JP3380343B2 - 減圧型気相成長装置及びそれを用いた気相成長方法 - Google Patents
減圧型気相成長装置及びそれを用いた気相成長方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に係
り、特に減圧型気相成長装置（以下、ＬＰＣＶＤ装置と
する）の構造及びそれを用いたＬＰＣＶＤ膜成長方法に
関するものである。
り、特に減圧型気相成長装置（以下、ＬＰＣＶＤ装置と
する）の構造及びそれを用いたＬＰＣＶＤ膜成長方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、従来のＬＰＣＶＤ装置は、図４
に示すような断面構造を有している。
に示すような断面構造を有している。
【０００３】すなわち、プロセスチューブ１内にインナ
ーチューブ４が位置し、プロセスチューブ１の外側には
昇温用のヒータコア２が設けられている。
ーチューブ４が位置し、プロセスチューブ１の外側には
昇温用のヒータコア２が設けられている。
【０００４】また、原料ガス（例えば、ＳｉＨ2 Ｃ
ｌ2 ）供給用のインジェクタ６と、原料ガス（例えば、
ＮＨ3 ）供給用のインジェクタ７からなるガスインジェ
クタ８及びシリコンウエハ３を支持するための石英断熱
筒５がインナーチューブ４内に位置する構造になってい
る。この他に、インナーチューブ４及びプロセスチュー
ブ１を減圧にするための排気口１０が設けられている。
ｌ2 ）供給用のインジェクタ６と、原料ガス（例えば、
ＮＨ3 ）供給用のインジェクタ７からなるガスインジェ
クタ８及びシリコンウエハ３を支持するための石英断熱
筒５がインナーチューブ４内に位置する構造になってい
る。この他に、インナーチューブ４及びプロセスチュー
ブ１を減圧にするための排気口１０が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のＬＰＣＶＤ装置では、インナーチューブ４内に
チャージされたシリコンウエハ３の上部部分（トップ）
と下部部分（ボトム）で膜質（例えば膜厚、多結晶シリ
コンならば結晶粒径等）が相違することになり、均一な
膜質を有する成長膜を得ることができない。
た従来のＬＰＣＶＤ装置では、インナーチューブ４内に
チャージされたシリコンウエハ３の上部部分（トップ）
と下部部分（ボトム）で膜質（例えば膜厚、多結晶シリ
コンならば結晶粒径等）が相違することになり、均一な
膜質を有する成長膜を得ることができない。
【０００６】このような膜質を大きく左右する因子は、
トップからボトムまでの温度分布と原料ガス分圧であ
り、特に、図５に示すような粗面状の多結晶シリコン膜
を形成する場合には、インナーチューブ４内の原料ガス
濃度が大きく影響する。なお、図５において、２１はシ
リコン基板、２２はそのシリコン基板２１上に形成され
た酸化膜、２３はその酸化膜２２上に形成された平坦状
多結晶シリコン膜である。
トップからボトムまでの温度分布と原料ガス分圧であ
り、特に、図５に示すような粗面状の多結晶シリコン膜
を形成する場合には、インナーチューブ４内の原料ガス
濃度が大きく影響する。なお、図５において、２１はシ
リコン基板、２２はそのシリコン基板２１上に形成され
た酸化膜、２３はその酸化膜２２上に形成された平坦状
多結晶シリコン膜である。
【０００７】しかしながら、現行のＬＰＣＶＤ装置で
は、ガスインジェクタ近くが濃度が高く、その反対方向
は低い濃度になることは避けられない。
は、ガスインジェクタ近くが濃度が高く、その反対方向
は低い濃度になることは避けられない。
【０００８】本発明の目的は、上記問題点を除去し、膜
質が良好でしかも膜厚が均一なＣＶＤ膜を生成すること
ができる減圧型気相成長装置及びそれを用いた気相成長
方法を提供することを目的とする。
質が良好でしかも膜厚が均一なＣＶＤ膜を生成すること
ができる減圧型気相成長装置及びそれを用いた気相成長
方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 （１）上部が開口するインナーチューブ内に半導体ウエ
ハをセットし、その半導体ウエハ上に膜を形成する減圧
型気相成長装置において、前記インナーチューブ外に連
通する第１の排気口と、前記インナーチューブの下部に
配置されるとともに、このインナーチューブ内の下部に
連通する第２の排気口と、前記インナーチューブ内の下
部に配置されるとともに、前記第１の排気口の位置に対
して、前記半導体ウエハを挟んで左右方向に逆の位置に
配置される第１のガスインジェクタと、前記インナーチ
ューブ内の上部に配置されるとともに、前記第２の排気
口の位置に対して、前記半導体ウエハを挟んで左右方向
に逆の位置に配置される第２のガスインジェクタとを設
けるようにしたものである。
成するために、 （１）上部が開口するインナーチューブ内に半導体ウエ
ハをセットし、その半導体ウエハ上に膜を形成する減圧
型気相成長装置において、前記インナーチューブ外に連
通する第１の排気口と、前記インナーチューブの下部に
配置されるとともに、このインナーチューブ内の下部に
連通する第２の排気口と、前記インナーチューブ内の下
部に配置されるとともに、前記第１の排気口の位置に対
