JP2650445B2 - Thin film forming equipment - Google Patents
Thin film forming equipmentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体製造プロセスにおいて半導体ウエハに
薄膜を形成する薄膜形成装置に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a thin film forming apparatus for forming a thin film on a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing process.
従来、半導体製造プロセスで半導体ウエハ(以下、単
にウエハという。)に薄膜を形成するには、先ず、化学
気相成長装置によってウエハ上に反応生成膜を形成し、
その後、拡散炉を用いて前記反応生成膜を平坦化処理す
ることによって行われていた。Conventionally, to form a thin film on a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) in a semiconductor manufacturing process, first, a reaction product film is formed on the wafer by a chemical vapor deposition apparatus,
Thereafter, the reaction product film is flattened using a diffusion furnace.
第3図は従来の化学気相成長装置の概略構成を示す断
面図、第4図は従来の拡散炉の概略構成を示す断面図、
第5図は反応成長膜が形成されたウエハを拡大して示す
断面図、第6図は平坦化処理が施されたウエハを拡大し
て示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional chemical vapor deposition apparatus, FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional diffusion furnace,
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a wafer on which a reaction growth film is formed, and FIG. 6 is an enlarged sectional view showing a wafer subjected to a planarization process.
これらの図において、1は化学気相成長装置のウエハ
ステージで、このウエハステージ1は、図示しない搬送
装置に連結されて横方向に連続的に移動するように構成
されている。2はこのウエハステージ1上に載置された
ウエハ、3は前記ウエハ1を成膜温度に加熱するための
ヒーター、4はウエハ2に反応ガスAを供給するための
ガスヘッド、5は排気Bを排出するための排気口であ
る。また、第4図において、6は拡散炉本体としての炉
室管で、この炉室管6は、ガス供給用給気管7を有する
炉室蓋8が一端部に設けられ、かつ他端部には炉室管6
内のガスを排出するための排気管9が設けられており、
拡散炉用ヒーター10によって所定温度に加熱されるよう
に構成されている。なお、11はウエハ2を複数枚それぞ
れ立てた状態で炉室管6内に導入するためのウエハ装置
ボートである。In these figures, reference numeral 1 denotes a wafer stage of a chemical vapor deposition apparatus, and the wafer stage 1 is connected to a transfer device (not shown) and is configured to move continuously in the lateral direction. Reference numeral 2 denotes a wafer mounted on the wafer stage 1, reference numeral 3 denotes a heater for heating the wafer 1 to a film forming temperature, reference numeral 4 denotes a gas head for supplying a reaction gas A to the wafer 2, and reference numeral 5 denotes exhaust B Is an exhaust port for discharging air. In FIG. 4, reference numeral 6 denotes a furnace chamber tube serving as a diffusion furnace main body. The furnace chamber tube 6 has a furnace chamber lid 8 having a gas supply air supply pipe 7 provided at one end, and provided at the other end. Is furnace tube 6
An exhaust pipe 9 for exhausting the gas inside is provided,
It is configured to be heated to a predetermined temperature by the diffusion furnace heater 10. Reference numeral 11 denotes a wafer device boat for introducing a plurality of the wafers 2 into the furnace chamber tube 6 in a state of being erected.
上述したように構成された従来の化学気相成長装置に
よってウエハ2に反応生成膜を形成するには、先ず、連
続して移動しているウエハステージ1上にウエハ2を載
置する。そして、ウエハ2はウエハステージ1によって
ヒーター3の上側に搬送され、このヒーター3によって
成膜温度に加熱される。このようにして加熱されたウエ
ハ2がガスヘッド4の下方を通過すると、反応ガスAが
ガスヘッド4から供給され、第5図に示すように、ウエ
ハ2の主面上に反応生成膜Cが形成されることになる。
なお、第5図において12はウエハ2上に形成された配線
を示す。前記反応生成膜Cは、第5図に示すように、下
地としての配線12等の外周部にも形成されるためにその
表面が平坦ではないので、第4図に示す拡散炉によって
平坦化処理が施される。In order to form a reaction product film on the wafer 2 by the conventional chemical vapor deposition apparatus configured as described above, first, the wafer 2 is placed on the continuously moving wafer stage 1. Then, the wafer 2 is transported above the heater 3 by the wafer stage 1 and is heated to a film forming temperature by the heater 3. When the wafer 2 thus heated passes below the gas head 4, a reaction gas A is supplied from the gas head 4, and a reaction product film C is formed on the main surface of the wafer 2 as shown in FIG. Will be formed.
