JPH0815540B2 - Processing equipment - Google Patents
Processing equipmentInfo
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- JPH0815540B2 JPH0815540B2 JP60292672A JP29267285A JPH0815540B2 JP H0815540 B2 JPH0815540 B2 JP H0815540B2 JP 60292672 A JP60292672 A JP 60292672A JP 29267285 A JP29267285 A JP 29267285A JP H0815540 B2 JPH0815540 B2 JP H0815540B2
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- processing
- pressure
- vacuum
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
- B01J3/006—Processes utilising sub-atmospheric pressure; Apparatus therefor
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、減圧下で処理が行われる処理技術、特に、
真空ポンプからのオイル蒸気の処理室へのバックディフ
ュージョンを防止する技術に関し、例えば、半導体装置
の製造において、ウエハ上にポリシリコンをデポジッシ
ョンする減圧CVD装置に利用して有効なものに関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a treatment technique in which treatment is carried out under reduced pressure, in particular,
The present invention relates to a technique for preventing back diffusion of oil vapor from a vacuum pump into a processing chamber, for example, a technique effectively used in a low pressure CVD apparatus for depositing polysilicon on a wafer in manufacturing a semiconductor device.
半導体装置の製造において、ウエハ上にポリシリコン
をデポジッションする減圧CVD装置として、ウエハが収
容されているプロセスチューブを油回転ポンプとメカニ
カルブースタポンプの組合せからなる真空ポンプを用い
て高真空に排気した後、高温下で多量のモノシラン（Si
H4）ガスを供給するように構成されているものがある。In the production of semiconductor devices, as a low pressure CVD device for depositing polysilicon on a wafer, the process tube containing the wafer was evacuated to a high vacuum using a vacuum pump consisting of a combination of an oil rotary pump and a mechanical booster pump. Then, a large amount of monosilane (Si
Some are configured to supply H 4 ) gas.
しかし、このような減圧CVD装置においては、液体窒
素によるコールドトラップを設備することができないた
め、プロセスチューブへの油回転ポンプからのオイル蒸
気のバックディフュージョン現象が起こり、半導体装置
（例えば、EPROM）のパターンの微細化に伴ってプロセ
スチューブやウエハ表面の汚染が原因となり、ポリシリ
コン酸化膜の層間耐圧の低下によるディスターブ不良が
発生するという問題点があることが、本発明者によって
明らかにされた。However, in such a low pressure CVD apparatus, since a cold trap using liquid nitrogen cannot be installed, a back diffusion phenomenon of oil vapor from an oil rotary pump to a process tube occurs, and a semiconductor device (for example, EPROM) The present inventor has revealed that there is a problem that disturbing defects occur due to a decrease in interlayer withstand voltage of the polysilicon oxide film due to contamination of the process tube and the wafer surface with the miniaturization of the pattern.
なお、減圧CVD技術を述べてある例としては、株式会
社工業調査会発行「電子材料1985年11月号別冊」昭和60
年11月20日発行 P56〜P64、がある。An example that describes the low pressure CVD technology is "Electronic Materials, November 1985, Supplement," published by the Industrial Research Institute Co., Ltd. 60
Issued November 20, 2012, P56 to P64.
本発明の目的は、オイル蒸気のバックディフュージョ
ン現象による障害を防止することができる処理技術を提
供することにある。An object of the present invention is to provide a processing technique capable of preventing an obstacle due to a back diffusion phenomenon of oil vapor.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。The above and other objects and novel features of the present invention are as follows.
It will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、次の通りである。The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
処理室が所定圧力以下に真空排気された後、不活性ガ
スを処理室に供給することにより、排気系をして順方向
の流れを維持せしめ、処理室へのオイル蒸気の逆流現象
が発生するのを防止するようにしたものである。After the processing chamber is evacuated to a predetermined pressure or less, by supplying an inert gas to the processing chamber, an exhaust system is maintained to maintain a forward flow, and a backflow phenomenon of oil vapor to the processing chamber occurs. This is to prevent this.
第１図は本発明の一実施例である減圧CVD装置を示す
模式図、第２図、第３図および第４図はその作用を説明
するための各線図、第５図および第６図はその効果を示
すための各線図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a low pressure CVD apparatus which is an embodiment of the present invention, FIGS. 2, 3, and 4 are respective diagrams for explaining the operation, and FIGS. 5 and 6 are It is each diagram for showing the effect.
