JP3753985B2 - 減圧気相成長装置 - Google Patents
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Description
【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)
- 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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