して、前記半導体ウエハを挟んで左右方向に逆の位置に
配置される第１のガスインジェクタと、前記インナーチ
ューブ内の上部に配置されるとともに、前記第２の排気
口の位置に対して、前記半導体ウエハを挟んで左右方向
に逆の位置に配置される第２のガスインジェクタとを設
けるようにしたものである。
【００１０】（２）上部が開口するインナーチューブ内
に半導体ウエハをセットし、その半導体ウエハ上に膜を
形成する減圧型気相成長装置を用いた気相成長方法にお
いて、（ａ）前記インナーチューブ外に連通する第１の
排気口と、前記インナーチューブの下部に配置されると
ともに、このインナーチューブ内の下部に連通する第２
の排気口と、前記インナーチューブ内の下部に配置され
るとともに、前記第１の排気口の位置に対して、前記半
導体ウエハを挟んで左右方向に逆の位置に配置される第
１のガスインジェクタと、前記インナーチューブ内の上
部に配置されるとともに、前記第２の排気口の位置に対
して、前記半導体ウエハを挟んで左右方向に逆の位置に
配置される第２のガスインジェクタとを備え、（ｂ）前
記第１の排気口を開いて第１のガスインジェクタからガ
スを供給する工程と、（ｃ）前記第２の排気口を開いて
第２のガスインジェクタからガスを供給する工程とを施
すようにしたものである。
に半導体ウエハをセットし、その半導体ウエハ上に膜を
形成する減圧型気相成長装置を用いた気相成長方法にお
いて、（ａ）前記インナーチューブ外に連通する第１の
排気口と、前記インナーチューブの下部に配置されると
ともに、このインナーチューブ内の下部に連通する第２
の排気口と、前記インナーチューブ内の下部に配置され
るとともに、前記第１の排気口の位置に対して、前記半
導体ウエハを挟んで左右方向に逆の位置に配置される第
１のガスインジェクタと、前記インナーチューブ内の上
部に配置されるとともに、前記第２の排気口の位置に対
して、前記半導体ウエハを挟んで左右方向に逆の位置に
配置される第２のガスインジェクタとを備え、（ｂ）前
記第１の排気口を開いて第１のガスインジェクタからガ
スを供給する工程と、（ｃ）前記第２の排気口を開いて
第２のガスインジェクタからガスを供給する工程とを施
すようにしたものである。
【００１１】（３）上記（２）記載の気相成長方法にお
いて、前記（ｂ）工程及び（ｃ）工程を数回繰り返して
膜の形成を行うようにしたものである。
いて、前記（ｂ）工程及び（ｃ）工程を数回繰り返して
膜の形成を行うようにしたものである。
【００１２】（４）上部が開口するインナーチューブ内
に半導体ウエハをセットし、その半導体ウエハ上に膜を
形成する減圧型気相成長装置を用いた気相成長方法にお
いて、（ａ）前記インナチューブ外に連通する第１の排
気口と、前記インナチューブの下部に配置されるととも
に、このインナチューブ内の下部に連通する第２の排気
口と、前記インナチューブ内の下部に配置されるととも
に、前記第１の排気口の位置に対して、前記半導体ウエ
ハを挟んで左右方向に逆の位置に配置される第１のガス
インジェクタと、前記インナチューブ内の上部に配置さ
れるとともに、前記第２の排気口の位置に対して、前記
半導体ウエハを挟んで左右方向に逆の位置に配置される
第２のガスインジェクタとを備え、（ｂ）前記第１の排
気口を開いて第１のガスインジェクタから第１のガスを
供給する工程と、（ｃ）前記第２の排気口を開いて第２
のガスインジェクタから第２のガスを供給する工程と、
（ｄ）上記工程を繰り返し、異種の連続積層膜を形成す
る工程とを施すようにしたものである。
に半導体ウエハをセットし、その半導体ウエハ上に膜を
形成する減圧型気相成長装置を用いた気相成長方法にお
いて、（ａ）前記インナチューブ外に連通する第１の排
気口と、前記インナチューブの下部に配置されるととも
に、このインナチューブ内の下部に連通する第２の排気
口と、前記インナチューブ内の下部に配置されるととも
に、前記第１の排気口の位置に対して、前記半導体ウエ
ハを挟んで左右方向に逆の位置に配置される第１のガス
インジェクタと、前記インナチューブ内の上部に配置さ
れるとともに、前記第２の排気口の位置に対して、前記
半導体ウエハを挟んで左右方向に逆の位置に配置される
第２のガスインジェクタとを備え、（ｂ）前記第１の排
気口を開いて第１のガスインジェクタから第１のガスを
供給する工程と、（ｃ）前記第２の排気口を開いて第２
のガスインジェクタから第２のガスを供給する工程と、
（ｄ）上記工程を繰り返し、異種の連続積層膜を形成す
る工程とを施すようにしたものである。
【００１３】
【作用】本発明によれば、上記したように構成したの
で、 （１）上記したように、従来のＬＰＣＶＤ装置に、第２
の排気口及び第２のガスインジェクタを付加するように
したので、原料ガスの流れをＬＰＣＶＤ装置の下部から
上部への第１の流れと、上部から下部への第２の流れの
両方向に流すことが可能になり、ガスの方向性を数回変
更させることで、インナーチューブ内の原料ガス分布を
平均的に見ると均一にすることができる。
で、 （１）上記したように、従来のＬＰＣＶＤ装置に、第２
の排気口及び第２のガスインジェクタを付加するように
したので、原料ガスの流れをＬＰＣＶＤ装置の下部から
上部への第１の流れと、上部から下部への第２の流れの