In FIG. 5, reference numeral 12 denotes a wiring formed on the wafer 2. As shown in FIG. 5, the surface of the reaction product film C is not flat because it is also formed on the outer peripheral portion of the wiring 12 or the like as a base, so the flattening process is performed by a diffusion furnace shown in FIG. Is applied.
拡散炉を用いて反応生成膜Cの平坦化処理を行なうに
は、先ず、ウエハ2をウエハ載置ボート11に保持させた
状態で炉室管6内に挿入する。しかる後、拡散炉用ヒー
ター10によりウエハ2を所定温度に加熱することによっ
て、反応生成膜Cの表面を第6図に示すように略平坦に
形成することができる。なお、このヒーター10によって
加熱する際には、給気管7からガスを供給しつつ排気管
9からガスを排出させて炉室管6内を一定雰囲気に保ち
ながら行われる。In order to perform the flattening process of the reaction product film C using a diffusion furnace, first, the wafer 2 is inserted into the furnace chamber tube 6 while being held on the wafer mounting boat 11. Thereafter, the surface of the reaction product film C can be formed substantially flat as shown in FIG. 6 by heating the wafer 2 to a predetermined temperature by the heater 10 for the diffusion furnace. The heating by the heater 10 is performed while the gas is discharged from the exhaust pipe 9 while the gas is supplied from the air supply pipe 7 and the inside of the furnace chamber pipe 6 is maintained at a constant atmosphere.
これらの装置を用いて薄膜を形成する一例として、例
えば、ウエハ2の主面上に形成されたポリシリコン配線
上へ絶縁膜を形成する場合には、第4図で示した化学気
相成長装置においてウエハ2を400℃に加熱し、反応ガ
スAとしてSiH4,PH3,B2H6,O2ガスを用い、SiO2中にPと
Bとを少量拡散させた膜(以下、BPSG膜と記す。)をウ
エハ2上に形成する。形成されたBPSG膜は、第5図中C
で示すように配線12の外周部にも形成されることにな
る。また、第4図で示した拡散炉においてBPSG膜の平坦
化処理を施すには、炉室管6内をH2,O2の一定雰囲気と
した状態で20分間900℃に加熱して行なう。以後、この
平坦化の工程をリフローと記す。リフロー後のBPSG膜
は、第6図中でCで示すようにその表面の凹凸が比較的
滑らかになる。As an example of forming a thin film using these apparatuses, for example, when an insulating film is formed on a polysilicon wiring formed on a main surface of a wafer 2, a chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. In the above, a wafer 2 is heated to 400 ° C., and a film in which P and B are diffused in SiO 2 in a small amount using SiH 4 , PH 3 , B 2 H 6 , and O 2 gas as a reaction gas A (hereinafter, BPSG film) Is formed on the wafer 2. The formed BPSG film is indicated by C in FIG.
As shown by, it is also formed on the outer peripheral portion of the wiring 12. In the diffusion furnace shown in FIG. 4, the BPSG film is flattened by heating the furnace chamber tube 6 at 900 ° C. for 20 minutes in a constant atmosphere of H 2 and O 2 . Hereinafter, this flattening step is referred to as reflow. As shown by C in FIG. 6, the BPSG film after reflow has relatively smooth surface irregularities.
しかるに、上述したように化学気相成長装置および拡
散炉によってウエハ2に薄膜を形成すると、化学気相成
長装置から拡散炉へウエハ2を搬送するまでに時間がか
かるため、その間にウエハ2が外気に晒されてしまう。
このため、空気中の水分が反応生成膜C中に吸収され易
く、BPSG膜においては吸湿による絶縁性の低下などによ
って膜室が低下され易くなるという問題があった。However, when a thin film is formed on the wafer 2 by the chemical vapor deposition apparatus and the diffusion furnace as described above, it takes time to transfer the wafer 2 from the chemical vapor deposition apparatus to the diffusion furnace. It will be exposed to.
