JPH03295224A - Thin film formation device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体装置の製造（とおける薄膜形成装置に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a thin film forming apparatus for manufacturing semiconductor devices.
従来の技術
従来より、円筒型の反応管とステンレス製フランジをＯ
リングでシールし、減圧高温状態で化学反応により薄膜
を形成する装置（減圧ＣＶ Ｄ装置）が半導体装置の製
造に広く用いられている。Conventional technology Traditionally, cylindrical reaction tubes and stainless steel flanges have been
An apparatus (low-pressure CVD apparatus) that seals with a ring and forms a thin film by chemical reaction under reduced pressure and high temperature conditions is widely used for manufacturing semiconductor devices.
以下、従来の横型減圧ＣＶＤ装置について説明する。A conventional horizontal reduced pressure CVD apparatus will be described below.
第４図は従来の横型減圧ＣＶＤ装置のシリコンウェハ投
入口付近のフロントフランジ部を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a front flange portion near a silicon wafer input port of a conventional horizontal low pressure CVD apparatus.
図において、１０は外側フロントフランジ、１１は内側
フロントフランジ、１２は反応管、１３゜１４はＯリン
グ、１５はフロントドア、１６は外側フロントフランジ
のウォータージャケットの冷却水出入口、１７はフロー
メーター、１８．１９はウォターシャゲット、２０は内
側フロントフランジのウォータージャケットの冷却水出
入口、２１は反応ガス導入口、２２はヒーター、２３は
反応副生成物である。反応管１２は全長が約２３００−
の円筒型である。また、リアフランジと反応管の構成は
フロントフランジ部と同様である。ただし、リアフラン
ジ部には反応ガス導入口２１の代わりにガス排出口が設
けられている。In the figure, 10 is an outer front flange, 11 is an inner front flange, 12 is a reaction tube, 13°, 14 is an O-ring, 15 is a front door, 16 is a cooling water inlet/outlet of the water jacket of the outer front flange, 17 is a flow meter, 18 and 19 are water shaggets, 20 are cooling water inlets and outlets of the water jacket of the inner front flange, 21 is a reaction gas inlet, 22 is a heater, and 23 is a reaction by-product. The total length of the reaction tube 12 is approximately 2300 mm.
It is cylindrical in shape. Furthermore, the configurations of the rear flange and reaction tube are the same as those of the front flange. However, a gas outlet is provided in the rear flange portion instead of the reactive gas inlet 21.
以上のように構成された横型減圧ＣＶＤ装置での薄膜形
成過程を以下に説明する。The process of forming a thin film in the horizontal low pressure CVD apparatus configured as above will be described below.
まず、反応管１２内を大気圧にし、フロントドア１５を
開け、処理するシリコンウェハを投入しドア１５を閉め
る。次に、真空ポンプでリアフランジ部のガス排出口か
ら反応管１２内を減圧し、所定の真空度に達した後、リ
ークチエツクを実施する。真空シールはフロントフラン
ジ部において、フロントドア１５と外側フロントフラン
ジ１０との間のＯリング１３および外側フロントフラン
ジ１０、内側フロントフランジ１１と反応管１２との間
のＯリング１４がその役割をしている。○リング１３．
１４がヒーター２２によって熱せられるおそれがあるが
、このような劣化から守るために、外側フロントフラン
ジ１０、内債フロントフランジ１１内のウォータージャ
ケット１８．１９内には冷却水が流されている。リアフ
ランジにおいても全く同様である。リークチエツクに問
題がなければ、次に、反応ガスを反応ガス導入口２１よ
り流すことができる。反応ガスはヒーター２２に−より
反応管１２内で加熱されて熱化学反応を起こし、シリコ
ンウェハ上に薄膜が形成される。排気ガスは真空ポンプ
でリア７ランシのガス排出口から排出される。成膜終了
後、再度、反応管１２内の真空引きを行って所定の真空
度に達した後、真空引きを中止し、窒素（Ｎ２）ガスを
導入して反応管１２内を大気圧に戻す。そしてドア１５
を開けてシリコンウェハを取り出し、−回のシーケンス
が終了する。First, the inside of the reaction tube 12 is brought to atmospheric pressure, the front door 15 is opened, a silicon wafer to be processed is introduced, and the door 15 is closed. Next, the pressure inside the reaction tube 12 is reduced from the gas outlet of the rear flange portion using a vacuum pump, and after reaching a predetermined degree of vacuum, a leak check is performed. The vacuum seal is performed at the front flange by an O-ring 13 between the front door 15 and the outer front flange 10, an O-ring 14 between the outer front flange 10, and the inner front flange 11 and the reaction tube 12. There is. ○Ring 13.
