JP2641593B2

JP2641593B2 - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JP2641593B2
Application number: JP2097185A
Authority: JP
Inventors: 章光井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-04-12
Filing date: 1990-04-12
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JPH03295224A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、半導体装置の製造における薄膜形成装置に
関する。

従来の技術従来より、円筒型の反応管とステンレス製フランジを
Ｏリングでシールし、減圧高温状態で化学反応により薄
膜を形成する装置（減圧CVD装置）が半導体装置の製造
に広く用いられている。

以下、従来の横型減圧CVD装置について説明する。

第４図は従来の横型減圧CVD装置のシリコンウェハ投
入口付近のフロントフランジ部を示す図である。

図において、10は外側フロントフランジ、11は内側フ
ロントフランジ、12は反応管、13,14はＯリング、15は
フロントドア、16は外側フロントフランジのウォーター
ジャケットの冷却水出入口、17はフローメータ、18,19
はウォタージャケット、20は内側フロントフランジのウ
ォータージャケットの冷却水出入口、21は反応ガス導入
口、22はヒーター、23は反応副生成物である。反応管12
は全長が約2300mmの円筒型である。また、リアフランジ
と反応管の構成はフロントフランジ部と同様である。た
だし、リアフランジ部には反応ガス導入口21の代わりに
ガス排出口が設けられている。

以上のように構成された横型減圧CVD装置での薄膜形
成過程を以下に説明する。

まず、反応管12内を大気圧にし、フロントドア15を開
け、処理するシリコンウェハを投入しドア15を閉める。
次に、真空ポンプでリアフランジ部のガス排出口から反
応管12内を減圧し、所定の真空度に達した後、リークチ
ェックを実施する。真空シールはフロントフランジ部に
おいて、フロントドア15と外側フロントフランジ10との
間のＯリング13および外側フロントフランジ10、内側フ
ロントフランジ11と反応管12との間のＯリング14がその
役割をしている。Ｏリング13,14がヒーター22によって
熱せられるおそれがあるが、このような劣化から守るた
めに、外側フロントフランジ10、内側フロントフランジ
11内のウォータージャケット18,19内には冷却水が流さ
れている。リアフランジにおいても全く同様である。チ
ークチェックに問題がなければ、次に、反応ガスを反応
ガス導入口21より流すことができる。反応ガスはヒータ
ー22により反応管12内で加熱されて熱化学反応を起こ
し、シリコンウェハ上に薄膜が形成される。排気ガスは
真空ポンプでリアフランジのガス排出口から排出され
る。成膜終了後、再度、反応管12内の真空引きを行って
所定の真空度に達した後、真空引きを中止し、窒素
（N₂）ガスを導入して反応管12内を大気圧に戻す。そし
てドア15を開けてシリコンウェハを取り出し、一回のシ
ーケンスが終了する。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記従来の構成では、排気ガスが冷却
される際に生成する反応副生成物23が、リアフランジの
みならず外側フロントフランジ10の内側にも付着すると
いう問題があった。このような反応副生成物23はステン
レスフランジに対する密着性が悪く、また外側フロント
フランジ10の内側に付着した場合、シリコンウェハの取
り出しの際の熱履歴によって一層はがれやすくなり、シ
リコンウェハ上にダストが発生する原因となるのであ
る。

この課題を解決するために、第４図に示すようなフロ
ーメーター17で極力水量を絞り、外側フロントフランジ
10の内壁温度を上昇させて反応副生成物23の付着量を減
らすという方法が考えられる。ところが、この方法で
は、Ｏリングの耐熱温度（今回の装置のフランジにおい
ては側面の表面温度で約140℃）を越えない程度に外側
フロントフランジ10の表面温度を維持するために、冷却
水（温度20℃）の流量を約100cc/分という微量で、しか
も高い精度で制御しなければならないという課題があっ
た。第５図に冷却水流量と外側フロントフランジ10の表
面温度の関係図を示しておく。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、外側フロ
ントフランジ表面温度の制御性を高めることにより、フ
ロントフランジに付着する反応副生成物の量を減らし、
シリコンウェハ上のダスト発生を極力抑えることができ
る薄膜形成装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段この目的を達成するために、本発明の薄膜形成装置
は、外側フロントフランジのウォータージャケットに流
量制御された温水を流す構成とした。

またこの目的を達成するために、本発明の薄膜形成装
置は、ヒーターにスパイラル状の配水管を設け、その配
水管の一方の端を給水栓に、他方の端は流量計を経てフ
ロントフランジのウォータージャケットにそれぞれ接続
し、流量制御された温水を流す構成とする。

またこの目的を達成するために、本発明の薄膜形成装
置は、外側リアフランジのウォータージャケットの一方
の端を給水栓に、他方の端を流量計を経て外側フロント
フランジのウォータージャケットにそれぞれ接続し、流
量制御された温水を流す構成とする。

作用本発明は上記した構成によって、（１）ヒーターの熱
を利用する、（２）リアフランジ冷却後の温水を利用す
ることにより比較的容易に生成した温水によりフロント
フランジ表面温度を制御することになる。

実施例以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における横型減圧CVD
装置の構成を示す図である。なお、図における構成要素
10〜22は上述した従来例の同符号を付したものと同様で
ある。

図において、１はヒーター22に設けたスパイラル状の
配水管であり、その一方の端を給水栓に、また他方の端
を流量計17を経て外側フロントフランジ10のウォーター
ジャケット18にそれぞれ接続してある。