For this reason, there has been a problem that moisture in the air is easily absorbed into the reaction product film C, and the BPSG film is liable to be reduced in the film chamber due to a decrease in insulation due to moisture absorption.
また、化学気相成長装置での成膜時にBPSG膜の配線12
への段差被覆性(以下、ステップカバレッジと記す。)
が低く、リフロー後のBPSG膜の表面に凹凸が残ってしま
う。特に、隣合う配線12どうしの間隔や、反応生成膜C
の膜厚などの条件によっては、隣合う配線12に形成され
た反応生成膜どうしが干渉してしまい、第5図中Dで示
すように隣合う配線12間に隙間が形成されることがあ
る。このように隙間Dが形成された場合には、第7図に
示すように、リフロー後に反応生成膜C中に隙間Dによ
る気泡Eが残されてしまう。気泡Eが残留されると、そ
の部分が上側へ膨らみ反応生成膜表面の凹凸がさらに大
きくなる。Also, the BPSG film wiring 12
Step coverage on the surface (hereinafter referred to as step coverage)
And the unevenness remains on the surface of the BPSG film after reflow. In particular, the distance between adjacent wirings 12 and the reaction product film C
Depending on the conditions such as the film thickness, the reaction product films formed on the adjacent wirings 12 may interfere with each other, and a gap may be formed between the adjacent wirings 12 as shown by D in FIG. . When the gap D is formed in this way, as shown in FIG. 7, bubbles E due to the gap D remain in the reaction product film C after the reflow. When the bubble E remains, the portion swells upward and the unevenness on the surface of the reaction product film further increases.
本発明に係る薄膜形成装置は、半導体ウエハを加熱す
る成膜用ヒーターを備え、反応室内で加熱された半導体
ウエハに成膜用反応ガスによって薄膜を形成する薄膜形
成装置において、前記反応室に、成膜用反応ガスを供給
するガスヘッドを昇降自在に設けるとともに、半導体ウ
エハの成膜面と対向する照射口を有するランプカバーに
よるランプ本体が囲まれかつ反応室内に選択的に臨み半
導体ウエハを薄膜形成温度より高い温度に加熱する薄膜
平坦化処理用ランプ式ヒーターを前記成膜用ヒーターと
は別に設け、前記ランプ式ヒーターを前記反応室とラン
プ室との間で往復自在に構成し、前記ガスヘッドが下降
して反応ガスを供給するとともに成膜用ヒーターを駆動
して薄膜形成を行う状態と、前記ランプ式ヒーターを反
応室へ移動させて平坦化処理を行う状態とを複数回繰り
返す構成したものである。The thin film forming apparatus according to the present invention includes a film forming heater that heats a semiconductor wafer, and in a thin film forming apparatus that forms a thin film on a semiconductor wafer heated in a reaction chamber by a film forming reaction gas, the reaction chamber includes: A gas head for supplying a reaction gas for film formation is provided so as to be able to move up and down, and a lamp body is surrounded by a lamp cover having an irradiation port facing a film formation surface of the semiconductor wafer, and selectively faces the reaction chamber into a thin film. A thin film flattening treatment lamp-type heater for heating to a temperature higher than the formation temperature is provided separately from the film formation heater, and the lamp-type heater is configured to be able to reciprocate between the reaction chamber and the lamp chamber, A state in which the head is lowered to supply a reaction gas and a film forming heater is driven to form a thin film, and the lamp type heater is moved to a reaction chamber to be flat. It is obtained by constituting repeated several times and the condition to take a treatment.
本発明によれば、半導体ウエハへの成膜と平坦化処理
とを、半導体ウエハを外気に晒すことなく連続して行な
うことができると共に、薄い反応生成膜を複数重ねて薄
膜を形成することができる。According to the present invention, film formation on a semiconductor wafer and planarization can be performed continuously without exposing the semiconductor wafer to the outside air, and a thin film can be formed by stacking a plurality of thin reaction product films. it can.
