JP2002043303A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハの帯状ダストの発生を抑制し、ウェハ
の歩留まりと生産性を向上することができるＣＶＤ装置
を提供する。 【解決手段】 インナーチューブ２００の収容空間内に
ガスが供給され、各ウェハ１に膜が形成されるように加
熱手段４００による加熱が行なわれている状態で、ガス
導入管路６００の近傍および底壁部１４０の近傍の温度
が、ガス導入管路６００に副生成物の付着が生じない温
度範囲に維持されるように断熱板５００の枚数を設定
（本例では３枚）することによって、インナーチューブ
２００、ボート３００、断熱板５００をＳｉＣで構成し
ても、副生成物やウェハの帯状ダストの発生を防止する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウェハに膜を形成
するＣＶＤ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ウェハに対する成膜を行なうＣＶＤ装置
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ：化学気相法）は、例えば次のように構成されてい
る。すなわち、上部と下部が閉塞された筒状を呈し密閉
空間を構成するアウターチューブの内部に上部と下部が
開放された筒状のインナーチューブを設け、インナーチ
ューブの内方に形成される収容空間に複数のウェハを保
持するボートを設けている。アウターチューブの外側に
ウェハを加熱する加熱手段を設ける。そして、アウター
チューブおよびインナーチューブを貫通するガス導入管
路によって上記密閉空間内にウェハに薄膜形成用のガス
を導入し、加熱手段でウェハを加熱することによりウェ
ハに膜を形成している。また、アウターチューブはその
上壁や側壁部の大部分が石英で構成されているが、側壁
部の下部や底部はステンレスで構成されており、このス
テンレスの部分と石英の部分との継ぎ目をゴム製のＯリ
ングで密閉している。Ｏリングは加熱に弱いため、ボー
トによって保持されているウェハの下方に複数の断熱板
を設けることによって、上記加熱手段の熱が上記Ｏリン
グに伝わる熱量を抑えている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発明者ら
は、このようなＣＶＤ装置において、コストダウンとダ
スト低減のために、インナーチューブ、ボートを構成す
る部材として石英の代わりにＳｉＣ（炭化シリコン）を
用いることを試みた。その結果、コストダウンとインナ
ーチューブが構成する収容空間内のダスト低減を図るこ
とができたが、ＣＶＤ装置による成膜処理中に上記収容
空間内の下方に位置するウェハに対して帯状ダストが発
生するという新たな問題を見出した。図３は、ウェハに
発生したダストの分布状況をドットで表したダスト分布
図である。ウェハ１にドット２で示すダストが帯状に存
在していることがわかる。調査の結果、帯状ダスト発生
の原因はガス導入管路に対する副生成物付着であり、こ
の副生成物の発生は、インナーチューブの収容空間内下
方の温度が低下していることが明らかになった。したが
って、ウェハの歩留まりが低下し、帯状ダストが発生す
るおそれのある領域、すなわち収容空間内の下方にはウ
ェハを置くことができないという問題が生じる。本発明
は、このような従来技術の課題を解決しようとするもの
であり、その目的とするところは、インナーチューブの
収容空間内の温度を適切に維持することでウェハの帯状
ダストの発生を抑制し、ウェハの歩留まりと生産性を向
上することができるＣＶＤ装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上壁と、該上
壁の周縁部全周から鉛直下方に延在する第１側壁部と、
前記第１側壁部の下端部全周から鉛直下方に延在する第
２側壁部と、ほぼ水平方向に延在し前記第２側壁部の下
端部を接続する底壁部とを有し、前記上壁、第１、第２
側壁部、底壁部によって密閉空間を構成するアウターチ
ューブと、前記第１側壁部および第２側壁部の内側面と
間隔をおいて鉛直方向に延在する筒状壁部を有し、前記
筒状壁部の内方に収容空間を構成するインナーチューブ
と、前記収容空間内に設けられ複数のウェハをその厚さ
方向に間隔をおいて鉛直方向に積層された状態で保持す
るボートと、前記アウターチューブの第１側壁部の外側
面に設けられ前記収容空間内のウェハを加熱する加熱手
段と、前記ボートに保持された最も下方に位置する最下
部ウェハの下方に設けられ、互いに厚さ方向に間隔をお
いて鉛直方向に積層された複数の断熱板と、前記断熱板
で最も下方に位置する断熱板の下方の箇所で前記第２側
壁部とインナーチューブを貫通して設けられ薄膜形成用
のガスを前記収容空間内に導入するためのガス導入管路
とを備えたＣＶＤ装置において、前記アウターチューブ
の上壁と第１側壁部は石英から構成され、前記インナー
チューブと前記ボートと前記断熱板とはＳｉＣから構成
され、前記収容空間内に前記ガスが供給され、前記各ウ
ェハに膜が形成されるように前記加熱手段による加熱が
行なわれている状態で、前記ガス導入管路の近傍および
前記底部の近傍の温度が、前記ガス導入管路に副生成物
の付着が生じない温度範囲に維持されるように前記断熱
板の枚数を設定することを特徴とする。そのため、断熱
板によってガス導入管路の近傍および底部の近傍の温度
が、ガス導入管路に副生成物の付着が生じない温度範囲
に維持されることにより、インナーチューブ、ボート、
断熱板をＳｉＣで構成しても、副生成物が生じず、ウェ
ハに帯状ダストが生じることが防止される。