本実施例において、減圧CVD装置は石英ガラスを用い
て略円筒形状に形成されているプロセスチューブ１を備
えており、処理室としてのプロセスチューブ１は外装さ
れているヒータ２により内部が加熱されるようになって
いる。In the present embodiment, the low pressure CVD apparatus includes a process tube 1 formed of quartz glass into a substantially cylindrical shape, and the process tube 1 as a processing chamber is internally heated by an exterior heater 2. It is like this.
プロセスチューブ１の一端には排気口３が開設されて
おり、排気口３には真空排気系４が接続されている。排
気系４は油回転ポンプとメカニカルブースタポンプ等か
らなる真空ポンプ５と、流量を調節するためのエアバル
ブ６と、プロセスチューブ１の内圧を計測する真空計７
と、排気処理装置８とを備えている。An exhaust port 3 is opened at one end of the process tube 1, and a vacuum exhaust system 4 is connected to the exhaust port 3. The exhaust system 4 is a vacuum pump 5 including an oil rotary pump and a mechanical booster pump, an air valve 6 for adjusting the flow rate, and a vacuum gauge 7 for measuring the internal pressure of the process tube 1.
And an exhaust treatment device 8.
プロセスチューブ１の他端には炉口９が開設されてお
り、炉口にはキャップ10がこれを開閉し得るように取り
付けられている。キャップ10にはガス供給口11が開設さ
れており、この供給口11にはガス供給系12が接続されて
いる。ガス供給系12は処理ガス源13と、不活性ガスとし
ての窒素ガス源14と、その他のガス源15と、各ガスの供
給量をそれぞれ調節するための各エアバルブ13a、14a、
15aと、供給系12を開閉するためのメインバルブ16とを
備えている。A furnace port 9 is opened at the other end of the process tube 1, and a cap 10 is attached to the furnace port so that the cap 10 can be opened and closed. A gas supply port 11 is opened in the cap 10, and a gas supply system 12 is connected to the supply port 11. The gas supply system 12 is a processing gas source 13, a nitrogen gas source 14 as an inert gas, another gas source 15, and air valves 13a and 14a for adjusting the supply amount of each gas,
15a and a main valve 16 for opening and closing the supply system 12 are provided.
この減圧CVD装置はコンピュータ等からなるコントロ
ーラ（制御手段）17を備えており、コントローラ17は予
め設定されたシーケンスおよび真空計７等からの測定デ
ータに基づき各バルブおよびヒータを制御することによ
り、後述するような作用を実現するように構成されてい
る。This low pressure CVD apparatus is provided with a controller (control means) 17 including a computer, etc. The controller 17 controls each valve and heater based on a preset sequence and measurement data from the vacuum gauge 7 etc. It is configured to realize such an action.
次に第２図、第３図および第４図を参考にして作用を
説明する。Next, the operation will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4.
ここで、第２図は前記構成にかかる減圧CVD装置によ
るプロセスチューブの圧力推移を任意単位（arbitrary
unit略してa.u）で示す線図、第３図はオイル蒸気の逆
流防止のために窒素ガスを供給すべき圧力の設定に使用
される線図、第４図は窒素ガスを供給しない場合のプロ
セスチューブの圧力推移を任意単位（a.u）で示す線図
である。Here, FIG. 2 shows the pressure transition of the process tube by the low pressure CVD apparatus according to the above-mentioned configuration in arbitrary units (arbitrary).
unit abbreviated as au), Fig. 3 is a diagram used to set the pressure at which nitrogen gas should be supplied to prevent backflow of oil vapor, and Fig. 4 is the process when nitrogen gas is not supplied. It is a diagram which shows the pressure transition of a tube in arbitrary units (au).
ポリシリコンを成膜処理すべき被処理物としてのウエ
ハ18は複数枚がボート19上に立てて整列保持された状態
で、炉口９からプロセスチューブ１内に収容される。A plurality of wafers 18, which are objects to be processed for forming a film of polysilicon, are accommodated in the process tube 1 from the furnace opening 9 in a state where a plurality of wafers 18 stand on a boat 19 and are aligned and held.
ウエハ18が収容されて炉口９がキャップ10により閉塞
されると、コントローラ17により、ガス供給系12のメイ
ンバルブ16が閉止されるとともに、排気系４のバルブ６
が全開され、第２図に示されているように、プロセスチ
ューブ１内が急速に真空排気される。同時に、プロセス
チューブ１内のウエハ18はヒータ２によって所定温度ま
で加熱される。When the wafer 18 is accommodated and the furnace port 9 is closed by the cap 10, the controller 17 closes the main valve 16 of the gas supply system 12 and the valve 6 of the exhaust system 4.