以下、本発明の一実施例を第1図(a),(b)およ
び第2図(a)〜(d)によって詳細に説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 (a) and (b) and FIGS. 2 (a) to (d).
第1図(a),(b)は本発明に係る薄膜形成装置を
示す断面図、同図(a)は成膜時の状態を示し、同図
(b)はリフロー時の状態を示す。第2図(a)〜
(d)はウエハ上の配線部への生成状態を示す断面図
で、同図(a)はウエハに反応生成膜を形成した後の状
態を示し、同図(b)は(a)図に示したウエハにリフ
ローを施した後の状態を示し、同図(c)は(d)図に
示したウエハに再び反応生成膜を形成した状態を示し、
同図(d)は(c)図に示したウエハに再びリフローを
施した後の状態を示す。これらの図において前記第3図
ないし第7図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。1 (a) and 1 (b) are sectional views showing a thin film forming apparatus according to the present invention, FIG. 1 (a) shows a state at the time of film formation, and FIG. 1 (b) shows a state at the time of reflow. Fig. 2 (a)-
(D) is a cross-sectional view showing a state of formation on the wiring portion on the wafer, (a) showing a state after a reaction product film is formed on the wafer, and (b) of FIG. (C) shows a state in which a reaction product film is formed again on the wafer shown in (d) in FIG.
FIG. 3D shows a state after the wafer shown in FIG. In these figures, the same or equivalent members as those described in FIGS. 3 to 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
第1図(a),(b)および第2図(a)〜(d)に
おいて、21は本発明に係る薄膜形成装置の本体としての
成膜反応室で、この成膜反応室21は、上部側部に排気口
5が設けられ、下部にはウエハ2が載置されるウエハス
テージ22が配置されている。このウエハステージ22は、
押上げピン23を介して昇降装置(図示せず)に連結され
ており、成膜反応室21内を昇降することができるように
構成されている。1 (a) and 1 (b) and FIGS. 2 (a) to 2 (d), reference numeral 21 denotes a film forming reaction chamber as a main body of the thin film forming apparatus according to the present invention. An exhaust port 5 is provided on the upper side, and a wafer stage 22 on which the wafer 2 is mounted is disposed below. This wafer stage 22
It is connected to an elevating device (not shown) via a push-up pin 23, and is configured to be able to move up and down in the film formation reaction chamber 21.
24はウエハ2に反応ガスAを供給するためのガスヘッ
ドで、このガスヘッド24は前記成膜反応室21の上部に配
置され、成膜反応室21内を昇降自在に設けられている。Reference numeral 24 denotes a gas head for supplying the reaction gas A to the wafer 2. The gas head 24 is disposed above the film forming reaction chamber 21, and is provided to be able to move up and down in the film forming reaction chamber 21.
25は薄膜形成時に後述するランプを収納するためのラ
ンプ室で、このランプ室25は前記成膜反応室21の側部に
設けられ、気密扉26を介して成膜反応室21に連通されて
いる。Reference numeral 25 denotes a lamp chamber for accommodating a lamp to be described later when forming a thin film. The lamp chamber 25 is provided on a side of the film forming reaction chamber 21 and communicates with the film forming reaction chamber 21 via an airtight door 26. I have.
27はリフロー時にウエハ2を加熱するための薄膜平坦
化処理用ヒーターとしてのランプで、このランプ27は、
成膜温度より高い温度をもってウエハ2を加熱するラン
プ本体27aと、ウエハ2の成膜面と対向する照射口が下
部に開口しかつ前記ランプ本体27aを囲む構造のランプ
カバー27bとを備え、駆動装置(図示せず)にランプア
ーム28を介して連結されて成膜反応室21とランプ室25と
を往復自在に設けられている。27 is a lamp as a heater for thin film flattening processing for heating the wafer 2 at the time of reflow.
A lamp body 27a for heating the wafer 2 at a temperature higher than the film forming temperature, and a lamp cover 27b having a structure in which an irradiation port facing the film forming surface of the wafer 2 is opened at the bottom and surrounds the lamp body 27a; The apparatus is connected to an apparatus (not shown) via a lamp arm 28, and is provided to be able to reciprocate between the film forming reaction chamber 21 and the lamp chamber 25.