両方向に流すことが可能になり、ガスの方向性を数回変
更させることで、インナーチューブ内の原料ガス分布を
平均的に見ると均一にすることができる。
【００１４】（２）第１のガスインジェクタと第２のガ
スインジェクタで形成された膜が互いに補完しあって、
トータルとしては均一な目標膜厚を得ることができる。
スインジェクタで形成された膜が互いに補完しあって、
トータルとしては均一な目標膜厚を得ることができる。
【００１５】（３）チューブ内の原料ガスの分圧帯域が
広がることから、処理可能ウエハ枚数を増加させること
ができる。
広がることから、処理可能ウエハ枚数を増加させること
ができる。
【００１６】（４）異種のＣＶＤ膜を連続成長できるた
め、２層間にこれまでの成長方法では必ず発生してい
た、自然酸化膜をなくし、コンタミネーションの発
生を無くし、パーティクルの発生の低減もしくはパー
ティクルレスにすることができる。
め、２層間にこれまでの成長方法では必ず発生してい
た、自然酸化膜をなくし、コンタミネーションの発
生を無くし、パーティクルの発生の低減もしくはパー
ティクルレスにすることができる。
【００１７】（５）ＣＶＤ膜の連続成長が可能なため、
工程の削減を図ることができる。
工程の削減を図ることができる。
【００１８】
【実施例】本発明の実施例について図を参照しながら説
明する。
明する。
【００１９】図１は本発明の第１実施例を示すＬＰＣＶ
Ｄ装置の断面図である。
Ｄ装置の断面図である。
【００２０】この図に示すように、真空引きのための第
１の排気口１１０と第２の排気口１１１がＬＰＣＶＤ装
置の下部に設けられている。その第１の排気口１１０は
インナーチューブ１０４外に連通されており、第２の排
気口１１１はインナーチューブ１０４内に連通してお
り、互いに分離されている。
１の排気口１１０と第２の排気口１１１がＬＰＣＶＤ装
置の下部に設けられている。その第１の排気口１１０は
インナーチューブ１０４外に連通されており、第２の排
気口１１１はインナーチューブ１０４内に連通してお
り、互いに分離されている。
【００２１】次に、ガスインジェクタ部について説明す
ると、第１のガスインジェクタ１０６は、原料ガス（例
えば、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）供給用のインジェクタ１０６ａ
と原料ガス（例えば、ＮＨ3 ）供給用のインジェクタ１
０６ｂとを有し、従来と同様にＬＰＣＶＤ装置の下部の
インナーチューブ１０４内に取り付けられているが、第
２のガスインジェクタ１０７はインナーチューブ１０４
内の上部までに延びた導入管によって構成されている。
ここでも、第２のガスインジェクタ１０７は、原料ガス
（例えば、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）供給用のインジェクタ１０
７ａと原料ガス（例えば、ＮＨ3 ）供給用のインジェク
タ１０７ｂとを有している。
ると、第１のガスインジェクタ１０６は、原料ガス（例
えば、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）供給用のインジェクタ１０６ａ
と原料ガス（例えば、ＮＨ3 ）供給用のインジェクタ１
０６ｂとを有し、従来と同様にＬＰＣＶＤ装置の下部の
インナーチューブ１０４内に取り付けられているが、第
２のガスインジェクタ１０７はインナーチューブ１０４
内の上部までに延びた導入管によって構成されている。
ここでも、第２のガスインジェクタ１０７は、原料ガス
（例えば、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）供給用のインジェクタ１０
７ａと原料ガス（例えば、ＮＨ3 ）供給用のインジェク
タ１０７ｂとを有している。
【００２２】当然のことながら、上記各排気口及び各ガ
スインジェクタには、各々チューブ内と真空系及びガス
配管内との開閉をするためのゲートバルブ及びストップ
バルブを有している。上記以外の構成については、現行
のＬＰＣＶＤ装置と同様であり、プロセスチューブ１０
１、ヒータコア１０２、半導体ウエハ１０３、石英断熱
筒１０５を有している。
スインジェクタには、各々チューブ内と真空系及びガス
配管内との開閉をするためのゲートバルブ及びストップ
バルブを有している。上記以外の構成については、現行
のＬＰＣＶＤ装置と同様であり、プロセスチューブ１０
１、ヒータコア１０２、半導体ウエハ１０３、石英断熱
筒１０５を有している。
【００２３】次に、本発明のＬＰＣＶＤ装置を用いてＣ
ＶＤ膜を生成する際の動作・方法について述べる。
ＶＤ膜を生成する際の動作・方法について述べる。
【００２４】図２は本発明のＬＰＣＶＤ装置を用いたＣ
ＶＤ膜を生成する概略工程を示す図である。
ＶＤ膜を生成する概略工程を示す図である。
【００２５】まず、半導体ウエハ１０３を固定するため
の石英ボードに半導体ウエハ１０３を装填し、インナー
チューブ１０４のほぼ中央にロードインさせる。
の石英ボードに半導体ウエハ１０３を装填し、インナー
チューブ１０４のほぼ中央にロードインさせる。
【００２６】次に、インナーチューブ１０４内を真空に
引く。この時、第１の排気口１１０、第２の排気口１１