Is fully opened, and as shown in FIG. 2, the inside of the process tube 1 is rapidly evacuated. At the same time, the wafer 18 in the process tube 1 is heated to a predetermined temperature by the heater 2.
コントローラ17に予め設定されている値以下の圧力が
真空計７により測定されると、コントローラ17により供
給系12のメインバルブ16が開けられるとともに、窒素ガ
ス源14のバルブ14aが適当量開けられ、所定量の窒素ガ
スがプロセスチューブ１に供給される。プロセスチュー
ブ１に供給された窒素ガスはプロセスチューブ１内の汚
染物と共に、排気系４により排気されて行く。したがっ
て、プロセスチューブ１の内圧は、第２図に斜線部分で
示されているように、予め設定された圧力に維持される
ことになる。When the vacuum gauge 7 measures a pressure equal to or lower than a value preset in the controller 17, the controller 17 opens the main valve 16 of the supply system 12 and the valve 14a of the nitrogen gas source 14 by an appropriate amount. A predetermined amount of nitrogen gas is supplied to the process tube 1. The nitrogen gas supplied to the process tube 1 is exhausted together with the contaminants in the process tube 1 by the exhaust system 4. Therefore, the internal pressure of the process tube 1 is maintained at a preset pressure as shown by the shaded portion in FIG.
この設定圧力は真空ポンプ５に使用されているオイル
蒸気の逆流が発生しない値とされ、例えば、第３図に示
されているように、プロセスチューブ１を高真空に排気
して行くときに、プロセスチューブ１内におけるオイル
成分（本実施例においては、ハイドロカーボンC3H5 +）
の分圧を測定し、当該分圧が急激に増加する圧力未満が
設定される。本実施例においては、充分な安全性を考慮
して約0.3Torrが選定されている。This set pressure is set to a value at which the reverse flow of the oil vapor used in the vacuum pump 5 does not occur. For example, as shown in FIG. 3, when the process tube 1 is evacuated to a high vacuum, Oil component in the process tube 1 (hydrocarbon C 3 H 5 + in this example)
The partial pressure of is measured, and the partial pressure is set to be less than the pressure at which the partial pressure rapidly increases. In this embodiment, about 0.3 Torr is selected in consideration of sufficient safety.
所定時間経過後、コントローラ17により供給系12のメ
インバルブ16は閉止される。これにより、第２図に示さ
れているように、プロセスチューブ１内の窒素ガスが完
全に排気されると、メインバルブ16が開けられるととも
に、処理ガス源13のバルブ13aが適当量開けられ、第２
図に斜線部分で示されているように、ポリシリコン膜デ
ポジッション処理用の処理ガスとしてのモノシランガス
が所定量所定時間供給される。After a predetermined time has passed, the controller 17 closes the main valve 16 of the supply system 12. As a result, as shown in FIG. 2, when the nitrogen gas in the process tube 1 is completely exhausted, the main valve 16 is opened and the valve 13a of the processing gas source 13 is opened by an appropriate amount. Second
As shown by the hatched portion in the figure, a monosilane gas as a processing gas for the polysilicon film deposition processing is supplied for a predetermined amount of time.
モノシランガスとヒータ２の加熱とによりCVD反応が
起こり、ウエハ18上にポリシリコンが成膜されて行く。A CVD reaction occurs due to the monosilane gas and the heating of the heater 2, and polysilicon is deposited on the wafer 18.
所定の成膜処理が終了すると、コントローラ17によ
り、処理ガス源13のバルブ13aが閉止されるとともに、
窒素ガス源14のバルブ14aが開けられ、第２図に示され
ているように、窒素ガスが所定量供給される。この窒素
ガスはプロセスチューブ１内に残留しているモノシラン
ガスおよび未反応生成物等と共に排気系４により排気さ
れて行く。When the predetermined film forming process is completed, the controller 17 closes the valve 13a of the process gas source 13, and
The valve 14a of the nitrogen gas source 14 is opened, and a predetermined amount of nitrogen gas is supplied as shown in FIG. This nitrogen gas is exhausted by the exhaust system 4 together with the monosilane gas remaining in the process tube 1, unreacted products and the like.
モノシランガスが完全に排気されると、コントローラ
17により、供給系12および排気系４のバルブ16、６が閉
じられる。その後、キャップ10が取り外されてウエハ18
が炉口９が引き出される。When the monosilane gas is completely exhausted, the controller
The valves 16 and 6 of the supply system 12 and the exhaust system 4 are closed by 17. Then, the cap 10 is removed and the wafer 18
However, the furnace port 9 is pulled out.
