(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に所定の処理を施す反応室と、
複数種類のガスを上記反応室に供給する複数のガス供給配管と、
上記複数のガス供給配管から供給された複数種類の上記ガスをそれぞれ水平方向に拡散させて流下させる拡散板と、
上記拡散板の下流に設けられ、上記基板に対してシャワー状に上記ガスを供給するシャワーヘッドと
を有する半導体製造装置において、
上記拡散板として、それぞれの上記ガスが混ざらないようにそれぞれの上記ガスを別々に水平面内に流通させる複数のガス流路を有し、複数の上記ガス流路はそれぞれ隣接して設けられ、かつ隣接する上記ガス流路に連通した複数の噴出孔が設けられているものを用いたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
基板上にＢＳＴ膜を形成する反応室と、
Ｂａ原料、Ｓｒ原料およびＴｉ原料を気化した混合原料ガスを上記反応室に供給する混合原料ガス供給配管と、
酸素含有ガスを上記反応室に供給する酸素含有ガス供給配管と、
上記混合原料ガスと上記酸素含有ガスとをそれぞれ水平方向に拡散させて流下させる拡散板と、
上記拡散板の下流に設けられ、上記基板に対してシャワー状に上記混合原料ガスと上記酸素含有ガスとを供給するシャワーヘッドと
を有する半導体製造装置において、
上記拡散板として、上記混合原料ガスを水平面内に流通させる混合原料ガス流路と、上記酸素含有ガスを水平面内に流通させる酸素含有ガス流路とを有し、上記混合原料ガス流路と上記酸素含有ガス流路とはそれぞれ隣接して設けられ、かつ上記混合原料ガス流路と上記酸素含有ガス流路とに連通した複数の噴出孔が設けられているものを用いたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＢＳＴ（(Ｂａ，Ｓｒ)ＴｉＯ３）膜等を形成する半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、次世代のＤＲＡＭの容量絶縁膜の候補であるＢＳＴ膜の成膜について研究開発が盛んに行なわれている。
【０００３】
このＢＳＴ膜を形成する場合の原料の多くは有機金属の液体や有機金属の粉末を溶媒に溶かした溶液であるから、ＢＳＴ膜を形成する半導体製造装置においては、有機金属を気化器やバブリングにより気化させた原料ガスを半導体ウェハに供給している。また、複数の原料ガスを混合した原料混合ガスを半導体ウェハに供給しており、複数の原料ガスの有機金属の衝突の頻度を高めるために、原料混合ガスを多数の貫通孔を有するシャワーヘッドの上流側に供給し、シャワーヘッドの貫通孔から噴出した原料混合ガスを半導体ウェハに供給している。さらに、原料混合ガスと酸素含有ガスとを別個の配管でシャワーヘッドの上流側に供給している。そして、原料ガスの流路に低温領域があると、原料ガスが液化するので、原料ガスの供給が不安定になり、ＢＳＴ膜の膜特性の再現性が確保されなくなる。これを防止するために、原料ガスの流路の温度を制御している。
【０００４】
この半導体製造装置においては、シャワーヘッドを用いているから、ＢＳＴ膜の膜厚均一性を向上することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような半導体製造装置においては、原料混合ガスと酸素含有ガスとを別個の配管でシャワーヘッドの上流側に供給しているから、半導体ウェハ上において原料混合ガス、酸素含有ガスの濃度分布に違いが生ずるので、半導体ウェハ上に形成されるＢＳＴ膜の膜厚や膜組成が不均一になる。
【０００６】
そこで、原料混合ガスと酸素含有ガスとを１つの配管に合流させた後に、原料混合ガスと酸素含有ガスとの混合ガスをシャワーヘッドの上流側に供給することが考えられ、この場合には半導体ウェハ上における原料混合ガス、酸素含有ガスの濃度分布の違いが小さいから、半導体ウェハ上に膜厚が均一なＢＳＴ膜を形成することができる。
【０００７】
しかし、配管内の高圧領域において原料混合ガスと酸素含有ガスが混合すると、反応物が生成されるから、パーティクルの発生原因になる。
【０００８】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、膜厚、膜組成が均一な膜を形成することができかつパーティクルが発生することがない半導体製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明においては、基板に所定の処理を施す反応室と、複数種類のガスを上記反応室に供給する複数のガス供給配管と、上記複数のガス供給配管から供給された複数種類の上記ガスをそれぞれ水平方向に拡散させて流下させる拡散板と、上記拡散板の下流に設けられ、上記基板に対してシャワー状に上記ガスを供給するシャワーヘッドとを有する半導体製造装置において、上記拡散板として、それぞれの上記ガスが混ざらないようにそれぞれの上記ガスを別々に水平面内に流通させる複数のガス流路を有し、複数の上記ガス流路はそれぞれ隣接して設けられ、かつ隣接する上記ガス流路に連通した複数の噴出孔が設けられているものを用いる。
