JPS6128372B2 - - Google Patents
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- JPS6128372B2 JPS6128372B2 JP55069232A JP6923280A JPS6128372B2 JP S6128372 B2 JPS6128372 B2 JP S6128372B2 JP 55069232 A JP55069232 A JP 55069232A JP 6923280 A JP6923280 A JP 6923280A JP S6128372 B2 JPS6128372 B2 JP S6128372B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction tube
- vapor phase
- phase growth
- gas
- plasma
- Prior art date
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、半導体素子の製造に広く用いられ
ている減圧気相成長装置に関するものである。
ている減圧気相成長装置に関するものである。
化学気相成長（CVD）は、ガス状物質を半導
体基板等の上に供給してそのガス状物質自身、あ
るいはそれと基板との間に起こる熱分解、加水分
解、酸化等の化学反応を利用して基板上に多結晶
や絶縁皮膜等を堆積させる方法であり、この方法
の実施に用いられる減圧気相成長装置は半導体素
子の製造プロセスにおいて無くてはならない存在
となつている。
体基板等の上に供給してそのガス状物質自身、あ
るいはそれと基板との間に起こる熱分解、加水分
解、酸化等の化学反応を利用して基板上に多結晶
や絶縁皮膜等を堆積させる方法であり、この方法
の実施に用いられる減圧気相成長装置は半導体素
子の製造プロセスにおいて無くてはならない存在
となつている。
第１図は従来一般に用いられている減圧気相成
長装置の一例を示す一部断面図である。同図にお
いて反応管１は石英等の耐熱材によつて円筒状に
構成されており、一端に排気管１ａを有し、他端
にはロードドア２が装置されている。また外周を
ヒータ４がとりまいており、全体として電気炉が
構成されている。前記ロードドア２は炉を密閉す
るふたとなるものであり、石英やステンレス等の
耐熱材によつて構成されている。このロードドア
２を貫通してガス導入管３が設けられており、バ
ルブ５を介して配管６に接続されている。この配
管６は図示しないガス供給源としてのガスボンベ
に接続されている。前記反応管１の内部にはグラ
フアイト製の支持ボート７が半導体基板としての
シリコンウエハ８を載置した状態で収容されてい
る。
長装置の一例を示す一部断面図である。同図にお
いて反応管１は石英等の耐熱材によつて円筒状に
構成されており、一端に排気管１ａを有し、他端
にはロードドア２が装置されている。また外周を
ヒータ４がとりまいており、全体として電気炉が
構成されている。前記ロードドア２は炉を密閉す
るふたとなるものであり、石英やステンレス等の
耐熱材によつて構成されている。このロードドア
２を貫通してガス導入管３が設けられており、バ
ルブ５を介して配管６に接続されている。この配
管６は図示しないガス供給源としてのガスボンベ
に接続されている。前記反応管１の内部にはグラ
フアイト製の支持ボート７が半導体基板としての
シリコンウエハ８を載置した状態で収容されてい
る。
このような構成を有する減圧気相成長装置によ
る化学反応は通常600〜900℃の高温、0.1〜
1.0Torrの減圧状態下で行なわれる。シリコンウ
エハ８上に例えば窒化シリコン皮膜を成長させる
場合、反応管１の内部をヒータ４によつて加熱す
ると共に排気管１ａから排気して750℃、0.5Torr
の高温減圧状態にし、ここにジクロールシランと
アンモニアをキヤリアガスと共にガス導入管３か
ら導入する。導入されたガスはウエハ８の載置さ
れている熱反応部において化学反応を起こし、該
ウエハ上に窒化シリコン皮膜を生成する。
る化学反応は通常600〜900℃の高温、0.1〜
1.0Torrの減圧状態下で行なわれる。シリコンウ
エハ８上に例えば窒化シリコン皮膜を成長させる
場合、反応管１の内部をヒータ４によつて加熱す
ると共に排気管１ａから排気して750℃、0.5Torr
の高温減圧状態にし、ここにジクロールシランと
アンモニアをキヤリアガスと共にガス導入管３か
ら導入する。導入されたガスはウエハ８の載置さ
れている熱反応部において化学反応を起こし、該
ウエハ上に窒化シリコン皮膜を生成する。
このように従来の減圧気相成長装置においては
反応が、ヒータ４によつて外部から反応管１の熱
反応部に与えられる熱のみに負つているため長時
間を要し、また非常に高い温度を加える必要があ
