JP2009059872A - Semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体製造装置に関し、特に、内側反応管および外側反応管を備えた半導体製造装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to a semiconductor manufacturing apparatus including an inner reaction tube and an outer reaction tube.
従来、内側反応管および外側反応管を備えた半導体製造装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a semiconductor manufacturing apparatus including an inner reaction tube and an outer reaction tube is known (for example, see Patent Document 1).
図7は、上記特許文献1の半導体製造装置の構造を示した断面図である。上記特許文献1の半導体製造装置101は、図7に示すように、複数の半導体基板110を保持する基板ボート102と、基板ボート102が内部に配置される内管(内側反応管)103と、内管103の外側を覆うように配置された外管(外側反応管)104と、内管103および外管104の間に配置され、内管103の下部の側面を覆う保護カバー105と、外管104の底部に取り付けられたマニホールド(真空フランジ)106と、外管104の側方に配置された環状のヒータ107とを備えている。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of the semiconductor manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 1. As shown in FIG. 7, the
図7に示した従来の半導体製造装置101では、半導体基板110に成膜する場合、外管104の内部を真空引きする。そして、マニホールド106から内管103の内部にプロセスガスを供給することにより、半導体基板110に所定の膜を成膜するとともに、半導体基板110への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)を、内管103および外管104の間を通過させて外部に排出する。
In the conventional
このような半導体製造装置101では、半導体基板110への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)により、基板ボート102、内管103および外管104などに反応生成物が付着する。この反応生成物は成膜時に悪影響を及ぼすので、基板ボート102、内管103および外管104などを定期的に薬液などにより洗浄する必要がある。
In such a
上記特許文献1の半導体製造装置101では、内管103および外管104の間に、内管103の下部の側面を覆う保温カバー105を設けることによって、半導体基板110への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)が内管103および外管104の間を通過して外部に排出される際に、プロセスガス(未反応ガス)の温度が低下するのを抑制することが可能である。これにより、プロセスガス(未反応ガス)により内管103および外管104の下部に反応生成物が付着するのを、ある程度抑制することが可能である。
しかしながら、上記特許文献1の半導体製造装置101では、半導体基板110への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)は、外部に排出される際に内管103および外管104の間を通過するので、プロセスガス(未反応ガス)が内管103の外面および外管104の内面に接触してしまう。このため、外管104に反応生成物が付着するのを十分に抑制することが困難であるので、外管104を、定期的に薬液などにより洗浄する必要があるという問題点がある。
However, in the
外管104を洗浄する場合、外管104とマニホールド106とを別々に分解する必要があるので、洗浄作業が煩雑になるという不都合がある。
When cleaning the
また、薬液などにより洗浄を繰り返した場合、ケミカルアタックにより基板ボート102、内管103および外管104などの厚みが小さくなる。特に、外管104においては、内部を真空引きすると、外管104の内部と外部との圧力差(気圧差)が大きくなるので、外管104が強度不足で破損するという不都合がある。そして、外管104の破損に伴ってヒータ107や内管103などが破損する場合があるという不都合もある。このため、外管104を洗浄する場合、外管104の厚みを管理する必要があるという不都合がある。
In addition, when cleaning is repeated with a chemical solution or the like, the thickness of the
また、薬液などにより洗浄を繰り返した場合、ケミカルアタックにより、外管104のマニホールド106とのシール面が荒れるので、外管104とマニホールド106とのシール性が低下して真空引きしにくくなるという不都合がある。
In addition, when cleaning with a chemical solution or the like is repeated, the sealing surface between the
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、外側反応管の洗浄作業を無くすことが可能な半導体製造装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus that can eliminate the cleaning operation of the outer reaction tube.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面による半導体製造装置は、半導体基板が内部に配置される第1内側反応管と、第1内側反応管の外側を覆うように配置され、真空フランジが下部に取り付けられた外側反応管と、第1内側反応管と外側反応管との間に配置され、第1内側反応管の側方および上方を覆う第2内側反応管とを備える。 In order to achieve the above object, a semiconductor manufacturing apparatus according to one aspect of the present invention is disposed so as to cover a first inner reaction tube in which a semiconductor substrate is disposed, and an outer side of the first inner reaction tube, and a vacuum. An outer reaction tube having a flange attached to the lower portion thereof, and a second inner reaction tube disposed between the first inner reaction tube and the outer reaction tube and covering the side and upper side of the first inner reaction tube.
この一の局面による半導体製造装置では、上記のように、第1内側反応管と外側反応管との間に、第1内側反応管の側方および上方を覆う第2内側反応管を設けることによって、第1内側反応管の内部に供給されたプロセスガスのうち半導体基板への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)が外側反応管に接触するのを抑制することができる。これにより、外側反応管に反応生成物が付着するのを抑制することができるので、外側反応管の洗浄作業を無くすことができる。 In the semiconductor manufacturing apparatus according to this aspect, as described above, by providing the second inner reaction tube that covers the side and upper side of the first inner reaction tube between the first inner reaction tube and the outer reaction tube. The process gas (unreacted gas) that has not been used for film formation on the semiconductor substrate out of the process gas supplied into the first inner reaction tube can be prevented from coming into contact with the outer reaction tube. Thereby, since it can suppress that a reaction product adheres to an outer side reaction tube, the washing | cleaning operation | work of an outer side reaction tube can be eliminated.
