JPH10247645A - 半導体製造方法および半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理基板の表面に対してガスを均一に吹き
付けて、均一性の良い表面処理を行うことを可能とした
生産性に優れた半導体製造方法および半導体製造装置を
提供する。 【解決手段】 被処理基板１をヒータ４により加熱し、
ベルト３により所定の速度で搬送させ、スリット状のガ
ス吹き出し口８ｂが回転しながら成膜原料ガスを被処理
基板１の表面上に対して均一に吹き付けるようにする。
このとき、被処理基板１の搬送速度にガス吹き出し口８
ｂの回転速度を同期させてガス吹き出し口８ｂから成膜
原料ガスを被処理基板１の表面上に吹き付けるようにす
る。このようにして、被処理基板１へのガス吹き付けが
ガスの種類、ガス吹き出し口の寸法、もしくは、被処理
基板１の寸法等の条件に影響されにくくなり、被処理基
板１へのガス吹き付けを均一に行うことができ、より均
一性の良い表面処理が実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理基板を所定
の速度で搬送させると共に被処理基板の表面に対してス
リット状のガス吹き出し口からガスを吹き付けて被処理
基板の表面処理を行う半導体製造方法および半導体製造
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体メモリ等の半導体装置の製造工程
の一つとして基板上に薄膜を形成する成膜工程がある。
この薄膜の成膜方法としては、例えばＣＶＤ（Chemical
VaporDeposition : 化学的気相成長）法が利用されて
いる。ＣＶＤ法を応用した装置としては、常圧ＣＶＤ装
置、減圧ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置等があるが、
特に、常圧ＣＶＤ装置では、容易かつ高速に成膜を行う
ことができ、生産性に優れているため、半導体製造の量
産機等に数多く採用されている。

【０００３】ところで、この常圧ＣＶＤ装置は、一般
に、被処理基板（半導体ウェハ）を所定の速度で搬送さ
せる搬送手段としてのベルトと、被処理基板を加熱する
ヒータと、ベルトにより搬送される被処理基板の表面に
ガスを吹き付けるガス吹き出し手段としてのインジェク
タ（ノズル）とを備えている。このインジェクタは装置
内に支持固定されており、そのガス吹き出し口はガスの
吹き出し圧力を大きくするためにスリット状に形成さ
れ、ベルト上の被処理基板と対向するようになってい
る。

【０００４】この常圧ＣＶＤ装置では、被処理基板はベ
ルトによって搬送されると共にベルトを介してヒータに
より摂氏数百度に加熱される。この被処理基板がインジ
ェクタに対向する位置を通過するとき、その表面に対し
てインジェクタのガス吹き出し口から成膜原料ガスが吹
き付けられる。加熱された被処理基板の表面に吹き付け
られた成膜原料ガスは、化学反応を起こし、所望の反応
生成物を生成する。その反応生成物が被処理基板の表面
上で成長することにより成膜が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
常圧ＣＶＤ装置では、搬送中の被処理基板に対して成膜
原料ガスを吹き付けるためのインジェクタが、装置内で
支持固定されているため、ガス吹き出し口から吹き出す
成膜原料ガスは、成膜中、常に一定の位置から吹き出し
ていた。そのため、常圧において粘性流となるガスの流
れは、成膜原料ガスの種類、ガス吹き出し口の寸法、更
に被処理基板の寸法等の条件に影響されやすく、被処理
基板上に成膜原料ガスを均一に吹き付けることが困難で
あった。すなわち、従来の常圧ＣＶＤ装置においては、
基板周辺部の膜厚が極端に厚くなる等、膜厚分布の均一
性が悪いといった問題があり、均一性の良い成膜の実現
が困難であった。

【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、被処理基板の表面に対してガスを均
一に吹き付けて、均一性の良い表面処理を行うことを可
能とした生産性に優れた半導体製造方法および半導体製
造装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体製造
方法は、被処理基板を搬送手段によって所定の速度で搬
送させると共に被処理基板の表面に対してスリット状の
ガス吹き出し口からガスを吹き付けて被処理基板の表面
処理を行う際に、スリット状のガス吹き出し口を回転駆
動させながら被処理基板の表面に対して均一にガスを吹
き付けるものである。

【０００８】本発明に係る半導体製造装置は、被処理基
板を所定の速度で搬送させる搬送手段と、スリット状の
ガス吹き出し口およびこのガス吹き出し口を回転駆動さ
せる機構を有し、搬送手段により搬送される被処理基板
の表面に対して均一にガスを吹き付けるガス吹き出し手
段とを備えている。