【０００５】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の
ＣＶＤ装置の構成を示す構成図、図２は石英断熱板とＳ
ｉＣ断熱板を使用した際の温度測定結果を示す図であ
る。

【０００６】図１において、ＣＶＤ装置１０００は、ア
ウターチューブ１００、インナーチューブ２００、ボー
ト３００、加熱手段４００、断熱板５００、ガス導入管
路６００、脱気用管路７００、真空ポンプ８００などを
備えて構成されている。

【０００７】アウターチューブ１００は、上壁１１０
と、該上壁１１０の周縁部１１１全周から鉛直下方に延
在する第１側壁部１２０と、第１側壁部１２０の下端部
１２１全周から鉛直下方に延在する第２側壁部１３０
と、ほぼ水平方向に延在し第２側壁部１３０の下端部１
３１を接続する底壁部１４０とを有して構成されてい
る。第１、第２側壁部１２０、１３０は円筒状を呈して
おり、第１側壁部１２０の鉛直方向の高さは前記第２側
壁部１３０の高さよりも大となるように構成されてい
る。上壁１１０および第１側壁部１２０は石英によって
一体的に構成され、第２側壁部１３０と底壁部１４０は
それぞれステンレスによって別体に構成されている。し
たがって、第１側壁部１２０の下端部１２１と第２側壁
部１３０の上端部１３１の継ぎ目にはバイトンゴム製の
Ｏリング１５０が装着され、第２側壁部１３０の下端部
１３２と底壁部１４０の上端部１４１の継ぎ目にはバイ
トンゴム製のＯリング１６０が装着され、気密性が維持
されるように構成されている。これら上壁１１０、第
１、第２側壁部１２０、１３０、底壁部１４０、Ｏリン
グ１５０、１６０によってアウターチューブ１００の内
方には密閉空間が構成される。

【０００８】インナーチューブ２００は、アウターチュ
ーブ１００の内方に設けられ、第１側壁部１２０および
第２側壁部１３０の内側面１２３、１３３と間隔をおい
て鉛直方向に延在する筒状壁部２１０を有し、筒状壁部
２１０の内方に収容空間を構成している。このインナー
チューブ２００は、ＳｉＣによって構成されている。

【０００９】ボート３００は、インナーチューブ２００
の筒状壁部２１０の内方に設けられ、下部３１０、上部
３２０、中間部３３０を備えている。下部３１０は、ア
ウターチューブ１００の底壁部１４０の上面に載置され
るように構成され、下部３１０から鉛直上方に柱状の中
間部３３０が延在して設けられ、中間部３３０の上端に
上部３２０が設けられている。中間部３３０は、第２側
壁部１３０の下端部１３２から第１側壁部１２０の上部
にわたって延在しており、この中間部３３０には、ウェ
ハ１を係合して保持する係合部が多数形成されており、
複数のウェハ１をその厚さ方向に間隔をおいて鉛直方向
に積層された状態で保持するようになっている。ボート
３００はＳｉＣによって構成されている。