以上のように構成された横型減圧CVD装置において、
フロントフランジ10に流量制御された温水を流す方法に
ついて以下に説明する。従来の横型減圧CVD装置では、
外側フロントフランジ10の水温は約40℃程度であるた
め、フロントフランジ10の冷却用としてはダストの原因
となるたい積物の付着を減少することはできない。

このことをより詳しく説明するために、第２図に横型
減圧CVD装置の外側フロントフランジ側面の表面温度と
冷却水流量の関係を冷却水温度をパラメータにして示
す。ただし、ヒーター温度は約700℃とした。この図か
ら、冷却水温度が上昇するほど、外側フロントフランジ
側面の表面温度をＯリングの耐熱温度140℃に保つため
に必要な冷却水流量が増加し、また外側フロントフラン
ジ側面の表面温度は冷却水流量の変動に影響されにくい
ことがわかる。したがって、外側フロントフランジ冷却
用に約70℃前後の温水を用いることにより、外側フロン
トフランジ側面の表面温度を比較的容易に140℃を保持
することができ、外側フロントフランジ内壁面の反応副
生成物の付着量を減らすことができる。

そこで本実施例の横型減圧CVD装置では、スパイラル
状の配水管１をヒーター22の周りに設け、ヒーター温度
を700℃とし、フローメーター17により流量を500〜700c
c/分に調整したとき、配水管１の巻数を約40にすること
で、配水管出口で約70℃の温水を確保することができ
た。

以上のように本実施例によれば、ヒーターの周りのス
パイラル状の配水管内で生成された温水を外側フロント
フランジ冷却用に用いることにより、比較的容易に所望
する外側フロントフランジ10の側面表面温度を定常的に
実現することができ、したがって外側フロントフランジ
内壁面の反応副生成物の付着量を減らすことができた。

ここではヒーター温度700℃，流量500〜700cc/分，ス
パイラルコイルの巻数を40としたが、ヒーター温度がさ
らに高くなると、冷却水温度をさらに高くしないと安定
に動作させることが困難となる。この時には流量を少な
くするか、スパイラルコイルの巻数を多くすることによ
ってさらに高い温度の冷却水を供給できる。

第３図は本発明の第２の実施例における横型減圧CVD
装置の構成を示す図である。

この実施例が第４図の従来例と異なる点は、外側リア
フランジのウォータージャケットの一方の端を給水栓
に、他方の端を流量計17を経て外側フロントフランジ10
のウォータージャケットに接続し、流量制御された温水
を流す構成とした点である。

以上のように構成された横型減圧CVD装置での外側フ
ロントフランジ10冷却用の温水生成方法を以下に説明す
る。本発明の第１の実施例における横型減圧CVD装置で
は、外側フロントフランジ10から導入された反応ガスが
ヒーター22で高温に加熱されたのちリアドア24から排気
されるため、外側リアフランジ10は相当の高温になり、
外側リアフランジ10内を通過する冷却水の温度が急激に
上昇する。ヒーター温度を700℃とし、フローメーター1
7により流量を500〜700cc/分に調整したとき、外側リア
フランジ10の冷却水出口温度は約60℃となる。

以上のように本実施例によれば、外側リアフランジ冷
却後に生成された温水を外側フロントフランジ冷却用に
用いることにより、比較的容易に所望する外側フロント
フランジ10の側面表面温度を定常的に実現することがで
き、したがって外側フロントフランジ10の内壁面の反応
副生成物の付着量を減らすことができる。

発明の効果以上のように本発明の薄膜形成装置によれば、次の効
果が得られる。

（１）外側フロントフランジを温水で冷却するので、
外側フロントフランジ内壁面の反応副生成物の付着量を
減らすことができる。

（２）温水で冷却するので、流量を高い精度で制御し
なくてもよい。

（３）ヒーターの熱を利用して温水を生成するか、外
側リアフランジ冷却後の排水を利用して温水を生成する
ので、比較的容易に温水を生成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における薄膜形成装置の
一部断面正面図、第２図は本発明の一実施例における横
型減圧CVD装置の外側フロントフランジ側面の表面温度
と冷却水流量との関係を冷却水温度をパラメータとして
示す図、第３図は本発明の第２の実施例における薄膜形
成装置の断面正面図、第４図は従来の薄膜形成装置の要
部断面正面図、第５図は同装置における冷却水（温度20
℃）の流量とフロントフランジ側面の表面温度との関係
を示す図である。１……配水管、10……外側フロントフランジ，外側リア
フランジ、12……反応管、18,19……ウォータージャケ
ット、22……ヒーター。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒型の反応管と、その反応管を加熱する
ヒータと、前記反応管の両端にＯリングを介してそれぞ
れ取りつけられた外側フロントフランジと外側リアフラ
ンジとを備え、前記外側フロントフランジのウオーター
ジャケットに流量制御された温水を流すようにした薄膜
形成装置において、前記ヒーターにスパイラル状の配水
管を設け、その配水管の一方の端を給水栓に接続し、他
方の端を流量制御手段を経て外側フロントフランジのウ
オータージャケットに接続して、前記温水が流されるこ
とを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】円筒型の反応管と、その反応管を加熱する
ヒーターと、前記反応管の両端にＯリングを介してそれ
ぞれ取りつけられた外側フロントフランジと外側リアフ
ランジとを備え、前記外側フロントフランジのウオータ
ージャケットに流量制御された温水を流すようにした薄
膜形成装置において、前記外側リアフランジのウオータ
ージャケットの一方の端を給水栓に接続し、他方の端を
流量制御手段を経て前記外側フロントフランジのウオー
タージャケットに接続して、前記温水が流されることを
特徴とする薄膜形成装置。