JP2991830B2 - 化学気相成長装置およびそれを用いた化学気相成長方法 - Google Patents
化学気相成長装置およびそれを用いた化学気相成長方法Info
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ばテトラエトキシシラン(以下、TEOSという)など
の有機系液体材料を気化させたガスとO3ガスを用いる
常圧の化学気相成長装置およびそれを用いて反応生成膜
を形成する化学気相成長方法に関する。
OSを気化させたガスとO3ガスを用いる枚葉、フェー
スダウン式常圧化学気相成長装置の反応室およびその動
作について説明する。
とえば図4に示すように構成されている。図4におい
て、1は反応生成膜(図示せず)が形成される半導体ウ
エハ、2は半導体ウエハ1を載置するためのウエハステ
ージ、3は半導体ウエハ1、ウエハステージ2を加熱す
るためのヒーター、4は反応ガスAを供給するためのガ
スヘッド、5はガスヘッド4上面に多数設けられたガス
吹出口、6は排気ガスBを取り出すための排気口、7は
排気口6内の反応副生成物Cが付着した排気口壁であ
る。排気口壁7は、通常アルミ合金、ステンレス合金な
どの部材が用いられている。
に構成された化学気相成長装置の反応室においては、ガ
スヘッド4上面のガス吹出口5より、TEOSガスとO
3ガスとN2ガスの混合ガスである反応ガスAが、ウエハ
ステージ2に載置、加熱されている半導体ウエハ1に供
給され、半導体ウエハ1上に反応生成膜(図示せず)が
形成される。反応が終わったガスまたは未反応の反応ガ
スAは、排気ガスBとして排気口6より反応室の外へ排
気される。
学気相成長装置の反応室は以上のように構成されている
ので、未反応のガスまたはある程度反応の進んだ反応ガ
スAが排気ガスBとして排気口6に流れ、その間にさら
に反応が進んで排気口壁7に反応副生成物Cとなって付
着する。また、ウエハステージ2とガスヘッド4の間で
反応ガスAの気相反応によって生じた反応副生成物Cも
排気ガスBと一緒に排気口6に流れるため、排気口壁7
に反応副生成物Cが付着する。
定期的に装置を止めて排気口壁7に付着している反応副
生成物Cを除去しなければならず、そのために作業者の
労力が費やされ、その間装置は止まっているので装置の
稼働率の低下を招いている。そこで本発明者らは、反応
副生成物Cの付着について研究した結果、排気口壁7の
温度によって反応副生成物Cの付着量や反応副生成物C
の形態が変化することがわかった。
の様子を図2および図3を用いて説明する。図2および
図3は図4に示される枚葉、フェースダウン式常圧化学
気相成長装置において、反応ガスとしてTEOSを気化
させたガスとO3ガスを用いて反応生成膜を形成したば
あいに排気口壁7に付着する反応副生成物Cの付着量の
変化を、横軸にそのときの排気口壁7の表面温度をとっ
て示したものである。このばあい、排気口壁7の表面温
度は、排気口壁をヒーターを設けて加熱することにより
コントロールした。
しての反応副生成物Cの付着量を示したもので、反応副
生成物Cは200℃以下の温度では粉として付着してお
り、その付着量は200℃に近い温度ほど減少してお
り、さらに高温になると粉の付着は見られない。これは
微粒子の熱泳動の効果によるもので、高温の物体になる
ほど粉は付着しにくい。また200℃に近い温度で付着
した粉は膜に近い性質の粉となっている。
生成物Cの付着量を示したもので、反応副生成物Cは1
40℃以上の温度では膜として付着しており、その量は
280℃までは増加し、280℃をピークにそれ以上の
高温では付着量は減少していく傾向にある。これはTE
OSガスとO3ガスによる成膜反応は一定以上の温度で
ないとおこらないのと、高温になっていくほどO3ガス
の熱による分解が進んでO3ガスが減少してしまうため
である。
へ粉や膜として付着するが、低温で粉が付着したばあ
い、粉の付着量が多く排気口6が狭まり排気ガスBが流
れにくくなり、一旦排気口壁7に付着したのちはがれ落
ちた粉がガスヘッド4上面に再付着して反応ガスAの流
れを乱すなどして半導体ウエハ1上に形成される反応生
成膜である薄膜の膜厚を変動させることとなり、さらに
はがれ落ちた粉は半導体ウエハ1上にも再付着するの
で、これらはこの化学気相成長装置で処理される半導体
ウエハの歩留まりを低下させることになる。また高温で
膜が付着したばあいでも付着した膜の膜厚が厚くなって
くると、膜がはがれ落ちて粉のばあいと同様に半導体ウ
エハの歩留まり低下を招く。
めになされたもので、前記化学気相成長装置において付
着した反応副生成物Cの除去を容易にし、排気口壁7へ
の反応副生成物Cの付着量を低減し、または付着した膜
状の反応副生成物Cをはがれにくくすることにより、製
造の稼動率を向上させた化学気相成長装置をうることを
目的とする。
ガスとしてアルコラート系の有機系液体材料を気化させ
