JP3072664B2 - Vertical vacuum deposition equipment - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、縦型減圧気相成長装置
に関し、特に反応ガスの導入口と排出口の改善に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical type low pressure vapor phase epitaxy apparatus, and more particularly to improvement of an inlet and an outlet of a reaction gas.

【０００２】[0002]

【従来の技術】縦型減圧気相成長装置は、半導体基板
（以下「ウエハ」という。）の表面に多結晶シリコン
膜、二酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等の絶縁膜を形
成するＣＶＤ（化学気相成長）工程等で用いられる。2. Description of the Related Art A vertical reduced-pressure vapor deposition apparatus is a CVD (chemical vapor deposition) method for forming an insulating film such as a polycrystalline silicon film, a silicon dioxide film, and a silicon nitride film on the surface of a semiconductor substrate (hereinafter referred to as a "wafer"). Phase growth) step.

【０００３】図４は、従来一般に用いられている縦型減
圧気相成長装置の構成を示し、図５（Ａ）、（Ｂ）は図
４中のそれぞれＡ−Ａ断面及びＢ−Ｂ断面を示す。図に
おいて、一端が閉塞した円筒形状の石英外管１はマニホ
ールド４上に固定され、マニホールド４及びその下部に
取り付けられたハッチ７とともに密閉空間を形成する。
この中に石英内管２が石英外管１と同心円となるように
設けられている。石英内管２内には、複数のウエハ１０
を載置するボート３が収容されている。このボート３は
保温筒８上に固定され、モータ１１により回転駆動され
る。マニホールド４の下方側面には、気相成長用の原料
ガスを供給するためのガス導入管６がマニホールド４の
側壁を貫通して取り付けられ、石英内管２内に原料ガス
を供給する。一方、マニホールド４の上方側面には、気
相成長反応後に生成した生成ガス及び未反応ガスを排出
するためのガス排出管５がマニホールド４の側壁を貫通
して取り付けられている。また、石英外管１の外側には
ヒータ９が設けられ、前記密閉空間を所定の温度に加熱
する。FIG. 4 shows a configuration of a vertical type reduced pressure vapor deposition apparatus generally used in the prior art, and FIGS. 5A and 5B show cross sections AA and BB in FIG. 4, respectively. Show. In the figure, a cylindrical quartz outer tube 1 having one end closed is fixed on a manifold 4, and forms a sealed space together with the manifold 4 and a hatch 7 attached to a lower portion thereof.
In this, the inner quartz tube 2 is provided so as to be concentric with the outer quartz tube 1. In the quartz inner tube 2, a plurality of wafers 10
Is mounted on the boat 3. The boat 3 is fixed on the heat retaining tube 8 and is driven to rotate by the motor 11. A gas introduction pipe 6 for supplying a source gas for vapor phase growth is attached to the lower side surface of the manifold 4 through the side wall of the manifold 4 to supply the source gas into the inner quartz tube 2. On the other hand, a gas discharge pipe 5 for discharging generated gas and unreacted gas generated after the vapor phase growth reaction is attached to the upper side surface of the manifold 4 through the side wall of the manifold 4. Further, a heater 9 is provided outside the quartz outer tube 1, and heats the closed space to a predetermined temperature.

【０００４】次に、この装置を用いてウエハ１０上に例
えば多結晶シリコン膜を形成する場合の工程について説
明する。まず、ウエハ１０をボート３に搭載し、これを
石英内管２内に収容する。次に、ヒータ９により前記密
閉空間を所定の温度に加熱するとともに、石英内管２内
にガス導入管６からシランを供給する。シランは加熱さ
れたウエハ１０の表面上で熱分解反応を起こし、多結晶
シリコンとなってウエハ１０上に堆積し、多結晶シリコ
ン膜を形成する。反応によって生じた生成ガス及び未反
応ガスは、石英内管２と石英外管１との間を通り、図示
しない真空ポンプによりガス排出管５から外部へ排出さ
れる。Next, a process for forming a polycrystalline silicon film on the wafer 10 using this apparatus will be described. First, the wafer 10 is mounted on the boat 3 and accommodated in the inner quartz tube 2. Next, the sealed space is heated to a predetermined temperature by the heater 9 and silane is supplied into the inner quartz tube 2 from the gas introduction tube 6. The silane causes a thermal decomposition reaction on the heated surface of the wafer 10 to form polycrystalline silicon, which is deposited on the wafer 10 to form a polycrystalline silicon film. The gas produced by the reaction and the unreacted gas pass between the inner quartz tube 2 and the outer quartz tube 1 and are discharged to the outside from the gas discharge tube 5 by a vacuum pump (not shown).