【００１０】また、ボート３００に保持された最も下方
に位置する最下部ウェハ１の下方には、互いに厚さ方向
に間隔をおいて鉛直方向に積層された複数の断熱板５０
０がウェハ１と同様にボート３００に保持されている。
断熱板５００はＳｉＣによって構成されている。

【００１１】加熱手段４００は、アウターチューブ１０
０の第１側壁部１２０の外側面１２４に設けられ収容空
間内のウェハ１を加熱するものである。加熱手段４００
は、第１側壁部１２０の外側面１２４の周方向について
はその全周にわたって、鉛直方向については第１側壁部
１２０の中間部分にわたって延在して設けられている。
ここで、ボート３００に保持されているウェハ１、加熱
手段４００、断熱板５００の位置関係について説明して
おく。ボート３００に保持されているウェハ１のうち、
加熱手段４００によってほぼ均等な温度に加熱される長
さ（領域）、すなわち均熱長の領域に位置しているウェ
ハ１は製品となる。この領域を製品領域Ａ１とする。そ
して、この製品領域Ａ１よりも上方、下方の領域Ａ２、
Ａ３に位置するウェハ１は均熱長から外れており、この
位置にあるウェハは製品としては使用せず、サイドダミ
ーとする。下方の領域Ａ３の下方の領域、すなわち領域
Ａ３の下端から第２側壁部１３０の上端部１３１の間に
相当する領域には、前述した複数の断熱板５００がボー
ト３００に保持されている。この断熱板５００は、第１
側壁部１２０の下端部１２２と第２側壁部１３０の上端
部１３１の継ぎ目のＯリング１５０および第２側壁部１
３０の下端部１３２と底壁部１４０の上端部１４１の継
ぎ目のＯリング１６０に伝わる加熱手段４００の熱を抑
制することで、これらＯリング１５０、１６０の加熱に
よる変形や損傷を防止するためのものである。また、断
熱板５００は加熱手段４００から第２側壁部１３０およ
び底壁部１４０に伝達される熱を低減する機能も有して
いる。本例では、Ｏリング１５０、１６０の耐熱温度は
約１８０度である。

【００１２】ガス導入管路６００は、断熱板５００で最
も下方に位置する断熱板の下方の箇所でアウターチュー
ブ１００の第２側壁部１３０と、インナーチューブ２０
０の筒状壁部２１０とを貫通して設けられ薄膜形成用の
ガスをインナーチューブ２００内方の収容空間内に導入
するためものである。本例において、上記ガスは、例え
ばジクロールシランとアンモニアであり、このＣＶＤ装
置１０００によってボート３００に保持されている各ウ
ェハ１に形成される膜は、Ｓｉ₃Ｎ₄（ナイトライド）膜
である。

【００１３】脱気用管路７００は、アウターチューブ１
００の第２側壁部１３０を貫通して設けられ、アウター
チューブ１００の外部に設けられている真空ポンプ８０
０に連通されている。したがって、真空ポンプ８００が
作動することにより、アウターチューブ１００の内方の
密閉空間が脱気されるようになっている。

【００１４】次に、上述のように構成されたＣＶＤ装置
１０００の作用効果について図２の実験結果を参照して
説明する。この実験では、図１に符号で示したガス導
入路６００の開口部近傍箇所と、符号で示した底壁部
１４０の近傍の箇所（詳細にいえば第２側壁部１３０の
下端部１３２と底壁部１４０の上端部１４１の継ぎ目近
傍の箇所）との２箇所について温度測定を行なってい
る。実験条件としては、断熱板５００を従来と同様の石
英で構成した石英断熱板と、ＳｉＣで構成したＳｉＣ断
熱板とで比較し、さらに、それぞれ断熱板の枚数を３
枚、６枚、１２枚の３種類に変えている。その結果は、
図３に示されている通りである。すなわち、底壁部１４
０近傍の箇所の温度をＯリング１５０、１６０の耐熱
温度以下に維持するためには石英断熱板なら６枚以上、
ＳｉＣ断熱板なら３枚以上とする必要があることがわか
る。これは、ＳｉＣの熱伝導率が石英の熱伝導率よりも
低いためである。

