JPH04127432A - 常圧cvd装置 - Google Patents

常圧cvd装置

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JPH04127432A
JPH04127432A JP24959690A JP24959690A JPH04127432A JP H04127432 A JPH04127432 A JP H04127432A JP 24959690 A JP24959690 A JP 24959690A JP 24959690 A JP24959690 A JP 24959690A JP H04127432 A JPH04127432 A JP H04127432A
Authority
JP
Japan
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gas
temperature
heating
semiconductor wafer
inert gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP24959690A
Other languages
English (en)
Inventor
Susumu Suenaga
末永 享
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYUSHU ELECTRON METAL CO Ltd
Osaka Titanium Co Ltd
Original Assignee
KYUSHU ELECTRON METAL CO Ltd
Osaka Titanium Co Ltd
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Publication date
Application filed by KYUSHU ELECTRON METAL CO Ltd, Osaka Titanium Co Ltd filed Critical KYUSHU ELECTRON METAL CO Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、半導体製造プロセスに使用される常圧C1
VD装置の改良に係り、反応ガス分離用不活性ガスをウ
ェーハの加熱温度域まで加熱することにより、ガス噴射
時に生じる半導体ウェーハ表面の温度差を軽減して得ら
れる膜厚の均一性を向上させた常圧CVD装置に関する
従来の技術 一般的な常圧CVD装置は、第4図に示すようにコンベ
アベルト(1)により半導体ウェーハ(2)ヲヒーター
(3)により加熱された2マッフル(4)内に搬送し、
反応ガスのSiH4,02及び反応ガスを分離させるた
めのN2などの不活性ガスを、噴射口を同心状に配置し
たノズル(5)より、加熱された半導体ウェーハ(2)
に表面に噴射させて、化学反応させSiO2膜をウェー
ハ表面に成長させる構成からなっている。
各種ガスを半導体ウェーハ(2)に表面に噴射するため
のノズル(5)の詳細は、第5図に示す如く、3つの噴
射口を同心状に配置してあり、このSiO2膜を成長さ
せる過程において、中心部ノズル(6)より反応ガスの
SiH4、最外周ノズル(8)より02ガスを噴射し、
ヒーター(3)によって350〜450℃に加熱された
半導体ウェーハ(2)上にSiO2膜を成長させるが、
ノズル(6X8)出口から半導体ウェーハ(2)に至る
までにおける両者間の反応を防止するため、両ノズル(
6X8)間の中間ノズル(7)よりN2ガスをパージし
ていた。
発明が解決しようとする課題 しかし、上記の従来装置によれば、成膜されたSiO2
膜厚にばらつきが生じる問題があった。
そこで、2マッフル(4)内の温度分布を測定したとこ
ろ、第6図に示す如く、ノズル(5)を配置した箇所の
下方近傍に温度低下がみられた。
これは、半導体ウェーハ表面でSiH4と02ガスを化
学反応をさせる際に、同時にSiH4と02を分離する
ためのN2ガスを流し込むことにより、半導体ウェーハ
表面が冷却され温度差が生じたもので、結果としてSi
O2膜厚にばらつきが生じることを知見した。
この発明は、従来装置によるSiO2膜厚にばらつきが
生じる問題を解消することを目的とし、半導体ウェーハ
表面温度差を軽減することにより、SiO2膜厚のばら
つきをなくすことができる構成からなる常圧CVD装置
の提供を目的としている。
課題を解決するための手段 この発明は、 反応ガス及び反応ガス分離用不活性ガスを、加熱された
ウェーハ上に噴射させて、ウェーハ表面にSiO2膜を
成長させる常圧CVD装置において、不活性ガスをウェ
