JPH04261013A - 化学気相成長装置 - Google Patents

化学気相成長装置

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JPH04261013A
JPH04261013A JP3001910A JP191091A JPH04261013A JP H04261013 A JPH04261013 A JP H04261013A JP 3001910 A JP3001910 A JP 3001910A JP 191091 A JP191091 A JP 191091A JP H04261013 A JPH04261013 A JP H04261013A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
reaction vessel
chemical vapor
vapor deposition
deposition apparatus
Prior art date
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Pending
Application number
JP3001910A
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English (en)
Inventor
Kenji Kishibe
岸部 健治
Yuichi Nakajima
裕一 中島
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、その内部で個体生成反
応が起こるチャンバーを有する半導体製造装置に関し、
特に半導体ウエハ上に薄膜を形成する際に使用する化学
気相成長装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、個体生成反応が起こる反応チャン
バを有する半導体製造装置としては、成膜装置,プラズ
マエッチング装置等があるが、ここでは図4によって常
圧CVD装置(化学気相成長装置)について説明する。 図4は従来の化学気相成長装置の概略構成を示す断面図
で、同図において1はシリコンウエハ(以下、単にウエ
ハという)、2はこのウエハ1を支持するステージで、
このステージ2の下側には、ヒータあるいはランプ等に
よって構成された加熱機構3が配置されている。4は反
応容器としての反応室チャンバーで、この反応室チャン
バー4は上述した各部材を覆う構造とされ、上部には反
応ガス5を吹き出すためのガスディスパージョンヘッド
6が装着されている。また、この反応室チャンバー4の
下部には、排気ダクト7が設けられている。
【0003】次に、このように構成された従来の化学気
相成長装置の動作を、層間絶縁膜の一種であるシリコン
酸化膜を常圧において生成する場合について説明する。 先ずステージ2上に載置したウエハ1を、加熱機構3に
よって所定温度(350〜450℃)にまで加熱する。 そして、この状態で、反応ガスの一種であるモノシラン
(SiH4)と、酸化剤である酸素(O2)あるいは珪
酸エチルTEOS(Tetra−Ethyl−Orth
o−Silicate)と、オゾン(O3)とを混合さ
せ、ガスディスパージョンヘッド6から吹き出させる。 ガスディスパージョンヘッド6から吹き出されたガス5
は、ウエハ1上でシリコン酸化膜(SiO2)を形成す
る。この際の反応式は下記の式(1)あるいは式(2)
に示すようになる。
【0004】 SiH4+O2→SiO2+2H2・・・(1)Si(
OC2H5)4+O3→SiO2+R・・・(2)そし
て、反応後のガスおよび未反応のガスは、図4中矢印A
で示すように排気ダクト7を通って装置外へ排出される
。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように構成された
従来の化学気相成長装置ではウエハ1上以外で反応した
反応物が反応室チャンバー4の内壁に付着し、これが処
理を行うにつれて徐々に堆積するようになる。このため
、微小粒子状の異物がウエハ1上の堆積膜中に取り込ま
れたり、堆積膜上に付着したりして膜厚の均一性が低下
し、所望の膜質が得られないという問題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明に係る化学気
相成長装置は、反応容器を、半導体ウエハを保持するウ
エハステージが出し入れ自在に設けられかつ鉛直方向へ
延設された筒部と、この筒部の上縁に一連に設けられ、
上方へ向かうにしたがって開口幅が次第に狭められて上
端に液体注入口が開口された反応容器上壁部と、前記筒
部の下縁に一連に設けられた液体排出用底部とによって
形成し、前記液体注入口に、前記反応容器上壁部および
筒部の内壁面を伝って流下する量をもって液体を注入す
る注入装置を連通させたものである。第2の発明に係る
化学気相成長装置は、第1の発明の化学気相成長装置に
おいて、液体を純水としたものである。第3の発明に係
る化学気相成長装置は、第1の発明の化学気相成長装置