１のゲートバルブは開いた状態である。また、第１のガ
スインジェクタ１０６及び第２のガスインジェクタ１０
７のストップバルブは閉じた状態である。
引く。この時、第１の排気口１１０、第２の排気口１１
１のゲートバルブは開いた状態である。また、第１のガ
スインジェクタ１０６及び第２のガスインジェクタ１０
７のストップバルブは閉じた状態である。
【００２７】この時、インナーチューブ１０４内の温度
は、通常、多結晶シリコンの場合は、５００℃〜７００
℃の範囲内で所定値に設定される。
は、通常、多結晶シリコンの場合は、５００℃〜７００
℃の範囲内で所定値に設定される。
【００２８】次に、第１の排気口１１０及び第２の排気
口１１１のゲートバルブを閉じ、第１のガスインジェク
タ１０６のストップバルブを開き、インナーチューブ１
０４内の圧力を、通常、多結晶シリコンの場合には、
０．１〜０．３ｔｏｒｒの範囲内で所定値に設定する。
この状態で、例えば５分間維持し、その後、第１のガス
インジェクタ１０６のＳｉＨ4 ガス流量を絞りながら、
第２のガスインジェクタ１０７のストップバルブを開
き、徐々にガス流量を増加させると同時に、第２の排気
口１１１のゲートバルブを開き、第１の排気口１１０の
ゲートバルブを閉じる。この状態でのインナーチューブ
１０４内の圧力は、上記圧力と同じになるように前述の
方法によってコントロールされている。この状態で５分
間保持する。５分後には前述の動作方法と同じように、
排気口及びガスインジェクタの切り換えを行う。
口１１１のゲートバルブを閉じ、第１のガスインジェク
タ１０６のストップバルブを開き、インナーチューブ１
０４内の圧力を、通常、多結晶シリコンの場合には、
０．１〜０．３ｔｏｒｒの範囲内で所定値に設定する。
この状態で、例えば５分間維持し、その後、第１のガス
インジェクタ１０６のＳｉＨ4 ガス流量を絞りながら、
第２のガスインジェクタ１０７のストップバルブを開
き、徐々にガス流量を増加させると同時に、第２の排気
口１１１のゲートバルブを開き、第１の排気口１１０の
ゲートバルブを閉じる。この状態でのインナーチューブ
１０４内の圧力は、上記圧力と同じになるように前述の
方法によってコントロールされている。この状態で５分
間保持する。５分後には前述の動作方法と同じように、
排気口及びガスインジェクタの切り換えを行う。
【００２９】もし、仮に、成長速度が６０Å／分で目的
とする膜厚が３０００Åの場合は、上記の切り換え設定
は１０回となる。
とする膜厚が３０００Åの場合は、上記の切り換え設定
は１０回となる。
【００３０】上記したように、第１の実施例によれば、
第２の排気口１１１及び第２のガスインジェクタ１０７
を付加するようにしたので、原料ガスの流れを下部から
上部へと、上部から下部への両方向に作ることが可能に
なり、ガスの方向性を数回変更させることで、インナー
チューブ内の原料ガスの分布を平均的に見ると、均一に
させることが可能となる。
第２の排気口１１１及び第２のガスインジェクタ１０７
を付加するようにしたので、原料ガスの流れを下部から
上部へと、上部から下部への両方向に作ることが可能に
なり、ガスの方向性を数回変更させることで、インナー
チューブ内の原料ガスの分布を平均的に見ると、均一に
させることが可能となる。
【００３１】図３にＮ2 ガスを下部から導入し上部方向
へ向けて排気した時の圧力分布例を示す。図３におい
て、縦軸はＬＰＣＶＤ装置の高さを、横軸は圧力（ｔｏ
ｒｒ）を示し、設定圧力は０．３ｔｏｒｒ、Ｎ2 ４００
ＳＣＣＭであり、●は第１回目の生成時の特性Ａ、○は
第２回目の生成時の特性Ｂを示している。
へ向けて排気した時の圧力分布例を示す。図３におい
て、縦軸はＬＰＣＶＤ装置の高さを、横軸は圧力（ｔｏ
ｒｒ）を示し、設定圧力は０．３ｔｏｒｒ、Ｎ2 ４００
ＳＣＣＭであり、●は第１回目の生成時の特性Ａ、○は
第２回目の生成時の特性Ｂを示している。
【００３２】ここで、特性Ａは第１回目の生成時の圧力
分布（実測値）を示しており、、特性Ｂは特性Ａの逆パ
ターンを描いたものであるが、第２回目の生成時の圧力
分布に近似できると考えられる。このサイクルを数回く
り返すことで、平均的には図３でみると、インナーチュ
ーブ内の圧力分布は、限りなく０．２５ｔｏｒｒに近づ
くと考えられる。これにより、原料ガス分布がインナー
チューブ内で均一になるため、インナーチューブの広い
領域にわたって品質レベルの分布が均一な膜が得られ
る。
分布（実測値）を示しており、、特性Ｂは特性Ａの逆パ
ターンを描いたものであるが、第２回目の生成時の圧力
分布に近似できると考えられる。このサイクルを数回く
り返すことで、平均的には図３でみると、インナーチュ
ーブ内の圧力分布は、限りなく０．２５ｔｏｒｒに近づ
くと考えられる。これにより、原料ガス分布がインナー
チューブ内で均一になるため、インナーチューブの広い
領域にわたって品質レベルの分布が均一な膜が得られ
る。
【００３３】特に、上記した粗面状の多結晶シリコン膜
を生成する場合には、ＳｉＨ4 ガス分圧が大きく、粗面
密度や粗面粒径等に影響するため、本発明によるＬＰＣ
ＶＤ装置とその成長方法を用いることで、品質の高い粗
面状多結晶シリコン膜を得ることができる。
を生成する場合には、ＳｉＨ4 ガス分圧が大きく、粗面
