JPH11186170A - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents

成膜方法及び成膜装置

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JPH11186170A JP35273597A JP35273597A JPH11186170A JP H11186170 A JPH11186170 A JP H11186170A JP 35273597 A JP35273597 A JP 35273597A JP 35273597 A JP35273597 A JP 35273597A JP H11186170 A JPH11186170 A JP H11186170A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成膜後に残留する副生成物により排出経路が
詰ってしまうことのない成膜方法及び成膜装置を提供す
る。 【解決手段】 成膜対象を石英ボート14に搭載し、こ
の石英ボート14が搬入された反応炉13内に反応ガス
を導入し、成膜対象に成膜処理を行う成膜装置におい
て、反応炉13の外に設置され、成膜処理後に石英ボー
ト14を反応炉13の外で加熱してこの石英ボート14
に付着する反応副生成物を気化させる電熱ヒータ17を
備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
成膜方法及び成膜装置に関し、特に、成膜処理後に成膜
対象物の支持手段を反応容器の外で加熱し、支持手段に
付着する反応副生成物を気化させて、成膜後に残留する
副生成物により排出経路が詰ってしまうことのない成膜
方法及び成膜装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近、半導体デバイスを形成する場合の
絶縁膜として、LP−SiN膜が多用されている。この
LP−SiN膜は、縦型減圧CVD装置を用い、反応ガ
スとしてNH3 ガスとSiH2 Cl2 ガスを使用して成
膜するのが一般的である。この場合、成膜の反応は、2
NH3 +SiH2 Cl2 →Si+2NH4 Clとなり、
反応副生成物であるNH4 Cl(塩化アンモニウム)が
発生する。この塩化アンモニウムは、温度が約100℃
以下になると白い粉状になってパーティクル発生或いは
配管詰りの原因となる。従って、この減圧CVD装置に
おいてLP−SiN膜を成膜する場合には、反応炉内に
塩化アンモニウムを入り込ませないようにすることがパ
ーティクル低減のために重要である。
【0003】ところで、一般のLP−CVD装置におい
ては、成膜処理後の待機状態(スタンバイ状態)で、処
理対象である半導体ウェーハが収納される石英ボートは
反応炉内に挿入されず反応炉外に引き出されているが、
このLP−SiNを形成するCVD装置において、石英
ボートを反応炉外に引き出して待機させた場合、LP−
SiN膜の成膜後に残留し石英ボート下部の石英ボート
台等の形状が複雑な部分に付着したままの塩化アンモニ
ウムが、反応炉外で冷却されて粉状になる。この粉状に
なった塩化アンモニウムは、次の処理工程において反応
炉内に持込まれパーティクル発生源となってしまう。そ
のため、LP−SiNを形成するCVD装置では、石英
ボート下部等に反応副生成物を付着させないようにする
ため、待機時には石英ボートを反応炉内に挿入したまま
にする。
【0004】図6に示すように、LP−SiNを形成す
る従来のCVD装置1は、アウタチューブ2aとインナ
チューブ2bからなる反応炉2と、アウタチューブ2a
の周囲に配置されたヒータ3と、アウタチューブ2aと
インナチューブ2bのそれぞれ下端を接続するフランジ
4に設けられた排気管5とを有している。反応炉2内で
成膜処理される複数枚のウェーハ(図示しない)が複数
段に積み重ねて搭載支持される石英ボート6は、石英ボ
ート台7の上に保温筒7aを介して搭載され、成膜処理
時、下端開口を石英ボート台7に閉鎖された反応炉2内
に保温筒7aと共に挿入される。排気管5には、排気用
の真空ポンプ8が接続されている。そして、この石英ボ
ート6を反応炉2内に挿入したままの待機時に、反応炉
2内において大気圧の下N2 フローによるパージが行わ
れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、石英ボ
ート6を反応炉2内に挿入したままの待機時に、反応炉
2内において大気圧の下N2 フローによるパージが行わ
れると、反応副生成物である塩化アンモニウムによって
排気管5に連通する排出経路が詰ってしまう。即ち、図
