JP3753985B2 - 減圧気相成長装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は減圧気相成長装置に関し、特に半導体装置製造用の縦型減圧気相成長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の縦型減圧気相成長装置の縦断面図を図６に示す。反応管としてのアウターチューブ１及びインナーチューブ２はマニホ−ルド４の上に設けられていて、反応管内を所定の温度に保つために、反応菅の周りにヒータ３が設けられている。
【０００３】
図１の装置では、多数枚の半導体ウエハ９（以下ウエハという）をウエハボート８に棚状に保持させて反応管内に搬入していた。ウエハボート８はその下に保温筒７が取り付けられている。マニホールド４は、一般に固定されている。そして、保温筒７、及びボート８は、ボートエレベータ１２に載置され、ボートエレベータ１２によりマニホールド４の低部中心に設けられたボート穴から保温筒７、及びボート８は反応菅内に挿入される。
【０００４】
そして、反応管内をアウターチューブ１とインナーチューブ２との間からマニホールド４に設けられた排気管６により排気して所定の減圧雰囲気に維持しながら、インナーチューブ２に設けられた原料ガス導入菅５を介して処理ガスをインナーチューブ２の下方側から導入していた。そして、ヒータ３による加熱により、ウエハ９を所定の処理温度例えば６００℃に制御して、処理ガスの化学気相反応によりウエハ９に薄膜例えばポリシリコン膜を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の減圧気相成長装置は、反応管内にボート８および保温筒７が収納された状態では、原料ガスの導入配管５の先端は、保温筒７の側面近傍にくる。このため、保温筒７に直接的あるいは間接的に原料ガスが流れ、保温筒７表面に反応生成物が成膜されることになる。ボートエレベータ１２により、保温筒７を取り付けたボート８のロード（装置への装着）とアンロード（装置からの取り外し）を行なうと、必然的に保温筒７も反応管の内と外とを行ききすることになり、保温筒は室温（２０〜３０℃程度）と反応処理温度（５００〜８００℃程度）との温度差を受けることになる。このとき、保温筒７表面に付着した反応生成物（Ｓｉ₃Ｎ₄、ＰｏｌｙＳｉ等）と保温筒７の素材（石英、ＳｉＣ等）との熱膨張率の違いにより熱応力が生じ、保温筒７表面に付着した反応生成物が保温筒７表面より剥がれ、パーティクル（ごみ）の原因となるという問題があった。そして、このパーティクルが、ウエハ９の表面に付着し、パターニング不良を引き起こす。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は縦型減圧気相成長装置において、保温筒に原料ガスが直接噴射されないように、反応管内に原料ガス導入管の噴出口と保温筒の間にカバーを設け、ボートのロードおよびアンロード時（着脱時）にも、そのカバーが反応管内に保持されているような場所に設置されていることを特徴とする。
【０００７】
このような構成により、保温筒に付着する生成物が低減されるので、ロード・アンロード時の温度変動により生じる応力により、保温筒から離脱する生成物の量も低減されるので、パーティクルの発生を抑えることができる。これにより、半導体装置の品質を安定させ、製造歩留りを向上できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に本発明について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例の縦断面図である。
【０００９】
図１において、反応菅を構成するアウターチューブ１とインナーチューブ２とは、それぞれマニホールド４の上に取り付けられている。インナーチューブ２とアウターチューブ１との間には、空間が配置されており、且つ、それぞれ１、２は、気密に取り付けられている。インナーチューブ２のほぼ中心に、半導体基板である複数のウエハ９を棚上に載置するボート８が置かれる。ボート８は、保温筒７を介してボートエレベータ１２により、反応菅の外からマニホールド４の底部中央に設けられた穴から、反応菅内に挿入される。保温筒７は、化学的に安定で、断熱効果のある石英等で造られている。また、保温筒７は、スペーサ的効果を有している。
【００１０】
反応菅の外側に配置されたヒータ３により、ボート８に載置されたウエハ９は、所定の温度に加熱される。マニホールド４には、ウエハ８の表面に気相成長させるためのガスを反応菅内に導入するための原料ガス導入菅５が取り付けられている。更に、マニホールド４には、反応菅内のガスを排出するための排気管６が取り付けられている。尚、原料ガス導入菅５は、インナーチューブ２の中に直接原料ガスを導入するように、排気管６は、排気ガスをインナーチューブ２とアウターチューブ１とで形成される空間から排気するようにそれぞれ取り付けられている。
【００１１】
ボート８を保持する保温筒７に原料ガスが直接噴出されないように、原料ガス導入管５の噴出口と保温筒７の間の空間を遮る様に、マニホールド４に保温筒カバー１０を設ける。保温筒カバー１０は、図２に示すように、噴出した原料ガスが保温筒７に直接接触しないように、かつ、保温筒７に原料ガスがなるべく廻り込まないように、保温筒７を取り囲むように設けられている。ボート８を、ボートエレベータ１２により、反応菅内に設置したり、反応菅外に取り外したりする、ロードおよびアンロード時にも、この保温筒カバー１０はマニホールド４上に設置されているので、反応管内に保持されることになる。また、この保温筒カバー１０は、噴出した原料ガスが保温筒７に直接接触しないような位置に設置する。
