JPH09186090A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒状処理容器内における汚染の発生を低減さ
せ、半導体ウェハの歩留りを向上させる。 【解決手段】 処理ガス２が導入される基端部３ａを備
えかつ内部３ｂで半導体ウェハ１の薄膜形成が行われる
筒状処理容器３と、筒状処理容器３の基端部近傍３ｃに
設置されかつ処理ガス２を筒状処理容器３内に噴流する
第１インジェクタ４と、筒状処理容器３内の基端部近傍
３ｃに少なくともその先端部５ａを配置しかつ処理ガス
２を筒状処理容器３の基端部３ａの少なくとも内周面３
ｄに噴流する第２インジェクタ５と、第１インジェクタ
４または第２インジェクタ５もしくはその両者を介して
処理ガス２を筒状処理容器３内に供給するガス供給部６
とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造技術に
おいて、処理ガスを用いた薄膜形成技術に関し、特に、
筒状処理容器の内周面に薄膜を形成して汚染発生を低減
する半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に説明する技術は、本発明を研究、
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。

【０００３】シランガスなどの処理ガスによって半導体
ウェハに成膜処理を行う半導体製造装置として、ＣＶＤ
（Chemical Vapor Deposition)装置が使用されている。

【０００４】ここで、ＣＶＤ装置では、鉄を多く含んだ
炭化珪素製のウェハボートや筒状処理容器（内管とも呼
ぶ）、またはステンレス鋼製の処理ガスのインジェクタ
（ノズルとも呼ぶ）やガス配管などを用いているため、
その筒状処理容器内に鉄汚染などが発生する。

【０００５】ただし、ＣＶＤ装置内における汚染の発生
については、筒状処理容器の内周面に薄膜形成を繰り返
す（前記鉄汚染源上に膜堆積させる）ことにより減少さ
せることができる。

【０００６】なお、ＣＶＤ装置については、例えば、特
開昭６２−１５２５２９号公報に記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術におけるＣＶＤ装置では、半導体ウェハに成膜を行う
際の成膜条件（均熱部での膜厚均一性を確保した成膜方
法）によって成膜処理する場合、筒状処理容器のガス導
入側である炉口部付近の内周面は、その反対側である炉
奥部に比べて薄膜が堆積されにくい。

【０００８】したがって、筒状処理容器における炉口部
の内周面は、薄膜によって覆われにくいため、前記内周
面は、処理ガスの配管やインジェクタなどから発生する
鉄汚染の影響を受けやすい。

【０００９】その結果、筒状処理容器における炉口部の
内周面から鉄汚染が発生し、半導体ウェハの歩留りを減
少させることが問題とされている。

【００１０】本発明の目的は、筒状処理容器内における
汚染の発生を低減させ、半導体ウェハの歩留りを向上さ
せる半導体製造装置を提供することにある。

【００１１】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１３】すなわち、本発明の半導体製造装置は、処
理ガスを用いて半導体ウェハに薄膜形成を行うものであ
り、前記処理ガスが導入される基端部を備えかつ内部で
前記半導体ウェハの薄膜形成が行われる筒状処理容器
と、前記筒状処理容器の基端部近傍に設置されかつ前記
処理ガスを前記筒状処理容器内に噴流する第１インジェ
クタと、前記筒状処理容器内の基端部近傍に少なくとも
その先端部を配置しかつ前記処理ガスを前記筒状処理容
器の基端部の少なくとも内周面に噴流する第２インジェ
クタと、前記第１または第２インジェクタもしくはその
両者を介して前記処理ガスを前記筒状処理容器内に供給
するガス供給部とを有するものである。

【００１４】これにより、第１インジェクタから処理ガ
スを噴流させて筒状処理容器の内周面のほぼ全域を薄膜
によって覆うことができ、さらに、第２インジェクタか
ら処理ガスを噴流させて筒状処理容器の基端部の内周面
を薄膜によって覆うことができる。

【００１５】したがって、筒状処理容器の内周面から発
生する鉄などの汚染の汚染源を被覆することができ、そ
の結果、筒状処理容器内における汚染の発生を低減させ
て半導体ウェハの歩留りを向上させることができる。

【００１６】さらに、本発明の半導体製造装置は、前記
第２インジェクタの先端部に、多方向に向けて前記処理
ガスを噴流する複数個のガス吹き出し口が設けられてい
るものである。