密度や粗面粒径等に影響するため、本発明によるＬＰＣ
ＶＤ装置とその成長方法を用いることで、品質の高い粗
面状多結晶シリコン膜を得ることができる。
【００３４】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。
る。
【００３５】図６は本発明の第２実施例を示すＬＰＣＶ
Ｄ装置の断面図である。
Ｄ装置の断面図である。
【００３６】この図に示すように、この実施例では、真
空引きのための第１の排気口２１０は第１の実施例と同
じ構造であるが、第２の排気口２１１は第１の排気口２
１０と石英断熱筒２０５を中心にして対称な位置に設け
られている。また、第２の排気口２１１に対面した部位
にはインナーチューブ２０４の一部が存在しない構造で
ある。つまり、第２の排気口２１１はインナーチューブ
２０４内に連通するようになっている。なお、２０１は
プロセスチューブ、２０２はヒータコア、２０３は半導
体ウエハ、２０６は第１のガスインジェクタ、２０７は
第２のガスインジェクタである。
空引きのための第１の排気口２１０は第１の実施例と同
じ構造であるが、第２の排気口２１１は第１の排気口２
１０と石英断熱筒２０５を中心にして対称な位置に設け
られている。また、第２の排気口２１１に対面した部位
にはインナーチューブ２０４の一部が存在しない構造で
ある。つまり、第２の排気口２１１はインナーチューブ
２０４内に連通するようになっている。なお、２０１は
プロセスチューブ、２０２はヒータコア、２０３は半導
体ウエハ、２０６は第１のガスインジェクタ、２０７は
第２のガスインジェクタである。
【００３７】なお、動作は第１実施例と同様であるの
で、説明は省略する。
で、説明は省略する。
【００３８】このように構成したので、第１実施例で
は、石英断熱筒１０５の下方に第２の排気口１１１が設
けられているため、インナーチューブ１０４の中に石英
ボードに装填された半導体ウエハ１０３を挿入する際、
第２の排気口１１１を脱着できるような工夫が必要であ
ったが、この第２実施例では、図６に示すように、第２
の排気口２１１が石英断熱筒２０５に対して、横サイド
に位置しているために、石英ボードの出し入れの際の第
２の排気口２１１の脱着は不必要である。
は、石英断熱筒１０５の下方に第２の排気口１１１が設
けられているため、インナーチューブ１０４の中に石英
ボードに装填された半導体ウエハ１０３を挿入する際、
第２の排気口１１１を脱着できるような工夫が必要であ
ったが、この第２実施例では、図６に示すように、第２
の排気口２１１が石英断熱筒２０５に対して、横サイド
に位置しているために、石英ボードの出し入れの際の第
２の排気口２１１の脱着は不必要である。
【００３９】したがって、第２の排気口２１１の脱着作
業が不要なため、処理時間の短縮が可能となる。また、
第２の排気口２１１の脱着システムが不要のため、製作
コストを低く抑えることができる。更に、第２の排気口
２１１の脱着が適正でない場合の、真空リークによる生
成膜の品質低下も発生することがない。
業が不要なため、処理時間の短縮が可能となる。また、
第２の排気口２１１の脱着システムが不要のため、製作
コストを低く抑えることができる。更に、第２の排気口
２１１の脱着が適正でない場合の、真空リークによる生
成膜の品質低下も発生することがない。
【００４０】なお、第１及び第２実施例では、多結晶シ
リコン膜の生成に適用した例を説明したが、ガスインジ
ェクタを増加させれば、ドープド多結晶シリコン膜生成
装置、窒化膜生成装置としても応用できる。
リコン膜の生成に適用した例を説明したが、ガスインジ
ェクタを増加させれば、ドープド多結晶シリコン膜生成
装置、窒化膜生成装置としても応用できる。
【００４１】また、異種のＣＶＤ膜を連続生成する装置
としても使用可能である。例えば、第１のガスインジェ
クタからＳｉＨ4 ガスを導入して、先ず、多結晶シリコ
ン膜を形成し、次に、第２のガスインジェクタからＳｉ
Ｈ2 Ｃｌ2 ガスとＮＨ3 ガスを導入することにより、多
結晶シリコン上に連続的に窒化膜を形成することも可能
となる。
としても使用可能である。例えば、第１のガスインジェ
クタからＳｉＨ4 ガスを導入して、先ず、多結晶シリコ
ン膜を形成し、次に、第２のガスインジェクタからＳｉ
Ｈ2 Ｃｌ2 ガスとＮＨ3 ガスを導入することにより、多
結晶シリコン上に連続的に窒化膜を形成することも可能
となる。
【００４２】本発明のＬＰＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ膜
の生成について更に詳細に説明する。
の生成について更に詳細に説明する。
【００４３】図７に示すように、プロセスチューブ３０
１内にあるインナーチューブ３０４の中を、まずＣＶＤ
膜生成用の原料ガスは、第１のガスインジェクタ３０６
から第１の排気口３１０に向けて、第１のガスの流れ３
２１を発生させ、所定時間保持し、この後、第１のガス
インジェクタ３０６及び第１の排気口３１０を閉じ、次
に、第２のガスインジェクタ３０７から第２の排気口３
１１に向けて、第２のガスの流れ３２２を発生させ、所
定時間保持する。
１内にあるインナーチューブ３０４の中を、まずＣＶＤ
膜生成用の原料ガスは、第１のガスインジェクタ３０６