【００１２】
図３は、本発明の第２の実施例の保温カバー１０を示す図であり、保温筒７部分の横断面図である。噴出した原料ガスが保温筒７に直接接触しないように、保温筒カバー１０を、原料ガス導入管の噴出口の周辺のみに設置した形状としている。この場合も本発明の効果は十分に得られる。
【００１３】
なお、原料ガス導入菅５の反応菅内への原料ガス導入先端は、保温筒１０に直節吹き付けないように、反応菅の軸と平行になるように上に向けられている。原料ガスは、インナーチューブ２下部から導入され、インナーチューブ２内を上方に流れ、上は９表面で気相反応し、そしてインナーチューブ２とアウターチューブ２との間の空間を下方に流れて、排ガスとして、排気管６から排気される。
【００１４】
ウエハ９を反応菅内に載置、加熱し、原料ガス導入菅５から反応菅内に原料ガスを導入すると、原料ガスは、保温筒カバー１０により、保温筒７は、原料ガスに曝されることが少なくなる。そして、保温筒７表面に反応生成物（気相成長物質）が生成されることが殆どなくなる。従来例にて、保温筒７に生成された反応生成物は、殆ど保温筒カバー１０の原料ガス導入菅５側の表面に形成される。ボート８のロード、アンロードにより、保温筒７が熱衝撃・熱応力を受けても、表面に気相成長物質が殆ど形成されていないので、反応生成質は、保温筒７表面から脱落することが低減される。従って、パーティクルの発生も少なくなる。
【００１５】
なお、保温筒カバー１０の原料ガス導入菅５側表面に形成された気相成長物質は、保温筒カバーが、ボート８のロード中及びアンロード中でも、保温菅内に設置されているため、大きな熱衝撃・熱応力を受けることがない。このため、反応生成物は、保温筒カバー１０から脱落することがない。
【００１６】
図４は、本発明の第３の実施例の縦断面図である。クリーニングガス導入菅１１から、ＣｌF₃ガスなどのクリーニング用ガスを反応管内に導入し、反応管内に付着した生成物を除去する方法がある。原料ガスが保温筒カバー１０に噴出される面を保温筒カバー１０の表面とした時、クリーニング用ガスが保温筒カバー１０に噴出される面が、保温筒カバー１０の表面に噴出されるように、インナーチューブ２にクリーニング用ガス導入管１１の噴出口を設置することにより、主に保温筒カバー１０の表面およびインナーチューブ２、アウターチューブ１、ボート８などに付着した生成物が除去できることになる。
【００１７】
図５は、本発明の第４の実施例の縦断面図である。原料ガスが保温筒カバー１０に噴出される面を保温筒カバー１０の表面とした時、クリーニング用ガスが保温筒カバーに噴出される面が、保温筒カバー１０の裏面に噴出されるように、クリーニング用ガス導入管１１の噴出口を設置することにより、主に保温筒カバー１０の裏面および保温筒７、インナーチューブ２、アウターチューブ１、ボート８などに付着した生成物が除去できることになる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ボートを保持する保温筒に原料ガスが直接接触しないように原料ガス導入管と保温筒の間の空間にカバーを設け、ボートのロードおよびアンロード時にも、そのカバーが反応管内に保持されている事により、保温筒に付着する生成物が低減されるので、ボートのロード・アンロード時（脱着時）の温度変動により生じる応力により、保温筒から離脱する生成物の量も低減されるので、パーティクルの発生を抑えることができる。これにより、半導体装置の品質を安定させ、製造歩留りを向上できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の縦型減圧気相成長装置の縦断面図である。
【図２】図１の第１実施例の横断面図である。
【図３】本発明の第２実施例の横断面図である。
【図４】本発明の第３実施例の縦断面図である。
【図５】本発明の第４実施例の縦断面図である。
【図６】従来の縦型減圧気相成長装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１ アウターチューブ
２ インナーチューブ
３ ヒータ
４ マニホールド
５ 原料ガス導入管
６ 排気管
７ 保温筒
８ ボート
９ ウエハ
１０ 保温筒カバー
１１ クリーニング用ガス導入管

Claims (1)

1. アウターチューブとインナーチューブからなる縦型の反応管と、
   前記反応管の下端を保持するためのマニホールドと、
   前記反応管内に収納され半導体ウェハーを載置するボートと、
   前記反応管内に収納され前記ボートを支持する保温筒と、
   前記反応管内のガスを前記アウターチューブと前記インナーチューブで形成される空間から排気する排気管と、
   前記マニホールドに配置され、原料ガス導入先端が前記反応管内に延伸され、原料ガスを前記反応管内に直接噴出する原料ガス導入管と、
   前記マニホールドに配置され、前記ボートのロード時およびアンロード時に前記反応管内に保持され、前記ボートのロード時に前記原料ガス導入管の噴出口と前記保温筒の間の空間をさえぎり、前記保温筒への前記原料ガスの廻り込みを少なくするように前記保温筒を取り囲み、噴出された前記原料ガスが前記反応管上方に流れるように上方のみが開口された保温筒カバーとからなる減圧気相成長装置。

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