【００１７】また、本発明の半導体製造装置は、前記筒
状処理容器内に前記処理ガスを噴流する際に、前記処理
ガスの流路を前記第１インジェクタまたは前記第２イン
ジェクタに切り換えるガス流路切り換え手段が設けられ
ているものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１９】図１は本発明の半導体製造装置であるＣＶ
Ｄ装置の構造の実施の形態の一例を示す構成概念図であ
る。

【００２０】なお、本実施の形態で説明する半導体製造
装置は、処理ガスを用いて半導体ウェハ１に薄膜形成処
理（成膜処理ともいう）を行うものであり、その一例と
して、シランガスや酸素ガスなどの処理ガス２を用いて
シリコンの半導体ウェハ１上にＳｉＯ₂ 膜を形成するホ
ットウォール形の横形減圧ＣＶＤ装置を取り上げて説明
する。

【００２１】前記ＣＶＤ装置の構成は、処理ガス２が導
入される基端部３ａを備えかつ内部３ｂで半導体ウェハ
１の薄膜形成が行われる筒状処理容器３と、筒状処理容
器３の基端部近傍３ｃに設置されかつ処理ガス２を筒状
処理容器３内に噴流する第１インジェクタ４と、筒状処
理容器３内の基端部近傍３ｃに少なくともその先端部５
ａを配置しかつ処理ガス２を筒状処理容器３の基端部３
ａの少なくとも内周面３ｄに噴流する第２インジェクタ
５と、第１インジェクタ４または第２インジェクタ５も
しくはその両者を介して処理ガス２を筒状処理容器３内
に供給するガス供給部６とからなる。

【００２２】さらに、本実施の形態によるＣＶＤ装置に
は、筒状処理容器３内に処理ガス２を噴流する際に、処
理ガス２の流路を第１インジェクタ４または第２インジ
ェクタ５に切り換えるガス流路切り換え手段である切り
換えバルブ７が設けられている。

【００２３】ここで、筒状処理容器３は、例えば、石英
などによって形成され、内部３ｂで半導体ウェハ１の薄
膜形成処理などが行われる筒状の反応管である。

【００２４】また、筒状処理容器３には、外部の周囲に
電気炉などの加熱手段８が設けられ、内部３ｂに搬入さ
れた半導体ウェハ１は、外部から加熱手段８によって温
められる。

【００２５】さらに、筒状処理容器３の基端部３ａと対
向する排気先端部３ｅには、排気用配管１２を介して真
空ポンプなどの真空排気手段９が接続され、また、排気
用配管１２には、真空引きなどの際にその排気量を調節
する弁部材１３が設置されている。

【００２６】これにより、半導体ウェハ１に薄膜形成処
理などを行う際には、筒状処理容器３の内部３ｂを、例
えば、１０〜１０³ Ｐａ程度に減圧させる。

【００２７】なお、筒状処理容器３の基端部３ａは、半
導体ウェハ１の搬入出が行える程度に開口した炉口部３
ｆを有しており、この炉口部３ｆを介して半導体ウェハ
１の搬入出を行う。

【００２８】すなわち、半導体ウェハ１を筒状処理容器
３の内部３ｂに搬入する際には、炉口部３ｆを密閉する
キャップ１０を開け、その後、ボート１１に収容された
複数枚の半導体ウェハ１をボート１１ごと筒状処理容器
３の内部３ｂに移動させ、再び、キャップ１０によって
筒状処理容器３を密閉する。

【００２９】また、第１インジェクタ４はノズルとも呼
び、筒状処理容器３の基端部近傍３ｃに設置され、処理
ガス２を筒状処理容器３内に噴流するものであり、半導
体ウェハ１に薄膜処理を行う際に用いる。つまり、第１
インジェクタ４から噴流された処理ガス２によって筒状
処理容器３の内周面３ｄのほぼ全域（ただし、基端部３
ａの内周面３ｄには、ほとんど膜形成されない）に膜形
成を行うことができる。

【００３０】さらに、第２インジェクタ５はノズルとも
呼び、筒状処理容器３内の基端部近傍３ｃに少なくとも
その先端部５ａを配置し、処理ガス２を筒状処理容器３
の基端部３ａの少なくとも内周面３ｄに噴流するもので
あり、その先端部５ａに１つのガス吹き出し口５ｂを有
している。これにより、第２インジェクタ５から噴流さ
れた処理ガス２によって筒状処理容器３の基端部３ａの
内周面３ｄに膜形成を行うことができる。

