JP3077447B2 - 気相成長方法及び反応容器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気相成長（以下、ＣＶＤ
と記す）の方法及びＣＶＤに使用する反応容器に関す
る。

【０００２】半導体装置の製造工程においては、ウェー
ハ表面にポリシリコン膜、窒化膜、酸化膜等、種々の薄
膜がＣＶＤ法により形成される。ＣＶＤ装置の内、反応
管や反応容器内を減圧しながら反応ガスを流す減圧ＣＶ
Ｄ装置はウェーハの処理枚数が多く、又、ウェーハ大口
径化への対応も容易であるため、多く使用されている
が、ウェーハ大口径化に伴ってスループットの低下、若
しくは装置の大型化を余儀なくされており、その解決が
望まれている。

【０００３】

【従来の技術】減圧ＣＶＤ装置により多数のウェーハを
バッチ処理する場合、従来はウェーハを反応容器内で裏
表同一方向、同一間隔で整列させていた。この際、この
ウェーハ間隔は、良好なウェーハ内膜厚均一性（以下、
単に膜厚均一性と記す）を得るために、ウェーハと反応
容器内壁との距離や反応容器内圧力値、ウェーハ口径等
の諸条件に応じて適当な値に設定していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、装置のスル
ープットを上げるためにウェーハ間隔を縮小して１バッ
チの処理枚数を増加すると膜厚均一性を損ない易く（特
にＳｉＯ₂ 膜を成長させる場合に顕著）、従ってウェー
ハ間隔の縮小により装置のスループットを上げることが
困難である、という問題があった。

【０００５】本発明はこのような問題を解決して、減圧
ＣＶＤ装置により多数のウェーハをバッチ処理する場合
に処理ウェーハの歩留りを損なうことなく装置のスルー
プットを向上することが可能な気相成長方法及び反応容
器を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的は本発明によれ
ば、〔１〕複数のウェーハを所定の間隔で平行に保持・
収納した筒形の反応容器を反応管内に配設し、該反応容
器内に反応ガスを流通させて該ウェーハの表面に薄膜を
形成する気相成長方法において、複数の該ウェーハを、
表面同志及び裏面同志を交互に対向させ、対向する該裏
面間の間隔が対向する該表面間の間隔より小さくなるよ
うに、且つそれぞれ全周にわたり該反応容器の内壁との
距離が略等しくなるように配置して、該反応容器内に反
応ガスを流通させることを特徴とする気相成長方法とす
ることで、 〔２〕複数のウェーハを所定の間隔で平行に保持・収納
し、反応管内で反応ガスを流通させて該ウェーハの表面
に薄膜を形成する筒形の反応容器において、収納空間の
断面形状が該ウェーハと相似形をなし、内壁と該ウェー
ハとの距離が該ウェーハの全周にわたり略等しくなると
共に、対向するウェーハ間が交互に第一の間隔及び該第
一の間隔より狭い第二の間隔となるように該ウェーハを
保持・収納するものであることを特徴とする反応容器と
することで、達成される。

【０００７】

【作用】薄膜形成を要するのは、通常、ウェーハの表面
側だけである。裏面側はウェーハのハンドリング（特に
自動ハンドリング）のために処理時にもスペースを設け
る関係で薄膜が形成されるが、本来は不要であるから、
膜厚均一性がある程度低下しても差し支えない（但し、
極端に不均一になるとリソグラフィ工程等に支障を来す
ことがある）。

【０００８】本発明では良好な膜厚均一性を必要とする
表面側同士、及び余り膜厚均一性を必要としない裏面同
士を対向させ、表面間の間隔を良好な膜厚均一性を得る
ことが出来る値とし、裏面間の間隔はウェーハハンドリ
ングに支障のない範囲で表面間の間隔より縮小すること
により、表面側の膜厚均一性を損なうことなく、装置の
スループットを向上することが出来る。

【０００９】

【実施例】本発明に係るＣＶＤの方法及びＣＶＤ装置用
の反応容器の実施例を図１及び図２を参照しながら説明
する。尚この例は、管状炉タイプの減圧ＣＶＤ装置によ
りＳｉウェーハにＳｉＯ₂ 膜を形成するものである。

【００１０】先ず反応容器の説明を行う。図１は本発明
の実施例を示す断面図、図２は本発明の実施例を示す斜
視図である。同図において、１はウェーハ、10は反応容
器、11はボート、12はカバー、Ｗは反応容器10の内壁と
ウェーハ１との距離、H1はウェーハ間の第一の間隔、H2
は同じく第二の間隔である。ボート11及びカバー12の材
質は、石英ガラス又はＳｉＣである。

【００１１】ボート11にカバー12を重ねた状態でその内
部空間の断面形状がウェーハ１と略相似形をなす筒状の
反応容器10となる。その内径はウェーハ１の径より２×
Ｗ（詳細後述）だけ大きい。

【００１２】ボート11、カバー12はそれぞれスリット11
a 、12a を有し、これらが反応容器10のガス流通口とな
る。従って、反応容器10は半密閉容器である。ボート11
の底部外側には反応容器10の姿勢を安定させる脚を備え
ている（図示は省略）。