から第１の排気口３１０に向けて、第１のガスの流れ３
２１を発生させ、所定時間保持し、この後、第１のガス
インジェクタ３０６及び第１の排気口３１０を閉じ、次
に、第２のガスインジェクタ３０７から第２の排気口３
１１に向けて、第２のガスの流れ３２２を発生させ、所
定時間保持する。
【００４４】このＬＰＣＶＤ装置において、まず、第１
のガスインジェクタ３０６から第１の排気口３１０に向
けて、第１の排気口３１０での圧力が、例えば、０．５
ｔｏｒｒ以上になる様な第１のガスの流れ３２１を作
り、例えば５分間保持し、次に、第１の排気口３１０及
び第１のガスインジェクタ３０６を閉じた後、第２のガ
スインジェクタ３０７から第２の排気口３１１に向け
て、第２の排気口３１１での圧力が、例えば０．４ｔｏ
ｒｒ以下の圧力になる様に第２のガスの流れ３２２を発
生させ、例えば１５分間保持する。
のガスインジェクタ３０６から第１の排気口３１０に向
けて、第１の排気口３１０での圧力が、例えば、０．５
ｔｏｒｒ以上になる様な第１のガスの流れ３２１を作
り、例えば５分間保持し、次に、第１の排気口３１０及
び第１のガスインジェクタ３０６を閉じた後、第２のガ
スインジェクタ３０７から第２の排気口３１１に向け
て、第２の排気口３１１での圧力が、例えば０．４ｔｏ
ｒｒ以下の圧力になる様に第２のガスの流れ３２２を発
生させ、例えば１５分間保持する。
【００４５】このようにして、ＣＶＤ膜の膜質（例えば
膜厚、膜中の組成等）をインナーチューブのトップから
ボトムまでの間でバラツキを抑えることができる。この
理由はチューブ内の原料ガス分圧が上記膜質に大きく影
響しており、従来方法では、ボトムからトップにかけ
て、分圧の匂配があったが、本発明によれば、図８に示
すように、第１のガスインジェクタ３０６と第２のガス
インジェクタ３０７で形成された膜が互いに補完しあっ
て、トータルとしては目標膜厚を均一にすることができ
る。
膜厚、膜中の組成等）をインナーチューブのトップから
ボトムまでの間でバラツキを抑えることができる。この
理由はチューブ内の原料ガス分圧が上記膜質に大きく影
響しており、従来方法では、ボトムからトップにかけ
て、分圧の匂配があったが、本発明によれば、図８に示
すように、第１のガスインジェクタ３０６と第２のガス
インジェクタ３０７で形成された膜が互いに補完しあっ
て、トータルとしては目標膜厚を均一にすることができ
る。
【００４６】また、上記効果により、チューブ内の原料
ガスの分圧帯域が広がることから、処理可能ウエハ枚数
を増加させることができる。例えば、８インチウエハで
は１００枚／１バッチを、１５０枚／１バッチにするこ
とも可能である。
ガスの分圧帯域が広がることから、処理可能ウエハ枚数
を増加させることができる。例えば、８インチウエハで
は１００枚／１バッチを、１５０枚／１バッチにするこ
とも可能である。
【００４７】以上の実施例を用いることで、原料ガスを
ＳｉＨ4 にした場合、図９（ｂ）に示すように、半導体
基板５０１上に酸化膜５０２が形成され、その酸化膜５
０２上に形成された多結晶シリコン膜５０３上に、連続
的に粗面状の多結晶シリコン５０４を形成することがで
きる。
ＳｉＨ4 にした場合、図９（ｂ）に示すように、半導体
基板５０１上に酸化膜５０２が形成され、その酸化膜５
０２上に形成された多結晶シリコン膜５０３上に、連続
的に粗面状の多結晶シリコン５０４を形成することがで
きる。
【００４８】これまでは、図９（ａ）に示すように、半
導体基板４０１上に酸化膜４０２が形成され、その酸化
膜４０２上に形成された多結晶シリコン膜４０３上に、
自然酸化膜４０４が形成され、その上に粗面状の多結晶
シリコン４０５を形成することになっていたが、上記し
たように、本発明のＣＶＤ膜の形成方法では粗面形状に
悪影響を与える層間の自然酸化膜４０４を無くすことが
できる。更に、コンタミネーションの発生をなくし、パ
ーティクルの発生の低減もしくはパーティクルレスにす
ることができる。
導体基板４０１上に酸化膜４０２が形成され、その酸化
膜４０２上に形成された多結晶シリコン膜４０３上に、
自然酸化膜４０４が形成され、その上に粗面状の多結晶
シリコン４０５を形成することになっていたが、上記し
たように、本発明のＣＶＤ膜の形成方法では粗面形状に
悪影響を与える層間の自然酸化膜４０４を無くすことが
できる。更に、コンタミネーションの発生をなくし、パ
ーティクルの発生の低減もしくはパーティクルレスにす
ることができる。
【００４９】また、連続成長することで、従来、２回に
分けて成長させていた工程を１回の成長で済ますことが
でき、工程を削減することができる。
分けて成長させていた工程を１回の成長で済ますことが
でき、工程を削減することができる。
【００５０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００５１】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。
よれば、以下のような効果を奏することができる。
【００５２】（１）従来のＬＰＣＶＤ装置に、第２の排
気口及び第２のガスインジェクタを付加するようにした
ので、原料ガスの流れをＬＰＣＶＤ装置の下部から上部