このため、外側反応管と真空フランジとを別々に分解する必要がないので、洗浄作業が煩雑になるのを抑制することができる。 For this reason, since it is not necessary to decompose | disassemble an outer side reaction tube and a vacuum flange separately, it can suppress that a cleaning operation becomes complicated.
また、洗浄により外側反応管の厚みが小さくなることがないので、外側反応管の内部を真空引きすることにより、外側反応管の内部と外部との圧力差(気圧差)が大きくなった場合にも、外側反応管が強度不足で破損したり、外側反応管の破損に伴って第1内側反応管および第2内側反応管などが破損することがない。これにより、外側反応管の厚みの管理を無くすことができるとともに、外側反応管を半永久的に使用することができる。 In addition, since the thickness of the outer reaction tube is not reduced by washing, when the pressure difference (atmospheric pressure difference) between the inside and outside of the outer reaction tube increases by evacuating the inside of the outer reaction tube. However, the outer reaction tube is not damaged due to insufficient strength, and the first inner reaction tube and the second inner reaction tube are not damaged due to the outer reaction tube being damaged. Thereby, management of the thickness of the outer reaction tube can be eliminated, and the outer reaction tube can be used semipermanently.
また、洗浄により外側反応管の真空フランジとのシール面が荒れることがないので、外側反応管と真空フランジとのシール性が低下して真空引きしにくくなるのを抑制することができる。 In addition, since the sealing surface between the outer reaction tube and the vacuum flange is not roughened by washing, it is possible to suppress the difficulty in evacuation due to a decrease in the sealing performance between the outer reaction tube and the vacuum flange.
上記一の局面による半導体製造装置において、好ましくは、第1内側反応管の内部にプロセスガスを供給するとともに、外側反応管と第2内側反応管との間に不活性ガスを供給する。このように構成すれば、第1内側反応管の内部に供給されたプロセスガスが第1内側反応管と第2内側反応管との間に流れる場合にも、第2内側反応管の内部と外部との圧力差(気圧差)が大きくなるのを抑制することができる。これにより、洗浄により第2内側反応管の厚みが小さくなった場合にも、第2内側反応管が強度不足で破損するのを、容易に抑制することができる。 In the semiconductor manufacturing apparatus according to the above aspect, the process gas is preferably supplied into the first inner reaction tube, and the inert gas is supplied between the outer reaction tube and the second inner reaction tube. With this configuration, even when the process gas supplied to the inside of the first inner reaction tube flows between the first inner reaction tube and the second inner reaction tube, the inside and outside of the second inner reaction tube An increase in the pressure difference (atmospheric pressure difference) can be suppressed. Thereby, even when the thickness of the second inner reaction tube is reduced by washing, it is possible to easily suppress the second inner reaction tube from being damaged due to insufficient strength.
上記第1内側反応管の内部にプロセスガスを供給するとともに、外側反応管と第2内側反応管との間に不活性ガスを供給する半導体製造装置において、好ましくは、第2内側反応管には、外側反応管と第2内側反応管との間の不活性ガスを、第2内側反応管の内部に流すための穴が設けられている。このように構成すれば、第2内側反応管の内部と外部との圧力差(気圧差)が大きくなるのを、より抑制することができる。 In the semiconductor manufacturing apparatus for supplying a process gas into the first inner reaction tube and supplying an inert gas between the outer reaction tube and the second inner reaction tube, preferably, the second inner reaction tube includes A hole is provided for allowing an inert gas between the outer reaction tube and the second inner reaction tube to flow inside the second inner reaction tube. If comprised in this way, it can suppress more that the pressure difference (atmospheric pressure difference) of the inside of a 2nd inner side reaction tube and the exterior becomes large.
上記第2内側反応管に穴が設けられている半導体製造装置において、好ましくは、外側反応管と第2内側反応管との間の不活性ガスのガス圧は、第2内側反応管の内部のガス圧以上の大きさである。このように構成すれば、半導体基板への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)が、第2内側反応管の穴を介して外側反応管と第2内側反応管との間に流れるのを抑制することができる。これにより、半導体基板への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)が外側反応管に接触するのを、容易に抑制することができるので、外側反応管に反応生成物が付着するのを、容易に抑制することができる。 In the semiconductor manufacturing apparatus in which a hole is provided in the second inner reaction tube, the gas pressure of the inert gas between the outer reaction tube and the second inner reaction tube is preferably within the second inner reaction tube. The magnitude is greater than the gas pressure. If comprised in this way, the process gas (unreacted gas) which was not used for the film-forming to a semiconductor substrate will be between an outer reaction tube and a 2nd inner reaction tube via the hole of a 2nd inner reaction tube. Flow can be suppressed. As a result, it is possible to easily prevent the process gas (unreacted gas) that has not been used for film formation on the semiconductor substrate from coming into contact with the outer reaction tube, so that the reaction product adheres to the outer reaction tube. Can be easily suppressed.