ーハの加熱温度域まで加熱可能な加熱手段を設けたこと
を特徴とする常圧CVD装置である。
また、この発明は、上記構成において、2マッフル内の
加熱温度測定手段と、測定した2マッフル内の雰囲気温
度に応じて不活性ガスの加熱温度を決定し加熱手段を制
御する制御手段を設けたことを特徴とする常圧CVD装
置である。
さらに、この発明は、上記各構成において、ウェーハ表
面の加熱温度測定手段と、測定したウェーハ表面加熱温
度に応じて不活性ガスの加熱温度を決定し加熱手段を制
御する制御手段を設けたことを特徴とする常圧CVD装
置である。
作用 この発明は、反応ガス分離用として反応ガス量の士数倍
も大量に導入される不活性ガスが、ガス噴射時に半導体
ウェーハ表面を冷却していることに鑑み、この不活性ガ
スを例えばウェーハの加熱温度域まで加熱することによ
り、ガス噴射時に生じる半導体ウェーハ表面の温度差を
軽減でき、成膜する膜厚の均一性を向上することを要旨
とする。
また、反応ガス分離用不活性ガスは、前述の中間ノズル
よりパージされるほか、各反応ガス中にキャリアガスと
して混入されるため、パージ用不活性ガスをウェーハの
加熱温度域あるいはそれを越える温度域まで加熱するほ
か、上記キャリアガス用不活性ガスを後述するパージ用
不活性ガスの加熱手段、制御手段で加熱すことが望まし
いが、反応ガスを活性化させすぎるほど加熱すると、成
膜制御が困難となるため、例えば、02ガスのキャリア
カニスは400〜450℃程度まで、SiH4ガスのキ
ャリアガスは300℃程度まで加熱することが好ましい
パージ用不活性ガスの加熱手段は、実施例に示す如き、
不活性ガスの供給管をこれに巻回したタンクルヒーター
により加熱し、通過するガスを加熱する手段のほか、熱
媒と不活性ガスを直接接触させない構成の熱交換器にて
加熱する方法などが採用でき、高温となった不活性ガス
の高熱で不純物などが溶出しないよう配管や熱交換器等
の材質を選定する必要があり、例えば石英製のノズル配
管を用いることが好ましい。
2マッフル内の加熱温度測定手段は、熱電対などの温度
センサを2マッフル内の所要箇所に配設して、2マッフ
ル内の雰囲気温度を測定したり、不活性ガスのノズル先
端部あるいはその近傍内周面に熱電対などの温度センサ
を埋設して、不活性ガスの加熱温度あるいはノズル近傍
の温度を測定して、2マッフル内の雰囲気温度の測定の
補足するのもよい。
ウェーハ表面の加熱温度測定手段は、2マッフル内の所
要箇所から間接的にウェーハ表面温度を測定したり、ノ
ズル先端部にセンサを埋設して間接的にウェーハ表面温
度を測定することができる。
パージ用不活性ガスの加熱温度を所要温度に調整、維持
するための加熱手段を制御する制御手段は、加熱手段の
構成に応じて適宜選定されるが、例えば、不活性ガスの
供給管に巻回した電気ヒーターの場合、供給管表面温度
を測定して所要温度となるように電源の電圧、電流、周
波数を制御するオープンループ制御、さらに不活性ガス
のノズル先端部あるいはその近傍内周面に埋設した熱電
対なと測定した不活性ガスの加熱温度をフィードバック
するクローズトループ制御することができる。
また、不活性ガスの加熱温度を制御する制御器に、測定
した2マッフル内の雰囲気温度あるいはウェーハ表面の
加熱温度信号をフィードバックして、不活性ガス温度を
所要範囲にあるいはウェーハ表面温度になるようクロー
ズトループ制御器ることができる。
さらに、ウェーハを加熱するヒーターの加熱温度信号を
フィードバックすることもできる。
実施例 この発明による常圧CVD装置は、前述した従来装置の
構成において、第1図に示す如く、N2ガスパージする
ための中間ノズル(7)の上流側ガス供給管に、タンタ
ルヒーター(10)を付設してその加熱温度制御を電源
の電流を調整する制御器(11)で行う構成となしであ
る。
タンタルヒーター(10)の制御器(11)はN2ガス
供給管温度を測定する温度センサーからの信号にて出力
制御するほか、02ガス供給用最外周ノズル(8)の先
端近傍に付設した2マッフル内の雰囲気温度センサーか
らの信号をフィードバックするクローズトループ制御す
る構成からなる。
02、SiH4、N2ガスを各供給ノズル(6X7X8
)より、下記条件で送り込み、そのうちのN2ガスを加
熱(350〜450℃)された半導体ウェーハ(2)と
同温域となるまで加熱して供給した。
この発明による常圧CVD装置により、2マッフル内の
雰囲気温度は第2図に示す如く、従来に比較して著しく
均一化され、得られた半導体ウェーハのSiO2膜厚ば
らつきの結果を第3図に示す。
また、N2ガスを全く加熱しない従来の常圧CVD装置