【００３１】なお、本実施の形態のＣＶＤ装置では、キ
ャップ１０に第１インジェクタ４と第２インジェクタ５
とが取り付けられている。

【００３２】ただし、第１インジェクタ４と第２インジ
ェクタ５は、必ずしも、キャップ１０に取り付けられて
いなくてもよく、筒状処理容器３に取り付けられていて
もよい。

【００３３】また、第１インジェクタ４と第２インジェ
クタ５には、供給用配管１４を介してガス供給部６が接
続され、供給用配管１４には、処理ガス２の供給などの
際にその供給量を調節する弁部材１５が設置されてい
る。

【００３４】次に、本実施の形態による半導体製造方法
について説明する。

【００３５】まず、筒状処理容器３がメンテナンス後の
場合、真空排気手段９によって密閉された筒状処理容器
３の内部３ｂの真空引きを行い、そこにガス供給部６に
よって処理ガス２を供給し、さらに、加熱手段８によっ
て筒状処理容器３を所定温度に加熱する。

【００３６】この時、処理ガス２の供給は、第１インジ
ェクタ４および第２インジェクタ５の両者から行い、こ
れによって、効率良くかつ筒状処理容器３の内周面３ｄ
の全体に薄膜形成を行うことができる。

【００３７】ただし、第１インジェクタ４および第２イ
ンジェクタ５のうちの何れか一方だけによって供給して
もよい。

【００３８】また、半導体ウェハ１に成膜処理を行う場
合、半導体ウェハ１を筒状処理容器３の内部３ｂに搬送
する。

【００３９】その後、真空排気手段９によって密閉され
た筒状処理容器３の内部３ｂの真空引きを行い、そこに
ガス供給部６によって処理ガス２を供給し、さらに、加
熱手段８によって筒状処理容器３を所定温度に加熱す
る。

【００４０】この時、処理ガス２の供給は、切り換えバ
ルブ７によって処理ガス２の流路を第１インジェクタ４
側に切り換え、その後、第１インジェクタ４だけによっ
て処理ガス２を供給する。

【００４１】これにより、半導体ウェハ１に薄膜を形成
することができる。

【００４２】なお、半導体ウェハ１に成膜処理を行う際
の処理ガス２の供給は、第１インジェクタ４および第２
インジェクタ５の両者から行ってもよい。

【００４３】ここで、成膜処理の終了後、筒状処理容器
３の内部３ｂは、第１インジェクタ４あるいは供給用配
管１４から処理ガス２とともに供給された鉄などの汚染
によって汚れた状態となっている。

【００４４】したがって、半導体ウェハ１を搬出した
後、再び、真空排気手段９によって筒状処理容器３の内
部３ｂの真空引きを行い、そこにガス供給部６によって
処理ガス２を供給し、さらに、加熱手段８によって筒状
処理容器３を所定温度に加熱する。

【００４５】なお、この時の処理ガス２の供給は、第１
インジェクタ４および第２インジェクタ５の両者から行
い、これによって、効率良くかつ筒状処理容器３の内周
面３ｄの全体に薄膜形成を行う。

【００４６】本実施の形態の半導体製造装置であるＣＶ
Ｄ装置によれば、以下のような作用効果が得られる。

【００４７】すなわち、筒状処理容器３の基端部近傍３
ｃに設置された第１インジェクタ４と、処理ガス２を筒
状処理容器３の基端部３ａの少なくとも内周面３ｄに噴
流する第２インジェクタ５とを有することにより、第１
インジェクタ４から処理ガス２を噴流させて筒状処理容
器３の内周面３ｄのほぼ全域（基端部３ａの内周面３ｄ
は除く）を薄膜によって覆うことができ、さらに、第２
インジェクタ５から処理ガス２を噴流させて筒状処理容
器３の基端部３ａの内周面３ｄを薄膜によって覆うこと
ができる。