ところで、ポリシリコンのデポジッションに使用され
るモノシランガスの沸点温度は液体窒素の温度よりも高
いため、減圧CVD装置の排気系には液体窒素が使用され
ているコールドトラップを適用することができない。け
だし、コールドトラップにおいてモノシランガスがトラ
ップされることにより、排気系が急速に詰まってしまう
ためである。By the way, since the boiling temperature of the monosilane gas used for depositing polysilicon is higher than the temperature of liquid nitrogen, a cold trap using liquid nitrogen cannot be applied to the exhaust system of the low pressure CVD apparatus. This is because the exhaust system is rapidly clogged by the monosilane gas trapped in the cold trap.
このように、排気系にコールドトラップが介設されて
いないと、第４図に示されているように、プロセスチュ
ーブがCVD処理の前後において高真空に排気された時、
真空ポンプとして使用されている油回転ポンプにおける
オイル蒸気がプロセスチューブに逆流してしまう。その
結果、プロセスチューブ内がオイルにより汚染され種々
の二次障害が発生する。Thus, if no cold trap is provided in the exhaust system, as shown in FIG. 4, when the process tube is evacuated to a high vacuum before and after the CVD treatment,
The oil vapor in the oil rotary pump used as a vacuum pump flows back into the process tube. As a result, the inside of the process tube is contaminated with oil and various secondary obstacles occur.
しかし、本実施例においては、第２図に示されている
ように、高真空の排気中に窒素ガスが同時に供給される
ため、オイル蒸気がプロセスチューブに逆流することは
ない。すなわち、高真空排気中に排気系４には高真空プ
ロセスチューブ１から排気処理装置８への順方向に窒素
ガスの流れが維持されるため、オイルの蒸発等が起こっ
たとしてもオイル蒸気が逆流してプロセスチューブ１内
に侵入することはない。However, in this embodiment, as shown in FIG. 2, since nitrogen gas is simultaneously supplied during high-vacuum exhaust, oil vapor does not flow back into the process tube. That is, during high-vacuum exhaust, the flow of nitrogen gas is maintained in the exhaust system 4 in the forward direction from the high-vacuum process tube 1 to the exhaust treatment device 8. Therefore, even if oil evaporation occurs, the oil vapor flows backward. Then, it does not enter the process tube 1.
第５図および第６図は本発明による効果を説明するた
めに真空排気時においてプロセスチューブ内に存在する
物質の分圧を分析した結果を示す各線図であり、第５図
は前記実施例による場合、第６図は窒素ガスを供給しな
い場合がそれぞれ示されている。FIGS. 5 and 6 are diagrams showing the results of analyzing the partial pressure of the substance existing in the process tube during evacuation to explain the effect of the present invention, and FIG. In this case, FIG. 6 shows the case where nitrogen gas is not supplied.
第５図と第６図との比較から明らかなように、前記実
施例による場合にはポンプのオイル成分に相当する物質
としてのハイドロカーボンは存在しない。As is clear from the comparison between FIG. 5 and FIG. 6, in the case of the above-mentioned embodiment, there is no hydrocarbon as a substance corresponding to the oil component of the pump.
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor.
例えば、オイル蒸気の逆流を防止するための窒素の供
給口はプロセスチューブの最上流に配設するに限らず、
気流を維持すればよいため、排気系に設けてもよい。但
し、プロセスチューブの最上流に配設した場合、パージ
ガス源を共用することができるとともに、その供給系、
プロセスチューブ等の異物を洗い流すことができる。For example, the nitrogen supply port for preventing the reverse flow of oil vapor is not limited to the uppermost flow of the process tube,
Since it is sufficient to maintain the air flow, it may be provided in the exhaust system. However, when it is arranged at the uppermost stream of the process tube, the purge gas source can be shared and its supply system,
Foreign substances such as process tubes can be washed away.
不活性ガスとしては窒素ガスを使用するに限らない。 The inert gas is not limited to nitrogen gas.
（１） プロセスチューブが所定圧力以下に真空排気さ
れた後、不活性ガスをプロセスチューブに供給すること
により、排気系をして順方向の流れを維持せしめること
ができるため、プロセスチューブへのオイル蒸気のバッ
クディフュージョン現象を防止することができる。(1) Since the process tube is evacuated to a predetermined pressure or less and then an inert gas is supplied to the process tube, the exhaust system can be maintained to maintain a forward flow. The back diffusion phenomenon of steam can be prevented.