【００１３】ボート11は底部内側にスペーサ11b と11c
、上縁にはフランジ11d を有する。スペーサ11b とフ
ランジ11d にはウェーハ１の周縁部が緩く嵌入する溝が
所定のピッチ（詳細後述）で設けられており、このスペ
ーサ11b 、11c 、フランジ11dにより、ウェーハ１をそ
の全周にわたり反応容器10の内壁と等距離（Ｗ）となる
ように平行に直立させる。

【００１４】前記のスペーサ11b とフランジ11d に設け
られている溝のピッチは、直立させるウェーハ１の間隔
が交互に第一の間隔H1と第二の間隔H2となるようになっ
ている。このうちH1は、良好な膜厚均一性を得るため
に、ウェーハ１と反応容器10の内壁との距離Ｗや反応容
器10内の圧力値等の諸条件に応じて設定されるものであ
る。常用される反応容器内圧力値では経験的にH1はＷの
二倍程度が適当である。一方H2は、H1より小さく、ウェ
ーハ１をこの反応容器10に挿脱する際にそのウェーハ１
を吸着するロボットチャックの厚さより大きくする。

【００１５】次にＣＶＤの方法を説明する。先ず上記反
応容器10のボート11内にロボットにより所定枚数のウェ
ーハ１を直立させる。この際、ウェーハ１を一枚置きに
反転させて、交互にその表面同士、裏面同士を対向さ
せ、且つ表面同士が対向するウェーハ間隔がH1に、裏面
同士が対向するウェーハ間隔がH2になるように、溝位置
を選ぶ。その後、このボート11にカバー12を重ね、これ
を石英製等の反応管に入れ、ホットウォール方式で加熱
し、減圧しながら反応ガスを流す。

【００１６】尚、ウェーハ１を上記の半密閉型反応容器
10に収納するのではなく開放型のボートに収納し、これ
を反応管に入れて処理する場合には、上記のＷを大きく
せざるを得ないからH1も大きくなり、スループットが低
下する。

【００１７】本発明者は、ウェーハ50枚を収容する従来
の反応容器と外形寸法が等しい上記の反応容器10に上記
の方法でウェーハ75枚を収容し、これにＳｉＯ₂ 膜を形
成した結果、膜厚均一性を損なうことなく、スループッ
ト（但し、多段炉における１芯当たりの処理枚数）を28
％向上することが出来た。この比較例では、ウェーハ径
は何れも６インチ、距離Ｗは何れも５mm、従来の溝ピッ
チ（ウェーハ間隔＋ウェーハ厚さ）は9.52mm、本発明の
溝ピッチは9.52mm（H1相当）及び4.76mm（H2相当）とし
た。

【００１８】尚、スループット増がウェーハ収容数の増
（50％）より低いのは、ロボットによるウェーハの移送
が枚数増に伴って１.5倍になったことと、枚数増に伴う
グロスレートの低下を補償するために成長時間を延長し
たことに起因する。

【００１９】本発明は以上の実施例に限定されることな
く、更に種々変形して実施することが出来る。例えば上
記の溝ピッチを大小二種類設定する代わりに、総てを小
ピッチに統一し、溝を選択的に使用することにより、ウ
ェーハ間隔を変化させる場合でも、又、縦型炉を使用す
る場合でも、本発明は有効である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
減圧ＣＶＤ装置により多数のウェーハをバッチ処理する
場合、処理ウェーハの歩留りを損なうことなく装置のス
ループットを向上することが可能な気相成長方法及び反
応容器を提供することが出来、半導体装置製造等のコス
ト低減等に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す断面図である。

【図２】 本発明の実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ウェーハ 10 反応容器 11 ボート 11a,12a スリット（ガス流通口） 11b,11c スペーサ 11d フランジ H1 第一の間隔（表面間の間隔） H2 第二の間隔（裏面間の間隔） Ｗ 反応容器内壁とウェーハとの距離

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/365 H01L 21/31 H01L 21/22 511 C23C 16/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のウェーハを所定の間隔で平行に保
   持・収納した筒形の反応容器を反応管内に配設し、該反
   応容器内に反応ガスを流通させて該ウェーハの表面に薄
   膜を形成する気相成長方法において、複数の該ウェーハを、表面同志及び裏面同志を交互に対
   向させ、対向する該裏面間の間隔が対向する該表面間の
   間隔より小さくなるように、且つそれぞれ全周にわたり
   該反応容器の内壁との距離が略等しくなるように配置し
   て、該反応容器内に反応ガスを流通させる ことを特徴と
   する気相成長方法。
2. 【請求項２】 複数のウェーハを所定の間隔で平行に保
   持・収納し、反応管内で反応ガスを流通させて該ウェー
   ハの表面に薄膜を形成する筒形の反応容器において、 収納空間の断面形状が該ウェーハと相似形をなし、内壁
   と該ウェーハとの距離が該ウェーハの全周にわたり略等
   しくなると共に、対向するウェーハ間が交互に第一の間
   隔及び該第一の間隔より狭い第二の間隔となるように該
   ウェーハを保持・収納するものであることを特徴とする
   反応容器。