たガスとO3ガスを用いる常圧の化学気相成長装置であ
って、排気部表面を140〜200℃に保つことができ
るように排気部表面部材を加熱するヒーターが設けられ
ており、かつ、排気部表面部材が反応室から分離し、交
換されうることを特徴とする化学気相成長装置(以下、
化学気相成長装置Aという)(請求項1)、前記化学気
相成長装置であって、排気部表面を200℃以上に保つ
ことができるように排気部表面部材を加熱するヒーター
が設けられており、さらに前記部材として石英ガラスが
用いられており、かつ、排気部表面部材が反応室から分
離し、交換されうることを特徴とする前記化学気相成長
装置(以下、化学気相成長装置Bという)(請求項
2)、請求項1記載の化学気相成長装置を用いて半導体
ウエハ上に反応生成膜を形成する際に、排気部表面部材
をヒーターにより140〜200℃に加熱して行なうこ
とを特徴とする化学気相成長方法(請求項3)、および
請求項2記載の化学気相成長装置を用いて半導体ウエハ
上に反応生成膜を形成する際に、排気部表面部材をヒー
ターにより200℃以上に加熱して行なうことを特徴と
する化学気相成長方法(請求項4)に関する。
を加熱するヒーターを設けたので、排気部表面を140
〜200℃の温度に保って運転したばあい、そこに反応
副生成物は粉と膜の両方の形態で付着するが、付着する
反応副生成物の総量を低減することができ、反応副生成
物の除去のための装置停止までの期間を長くできる。ま
た、排気部表面部材を反応室より分離できる構造にして
いるので、この部分を交換するだけで反応副生成物の粉
と膜を除去することができる。
排気部表面を加熱するヒーターを設け、排気部表面の部
材に石英ガラスを用いたので、排気部表面を200℃以
上の温度に保って運転したばあい、排気部表面に膜とし
て付着する反応副生成物がはがれにくくなり、膜の除去
のための装置停止までの期間を長くできる。また、排気
部表面部材を反応室より分離できる構造にしているの
で、この部分を交換するだけで反応副生成物の粉と膜を
除去することができる。
も反応ガスとしてアルコラート系の有機系液体材料を気
化させたガスとO3ガスを用いる常圧の化学気相成長装
置である。
ては、たとえばTEOS、TMOS(テトラメトキシシ
ラン)、TOMCAT(4−メチルシクロ−テトラシロ
キサン)などが用いられる。前記反応ガスを用いたばあ
い、目的のSiO2などからなる膜とともに反応副生成
物Cとして、たとえば微粒子状のSiO2などが生成す
る。
いて、その一実施例として反応ガスとしてTEOSを気
化させたガスとO3ガスを用いる枚葉、フェースダウン
式常圧化学気相成長装置をあげ、図1を用いて説明す
る。
の構成を示す説明図である。図中、1〜6は図4に示す
従来の装置と同一のため説明を省略する。排気部表面部
材8は従来から用いられているアルミ合金などの部材か
らなり、ヒーター9が設けられている。
Aの反応室で、排気部表面部材8をヒーター9により加
熱し140〜200℃の温度に保って反応生成膜を形成
することにより、排気部表面部材8に付着する反応副生
成物Cの量を少なくすることができ、また200℃に近
い温度で付着した粉は膜に近い性質の粉であるためはが
れにくいので、排気部表面部材8に付着した反応副生成
物Cの除去のための装置停止までの期間を長くできる。
140〜200℃の温度では図2および3に示すよう
に、排気部表面部材8には反応副生成物Cは粉と膜の両
方の形態で付着するが、付着する反応副生成物の総量は
140℃未満の温度で粉としてのみ付着する時の付着
量、200℃をこえる温度で膜としてのみ付着する時の
付着量より少なくなる。さらに排気部表面部材8を反応
室より分離できる構造にしてあるので、この部材を交換
するだけで反応副生成物Cの粉と膜を除去することがで
きる。
反応室を説明する。図中、1〜6は図4に示す従来の化
学気相装置と同一であり、排気部表面部材8は石英ガラ
スからなり、ヒーター9が設けられている。
Bの反応室で、排気部表面部材8をヒーター9により加
熱し200℃以上の温度に保って反応生成膜を形成する
ことにより、排気部表面部材8には反応副生成物Cは膜
としてのみ付着し(図2および3参照)、石英ガラスと
反応副生成物Cの膜はどちらもSiO2で熱膨張係数が
等しいため排気部表面部材8に付着した反応副生成物C
の膜ははがれにくく、排気部表面部材8に付着した反応
副生成物Cの除去のための装置停止までの期間を長くで
きる。さらに排気部表面部材8を反応室より分離できる
構造にしてあるので、この部材を交換するだけで反応副
生成物Cの膜を除去することができる。
A〜Bについて、枚葉、フェースダウン式常圧化学気相
成長装置を例にあげて説明したが、反応ガスとしてTE
OSなどのアルコラート系の有機系の液体材料を気化さ
せたガスとO3ガスを用いる常圧化学気相成長装置であ
れば他のどのような形態の常圧化学気相成長装置であっ
