JP2792886B2 - 化学気相成長装置 - Google Patents

化学気相成長装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体ウエハプロセスなどで使用されるCVD
装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来のこの種のCVD装置は第6図に示すように構成さ
れている。
第6図は従来の常圧CVD装置の概略構成を示す断面図
で、同図において1は半導体ウエハ(以下、単にウエハ
という。)、2はこのウエハ1を加熱するためのウエハ
ステージで、このウエハステージ2は上面にウエハ1が
載置される平坦部2aが形成され、かつヒータ2bが内蔵さ
れており、CVD装置本体(図示せず)に対して固定され
ている。3は反応ガス(例えば、SiH4ガスとO2ガス)を
前記ウエハ1に吹きつけるためのガス噴出ヘッドで、こ
のガス噴出ヘッド3は、平面視長方形状を呈する箱体か
らなり、底部にガス噴出孔3aが多数設けられ、前記ウエ
ハステージ2の上方に配置されている。また、このガス
噴出ヘッド3は反応ガス供給管4を介してガス供給装置
(図示せず)に接続されると共に、駆動装置(図示せ
ず)に連結されており、この駆動装置によって後述する
排気フードと共にウエハステージ2に対して水平移動自
在に設けられている。5は未反応のまま残留された反応
ガスを排出するための排気フードで、この排気フード5
は前記ガス噴出ヘッド3を囲んで設けられており、排気
管6を介してガス排出装置(図示せず)に接続され、か
つ前記ガス噴出ヘッド3と共に水平移動されるように構
成されている。7は負圧チャンバーを形成するための排
気カバーで、この排気カバー7は前記排気フード5の側
方および上方を囲み、ウエハステージ2の平坦部2aを全
面にわたって覆うように構成されており、排気ダクト8
を介して吸引装置(図示せず)に連結されている。すな
わち、この吸引装置を作動させることにより排気カバー
7内のチャンバー全体が負圧となり、この負圧を保つこ
とによって反応ガスが外部に漏れるのを防ぐことができ
る。なお、上述したCVD装置はガス噴出ヘッド3をウエ
ハ1に対して移動自在に設けたものを示したが、噴出ヘ
ッド3をCVD装置本体に固定させ、ウエハステージ2を
移動自在に設けたCVD装置も採用されている。
次に、このように構成された従来のCVD装置の動作に
ついて説明する。このCVD装置によってウエハ1上に薄
膜を形成するには、先ず、主面(薄膜を形成させる表
面)を上方に向けてウエハ1をウエハステージ2上に載
置させ、ヒータ2bによってウエハ1を所定温度に加熱す
る。そして、排気カバー7内を負圧にした状態で反応ガ
スをウエハ1に吹きつける。反応ガスを吹きつけるにあ
たっては、第7図に示すように、ウエハ1上に薄膜が均
一に形成されるようにガス噴出ヘッド3あるいはウエハ
ステージ2を平行移動させ、反応ガスをウエハ1の全面
にわたり吹きつける。このようにしてウエハ1上に化学
気相成長により薄膜が形成されることになる。なお、第
7図においては前記第6図で説明したものと同等の部材
については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかるに、このように構成された従来のCVD装置にお
いては、ウエハ1の主面が上向きであるため気相反応に
よる反応生成物がウエハ1上に落下されやすく、この反
応生成物が異物としてウエハ1上に残留されてしまう。
また、ガス噴出ヘッド3はウエハ1における主面の全面
を覆うほど大きく形成されていないため、反応ガスがウ
エハ1の全体にわたって吹きつけられるようにガス噴出
ヘッド3あるいはウエハステージ2を移動させなければ
ならない。このため、構造が複雑になりコストが高くな
るという問題があった。ガス噴出ヘッド3あるいはウエ
ハステージ2を移動させたとしても、ウエハ1において
は反応ガスが吹きつけられない部位が生じるため、反応
生成膜の成長速度が遅くなる。さらにまた、排気カバー
7内を負圧にすると排気カバー7の開口部から外気が侵
入されやすく、外気中の異物によって膜質が低下されや
すい。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る化学気相成長装置は、反応チャンバ内の
