供給配管
５ 基板
６ 加熱ステージ
７ 排気ポート
８ 排気ポート
９ 排気管
１０ 集合排気管
１１ 廃棄ガス流速均等化壁
１２ 廃棄ガス流速均等化ホール
１３ 圧力調整バルブ
１４ 廃棄ガス処理装置
１５ チャンバー圧力センサー
１６ チャンバー圧力信号
１７ 遮蔽板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Raw material gas supply apparatus 3 Gas head 4 Raw material gas supply piping 5 Substrate 6 Heating stage 7 Exhaust port 8 Exhaust port 9 Exhaust pipe 10 Collective exhaust pipe 11 Waste gas flow velocity equalization wall 12 Waste gas flow velocity equalization hole 13 Pressure adjustment Valve 14 Waste gas treatment device 15 Chamber pressure sensor 16 Chamber pressure signal 17 Shield plate

Claims (8)

チャンバー内のガスヘッドから、加熱ステージに保持された基板へ原料ガスを噴霧することによって前記基板上に薄膜の成膜を行うCVD装置であって、
前記チャンバーは、側面に一個又は複数個の排気ポートを備え、前記加熱ステージ及び前記ガスヘッドと前記排気ポートとを隔てるように、内部に、隔壁を更に備え、
前記隔壁は、複数の開口部を備えることを特徴とするCVD装置。 A CVD apparatus for forming a thin film on a substrate by spraying a source gas from a gas head in a chamber onto a substrate held on a heating stage,
The chamber includes one or a plurality of exhaust ports on a side surface, and further includes a partition inside to separate the heating stage, the gas head, and the exhaust port,
The CVD apparatus, wherein the partition wall includes a plurality of openings. 前記開口部の形状は、短冊状、円、又は楕円であることを特徴とする請求項１に記載のCVD装置。   The CVD apparatus according to claim 1, wherein the shape of the opening is a strip, a circle, or an ellipse. 前記開口部の面積は、前記排気ポートからの距離が大きくなるに従い大きくなることを特徴とする請求項１又は２に記載のCVD装置。   3. The CVD apparatus according to claim 1, wherein the area of the opening increases as the distance from the exhaust port increases. 前記基板主面に平行且つ前記基板の中心から第１の排気ポートへの伸長方向をｘ軸、前記原料ガスが噴霧される方向をｚ軸、前記ｘ軸及び前記ｚ軸に垂直な方向をｙ軸とし、
前記排気ポートの総数をＮとし、前記ｘ軸と前記排気ポートのうちの一つが在る方向との成す角をθとしたとき、排気ポートに相対する領域、即ち、θ±（360°／４Ｎ）領域における開口部面積より、排気ポートに相対しない領域における開口部面積が広いことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のCVD装置。 The direction parallel to the substrate main surface and extending from the center of the substrate to the first exhaust port is the x axis, the direction in which the source gas is sprayed is the z axis, and the direction perpendicular to the x axis and the z axis is y. The axis,
When the total number of exhaust ports is N and the angle between the x-axis and the direction in which one of the exhaust ports is present is θ, the region facing the exhaust ports, that is, θ ± (360 ° / 4N The CVD apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an opening area in a region not facing the exhaust port is larger than an opening area in the region. 前記開口部の形状が、
前記原料ガスが噴霧される方向をｚ軸としたとき、
前記開口部のｚ軸方向の幅は、前記排気ポートからの距離が遠くなるに従い広くなることを特徴とする請求項１に記載のCVD装置。 The shape of the opening is
When the z-axis is the direction in which the source gas is sprayed,
2. The CVD apparatus according to claim 1, wherein the width of the opening in the z-axis direction increases as the distance from the exhaust port increases. 前記開口部の形状は、円、楕円状、又はガスの流れを乱さない開口形状であり、前記開口部の設置数は、排気ポートからの距離が大きくなるに従い多くなることを特徴とする請求項１に記載のCVD装置。   The shape of the opening is a circle, an ellipse, or an opening that does not disturb the flow of gas, and the number of openings is increased as the distance from the exhaust port increases. The CVD apparatus according to 1. 前記開口部の面積は可変であることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のCVD装置。   The CVD apparatus according to claim 1, wherein the area of the opening is variable. 前記チャンバーは、円筒形であり、前記隔壁は、前記チャンバーと同一の円筒軸を有する円筒状であることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のCVD装置。   The CVD apparatus according to claim 1, wherein the chamber has a cylindrical shape, and the partition wall has a cylindrical shape having the same cylindrical axis as the chamber.
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