【０００５】なお、形成する膜の厚さを均一にするた
め、必要に応じてボート３をボート回転モータ１１によ
り回転させながら気相成長を行う場合もある。Incidentally, in order to make the thickness of the film to be formed uniform, vapor phase growth may be performed while rotating the boat 3 by the boat rotation motor 11 as necessary.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の縦型減
圧気相成長装置は、ガス導入管の導入口及びガス排出管
の排出口がいずれも一つづつしか設けられてなかったの
で、形成する膜の厚さがウエハ面内で不均一となるとい
う問題があった。図６は、シランと亜酸化窒素を用いて
６インチウエハ上に二酸化シリコン膜を形成する場合の
膜厚分布を示し、一点鎖線Ａがボートを回転させずに気
相成長を行った場合を示す。これから分かるように、ウ
エハの周辺部において膜厚分布の偏りが生じている。こ
れは、シランと亜酸化窒素による二酸化シリコン膜形成
の反応系が、ウエハ上に供給される反応ガス量に大きく
依存するためと考えられる。すなわち、前述のように従
来の縦型減圧気相成長装置では、ガス導入管の導入口及
びガス排出管の排出口が一つづつしかないので、石英内
管２内を流れるガス量に偏りが生じる。そのためウエハ
上に供給されるガス量も不均一となり、膜厚の均一性が
悪くなっていたものである。However, in the conventional vertical decompression vapor phase epitaxy apparatus, since only one inlet for the gas inlet pipe and one outlet for the gas exhaust pipe are provided, they are formed. There is a problem that the thickness of the film becomes non-uniform in the wafer surface. FIG. 6 shows a film thickness distribution when a silicon dioxide film is formed on a 6-inch wafer using silane and nitrous oxide, and a dashed line A shows a case where vapor phase growth is performed without rotating the boat. . As can be seen, the film thickness distribution is uneven at the peripheral portion of the wafer. This is presumably because the reaction system for forming a silicon dioxide film using silane and nitrous oxide greatly depends on the amount of reaction gas supplied onto the wafer. That is, as described above, in the conventional vertical decompression vapor phase growth apparatus, since there is only one inlet of the gas inlet pipe and one outlet of the gas exhaust pipe, the amount of gas flowing in the inner quartz tube 2 is biased. . As a result, the amount of gas supplied onto the wafer becomes non-uniform, resulting in poor uniformity of the film thickness.

【０００７】一方、上述した膜厚分布の偏りを是正する
ため、ウエハ１０を載置したボート３をボート回転モー
タ１１により回転させながら気相成長を行った場合、ウ
エハ直径方向の膜厚分布は図６の破線Ｂに示すような分
布となり、ボートを回転しない場合と比較すると膜厚の
偏りは是正される。しかし、ボートを回転させた場合、
石英内管２内にゴミが多く発生する恐れがある。図７
は、ボートを回転させた場合と回転させない場合のゴミ
の発生数を示し、ボートを回転させながら気相成長を行
った場合には、気相成長を繰り返すに従ってゴミが急増
することが分かる。これは、ボート回転時に振動が発生
し、ウエハ１０とボート３が擦れ、そこからゴミが発生
するためと考えられる。On the other hand, when the boat 3 on which the wafer 10 is mounted is rotated by the boat rotation motor 11 to perform the vapor phase growth in order to correct the above-described bias in the film thickness distribution, the film thickness distribution in the wafer diameter direction becomes The distribution is as shown by the broken line B in FIG. 6, and the bias in the film thickness is corrected as compared with the case where the boat is not rotated. However, if you spin the boat,
There is a possibility that a large amount of dust is generated in the inner quartz tube 2. FIG.
Indicates the number of generated dust when the boat is rotated and when the boat is not rotated. It can be seen that when the vapor phase growth is performed while rotating the boat, the dust rapidly increases as the vapor phase growth is repeated. This is presumably because vibration occurs during rotation of the boat, and the wafer 10 and the boat 3 are rubbed, and dust is generated therefrom.

【０００８】[0008]