るために半導体基板が熱的損傷を受ける可能性も
大きかつた。更にガスが、実際に所望の気相成長
が行なわれるウエハの載置個所（熱反応部）まで
未反応のまま流入するので均一性にも問題があつ
た。更に、これらの減圧気相成長装置の構造上、
生成物質はウエハ上のみならず反応管内壁等の反
応管内のあらゆる場所に付着し、回を重ねるうち
に堆積してガスの流れを阻害したり、小片状に剥
落して塵埃の原因となつたりする。そのため定期
的に反応管を交換しなければならない欠点があつ
た。
反応が、ヒータ４によつて外部から反応管１の熱
反応部に与えられる熱のみに負つているため長時
間を要し、また非常に高い温度を加える必要があ
るために半導体基板が熱的損傷を受ける可能性も
大きかつた。更にガスが、実際に所望の気相成長
が行なわれるウエハの載置個所（熱反応部）まで
未反応のまま流入するので均一性にも問題があつ
た。更に、これらの減圧気相成長装置の構造上、
生成物質はウエハ上のみならず反応管内壁等の反
応管内のあらゆる場所に付着し、回を重ねるうち
に堆積してガスの流れを阻害したり、小片状に剥
落して塵埃の原因となつたりする。そのため定期
的に反応管を交換しなければならない欠点があつ
た。
この発明の目的は、均一な皮膜を効率良く生成
することのできる減圧気相成長装置を提供するこ
とにある。
することのできる減圧気相成長装置を提供するこ
とにある。
この発明の他の目的は、反応管のクリーニング
が容易に行なえる減圧気相成長装置を提供するこ
とにある。
が容易に行なえる減圧気相成長装置を提供するこ
とにある。
このような目的を達成するためにこの発明によ
る減圧気相成長装置は、ウエハを載置した熱反応
部よりもガス導入側にプラズマ発生装置を設け、
反応管に導入されるガスを予めプラズマ化して活
性度を高め、続いて行なわれる気相成長反応を容
易にし、また、エツチングガスを導入して反応管
内壁等に付着した不要生成物をプラズマエツチン
グできるようにしたものである。以下、図面を用
いてこの発明による減圧気相成長装置を詳細に説
明する。
る減圧気相成長装置は、ウエハを載置した熱反応
部よりもガス導入側にプラズマ発生装置を設け、
反応管に導入されるガスを予めプラズマ化して活
性度を高め、続いて行なわれる気相成長反応を容
易にし、また、エツチングガスを導入して反応管
内壁等に付着した不要生成物をプラズマエツチン
グできるようにしたものである。以下、図面を用
いてこの発明による減圧気相成長装置を詳細に説
明する。
第２図はこの発明による減圧気相成長装置の一
実施例を示す一部断面図であり、第１図と同一部
分は同一記号を用いて詳細説明を省略してある。
本実施例においてはロードドア２は電気絶縁性の
石英板によつて構成され、第３図に示すように板
面に支持部材９の一端が固着されると共に給電コ
ネクタ１０が植設されている。支持部材９の他端
にプラズマ発生用電極１１が保持されている。該
支持部材は導電体によつて形成され前記給電コネ
クタ１０および導線１２と共に電気的接続部材を
構成している。これらの電気的接続部材を通して
外部電源からプラズマ発生用電極１１に高周波電
力が供給される。以下、上記構成による減圧気相
成長装置の動作を詳細に説明する。
実施例を示す一部断面図であり、第１図と同一部
分は同一記号を用いて詳細説明を省略してある。
本実施例においてはロードドア２は電気絶縁性の
石英板によつて構成され、第３図に示すように板
面に支持部材９の一端が固着されると共に給電コ
ネクタ１０が植設されている。支持部材９の他端
にプラズマ発生用電極１１が保持されている。該
支持部材は導電体によつて形成され前記給電コネ
クタ１０および導線１２と共に電気的接続部材を
構成している。これらの電気的接続部材を通して
外部電源からプラズマ発生用電極１１に高周波電
力が供給される。以下、上記構成による減圧気相
成長装置の動作を詳細に説明する。
先ず、反応管１の内部を、ヒータ４によつて加
熱すると共に排気管１ａから排気して高温減圧状
態に保つ。またプラズマ発生用電極１１に、外部
電源から給電コネクタ１０、導線１２および支持
部材９を通して高周波電力を供給しておく。ここ
でガス導入管３から例えばモノシランとキヤリア
ガスとしての窒素とを導入する。反応管１内に導
入されたガスは、ウエハ８が載置されている熱反
応部に到達する以前に電極１１間で放電を起こし
てプラズマ状態となる。プラズマ化したガスは続
いて高温状態にある熱反応部において熱反応を起
こし、シリコンウエハ８上に多結晶シリコンの皮
膜を成長させる。プラズマ化によつてガスの活性
度が高められているために、ガス供給源から供給
されるガスをはじめから外部より与える熱のみに
依つて反応させる場合に比べて反応が容易にな
り、効率的に所望の皮膜を成長させることができ
る。また、外部から反応管内に導入されるガス
が、所望の気相成長が行なわれる熱反応部に到達
