JPS63257232A - 処理装置 - Google Patents

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〕 本発明は、処理技術、特に、反応性の処理ガスを用いて
被処理物に所望の処理を施す処理技術に関し、例えば、
半導体装置の製造工程において、ウェハに酸化膜を形成
するのに籾層して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程において、ウェハに酸化膜を形成
する場合、常圧ＣＶＤ装置が使用されることがあり、こ
の常圧ＣＶＤ装置として、細長いガス吹出口を複数条備
えているガスヘッドと、処理ガスを吹出口の短手方向に
吸引するように排気する手段とを備えており、ウェハを
吹出口の近傍において短手方向に連続的に移送してウェ
ハ上にＣＶＤ膜を被着させて行くように構成されている
ものがある。

なお、酸化膜形成技術を述べである例としては、株式会
社工業調査会発行「電子材料１９８３年１１月号別冊」
昭和５８年１１月１５日発行　Ｐ７５〜Ｐ８１、がある
。

そして、前記文献を始め多くの文献にも記載されている
ように、常圧ＣＶＤ技術を含む気相成長処理技術におい
ては、膜圧や膜質（不純物濃度、結晶性）を均一に、か
つ、高精度に形成すること、量産性向上および大口径ウ
ェハの処理安定性が求められている。この要請に対して
、特に、半導体装置の製造コスト低減の目的から、被処
理物としてのウェハは大口径のものが使用されるように
なってきている。さらに、製品の特性を向上させる観点
から、より一層の高集積度が要請されており、このため
、製品のパターンは一層微細化される傾向にある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような常圧ＣＶＤ装置においては、次のよ
うな点について配慮がされていないため、膜質、膜圧の
均一性が保ち難く、ステップカバレージが悪くなり、ま
た、ＣＶＤ膜を生成する過程で、反応生成物が発生し、
これがウェハ面上に付着することによって異物となり、
製品特性歩留りの低下をきたす問題があり、さらに、燐
を含む酸化膜の生成おいては、酸化膜中に介在する燐分
子量の濃度分布が不均一となり、ウェハ面の比抵抗のば
らつきが増大し、歩留りが低下するという問題点がある
ことが、本発明者によって明らかにされた。

本発明の目的は、膜質、膜厚の均一性、ステップカバレ
ージの向上、さらには異物の少ない、良好な膜特性が得
られる処理技術を提供することにある。

さらに、本発明の目的は、燐を含む酸化膜の生成におい
て、この膜中に含有する燐濃度が均一化し、濃度分布が
向上する処理技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、大口径ウェハの処理が可能な小型
の枚葉式処理製雪を提供することにある。

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
。

〔問題点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
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、細長いガス吹出口を複数条備えているガスヘ
ッドから反応性の処理ガスを均一に吐出させ、この処理
ガスを片脇に配置したキャリアガスヘッドから吐き出さ
れるキャリアガスおよび他゛　側に配置した排気手段に
よって、水手方向に均一に拡散させるとともに、サセプ
タ上の被処理物面に沿って流すようにしたものである。

〔作用〕

前記した手段によれば、処理ガスヘッドから吹き出され
る処理ガスが水平方向から吐出されるキャリアガスによ
ってウェハ上に均一に移送されるため、処理ガスの濃度
分布は均一となり、ウェハに生成する膜厚、燐濃度分布
の均一性が向上する。

さらに、サセプタを回転させることにより均一性は助長
され、一層高精度の成膜が可能となる。

そして、従来の方法では、膜厚の均一性を得るためには
ヘッドを左右に水平運動させるか、あるいは、サセプタ
を水平移動させる手段が不可欠であった。しかし、前記
手段によればヘッドは静止し、サセプタは回転するだけ
で所望の精度が得られることから、ヘッドまたはサセプ
タを水平運動させる手段を必要としないため、この分の
複雑な機構がなく、装置の構成は単純化され、安価に製
作可能になる。また、機構が単純化することは、機構を
構成する要素部分、すなわち摺動部等から発生する塵埃
の量が少なくなるため、より一層クリーンな装置が得ら
れる。

さらに、前記した従来装置のヘッドまたはサセプタを水
平運動させる機構が不要になるということは、この移動
によって生じる振動が少なくなるため、この撮動によっ
て、サセプタ周辺から反応生成物が離脱する確率が低く
なり、この離脱した生成物が被処理物に付着する確率も
低くなり、異物付着に伴う製品不良を低減させることが
できる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である枚葉式常圧ＣＶＤ装胃
を示す縦断面図、第２図は第１図のｎ−■線に沿う平面
断面図である。

