JPH08172084A - 半導体成膜方法及びその装置 - Google Patents

半導体成膜方法及びその装置

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JPH08172084A JP6334400A JP33440094A JPH08172084A JP H08172084 A JPH08172084 A JP H08172084A JP 6334400 A JP6334400 A JP 6334400A JP 33440094 A JP33440094 A JP 33440094A JP H08172084 A JPH08172084 A JP H08172084A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体成膜処理中の反応ガスの絶対圧を一定に
保持し、製品品質を安定させる。 【構成】大気圧でウェーハに薄膜を成膜する半導体成膜
方法に於いて反応室に反応性ガス、不活性ガスを同時に
供給し、両者の流量を調整することで反応性ガスの分圧
を一定にし、成膜品質の安定化を図る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置、特にシ
リコンウェーハ表面に酸化膜等の薄膜を生成する半導体
成膜方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程の１つに絶縁膜としての
酸化膜をウェーハ表面に生成する工程があり、該工程は
酸化装置により行われる。図３に於いて従来の酸化装置
を説明する。
【０００３】反応管１の内部にはウェーハ２を水平姿勢
で多段に装填したボート３が装入されており、該ボート
３は反応管１の下端を気密に閉塞する炉口蓋４にボート
載置台５を介して立設されている。反応管１の天井面に
は複数のガス導入口６が穿設され、該ガス導入口６には
ガス導入管７が連通し、前記反応管１の側壁下端には排
気管８が連通している。前記ガス導入管７は図示しない
酸素ガス源に接続され、該ガス導入管７には弁９、該弁
９の上流に流量調整器１０が設けられている。
【０００４】図４を参照して従来例に於ける酸化作用を
説明する。
【０００５】ウェーハ２をボート３に装填した状態で前
記反応管１に装入する。反応管１内部を５〜１０℃／mi
n の勾配で昇温させ、設定温度（図４では９００℃）で
一定に保持する。前記排気管８を開いてガス導入管７よ
り酸素が反応管１内に供給され、ウェーハ２表面を酸化
させ、処理後のガスは前記排気管８より排気される。
【０００６】酸化処理が完了すると、２〜５℃／min の
勾配で降温させ、所定温度、例えば８００℃迄降温した
ところで維持し、所要時間経過後前記ボート３を反応管
１から取出す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記排気ガスは最終的
には大気に排出されるので、排気ガスの背圧は大気圧に
大きく影響される。又、従って反応管１内部の圧力は大
気圧の影響を受ける。更にウェーハの酸化速度は酸素の
絶対圧に関係しているので、大気圧の変動は酸素の絶対
圧の変動となり、大気圧の変動に伴い、酸化速度が変化
する。従って、酸化処理の品質が酸化処理をする場合の
大気圧により変化し安定しないという問題があった。
【０００８】本発明は斯かる実情に鑑み、酸化処理等処
理中の反応ガスの絶対圧を一定に保持して製品品質の安
定を改善するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、大気圧でウェ
ーハに薄膜を成膜する半導体成膜方法に於いて反応室に
反応性ガス、不活性ガスを同時に供給し、反応性ガスの
分圧を一定にすることを特徴とする半導体成膜方法に係
り、又反応管に反応ガスを供給する反応ガス供給管、不
活性ガスを供給する不活性ガス供給管を反応管に連通
し、前記反応ガス供給管、不活性ガス供給管にそれぞれ
流量調整器を設け、気圧計の測定結果を基に両流量調整
器の少なくとも一方の流量制御を行う制御器を設けたこ
とを特徴とする半導体成膜装置に係るものである。
【００１０】
【作用】反応ガスと不活性ガスとを同時に供給し、反応
ガスと不活性ガスとの流量を変化させることで反応ガス
の分圧を所要の絶対値に保持する。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。