この場合、好ましくは、外側反応管と第2内側反応管との間の不活性ガスのガス圧を制御するための不活性ガス流量制御部をさらに備える。このように構成すれば、外側反応管と第2内側反応管との間の不活性ガスのガス圧を、第2内側反応管の内部のガス圧以上の大きさに、容易に制御することができる。 In this case, preferably, an inert gas flow rate control unit for controlling the gas pressure of the inert gas between the outer reaction tube and the second inner reaction tube is further provided. With this configuration, it is possible to easily control the gas pressure of the inert gas between the outer reaction tube and the second inner reaction tube to be larger than the gas pressure inside the second inner reaction tube. it can.
上記第2内側反応管に穴が設けられている半導体製造装置において、好ましくは、外側反応管と第2内側反応管との間に供給された不活性ガスと、第1内側反応管の内部に供給されたプロセスガスとは、第1内側反応管と第2内側反応管との間を通過して排出される。このように構成すれば、不活性ガスにより、第1内側反応管と第2内側反応管との間を通過するプロセスガス(未反応ガス)の濃度を低くすることができるので、第1内側反応管および第2内側反応管に反応生成物が付着するのを抑制することができる。 In the semiconductor manufacturing apparatus in which a hole is provided in the second inner reaction tube, preferably, an inert gas supplied between the outer reaction tube and the second inner reaction tube, and an inside of the first inner reaction tube. The supplied process gas passes between the first inner reaction tube and the second inner reaction tube and is discharged. If comprised in this way, since the density | concentration of the process gas (unreacted gas) which passes between between a 1st inner side reaction tube and a 2nd inner side reaction tube can be made low by inert gas, 1st inner side reaction It is possible to suppress the reaction product from adhering to the tube and the second inner reaction tube.
上記第2内側反応管に穴が設けられている半導体製造装置において、好ましくは、第1内側反応管は、上端が開口しており、第2内側反応管の穴は、第1内側反応管の上端よりも下側の領域に設けられている。このように構成すれば、外側反応管と第2内側反応管との間から第2内側反応管の穴を介して第2内側反応管の内部に流れ込んだ不活性ガスが第1内側反応管の内部に流れるのを抑制することができる。これにより、第1内側反応管の内部のプロセスガスが乱れるのを抑制することができるので、半導体基板に不均一に成膜されるのを抑制することができる。 In the semiconductor manufacturing apparatus in which the second inner reaction tube is provided with a hole, preferably, the first inner reaction tube has an upper end opened, and the second inner reaction tube has a hole formed in the first inner reaction tube. It is provided in a region below the upper end. If comprised in this way, the inert gas which flowed in the inside of the 2nd inner side reaction tube via the hole of the 2nd inner side reaction tube from between the outer side reaction tube and the 2nd inner side reaction tube will be in the 1st inner side reaction tube. It can suppress flowing inside. Thereby, since it can suppress that the process gas inside a 1st inner side reaction tube is disturb | confused, it can suppress that it forms into a semiconductor substrate unevenly.
この場合、好ましくは、第1内側反応管の内部に供給されたプロセスガスは、第1内側反応管と第2内側反応管との間を、上側から下側に向かって通過して排出され、第2内側反応管の穴は、第1内側反応管の上端から100mm下側までの領域に設けられている。このように構成すれば、プロセスガス(未反応ガス)を、不活性ガスにより濃度を低くした状態で、第1内側反応管と第2内側反応管との間を、上側から下側に向かって通過させることができる。これにより、第2内側反応管の穴が下側に設けられている場合に比べて、第1内側反応管および第2内側反応管に反応生成物が付着するのを、より抑制することができる。 In this case, preferably, the process gas supplied into the first inner reaction tube passes between the first inner reaction tube and the second inner reaction tube from the upper side to the lower side and is discharged, The hole of the second inner reaction tube is provided in a region from the upper end of the first inner reaction tube to the lower side by 100 mm. According to this structure, the process gas (unreacted gas) is reduced in concentration by an inert gas, and the space between the first inner reaction tube and the second inner reaction tube is directed from the upper side to the lower side. Can be passed. Thereby, compared with the case where the hole of a 2nd inner side reaction tube is provided in the lower side, it can suppress more that a reaction product adheres to a 1st inner side reaction tube and a 2nd inner side reaction tube. .