次に、このように構成された本発明の薄膜形成装置を
使用してウエハ2上に薄膜を形成する方法について説明
する。ウエハ2上に薄膜を形成するには、先ず、ウエハ
ステージ22上にウエハ2を載置させ、第1図(a)に示
すようにガスヘッド24を下降させる。そして、ヒーター
3によってウエハ2を所定温度に加熱すると共に、ガス
ヘッド24から反応ガスAをウエハ2に供給することによ
って、第2図(a)に示すように反応生成膜Cが形成さ
れることになる。この際、反応生成膜の膜厚が所定の膜
厚の約半分となるように反応時間等を制御する。Next, a method of forming a thin film on the wafer 2 using the thin film forming apparatus of the present invention configured as described above will be described. In order to form a thin film on the wafer 2, first, the wafer 2 is placed on the wafer stage 22, and the gas head 24 is lowered as shown in FIG. By heating the wafer 2 to a predetermined temperature by the heater 3 and supplying the reaction gas A to the wafer 2 from the gas head 24, the reaction product film C is formed as shown in FIG. become. At this time, the reaction time and the like are controlled so that the film thickness of the reaction product film becomes about half of the predetermined film thickness.
なお、一例としてBPSG膜を形成する場合には、ヒータ
ー3によってウエハ2を約400℃に加熱し、この状態でS
iH4,PH3,B2H6,O2,N2よりなる反応ガスAをウエハ2に供
給して行なわれる。In the case of forming a BPSG film as an example, the wafer 2 is heated to about 400 ° C.
The reaction is performed by supplying a reaction gas A comprising iH 4 , PH 3 , B 2 H 6 , O 2 , and N 2 to the wafer 2.
成膜終了後、第1図(b)に示すように、ガスヘッド
24に代わってランプ27をウエハ2の上方へ移動させると
共に、ウエハステージ22を押上げピン23によって上昇さ
せてヒーター3から離間させる。そして、ガスヘッド24
からの給気,排気口5よりの排気によって成膜反応室21
内をH2とO2の一定雰囲気にする。この状態でランプ27を
点灯させてウエハ2を所定温度に加熱してリフローが行
われる。なお、BPSG膜が形成されたウエハ2にリフロー
を施すには、成膜反応室21内をH2,O2の一定雰囲気とし
た状態で20分間900℃に加熱して行なう。このようにリ
フローを施すことによって、第2図(b)に示すよう
に、反応生成膜表面の凹凸が小さくなる。After the film formation is completed, as shown in FIG.
The lamp 27 is moved above the wafer 2 instead of the lamp 24, and the wafer stage 22 is raised by the push-up pins 23 to be separated from the heater 3. And gas head 24
The film formation reaction chamber 21 is supplied by air supply from the exhaust port and exhaust from the exhaust port 5.
The inside is made constant atmosphere of H 2 and O 2 . In this state, the lamp 27 is turned on to heat the wafer 2 to a predetermined temperature, and reflow is performed. In order to perform reflow on the wafer 2 on which the BPSG film is formed, the film formation reaction chamber 21 is heated to 900 ° C. for 20 minutes in a state of a constant atmosphere of H 2 and O 2 . By performing the reflow in this manner, as shown in FIG. 2 (b), the irregularities on the surface of the reaction product film are reduced.
本発明によれば、上述した生成およびリフロー工程を
所望の膜厚が得られるまで繰り返して行なう。上述した
ように所定の膜厚の約半分の膜厚をもって反応生成膜C
を形成した後、さらに残り半分の膜厚をもって反応生成
膜を形成すると、第2図(c)に示すように最終的な膜
厚を有する反応生成膜Cが得られる。この際、一度に得
られる反応生成膜Cの薄膜は小さいために、隣合う配線
12に形成された反応生成膜Cどうしが干渉して隙間がで
きるのを確実に防ぐことができる。そして、さらにリフ
ローを行なうことによって、第2図(d)に示すよう
に、反応生成膜Cの表面を略平坦にすることができる。According to the present invention, the above-described generation and reflow steps are repeatedly performed until a desired film thickness is obtained. As described above, the reaction product film C has a thickness of about half the predetermined thickness.