【発明の目的】そこで本発明の目的は、ゴミの発生を増
加させることなくウエハ上で均一な厚さの膜を形成する
ことができる縦型減圧気相成長装置を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a vertical reduced pressure vapor deposition apparatus capable of forming a film having a uniform thickness on a wafer without increasing the generation of dust.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
実現するため、ボートに載置したウエハを収容する内管
と、前記内管を収容する外管と、前記外管を支持すると
ともに前記外管とで密閉空間を形成し、気相成長の原料
ガスを導入するためのガス導入管及び気相成長後の残留
ガスを排出するためのガス排出管とを有するマニホール
ドとを備え、前記ウエハ上に所定の気相成長膜を形成す
る縦型減圧気相成長装置において、前記ウエハは、回転
していない前記ボートに収容され、前記ガス導入管の導
入口及び前記ガス排出管の排出口は、それぞれ前記マニ
ホールドの内壁に複数個形成されていることを特徴とす
る縦型減圧気相成長装置を提供する。これらのガス導入
管の複数の導入口及びガス排出管の複数の排出口は、マ
ニホールドの内壁の同一平面上に等間隔で形成されてい
てもよい。また、ガス導入管の導入口は、マニホールド
の内壁に対して所定の角度を有するようにしてもよい。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to the above-mentioned object.
To realize this, an inner tube that accommodates wafers placed on a boat
And an outer tube accommodating the inner tube, and supporting the outer tube.
Both together form an enclosed space with the outer tube,
Gas inlet tube for gas introduction and residue after vapor phase growth
Manifold having a gas discharge pipe for discharging gas
And forming a predetermined vapor deposition film on the wafer.
In the vertical vacuum deposition apparatus, the wafer is rotated.
Not accommodated in the boat and the introduction of the gas introduction pipe
The inlet and the outlet of the gas exhaust pipe are
A plurality of the holders are formed on the inner wall.
A vertical reduced pressure vapor phase growth apparatus. The plurality of inlets of the gas inlet tube and the plurality of outlets of the gas outlet tube may be formed at equal intervals on the same plane of the inner wall of the manifold. Further, the inlet of the gas inlet pipe may have a predetermined angle with respect to the inner wall of the manifold.

【００１０】[0010]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の一実施例を示す断面図であ
り、図２（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図１中のＡ−Ａ断
面、Ｂ−Ｂ断面を示す。本実施例の縦型減圧気相成長装
置の基本構造は、図１に示した従来の縦型減圧気相成長
装置とほぼ同じであるが、マニホールド４に形成された
ガス導入口及びガス排出口の構成が異なっている。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B show an AA section and a BB section in FIG. 1, respectively. The basic structure of the vertical reduced-pressure vapor deposition apparatus of this embodiment is almost the same as the conventional vertical reduced-pressure vapor deposition apparatus shown in FIG. 1, except that the gas inlet and the gas outlet formed in the manifold 4 are provided. Is different.

【００１１】すなわち、図２（Ａ）に示すように、マニ
ホールド４内には、ガス排出管５と連通した円輪状空間
１２が設けられ、さらにこの円輪状空間１２とチャンバ
内とを連通する複数の排出口１３が設けられている。一
方、図２（Ｂ）に示すように、マニホールド４内には、
ガス導入管６と連通した円輪状空間１４が設けられ、さ
らにこの円輪状空間１４とチャンバ内とを連通する複数
の導入口１５が設けられている。これらの複数の排出口
１３及び導入口１５は、それぞれ同一平面上に等間隔に
設けられている。That is, as shown in FIG. 2A, an annular space 12 communicating with the gas discharge pipe 5 is provided in the manifold 4, and a plurality of annular spaces 12 communicating the annular space 12 with the inside of the chamber. Outlet 13 is provided. On the other hand, as shown in FIG.
An annular space 14 communicating with the gas introduction pipe 6 is provided, and a plurality of inlets 15 communicating the annular space 14 with the inside of the chamber are provided. The plurality of outlets 13 and the inlets 15 are provided at equal intervals on the same plane.

【００１２】次に、本実施例の装置を用いて気相成長を
行う場合のガスの流れについて説明する。図２（Ｂ）に
示すように、ガス導入管６から導入された反応ガスは、
円輪状空間１４をほぼ均等に満たし、導入口１５から万
遍なくチャンバー内の石英内管２の内側に供給される。
気相成長後、生成ガス及び未反応ガスはチャンバー内石
英外管１と石英内管２の間を通り、図２（Ａ）に示すよ
うに排出口１３から万遍なく円輪状空間１２へと排出さ
れ、さらに円輪状空間１２と連通したガス排出管５を通
って外部に排出される。このように、供給ガス及び排出
ガスがウエハの外周から万遍なく供給又は排出されるの
で、図６の実線Ｃに示す通り、均一な気相成長が行われ
る。Next, a description will be given of the flow of gas when vapor phase growth is performed using the apparatus of this embodiment. As shown in FIG. 2 (B), the reaction gas introduced from the gas introduction pipe 6 is:
The ring-shaped space 14 is almost uniformly filled, and is uniformly supplied from the inlet 15 to the inside of the quartz inner tube 2 in the chamber.
After the vapor phase growth, the produced gas and the unreacted gas pass between the outer quartz tube 1 and the inner quartz tube 2 in the chamber, and from the outlet 13 to the circular annular space 12 as shown in FIG. The gas is discharged and further discharged outside through the gas discharge pipe 5 communicating with the annular space 12. As described above, the supply gas and the exhaust gas are uniformly supplied or exhausted from the outer periphery of the wafer, so that uniform vapor phase growth is performed as shown by the solid line C in FIG.