【００４８】これにより、筒状処理容器３の内周面３ｄ
から発生する鉄などの汚染の汚染源を被覆することがで
き、汚染を抑制することができる。

【００４９】したがって、筒状処理容器３内における汚
染の発生を低減させることができ、その結果、半導体ウ
ェハ１の歩留りを向上させることができる。

【００５０】また、第１インジェクタ４と第２インジェ
クタ５とが設けられたことにより、第１インジェクタ４
を用いて半導体ウェハ１に成膜処理を行った後でも、第
２インジェクタ５を用いて筒状処理容器３の基端部３ａ
の内周面３ｄに処理ガス２を噴流させることができ、両
インジェクタを使い分けることができるため、筒状処理
容器３の外部から運ばれる汚染などの二次汚染の侵入を
低減させることができる。

【００５１】これにより、筒状処理容器３の内周面３ｄ
から発生する鉄などの汚染の汚染源を被覆することがで
き、汚染を抑制することができる。

【００５２】また、第１インジェクタ４と第２インジェ
クタ５とで処理ガス２の流路を切り換える切り換えバル
ブ７が設けられていることにより、第１インジェクタ４
もしくは第２インジェクタ５のうちの何れか一方を用い
ることができるため、処理ガス２を噴流させたい箇所だ
けに効率よく噴流させることができる。

【００５３】これにより、筒状処理容器３の内周面３ｄ
の所定箇所に成膜処理を行う際にも、効率良く処理ガス
を使用することができる。

【００５４】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言う
までもない。

【００５５】例えば、前記実施の形態における半導体製
造装置は、第２インジェクタの先端部に有するガス吹き
出し口が１つの場合であったが、図２〜図４に示す他の
実施の形態の半導体製造装置（ＣＶＤ装置）のように、
第２インジェクタ５はその先端部５ａに複数個のガス吹
き出し口５ｂを有するものであってもよい。

【００５６】すなわち、図２に示す半導体製造装置は、
第２インジェクタ５の先端部５ａが多方向に枝分かれ
し、各々の先端部５ａに、処理ガス２を多方向に向けて
噴流する複数個のガス吹き出し口５ｂが設けられている
ものである。

【００５７】さらに、図３に示す半導体製造装置は、第
２インジェクタ５が先端部５ａで枝分かれすることな
く、１つの先端部５ａからなり、その先端部５ａに、処
理ガス２を多方向に向けて噴流する複数個のガス吹き出
し口５ｂが設けられているものである。

【００５８】また、図４に示す半導体製造装置は、第２
インジェクタ５が筒状処理容器３の基端部３ａの内周面
３ｄにほぼ沿ったリング状を成し、前記リング状の第２
インジェクタ５に複数個のガス吹き出し口５ｂが設けら
れているものである。

【００５９】これらの半導体製造装置においては、筒状
処理容器３の基端部３ａの内周面３ｄに処理ガス２を均
一に噴流させることができる。これにより、筒状処理容
器３の基端部３ａの内周面３ｄにムラなく均一に薄膜を
形成することができ、その結果、筒状処理容器３の内周
面３ｄから発生する汚染の汚染源を被覆することができ
る。

【００６０】また、図１〜図４に示す半導体製造装置に
おいては、ガス流路切り換え手段である切り換えバルブ
７が設置された場合を示したが、前記ガス流路切り換え
手段は必ずしも設置されていなくてもよく、第１インジ
ェクタ４と第２インジェクタ５とが別々にガス供給部６
（図１参照）に接続されていてもよい。

【００６１】さらに、前記実施の形態および他の実施の
形態による半導体製造装置で用いる処理ガスは、シラン
ガス以外の処理ガスであってもよい。

【００６２】また、図１〜図４に示す半導体製造装置に
おいては、横形の半導体製造装置（ＣＶＤ装置）の場合
を説明したが、前記半導体製造装置は横形のものに限ら
ず、筒状処理容器の長手方向を垂直方向に向けた縦形の
ものであってもよい。

【００６３】なお、前記半導体製造装置はＣＶＤ装置に
限らず、筒状処理容器にノズルであるインジェクタを用
いて処理ガスを供給し、半導体ウェハに成膜処理を行う
装置であれば、ＣＶＤ装置以外の拡散装置やプラズマＣ
ＶＤ装置あるいはエピタキシャル成長装置などであって
もよい。

【００６４】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００６５】（１）．筒状処理容器の基端部（ガス導入
側）近傍に設置された第１インジェクタと、処理ガスを
筒状処理容器の基端部の少なくとも内周面に噴流する第
２インジェクタとを有することにより、第１および第２
インジェクタから処理ガスを噴流させて筒状処理容器の
基端部の内周面を含む内周面ほぼ全域を薄膜によって覆
うことができる。これにより、筒状処理容器の内周面の
鉄などの汚染源を被覆することができ、筒状処理容器内
における汚染の発生を低減させることができる。その結
果、半導体ウェハの歩留りを向上させることができる。