【００１０】
また、基板上にＢＳＴ膜を形成する反応室と、Ｂａ原料、Ｓｒ原料およびＴｉ原料を気化した混合原料ガスを上記反応室に供給する混合原料ガス供給配管と、酸素含有ガスを上記反応室に供給する酸素含有ガス供給配管と、上記混合原料ガスと上記酸素含有ガスとをそれぞれ水平方向に拡散させて流下させる拡散板と、上記拡散板の下流に設けられ、上記基板に対してシャワー状に上記混合原料ガスと上記酸素含有ガスとを供給するシャワーヘッドとを有する半導体製造装置において、上記拡散板として、上記混合原料ガスを水平面内に流通させる混合原料ガス流路と、上記酸素含有ガスを水平面内に流通させる酸素含有ガス流路とを有し、上記混合原料ガス流路と上記酸素含有ガス流路とはそれぞれ隣接して設けられ、かつ上記混合原料ガス流路と上記酸素含有ガス流路とに連通した複数の噴出孔が設けられているものを用いる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る半導体製造装置を示す概略断面図、図２は図１に示した半導体製造装置の拡散板を示す図、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図に示すように、反応室（チャンバ）１に排気配管２が接続され、排気配管２は真空排気装置（図示せず）に接続されている。また、反応室１内にヒータ３が設けられ、ヒータ３を昇降する昇降手段４が設けられ、ヒータ３に昇降可能に突き上げピン５が設けられ、突き上げピン５上に半導体ウェハ６が載置される。また、反応室１にウェハ導入口７が設けられ、ウェハ導入口７にゲート弁８が設けられ、反応室１の上部にシャワーヘッド１１が設けられ、シャワーヘッド１１上に中間拡散板１０が設けられ、中間拡散板１０上に拡散板９が設けられ、拡散板９、中間拡散板１０、シャワーヘッド１１によりガス供給手段が構成されている。また、ガス供給手段を覆うようにヒータ１２が設けられ、ヒータ１２を貫通してＢａ原料、Ｓｒ原料およびＴｉ原料を気化した混合原料ガスを反応室１に供給する混合原料ガス供給配管１３と、酸素含有ガスを反応室１に供給する酸素含有ガス供給配管１４とが設けられている。また、拡散板９に混合原料ガスを水平面内に流通させる渦巻き状の混合原料ガス流路１５と、酸素含有ガスを水平面内に流通させる渦巻き状の酸素含有ガス流路１６とが設けられ、混合原料ガス供給配管１３は混合原料ガス流路１５に連通しており、酸素含有ガス供給配管１４は酸素含有ガス流路１６に連通しており、混合原料ガス流路１５と酸素含有ガス流路１６とはそれぞれ隣接して設けられ、かつ混合原料ガス流路１５と酸素含有ガス流路１６とに連通した複数の噴出孔１７が設けられている。また、中間拡散板１０には噴出孔１７と対応しない位置に複数の貫通孔が設けられている。また、シャワーヘッド１１には長さ方向寸法と径方向寸法との比が大きな多数の貫通孔が設けられている。そして、拡散板９は混合原料ガスと酸素含有ガスとをそれぞれ水平方向に拡散させて流下させ、また中間拡散板１０は拡散板９によって拡散された混合原料ガスと酸素含有ガスとをさらに拡散し、シャワーヘッド１１は半導体ウェハ６に対してシャワー状に混合原料ガスと酸素含有ガスとを供給し、反応室１は半導体ウェハ６上にＢＳＴ膜を形成する。
【００１２】
この半導体製造装置においては、まずゲート弁８を開にし、搬送ロボット（図示せず）によりゲート弁８を通って半導体ウェハ６を突き上げピン５上に載置する。つぎに、ゲート弁８を閉にし、真空排気装置により反応室１内を排気し、昇降手段４によりヒータ３および半導体ウェハ６を図１の二点鎖線で示す位置まで上昇する。つぎに、混合原料ガス供給配管１３によりＢａ原料、Ｓｒ原料およびＴｉ原料を気化した混合原料ガスを拡散板９の混合原料ガス流路１５に供給し、酸素含有ガス供給配管１４により酸素含有ガスを拡散板９の酸素含有ガス流路１６に供給すると、混合原料ガスと酸素含有ガスとはそれぞれ混合原料ガス流路１５、酸素含有ガス流路１６内を水平方向に拡散されて流下し、噴出孔１７、中間拡散板１０の貫通孔、シャワーヘッド１１の貫通孔を介して反応室１内の半導体ウェハ６上に供給され、半導体ウェハ６上にＢＳＴ膜が形成される。
【００１３】
このような半導体製造装置においては、複数の噴出孔１７から原料混合ガスと酸素含有ガスとをシャワーヘッド１１の上流側に供給することができるから、半導体ウェハ６上において原料混合ガス、酸素含有ガスの濃度分布に違いが生ずることがないので、半導体ウェハ６上に膜厚、膜組成が均一なＢＳＴ膜を形成することができる。しかも、混合原料ガス流路１５、酸素含有ガス流路１６により混合原料ガスと酸素含有ガスとを別々に水平方向に流下させるから、拡散板９では混合原料ガスと酸素含有ガスとが混合することがないので、拡散板９では原料混合ガスと酸素含有ガスとが反応することがなく、反応物が生成されないため、パーティクルが発生することはない。
【００１４】