After forming the film, a reaction product film having a final thickness is obtained as shown in FIG. 2C by further forming a reaction product film having the remaining half thickness. At this time, the thin film of the reaction product film C obtained at a time is small,
It is possible to reliably prevent the reaction product films C formed in 12 from interfering with each other to form a gap. Then, by performing further reflow, the surface of the reaction product film C can be made substantially flat as shown in FIG. 2 (d).
また、平坦化処理時にランプ27によって加熱している
ため、このときにはウエハ2およびウエハ2の近傍周辺
のみが平坦化処理温度に昇温される。このため、平坦化
処理工程が終了した後にウエハ2の温度が低下し易いの
で、平坦化処理工程の後に薄膜形成工程を可及的早く開
始できる。In addition, since the wafer is heated by the lamp 27 during the flattening process, only the wafer 2 and the vicinity of the wafer 2 are heated to the flattening temperature at this time. For this reason, the temperature of the wafer 2 is likely to decrease after the flattening process is completed, so that the thin film forming process can be started as soon as possible after the flattening process.
したがって、本発明によれば、成膜とリフローとを成
膜反応室21内で行なうことができるから、ウエハ2に薄
膜を形成するにあたって外気に晒すことなく連続して行
なうことができる。また、成膜とリフローとを繰り返し
て行なうことによって、薄い反応生成膜Cを複数重ねて
薄膜を形成することができ、反応生成膜中に隙間が形成
されるのを防ぐことができる。Therefore, according to the present invention, the film formation and the reflow can be performed in the film formation reaction chamber 21, so that the thin film can be formed continuously on the wafer 2 without being exposed to the outside air. Further, by repeatedly performing film formation and reflow, a plurality of thin reaction product films C can be stacked to form a thin film, and a gap can be prevented from being formed in the reaction product film.
さらに、平坦化処理時にランプ27によって加熱してい
るため、このときにはウエハ2およびウエハ2の近傍周
辺のみが平坦化処理温度に昇温される。このため、平坦
化処理工程が終了した後にウエハ2の温度が低下し易い
ので、平坦化処理工程の後に薄膜形成行程を可及的早く
開始できる。Further, since the lamp 27 heats the wafer during the planarization process, only the wafer 2 and the vicinity of the wafer 2 are heated to the planarization temperature at this time. For this reason, the temperature of the wafer 2 is likely to decrease after the flattening process is completed, so that the thin film forming process can be started as soon as possible after the flattening process.
なお、成膜機構、成膜および加熱の回数等は上記実施
例で説明したものに限定されるものではなく、適宜変更
することができるということはいうまでもない。The film formation mechanism, the number of times of film formation and heating, and the like are not limited to those described in the above embodiment, and needless to say, they can be appropriately changed.