【００１２】図１に於いて、図３中で示したものと同一
のものには同符号を付してある。
【００１３】反応管１の内部にはウェーハ２を水平姿勢
で多段に装填したボート３が装入されており、該ボート
３は反応管１の下端を気密に閉塞する炉口蓋４にボート
載置台５を介して立設されている。反応管１の天井面に
は複数のガス導入口６が穿設され、該ガス導入口６には
ガス導入管７が連通し、前記反応管１の側壁下端には排
気管８が連通している。前記ガス導入管７は２つに分岐
し、一方の反応ガス供給管１１が図示しない反応ガス源
としての酸素ガス源に接続され、他方の不活性ガス供給
管１２は図示しない不活性ガス源に接続されている。
【００１４】前記反応ガス供給管１１には流量調整器１
０が設けられ、該流量調整器１０の下流上流にそれぞれ
弁９、弁１３が設けられ、又前記不活性ガス供給管１２
には流量調整器１４が設けられ、該流量調整器１４の下
流上流にそれぞれ弁１５、弁１６が設けられている。
【００１５】前記流量調整器１０、流量調整器１４の流
量を制御する制御器１７を設け、該制御器１７には気圧
計１８による検出圧力を入力している。
【００１６】以下、図２を参照して作用を説明する。
【００１７】弁１３、弁９を開き制御器１７により流量
調整器１０の流量設定を行い、反応管１内に一定流量の
酸素ガスを供給する。又前記弁１６、弁１５を開き不活
性ガスをガス導入管７を経て反応管１内に供給し得る状
態とし、制御器１７により流量調整器１４の流量設定を
する。該流量設定は基準大気圧で酸素ガスの絶対圧が設
定圧力となる様な流量である。
【００１８】前記気圧計１８が検出した大気圧の値が前
記制御器１７に入力される。該制御器１７は検出された
大気圧と基準大気圧との偏差を演算し、該偏差の下で酸
素ガスの絶対圧が一定となる様な不活性ガスの流量を演
算し、演算された流量となる様前記流量調整器１４の流
量を制御する。
【００１９】又、不活性ガスの流量を一定として、酸素
ガスの流量を大気圧に応じて変化させ、酸素ガスの分圧
を一定としてもよく、更に不活性ガス、酸素ガスの一方
を規則的、即ち所定の関数式に従って変化させ、他方を
この変化、及び大気圧の変化に対応させて変化させても
よい。
【００２０】尚、不活性ガス、酸素ガス、大気圧、酸素
ガス分圧の関係式は、 不活性ガス流量：ｘ 酸素ガス流量 ：ｙ 酸素ガス分圧 ：ｚ 大気圧 ：ｗとすると、数式１、数式２の通りで
あり、該数式１、数式２に示される演算式が前記制御器
１７に予め設定入力されており、該制御器１７に於いて
以下の如く演算され、流量調整器１０、流量調整器１４
が制御される。
【００２１】
【数１】ｘ＝ｙ（ｗ／ｚ−１）
【００２２】
【数２】ｙ＝ｘ（ｗ／ｚ−１）-1
【００２３】酸素ガスの流量を一定とし、酸素分圧を一
定にする場合は、検出された大気圧、設定された酸素分
圧を基に、前記数式１により不活性ガスの流量を演算
し、該演算した流量となる様前記弁１５に制御信号を出
力する。又、不活性ガスの流量を一定とし、酸素分圧を
一定にする場合は、検出された大気圧、設定された酸素
分圧を基に、前記数式２により酸素ガスの流量を演算
し、前記流量調整器１０が演算流量となる様制御され
る。更に、不活性ガス、酸素ガスの一方を規則的に変化
させた場合も、数式１、数式２のいずれかにより変数を
演算して酸素ガスの分圧が一定となる様制御される。
【００２４】酸素ガスの流量を一定とし、酸素分圧を９
００hpa に一定にする場合の具体例を表１に示す。表１
に示される数値は前記数式１に基づき演算される。
【００２５】
【表１】
【００２６】而して、大気圧が変動しても不活性ガスの
流量を変化させることで酸素ガスの分圧を一定に保持す
ることができる。又、反応室の圧力を大気圧と略等しく
することから現状の酸化炉をそのまま使うことができ
る。
【００２７】次に、制御の態様について、第１はウェー
ハ２の処理開始前、或はウェーハの装入後昇温が完了す
る前迄の間の所要の時期に気圧計１８による大気圧検出
を行い、酸素ガスの分圧を設定値に維持する為の処理中
の不活性ガス、酸素ガスの流量を演算し、処理中は流量
を一定とする。
【００２８】又、第２の態様として、第１の態様に加え
てウェーハ処理中に少なくとも１回、気圧計１８の検出
結果を取込み、流量の調整を行っても良く、更に第３の