において、液体をシリコンオイルとしたものである。第
4の発明に係る化学気相成長装置は、第1の発明の化学
気相成長装置において、液体を液体状の有機シランとし
たものである。
【0007】
【作用】本発明によれば、反応容器上部から下部へ向か
って流れる実質的な液体薄膜が反応容器の内壁面に形成
されることになるから、この内壁面に付着しようとする
反応生成物は前記液体薄膜と共に流されて反応容器外へ
排出される。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1ないし図3に
よって詳細に説明する。図1は本発明に係る化学気相成
長装置の平面図、図2は図1におけるII−II線断面
図、図3は図1におけるIII−III線断面図である
。これらの図において前記図4で説明したものと同一も
しくは同等部材については、同一符号を付し詳細な説明
は省略する。これらの図において、11は本発明の化学
気相成長装置に使用する反応容器である。この反応容器
11は、鉛直方向へ延設された断面長方形状を呈する角
筒部12と、この角筒部12の上縁に一連に設けられ、
上方へ向かうにしたがって開口幅が次第に狭められて上
端に液体注入口13が開口された反応容器上壁部14と
、前記角筒部12の下縁に一連に設けられ、下方へ向か
うにしたがって開口幅が次第に狭められて下端に液体排
出口15が開口された反応容器下壁部16とから構成さ
れている。
【0009】前記角筒部12には、ウエハ1を保持する
ためのステージ2がこの角筒部12に対して出し入れ自
在に設けられている。なお、このステージ2としては、
ウエハ1を立てた状態で保持する構造のものが採用され
ており、ウエハ1を加熱する加熱機構3を備えている。 また、この角筒部12には、前記ステージ2と略同じ高
さとなる位置にガスディスパージョンヘッド6および排
気ダクト7が配設されている。そして、前記液体注入口
13には、純水注入装置(図示せず)が連通されている
。この純水注入装置は、前記角筒部12および反応容器
下壁部14の内壁面を伝って流下する量をもって液体注
入口13に純水を注入するように構成されている。すな
わち、純水注入装置を動作させると、純水は反応容器上
壁部14の内壁面を伝って角筒部12の内壁面へ流下す
る。そして、そこから反応容器下壁部16を伝って液体
排出口15に導かれ、この液体排出口15から装置外へ
排出されることになる。また、純水が上述した各部を伝
って流下する際には、図2および図3に示すように各部
の内壁面を全面にわたって覆うような実質的な液体薄膜
(本実施例では水膜)が形成される。なお、図2および
図3において符号17は流下する純水によって形成され
た水膜を示す。18は上述した反応容器11の一部を冷
却するための冷却装置を構成する冷媒通路で、この冷媒
通路18は、角筒部12の外側部であってステージ2の
周囲に取付けられている。
【0010】次に、このように構成された本発明に係る
化学気相成長装置の動作について説明する。先ず、ステ
ージ2に保持させたウエハ1を加熱機構3によって所定
温度にまで加熱する。この状態で従来と同様にして成膜
動作を行う。また、成膜動作時には反応容器11の液体
注入口13から純水を注入し、反応容器11を構成する
各部の内壁面に水膜17を形成させる。そして、ウエハ
1上以外で反応して生成された生成物(SiO2) が
反応容器11の内壁面に付着しようとすると、この生成
物は、反応容器11の内壁を伝って上部から下部へ向か
って流れる水膜17に捕らえられ、反応容器下部へ純水
と共に流されて液体排水口15から排出される。したが
って、気相中に漂う異物の数量が激減すると共に、反応
容器11の内壁面に生成物が付着するようなことはなく
なる。このため、ウエハ1上の堆積膜に取り込まれたり
、付着したりする異物の数量を激減させることができる
と共に、反応容器内壁が常に同じ状態に保たれることに
なって処理ウエハ枚数が数百数千と増加したとしても安
定した状態で反応が行われることになる。
【0011】また、本実施例で示したようにウエハ1を
立てた状態で成膜させると、反応容器11内を落下する
異物(ウエハ1上以外で生成された生成物等)がウエハ
1の膜生成面上に付着するのを防ぐことができる。
【0012】なお、上記実施例では反応容器11内に流
す液体として純水を用いた例を示したが、液体としては
、蒸発することによってウエハ1上の膜中に含有された
り、反応容器11内での気相反応に悪影響を及ぼさない
ように蒸気圧の小さなものを採用することができる。 また、蒸気圧の大きな液体であっても、気相反応に悪影
響を及ぼさないものであれば採用することができる。こ
こで、純水以外に使用可能な液体について詳述する。反
応容器内での加工に気相が関与している場合、例えば反
応物質が気相状態として加工表面に供給される場合には
、反応容器の内壁の液体薄膜から気化する成分は、加工
反応にじょう乱を生じたり、不純物として加工表面に悪
影響を及ぼすことになる。したがって、気化しにくい液
体を液体薄膜として利用することが望ましい。このよう
な液体としては、例えば油回転ポンプに使用されるオイ