上記一の局面による半導体製造装置において、好ましくは、第1内側反応管および第2内側反応管は、外側反応管と真空フランジとを別々に分解することなく取り外し可能に構成されている。このように構成すれば、第1内側反応管および第2内側反応管などを洗浄する際に、外側反応管と真空フランジとを別々に分解することなく第1内側反応管および第2内側反応管などを洗浄することができるので、洗浄作業が煩雑になるのを容易に抑制することができる。 In the semiconductor manufacturing apparatus according to the above aspect, the first inner reaction tube and the second inner reaction tube are preferably configured to be removable without separately disassembling the outer reaction tube and the vacuum flange. If comprised in this way, when wash | cleaning a 1st inner side reaction tube, a 2nd inner side reaction tube, etc., a 1st inner side reaction tube and a 2nd inner side reaction tube will not decompose | disassemble an outer side reaction tube and a vacuum flange separately. Therefore, it is possible to easily prevent the cleaning operation from being complicated.
上記一の局面による半導体製造装置において、好ましくは、外側反応管と第2内側反応管との間と、第2内側反応管の内部とを同時に真空引きすることが可能に構成されている。このように構成すれば、第2内側反応管の外部と内部との圧力差(気圧差)が大きくなるのを、容易に抑制することができる。これにより、洗浄により第2内側反応管の厚みが小さくなった場合にも、第2内側反応管が強度不足で破損するのを、容易に抑制することができる。 In the semiconductor manufacturing apparatus according to the above aspect, it is preferable that the space between the outer reaction tube and the second inner reaction tube and the inside of the second inner reaction tube can be evacuated simultaneously. If comprised in this way, it can suppress easily that the pressure difference (atmospheric pressure difference) between the exterior and the inside of a 2nd inner side reaction tube becomes large. Thereby, even when the thickness of the second inner reaction tube is reduced by washing, it is possible to easily suppress the second inner reaction tube from being damaged due to insufficient strength.
以上のように、本発明によれば、外側反応管の洗浄作業を無くすことが可能な半導体製造装置を容易に得ることができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily obtain a semiconductor manufacturing apparatus that can eliminate the operation of cleaning the outer reaction tube.
図1は、本発明の一実施形態による縦型CVD(Chemical Vapor Deposition)装置の構造を示した断面図である。図2は、図1に示した縦型CVD装置の内側反応管の構造を示した拡大断面図である。図3は、図1に示した縦型CVD装置の真空フランジ周辺の構造を示した拡大断面図である。図4〜図6は、図1に示した縦型CVD装置の真空フランジおよび台座部材の構造を示した底面図である。まず、図1〜図6を参照して、本発明の一実施形態による縦型CVD装置1の構造について説明する。なお、縦型CVD装置1は、本発明の「半導体製造装置」の一例である。 FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of a vertical CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged sectional view showing the structure of the inner reaction tube of the vertical CVD apparatus shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the structure around the vacuum flange of the vertical CVD apparatus shown in FIG. 4 to 6 are bottom views showing the structures of the vacuum flange and the base member of the vertical CVD apparatus shown in FIG. First, with reference to FIGS. 1-6, the structure of the vertical type CVD apparatus 1 by one Embodiment of this invention is demonstrated. The vertical CVD apparatus 1 is an example of the “semiconductor manufacturing apparatus” in the present invention.
本発明の一実施形態による縦型CVD装置1は、図1に示すように、複数の半導体基板50を支持する基板ボート2と、石英からなる内側反応管3および4と、石英からなる外側反応管5と、真空フランジ6と、ボート載置台7と、環状のヒータ8とを備えている。なお、内側反応管3は、本発明の「第1内側反応管」の一例であり、内側反応管4は、本発明の「第2内側反応管」の一例でる。
As shown in FIG. 1, a vertical CVD apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a
基板ボート2は、複数の半導体基板50を水平に保持するように構成されている。また、基板ボート2は、ボート載置台7の載置部7a上に配置されている。
The
内側反応管3は、上部および下部が開口した円筒形状を有しており、内部に基板ボート2が配置されるように構成されている。
The
内側反応管4は、上部が閉塞しているとともに、下部が開口した円筒形状を有している。 The inner reaction tube 4 has a cylindrical shape with the upper part closed and the lower part opened.