【００１５】つまり、石英断熱板が６枚の場合には、ガ
ス導入路６００の開口部近傍箇所の温度４１３度、底
壁部１４０近傍の箇所の温度１８０度であるが、Ｓｉ
Ｃ断熱板が６枚の場合には、ガス導入路６００の開口部
近傍箇所の温度が３８１度、底壁部１４０近傍の箇所
の温度１７４度となっている。そして、６枚のＳｉＣ
断熱板を用いた場合にはガス導入路６００の開口部近傍
箇所の温度が大幅に低下して副生成物の付着、それに
伴う帯状ダストの発生が生じている。

【００１６】一方、ＳｉＣ断熱板を３枚に減らした場合
については、ガス導入路６００の開口部近傍箇所の温
度を４５８度に維持し、かつ、底壁部１４０近傍の箇所
の温度を１８３度とＯリングに変形や損傷を与えない
温度とすることができ、その結果、ガス導入路６００に
対する副生成物の付着、それに伴う帯状ダストの発生が
生じないという結果を得た。

【００１７】したがって、インナーチューブ２００の収
容空間内にガスが供給され、各ウェハ１に膜が形成され
るように加熱手段４００による加熱が行なわれている状
態で、ガス導入管路６００の近傍および底壁部１４０の
近傍の温度が、ガス導入管路６００に副生成物の付着が
生じない温度範囲に維持されるように断熱板５００の枚
数を設定（本例では３枚）することによって、インナー
チューブ２００、ボート３００、断熱板５００をＳｉＣ
で構成しても、副生成物やウェハの帯状ダストの発生を
防止することができる。断熱板５００の枚数の設定は、
Ｏリングに加わる熱によってＯリングの変形や損傷が生
じない程度となるようにすることはもちろんである。し
たがって、ウェハの歩留まりを向上することができ、こ
れまで帯状ダストが発生していた領域にもウェハを置く
ことが可能となり、生産性が向上される。

【００１８】なお、本実施の形態では、ウェハ１に形成
する膜をナイトライド膜として、インナーチューブ２０
０の収容空間内に導入するガスをジクロールシランとア
ンモニアとしたが、本発明のＣＶＤ装置は、ウェハに形
成する膜、および、成膜するためのガスの種類は限定さ
れない。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＣＶＤ装置
は、アウターチューブの上壁と第１側壁部は石英から構
成され、インナーチューブとボートと断熱板とはＳｉＣ
から構成され、収容空間内にガスが供給され、各ウェハ
に膜が形成されるように加熱手段による加熱が行なわれ
ている状態で、ガス導入管路の近傍および底部の近傍の
温度が、ガス導入管路に副生成物の付着が生じない温度
範囲に維持されるように断熱板の枚数を設定するように
構成した。そのため、断熱板によってガス導入管路の近
傍および底部の近傍の温度が、ガス導入管路に副生成物
の付着が生じない温度範囲に維持されることにより、イ
ンナーチューブ、ボート、断熱板をＳｉＣで構成して
も、副生成物が生じず、ウェハに帯状ダストが生じるこ
とが防止される。したがって、ウェハの歩留まりと生産
性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のＣＶＤ装置の構成を示す
構成図である。