【０００９】本発明に係る半導体製造方法では、スリッ
ト状のガス吹き出し口が回転駆動しながら被処理基板の
表面に対してガスを吹き付ける。これにより被処理基板
の表面全面にわたって均一な処理がなされる。

【００１０】本発明に係る半導体製造装置では、被処理
基板は搬送手段により所定の速度で搬送される。搬送さ
れる被処理基板の表面に対して、スリット状のガス吹き
出し口が回転駆動しながら均一にガスを吹き付ける。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。なお、本発明の半導体製造
方法については以下の常圧ＣＶＤ装置の作用に具現化さ
れているのでその中で合わせて説明する。

【００１２】図１は本発明の一実施の形態に係る半導体
製造装置例えば常圧ＣＶＤ装置の外観構成を表すもので
ある。この常圧ＣＶＤ装置は、例えば６〜８インチ程度
のシリコン等の被処理基板（半導体ウェハ）１の表面に
例えば絶縁膜を形成するものであり、被処理基板１を載
せて所定の速度で搬送させる搬送手段としてのベルト３
と、このベルト３を介して被処理基板１を加熱するため
のヒータ４と、ベルト３により搬送される被処理基板１
と対向する位置に配設されたガス吹き出し手段としての
インジェクタ５と、このインジェクタ５を覆うように設
置され、成膜時に生じる残留ガスを排気するための排気
具６とを備えている。ベルト３の搬送速度は調整可能で
あり、例えば一分間に被処理基板１の直径寸法（例えば
８インチ）と同じ程度の距離を搬送させるよう調整され
る（例えば８インチ／分）。インジェクタ５は、ベルト
３により搬送されている被処理基板１の表面上に、成膜
原料ガスを均一に吹き付けるための機構を有する。この
インジェクタ５は、成膜レートもしくは膜の均一性を向
上させるために複数個（例えば３個）配設されている。

【００１３】図２は、図１に示した複数個のインジェク
タ５のうちの一つのインジェクタ５およびその近傍部分
の断面構成を表すものである。インジェクタ５は、複数
種のガスを混合して成膜原料ガスを放出するためのガス
混合部７と、このガス混合部７を覆い囲むステンレス等
の金属製のカバー８と、このカバー８を回転駆動させる
ためのモータ９とを備えている。カバー８の内部は空洞
で、その外観形状は円柱形をなすものである。また、カ
バー８の上面には後述するガス導入フランジ７ｃを挿入
するための円形の穴が設けられている。

【００１４】ガス混合部７は、ガスを混合するための混
合部本体７ａと、この混合部本体７ａにガスを導入する
ためのガス配管７ｂと、このガス配管７ｂを混合部本体
７ａに導くためのガス導入フランジ７ｃと、混合部本体
７ａにより混合したガスを放出するために混合部本体７
ａの底面に設けられた混合ガス出口７ｄとを有する。混
合部本体７ａにはその内部に図示しないガス導入路が形
成されている。また、ガス配管７ｂはカバー８の上面に
設けられた円形の穴に取り付けられる円板型のガス導入
フランジ７ｃを貫通して混合部本体７ａに接続されてい
る。更に、このガス配管７ｂは、装置本体の可動しない
部分に支持固定され、図示しないマスフローコントロー
ラによりガス流量の制御が可能な構造になっている。ま
た、ガス導入フランジ７ｃの側面中央部には、Ｏリング
溝が周状に設けられている。このＯリング溝にバイトン
等ゴム製のＯリング７ｅが、潤滑性グリースを塗られた
状態で装着されている。このようにＯリング７ｅが装着
されたガス導入フランジ７ｃは、カバー８の上面に設け
られた穴を密閉するように取り付けられている。すなわ
ち、Ｏリング７ｅは、カバー８の上面に設けられた円形
の穴にガス導入フランジ７ｃを挿入したときにできる隙
間を塞ぐようになっている。また、グリースを塗られて
潤滑性をもつＯリング７ｅは、モータ９によりカバー８
が回転駆動していても混合ガス出口７ｄから放出された
ガスをカバー８の上面から漏らさないように封止する構
造になっている。