ここで、本実施形態では、内側反応管4は、内側反応管3と外側反応管5との間に、内側反応管3の側方および上方を覆うように配置されている。また、図2に示すように、内側反応管4の内側反応管3の上端から約100mm下側までの領域Aには、約1mm〜約3mmの直径を有する複数の通気孔4aが形成されている。なお、通気孔4aは、本発明の「穴」の一例である。
Here, in this embodiment, the inner reaction tube 4 is disposed between the
また、本実施形態では、後述するように、内側反応管3および4は、外側反応管5と真空フランジ6とを別々に分解することなく着脱可能に構成されている。
In this embodiment, as will be described later, the
外側反応管5は、図1に示すように、上部が閉塞しているとともに、下部が開口した円筒形状を有している。また、外側反応管5は、内側反応管4の側方および上方を覆うように配置されている。
As shown in FIG. 1, the
真空フランジ6は、外側反応管5の底部5a(図3参照)に取り付けられている。具体的には、図3に示すように、押さえ部材9が、外側反応管5の底部5aを挟み込んだ状態で、複数のねじ30により真空フランジ6の上面6aに固定されることによって、真空フランジ6が外側反応管5に取り付けられている。また、真空フランジ6の上面6aには、環状の凹部6bが形成されており、この凹部6bには、Oリング40が取り付けられている。これにより、真空フランジ6の上面6aと外側反応管5の底部5aの下面(シール面)との間をシールすることが可能である。
The
また、本実施形態では、真空フランジ6は、上部および下部が開口した円筒形状を有しており、内部には、内側に突出した台座受け部6cおよび6dが形成されている。この台座受け部6cは、内側反応管3を保持する台座部材10を支持するように構成されている。また、台座受け部6dは、内側反応管4を保持する台座部材11を支持するように構成されている。
Moreover, in this embodiment, the
また、本実施形態では、台座受け部6cには、図5に示すように、3つの凹部6eが形成されている。また、台座受け部6dは、図3に示すように、台座受け部6cと同じ形状に形成されており、台座受け部6dにも、3つの凹部6eと同じ位置に、3つの凹部6fが形成されている。また、台座受け部6cおよび6dは、同一の内径D1(図5参照)を有する。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 5, the three recessed
また、台座部材10には、図6に示すように、台座受け部6cの3つの凹部6e(図5参照)、および、台座受け部6dの3つの凹部6f(図3参照)に対応するように、3つの凸部10aが形成されている。また、台座部材11には、図3に示すように、台座部材10と同様、台座受け部6cの3つの凹部6e、および、台座受け部6dの3つの凹部6fに対応するように、3つの凸部11aが形成されている。
Further, as shown in FIG. 6, the
また、本実施形態では、台座部材10の内径D2(図6参照)は、内側反応管3の内径と同じ大きさであり、台座部材11の内径は、内側反応管4の内径と同じ大きさである。また、台座部材10の中心から凸部10aの外周までの距離R1(図6参照)は、台座部材11の中心から凸部11aの外周までの距離と同じ大きさである。
In this embodiment, the inner diameter D2 (see FIG. 6) of the
また、図3および図4に示すように、台座部材10の3つの凸部10aが、台座受け部6cの上面に配置されることにより、台座部材10および内側反応管3(図3参照)が真空フランジ6に支持されている。また、図3に示すように、台座部材10および内側反応管3と同様、台座部材11の3つの凸部11aが、台座受け部6dの上面に配置されることにより、台座部材11および内側反応管4が真空フランジ6に支持されている。
Also, as shown in FIGS. 3 and 4, the three
また、本実施形態では、真空フランジ6の台座受け部6dよりも上側の部分には、不活性ガスバルブ12および不活性ガス流量制御部13が取り付けられた不活性ガス通路部14と、排気バルブ15が取り付けられた排気通路部16とが設けられている。
Further, in the present embodiment, the inert
また、真空フランジ6の台座受け部6cおよび6dの間の部分には、図示しない排気装置に接続された排気通路部6gが形成されている。
Further, an
また、本実施形態では、この排気通路部6gには、排気通路部16が接続されている。これにより、排気バルブ15が開いた状態では、内側反応管3と内側反応管4との間と、内側反応管4と外側反応管5との間との両方を、同時に真空引きすることが可能である。その一方、排気バルブ15が閉じた状態では、内側反応管3と内側反応管4との間のみを真空引きすることが可能である。
In the present embodiment, the exhaust passage portion 16g is connected to the
また、真空フランジ6の台座受け部6cよりも下側の部分には、プロセスガスバルブ17およびプロセスガス流量制御部18が取り付けられたプロセスガス通路部19が設けられている。
Further, a process
また、ボート載置台7の底部7bの上面には、環状の凹部7cが形成されており、この凹部7cには、Oリング41が取り付けられている。そして、ボート載置台7の底部7bの上面が真空フランジ6の下面に当接されている。これにより、ボート載置台7の底部7bの上面と真空フランジ6の下面との間をシールすることが可能である。
An
ヒータ8は、図1に示すように、外側反応管5の側方に配置されており、外側反応管5を均一に加熱する機能を有する。
As shown in FIG. 1, the heater 8 is disposed on the side of the
次に、図1〜図6を参照して、本発明の一実施形態による縦型CVD装置1を用いた成膜プロセスについて説明する。 Next, with reference to FIGS. 1-6, the film-forming process using the vertical CVD apparatus 1 by one Embodiment of this invention is demonstrated.