14 may be heated by the heater 22, and in order to prevent such deterioration, cooling water is flowed into the water jackets 18, 19 in the outer front flange 10 and the inner front flange 11. The same applies to the rear flange. If there is no problem in the leak check, then the reaction gas can be allowed to flow through the reaction gas inlet 21. The reaction gas is heated in the reaction tube 12 by the heater 22 to cause a thermochemical reaction, and a thin film is formed on the silicon wafer. Exhaust gas is discharged from the rear 7 lanci gas outlet using a vacuum pump. After the film formation is completed, the inside of the reaction tube 12 is evacuated again to reach a predetermined degree of vacuum, and then the evacuation is stopped and nitrogen (N2) gas is introduced to return the inside of the reaction tube 12 to atmospheric pressure. . and door 15
The wafer is opened and the silicon wafer is taken out, completing the -times sequence.
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記従来の構成では、排気ガスが冷却さ
れる際に生成する反応副生成物２３が、Ｊアフランシの
みならず外側フロントフランジ１０の内側にも付着する
という問題があった。このような反応副生成物２３はス
テンレスフランジに対する密着性が悪く、また外側フロ
ントフランジ１０の内側に付着した場合、シリコンウェ
ハ１の取り出しの際の熱履歴によって一層はがれやす（
なり、シリコンウェハ上にダストが発生する原因となる
のである。Problems to be Solved by the Invention However, in the above-mentioned conventional configuration, there is a problem in that the reaction by-products 23 generated when the exhaust gas is cooled adhere not only to the J afranchise but also to the inside of the outer front flange 10. there were. Such reaction by-products 23 have poor adhesion to the stainless steel flange, and if they adhere to the inside of the outer front flange 10, they are more likely to peel off due to the thermal history during removal of the silicon wafer 1 (
This causes dust to be generated on the silicon wafer.
この課題を解決するために、第４図に示すようなフロー
メーター１７で極力水量を絞り、外側フロントフランジ
１０の内壁温度を上昇させて反応副生成物２３の付着量
を減らすという方法が考えられる。ところが、この方法
では、０リングの耐熱温度（今回の装置のフランジにお
いては側面の表面温度で約１４０℃）を越えない程度に
外側フロントフランジ１０の表面温度を維持するために
、冷却水（温度２０℃）の流量を約１００■／分という
微量で、しかも高い精度で制御しなければならないとい
う課題があった。第５図に冷却水流量と外債フロントフ
ランジ１０の表面温度の関係図を示しておく。In order to solve this problem, a possible method is to reduce the amount of water as much as possible using a flow meter 17 as shown in FIG. . However, in this method, cooling water (temperature The problem was that the flow rate (20°C) had to be controlled at a minute rate of about 100 μ/min with high precision. FIG. 5 shows a relationship between the flow rate of cooling water and the surface temperature of the front flange 10.
本発明は上記従来の課題を解決するもので、外側フロン
トフランジ表面温度の制御性を高めることにより、フロ
ント７ランシに付着する反応副生成物の量を減らし、シ
リコンウェハ上のダスト発生を極力抑えることができる
薄膜形成装置を提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned conventional problems. By improving the controllability of the outer front flange surface temperature, the amount of reaction by-products adhering to the front 7 runci is reduced, and the generation of dust on the silicon wafer is minimized. The purpose of the present invention is to provide a thin film forming apparatus that can perform the following steps.
課題を解決するための手段
この目的を達成するために、本発明の薄膜形成装置は、
外側フロントフランジのウォータージャケットに流量制
御された温水を流す構成とした。Means for Solving the Problems In order to achieve this object, the thin film forming apparatus of the present invention includes:
The structure is such that hot water flows through the water jacket on the outer front flange at a controlled flow rate.
またこの目的を達成するために、本発明の薄膜形成装置
は、ヒーターにスパイラル状の配水管を設け、その配水
管の一方の端を給水栓に、他方の端は流量計を経てフロ
ントフランジのウォータージャケットにそれぞれ接続し
、流量制御された温水を流す構成とする。In addition, in order to achieve this objective, the thin film forming apparatus of the present invention is provided with a spiral water pipe in the heater, one end of which is connected to a water tap, and the other end is connected to a front flange through a flow meter. Each is connected to a water jacket and configured to flow hot water with a controlled flow rate.
またこの目的を達成するために、本発明の薄膜形成装置
は、外側リア７ランジのウォータージャケットの一方の
端を給水栓に、他方の端を流量計を経て外側フロントフ
ランジのウォーターシャケットにそれぞれ接続し、流量
制御された温水を流す構成とする。In addition, in order to achieve this object, the thin film forming device of the present invention connects one end of the water jacket of the outer rear 7 flange to a water tap, and the other end to the water jacket of the outer front flange through a flow meter. The system is configured to connect and flow hot water with a controlled flow rate.
作用
本発明は上記した構成によって、０）ヒーターの熱を利
用する、ｃ２）リアフランジ冷却後の温水を利用するこ
とにより比較的容易に生成した温水によりフロントフラ
ンジ表面温度を制御することになる。Effects With the above-described configuration, the present invention can control the front flange surface temperature using hot water that is relatively easily generated by 0) using heat from the heater and c2) using hot water after cooling the rear flange.
実施例
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。EXAMPLES Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明の第１の実施例における横型減圧ＣＶＤ
装置の構成を示す図である。なお、図における構成要素
１０〜２２は上述した従来例の同符号を付したものと同
様である。FIG. 1 shows the horizontal reduced pressure CVD in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the device. Note that the components 10 to 22 in the figure are the same as those given the same reference numerals in the conventional example described above.
図において、１はヒーター２２に設けたスパイラル状の
配水管であり、その一方の端を給水栓に、また他方の端
を流量計１７を経て外側フロントフランジ１０のウォー
タージャケット１８にそれぞれ接続しである。In the figure, 1 is a spiral water pipe installed in the heater 22, one end of which is connected to a water tap, and the other end is connected to the water jacket 18 of the outer front flange 10 via a flow meter 17. be.
以上のように構成された横型減圧ＣＶＤ装置において、
フロントフランジ１０に流量制御された温水を流す方法
について以下に説明する。従来の横型減圧ＣＶＤ装置で
は、外側フロントフランジ１０の水温は約４０℃程度で
あるため、フロントフランジ１０の冷却用としてはダス
トの原因となるたい種物の付着を減少することはできな
い。In the horizontal reduced pressure CVD apparatus configured as above,
A method of flowing hot water with a controlled flow rate through the front flange 10 will be described below. In the conventional horizontal reduced pressure CVD apparatus, since the water temperature at the outer front flange 10 is about 40° C., the water cannot be used for cooling the front flange 10 to reduce the adhesion of particles that cause dust.
このことをより詳しく説明するために、第２図に横型減
圧ＣＶＤ装置の外側フロントフランジ側面の表面温度と
冷却水流量の関係を冷却水温度をパラメータにして示す
。ただし、ヒーター湿度は約７００℃とした。この図か
ら、冷却水温度が上昇するほど、外側フロントフランジ
側面の表面温度をＯリングの耐熱温度１４０℃に保つた
めに必要な冷却水流量が増加し、また外側フロントフラ
ンジ側面の表面温度は冷却水流量の変動に影響されにく
いことがわかる。したがって、外側フロントフランジ冷
却用に約７０℃前後の温水を用いることにより、外側フ
ロントフランジ側面の表面温度を比較的容易に１４０℃
を保持することができ、外側フロントフランジ内壁面の
反応副生成物の付着量を減らすことができる。To explain this in more detail, FIG. 2 shows the relationship between the surface temperature of the side surface of the outer front flange of a horizontal reduced pressure CVD apparatus and the flow rate of cooling water, using the cooling water temperature as a parameter. However, the heater humidity was approximately 700°C. From this figure, as the cooling water temperature rises, the flow rate of cooling water required to maintain the surface temperature of the side surface of the outer front flange at the O-ring's heat resistance temperature of 140°C increases, and the surface temperature of the side surface of the outer front flange increases. It can be seen that it is not easily affected by fluctuations in water flow rate. Therefore, by using hot water of about 70°C for cooling the outer front flange, the surface temperature of the side surface of the outer front flange can be relatively easily lowered to 140°C.
can be maintained, and the amount of reaction by-products deposited on the inner wall surface of the outer front flange can be reduced.
そこで本実施例の横型減圧ＣＶＤ装置では、スパイラル
状の配水管１をヒーター２２の周りに設け、ヒーター温
度を７００℃とし、フローメーター１７により流量を５
００〜７００ｃＣＺ分に調整したとき、配水管１の巻数
を約４０にすることで、配水管出口で約７０℃の温水を
確保することができた。Therefore, in the horizontal reduced pressure CVD apparatus of this embodiment, a spiral water pipe 1 is provided around the heater 22, the heater temperature is set to 700°C, and the flow rate is adjusted to 50°C by the flow meter 17.
When adjusted to 00 to 700 cCZ, by setting the number of turns of the water pipe 1 to about 40, it was possible to secure hot water of about 70°C at the water pipe outlet.
以上のように本実施例によれば、ヒーターの周りのスパ
イラル状の配水管内で生成された温水を外側フロントフ
ランジ冷却用に用いることにより、比較的容易に所望す
る外側フロントフランジ１０の側面表面温度を定常的に
実現することができ、したがって外側フロントフランジ
内壁面の反応副生成物の付着量を減らすことができた。As described above, according to this embodiment, by using the hot water generated in the spiral water pipe around the heater for cooling the outer front flange, it is relatively easy to achieve the desired side surface temperature of the outer front flange 10. could be realized steadily, and therefore the amount of reaction by-products deposited on the inner wall surface of the outer front flange could be reduced.
ここではヒーター温度７００℃、流量５００〜７００
ｃｃ ／分、スパイラルコイルの巻数を４０としたが、
ヒーター温度がさらに高くなると、冷却水温度をさらに
高くしないと安定に動作させることが困難となる。この
時には流量を少なくするが、スパイラルコイルの巻数を
多くすることによってさらに高い温度の冷却水を供給で
きる。Here, the heater temperature is 700℃ and the flow rate is 500 to 700.
cc/min, the number of turns of the spiral coil was 40,
If the heater temperature becomes even higher, it becomes difficult to operate stably unless the cooling water temperature is further increased. At this time, the flow rate is reduced, but cooling water at a higher temperature can be supplied by increasing the number of turns of the spiral coil.
第３図は本発明の第２の実施例における横型減圧ＣＶＤ
装置の構成を示す図である。FIG. 3 shows a horizontal reduced pressure CVD in the second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the device.
この実施例が第４図の従来例と興なる点は、外側リアフ
ランジのウォータージャケットの一方の端を給水栓に、
他方の端を流量計１７を経て外側フロントフランジ１０
のウォータージャケットに接続し、流量制御された温水
を流す構成とした点である。The difference between this embodiment and the conventional example shown in Fig. 4 is that one end of the water jacket on the outer rear flange is connected to the water tap.
The other end is connected to the outer front flange 10 via the flow meter 17.
The main feature is that the system is connected to a water jacket to flow hot water at a controlled flow rate.
以上のように構成された横型減圧ＣＶＤ装置での外側フ
ロントフランジ１０冷却用の温水生成方法を以下に説明
する。本発明の第１の実施例における横型減圧ＣＶＤ装
置では、外側フロントフランジ１０から導入された反応
ガスがヒーター２２で高温に加熱されたのちリアドア２
４から排気されるため、外側リア７ランジ１０は相当の
高温になり、外側リアフランジ１０内を通過する冷却水
の温度が急激に上昇する。ヒーター温度を７００℃とし
、フローメーター１７により流量を５００〜７００ｃｃ
／分に調整したとき、外側リア７ランジ１０の冷却水出
口温度は約６０℃となる。A method of generating hot water for cooling the outer front flange 10 in the horizontal reduced pressure CVD apparatus configured as above will be described below. In the horizontal reduced pressure CVD apparatus according to the first embodiment of the present invention, the reaction gas introduced from the outer front flange 10 is heated to a high temperature by the heater 22 and then heated to a high temperature by the rear door 22.
4, the temperature of the outer rear 7 flange 10 becomes considerably high, and the temperature of the cooling water passing through the outer rear flange 10 rises rapidly. The heater temperature is set to 700°C, and the flow rate is set to 500 to 700cc using the flow meter 17.
/min, the cooling water outlet temperature of the outer rear 7 flange 10 is about 60°C.
以上のように本実施例によれば、外側リアフランジ冷却
後に生成された温水を外側フロントフランジ冷却用に用
いることにより、比較的容易に所望する外側フロントフ
ランジ１０の側面表面温度を定常的に実現することがで
き、したがって外側フロントフランジ１０の内壁面の反
応副生成物の付着量を減らすことができる。As described above, according to this embodiment, by using the hot water generated after cooling the outer rear flange for cooling the outer front flange, the desired side surface temperature of the outer front flange 10 can be steadily achieved relatively easily. Therefore, the amount of reaction by-products deposited on the inner wall surface of the outer front flange 10 can be reduced.
発明の効果
以上のように本発明の薄膜形成装置によれば、次の効果
が得られる。Effects of the Invention As described above, the thin film forming apparatus of the present invention provides the following effects.
■ 外側フロントフランジを温水で冷却するので、外側
フロントフランジ内壁面の反応副生成物の付着量を減ら
すことができる。■ Since the outer front flange is cooled with hot water, the amount of reaction by-products adhering to the inner wall surface of the outer front flange can be reduced.
（２） 温水で冷却するので、流量を高い精度で制御
しな（でもよい。(2) Since it is cooled with hot water, the flow rate may not be controlled with high precision.
（３） ヒーターの熱を利用し七温水を生成するか、
外側リアフランジ冷却後の排水を利用して温水を生成す
るので、比較的容易に温水を生成することができる。(3) Generate hot water using the heat of the heater, or
Since hot water is generated using the waste water after cooling the outer rear flange, hot water can be generated relatively easily.
第１図は本発明の第１の実施例における薄膜形成装置の
一部断面正面図、第２図は本発明の一実施例における横
型減圧ＣＶＤ装置の外側フロントフランジ側面の表面温
度と冷却水流量との関係を冷却水温度をパラメータとし
て示す図、第３図は本発明の第２の実施例における薄膜
形成装置の断面正面図、第４図は従来の薄膜形成装置の
要部断面正面図、第５図は同装置における冷却水（温度
２０℃）の流量とフロントフランジ側面の表面温度との
関係を示す図である。
１・・・・・・配水管、１０・・・・・・外側フロント
フランジ。FIG. 1 is a partial cross-sectional front view of a thin film forming apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a surface temperature and cooling water flow rate of a side surface of an outer front flange of a horizontal reduced pressure CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional front view of a thin film forming apparatus according to a second embodiment of the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional front view of main parts of a conventional thin film forming apparatus, FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the flow rate of cooling water (temperature: 20° C.) and the surface temperature of the side surface of the front flange in the same device. 1... Water pipe, 10... Outer front flange.
Claims (3)
ーと、前記反応管の両端にＯリングを介してそれぞれ取
りつけられた外側フロントフランジと外側リアフランジ
とを備え、前記外側フロントフランジのウォータージャ
ケットに流量制御された温水を流すことを特徴とする薄
膜形成装置。(1) A cylindrical reaction tube, a heater for heating the reaction tube, and an outer front flange and an outer rear flange respectively attached to both ends of the reaction tube via O-rings, A thin film forming device characterized by flowing hot water at a controlled flow rate through a water jacket.
水管の一方の端を給水栓に、他方の端を流量計を経て外
側フロントフランジのウォータージャケットに接続した
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。(2) Claim 1 characterized in that the heater is provided with a spiral water pipe, one end of which is connected to a water tap, and the other end is connected to the water jacket of the outer front flange via a flow meter. The thin film forming apparatus described above.
の端を給水栓に、他方の端を流量計を経て外側フロント
フランジのウォータージャケットに接続したことを特徴
とする請求項１記載の薄膜形成装置。(3) The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein one end of the water jacket of the outer rear flange is connected to a water supply tap, and the other end is connected to the water jacket of the outer front flange via a flow meter.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2097185A JP2641593B2 (en) | 1990-04-12 | 1990-04-12 | Thin film forming equipment |
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2641593B2 (en) |
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| Publication number | Publication date |
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| JP2641593B2 (en) | 1997-08-13 |
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