【００６６】（２）．第１インジェクタと第２インジェ
クタとが設けられたことにより、両インジェクタを使い
分けることができるため、筒状処理容器の外部から運ば
れる汚染などの二次汚染の侵入を低減させることができ
る。これにより、筒状処理容器の内周面の汚染源を被覆
することができ、汚染を抑制することができる。

【００６７】（３）．第２インジェクタの先端部に、多
方向に向けて処理ガスを噴流する複数個のガス吹き出し
口が設けられているか、もしくは、第２インジェクタが
筒状処理容器の基端部の内周面にほぼ沿ったリング状を
成しかつリング状の第２インジェクタに複数個のガス吹
き出し口が設けられていることにより、筒状処理容器の
基端部の内周面に処理ガスを均一に噴流させることがで
きる。これにより、筒状処理容器の基端部の内周面にム
ラなく均一に薄膜を形成することができ、その結果、筒
状処理容器の内周面の汚染源を被覆することができる。

【００６８】（４）．処理ガスの流路を第１インジェク
タまたは第２インジェクタに切り換えるガス流路切り換
え手段が設けられていることにより、何れか一方のイン
ジェクタだけを用いることができるため、処理ガスを噴
流させたい箇所だけに効率よく噴流させることができ
る。これにより、筒状処理容器の内周面の所定箇所に成
膜処理を行う際にも、効率良く処理ガスを使用すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体製造装置であるＣＶＤ装置の構
造の実施の形態の一例を示す構成概念図である。

【図２】本発明の他の実施の形態である半導体製造装置
（ＣＶＤ装置）の第２インジェクタの構造の一例を示す
部分断面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態である半導体製造装置
（ＣＶＤ装置）の第２インジェクタの構造の一例を示す
部分断面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態である半導体製造装置
（ＣＶＤ装置）の第２インジェクタの構造の一例を一部
破断して示す部分斜視図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウェハ ２ 処理ガス ３ 筒状処理容器 ３ａ 基端部 ３ｂ 内部 ３ｃ 基端部近傍 ３ｄ 内周面 ３ｅ 排気先端部 ３ｆ 炉口部 ４ 第１インジェクタ ５ 第２インジェクタ ５ａ 先端部 ５ｂ ガス吹き出し口 ６ ガス供給部 ７ 切り換えバルブ（ガス流路切り換え手段） ８ 加熱手段 ９ 真空排気手段 １０ キャップ １１ ボート １２ 排気用配管 １３ 弁部材 １４ 供給用配管 １５ 弁部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理ガスを用いて半導体ウェハに薄膜形
   成を行う半導体製造装置であって、 前記処理ガスが導入される基端部を備え、かつ内部で前
   記半導体ウェハの薄膜形成が行われる筒状処理容器と、 前記筒状処理容器の基端部近傍に設置され、かつ前記処
   理ガスを前記筒状処理容器内に噴流する第１インジェク
   タと、 前記筒状処理容器内の基端部近傍に少なくともその先端
   部を配置し、かつ前記処理ガスを前記筒状処理容器の基
   端部の少なくとも内周面に噴流する第２インジェクタ
   と、 前記第１または第２インジェクタもしくはその両者を介
   して前記処理ガスを前記筒状処理容器内に供給するガス
   供給部とを有することを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体製造装置であっ
   て、前記第２インジェクタの先端部に、多方向に向けて
   前記処理ガスを噴流する複数個のガス吹き出し口が設け
   られていることを特徴とする半導体製造装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の半導体製造装置
   であって、前記第２インジェクタは前記筒状処理容器の
   基端部の内周面にほぼ沿ったリング状を成し、前記リン
   グ状の第２インジェクタに複数個のガス吹き出し口が設
   けられていることを特徴とする半導体製造装置。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載の半導体製造
   装置であって、前記筒状処理容器内に前記処理ガスを噴
   流する際に、前記処理ガスの流路を前記第１インジェク
   タまたは前記第２インジェクタに切り換えるガス流路切
   り換え手段が設けられていることを特徴とする半導体製
   造装置。