まず、図3に示すように、押さえ部材9および複数のねじ30を用いて、真空フランジ6を外側反応管5の底部5aに取り付ける。そして、図1に示すように、外側反応管5がヒータ8の内部に位置するように、真空フランジ6をセットする。その後、図3に示すように、台座部材11上に配置した内側反応管4を、真空フランジ6の下側から外側反応管5の内部に挿入する。このとき、台座部材11の3つの凸部11aを真空フランジ6の台座受け部6cの3つの凸部6e、および、台座受け部6dの3つの凸部6fの位置に合わせた状態で、台座部材11および内側反応管4を上側に移動させる。そして、台座部材11を回転することにより、台座部材11の3つの凸部11aを台座受け部6dの上面に配置する。
First, as shown in FIG. 3, the
その後、台座部材10上に配置した内側反応管3を、真空フランジ6の下側から内側反応管4および外側反応管5の内部に挿入する。このとき、台座部材10の3つの凸部10a(図3および図6参照)を真空フランジ6の台座受け部6cの3つの凸部6e(図3および図5参照)の位置に合わせた状態で、台座部材10および内側反応管3を上側に移動させる。そして、図4に示すように、台座部材10を回転することにより、台座部材10の3つの凸部10aを台座受け部6cの上面に配置する。
Thereafter, the
その後、図1に示すように、ボート載置台7の載置部7a上に配置された基板ボート2に複数の半導体基板50を移載する。そして、半導体基板50および基板ボート2を、真空フランジ6の下側から内側反応管3の内部に挿入する。このとき、図3に示すように、ボート載置台7の底部7bの上面を、真空フランジ6の下面に当接させる。これにより、ボート載置台7の底部7bの上面と真空フランジ6の下面との間がシールされる。
Thereafter, as shown in FIG. 1, the plurality of
このとき、ヒータ8(図1参照)により、外側反応管5が所定の温度で均一に加熱されている。
At this time, the
そして、本実施形態では、排気バルブ15を開いた状態で、排気装置(図示せず)を駆動することにより、内側反応管3と内側反応管4との間と、内側反応管4と外側反応管5との間との両方を、同時に真空引きする。
In this embodiment, the exhaust device (not shown) is driven while the
その後、排気バルブ15を閉じ、排気装置(図示せず)を駆動し続けることにより、内側反応管3と内側反応管4との間のみを真空引きする。そして、不活性ガスバルブ12を開くことにより、不活性ガス通路部14から内側反応管4と外側反応管5との間にN2ガスからなる不活性ガスを供給するのと同時に、プロセスガスバルブ17を開くことにより、プロセスガス通路部19から内側反応管3内にプロセスガスを供給する。これにより、複数の半導体基板50(図1参照)への所定の膜の成膜が開始される。
Thereafter, the
このとき、本実施形態では、内側反応管4と外側反応管5との間のガス圧が内側反応管3と内側反応管4との間のガス圧よりも少しだけ大きくなり、かつ、内側反応管3内のガス圧が所定の大きさになるように、不活性ガス流量制御部13およびプロセスガス流量制御部18を制御する。
At this time, in this embodiment, the gas pressure between the inner reaction tube 4 and the
この状態において、本実施形態では、図2に示すように、内側反応管3の内部に供給されたプロセスガスのうち半導体基板50への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)は、内側反応管3の上端から内側反応管3の外周面と内側反応管4の内周面との間に流れるとともに、内側反応管3の外周面と内側反応管4の内周面との間を上側から下側に通過して排気通路部6g(図3参照)から外部に排出される。また、内側反応管4と外側反応管5との間に供給された不活性ガスは、内側反応管4の複数の通気孔4aから内側反応管3の外周面と内側反応管4の内周面との間に流れるとともに、内側反応管3の外周面と内側反応管4の内周面との間を上側から下側に通過して排気通路部6g(図3参照)から外部に排出される。
In this state, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the process gas (unreacted gas) that is not used for film formation on the
そして、半導体基板50(図1参照)への所定の膜の成膜が完了した場合、不活性ガスバルブ12およびプロセスガスバルブ17(図3参照)を閉じた後、排気装置(図示せず)を停止する。その後、外側反応管5内を大気圧に戻して、基板ボート2および半導体基板50を取り出す。
When a predetermined film is formed on the semiconductor substrate 50 (see FIG. 1), the inert gas valve 12 and the process gas valve 17 (see FIG. 3) are closed, and then the exhaust device (not shown) is stopped. To do. Thereafter, the inside of the
以上のようにして、縦型CVD装置1を用いた成膜プロセスが終了される。 As described above, the film forming process using the vertical CVD apparatus 1 is completed.