以上説明したように本発明に係る薄膜形成装置は、半
導体ウエハを加熱する成膜用ヒーターを備え、反応室内
で加熱された半導体ウエハに成膜用反応ガスによって薄
膜を形成する薄膜形成装置において、前記反応室に、成
膜用反応ガスを供給するガスヘッドを昇降自在に設ける
とともに、半導体ウエハの成膜面と対向する照射口を有
するランプカバーによるランプ本体が囲まれかつ反応室
内に選択的に臨み半導体ウエハを薄膜形成温度より高い
温度に加熱する薄膜平坦化処理用ランプ式ヒーターを前
記成膜用ヒーターとは別に設け、前記ランプ式ヒーター
を前記反応室とランプ室との間で往復自在に構成し、前
記ガスヘッドが下降して反応ガスを供給するとともに成
膜用ヒーターを駆動して薄膜形成を行う状態と、前記ラ
ンプ式ヒーターを反応室へ移動させて平坦化処理を行う
状態を複数回繰り返す構成としたため、半導体ウエハへ
の成膜と平坦化処理とを、半導体ウエハを外気に晒すこ
となく連続して行なえ、成膜後に速やかに平坦化処理を
行うことができるから、半導体ウエハの搬送時間を含め
た処理時間を短縮できると共に、反応生成膜中に空気中
の水分が吸収されるのを確実に防ぐことができ、品質の
高い反応性成膜を得ることができる。As described above, the thin film forming apparatus according to the present invention includes a film forming heater for heating a semiconductor wafer, and a thin film forming apparatus for forming a thin film on a semiconductor wafer heated in a reaction chamber by a film forming reaction gas. In the reaction chamber, a gas head for supplying a reaction gas for film formation is provided so as to be able to move up and down, and a lamp body having a lamp cover having an irradiation port facing a film formation surface of a semiconductor wafer is surrounded and selectively placed in the reaction chamber. A thin film flattening lamp type heater for heating the semiconductor wafer to a temperature higher than the thin film formation temperature is provided separately from the film forming heater, and the lamp type heater is reciprocally movable between the reaction chamber and the lamp chamber. A state in which the gas head is lowered to supply a reaction gas and a film forming heater is driven to form a thin film; Since the semiconductor wafer is moved to the chamber and the state of performing the flattening process is repeated a plurality of times, the film formation on the semiconductor wafer and the flattening process can be performed continuously without exposing the semiconductor wafer to the outside air, and quickly after the film formation. Since the flattening process can be performed, the processing time including the transfer time of the semiconductor wafer can be reduced, and the moisture in the air can be reliably prevented from being absorbed into the reaction product film. A reactive film can be obtained.
また、薄い反応生成膜を複数重ねて薄膜を形成するこ
とができるから、反応生成膜中に隙間ができるのを防ぐ
ことができ、ステップカバレッジを向上させることがで
きる。Further, since a thin film can be formed by stacking a plurality of thin reaction product films, it is possible to prevent a gap from being formed in the reaction product film, and to improve the step coverage.
その上、薄膜の平坦化処理を行うときには半導体ウエ
ハおよびその近傍周辺のみが相対的に高い平坦化処理温
度に昇温されるので、この平坦化処理が終了した後に半
導体ウエハの温度が低下し易い。すなわち、薄膜を形成
するときの半導体ウエハの加熱温度は平坦化処理時より
低温であるが、上述したように半導体ウエハの温度が早
く低下することにより、平坦化処理工程が終了した後に
早期に薄膜形成行程が開始できる。In addition, when the flattening process of the thin film is performed, only the semiconductor wafer and the vicinity thereof are heated to a relatively high flattening process temperature. Therefore, the temperature of the semiconductor wafer tends to decrease after the flattening process is completed. . That is, the heating temperature of the semiconductor wafer when forming the thin film is lower than that during the flattening process. However, as described above, the temperature of the semiconductor wafer rapidly decreases, so that the thin film is early formed after the flattening process step is completed. The formation process can begin.
したがって、薄膜形成行程→平坦化処理工程という成
膜行程を複数回繰り返すに当たって、所要時間を可及的
短縮できる。Accordingly, the required time can be reduced as much as possible in repeating the film forming process from the thin film forming process to the planarization process a plurality of times.
第1図(a),(b)は本発明に係る薄膜形成装置を示
す断面図で、同図(a)は成膜時の状態を示し、同図
(b)はリフロー時の状態を示す。第2図(a)〜
(d)はウエハ上の配線部への成膜状態を示す断面図
で、同図(a)はウエハに反応生成膜を形成した後の状
態を示し、同図(b)は(a)図に示したウエハにリフ
ローに施した後の状態を示し、同図(c)は(b)図に
示したウエハに再び反応生成膜を形成した状態を示し、
同図(d)は(c)図に示したウエハに再びリフローを
施した後の状態を示す。第3図は従来の化学気相成長装
置の概略構成を示す断面図、第4図は従来の拡散炉の概
略構成を示す断面図、第5図は反応生成膜が形成された
ウエハを拡大して示す断面図、第6図は平坦化処理が施
されたウエハを拡大して示す断面図、第7図は反応生成
膜中に気泡が残留されたウエハを拡大して示す断面図で
ある。 2……半導体ウエハ、3……ヒーター、21……成膜反応
室、25……ランプ室、26……気密扉、27……ランプ、C
……反応生成膜。1 (a) and 1 (b) are cross-sectional views showing a thin film forming apparatus according to the present invention. FIG. 1 (a) shows a state during film formation, and FIG. 1 (b) shows a state during reflow. . Fig. 2 (a)-
(D) is a cross-sectional view showing a film formation state on a wiring portion on the wafer, (a) shows a state after a reaction product film is formed on the wafer, and (b) is a figure (a). (C) shows a state in which a reaction product film is formed again on the wafer shown in (b) of FIG.
