JP2555957B2 - Vertical low pressure CVD equipment - Google Patents

Vertical low pressure CVD equipment

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JP2555957B2
JP2555957B2 JP5287891A JP28789193A JP2555957B2 JP 2555957 B2 JP2555957 B2 JP 2555957B2 JP 5287891 A JP5287891 A JP 5287891A JP 28789193 A JP28789193 A JP 28789193A JP 2555957 B2 JP2555957 B2 JP 2555957B2
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gas
boat
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tube
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貴史 小川
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板であるウェ
ーハに薄膜を形成する縦型減圧CVD草地に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vertical low pressure CVD grassland for forming a thin film on a wafer which is a semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の縦型減圧CVD装置は、
ウェーハ表面に多結晶シリコン膜、二酸化シリコン膜、
窒化シリコン膜等の種々の膜形成に用いられていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, a vertical low pressure CVD apparatus of this type is
Polycrystalline silicon film, silicon dioxide film,
It has been used for forming various films such as a silicon nitride film.

【0003】図4は従来の縦型減圧CVD装置の一例を
示す断面図である。この縦型減圧CVD装置は、図4に
示すように、ウェーハ10の複数枚を縦に並べ積載する
ボート3と、このボート3を載置する保温筒8と、この
保温筒8とボート3の周囲を囲む内管2と、この内管2
を包むとともに外周囲にヒータ9を取付ける外管1と、
内管2および外管1を載置するとともに内管2に反応ガ
スを導入する第1および第2のガスインジェクタ6a,
6bを具備し反応後の未反応ガスを外管1から排出させ
るガス排気口5を有するマニホールド4と、このマニホ
ールド4の開口を塞ぐとともに保温筒8を取付けるハッ
チ7とを備えている。また、ハッチ7には磁気シールを
介してボート3を回転するモータ11が取付けられてい
る。
FIG. 4 is a sectional view showing an example of a conventional vertical low pressure CVD apparatus. As shown in FIG. 4, this vertical depressurization CVD apparatus includes a boat 3 on which a plurality of wafers 10 are vertically arranged and stacked, a heat retaining cylinder 8 on which the boat 3 is mounted, a heat retaining cylinder 8 and the boat 3. Inner pipe 2 surrounding the circumference and this inner pipe 2
An outer tube 1 for wrapping the outer tube 1 and mounting a heater 9 on the outer periphery,
First and second gas injectors 6a for mounting the inner pipe 2 and the outer pipe 1 and introducing a reaction gas into the inner pipe 2,
The manifold 4 is provided with a gas exhaust port 5 for discharging unreacted gas after the reaction from the outer pipe 1 and a hatch 7 for closing the opening of the manifold 4 and attaching the heat insulation tube 8. A motor 11 for rotating the boat 3 is attached to the hatch 7 via a magnetic seal.

【0004】次に、この装置を用いてウェーハ10にシ
リコン酸化膜を形成する例をとって装置の動作を説明す
る。まず、ウェーハ10をボート3に搭載し、ボート3
を載置した保温筒8とともにボート3を内管2に収納す
る。次に、ヒータ9により内管2の密閉空間を所定の温
度に加熱するとともにガスインジェクタ6a,6bから
シランガスおよび亜酸化窒素ガスを供給する。シランガ
スおよび亜酸化窒素ガスは混合され加熱されてウェーハ
10面上で熱分解反応しウェーハ10に堆積しシリコン
酸化膜を形成する。そして反応後のガスあるいは未反応
ガスは外管1を経て排気口5から外部に排出される。
Next, the operation of the apparatus will be described by taking an example of forming a silicon oxide film on the wafer 10 using this apparatus. First, the wafer 10 is mounted on the boat 3, and the boat 3
The boat 3 is housed in the inner pipe 2 together with the heat insulation cylinder 8 on which Next, the heater 9 heats the closed space of the inner tube 2 to a predetermined temperature and supplies silane gas and nitrous oxide gas from the gas injectors 6a and 6b. Silane gas and nitrous oxide gas are mixed and heated to cause a thermal decomposition reaction on the surface of the wafer 10 to be deposited on the wafer 10 to form a silicon oxide film. The reacted gas or unreacted gas is discharged to the outside from the exhaust port 5 through the outer tube 1.