本実施形態による縦型CVD装置1を用いた成膜プロセスでは、半導体基板50への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)により、基板ボート2、内側反応管3および4に反応生成物が付着する。このため、上記の成膜プロセスを数十回行う毎に、基板ボート2、内側反応管3および4の洗浄を行う必要がある。
In the film forming process using the vertical CVD apparatus 1 according to the present embodiment, the reaction is caused in the
内側反応管3を洗浄のために取り外す場合、内側反応管3が配置された台座部材10を回転させることにより、台座部材10の3つの凸部10aを真空フランジ6の台座受け部6cの3つの凹部6eの位置に合わせる。そして、台座部材10および内側反応管3を下側に移動させることにより、台座部材10および内側反応管3を取り外す。
When removing the
また、内側反応管4を洗浄のために取り外す場合、内側反応管3を取り外す場合と同様、内側反応管4が配置された台座部材11を回転させることにより、台座部材10の3つの凸部11aを真空フランジ6の台座受け部6dの3つの凹部6fの位置に合わせる。そして、台座部材11および内側反応管4を下側に移動させることにより、台座部材11および内側反応管4を取り外す。
Further, when removing the inner reaction tube 4 for cleaning, as in the case of removing the
このように、本実施形態では、外側反応管5と真空フランジ6とを別々に分解することなく、内側反応管3および4を取り外すことが可能である。
Thus, in this embodiment, it is possible to remove the
本実施形態では、上記のように、内側反応管3と外側反応管5との間に、内側反応管3の側方および上方を覆う内側反応管4を設けることによって、内側反応管3の内部に供給されたプロセスガスのうち半導体基板50への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)が外側反応管5に接触するのを抑制することができる。これにより、外側反応管5に反応生成物が付着するのを抑制することができるので、外側反応管5の洗浄作業を無くすことができる。
In the present embodiment, as described above, by providing the inner reaction tube 4 that covers the side and upper side of the
このため、外側反応管5と真空フランジ6とを別々に分解する必要がないので、洗浄作業が煩雑になるのを抑制することができる。
For this reason, since it is not necessary to decompose | disassemble the outer
また、洗浄により外側反応管5の厚みが小さくなることがないので、外側反応管5の内部を真空引きすることにより、外側反応管5の内部と外部との圧力差(気圧差)が大きくなった場合にも、外側反応管5が強度不足で破損したり、外側反応管5の破損に伴って内側反応管3、4およびヒータ8などが破損することがない。これにより、外側反応管5の厚みの管理を無くすことができるとともに、外側反応管5を半永久的に使用することができる。
Further, since the thickness of the
また、洗浄により外側反応管5の真空フランジ6とのシール面(底部5aの下面)が荒れることがないので、外側反応管5と真空フランジ6とのシール性が低下して真空引きしにくくなるのを抑制することができる。
Further, since the sealing surface (the lower surface of the
また、本実施形態では、半導体基板50に成膜する際に、内側反応管3の内部にプロセスガスを供給するとともに、内側反応管4と外側反応管5との間に不活性ガスを供給することによって、内側反応管4の内部と外部との圧力差(気圧差)が大きくなるのを抑制することができる。これにより、洗浄により内側反応管4の厚みが小さくなった場合にも、内側反応管4が強度不足で破損するのを、容易に抑制することができる。
In the present embodiment, when forming a film on the
また、本実施形態では、内側反応管4に、内側反応管4と外側反応管5との間の不活性ガスを、内側反応管4の内部に流すための複数の通気孔4aを設けることによって、内側反応管4の内部と外部との圧力差(気圧差)が大きくなるのを、より抑制することができる。
In the present embodiment, the inner reaction tube 4 is provided with a plurality of
また、本実施形態では、内側反応管4と外側反応管5との間の不活性ガスのガス圧を、内側反応管4の内部のガス圧よりも少しだけ大きくすることによって、半導体基板50への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)が、内側反応管4の通気孔4aを介して内側反応管4と外側反応管5との間に流れるのを抑制することができる。これにより、半導体基板50への成膜に用いられなかったプロセスガス(未反応ガス)が外側反応管5に接触するのを、容易に抑制することができるので、外側反応管5に反応生成物が付着するのを、容易に抑制することができる。
In the present embodiment, the gas pressure of the inert gas between the inner reaction tube 4 and the
また、本実施形態では、内側反応管4と外側反応管5との間の不活性ガスのガス圧を制御するための不活性ガス流量制御部13を設けることによって、内側反応管4と外側反応管5との間の不活性ガスのガス圧を、内側反応管4の内部のガス圧以上の大きさに、容易に制御することができる。
In this embodiment, the inert gas flow rate control unit 13 for controlling the gas pressure of the inert gas between the inner reaction tube 4 and the
また、本実施形態では、内側反応管4と外側反応管5との間に供給された不活性ガスと、内側反応管3の内部に供給されたプロセスガスとを、内側反応管3と内側反応管4との間を通過させて排出することによって、不活性ガスにより、内側反応管3と内側反応管4との間を通過するプロセスガス(未反応ガス)の濃度を低くすることができるので、内側反応管3および内側反応管4に反応生成物が付着するのを抑制することができる。
In the present embodiment, the inert gas supplied between the inner reaction tube 4 and the
また、本実施形態では、内側反応管4の通気孔4aを、内側反応管3の上端よりも下側の領域Aに設けることによって、内側反応管4の通気孔4aを介して内側反応管4の内部に流れ込んだ不活性ガスが内側反応管3の内部に流れるのを抑制することができる。これにより、内側反応管3の内部のプロセスガスが乱れるのを抑制することができるので、半導体基板50に不均一に成膜されるのを抑制することができる。
In this embodiment, the inner reaction tube 4 is provided via the
また、本実施形態では、内側反応管4の通気孔4aを、内側反応管3の上端から100mm下側までの領域Aに設けることによって、プロセスガス(未反応ガス)を、不活性ガスにより濃度を低くした状態で、内側反応管3と内側反応管4との間を、上側から下側に向かって通過させることができる。これにより、内側反応管4の通気孔4aが下側に設けられている場合に比べて、内側反応管3および内側反応管4に反応生成物が付着するのを、より抑制することができる。