への第１の流れと、上部から下部への第２の流れの両方
向に流すことが可能になり、ガスの方向性を数回変更さ
せることで、インナーチューブ内の原料ガス分布を平均
的に見ると均一にすることができる。
気口及び第２のガスインジェクタを付加するようにした
ので、原料ガスの流れをＬＰＣＶＤ装置の下部から上部
への第１の流れと、上部から下部への第２の流れの両方
向に流すことが可能になり、ガスの方向性を数回変更さ
せることで、インナーチューブ内の原料ガス分布を平均
的に見ると均一にすることができる。
【００５３】（２）第１のガスインジェクタと第２のガ
スインジェクタで形成された膜が互いに補完しあって、
トータルとしては均一な目標膜厚を得ることができる。
スインジェクタで形成された膜が互いに補完しあって、
トータルとしては均一な目標膜厚を得ることができる。
【００５４】（３）チューブ内の原料ガスの分圧帯域が
広がることから、処理可能ウエハ枚数を増加させること
ができる。
広がることから、処理可能ウエハ枚数を増加させること
ができる。
【００５５】（４）異種のＣＶＤ膜を連続成長できるた
め、２層間にこれまでの成長方法では必ず発生してい
た、自然酸化膜、コンタミネーションの発生を無く
し、パーティクルの発生の低減もしくはパーティクル
レスにすることができる。
め、２層間にこれまでの成長方法では必ず発生してい
た、自然酸化膜、コンタミネーションの発生を無く
し、パーティクルの発生の低減もしくはパーティクル
レスにすることができる。
【００５６】（５）ＣＶＤ膜の連続成長が可能なため、
工程の削減を図ることができる。
工程の削減を図ることができる。
【図１】本発明の第１実施例を示すＬＰＣＶＤ装置の断
面図である。
面図である。
【図２】本発明のＬＰＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ膜を生
成する概略工程を示す図である。
成する概略工程を示す図である。
【図３】本発明のＮ2 ガスを下部から導入し上部方向へ
向けて排気した時の圧力分布例を示す図である。
向けて排気した時の圧力分布例を示す図である。
【図４】従来のＬＰＣＶＤ装置の断面図である。
【図５】従来のＬＰＣＶＤ装置による粗面状の多結晶シ
リコン膜の形成状態を示す断面図である。
リコン膜の形成状態を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施例を示すＬＰＣＶＤ装置の断
面図である。
面図である。
【図７】本発明のＬＰＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ膜の生
成の説明図である。
成の説明図である。
【図８】本発明のＬＰＣＶＤ装置を用いた半導体ウエハ
の位置に対するＣＶＤ膜の膜厚を示す図である。
の位置に対するＣＶＤ膜の膜厚を示す図である。
【図９】ＬＰＣＶＤ装置を用いた半導体ウエハへのＣＶ
Ｄ膜の生成状態を示す断面図である。
Ｄ膜の生成状態を示す断面図である。
１０１，２０１，３０１ プロセスチューブ
１０２，２０２ ヒータコア
１０３，２０３ 半導体ウエハ
１０４，２０４，３０４ インナーチューブ
１０５，２０５ 石英断熱筒
１０６，２０６，３０６ 第１のガスインジェクタ
１０７，２０７，３０７ 第２のガスインジェクタ
１１０，２１０，３１０ 第１の排気口
１１１，２１１，３１１ 第２の排気口
３２１ 第１のガスの流れ
３２２ 第２のガスの流れ
５０１ 半導体基板
５０２ 酸化膜
５０３ 多結晶シリコン膜
５０４ 粗面状の多結晶シリコン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−347257（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−343412（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−74587（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−147246（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−166742（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−1380（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−10239（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/205
C23C 16/00 - 16/56
Claims (4)
- 【請求項１】 上部が開口するインナーチューブ内に半
導体ウエハをセットし、該半導体ウエハ上に膜を形成す
る減圧型気相成長装置において、 （ａ）前記インナーチューブ外に連通する第１の排気口
と、 （ｂ）前記インナーチューブの下部に配置されるととも
に、該インナーチューブ内の下部に連通する第２の排気
口と、 （ｃ）前記インナーチューブ内の下部に配置されるとと
もに、前記第１の排気口の位置に対して、前記半導体ウ
エハを挟んで左右方向に逆の位置に配置される第１のガ