FIG. 3D shows a state after the wafer shown in FIG. FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional chemical vapor deposition apparatus, FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of a conventional diffusion furnace, and FIG. 5 is an enlarged view of a wafer on which a reaction product film is formed. 6, FIG. 6 is an enlarged sectional view of a wafer subjected to a planarization process, and FIG. 7 is an enlarged sectional view of a wafer having bubbles remaining in a reaction product film. 2 ... semiconductor wafer, 3 ... heater, 21 ... film forming reaction chamber, 25 ... lamp chamber, 26 ... airtight door, 27 ... lamp, C
...... Reaction product film.
Claims (1)
備え、反応室内で加熱された半導体ウエハに成膜用反応
ガスによって薄膜を形成する薄膜形成装置において、前
記反応室に、成膜用反応ガスを供給するガスヘッドを昇
降自在に設けるとともに、半導体ウエハの成膜面と対向
する照射口を有するランプカバーによりランプ本体が囲
まれかつ反応室内に選択的に臨み半導体ウエハを薄膜形
成温度より高い温度に加熱する薄膜平坦化処理用ランプ
式ヒーターを前記成膜用ヒーターとは別に設け、前記ラ
ンプ式ヒーターを前記反応室とランプ室との間で往復自
在に構成し、前記ガスヘッドが下降して反応ガスを供給
するとともに成膜用ヒーターを駆動して薄膜形成を行う
状態と、前記ランプ式ヒーターを反応室へ移動させて平
坦化処理を行う状態とを複数回繰り返す構成としたこと
を特徴とする薄膜形成装置。An apparatus for forming a thin film on a semiconductor wafer heated in a reaction chamber by using a reaction gas for film formation, comprising: a heater for film formation for heating a semiconductor wafer; A gas head for supplying gas is provided so as to be movable up and down, and the lamp body is surrounded by a lamp cover having an irradiation port facing the film forming surface of the semiconductor wafer and selectively faces the reaction chamber, and the semiconductor wafer is heated to a temperature higher than the thin film forming temperature. A thin-film flattening lamp heater for heating to a temperature is provided separately from the film forming heater, the lamp heater is configured to be reciprocable between the reaction chamber and the lamp chamber, and the gas head is lowered. A state in which a thin film is formed by supplying a reaction gas and driving a film forming heater, and a state in which a flattening process is performed by moving the lamp heater to a reaction chamber. Thin film forming apparatus is characterized in that a structure is repeated a plurality of times and.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1297933A JP2650445B2 (en) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | Thin film forming equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1297933A JP2650445B2 (en) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | Thin film forming equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03157928A JPH03157928A (en) | 1991-07-05 |
| JP2650445B2 true JP2650445B2 (en) | 1997-09-03 |
Family
ID=17852973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1297933A Expired - Lifetime JP2650445B2 (en) | 1989-11-15 | 1989-11-15 | Thin film forming equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2650445B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100239405B1 (en) * | 1996-10-24 | 2000-01-15 | 김영환 | Semiconductor fabricating system |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61247035A (en) * | 1985-04-24 | 1986-11-04 | Toshiba Corp | Surface treating device |
| JPS6416633U (en) * | 1987-07-21 | 1989-01-27 | ||
| JPS6476727A (en) * | 1987-09-17 | 1989-03-22 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPH02229430A (en) * | 1989-03-02 | 1990-09-12 | Rohm Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1989
- 1989-11-15 JP JP1297933A patent/JP2650445B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03157928A (en) | 1991-07-05 |
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