で得られた半導体ウェーハのSiO2膜厚ばらつきの結
果を第7図に示す。
この発明による常圧CVD装置により得られた半導体ウ
ェーハのSiO2膜厚ばらつきの改善率は、従来に比較
して1.3%向上した。
さらに制御器(11)にN2ガス供給用中間ノズル(7
)先端内周面に埋設したN2ガス温度センサーがらの信
号をフィードバックするクローズトループ制御したとこ
ろ、のSiO2膜厚ばらつきの改善率は、従来に比較し
て2.0%向上した。
最外周ノズルのガス流量 02 1.20 l/min+N2 3.80 l/m
in中間ノズルのガス流量    N2 13.5 l
/min中心部ノズルのガス流量 SiH40,31/min+N2 4.701/min
発明の効果 この発明による常圧CVD装置は、N2ガスそのものの
温度を加熱することにより膜厚のばらつきに大きく影響
すると考えられる半導体ウェーハの表面温度のばらつき
を防止することが可能となり、かつ半導体ウェーハその
ものにダメージを発生させることなく、実施例に示す如
く、膜厚のばらつきを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による常圧CVD装置の主要部を示す
説明図である。 第2図はこの発明による常圧CVD装置の2マッフル内
の雰囲気温度を示すグラフである。 第3図と第7図は成膜後の半導体ウェーハの表面状態を
示すコンピュータの解析図であり、第3図はこの発明に
よる常圧CVD装置の場合、第7図は従来の常圧CVD
装置の場合である。 第4図は従来の常圧CVD装置の全体構成を示す説明図
である。 第5図は従来の常圧CVD装置の主要部を示す説明図で
ある。 第6図は従来の常圧CVD装置の2マッフル内の雰囲気
温度を示すグラフである。 1・・・コンベアベルト、2・・・半導体ウェーハ、3
・・・ヒーター、4・・・2マッフル、5・・・ノズル
、6・・・中心部ノズル、7・・・中間ノズル、計・最
外周ノズル、10・・・タンクルヒーター11・・・制
御器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 反応ガス及び反応ガス分離用不活性ガスを、加熱された
    ウェーハ上に噴射させて、ウェーハ表面にSiO_2膜
    を成長させる常圧CVD装置において、不活性ガスをウ
    ェーハの加熱温度域まで加熱可能な加熱手段を設けたこ
    とを特徴とする常圧CVD装置。 2 マッフル内の加熱温度測定手段と、測定したマッフル内
    の雰囲気温度に応じて不活性ガスの加熱温度を決定し加
    熱手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請
    求項1記載の常圧CVD装置。 3 ウェーハ表面の加熱温度測定手段と、測定したウェーハ
    表面加熱温度に応じて不活性ガスの加熱温度を決定し加
    熱手段を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請
    求項1記載の常圧CVD装置。
JP24959690A 1990-09-18 1990-09-18 常圧cvd装置 Pending JPH04127432A (ja)

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JP24959690A JPH04127432A (ja) 1990-09-18 1990-09-18 常圧cvd装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5407486A (en) * 1992-05-14 1995-04-18 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha CVD apparatus
JP2002134518A (ja) * 2000-10-27 2002-05-10 Mitsubishi Materials Silicon Corp 抵抗率を調整したシリコンウェーハ及びそのウェーハの製造方法
JP2002134513A (ja) * 2000-10-27 2002-05-10 Mitsubishi Materials Silicon Corp シリコンウェーハの熱処理方法
WO2009122790A1 (ja) * 2008-03-31 2009-10-08 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置,基板処理方法

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