（２） プロセスチューブへのオイル蒸気のバックディ
フュージョン現象を防止することにより、プロセスチュ
ーブ内におけるオイルによる汚染を防止することができ
るため、処理の品質および信頼性を高めることができ
る。(2) By preventing the back diffusion phenomenon of the oil vapor to the process tube, it is possible to prevent the contamination of the process tube with the oil, so that the quality and reliability of the process can be improved.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野である減圧CVD装置に適
用した場合について説明したが、それに限定されるもの
ではなく、エピタキシャル装置、スパッタリング装置
等、本発明は少なくとも、油を使用するポンプによって
真空排気される処理室を有する処理装置全般に適用する
ことができる。In the above description, the case where the invention mainly made by the present inventor is applied to the low-pressure CVD apparatus which is the field of application which is the background has been described, but the invention is not limited thereto, and the epitaxial apparatus, the sputtering apparatus, etc. INDUSTRIAL APPLICABILITY The invention can be applied to at least a general processing apparatus having a processing chamber that is evacuated by an oil pump.
第１図は本発明の一実施例である減圧CVD装置を示す模
式図、 第２図、第３図および第４図はその作用を説明するため
の各線図、 第５図および第６図はその効果を示すための各線図であ
る。 １……プロセスチューブ（処理室）、２……ヒータ、３
……排気口、４……排気系、５……真空ポンプ、６……
エアバルブ、７……真空計、８……排気処理装置、９…
…炉口、10……キャップ、11……ガス供給口、12……ガ
ス供給系、13……処理ガス源、14……窒素ガス（不活性
ガス）源、16……メインバルブ、17……コントローラ、
18……ウエハ（被処理物）、19……ボート。FIG. 1 is a schematic diagram showing a low pressure CVD apparatus which is an embodiment of the present invention, FIGS. 2, 3, and 4 are respective diagrams for explaining the operation, and FIGS. 5 and 6 are It is each diagram for showing the effect. 1 ... Process tube (processing chamber), 2 ... Heater, 3
...... Exhaust port, 4 ... Exhaust system, 5 ... Vacuum pump, 6 ...
Air valve, 7 ... Vacuum gauge, 8 ... Exhaust treatment device, 9 ...
… Furnace port, 10… Cap, 11… Gas supply port, 12… Gas supply system, 13… Process gas source, 14… Nitrogen gas (inert gas) source, 16… Main valve, 17… …controller,
18 …… Wafer (processed object), 19 …… Boat.
Claims (1)
セスチューブと、 前記プロセスチューブの一端部に処理ガス源と不活性ガ
ス源とを接続するガス供給系と、 前記処理室内の気体を排出する真空ポンプおよび前記処
理室内の圧力を測定する真空計を有し、前記プロセスチ
ューブの他端部に接続される排気系と、 前記真空計からの信号に基づいて前記ガス供給系と前記
排気系とに接続信号を送り、前記真空ポンプからのオイ
ル成分の分圧が所定値になるまで前記処理室内を排気
し、前記所定値の圧力を維持して前記不活性ガス源から
の不活性ガスを前記処理室内に供給しながら排気し、次
いで前記不活性ガスを排気した後に前記処理ガス源から
の処理ガスを供給する制御手段とを有し、前記処理室へ
の前記真空ポンプからのオイル逆流を防止するようにし
たことを特徴とする処理装置。1. A process tube having a process chamber in which an object to be processed is housed, a gas supply system connecting a process gas source and an inert gas source to one end of the process tube, and a gas in the process chamber. An exhaust system having a vacuum pump for discharging and a vacuum gauge for measuring the pressure in the processing chamber, which is connected to the other end of the process tube, and the gas supply system and the exhaust based on a signal from the vacuum gauge. A connection signal is sent to the system, the processing chamber is exhausted until the partial pressure of the oil component from the vacuum pump reaches a predetermined value, and the pressure of the predetermined value is maintained to maintain the inert gas from the inert gas source. And a control means for supplying the processing gas from the processing gas source after exhausting the inert gas and supplying the processing gas from the vacuum pump to the processing chamber. To Processing apparatus is characterized in that so as to stop.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60292672A JPH0815540B2 (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Processing equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60292672A JPH0815540B2 (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Processing equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62152529A JPS62152529A (en) | 1987-07-07 |
| JPH0815540B2 true JPH0815540B2 (en) | 1996-02-21 |
Family
ID=17784803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60292672A Expired - Lifetime JPH0815540B2 (en) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Processing equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH0815540B2 (en) |
Families Citing this family (3)
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| EP0382985A1 (en) * | 1989-02-13 | 1990-08-22 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Gas purge system |
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-
1985
- 1985-12-27 JP JP60292672A patent/JPH0815540B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62152529A (en) | 1987-07-07 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |