JP2773683B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JP2773683B2
JP2773683B2 JP7133196A JP13319695A JP2773683B2 JP 2773683 B2 JP2773683 B2 JP 2773683B2 JP 7133196 A JP7133196 A JP 7133196A JP 13319695 A JP13319695 A JP 13319695A JP 2773683 B2 JP2773683 B2 JP 2773683B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハに化学反
応により成膜させるCVD装置に関し、特に反応ガスの
供給及び排気の手段に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、CVD装置は、半導体基板(以下
ウェハ)表面に多結晶シリコン膜,二酸化シリコン(S
iO2)膜,窒化シリコン(Si34)膜などの形成を
行う化学気相成長工程に使用されている。
【0003】図4は従来の縦型CVD装置を示す図であ
る。図に示すように成膜処理室1の外周には、抵抗加熱
等によるヒーター2が配設されている。又、内部にはボ
ート(図示せず)等により保持されたウェハ3と反応ガ
スを供給する供給ノズル4と排気ノズル5とがウェハ3
の近傍に対向して配設されている。
【0004】以上のような構成において、ウェハ3上に
化学気相成長による成膜をさせるには、ヒーター2によ
り所要の温度に加熱されたウェハ3の表面へ、反応ガス
供給系より供給ノズル4に設けられた噴射孔4aを通っ
て反応ガスを供給することにより、化学反応を起こさ
せ、前述の各種膜形成を行っていた。
【0005】一方、反応が終わった未反応ガスは排気ノ
ズル5より外部に設けられた排気系(真空ポンプ等)に
より排気される。このような技術は、特開平3−255
619号等に開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の縦型C
VD装置では、反応ガス供給ノズル4の噴射孔4aと排
気ノズル5の位置とがウェハ3の近傍で対向して配設さ
れていること、ウェハ3の全周からの供給で無く部分的
な供給であること、又、排気ノズル5についてもウェハ
3に対し部分的な方向のみでの排気傾向にあること、更
に、ウェハ3は通常オリエンテーションフラット部(以
下、OF部という)を備えており、完全な円形で無いこ
とにより反応ガスが供給・滞留・排気される空間が異な
ってくること等、ウェハに対し均一な化学気相成長を行
わす環境が不十分である。
【0007】即ち、このような環境での成膜処理は、ウ
ェハに対して、反応ガスの供給・滞留・排気のバラツキ
を生じさせ、ウェハ表面上での膜厚分布の均一性を悪化
させるという問題点を含んでいた。
【0008】特に、反応ガス供給ノズルに近いウェハ表
面上で膜厚が厚くなり、排気ノズルに近い方では逆に薄
くなる傾向が出たりする。又、OF部では、円弧部に比
べ反応ガスが滞留する空間が大きくガス密度が高くな
り、その結果膜厚が厚くなる等の不均一を発生させてい
た。通常、従来の方式によれば、直径6インチサイズの
ウェハの膜厚分布は±7%前後となり、直径8インチ等
の大口径のウェハでは更に顕著に悪化してくる。
【0009】本発明の目的は、反応ガスの供給及び排気
のバラツキによる膜厚均一性の悪化を防止した半導体製
造装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体製造装置は、反応ガス供給ノズ
ルと、排気ノズルとを有し、成膜処理室内に設置された
ウェハの表面に成膜処理を施す半導体製造装置であっ
て、反応ガス供給ノズルと排気ノズルとは、成膜処理室
内に設置され、前記ウェハの全周を取り囲んで配置され
たものであり、反応ガス供給ノズルは、反応ガスをウェ
ハに向けて供給する開口を有するものであり、その開口
は、ウェハのオリエンテーションフラットを含むウェハ
の外形形状と相似形状に配置されるものであり、排気ノ
ズルは、ウェハの中心から等距離の位置に、ウェハ上の
未反応ガスを排気する開口を有するものである。
【0011】また本発明に係る半導体製造装置は、反応
ガス供給ノズルと、排気ノズルとを有し、成膜処理室内
に設置されたウェハの表面に成膜処理を施す半導体製造
装置であって、反応ガス供給ノズルと排気ノズルとは、
成膜処理室内に設置され、前記ウェハの全周を取り囲ん
で配置されたものであり、反応ガス供給ノズルは、反
ガスをウェハに向けて供給する開口を有し、開口は周方
向に等間隔で配置され、かつウェハの中心に向けて穴明
けした噴射孔からなり、その開口は、ウェハのオリエン
テーションフラットを含むウェハの外形形状と相似形状
に配置されるものであり、排気ノズルは、ウェハの中心
