JP2008066558A - Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method - Google Patents
Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008066558A JP2008066558A JP2006243806A JP2006243806A JP2008066558A JP 2008066558 A JP2008066558 A JP 2008066558A JP 2006243806 A JP2006243806 A JP 2006243806A JP 2006243806 A JP2006243806 A JP 2006243806A JP 2008066558 A JP2008066558 A JP 2008066558A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- reaction chamber
- semiconductor manufacturing
- gas
- processed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】本発明は、ウェーハの端部まで均一に成膜することが可能な半導体製造装置および半導体製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の半導体製造装置は、被処理ウェーハ1が導入される反応室2と、反応室上方より反応室に反応ガスを供給するためのガス供給手段3と、反応室より反応ガスを排出するためのガス排出手段4と、反応室内の圧力を制御する圧力制御機構6a、6bと、被処理ウェーハ1を外周部において保持するためのホルダー8と、被処理ウェーハ1を下部より加熱するためのヒータ9a、9bと、上端が前記ホルダー8上方に、下端が前記ホルダー8の上面より下方に位置することが可能となるように設けられ、上端の口径より下端の口径が大きい環状の整流フィン10を備える。
【選択図】図1The present invention provides a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor manufacturing method capable of uniformly forming a film up to the edge of a wafer.
A semiconductor manufacturing apparatus of the present invention includes a reaction chamber 2 into which a wafer to be processed 1 is introduced, a gas supply means 3 for supplying a reaction gas to the reaction chamber from above the reaction chamber, and a reaction gas from the reaction chamber. Gas discharge means 4, a pressure control mechanism 6a, 6b for controlling the pressure in the reaction chamber, a holder 8 for holding the wafer 1 to be processed at the outer periphery, and the wafer 1 to be heated from below. Heaters 9a, 9b, and an upper end of the holder 8 and a lower end of the heaters 9a and 9b. A rectifying fin 10 is provided.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、例えば半導体ウェーハ上に、裏面から加熱しながら反応ガスを供給し、高速回転しながら成膜を行なう半導体製造装置および半導体製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor manufacturing method for forming a film while supplying a reaction gas while heating it from the back surface, for example, on a semiconductor wafer and rotating at high speed.
近年、半導体装置の微細化に伴い、成膜工程における高い膜厚均一性が要求されている。エピタキシャル成長装置などCVD(Chemical Vapor Deposition)装置において用いられる裏面加熱方式は、上方に加熱源がなく、垂直方向に反応ガスを供給することができるため、均一な成膜が可能である。そして、このような裏面加熱方式において、より良好な膜厚均一性を得るための手法が種々提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor devices, high film thickness uniformity in a film forming process is required. A back surface heating method used in a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus such as an epitaxial growth apparatus does not have a heating source above and can supply a reaction gas in the vertical direction, so that uniform film formation is possible. And in such a back surface heating system, various methods for obtaining better film thickness uniformity have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
近年、素子の微細化に伴い、膜厚のスペックが厳しくなっている。また、素子のコストダウンを図るため、ウェーハの大口径化が進むとともに、ウェーハ有効面積増大の要求が高まっている。そこで、1%程度膜厚がばらつくため、これまでチップ形成領域から削除されていたウェーハの端部近傍領域まで、均一に成膜する必要が生じてきた。
上述したように、ウェーハの端部まで膜厚均一性を得ることが困難であるという問題がある。 As described above, there is a problem that it is difficult to obtain film thickness uniformity up to the edge of the wafer.
本発明は、ウェーハの端部まで均一に成膜することが可能な半導体製造装置および半導体製造方法を提供することを目的とするものである。 An object of this invention is to provide the semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method which can form into a film uniformly to the edge part of a wafer.
本発明の半導体製造装置は、被処理ウェーハが導入される反応室と、反応室上方より反応室に反応ガスを供給するためのガス供給手段と、反応室より反応ガスを排出するためのガス排出手段と、反応室内の圧力を制御する圧力制御機構と、被処理ウェーハを外周部において保持するためのホルダーと、被処理ウェーハを下部より加熱するためのヒータと、上端が前記ホルダー上方に、下端が前記ホルダーの上面より下方に位置することが可能となるように設けられ、上端の口径より下端の口径が大きい環状の整流フィンを備えることを特徴とする。 The semiconductor manufacturing apparatus of the present invention includes a reaction chamber into which a wafer to be processed is introduced, a gas supply means for supplying a reaction gas to the reaction chamber from above the reaction chamber, and a gas discharge for discharging the reaction gas from the reaction chamber. Means, a pressure control mechanism for controlling the pressure in the reaction chamber, a holder for holding the wafer to be processed at the outer periphery, a heater for heating the wafer to be processed from below, an upper end above the holder, and a lower end Is provided so as to be positioned below the upper surface of the holder, and includes an annular rectifying fin having a lower end diameter larger than an upper end diameter.
この本発明の半導体製造装置において、さらに整流フィンを上下駆動させるための駆動機構を備えることが望ましい。 In the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, it is desirable to further include a drive mechanism for driving the rectifying fins up and down.
さらに、本発明の半導体製造装置において、整流フィンの上端から下端までの長さは、外周側より内周側が長いことが望ましい。 Furthermore, in the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, it is desirable that the length from the upper end to the lower end of the rectifying fin is longer on the inner peripheral side than on the outer peripheral side.
また、本発明の半導体製造方法は、反応室内で被処理ウェーハを保持する工程と、反応室内を、粘性流が形成される圧力に制御する工程と、被処理ウェーハを加熱、回転する工程と、被処理ウェーハ上に反応ガスを供給する工程と、被処理ウェーハの周辺部において反応ガスを整流する工程を備えることを特徴とする。 The semiconductor manufacturing method of the present invention includes a step of holding a wafer to be processed in a reaction chamber, a step of controlling the reaction chamber to a pressure at which a viscous flow is formed, a step of heating and rotating the wafer to be processed, The method includes a step of supplying a reaction gas onto the wafer to be processed, and a step of rectifying the reaction gas at a peripheral portion of the wafer to be processed.
この本発明の半導体製造方法において、反応室内を1333Pa(10torr)以上にすることが望ましい。ここで、この減圧の値は、J.Vac.Sci.Technol.B 13(4), Jul/Aug 1995, PP1888-1892の記載から裏付けられる。 In the semiconductor manufacturing method of the present invention, it is desirable to set the reaction chamber to 1333 Pa (10 torr) or more. Here, the value of this reduced pressure is supported by the description of J. Vac. Sci. Technol. B 13 (4), Jul / Aug 1995, PP1888-1892.
本発明の半導体製造装置および半導体製造方法を用いることにより、ウェーハの端部まで均一に成膜することが可能となる。 By using the semiconductor manufacturing apparatus and the semiconductor manufacturing method of the present invention, it is possible to form a film uniformly up to the edge of the wafer.
以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に本実施形態の半導体製造装置の断面図を示す。図に示すように、ウェーハ1が成膜処理される反応室2には、反応室2上方より成膜ガスとキャリアガスからなるプロセスガスを供給するためのガス供給口3と、反応室2下方よりプロセスガスを排出するためのガス排出口4が設置されている。反応室2には、圧力計5が設置されており、これと連動して反応室2内の圧力を制御するための例えばマスフロメータやバルブといった圧力制御機構6a、6bが、夫々ガス供給口3、ガス排出口4に設けられている。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the semiconductor manufacturing apparatus of this embodiment. As shown in the figure, a gas supply port 3 for supplying a process gas comprising a film forming gas and a carrier gas from above the reaction chamber 2 and a lower portion of the reaction chamber 2 are formed in the reaction chamber 2 in which the
反応室2には、ウェーハ1を回転させるための回転駆動手段7と、回転駆動手段7上でウェーハ1をその外周部において保持するための環状のホルダー8が設置されている。そして、ホルダー8の下方には、ウェーハを加熱するためのインヒータ9a、アウトヒータ9bが設置されている。さらに、上端が前記ホルダー上方に、下端が前記ホルダーの上面より下方に位置することが可能となるように、上端の口径より下端の口径が大きい環状の整流フィン10が設置されており、駆動軸11により、例えば3点で保持されている。そして、駆動軸11を上下方向に駆動し、整流フィン10の位置を制御するための位置制御機構12が、ベローズ配管13を介して接続配置され、駆動軸11とともに駆動機構を構成している。
The reaction chamber 2 is provided with a rotation driving means 7 for rotating the
反応室2上方には、例えば放射温度計などの温度測定機構14が設置されており、ウェーハ1の温度が測定される。そして、温度測定機構14により測定された温度に基づき、ヒータ9a、9bの温度を制御するために温度制御機構15と接続配置されている。
Above the reaction chamber 2, for example, a temperature measuring mechanism 14 such as a radiation thermometer is installed, and the temperature of the
このような半導体製造装置を用いて、例えばSiからなるウェーハ1上にSiエピタキシャル膜を形成する。先ず、例えば12インチのウェーハ1を反応室2に導入し、ホルダー6上に載置する。ここで、ウェーハ1径が整流フィン10の内径より大きいため、例えば、一旦、位置制御機構12により、ベローズ配管13介して駆動軸11を上方向に駆動させ、整流フィン10を上方向に移動させた後、ウェーハ1をホルダー8上に載置し、位置制御機構12により、ベローズ配管13介して駆動軸11を下方向に駆動させ、端が前記ホルダー上方に、下端が前記ホルダーの上面より下方に位置するように、整流フィン10を下方向に移動させる。
Using such a semiconductor manufacturing apparatus, for example, a Si epitaxial film is formed on a
そして、ガス供給口3より、反応ガスを例えば、キャリアガス:H2を20〜100SLM、成膜ガス:SiHCl3を50sccm〜2SLM、ドーパントガス:B2H6、PH3を微量として供給し、ガス排出口4より排出する。このとき、反応炉2内の圧力を、圧力計5、圧力制御機構6a、6bにより、例えば1333Pa(10Torr)〜常圧となるように制御する。このように反応炉2内の圧力を制御することにより、反応炉2内に粘性流を形成する。尚、粘性流は、圧力に反比例する反応ガス中の分子の平均自由工程(mean free path)λが、反応炉2のサイズLよりも十分小さいときに形成される。
Then, from the gas supply port 3, for example, a reactive gas is supplied in a small amount of carrier gas: H 2 from 20 to 100 SLM, a film forming gas: SiHCl 3 from 50 sccm to 2 SLM, a dopant gas: B 2 H 6 , and PH 3 . The gas is discharged from the gas outlet 4. At this time, the pressure in the reaction furnace 2 is controlled to be, for example, 1333 Pa (10 Torr) to normal pressure by the pressure gauge 5 and the
供給された反応ガスは、図2に示すようにウェーハ1表面に垂直方向に流れを形成しながら、安定した境界層16を形成する。そして、境界層が切れるウェーハ1の端部の近傍において、乱流17が形成されるため、反応ガスの流れが不安定になるが、図3に示すように、整流フィン10により強制的に整流フィン10の方向に整流することにより、ウェーハ1の端部の近傍における反応ガスの流れを安定させることができる。このとき、図4に示すように、整流フィン10は曲面を有していることが好ましく、また、その上端から下端までの長さを、外周側:A、内周側:Bとすると、
A<B
とすることにより、内周側の反応ガスの流れを早くすることができるため、よりウェーハ1端部近傍の反応ガスの流れを安定させることが可能となる。また、整流フィン10の内径をウェーハ1径より小さくすることにより、ウェーハ1端部まで安定した境界層を形成することが可能となる。
The supplied reaction gas forms a
A <B
By doing so, the flow of the reaction gas on the inner peripheral side can be made faster, so that the flow of the reaction gas near the edge of the
そして、温度測定機構14により測定されるウェーハ1の温度が均一に1100℃となるように、温度制御機構15により、例えばインヒータ9a、アウトヒータ9bの温度を1400〜1500℃に制御しながら、回転駆動手段7によりホルダー8に保持されたウェーハ1を回転させて、ウェーハ1上にSiエピタキシャル膜を形成する。
Then, the
このようにして、ウェーハ1端部近傍における反応ガスの流れを安定化することにより、ウェーハ1端部まで、例えばばらつきが0.5%以下の均一なエピタキシャル膜を形成することが可能となる。そして、素子形成工程及び素子分離工程を経て半導体装置が形成される際、歩留りの向上、素子特性の安定を図ることが可能となる。特にN型ベース領域、P型ベース領域や、絶縁分離領域などに数10μm〜100μm程度の厚膜成長が必要な、パワーMOSFETやIGBT(絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)などのパワー半導体装置のエピタキシャル形成工程に適用することにより、良好な素子特性を得ることが可能となる。
In this way, by stabilizing the flow of the reaction gas in the vicinity of the end portion of the
尚、本実施形態において、整流フィン10の材料について特に言及していないが、SiC系材料など熱伝導性が高く、金属汚染のない耐熱性の材料であれば良い。例えば、SiC焼結体、AlN焼結体、SiN焼結体、グラファイトなどの炭素系材料にAlN膜、SiC膜やイリジウム膜で被覆したものなどを用いることができる。
In the present embodiment, the material of the rectifying
そして、整流フィン10は、駆動軸11に3点で保持されているが、安定して保持することができればよく、2点であっても4点以上であってもよい。また、反応室内部に設けられるインナーライナーに直接固定してもよい。ただしこの場合は、上下動が出来ることが前提である。
The rectifying
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、Si基板上にSi単結晶層を形成する場合を説明したが、ポリSi層形成時にも適用できる。また、化合物半導体基板上に、例えばGaAs層、GaAlAsやInGaAsなど他の化合物半導体層を形成する場合にも適用可能である。さらに、例えばSi基板上にSiO2膜やSi3N4膜を形成する場合にも適用可能であり、SiO2膜を形成する場合、反応ガスとして、シラン系ガスの他、N2、O2、Arガスを供給し、Si3N4膜を形成する場合、シラン系ガスの他、NH3、N2、O2、Arガスなどを供給すればよい。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, in the above-described embodiment, the case where the Si single crystal layer is formed on the Si substrate has been described. The present invention is also applicable to the case where other compound semiconductor layers such as a GaAs layer, GaAlAs, and InGaAs are formed on the compound semiconductor substrate. Further, for example, the present invention can be applied to the case where a SiO 2 film or a Si 3 N 4 film is formed on a Si substrate. In the case of forming a SiO 2 film, N 2 , O 2 in addition to a silane-based gas as a reaction gas. When Ar gas is supplied to form a Si 3 N 4 film, NH 3 , N 2 , O 2 , Ar gas, etc. may be supplied in addition to the silane-based gas. Various other modifications can be made without departing from the scope of the invention.
1…ウェーハ、2…反応室、3…ガス供給口、4…ガス排出口、5…圧力計、6a、6b…圧力制御機構、7…回転駆動手段、8…ホルダー、9a…インヒータ、9b…アウトヒータ、10…整流フィン、11…駆動軸、12…位置制御機構、13…ベローズ配管、14…温度測定機構、15…温度制御機構、16…境界層、17…乱流
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記反応室上方より前記反応室に反応ガスを供給するためのガス供給手段と、
前記反応室より前記反応ガスを排出するためのガス排出手段と、
前記反応室内の圧力を制御する圧力制御機構と、
前記被処理ウェーハを外周部において保持するためのホルダーと、
前記被処理ウェーハを下部より加熱するためのヒータと、
上端が前記ホルダー上方に、下端が前記ホルダーの上面より下方に位置することが可能となるように設けられ、前記上端の口径より前記下端の口径が大きい環状の整流フィンを備えることを特徴とする半導体製造装置。 A reaction chamber into which a wafer to be processed is introduced;
Gas supply means for supplying a reaction gas to the reaction chamber from above the reaction chamber;
Gas discharge means for discharging the reaction gas from the reaction chamber;
A pressure control mechanism for controlling the pressure in the reaction chamber;
A holder for holding the wafer to be processed at the outer periphery,
A heater for heating the wafer to be processed from below;
An upper end is provided above the holder, and a lower end is provided below the upper surface of the holder, and an annular rectifying fin having a lower end diameter larger than the upper end diameter is provided. Semiconductor manufacturing equipment.
前記反応室内を、粘性流が形成される圧力に制御する工程と、
前記被処理ウェーハを加熱、回転する工程と、
前記被処理ウェーハ上に反応ガスを供給する工程と、
前記被処理ウェーハの周辺部において前記反応ガスを整流する工程を備えることを特徴とする半導体製造方法。 Holding the wafer to be processed in the reaction chamber;
Controlling the reaction chamber to a pressure at which a viscous flow is formed;
Heating and rotating the wafer to be processed; and
Supplying a reaction gas onto the wafer to be processed;
A semiconductor manufacturing method comprising a step of rectifying the reaction gas in a peripheral portion of the wafer to be processed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006243806A JP2008066558A (en) | 2006-09-08 | 2006-09-08 | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006243806A JP2008066558A (en) | 2006-09-08 | 2006-09-08 | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008066558A true JP2008066558A (en) | 2008-03-21 |
Family
ID=39288985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006243806A Pending JP2008066558A (en) | 2006-09-08 | 2006-09-08 | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2008066558A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110200749A1 (en) * | 2010-02-17 | 2011-08-18 | Kunihiko Suzuki | Film deposition apparatus and method |
| KR101158971B1 (en) * | 2008-03-24 | 2012-06-21 | 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 | Manufacturing apparatus for semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device |
-
2006
- 2006-09-08 JP JP2006243806A patent/JP2008066558A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101158971B1 (en) * | 2008-03-24 | 2012-06-21 | 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 | Manufacturing apparatus for semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device |
| US20110200749A1 (en) * | 2010-02-17 | 2011-08-18 | Kunihiko Suzuki | Film deposition apparatus and method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4262763B2 (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method | |
| US8524103B2 (en) | Method for manufacturing susceptor | |
| JP2010129764A (en) | Susceptor, semiconductor manufacturing apparatus, and semiconductor manufacturing method | |
| US20080092812A1 (en) | Methods and Apparatuses for Depositing Uniform Layers | |
| US20090269490A1 (en) | Coating apparatus and coating method | |
| JP2009231587A (en) | Semiconductor manufacturing equipment and semiconductor manufacturing method | |
| US9150981B2 (en) | Manufacturing apparatus and method for semiconductor device | |
| KR101420126B1 (en) | Film growth apparatus and film growth method | |
| US20110120366A1 (en) | Susceptor, film forming apparatus and method | |
| TW201135846A (en) | Manufacturing apparatus and method for semiconductor device | |
| US20130104800A1 (en) | Film-forming method and film-forming apparatus | |
| TW200921766A (en) | Method for forming poly-silicon film | |
| TW201920762A (en) | Vapor phase growth device and vapor phase growth method | |
| US9735003B2 (en) | Film-forming apparatus and film-forming method | |
| KR20130024818A (en) | Vapor phase growing method and vapor phase growing apparatus | |
| CN101321891A (en) | Substrate support structures with rapid temperature changes | |
| JP2005294508A (en) | Susceptor | |
| JP2013235947A (en) | Rotary blade vapor deposition equipment | |
| JP2008066558A (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method | |
| KR101006647B1 (en) | Deposition apparatus and deposition method | |
| JP5719720B2 (en) | Thin film processing method | |
| JP2011151118A (en) | Apparatus and method for manufacturing semiconductor | |
| JP2012243926A (en) | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method | |
| JP2008066652A (en) | Vapor growth apparatus and vapor growth method | |
| KR101803513B1 (en) | Wafer processing apparatus |