【００１５】カバー８の上面にはその外周に沿って、内
周面に歯面を有する円周歯車８ａが取り付けられてい
る。一方、カバー８の底面には図３に示したように任意
の直径方向に開口されたスリット形状のガス吹き出し口
８ｂが形成されている。このガス吹き出し口８ｂは成膜
原料ガスを被処理基板１に吹き付けるようベルト３に対
向する位置に設けらている。ガス吹き出し口８ｂとベル
ト３との距離は、例えば１０ｍｍ以下になるよう調整さ
れている。吹き出すガスの圧力は、ガス吹き出し口８ｂ
の寸法によって調整可能な構造になっている。

【００１６】カバー８を回転駆動させるためのモータ９
は、装置本体の可動しない部分に支持固定されている。
モータ９の回転軸には歯車９ａが取り付けられている。
この歯車９ａがカバー８の円周歯車８ａと噛み合ってお
り、歯車９ａの回転駆動に伴ってカバー８がその中心軸
を中心にして所定の速度で回転するようになっている。
すなわち、このカバー８に設けられたガス吹き出し口８
ｂが、成膜原料ガスを吹き出しながら、ベルト３で搬送
される被処理基板１に対向した位置で回転するようにな
っている。

【００１７】カバー８の回転速度は調整可能な構造にな
っており、例えば被処理基板１の搬送速度（８インチ／
分）に同期して１ｒｐｍに設定される。

【００１８】次に、本実施の形態に係る常圧ＣＶＤ装置
の作用について説明する。この常圧ＣＶＤ装置におい
て、被処理基板１は、ベルト３によって所定の速度で搬
送される。また、被処理基板１はベルト３を介してヒー
タ４により摂氏数百度に加熱される。

【００１９】ベルト３により搬送される被処理基板１に
対して複数個のインジェクタ５によって成膜原料ガスの
吹き付けが行われる。インジェクタ５では、ガス配管７
ｂおよびガス導入フランジ７ｃを介してガス混合部７に
導入された複数種のガスが混合部本体７ａで混合され
る。このときガス流量は図示しないマスフローコントロ
ーラによって正確に制御される。こうして混合された成
膜原料ガスは混合ガス出口７ｄからカバー８の内部に放
出され、ガス吹き出し口８ｂから吹き出される。その
際、モータ９の回転駆動に伴ってカバー８が所定の速度
で回転し、ガス吹き出し口８ｂは被処理基板１の搬送速
度に同期して回転しながら成膜原料ガスを被処理基板１
の表面に対して均一に吹き付ける。吹き付けられた成膜
原料ガスは、加熱された被処理基板１の表面上で、化学
反応を起こし、所望の反応生成物を生成する。その反応
生成物が被処理基板１の表面上で成長して成膜が行われ
る。

【００２０】成膜時に生じる残留ガスは、装置外部に漏
れないように排気具６によって図示しない除害処理装置
に排出される。

【００２１】以上説明したように、本実施の形態に係る
常圧ＣＶＤ装置および常圧ＣＶＤ方法によれば、被処理
基板１をヒータ４により加熱し、ベルト３により所定の
速度で搬送させて、スリット状のガス吹き出し口８ｂが
回転しながら成膜原料ガスを被処理基板１の表面上に対
して均一に吹き付けるようにしたので、被処理基板１へ
のガス吹き付けがガスの種類、ガス吹き出し口の寸法、
もしくは、被処理基板１の寸法等の条件に影響されにく
くなり、均一性の良い成膜を容易に実現することができ
る。

【００２２】更に、被処理基板１の搬送速度にガス吹き
出し口８ｂの回転速度を同期させてガス吹き出し口８ｂ
から成膜原料ガスを被処理基板１の表面上に吹き付ける
ようにしたので、被処理基板１へのガス吹き付けを均一
に行うことができ、より均一性の良い成膜が実現でき
る。

【００２３】この常圧ＣＶＤ装置を用いて、８インチの
シリコン基板を約３８０℃に加熱し、層間絶縁膜等に用
いられるＰＳＧ膜（リン・シリケート・ガラス）を成膜
した結果、膜厚の面内均一性は５％以内であり、均一性
の良い表面処理を達成することができた。

【００２４】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものでなく、例えばガス吹き出し口８ｂの回転機構に
ついては他の構成のものを用いてもよい。また、他の半
導体製造工程、例えばエッチングもしくはアッシング等
において、被処理物へのガス吹き付けの不均一さが原因
で表面処理が不均一になってしまう場合にも適用可能で
ある。また、減圧して行われる成膜もしくはエッチング
もしくはアッシング等の工程においてガスの流れが分子
流領域でなく、被処理物へのガス吹き付けが不均一にな
り、結果として表面処理も不均一になってしまう場合、
本発明の半導体製造装置を密閉して、真空ポンプで排気
し、上記実施の形態と同様の方法で表面処理を行えば、
均一性の良い表面処理が実現できる。