する以前に一旦プラズマ化されているため、直接
熱反応部に流入する場合に比べて均一性が向上
し、半導体基板が多数であつても均一な皮膜を成
長させることができる。以上、半導体基板に所望
の皮膜を成長させる場合の動作を説明した。
熱すると共に排気管１ａから排気して高温減圧状
態に保つ。またプラズマ発生用電極１１に、外部
電源から給電コネクタ１０、導線１２および支持
部材９を通して高周波電力を供給しておく。ここ
でガス導入管３から例えばモノシランとキヤリア
ガスとしての窒素とを導入する。反応管１内に導
入されたガスは、ウエハ８が載置されている熱反
応部に到達する以前に電極１１間で放電を起こし
てプラズマ状態となる。プラズマ化したガスは続
いて高温状態にある熱反応部において熱反応を起
こし、シリコンウエハ８上に多結晶シリコンの皮
膜を成長させる。プラズマ化によつてガスの活性
度が高められているために、ガス供給源から供給
されるガスをはじめから外部より与える熱のみに
依つて反応させる場合に比べて反応が容易にな
り、効率的に所望の皮膜を成長させることができ
る。また、外部から反応管内に導入されるガス
が、所望の気相成長が行なわれる熱反応部に到達
する以前に一旦プラズマ化されているため、直接
熱反応部に流入する場合に比べて均一性が向上
し、半導体基板が多数であつても均一な皮膜を成
長させることができる。以上、半導体基板に所望
の皮膜を成長させる場合の動作を説明した。
次に反応管をクリーニングする際の動作につい
て説明する。上述したような気相成長工程におい
て生成する多結晶シリコンは所望のシリコンウエ
ハ上のみならず、反応管内のあらゆる場所に付着
する。従つて気相成長工程を繰り返すうちに反応
管内壁等に堆積した皮膜は次第に厚みを増し、放
置すればガスの流れを阻害したり小片状に剥落し
て塵埃の原因となつたりするため、定期的に反応
管をクリーニングする必要が生じる。そのために
例えば数十回の気相成長工程に１回程度の割合
で、半導体基板を取り出した状態の反応管にCF4
等のフロロカーボン系のエツチングガスをガス導
入管から導入する。導入されたエツチングガスは
高周波電圧のかけられたプラズマ発生用電極１１
間で放電を起こして活性なプラズマ状態となり、
反応管内壁等に堆積した不要の多結晶シリコンの
皮膜をプラズマエツチングする。従つて反応管を
装置から取り外す等の面倒な作業を必要とせず
に、反応管内を容易にクリーニングすることがで
きる。
て説明する。上述したような気相成長工程におい
て生成する多結晶シリコンは所望のシリコンウエ
ハ上のみならず、反応管内のあらゆる場所に付着
する。従つて気相成長工程を繰り返すうちに反応
管内壁等に堆積した皮膜は次第に厚みを増し、放
置すればガスの流れを阻害したり小片状に剥落し
て塵埃の原因となつたりするため、定期的に反応
管をクリーニングする必要が生じる。そのために
例えば数十回の気相成長工程に１回程度の割合
で、半導体基板を取り出した状態の反応管にCF4
等のフロロカーボン系のエツチングガスをガス導
入管から導入する。導入されたエツチングガスは
高周波電圧のかけられたプラズマ発生用電極１１
間で放電を起こして活性なプラズマ状態となり、
反応管内壁等に堆積した不要の多結晶シリコンの
皮膜をプラズマエツチングする。従つて反応管を
装置から取り外す等の面倒な作業を必要とせず
に、反応管内を容易にクリーニングすることがで
きる。
上述したように、プラズマ発生用電極１１は支
持部材９により、反応管１の本体ではなく、取り
外し可能なロードドア２に支持される構造である
ため、組み付けやその後の保守上の取り扱いも容
易である。のみならず、次のような構成も可能で
ある。
持部材９により、反応管１の本体ではなく、取り
外し可能なロードドア２に支持される構造である
ため、組み付けやその後の保守上の取り扱いも容
易である。のみならず、次のような構成も可能で
ある。
第４図はこの発明による減圧気相成長装置の他
の実施例を示す一部断面図、第５図はそのプラズ
マ発生装置部を示す斜視図であり、第２図および
第３図と同一部分は同一記号を用いてその詳細説
明を省略してある。同図においてロードドア２は
導電体部分２ａ，２ｂと絶縁体部分２ｃとから構
成されている。導電体部分２ａ，２ｂとプラズマ
発生用電極１１を固定する支持部材９とは共に該
電極１１に高周波電力を供給するための電気的接
続部材の一部をも兼ねており、これらロードドア
の導電体部分２ａ，２ｂと支持部材９およびプラ
ズマ発生用電極１１とは一体的に構成されてい
る。ロードドア自体は導電体と絶縁体との複合構
成となるが給電コネクタや導線などを別に設ける
必要がなく、構造が単純化して堅牢となる。反応
管内に入るガスを熱反応部に至る前にガス供給側
で活性なプラズマ状態にすることによつて気相成
長を容易にし、またエツチングガスを導入してプ