本実施例において、処理装置としての枚葉式常圧ＣＶＤ
装宣は被処理物としてのウェハ１にＣ■Ｄ処理を施すた
めの処理室２を備えており、処理室２の下部にはウェハ
を保持するためのサセプタ３が配設されている。サセプ
タ３は枠体４の上端開口に配設されており、枠体４の内
部にはヒータ５がサセプタ３上のウェハ１を加熱するよ
うに収容されている。枠体４の下方にはサーボモータ等
から成る駆動装置６が設備されており、サセプタ３は回
転軸７を介して駆動装置６により回転駆動されるように
構成されている。枠体４および駆動装置６は処理室２に
対して上下動し得るように構成されており（図示せず）
、下側に位置した状態で、ウェハ１がサセプタ３上にハ
ンドラ（図示せず）により処理室２外のローダおよびア
ンローダとの間で１枚宛受は渡される。

処理室２内の上部には略立方体形状の処理ガスへラド１
１が吊持されている。処理ガスヘッド１１の下面には細
長いスリット状の吹出口１２が複数条、処理ガスをサセ
プタ３に向けて吹き出せるように開設されており、各吹
出口１２は互いに平行で両端を揃えられて配設されてい
る。ヘッド１１の内部にはガス通路工３が各吹出口１２
のそれぞれに対応して、吹出口１２を縦方向に連続させ
てなる中空形状に形成されており、各ガス通路１３のそ
れぞれに互いに連通を遮断されている。また、ヘッド１
１の内部には２系統のガス供給路１４ａ、１４ｂがそれ
ぞれ形成されており、両供給路１４ａ、１４ｂには互い
に隣り合うガス通路１３ａ、１３ｂがそれぞれ交互に接
続されている。

そして、処理ガスを下向きに吹き出すように設備されて
いる処理ガスヘッド１１はサセプタ３の中心線に対して
所定の距離だけ片寄るように配置されている。

処理ガスヘッド１１が片寄せられた側の脇にはキャリア
ガスを吐出するためのガスヘッドが設備されており、こ
のガスヘッド２０はキャリアガスとしての窒素ガスを全
体的に均一に吐き出すように構成されている。すなわち
、このキャリアガスヘッド２０も処理ガスヘッドと同様
、細長いスリット形状に開設されている吐出口２１を多
数条備えている。

キャリアガスヘッド２０と反対側の処理ガスヘッド１１
の片脇には、排気手段としての側部排気フード２２が配
設されており、この排気フード２２には排気口２３がサ
セプタ３の周囲のうちキャリアガスヘッド２０を除く三
方を取り囲むように開設されている。排気フード２３に
は排気ダクト２４が接続されており、排気ダクト２４に
は真空ポンプ等からなる排気量２（図示せず）が接続さ
れている。排気フード２２内には複数枚のダンパ２５が
排気口２３における排気量および吸い込み方面を制御し
得るように、上流側および下流側に分配されて設備され
ている。

次に作用を説明する。

ウェハ１がハンドラによりサセプタ３上に載せられると
、サセプタ３が回転軸７を介して駆動値装置６により回
転されるとともに、ウェハ１はサセプタ３を介してヒー
タ５により加熱される。このとき、サセプタ３が回転さ
れているため、ウェハ１は全体的に均一に加熱されるこ
とになり、ウェハ１の温度分布は均一になる。

一方、キャリアガスヘッド２０から窒素ガスが処理室２
に均一に吐き出されるとともに、処理室２は側部排気フ
ード２２により全体的に均一に排気される。これにより
、ウェハ１上にはキャリアガスヘッド２０から吐き出さ
れて排気口２３に吸い込まれる窒素ガスの層流が全面に
わたって均一に生成されることになる。

ウェハ１上に層流が生成され、ウェハ１が所定の温度（
例えば、３５０℃〜５５０℃程度）になったところで、
処理ガスヘッド１１から、ホスフイン（ＰＨ３）＋モノ
シラン（ＳｉＨｔ）、酸素（０１り、窒素（Ｎ２）等の
ような処理ガスが均一に吹き出される０例えば、ウェハ
１上に燐を含む酸化膜を生成する場合ガスヘッド１１の
ガス供給路１５ａ、１５ｂにホスフィンと酸素等のよう
な所定のガスがそれぞれ供給され、ガス通路１４ａ、１
４ｂを通じてスリット形状の吹出口１２からそれぞれ吹
き出される。

吹き出された処理ガスはウェハ１上に均一ニ生成されて
いるキャリアガス流により排気口２３の方向に流される
ため、ウェハ１に順次接触して行くことになる。これに
より、加熱とあいまってウェハ１上にはＣＶＤ膜が生成
される。

このとき、処理ガスヘッド１１がウェハ１の中心に対し
てキャリアガスの上流方向にずらされているため、ウェ
ハ１の成膜程度（レート）の分布は全体的に均一になる
。すなわち、排気口方向に流れる処理ガスのウェハ１に
対する接触量はウェハ１の下流側が大きくなる傾向にな
る。他方、処理ガスは上流側に早く接触するため、下流
側には上流側において一部消費された処理ガスが流れて
来ることになる。そこで、これらの関係から、処理ガス
ヘッド１１をウェハ１の中心に対してキャリアガスの上
流側に所定９ずらすことにより、成膜程度の分布を上流
から下流全体にわたって均一化させることができる。