【００１３】図３は、本発明の他の実施例を示す断面図
である。本実施例の縦型減圧気相成長装置の構成は第一
に示した実施例とほぼ同じであるが、ガス導入口がマニ
ホールド４の内壁に対して一定の角度を持っている点が
異なる。本実施例の装置において２種類以上のガスを使
用する場合には、ガスの混ざり具合の調整をガス導入口
の角度により変化させることができる。FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. The configuration of the vertical type reduced pressure vapor deposition apparatus of this embodiment is almost the same as that of the first embodiment, except that the gas inlet has a certain angle with respect to the inner wall of the manifold 4. When two or more types of gases are used in the apparatus of the present embodiment, the adjustment of the degree of gas mixing can be changed by the angle of the gas inlet.

【００１４】[0014]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、回転して
いないボートにウエハを収容し、複数の個所からガスを
供給および排出させているので、ゴミの発生量を増加さ
せずにウエハの周辺部においてガスの供給量を均一にす
ることが可能となる。よって、生成膜のウエハ面内膜厚
の均一性が向上する。As described above, the present invention can be rotated
Wafers in an empty boat and gas from multiple locations
Since the gas is supplied and discharged , the gas supply amount can be made uniform around the wafer without increasing the amount of dust generated. Therefore, the uniformity of the thickness of the generated film in the wafer surface is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the present invention.

【図２】図１の横断面を示し、（Ａ）はＡ−Ａ断面を、
（Ｂ）はＢ−Ｂ断面を示す。FIG. 2 shows a cross section of FIG. 1, wherein FIG.
(B) shows a BB cross section.

【図３】本発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.

【図４】従来の縦型減圧気相成長装置を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional vertical reduced-pressure vapor deposition apparatus.

【図５】図４の横断面を示し、（Ａ）はＡ−Ａ断面を、
（Ｂ）はＢ−Ｂ断面を示す。FIG. 5 shows a cross section of FIG. 4, wherein (A) is an AA cross section,
(B) shows a BB cross section.

【図６】ウエハ上に形成した膜の膜厚分布を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a film thickness distribution of a film formed on a wafer.

【図７】ボートの回転と発生量の関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the rotation of the boat and the generation amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 石英外管 ２ 石英内管 ３ ボート ４ マニホールド ５ ガス排出管 ６ ガス導入管 ７ ハッチ ８ 保温筒 ９ ヒータ １０ ウエハ １１ モータ １２，１４ 円輪状空間 １３ 排出口 １５ 導入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quartz outer tube 2 Quartz inner tube 3 Boat 4 Manifold 5 Gas discharge tube 6 Gas introduction tube 7 Hatch 8 Heat insulation tube 9 Heater 10 Wafer 11 Motor 12, 14 Circular annular space 13 Outlet 15 Inlet

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 ボートに載置したウエハを収容する内管
と、前記内管を収容する外管と、前記外管を支持すると
ともに前記外管とで密閉空間を形成し、気相成長の原料
ガスを導入するためのガス導入管及び気相成長後の残留
ガスを排出するためのガス排出管とを有するマニホール
ドとを備え、前記ウエハ上に所定の気相成長膜を形成す
る縦型減圧気相成長装置において、前記ウエハは、回転していない前記ボートに収容され、 前記ガス導入管の導入口及び前記ガス排出管の排出口
は、それぞれ前記マニホールドの内壁に複数個形成され
ていることを特徴とする縦型減圧気相成長装置。An inner tube for accommodating a wafer placed on a boat, an outer tube for accommodating the inner tube, an outer tube for supporting the outer tube, and forming an airtight space with the outer tube; A manifold having a gas introduction pipe for introducing a source gas and a gas exhaust pipe for exhausting a residual gas after vapor deposition, and a vertical decompression for forming a predetermined vapor deposition film on the wafer. In the vapor phase epitaxy apparatus, the wafer is housed in the non-rotating boat, and the inlet of the gas inlet tube and the outlet of the gas outlet tube are provided.
Are formed on the inner wall of the manifold , respectively. 【請求項２】 前記マニホールドの内壁に形成された前
記ガス導入管の複数の導入口及び前記ガス排出管の複数
の排出口は、前記マニホールドの内壁の同一平面上に等
間隔で形成されている、請求項１に記載の縦型減圧気相
成長装置。2. A plurality of inlets of the gas inlet tube and a plurality of outlets of the gas outlet tube formed on the inner wall of the manifold are formed at equal intervals on the same plane of the inner wall of the manifold. The vertical reduced-pressure vapor deposition apparatus according to claim 1. 【請求項３】 前記ガス導入管の導入口は前記マニホー
ルドの内壁に対して所定の角度を有するものである、請
求項１又は請求項２に記載の縦型減圧気相成長装置。3. The vertical reduced-pressure vapor deposition apparatus according to claim 1, wherein an inlet of the gas introduction pipe has a predetermined angle with respect to an inner wall of the manifold.