ラズマ化することによつて気相成長工程において
反応管内に付着した不要な皮膜を除去する効果は
第２図および第３図に示す実施例と全く同様に得
ることができる。
の実施例を示す一部断面図、第５図はそのプラズ
マ発生装置部を示す斜視図であり、第２図および
第３図と同一部分は同一記号を用いてその詳細説
明を省略してある。同図においてロードドア２は
導電体部分２ａ，２ｂと絶縁体部分２ｃとから構
成されている。導電体部分２ａ，２ｂとプラズマ
発生用電極１１を固定する支持部材９とは共に該
電極１１に高周波電力を供給するための電気的接
続部材の一部をも兼ねており、これらロードドア
の導電体部分２ａ，２ｂと支持部材９およびプラ
ズマ発生用電極１１とは一体的に構成されてい
る。ロードドア自体は導電体と絶縁体との複合構
成となるが給電コネクタや導線などを別に設ける
必要がなく、構造が単純化して堅牢となる。反応
管内に入るガスを熱反応部に至る前にガス供給側
で活性なプラズマ状態にすることによつて気相成
長を容易にし、またエツチングガスを導入してプ
ラズマ化することによつて気相成長工程において
反応管内に付着した不要な皮膜を除去する効果は
第２図および第３図に示す実施例と全く同様に得
ることができる。
なお、上記した実施例ではいずれもプラズマ発
生用電極をロードドアに取り付けていたが、半導
体基板が載置され所望の気相成長が行なわれる熱
反応部よりもガス導入側であれば、反応管内の他
の個所、例えば反応管内壁等に支持してもよい。
また給電コネクタを取り付ける場所もロードドア
に限られず例えば反応管内壁であつてもよいこと
は当然である。更に、プラズマ発生装置は反応管
の外部にあつてもよい。例えばロードドアの外側
に出ているガス導入管の一部分を拡張してその内
部に配置することができる。このように反応管外
部に設けた場合には内部に設けた場合のように高
温雰囲気中でないために、熱的損傷が少なくて済
む利点がある。
生用電極をロードドアに取り付けていたが、半導
体基板が載置され所望の気相成長が行なわれる熱
反応部よりもガス導入側であれば、反応管内の他
の個所、例えば反応管内壁等に支持してもよい。
また給電コネクタを取り付ける場所もロードドア
に限られず例えば反応管内壁であつてもよいこと
は当然である。更に、プラズマ発生装置は反応管
の外部にあつてもよい。例えばロードドアの外側
に出ているガス導入管の一部分を拡張してその内
部に配置することができる。このように反応管外
部に設けた場合には内部に設けた場合のように高
温雰囲気中でないために、熱的損傷が少なくて済
む利点がある。
以上説明したように、この発明による減圧気相
成長装置によれば、反応管内の、ウエハが載置さ
れ所望の気相成長が行なわれる熱反応部とガス導
入口との間に位置するプラズマ発生用電極を備え
たプラズマ発生装置を設けたことにより、ガス供
給源から供給されるガスを反応管の熱反応部に到
達する以前に予めプラズマ化して活性を高めるこ
とができるため、外部から与えられる熱のみに負
つていた場合に比べてより効率的に気相成長を行
なうことができ、またガス供給源から供給された
ばかりの全く未反応のガスを直接熱反応部に導入
する場合に比べて生成される皮膜の均一性を向上
させることができる。更にエツチングガスを導入
してプラズマ化し、反応管内壁等に付着堆積した
反応生成物をプラズマエツチングすることができ
るため、反応管内のクリーニングが極めて容易と
なる等の種々優れた効果を有する。
成長装置によれば、反応管内の、ウエハが載置さ
れ所望の気相成長が行なわれる熱反応部とガス導
入口との間に位置するプラズマ発生用電極を備え
たプラズマ発生装置を設けたことにより、ガス供
給源から供給されるガスを反応管の熱反応部に到
達する以前に予めプラズマ化して活性を高めるこ
とができるため、外部から与えられる熱のみに負
つていた場合に比べてより効率的に気相成長を行
なうことができ、またガス供給源から供給された
ばかりの全く未反応のガスを直接熱反応部に導入
する場合に比べて生成される皮膜の均一性を向上
させることができる。更にエツチングガスを導入
してプラズマ化し、反応管内壁等に付着堆積した
反応生成物をプラズマエツチングすることができ
るため、反応管内のクリーニングが極めて容易と
なる等の種々優れた効果を有する。
しかも、上記プラズマ発生用電極はロードドア
に支持されるため、組み付けやその後の取り扱い
が容易であるという利点を有する。
に支持されるため、組み付けやその後の取り扱い
が容易であるという利点を有する。
第１図は従来の減圧気相成長装置を示す一部断
面図、第２図および第３図はこの発明による減圧
気相成長装置の一実施例を示す一部断面図および
そのプラズマ発生装置部を示す斜視図、第４図お
よび第５図はこの発明による減圧気相成長装置の
他の実施例を示す一部断面図およびそのプラズマ