【0005】また、ウェーハ10面内の膜厚をより均一
にするために必要に応じて、ボート3をモータ11によ
り回転させながら気相成長を行なっていた。
Further, in order to make the film thickness within the surface of the wafer 10 more uniform, the vapor phase growth was performed while the boat 3 was rotated by the motor 11 as needed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の縦型減圧CVD装置では、二つのガスインジェク
タが内管の周縁に沿った一部分に片寄って配置されてい
るので、供給される反応ガスがウェーハ面内に一様に流
れ込まず、二種類のガスを一定の混合比に混り合わせて
供給することが困難となる。その結果、成膜される膜厚
がウェーハ面内でばらつくという問題がある。例えば、
膜厚のばらつきはウェーハの周辺部は厚く中心部薄く形
成される。また、この対策としてボートを回転させる方
法もあるが、膜厚のばらつきが減少するものの、所望の
ばらつき内に抑めることができず、むしろボートを回転
させたためウェーハとボートのホルダ面との擦れ合いに
よりごみが発生しウェーハ面を汚染するという新たに問
題を引起す結果となる。
However, in the conventional vertical depressurization CVD apparatus described above, since the two gas injectors are arranged offset to a part along the peripheral edge of the inner tube, the supplied reaction gas is a wafer. It does not flow uniformly into the plane, and it becomes difficult to mix and supply the two kinds of gas at a constant mixing ratio. As a result, there is a problem that the film thickness to be formed varies within the wafer surface. For example,
The variation in film thickness is such that the peripheral portion of the wafer is thick and the central portion is thin. There is also a method of rotating the boat as a countermeasure to this problem, but although the variation in the film thickness is reduced, it cannot be suppressed within the desired variation. Rather, since the boat is rotated, the wafer and the holder surface of the boat are The rubbing causes dust and causes a new problem of contaminating the wafer surface.

【0007】一方、横型CVD装置では、このような問
題の解決策として、例えば、特開平4一116819に
開示されている。この方法は、一枚の基板を搭載する基
板ホルダーと原料を収納する炉芯管の閉鎖空間内にファ
ンを設け、このファンの回転によって反応ガスを攪拌し
ながら基板面に流す方法である。しかしながら、この方
法をこの縦型減圧CVD装置に適用するにも、炉芯管で
ある内管はボートに占有されファンを設置するスペース
がないという構造上の問題がある。よしんば、ボートを
短くしてスペースを確保し内管の上方にファンを設けた
としても、減圧され分子流領域状態の密閉空間でフアン
を回転しても攪拌効果が期待できない。また、高温部に
設けることになり反応ガスの早期の反応や、ファンを回
す機構やファンの回転により異物がウェーハ面に落下し
汚染する懸念がある。
On the other hand, in a horizontal CVD apparatus, a solution to such a problem is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4116819. This method is a method in which a fan is provided in a closed space of a substrate holder on which a single substrate is mounted and a furnace core tube for storing raw materials, and the reaction gas is agitated by the rotation of the fan to flow onto the substrate surface. However, even when this method is applied to this vertical low pressure CVD apparatus, there is a structural problem that the inner tube which is the furnace core tube is occupied by the boat and there is no space for installing the fan. Even if the boat is shortened to secure a space and a fan is provided above the inner pipe, the stirring effect cannot be expected even if the fan is rotated in a closed space in a molecular flow region state under reduced pressure. Further, since it is provided in a high temperature portion, there is a concern that the reaction gas reacts early and foreign matters may fall on the wafer surface and contaminate due to the mechanism of rotating the fan and the rotation of the fan.

【0008】従って、本発明の目的は、ウェーハ面内の
膜厚を均一にするとともにウェーハ面を汚染するごみを
発生しない縦型減圧CVD装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a vertical decompression CVD apparatus which makes the film thickness uniform in the wafer surface and does not generate dust that contaminates the wafer surface.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、ウェー
ハの複数枚を縦に並べ積載するボートと、このボートを
載置する保温筒と、この保温筒と該ボートの周囲を囲む
内管と、この内管を包むとともに外周囲にヒータを取付
ける外管と、前記内管および外管を載置するとともに該
内管に反応ガスを導入する第1および第2のガスインジ
ェクタを具備し反応後のガスを該外管から排出させるガ
ス排気口を有するマニホールドと、このマニホールドの
開口を塞ぐとともに前記保温筒を取付けるハッチとを備
える縦型減圧CVD装置において、前記第1および第2
のガスインジェクタのガス噴出口のそれぞれに羽部を対
向させて位置するとともに前記ボートの中心として回転
する第1および第2のファンを備える縦型減圧CVD装
置である。
A feature of the present invention is that a boat in which a plurality of wafers are vertically arranged and stacked, a heat retaining cylinder on which the boat is mounted, an inner pipe surrounding the heat retaining cylinder and the boat. An outer tube for enclosing the inner tube and mounting a heater on the outer circumference; first and second gas injectors for mounting the inner tube and the outer tube and introducing a reaction gas into the inner tube; A vertical depressurization CVD apparatus comprising: a manifold having a gas exhaust port for exhausting a subsequent gas from the outer pipe; and a hatch for closing the opening of the manifold and attaching the heat retaining cylinder.
Is a vertical depressurization CVD apparatus having first and second fans which are positioned with their blades facing the respective gas ejection ports of the gas injector and which rotate around the center of the boat.