また、ウェハ１が回転されているため、成膜分布は確実
に均一化されるとともに、ガス流に対してウェハ１は全
方位を均等に向けることになるため、ステップカバレー
ジも良好になる。

さらに、処理ガスとしてホスフィンが使用されている場
合、ホスフィンがキャリアガスによってウェハ１上に均
一に供給されるため、ＣｖＤｌ！：！中に介在する燐分
予歪の濃度分布が均一になる。

その後、所望の成膜処理が済んだウェハ１はハンドラに
よりサセプタ３上から下ろされ、次のウェハ１が供給さ
れる。以降、前記作動が繰り返えされることにより、ウ
ェハ１についてＣＶＤ処理力（枚葉式に実施されて行く
。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）処理ガスヘッドの片脇に配置したガスヘッドから
吐き出されるキャリアガスによって、処理ガスヘッドか
ら吹き出される処理ガスを均一にウェハ上に移送するこ
とができるため、均一な成膜処理を実施することができ
る。

（２）　　前記（１）により、処理ガスヘッドおよびサ
セプタのいずれをも水平移動させなくて済むため、機構
が単純化し、装置全体が小型となり、裾付場所を多く心
・要としないという効果が得られ、装置価格も安価とな
る。

（３）前記（２）により、機械的水平移動機構がなく、
この移送によって生ずる異物の発生を回避することがで
きるため、異物付着を抑制することができ、より一層良
好な膜が得られる。

（４）　　処理ガスがキャリアガスによってウェハ面上
を水平に移動し、かつ、サセプタが回転するように構成
することにより、生成膜の均一性を一層向上させること
ができ、また、処理ガスを有効に活用することができる
ため、ガスの消費量を低減させることができる。

（５）　　ウェハを自転させることにより、処理ガスが
ウェハの周方向から均一に供給されることになるため、
成膜分布を均一化させることができるとともに、ステッ
プカバレージを高めることができる。

（６）燐を含む酸化膜を生成する場合、成膜中における
燐分予歪の濃度分布を均一化させることができるため、
ウェハ面の比抵抗のばらつきを抑制することができ、歩
留りの低下を防止することができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、キャリアガスとしては、窒素ガスを使用するに
限らず、処理ガスとの混合ガスや、他の不活性ガス等を
使用してもよい。

側部排気フードは処理ガスヘッドの３方向から排気する
ように構成するに限らず、キャリアヘッドに対向する一
方向のみから排気するように構成してもよい。

また、側部排気フードは一体的に構成するに限らず、３
方向に分離するように構成してもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である枚葉式常圧ＣＶＤ装
置に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではな（、自公転式常圧装置、その他の酸化膜形
成装置、拡散装置等に適用することができる。本発明は
少なくとも被処理物を処理ガスに接触させる処理装置全
般に適用することができる。

（発明の効果〕 本願におい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、次の通りである６ 処理ガスヘッドの両脇にキャリアガスヘッドおよび排気
手段をそれぞれ配設することにより、処理ガスヘッドの
片脇に配室したガスヘッドから吐き出されるキャリアガ
スによって、処理ガスヘッドから吹き出される処理ガス
を均一に被処理物上に移送することができるため、均一
な処理を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である枚葉式常圧ＣＶＤ装置
を示す縦断面図、 第２図は第１図の■−■線に沿う平面断面図である。 ｌ・・・ウェハ（被処理物）、２・・・処理室、３・・
・サセプタ、４・・・枠体、５・・・ヒータ、６・・・
駆動装置、７・・・回転軸、１１・・・処理ガスヘッド
、１２・・・吹出口、１３ａ、１３ｂ−・・ガス通路、
１４ａ、１４ｂ・・・ガス供給路、２０・・・キャリア
ガスヘッド、２Ｉ・・・吐出口、２２・・・側部排気フ
ード（排気手段）、２３・・・排気口、２４・・・排気
ダクト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理室と、処理室内において被処理物を保持するよ
   うに設けられているサセプタと、サセプタに対峙するよ
   うに配設され、処理ガスを吹き出すガスヘッドと、この
   ガスヘッドの片脇に配設され、キャリアガスを他側に向
   けて吐き出すキャリアガスヘッドと、処理ガスヘッドの
   他の片脇に配設され、ガスを排気する排気手段とを備え
   ていることを特徴とする処理装置。 ２、サセプタが、処理ガスヘッドに対して排気手段側に
   ずらされていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の処理装置。 ３、サセプタが、回転するように構成されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処理装置。 ４、キャリアガスヘッドが、ガスを全体的に均一に吐き
   出すように複数条の細長いスリット形状に形成されてい
   る吐出口を備えていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の処理装置。 ５、排気手段は、吸引方向および排気量を調節し得るよ
   うに構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の処理装置。 ６、処理ガスヘッドが、複数種類のガスを吹き出すよう
   に構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の処理装置。