JP2003173979A - 減圧気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 減圧縦型気相成長装置において、ボートを保
持する保温筒表面に成膜される反応生成物を抑え、パー
ティクルの低減を図る。 【解決手段】 半導体ウェハ９を搭載したボート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、
ロード・アンロード時にも反応管内に保持されているよ
うな場所にカバーを設置する。 【効果】 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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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１
２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１
１の噴出口を設置することにより、主に保温筒カバー１
０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 (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料ガス導入配管が反応管内の下端に設
   置されている減圧気相成長装置において、半導体ウェハ
   を搭載した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、前記反応管内に前記原料ガス導入管の
   噴出口と前記保温筒の間にカバーを設ける事を特徴とす
   る減圧気相成長装置。
2. 【請求項２】 前記ボートのロードおよびアンロード時
   に、前記カバーが前記反応管内に保持されるように設置
   されている事を特徴とする請求項１記載の減圧気相成長
   装置。
3. 【請求項３】 前記原料ガスが前記カバーに噴出される
   面を前記カバーの表面とした時、前記反応管内に付着し
   た生成物を除去するために用いるクリーニング用ガスが
   前記カバーに噴出される面が、前記カバーの表面に噴出
   されるように、クリーニング用ガス導入管の噴出口が設
   置されていることを特徴とする請求項１記載の減圧気相
   成長装置。
4. 【請求項４】 前記ボートのロードおよびアンロード時
   に、前記カバーが前記反応管内に保持されるように設置
   されている事を特徴とする請求項３記載の減圧気相成長
   装置。
5. 【請求項５】 前記原料ガスが前記カバーに噴出される
   面を前記カバーの表面とした時、前記反応管内に付着し
   た前記生成物を除去するために用いる前記クリーニング
   用ガスが前記カバーに噴出される面が、前記カバーの裏
   面に噴出されるように、前記クリーニング用ガス導入管
   の噴出口が設置されていることを特徴とする請求項１記
   載の減圧気相成長装置。
6. 【請求項６】 前記ボートのロードおよびアンロード時
   に、前記カバーが前記反応管内に保持されるように設置
   されている事を特徴とする請求項５記載の減圧気相成長
   装置。