【0010】[0010]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の縦型減圧CVD装置の一実
施例を示す断面図である。この縦型減圧CVD装置は、
図1に示すように、ごみの発生を誘発するボート3の回
転機構を廃止し、ガスインジェクタ6a,6bのガス噴
出口のそれぞれに羽部を対向させて位置するとともにボ
ートの中心として回転するファン12a,12bを設
け、狭く低温である空間領域で反応ガスを攪拌し混合比
が均一になるように図ったことである。それ以外は従来
例と同じである。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the vertical decompression CVD apparatus of the present invention. This vertical low pressure CVD apparatus is
As shown in FIG. 1, the rotation mechanism of the boat 3 that induces the generation of dust is abolished, and a fan that is located with the blades facing each of the gas injection ports of the gas injectors 6a and 6b and rotates as the center of the boat. 12a and 12b are provided, and the reaction gas is stirred in a narrow and low-temperature space region so that the mixing ratio becomes uniform. Otherwise, it is the same as the conventional example.

【0012】ここで、ファン12aとファン12bの羽
の向きは反応ガスが上流に流れ易いように同一の傾きを
もっているが、攪拌作用を高めるために羽のピッチを変
えることが望ましい。また、ファン12aおよびファン
12bはスリーブ状の回転軸18の外側に形成されてい
る。さらに、このスリーブ状の回転軸18はごみの発生
を避けるために磁気シール14を介してハッチ8aの外
部に出されており、ハッチ8aから突出する回転軸18
の端部にリングギヤ15を取付け、このリングギヤ15
はモータ17のピニオン17と噛み合っている。なお、
このファンによる攪拌作用を高めるために、回転方向を
互いに違えて回転させる方法も考えらるが、回転機構が
一つ増えるだげでごみの発生する恐れがあるので、得策
な方法とは言えない。
Here, the vanes of the fan 12a and the fan 12b have the same inclination so that the reaction gas can easily flow upstream, but it is desirable to change the pitch of the vanes in order to enhance the stirring action. The fans 12a and 12b are formed outside the sleeve-shaped rotating shaft 18. Further, the sleeve-shaped rotary shaft 18 is exposed to the outside of the hatch 8a via the magnetic seal 14 in order to prevent dust from being generated, and the rotary shaft 18 protruding from the hatch 8a.
Attach the ring gear 15 to the end of the
Engages with the pinion 17 of the motor 17. In addition,
In order to enhance the stirring action by this fan, it is possible to think of a method in which the rotation directions are different from each other, but there is a danger that dust will be generated due to one additional rotation mechanism, so it is not a good idea. .

【0013】図2(a)および(b)はウェーハ面内の
膜厚を示すグラフおよびウェーハの平面図である。6イ
ンチのウェーハにシリンコン酸化膜を試みに形成し、本
実施例の装置と従来装置と比較する意味で評価してみ
た。その結果、図2に示すように、従来装置でボートを
回転した場合よりウェーハ面内のばらつきは減少した。
2 (a) and 2 (b) are a graph showing the film thickness in the wafer surface and a plan view of the wafer. A syrincon oxide film was formed on a 6-inch wafer by trial, and evaluation was performed in the sense of comparing the device of this example with the conventional device. As a result, as shown in FIG. 2, the variation in the wafer surface was reduced as compared with the case where the boat was rotated by the conventional device.