発生装置部を示す斜視図である。 １……反応管、２……ロードドア、４……ヒー
タ、９……支持部材、１０……給電コネクタ、１
１……プラズマ発生用電極、１２……導線。
面図、第２図および第３図はこの発明による減圧
気相成長装置の一実施例を示す一部断面図および
そのプラズマ発生装置部を示す斜視図、第４図お
よび第５図はこの発明による減圧気相成長装置の
他の実施例を示す一部断面図およびそのプラズマ
発生装置部を示す斜視図である。 １……反応管、２……ロードドア、４……ヒー
タ、９……支持部材、１０……給電コネクタ、１
１……プラズマ発生用電極、１２……導線。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガス供給源と、このガス供給源からガスが導
入される反応管と、この反応管の外周に設けられ
たヒータと、この反応管の一端を閉塞するロード
ドアとを有する減圧気相成長装置において、前記
反応管内の熱反応部とガス導入口との間に位置す
るプラズマ発生用電極と、この電極をロードドア
に支持する支持部材と、上記電極に給電するため
の電気的接続部材とを有するプラズマ発生装置を
備えたことを特徴とする減圧気相成長装置。 ２ 電気的接続部材は、支持部材と、ロードドア
の一部とを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の減圧気相成長装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6923280A JPS56166935A (en) | 1980-05-23 | 1980-05-23 | Apparatus for vapor growth under reduced pressure |
| DE19813118848 DE3118848C2 (de) | 1980-05-12 | 1981-05-12 | Niederdruck-Beschichtungsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6923280A JPS56166935A (en) | 1980-05-23 | 1980-05-23 | Apparatus for vapor growth under reduced pressure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56166935A JPS56166935A (en) | 1981-12-22 |
| JPS6128372B2 true JPS6128372B2 (ja) | 1986-06-30 |
Family
ID=13396775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6923280A Granted JPS56166935A (en) | 1980-05-12 | 1980-05-23 | Apparatus for vapor growth under reduced pressure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56166935A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6067673A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-18 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ気相反応方法 |
| US4657616A (en) * | 1985-05-17 | 1987-04-14 | Benzing Technologies, Inc. | In-situ CVD chamber cleaner |
| US4786352A (en) * | 1986-09-12 | 1988-11-22 | Benzing Technologies, Inc. | Apparatus for in-situ chamber cleaning |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6029295B2 (ja) * | 1979-08-16 | 1985-07-10 | 舜平 山崎 | 非単結晶被膜形成法 |
-
1980
- 1980-05-23 JP JP6923280A patent/JPS56166935A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56166935A (en) | 1981-12-22 |
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