加熱したウエハステージで半導体ウエハの主面を下向き
に保持し、上記半導体ウエハの下方に配置したガス噴出
ヘッドを上記半導体ウエハの外径より大きな寸法に形成
し、上記ガス噴出ヘッドのガス噴出孔から上記半導体ウ
エハの全面に反応ガスを吹き付けて、排気ダクトから上
記反応ガスを排気するようにした化学気相成長装置にお
いて、上記半導体ウエハの側方へ放射状に上記排気ダク
トに複数の排気孔を配置し、上記ウエハステージで保持
した上記半導体ウエハの主面が水平方向で上記排気孔と
ほぼ同じ高さになるようにしたものである。
〔作 用〕
ウエハの主面が下方に向けられた状態で反応生成膜が
形成されるため、異物がウエハ上に付着されにくくな
る。また、反応ガスはウエハの主面全面にわたって均等
に吹きつけられ、ウエハの主面に沿って流されてウエハ
の側方に排気されることになる。さらにまた、ステージ
および反応ガス噴出ヘッドの外周部が排気ダクトによっ
て囲まれているから外気が侵入されにくくなる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図および第2図によっ
て詳細に説明する。
第1図は本発明に係る化学気相成長装置の概略構成を
示す断面図、第2図は第1図中II−II線断面図である。
これらの図において、11は半導体ウエハ(以下、単にウ
エハという。)、12はこのウエハ11を加熱するためのウ
エハステージで、このウエハステージ12はヒータ12aを
内蔵し、かつ下部を平坦に形成することによってウエハ
保持面12bが形成されており、このウエハ保持面12bに開
口されかつ真空吸引装置(図示せず)に連通される吸気
孔12cが穿設されている。そして、このウエハステージ1
2はウエハ保持面12bを下方に向けた状態でCVD装置本体
(図示せず)に取付けられている。13はウエハ11に反応
ガスを吹きつけるためのガス噴出ヘッドで、このガス噴
出ヘッド13は前記ウエハステージ12の下方に所定間隔お
いて配置されており、ガス供給管14を介してガス供給装
置(図示せず)に接続されている。また、このガス噴出
ヘッド13は中空部を有する円筒状に形成されており、そ
の外径は前記ウエハ11の外径より大きな寸法をもって形
成され、かつウエハ11と対向する平坦部13aにはガス噴
出孔13bが全面にわたり多数穿設されている。15は反応
ガスを排気させるための排気ダクトで、この排気ダクト
15は前記ウエハステージ12の外周部および前記ガス噴出
ヘッド13の外周部を囲み、これらに全周にわたり密接さ
れる排気ダクト本体15aと、この排気ダクト本体15aの外
周部に一体に設けられ、周方向に沿って等間隔おいて配
設された排気孔15bとから構成されている。すなわち、
この化学気相成長装置においては、ガス供給管14からガ
ス噴出ヘッド13に供給された反応ガスは、第1図および
第2図中矢印で示すように、ガス噴出孔13bから噴出さ
れ、ガス噴出ヘッド13とウエハステージ12との間の反応
チャンバ内をガス噴出ヘッド13の半径方向に沿って外周
部側へ流され、排気ダクト15の排気孔15bを通って排気
されることになる。なお、排気時には排気孔15bが均等
に配置されているためにガスの流れが乱されにくく、速
やかに排気することができる。また、反応チャンバは前
記排気ダクト15によって密閉されることになるから、外
気が侵入されにくくなる。
このように構成された化学気相成長装置によってウエ
ハ11上に薄膜を形成するには、先ず、真空吸引装置を作
動させてウエハステージ12の保持面12bにウエハ11を真
空吸着させ、ヒータ12aによって所定温度に加熱する。
この際、ウエハ11の主面が下方を向くように裏面をウエ
ハステージ12の保持面12bに対接させる。次いで、SiH4
ガスとO2ガス等の反応ガスをガス噴出ヘッド13から噴出
させる。この反応ガスはウエハ11の主面全面にわたって
均等に吹きつけられ、ウエハ11の主面に沿って外周部側
へ流されて排気ダクト15から排気されることになる。詳
述すると、加熱された半導体ウエハ11に触れた反応ガス
は温度が高くなることから上昇し、半導体ウエハ11の主
面によって上昇が阻止されることによりこの主面を伝う
ように、しかも放射状に流れて排気される。このように
してウエハ1上に化学気相成長により薄膜が形成される