【００２５】また、本発明は上記実施の形態で使用され
る材質において限定されるものでなく、ガス配管７ｂお
よびガス導入フランジ７ｃおよびカバー８等の材質は金
属に限らず、セラミック、石英等の耐熱性もしくは耐食
性に優れた材料を使用してもよい。また、Ｏリング７ｅ
の材質もバイトンゴムに限らず耐熱性もしくは耐食性に
優れた他の材料を使用してもよい。

【００２６】また、本発明は上記実施の形態で処理され
る被処理基板１の種類もしくは寸法等においても限定さ
れるものでなく、被処理基板１として、シリコン基板に
限らず、ガリウム砒素基板もしくはガラス基板等を処理
することも可能であり、またガス吹き出し口８ｂの寸法
等を調整すれば、被処理基板１の大面積化にも対応可能
である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の半導
体製造方法によれば、スリット状のガス吹き出し口を回
転駆動させながら被処理基板の表面に対してガスを吹き
付けるようにしたので、基板の表面処理が、ガスの種類
もしくはガス吹き出し口の寸法もしくは被処理基板の寸
法等の条件に影響されにくくなり、均一性の良い表面処
理が容易に実現でき、生産性が向上する。

【００２８】また、請求項２または請求項３記載の半導
体製造装置によれば、被処理基板を所定の速度で搬送さ
せる搬送手段と、スリット状のガス吹き出し口およびこ
のガス吹き出し口を回転駆動させる機構を有し、搬送手
段により搬送される被処理基板の表面に対して均一にガ
スを吹き付けるガス吹き出し手段とを備えるようにした
ので、基板の表面処理が、ガスの種類、ガス吹き出し口
の寸法、もしくは、被処理基板の寸法等の条件に影響さ
れにくくなり、均一性の良い表面処理が容易に実現で
き、生産性が向上する。

【００２９】特に、請求項３記載の半導体製造装置によ
れば、搬送手段により被処理基板をその直径寸法と同じ
距離だけ搬送させる間に、ガス吹き出し口が半回転もし
くは半回転の正数倍の回転数で回転するよう被処理基板
の搬送速度にガス吹き出し口の回転速度を同期させるよ
うにしたので、請求項２記載の半導体製造装置の効果に
加え、より均一性の良い表面処理が実現でき、更に生産
性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る常圧ＣＶＤ装置の
外観構成を表す概略図である。

【図２】図１に示した複数個のインジェクタのうちの一
つのインジェクタおよびその近傍部分の構成を表す断面
図である。

【図３】図２に示したカバーの底面図である。

【符号の説明】

１…被処理基板、３…ベルト、４…ヒータ、５…インジ
ェクタ、６…排気具、７…ガス混合部、７ａ…混合部本
体、７ｂ…ガス配管、７ｃ…ガス導入フランジ、７ｄ…
混合ガス出口、７ｅ…Ｏリング、８…カバー、８ａ…円
周歯車、８ｂ…ガス吹き出し口、９…モータ、９ａ…歯
車

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板を搬送手段によって所定の速
   度で搬送させると共に被処理基板の表面に対してスリッ
   ト状のガス吹き出し口からガスを吹き付けて被処理基板
   の表面処理を行う半導体製造方法において、 前記スリット状のガス吹き出し口を回転駆動させながら
   被処理基板の表面に対して均一にガスを吹き付けること
   を特徴とする半導体製造方法。
2. 【請求項２】 被処理基板を所定の速度で搬送させる搬
   送手段と、 スリット状のガス吹き出し口およびこのガス吹き出し口
   を回転駆動させる機構を有し、前記搬送手段により搬送
   される被処理基板の表面に対して均一にガスを吹き付け
   るガス吹き出し手段とを備えたことを特徴とする半導体
   製造装置。
3. 【請求項３】 前記搬送手段により被処理基板をその直
   径寸法と同じ距離だけ搬送させる間に、前記ガス吹き出
   し口が半回転もしくは半回転の正数倍の回転数で回転す
   るように、前記被処理基板の搬送速度に前記ガス吹き出
   し口の回転速度を同期させることを特徴とする請求項２
   記載の半導体製造装置。