てもよく、また反応室の構成、形状などもとくに規定す
るものではない。
た粉を除却するのに、140〜200℃に保っていない
ばあいでは処理枚数100枚で除却しなければならなか
ったものが、140〜200℃に加熱保持した場合は5
00枚まで除却作業を行なわなくてよかった。
置Aおよびそれを用いた化学気相成長方法では、排気部
表面部材を加熱するヒーターを設けたので、排気部表面
を140〜200℃の温度に保つことにより、そこに反
応副生成物は粉と膜の両方の形態で付着するが、付着す
る反応副生成物の総量を低減することができ、反応副生
成物の除去のための装置停止までの期間を長くできる。
また、排気部表面部材を反応室より分離できる構造にし
ているので、この部分を交換するだけで反応副生成物の
粉と膜を除去することができる。
学気相成長方法では、排気部表面部材を加熱するヒータ
ーを設け、その表面の部材に石英ガラスを用いたので、
排気部表面を200℃以上の温度に保つことにより、そ
こに反応副生成物は膜として付着するが、膜がはがれに
くくなり、膜の除去のための装置停止までの期間を長く
できる。また、排気部表面部材を反応室より分離できる
構造にしているので、この部分を交換するだけで反応副
生成物の粉と膜を除去することができる。
使用することにより、装置の稼動率を向上させることが
できる。
反応室を示す説明図である。
置の反応室の排気口壁に付着するSiO2粉付着量と排
気口壁の温度の関係を示すグラフである。
置の反応室の排気口壁に付着するSiO2膜付着量と排
気口壁の温度の関係を示すグラフである。
図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 反応ガスとしてアルコラート系の有機系
液体材料を気化させたガスとO3ガスを用いる常圧の化
学気相成長装置であって、排気部表面を140〜200
℃に保つことができるように排気部表面部材を加熱する
ヒーターが設けられており、かつ、排気部表面部材が反
応室から分離し、交換されうることを特徴とする化学気
相成長装置。 - 【請求項2】 反応ガスとしてアルコラート系の有機系
液体材料を気化させたガスとO3ガスを用いる常圧の化
学気相成長装置であって、排気部表面を200℃以上に
保つことができるように排気部表面部材を加熱するヒー
ターが設けられており、さらに前記部材として石英ガラ
スが用いられており、かつ、排気部表面部材が反応室か
ら分離し、交換されうることを特徴とする化学気相成長
装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の化学気相成長装置を用い
て半導体ウエハ上に反応生成膜を形成する際に、排気部
表面部材をヒーターにより140〜200℃に加熱して
行なうことを特徴とする化学気相成長方法。 - 【請求項4】 請求項2記載の化学気相成長装置を用い
て半導体ウエハ上に反応生成膜を形成する際に、排気部
表面部材をヒーターにより200℃以上に加熱して行な
うことを特徴とする化学気相成長方法。
Priority Applications (1)
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JP3250585A JP2991830B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 化学気相成長装置およびそれを用いた化学気相成長方法 |
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JP3250585A JP2991830B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 化学気相成長装置およびそれを用いた化学気相成長方法 |
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JPH0586476A JPH0586476A (ja) | 1993-04-06 |
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JP3250585A Expired - Lifetime JP2991830B2 (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 化学気相成長装置およびそれを用いた化学気相成長方法 |
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1991
- 1991-09-30 JP JP3250585A patent/JP2991830B2/ja not_active Expired - Lifetime
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