ことになる。
なお、本実施例ではウエハ11が真空吸着によってウエ
ハステージ12に保持される構造のものについて説明した
が、ウエハ11の主面を下方へ向けて保持する構造のもの
であればどのようなものでもよく、第3図に示すように
ウエハステージにウエハを固定するための押さえピンを
設けたり、あるいは、静電チャックを使用してもよい。
第3図において、21はウエハ11の外周部を係止する押さ
えピンで、この押さえピン21はウエハステージ12のウエ
ハ保持面12bに突設されている。
また、本実施例ではウエハ11を熱伝導によって加熱す
るウエハステージ12を使用したが、第4図に示すよう
に、ランプによって加熱する形式のウエハステージを使
用してもよい。第4図において22はランプ加熱式のウエ
ハステージで、このウエハステージ22には中空部22aが
設けられており、この中空部22aの上部にランプ23が配
設され、かつ下部にウエハ11が装着されている。このよ
うにするとランプ23からの輻射熱によってウエハ11が加
熱されることになる。
さらにまた、本実施例では排気ダクト15の排気孔15b
を排気ダクト本体15aの外周部に配設した例を示した
が、ガスがウエハ11の外周部側に向かって流されるもの
であれば、どのように構成してもよく、第5図に示すよ
うな排気ダクトを使用しても本実施例と同等の効果が得
られる。第5図は排気ダクトの他の実施例を示す断面図
で、同図において24は排気ダクトを示し、この排気ダク
ト24はガス噴出ヘッド13の外周部に全周にわたって密接
される排気ダクト本体24aと、この排気ダクト本体24aの
上部に周方向に沿って一連に設けられたカバー24bとか
らなり、このカバー24b内にウエハステージ12を臨ませ
た状態でガス噴出ヘッド13に装着されている。このよう
にすると、反応ガスは同図中矢印に示すようにウエハス
テージ12の外周側を上方へ向かって流されることにな
る。
〔発明の効果〕
本発明に係る化学気相成長装置は、半導体ウエハの側
方へ放射状に排気ダクトに複数の排気孔を配置し、ウエ
ハステージで半導体ウエハの主面を下向きに保持し、半
導体ウエハの主面が水平方向で排気孔とほぼ同じ高さに
なるようにしたので、半導体ウエハの主面の全域にわた
ってほぼ平行でほぼ均等に反応ガスが流れるため、反応
生成膜を半導体ウエハの主面の全域にわたってほぼ均等
に形成できるとともに、速く成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る化学気相成長装置の概略構成を示
す断面図、第2図は第1図中II−II線断面図、第3図は
押さえピンをウエハステージに設けた他の実施例を示す
断面図、第4図はウエハステージにウエハ加熱用ランプ
を設けた他の実施例を示す断面図、第5図は排気ダクト
の他の実施例を示す断面図、第6図は従来の常圧CVD装
置の概略構成を示す断面図、第7図は従来のCVD装置の
動作を説明するための平面図である。 11……半導体ウエハ、12……ウエハステージ、12a……
ヒータ、13……ガス噴出ヘッド、13b……ガス噴出孔、1
5……排気ダクト、15b……排気孔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−113214(JP,A) 特開 昭59−177920(JP,A) 特開 昭61−54616(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】反応チャンバ内の加熱したウエハステージ
    で半導体ウエハの主面を下向きに保持し、上記半導体ウ
    エハの下方に配置したガス噴出ヘッドを上記半導体ウエ
    ハの外径より大きな寸法に形成し、上記ガス噴出ヘッド
    のガス噴出孔から上記半導体ウエハの全面に反応ガスを
    吹き付けて、排気ダクトから上記反応ガスを排気するよ
    うにした化学気相成長装置において、上記半導体ウエハ
    の側方へ放射状に上記排気ダクトに複数の排気孔を配置
    し、上記ウエハステージで保持した上記半導体ウエハの
    主面が水平方向で上記排気孔とほぼ同じ高さになるよう
    にしたことを特徴とする化学気相成長装置。
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