7に示すように、N2 ガスによるパージの際、真空ポン
プ8に通じる排気経路の弁が閉じられて反応炉2内は常
圧となり、反応炉2内に送り込まれたN2ガスと待機時
に気化した塩化アンモニウムガスは共に排気ガスとし
て、パージ圧力により排気管5からベントライン9を経
てLP−CVD装置1の外に排出される。その途中、細
い排気配管からなるベントライン9で塩化アンモニウム
による詰りが生じてしまう。
【0006】これは、LP−SiN膜の成膜後に反応副
生成物として残留する塩化アンモニウムが石英ボート台
7等の形状が複雑な部分に付着し、それが排気途中で冷
却され粉状になってしまうためである。ベントライン9
が詰ってしまった場合、詰りを解消するために装置のメ
ンテナンスが必要となり、装置のダウンタイムが増加し
て稼働率が低下してしまう。
【0007】一方、加熱処理中に石英ボート下部等への
反応生成物の付着防止を図った熱処理装置が、特開平5
−291158号公報に開示されている。この熱処理装
置は、「被処理体を水平に複数枚支持する支持体を下方
から挿入する開口部を有し導入される反応ガスにより前
記被処理体の処理が行われる筒状反応容器と、前記筒状
反応容器内を気密に保持する前記開口部の蓋体と、前記
筒状反応容器を包囲して設けられる加熱部とを備えた熱
処理装置において、前記蓋体の前記筒状反応容器内側面
を加熱して反応生成物の付着を防止する加熱装置を設
け」ている。この熱処理装置においては、反応容器の内
側面に設けた加熱装置により反応容器内に支持体(石英
ボート)が搬入されたまま蓋体が加熱され、反応容器の
下方及び蓋体に反応生成物が付着することがないため、
被処理体である半導体ウェーハの汚染源を発生させな
い。
【0008】しかしながら、この公報記載の熱処理装置
は、反応容器内に装着された石英ボートの下部を加熱し
てボート下部への反応生成物の付着を防止するものであ
り、加熱されたボート下部のガスは反応容器の配管を通
して外部に排出される。従って、排気途中で冷却され粉
状に固化して配管を詰らせるという上記技術的課題を示
唆せず、その解決策は開示されない。
【0009】本発明は、上記従来技術を考慮してなされ
たものであって、成膜後に残留する副生成物により排出
経路が詰ってしまうことのない成膜方法及び成膜装置の
提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、成膜対象を支持手段に搭載し、
この支持手段が搬入された反応容器内に反応ガスを導入
し、前記成膜対象に成膜処理を行う成膜方法において、
成膜処理後に前記支持手段を前記反応容器の外で加熱
し、この支持手段に付着する反応副生成物を気化させる
ことを特徴とする成膜方法を提供する。
【0011】上記構成によれば、成膜終了後、反応容器
から成膜対象を搭載した支持手段が引き出されて反応容
器の外で支持手段の下端が加熱され、支持手段に付着す
る反応副生成物の気化が反応容器の外で行われる。これ
により、成膜後に残留する反応副生成物により反応容器
の排出経路が詰ってしまうことがない。
【0012】また、上記成膜方法を実現するため、本発
明においては、成膜対象を支持手段に搭載し、この支持
手段が搬入された反応容器内に反応ガスを導入し、前記
成膜対象に成膜処理を行う成膜装置において、前記反応
容器の外に設置され、成膜処理後に前記支持手段を前記
反応容器の外で加熱してこの支持手段に付着する反応副
生成物を気化させる加熱手段を備えたことを特徴とする
成膜装置を提供する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態に係
るLP−SiNを形成する減圧CVD装置の概略説明図
である。図2は、図1の反応炉に挿入された石英ボート
と電熱ヒータを示す説明図である。図3は、図2の電熱
ヒータの加熱による反応副生成物の気化状態の説明図で
ある。
【0014】図1に示すように、縦型のLP−CVD装
置10は、装置ケース11内の上部に、ヒータ12に覆
われた反応炉(反応容器)13を有し、この反応炉13
の下方に、石英ボート(支持手段)14が配置されてい
る。石英ボート14は、成膜処理対象の半導体ウェーハ
(図示しない)を水平状態に複数枚搭載可能に形成さ
れ、その下端に、保温筒15を介して石英ボート台16
が一体的に装着されている。石英ボート台16は、昇降
機構及び回転機構(図示しない)により自在に昇降及び
回転が可能であり、石英ボート台16の昇降により石英
ボート14は保温筒15とともに反応炉13内に挿入さ
れ或いは反応炉13から引き出される。石英ボート14
及び石英ボート台16は、例えば石英ガラス或いはSi