Moreover, in this embodiment, the process gas (unreacted gas) is concentrated by the inert gas by providing the
また、本実施形態では、内側反応管3および内側反応管4を、外側反応管5と真空フランジ6とを別々に分解することなく着脱可能に構成することによって、内側反応管3および内側反応管4などを洗浄する際に、外側反応管5と真空フランジ6とを別々に分解することなく内側反応管3および内側反応管4などを洗浄することができるので、洗浄作業が煩雑になるのを容易に抑制することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、内側反応管4と外側反応管5との間と、内側反応管4の内部とを同時に真空引きするできるように構成することによって、内側反応管4の外部と内部との圧力差(気圧差)が大きくなるのを、容易に抑制することができる。これにより、洗浄により内側反応管4の厚みが小さくなった場合にも、内側反応管4が強度不足で破損するのを、容易に抑制することができる。
Further, in the present embodiment, by configuring so that the space between the inner reaction tube 4 and the
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記実施形態では、本発明を縦型CVD装置に適用した例について示したが、本発明はこれに限らず、縦型CVD装置以外の、例えば熱拡散装置などの半導体製造装置に適用してもよい。 For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a vertical CVD apparatus has been described. However, the present invention is not limited thereto, and is applied to a semiconductor manufacturing apparatus such as a thermal diffusion apparatus other than the vertical CVD apparatus. May be.
また、上記実施形態では、内側反応管4に通気孔4aを設けた例について示したが、本発明はこれに限らず、内側反応管4に通気孔4aを設けなくてもよい。この場合、内側反応管4の内部と外部との圧力差(気圧差)が大きくなるのを抑制するために、不活性ガス流量制御部13を用いて、内側反応管4と外側反応管5との間に供給する不活性ガスの流量を調節すればよい。
Moreover, although the example which provided the
また、上記実施形態では、内側反応管4と外側反応管5との間のガス圧を、内側反応管3と内側反応管4との間のガス圧よりも少しだけ大きくなるように制御した例について示したが、本発明はこれに限らず、内側反応管4と外側反応管5との間のガス圧を、内側反応管3と内側反応管4との間のガス圧と同じ大きさになるように制御してもよい。
In the above embodiment, the gas pressure between the inner reaction tube 4 and the
また、上記実施形態では、内側反応管4の通気孔4aの直径を、約1mm〜約3mmの大きさにした例について示したが、本発明はこれに限らず、内側反応管4の通気孔4aの直径を、約1mmよりも小さくしてもよいし、約3mmよりも大きくしてもよい。
In the above embodiment, the example in which the diameter of the
1 縦型CVD装置(半導体製造装置)
3 内側反応管(第1内側反応管)
4 内側反応管(第2内側反応管)
4a 通気孔(穴)
5 外側反応管
6 真空フランジ
13 不活性ガス流量制御部
50 半導体基板
1 Vertical CVD equipment (semiconductor manufacturing equipment)
3 inner reaction tube (first inner reaction tube)
4 inner reaction tube (second inner reaction tube)
4a Vent (hole)
5
Claims (10)
前記第1内側反応管の外側を覆うように配置され、真空フランジが下部に取り付けられた外側反応管と、
前記第1内側反応管と前記外側反応管との間に配置され、前記第1内側反応管の側方および上方を覆う第2内側反応管とを備えることを特徴とする半導体製造装置。 A first inner reaction tube in which a semiconductor substrate is disposed;
An outer reaction tube disposed so as to cover the outside of the first inner reaction tube and having a vacuum flange attached to a lower portion thereof;
A semiconductor manufacturing apparatus comprising: a second inner reaction tube disposed between the first inner reaction tube and the outer reaction tube and covering a side and an upper side of the first inner reaction tube.
前記第2内側反応管の穴は、前記第1内側反応管の上端よりも下側の領域に設けられていることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の半導体製造装置。 The first inner reaction tube has an open top.
The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the hole of the second inner reaction tube is provided in a region below the upper end of the first inner reaction tube. .
前記第2内側反応管の穴は、前記第1内側反応管の上端から100mm下側までの領域に設けられていることを特徴とする請求項7に記載の半導体製造装置。 The process gas supplied to the inside of the first inner reaction tube passes between the first inner reaction tube and the second inner reaction tube from the upper side to the lower side and is discharged,
The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 7, wherein the hole of the second inner reaction tube is provided in a region from an upper end of the first inner reaction tube to a lower side of 100 mm.
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