スインジェクタと、 （ｄ）前記インナーチューブ内の上部に配置されるとと
もに、前記第２の排気口の位置に対して、前記半導体ウ
エハを挟んで左右方向に逆の位置に配置される第２のガ
スインジェクタとを具備することを特徴とする減圧型気
相成長装置。 - 【請求項２】 上部が開口するインナーチューブ内に半
導体ウエハをセットし、該半導体ウエハ上に膜を形成す
る減圧型気相成長装置を用いた気相成長方法において、 （ａ）前記インナーチューブ外に連通する第１の排気口
と、前記インナーチューブの下部に配置されるととも
に、該インナーチューブ内の下部に連通する第２の排気
口と、前記インナーチューブ内の下部に配置されるとと
もに、前記第１の排気口の位置に対して、前記半導体ウ
エハを挟んで左右方向に逆の位置に配置される第１のガ
スインジェクタと、前記インナーチューブ内の上部に配
置されるとともに、前記第２の排気口の位置に対して、
前記半導体ウエハを挟んで左右方向に逆の位置に配置さ
れる第２のガスインジェクタとを備え、 （ｂ）前記第１の排気口を開いて第１のガスインジェク
タからガスを供給する工程と、 （ｃ）前記第２の排気口を開いて第２のガスインジェク
タからガスを供給する工程とを施すことを特徴とする気
相成長方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の気相成長方法において、
前記（ｂ）工程及び（ｃ）工程を数回繰り返して膜の形
成を行うことを特徴とする気相成長方法。 - 【請求項４】 上部が開口するインナーチューブ内に半
導体ウエハをセットし、その半導体ウエハ上に膜を形成
する減圧型気相成長装置を用いた気相成長方法におい
て、 （ａ）前記インナーチューブ外に連通する第１の排気口
と、前記インナーチューブの下部に配置されるととも
に、該インナーチューブ内の下部に連通する第２の排気
口と、前記インナーチューブ内の下部に配置されるとと
もに、前記第１の排気口の位置に対して、前記半導体ウ
エハを挟んで左右方向に逆の位置に配置される第１のガ
スインジェクタと、前記インナーチューブ内の上部に配
置されるとともに、前記第２の排気口の位置に対して、
前記半導体ウエハを挟んで左右方向に逆の位置に配置さ
れる第２のガスインジェクタとを備え、 （ｂ）前記第１の排気口を開いて第１のガスインジェク
タから第１のガスを供給する工程と、 （ｃ）前記第２の排気口を開いて第２のガスインジェク
タから第２のガスを供給する工程と、 （ｄ）上記工程を繰り返し、異種の連続積層膜を形成す
る工程とを施すことを特徴とする気相成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27411594A JP3380343B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 減圧型気相成長装置及びそれを用いた気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27411594A JP3380343B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 減圧型気相成長装置及びそれを用いた気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08139029A JPH08139029A (ja) | 1996-05-31 |
| JP3380343B2 true JP3380343B2 (ja) | 2003-02-24 |
Family
ID=17537229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27411594A Expired - Fee Related JP3380343B2 (ja) | 1994-11-09 | 1994-11-09 | 減圧型気相成長装置及びそれを用いた気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3380343B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100339846B1 (ko) * | 1999-05-13 | 2002-06-07 | 윤종용 | 반도체소자 제조용 공정튜브 |
| JP5195227B2 (ja) * | 2008-09-25 | 2013-05-08 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置及びこの使用方法 |
| WO2017037937A1 (ja) * | 2015-09-04 | 2017-03-09 | 株式会社日立国際電気 | 反応管、基板処理装置および半導体装置の製造方法 |
-
1994
- 1994-11-09 JP JP27411594A patent/JP3380343B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08139029A (ja) | 1996-05-31 |
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