【図２】石英断熱板とＳｉＣ断熱板を使用した際の温度
測定結果を示す図である。

【図３】ウェハに発生したダストの分布状況をドットで
表したダスト分布図である。

【符号の説明】

１０００……ＣＶＤ装置、１……ウェハ、１００……ア
ウターチューブ、２００……インナーチューブ、１１０
……上壁、１２０……第１側壁部、１３０……第２側壁
部、１４０……底壁部、３００……ボート、４００……
加熱手段、５００……断熱板、６００……ガス導入管
路、７００……脱気用管路、８００……真空ポンプ。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA13 BA40 CA04 FA10 GA02 JA10 KA05 KA09 KA46 LA15 5F045 AA03 AA06 AB33 AC05 AC12 AF19 BB15 DP19 DQ05 EC02 EC05 EK30 EM01 EM09 5F058 BA20 BC08 BF02 BF24 BF30

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上壁と、該上壁の周縁部全周から鉛直下
   方に延在する第１側壁部と、前記第１側壁部の下端部全
   周から鉛直下方に延在する第２側壁部と、ほぼ水平方向
   に延在し前記第２側壁部の下端部を接続する底壁部とを
   有し、前記上壁、第１、第２側壁部、底壁部によって密
   閉空間を構成するアウターチューブと、 前記第１側壁部および第２側壁部の内側面と間隔をおい
   て鉛直方向に延在する筒状壁部を有し、前記筒状壁部の
   内方に収容空間を構成するインナーチューブと、 前記収容空間内に設けられ複数のウェハをその厚さ方向
   に間隔をおいて鉛直方向に積層された状態で保持するボ
   ートと、 前記アウターチューブの第１側壁部の外側面に設けられ
   前記収容空間内のウェハを加熱する加熱手段と、 前記ボートに保持された最も下方に位置する最下部ウェ
   ハの下方に設けられ、互いに厚さ方向に間隔をおいて鉛
   直方向に積層された複数の断熱板と、 前記断熱板で最も下方に位置する断熱板の下方の箇所で
   前記第２側壁部とインナーチューブを貫通して設けられ
   薄膜形成用のガスを前記収容空間内に導入するためのガ
   ス導入管路とを備えたＣＶＤ装置において、 前記アウターチューブの上壁と第１側壁部は石英から構
   成され、 前記インナーチューブと前記ボートと前記断熱板とはＳ
   ｉＣから構成され、 前記収容空間内に前記ガスが供給され、前記各ウェハに
   膜が形成されるように前記加熱手段による加熱が行なわ
   れている状態で、前記ガス導入管路の近傍および前記底
   壁部の近傍の温度が、前記ガス導入管路に副生成物の付
   着が生じない温度範囲に維持されるように前記断熱板の
   枚数を設定する、 ことを特徴とするＣＶＤ装置。
2. 【請求項２】 前記アウターチューブの第２側壁部と底
   壁部はステンレスから構成され、前記第１側壁部と第２
   側壁部との間、第２側壁部と底壁部の間にはそれぞれ気
   密保持用のゴム製Ｏリングが装着され、前記所定の温度
   範囲は前記ゴム製Ｏリングが加熱による変形を受けない
   程度の温度範囲であることを特徴とする請求項１記載の
   ＣＶＤ装置。
3. 【請求項３】 前記ガスは、ジクロールシランとアンモ
   ニアであり、前記各ウェハに形成される膜は、Ｓｉ₃Ｎ₄
   （ナイトライド）膜であることを特徴とする請求項１記
   載のＣＶＤ装置。
4. 【請求項４】 前記密閉空間内を脱気するための真空ポ
   ンプが設けられ、前記第２側壁部には、前記真空ポンプ
   に連通される脱気用管路が貫通して設けられていること
   を特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。
5. 【請求項５】 前記第１側壁部の鉛直方向の高さは前記
   第２側壁部の高さよりも大であることを特徴とする請求
   項１記載のＣＶＤ装置。
6. 【請求項６】 前記アウターチューブの第１、第２側壁
   部および前記インナーチューブの筒状壁部は円筒状を呈
   していることを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。
7. 【請求項７】 前記断熱板は前記加熱手段から前記第２
   側壁部および底壁部に伝達される熱を低減するものであ
   ることを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。