C等により形成される。
【0015】装置ケース11内の底部には、反応炉13
から引き出されてヒータ12の下方に位置する石英ボー
ト14下端の石英ボート台16を取り囲むように、反応
炉13の外に円環状の電熱ヒータ(加熱手段)17が設
置されている。電熱ヒータ17の側方には、半導体ウェ
ーハを石英ボート14に搭載し或いは石英ボート14か
ら取り出すウェーハ搬送機18が設置されている。装置
ケース11の下部外表面には、操作パネル19が設けら
れている。
【0016】図2に示すように、ヒータ12に囲まれた
反応炉13は、アウタチューブ20とインナチューブ2
1のそれぞれ下端がフランジ22に接続され、下端が開
口する二重構造の円筒状に形成される。フランジ22に
は、アウタチューブ20とインナチューブ21の間隙を
介して反応炉13内の反応空間に連通する排気管23が
取付けられている。この排気管23は、途中、ベントラ
イン24(図3参照)に分岐後、排気用の真空ポンプ2
5(図3参照)に接続される。
【0017】石英ボート14の上昇時、保温筒15とと
もに石英ボート14が反応炉13内に挿入状態となり、
フランジ22の下端に石英ボート台16の上面が当接し
て反応炉13の下端開口を閉鎖する。石英ボート14の
下降時、反応炉13の下方に移動した石英ボート14
は、その下端の石英ボート台16が電熱ヒータ17に囲
まれ、電熱ヒータ17への通電により石英ボート台16
が加熱される。
【0018】図3に示すように、LP−SiN膜の成膜
終了後、反応炉13から石英ボート14が引き出される
とともに、反応炉13内において大気圧の下N2 フロー
によるパージが行われる。石英ボート14が反応炉13
の外に出ると、反応炉13の下端開口は、反応炉13に
備えられた蓋(図示しない)により塞がれる。石英ボー
ト14が反応炉13の外に出て電熱ヒータ17に囲まれ
た石英ボート台16は、電熱ヒータ17により100℃
以上に加熱された状態で待機する。
【0019】N2 ガスによるパージの際、真空ポンプ2
5に通じる排気経路の弁が閉じられて反応炉13内は常
圧となる。このため、石英ボート14の下降中、N2
スはパージ圧力で反応炉13の下端から反応炉13外に
排出されるが、下端開口が塞がれる石英ボート14の待
機中は、N2 ガスは同様にパージ圧力で排気管23から
ベントライン24へと送り出されLP−CVD装置10
外へと排出される。
【0020】石英ボート台16が加熱されることによ
り、LP−SiN膜の成膜後に反応副生成物として残留
し石英ボート台16等の形状が複雑な部分に付着した塩
化アンモニウム(NH4 Cl)が、塩化アンモニウムガ
スとなって気化・拡散する。この気化・拡散する塩化ア
ンモニウムガスは、石英ボート台16の加熱が反応炉1
3の外で行われるため、反応炉13に連通する排気管2
3に流れ込むことはなく、排気管23を通って排気され
る途中で冷却され粉状になることがない。従って、粉状
になった塩化アンモニウムにより、細い排気配管からな
るベントライン24が詰ることもない。
【0021】図4は、電熱ヒータの代りに加熱体を用い
た図2と同様の説明図であり、図5は、図4の加熱体の
加熱による反応副生成物の気化状態の説明図である。こ
の例では、加熱手段として電熱ヒータの代りに加熱流体
を循環させる加熱体が用いられる。
【0022】図4に示すように、加熱体26は、石英ボ
ート台16を埋設状態に載置可能な凹形状に形成され、
導入管27から導入されて排出管28から排出される加
熱流体の循環により石英ボート台16の底面及び側面を
加熱することができる。図5に示すように、LP−Si
N膜の成膜終了後、石英ボート14が下降して石英ボー
ト14が反応炉13の外に出るとともに石英ボート台1
6が加熱体26に載置され、石英ボート台16は加熱体
26により100℃以上に加熱される。
【0023】このように、反応炉13の外で石英ボート
台16が加熱されることにより、LP−SiN膜の成膜
後に反応副生成物として残留し石英ボート台16等の形
状が複雑な部分に付着した塩化アンモニウムが、塩化ア
ンモニウムガスとなって気化・拡散する際に、反応炉1
3に連通する排気管23に流れ込むことがない。その他
の構成及び作用効果は前記図2及び図3の実施の形態と
同様である。
【0024】以上、電熱ヒータ17或いは加熱体26に
より、石英ボート台16は反応炉13の外でしか加熱さ
れず、LP−SiN膜の成膜後に反応副生成物として残
留し石英ボート台16等に付着した塩化アンモニウム
は、反応炉13の外で塩化アンモニウムガスとなって気
化・拡散する。従って、パーティクル発生源である塩化