【0014】図3は図1のファンの変形例を示す図であ
る。この縦型減圧CVD装置のファンは、ごみの発生を
少なくしさらに攪拌機能を向上させるために、図3に示
すように、ファン12aの羽19aとファン12bの羽
19bとの位置を互いに千鳥に配置したことである。こ
のファンの羽のピッチを互いにずらすことにより、減圧
された分子流領域でも、反応ガスの分子と衝突する確率
が増え攪拌効果が期待できる。特に、この装置は、反応
ガスの分子量の差が大きい場合に有効である。
FIG. 3 is a view showing a modification of the fan shown in FIG. In order to reduce the generation of dust and further improve the stirring function, the fan of this vertical low-pressure CVD apparatus staggers the positions of the blades 19a of the fan 12a and the blades 19b of the fan 12b as shown in FIG. It is arranged. By shifting the pitches of the fan blades from each other, the probability of collision with the molecules of the reaction gas increases and the stirring effect can be expected even in the reduced molecular flow region. In particular, this device is effective when the difference in the molecular weight of the reaction gas is large.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、それぞれ
の反応ガスを噴出するガスインジェクタの噴出口に対向
する羽をもつファンを低温部である内管の下部におよび
ファンの回転機構を反応管外に設け、狭く低温である閉
鎖空間内でファンを回転させ反応ガスを攪拌することに
よって、反応ガスに早期反応を起すことなく均一に混合
してから高温領域にあるウェーハ面に一様に流すことが
できるので、汚染することなく面内に均一な膜厚の膜を
成長できるという効果がある。
As described above, according to the present invention, the fan having the blades facing the ejection ports of the gas injectors for ejecting the respective reaction gases reacts with the lower part of the inner tube which is the low temperature part and the rotation mechanism of the fan. The reaction gas is agitated by rotating the fan inside a closed space with a narrow and low temperature outside the tube, so that the reaction gas is uniformly mixed without causing an early reaction and then uniformly on the wafer surface in the high temperature region. Since it can be flowed, there is an effect that a film having a uniform film thickness can be grown in the surface without being contaminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の縦型減圧CVD装置の一実施例を示す
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a vertical low pressure CVD apparatus of the present invention.

【図2】ウェーハ面内の膜厚を示すグラフおよびウェー
ハの平面図である。
FIG. 2 is a graph showing a film thickness within a wafer surface and a plan view of the wafer.

【図3】図1のファンの変形例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a modified example of the fan of FIG.

【図4】従来の縦型減圧CVD装置の一例を示す断面図
である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a conventional vertical low pressure CVD apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 外管 2 内管 3 ボート 4,4a マニホールド 5 ガス排気口 6a,6b ガスインジェクタ 7,7a ハッチ 8,8a 保温筒 9 ヒータ 10 ウェーハ 11,17 モータ 12a,12b ファン 14 磁気シール 15 リングギヤ 16 ピニオン 18 回転軸 19a,19b 羽 1 Outer Tube 2 Inner Tube 3 Boat 4, 4a Manifold 5 Gas Exhaust Port 6a, 6b Gas Injector 7, 7a Hatch 8, 8a Heat Insulation Tube 9 Heater 10 Wafer 11, 17 Motor 12a, 12b Fan 14 Magnetic Seal 15 Ring Gear 16 Pinion 18 Rotating shafts 19a, 19b wings

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ウェーハの複数枚を縦に並べ積載するボ
ートと、このボートを載置する保温筒と、この保温筒と
該ボートの周囲を囲む内管と、この内管を包むとともに
外周囲にヒータを取付ける外管と、前記内管および外管
を載置するとともに該内管に反応ガスを導入する第1お
よび第2のガスインジェクタを具備し反応後のガスを該
外管から排出させるガス排気口を有するマニホールド
と、このマニホールドの開口を塞ぐとともに前記保温筒
を取付けるハッチとを備える縦型減圧CVD装置におい
て、前記第1および第2のガスインジェクタのガス噴出
口のそれぞれに羽部を対向させて位置するとともに前記
ボートの中心として回転する第1および第2のファンを
備えることを特徴とする縦型減圧CVD装置。
1. A boat in which a plurality of wafers are vertically arranged and stacked, a heat retaining cylinder on which the boat is mounted, an inner tube surrounding the heat retaining cylinder and the boat, and an outer periphery surrounding the inner tube. An outer tube to which a heater is attached, and first and second gas injectors for mounting the inner tube and the outer tube and introducing a reaction gas into the inner tube are provided, and the gas after the reaction is discharged from the outer tube. In a vertical decompression CVD apparatus equipped with a manifold having a gas exhaust port and a hatch for closing the opening of the manifold and mounting the heat retaining tube, a wing portion is provided at each of the gas ejection ports of the first and second gas injectors. A vertical depressurization CVD apparatus comprising first and second fans that face each other and rotate around the center of the boat.
【請求項2】 前記第1のファンの羽と前記第2の羽と
が互いに千鳥に配置されていることを特徴とする請求項
1記載の縦型減圧CVD装置。
2. The vertical low pressure CVD apparatus according to claim 1, wherein the blades of the first fan and the blades of the second fan are arranged in a staggered manner.
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