態様として所要時間間隔で前記気圧計１８の検出結果を
取込み、間欠的に流量の調整を行っても良く、或は前記
気圧計１８の検出結果を連続的に取込み、連続的に流量
の調整を行っても良い。どの制御態様を選択するかは、
工場の立地条件を行使し決定すれば良く、例えば気象変
化の多い地方では、大気圧も変化しやすく、第３の態様
を選択する等であり、大気変化の少ない場所では第１の
態様、又は第２の態様で充分である。
【００２９】而して、地域差、例えば高度の異なる場所
での処理条件の相違を解消することができ、処理データ
の互換性を可能とし、又各バッチ毎の誤差、装置間の誤
差、工場間の誤差を解消できる。
【００３０】尚、本発明は酸化装置に限らず、燐拡散装
置、ＰＹＲＯ酸化（水素ガス燃焼酸化）装置、塩化水素
酸化装置等にも不活性ガスを併用して、反応ガス、酸化
ガス分圧を制御して製品品質の安定化を図り得ることは
言う迄もない。
【００３１】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、反応ガ
スの絶対圧を一定にすることができるので、常に一定の
膜厚、膜質が得られ、製品品質、再現性が向上し、又反
応室の圧力と大気圧とが略等しいことから現状の酸化炉
を改良することなくそのまま使用することができる等の
優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図２】同前実施例の作動を説明するフローチャートで
ある。
【図３】従来例を示す概略図である。
【図４】酸化膜生成を示す線図である。
【符号の説明】
１ 反応管 ２ ウェーハ １０ 流量制御器 １１ 反応ガス供給管 １２ 不活性ガス供給管 １４ 流量制御器 １７ 制御器 １８ 気圧計

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 大気圧でウェーハに薄膜を成膜する半導
    体成膜方法に於いて反応室に反応性ガス、不活性ガスを
    同時に供給し、反応性ガスの分圧を一定にすることを特
    徴とする半導体成膜方法。
  2. 【請求項２】 大気圧の変化に対して不活性ガス流量を
    変化させ、反応性ガスの分圧を一定にする請求項１の半
    導体成膜方法。
  3. 【請求項３】 大気圧の変化に対して反応ガス流量を変
    化させ、反応性ガスの分圧を一定にする請求項１の半導
    体成膜方法。
  4. 【請求項４】 大気圧の変化に対して、反応ガス、不活
    性ガスのいずれか一方の流量を規則的に変化させ、他方
    の流量を前記一方の流量変化、大気圧変化に対応させ変
    化させ、反応性ガスの分圧を一定にする請求項１の半導
    体成膜方法。
  5. 【請求項５】 ウェーハの成膜処理前に測定した大気圧
    を基に反応ガス流量、不活性ガスの流量を決定し、成膜
    処理中反応ガス流量、不活性ガスの流量を一定とした請
    求項２から請求項４の半導体成膜方法。
  6. 【請求項６】 ウェーハの成膜処理前、及びウェーハ処
    理中に少なくとも１回大気圧を測定し、測定した各大気
    圧に対応させ、反応ガス流量、不活性ガスの流量を決定
    し、成膜処理中反応ガス流量、不活性ガスの流量を一定
    とした請求項２から請求項４の半導体成膜方法。
  7. 【請求項７】 大気圧を連続的に測定し、該測定結果に
    対応させ、反応ガス流量、不活性ガスの流量の少なくと
    も一方を連続的に変化させる請求項２から請求項４の半
    導体成膜方法。
  8. 【請求項８】 反応管に反応ガスを供給する反応ガス供
    給管、不活性ガスを供給する不活性ガス供給管を反応管
    に連通し、前記反応ガス供給管、不活性ガス供給管にそ
    れぞれ流量調整器を設け、気圧計の測定結果を基に両流
    量調整器の少なくとも一方の流量制御を行う制御器を設
    けたことを特徴とする半導体成膜装置。
  9. 【請求項９】 制御器が、大気圧の変化、不活性ガス流
    量、反応ガス流量、反応ガス分圧、大気圧を変数とし、
    反応ガス分圧を一定にする為の反応ガス、不活性ガスの
    流量を演算する演算式を搭載する請求項８の半導体成膜
    装置。
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