アンモニウムが反応炉13内に入り込まないので、パー
ティクルの低減が可能となり半導体デバイスの品質向上
をもたらす。また塩化アンモニウムにより反応炉13の
排出経路であるベントライン24が詰ることがないの
で、詰りを解消するためのLP−SiNを形成するCV
D装置10のメンテナンス頻度が低減し、装置の稼働率
が向上する。
【0025】なお、本発明においては、上述した縦型減
圧CVD装置に限らず、横型減圧CVD装置においても
同様の効果が得られる。また、電熱ヒータ17或いは加
熱体26に限らず他の加熱方法により石英ボート台16
を加熱してもよい。
【0026】また、SiN膜の成膜に限らず、他の各種
反応ガスを用いた成膜プロセスに適用可能である。ま
た、CVD装置に限らず、アニールや拡散処理等のため
の加熱炉に対しても適用可能である。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る成膜
方法によれば、成膜終了後、反応容器から成膜対象を搭
載した支持手段が引き出されて反応容器の外で支持手段
の下端が加熱され、支持手段に付着する反応副生成物の
気化が反応容器の外で行われるので、パーティクル発生
源である反応副生成物が反応容器内に入り込まず、パー
ティクルの低減が可能となり半導体デバイスの品質向上
をもたらす。また、反応副生成物により反応容器の排出
経路が詰ることがないので、詰りを解消するための装置
のメンテナンス頻度が低減し、装置の稼働率が向上す
る。
【0028】また、本発明に係る成膜装置によれば、上
記成膜方法を実施してその効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係るLP−SiNを形
成する減圧CVD装置の概略説明図。
【図2】 図1の反応炉に挿入された石英ボートと電熱
ヒータを示す説明図。
【図3】 図2の電熱ヒータの加熱による反応副生成物
の気化状態の説明図。
【図4】 電熱ヒータの代りに加熱体を用いた図2と同
様の説明図。
【図5】 図4の加熱体の加熱による反応副生成物の気
化状態の説明図。
【図6】 従来のLP−CVD装置の概略説明図。
【図7】 図6のLP−CVD装置における気化した反
応副生成物の流れを示す説明図。
【符号の説明】
10:LP−CVD装置、11:装置ケース、12:ヒ
ータ、13:反応炉、14:石英ボート、15:保温
筒、16:石英ボート台、17:電熱ヒータ、18:ウ
ェーハ搬送機、19:操作パネル、20:アウタチュー
ブ、21:インナチューブ、22:フランジ、23:排
気管、24:ベントライン、25:真空ポンプ、26:
加熱体、27:導入管、28:排出管。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】成膜対象を支持手段に搭載し、この支持手
    段が搬入された反応容器内に反応ガスを導入し、前記成
    膜対象に成膜処理を行う成膜方法において、 成膜処理後に前記支持手段を前記反応容器の外で加熱
    し、この支持手段に付着する反応副生成物を気化させる
    ことを特徴とする成膜方法。
  2. 【請求項2】成膜対象を支持手段に搭載し、この支持手
    段が搬入された反応容器内に反応ガスを導入し、前記成
    膜対象に成膜処理を行う成膜装置において、 前記反応容器の外に設置され、成膜処理後に前記支持手
    段を前記反応容器の外で加熱してこの支持手段に付着す
    る反応副生成物を気化させる加熱手段を備えたことを特
    徴とする成膜装置。
  3. 【請求項3】前記加熱手段は、電熱ヒータであることを
    特徴とする請求項2に記載の成膜装置。
  4. 【請求項4】前記加熱手段は、加熱流体を循環させる加
    熱体であることを特徴とする請求項2に記載の成膜装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2005531623A (ja) * 2002-06-28 2005-10-20 マックス−プランク−ゲゼルシャフト・ツア・フェルデルング・デア・ヴィッセンシャフテン・エー・ファオ 窒素架橋機能を有する分子一成分前駆体の統合された連続的製造方法
WO2012086728A1 (ja) 2010-12-21 2012-06-28 株式会社渡辺商行 気化器
WO2012118019A1 (ja) 2011-02-28 2012-09-07 株式会社渡邊商行 気化器および気化器に用いられるセンターロッド、ならびにキャリアガスに同伴される原料などの気化方法

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