図４は本発明に係る他の半導体製造装置の拡散板を示す図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。図に示すように、シャワーヘッドの上流に設けられた拡散板に混合原料ガスを水平面内に流通させる円弧状の混合原料ガス流路２１と、酸素含有ガスを水平面内に流通させる円弧状の酸素含有ガス流路２２とが設けられ、混合原料ガス供給配管は混合原料ガス流路２１に連通しており、酸素含有ガス供給配管は酸素含有ガス流路２２に連通しており、混合原料ガス流路２１と酸素含有ガス流路２２とはそれぞれ隣接して設けられ、かつ混合原料ガス流路２１と酸素含有ガス流路２２とに連通した複数の噴出孔２３が設けられている。また、拡散板の下部に設けられた中間拡散板には噴出孔２３と対応しない位置に複数の貫通孔が設けられている。
【００１５】
この半導体製造装置においては、混合原料ガス供給配管によりＢａ原料、Ｓｒ原料およびＴｉ原料を気化した混合原料ガスを拡散板の混合原料ガス流路２１に供給し、酸素含有ガス供給配管により酸素含有ガスを拡散板の酸素含有ガス流路２２に供給すると、混合原料ガスと酸素含有ガスとはそれぞれ混合原料ガス流路２１、酸素含有ガス流路２２内を水平方向に拡散されて流下し、噴出孔２３、中間拡散板の貫通孔、シャワーヘッドの貫通孔を介して反応室内の半導体ウェハ上に供給され、半導体ウェハ上にＢＳＴ膜が形成される。
【００１６】
このような半導体製造装置においては、複数の噴出孔２３から原料混合ガスと酸素含有ガスとをシャワーヘッドの上流側に供給することができるから、半導体ウェハ上において原料混合ガス、酸素含有ガスの濃度分布に違いが生ずることがないので、半導体ウェハ上に膜厚、膜組成が均一なＢＳＴ膜を形成することができる。しかも、混合原料ガス流路２１、酸素含有ガス流路２２により混合原料ガスと酸素含有ガスとを別々に水平方向に流下させるから、拡散板では混合原料ガスと酸素含有ガスとが混合することがないので、拡散板では原料混合ガスと酸素含有ガスとが反応することがなく、反応物が生成されないため、パーティクルが発生することはない。
【００１７】
なお、上述実施の形態においては、基板である半導体ウェハ６上にＢＳＴ膜を形成する場合、すなわち複数種類のガスがＢａ原料、Ｓｒ原料およびＴｉ原料を気化した混合原料ガス、酸素含有ガスであり、複数のガス供給配管が混合原料ガス供給配管１３、酸素含有ガス供給配管１４であり、複数のガス流路が混合原料ガス流路２１、酸素含有ガス流路２２である場合について説明したが、ＭＯＣＶＤ新材料膜の液体原料および固体原料となるＳｒ原料、Ｂｉ原料、Ｔａ原料、Ｐｂ原料、Ｚｒ原料、Ｒｕ原料、Ｐｔ原料、Ｉｒ原料を基板上に供給する場合などにもこの発明を適用することができる。また、上述実施の形態においては、噴出孔１７、２３は必ずしも拡散板９の中心点を中心にした点対称には設けられていないが、拡散板の中心点を中心にした点対称に噴出孔を設けるのが望ましい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明に係る半導体製造装置においては、複数の噴出孔から複数種類のガスをシャワーヘッドの上流側に供給することができるから、基板上において複数種類のガスの濃度分布に違いが生ずることがないので、基板上に膜厚、膜組成が均一な膜を形成することができ、しかも複数のガス流路により複数種類のガスを別々に水平方向に流下させるから、拡散板では複数種類のガスが反応することがなく、反応物が生成されないので、パーティクルが発生することはない。
【００１９】
また、本発明に係る半導体製造装置においては、複数の噴出孔から原料混合ガスと酸素含有ガスとをシャワーヘッドの上流側に供給することができるから、基板上において原料混合ガス、酸素含有ガスの濃度分布に違いが生ずることがないので、基板上に膜厚、膜組成が均一なＢＳＴ膜を形成することができ、しかも混合原料ガス流路、酸素含有ガス流路により混合原料ガスと酸素含有ガスとを別々に水平方向に流下させるから、拡散板では原料混合ガスと酸素含有ガスとが反応することがなく、反応物が生成されないため、パーティクルが発生することはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体製造装置を示す概略断面図である。
【図２】図１に示した半導体製造装置の拡散板を示す図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明に係る他の半導体製造装置の拡散板を示す図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１…反応炉
６…半導体ウェハ
９…拡散板
１１…シャワーヘッド
１３…混合原料ガス供給配管
１４…酸素含有ガス供給配管
１５…混合原料ガス流路
１６…酸素含有ガス流路
１７…噴出孔
２１…混合原料ガス流路
２２…酸素含有ガス流路
２３…噴出孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004008644.tif 000006