ルと主成分が同等な、低蒸気圧のシリコンオイルがある
。逆に、比較的蒸気圧の高い液体を使用する場合には、
第1の場合として、その物質は化学的に安定なものであ
り、加工反応および加工表面に対して化学的に不活性な
ものであることが条件となる。第2の場合として、その
物質が加工反応に関して活性な物質であるとしても、加
工反応に関与するいくつかの主な反応物質の一つと化学
的に同一であるかあるいは同等のものであれば、加工条
件を適当に設定することによって適切な加工を行うこと
が可能となる。この場合の液体薄膜用の液体例としては
、TEOSを原料としてSiO2 膜を堆積するCVD
装置に対して液体状TEOSがある。このようにシリコ
ンオイルや液体状TEOSを使用しても前記実施例と同
等の効果が得られる。なお、反応容器11に取り付けら
れた冷却装置としての冷媒通路18は、反応容器内壁温
度を低下させ、液体薄膜からの気化を抑制することが主
目的であり、液体として液体状TEOSを採用した場合
には可及的気化させなくすることができるといった効果
がある。さらに、異物が反応容器内壁に接近し、液体薄
膜に取り込まれるのを促進させる効果もある。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように第1の発明に係る化
学気相成長装置は、反応容器を、半導体ウエハを保持す
るウエハステージが出し入れ自在に設けられかつ鉛直方
向へ延設された筒部と、この筒部の上縁に一連に設けら
れ、上方へ向かうにしたがって開口幅が次第に狭められ
て上端に液体注入口が開口された反応容器上壁部と、前
記筒部の下縁に一連に設けられた液体排出用底部とによ
って形成し、前記液体注入口に、前記反応容器上壁部お
よび筒部の内壁面を伝って流下する量をもって液体を注
入する注入装置を連通させたため、反応容器上部から下
部へ向かって流れる実質的な液体薄膜が反応容器の内壁
面に形成されることになるから、この内壁面に付着しよ
うとする反応生成物は前記液体薄膜と共に流されて反応
容器外へ排出される。したがって、反応容器内で生成さ
れた異物が半導体ウエハ上の生成膜に取り込まれたり、
付着したりするのを防ぐことができると共に、異物が反
応容器内壁に付着したり、劣性な生成膜が形成されるの
を防ぐことができる。このため、半導体ウエハ上に生成
される膜を均一とすることができ、膜質の安定化を図る
ことができる。また、反応容器に注入する液体を純水と
すると、純水は工場で容易に使用することができる関係
から取扱いが容易になる。液体をシリコンオイルとした
場合には、シリコンオイルは蒸気圧が低い関係から成膜
中に取り込まれ難く、膜質が低下し難くなるという効果
が得られる。液体を液体状の有機シランとした場合には
、有機シランを材料として成膜する場合に不純物汚染の
観点から有利で、このようにしても膜質が低下し難い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る化学気相成長装置の平面図である
。
【図2】図1におけるII−II線断面図である。
【図3】図1におけるIII−III線断面図である。
【図4】従来の化学気相成長装置の概略構成を示す断面
図である。
【符号の説明】
1    ウエハ 2    ステージ 11    反応容器 12    角筒部 13    液体注入口 14    反応容器上壁部 15    液体排出口 16    反応容器下壁部 17    水膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  反応容器内で半導体ウエハに化学気相
    成長膜を生成する化学気相成長装置において、前記反応
    容器を、半導体ウエハを保持するウエハステージが出し
    入れ自在に設けられかつ鉛直方向へ延設された筒部と、
    この筒部の上縁に一連に設けられ、上方へ向かうにした
    がって開口幅が次第に狭められて上端に液体注入口が開
    口された反応容器上壁部と、前記筒部の下縁に一連に設
    けられた液体排出用底部とによって形成し、前記液体注
    入口に、前記反応容器上壁部および筒部の内壁面を伝っ
    て流下する量をもって液体を注入する注入装置を連通さ
    せたことを特徴とする化学気相成長装置。
  2. 【請求項2】  請求項1記載の化学気相成長装置にお
    いて、液体を純水としたことを特徴とする化学気相成長
    装置。
  3. 【請求項3】  請求項1記載の化学気相成長装置にお
    いて、液体をシリコンオイルとしたことを特徴とする化
    学気相成長装置。
  4. 【請求項4】  請求項1記載の化学気相成長装置にお
    いて、液体を液体状の有機シランとしたことを特徴とす
    る化学気相成長装置。
JP3001910A 1991-01-11 1991-01-11 化学気相成長装置 Pending JPH04261013A (ja)

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