から等距離の位置に、ウェハ上の未反応ガスを排気する
開口を有し、開口は周方向に等間隔で配置され、かつウ
ェハの中心から放射方向に向けて穴明けした排気孔から
なるものである。
【0012】また前記噴射孔と前記排気孔とは、内外2
重に配列したものである。
【0013】前記噴射孔と前記排気孔とは、同一円周上
に交互に配列したものである。
【0014】また前記反応ガス供給ノズルは、排気ノズ
ルの内周側に配置されたものである。
【0015】また同一円周上に配置した前記反応ガス供
給ノズルと排気ノズルとは、同一ブロックに設置され
のである。
【0016】
【作用】本発明においては、ウェハに対し全周囲より均
等に反応ガスを供給し、且つ、ウェハエッジ周辺部の空
間をOF部を考慮した空間に保つことにより、反応ガス
の滞留・密度を均等にし、更に、未反応ガスを均等に排
気すべく構造とし、ウェハ表面の成膜をより均一にする
環境を作っている。このため、従来の方式での膜厚分布
悪化防止を可能にしている。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
【0018】(実施例1)図1(a)は本発明の実施例
1を示す図、(b)は(a)のA−A線断面図、図2は
図1(a)のB−B線断面図である。
【0019】図において本発明に係る半導体製造装置は
基本的構成として、反応ガス供給ノズル4と、排気ノズ
ル5とを有し、成膜処理室1内に設置されたウェハの表
面に成膜処理を施すものである。
【0020】各構成の機能について説明すると、反応ガ
ス供給ノズル4と排気ノズル5とは、成膜処理室1内に
設置され、ウェハ3の全周を取り囲んで配置されてい
る。
【0021】そして反応ガス供給ノズル4は、ウェハ3
の中心から等距離の位置に、反応ガスをウェハ3に向け
て供給する開口を有するものであり、排気ノズル5は、
ウェハ3の中心から等距離の位置に、ウェハ上の未反応
ガスを排気する開口を有するものである。
【0022】次に本発明を具体例を用いて説明する。
【0023】図1,図2において本発明の実施例1に係
る半導体製造装置は、成膜処理を行うための石英等から
なる成膜処理室1の外周に抵抗加熱等によるヒーター2
が配設されており、成膜処理室1内の中央部にボート等
(図示せず)を介して保持されたウェハ3を膜種にあっ
た所要のプロセス温度(約600〜800℃)に加熱可
能なようになっている。
【0024】またウェハ3の外周部近傍全周にわたっ
て、ウェハ3へ反応ガスを供給する供給ノズル4が配設
されている。この供給ノズル4は、ウェハ3の中心に向
かって反応ガスを均等に供給すべく、例えば図のように
円周を45°で8分割し、且つウェハ3の中心部から等
間隔の位置に複数個(図では8ケ所)の噴射孔4aが、
ウェハのボート等による保持間隔と同一間隔で水平に複
数具備されている。
【0025】更に反応供給ノズル4の内径形状は、ウェ
ハ3のエッジとの空間をOF部を考慮した空間を保つよ
うにウェハエッジ形状と相似形になっている。
【0026】排気ノズル5は、ウェハ3の外周部近傍全
周にわたって、中心部より等距離に等間隔(図では供給
ノズル4と同じ円周45°/8分割/8ケ所が供給ノズ
ル4の噴射孔4aに対し、22.5°シフト回転した位
置)に排気孔5aが配設されている。
【0027】以上のような構成において、まずウェハ保
持用治具(ボート等:図示せず)に搭載されたウェハ3
が成膜処理室1内の指定位置に載置されたのち、成膜処
理室1を密閉し、排気ノズル5を通して外部に配設され
た真空排気系(ポンプ等)により所要の圧力(例えば1
0mmTorr)まで減圧する。それと並行して、ヒー
ター2による輻射熱によりウェハ3を所要の温度(例え
ば750℃)に加熱する。
【0028】次に反応ガス(例えば窒化膜の場合SiH
4とNH3)を供給ノズル4の噴射孔4aよりウェハ3の
表面に均等に供給しながら、圧力制御(通常1〜10T
orr)を行うと、熱分解により化学気相成長で膜形成
が行われる。このとき未反応ガスは、排気ノズル5の排
気孔5aより排気系を通して排気される。
【0029】(実施例2)図3は、本発明の実施例2に
係る半導体製造装置を示す図である。図3においては、
反応ガス供給ノズル4と排気ノズル5とがウェハ3の外
周部近傍全周にわたり同一ブロックBに交互に配設さ
れ、反応ガス供給ノズル4の噴射孔4aと排気ノズル5
の排気孔5aとは、ウェハ3の中心から等距離の位置
で、かつ同一円周上に交互に等間隔で配置されている。
その他の構成は実施例1と同様である。
【0030】本実施例によれば、実施例1と同様な効果
がより小型化した供給・排気機構を構成することができ
ること、及び未反応ガスが成膜処理室1の壁面方向に回
り込む量を少なくして反応生成物の処理室壁面への付着
堆積を更に防止することができるという利点を有する。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ウ
ェハに対して外周部近傍全周囲より、均等に反応ガスを
供給し、且つ未反応ガスを均等に排気する構造になって
いるため、ウェハに対しその形状を考慮して反応ガス
を、均等に供給・滞留・排気を行わせることができ、ウ
ェハ表面により均一なCVD膜を成膜することができ
る。この結果、従来の方式では膜厚の均一性がおよそ±
7%前後だったものが、本発明によると±3%以下の性
能に向上することができる。また未反応ガスを均等に効
率良く排気でき、反応生成物の成膜処理室等への付着・
堆積を少なくし、ゴミの発生を抑える等の効果を併せも
つため、膜質的にも且つ経済的にも大きな優位性を得る
ことができる。
【0032】またウェハエッジ周辺部の空間をウェハの
形状、特にOF部も考慮した空間とすることにより、反
応ガスの滞留・密度を均等にし、更に未反応ガスを均等
に排気することができ、このためウェハ表面での成膜を
より均一にすることができる。
【0033】また各ノズルの噴射孔と排気孔とは、内外
2重に配列する、或いは同一円周上に交互に配列するこ
ともでき、汎用性を高めることができる。
【0034】また各ノズルの噴射孔と前記排気孔とは、
同一ブロックに設置して同一円周上に交互に配列し、該
ブロックの内径は、ウェハのオリエンテーションフラッ
トを含むウェハの外形形状と相似形状をなすようにする
ことにより、より小型化した供給・排気機構を構成する
ことができること、及び未反応ガスが成膜処理室の壁面
方向に回り込む量を少なくして反応生成物の処理室壁面
への付着堆積を更に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の実施例1を示す図、(b)は
(a)のA−A線断面図である。
【図2】図1(a)のB−B線断面図である。
【図3】本発明の実施例2を示す図である。
【図4】(a)は従来の縦型CVD装置を示す図、
(b)は(a)のA−A線断面図である。
【符号の説明】
1 成膜処理室 2 ヒーター 3 ウェハ 4 反応ガス供給ノズル 4a 噴射孔 5 排気ノズル 5a 排気孔

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応ガス供給ノズルと、排気ノズルとを
    有し、成膜処理室内に設置されたウェハの表面に成膜処
    理を施す半導体製造装置であって、 反応ガス供給ノズルと排気ノズルとは、成膜処理室内に
    設置され、前記ウェハの全周を取り囲んで配置されたも
    のであり、 反応ガス供給ノズルは、反応ガスをウェハに向けて供給
    する開口を有するものであり、その開口は、ウェハのオ
    リエンテーションフラットを含むウェハの外形形状と相
    似形状に配置されるものであり、 排気ノズルは、ウェハの中心から等距離の位置に、ウェ
    ハ上の未反応ガスを排気する開口を有するものであるこ
    とを特徴とする半導体製造装置。
  2. 【請求項2】 反応ガス供給ノズルと、排気ノズルとを
    有し、成膜処理室内に設置されたウェハの表面に成膜処
    理を施す半導体製造装置であって、 反応ガス供給ノズルと排気ノズルとは、成膜処理室内に
    設置され、前記ウェハの全周を取り囲んで配置されたも
    のであり、 反応ガス供給ノズルは、反応ガスをウェハに向けて供給
    する開口を有し、開口は周方向に等間隔で配置され、か
    つウェハの中心に向けて穴明けした噴射孔からなり、そ
    の開口は、ウェハのオリエンテーションフラットを含む
    ウェハの外形形状と相似形状に配置されるものであり、 排気ノズルは、ウェハの中心から等距離の位置に、ウェ
    ハ上の未反応ガスを排気する開口を有し、開口は周方向
    に等間隔で配置され、かつウェハの中心から放射方向に
    向けて穴明けした排気孔からなるものであることを特徴
    とする請求項1に記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項3】 前記噴射孔と前記排気孔とは、内外2重
    に配列したものであることを特徴とする請求項2に記載
    の半導体製造装置。
  4. 【請求項4】 前記噴射孔と前記排気孔とは、同一円周
    上に交互に配列したものであることを特徴とする請求項
    2に記載の半導体製造装置。
  5. 【請求項5】 前記反応ガス供給ノズルは、排気ノズル
    の内周側に配置されたものであることを特徴とする請求
    項3に記載の半導体製造装置。
  6. 【請求項6】 同一円周上に配置した前記反応ガス供給
    ノズルと排気ノズルとは、同一ブロックに設置されたも
    のであることを特徴とする請求項4に記載の半導体製造
    装置。
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