JP3401896B2 - 化学気相成長方法及びそれに用いる化学気相成長装置 - Google Patents
化学気相成長方法及びそれに用いる化学気相成長装置Info
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- JP3401896B2 JP3401896B2 JP03896894A JP3896894A JP3401896B2 JP 3401896 B2 JP3401896 B2 JP 3401896B2 JP 03896894 A JP03896894 A JP 03896894A JP 3896894 A JP3896894 A JP 3896894A JP 3401896 B2 JP3401896 B2 JP 3401896B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は化学気相成長方法及びそ
れに用いる化学気相成長装置、特に化学気相成長に際し
ての排気系内部の清浄化方法に関する。
れに用いる化学気相成長装置、特に化学気相成長に際し
ての排気系内部の清浄化方法に関する。
【０００２】半導体装置を製造する際の絶縁膜や誘電体
膜として、窒化シリコン(Si3N4）膜が多く用いられる。
上記Si3N4膜は化学気相成長（ＣＶＤ）法により形成さ
れるが、このSi3N4膜の気相成長においては、成長装置
に流入される材料ガスの中で膜形成に消費されるのはほ
んの一部で、大部分の材料ガスが未反応のままで排気さ
れる。そのためこの未反応の材料ガスが排気系を構成す
る排気配管や排気装置の内部で２次的に反応し、反応生
成物となって排気配管の内壁や排気装置の内部に付着す
る。そして排気配管の内壁に付着した上記反応生成物
は、バックディフュージョンによって反応室内の被処理
基板面に飛来、付着してパーティクル不良の原因にな
る。また、排気配管に設けられるバルブのシートに付着
した上記生成物はシートの密着を悪くしてバルブに内部
リークを発生させる。更にまた、排気装置内に侵入した
上記生成物は、排気装置のケーシングとロータのクリア
ランス異常による摩擦の増大を生じ過電流の原因とな
る。
膜として、窒化シリコン(Si3N4）膜が多く用いられる。
上記Si3N4膜は化学気相成長（ＣＶＤ）法により形成さ
れるが、このSi3N4膜の気相成長においては、成長装置
に流入される材料ガスの中で膜形成に消費されるのはほ
んの一部で、大部分の材料ガスが未反応のままで排気さ
れる。そのためこの未反応の材料ガスが排気系を構成す
る排気配管や排気装置の内部で２次的に反応し、反応生
成物となって排気配管の内壁や排気装置の内部に付着す
る。そして排気配管の内壁に付着した上記反応生成物
は、バックディフュージョンによって反応室内の被処理
基板面に飛来、付着してパーティクル不良の原因にな
る。また、排気配管に設けられるバルブのシートに付着
した上記生成物はシートの密着を悪くしてバルブに内部
リークを発生させる。更にまた、排気装置内に侵入した
上記生成物は、排気装置のケーシングとロータのクリア
ランス異常による摩擦の増大を生じ過電流の原因とな
る。
【０００３】ＣＶＤ装置の故障原因は、上記排気配管の
内壁や排気装置内に付着する上記２次的な反応による反
応生成物によるのが主である。そのため、上記ＣＶＤ装
置においては、排気配管や排気装置内における２次的な
反応生成物の生成及び堆積を抑制すること、及び堆積生
成物を除去することが重要な課題となる。
内壁や排気装置内に付着する上記２次的な反応による反
応生成物によるのが主である。そのため、上記ＣＶＤ装
置においては、排気配管や排気装置内における２次的な
反応生成物の生成及び堆積を抑制すること、及び堆積生
成物を除去することが重要な課題となる。
【０００４】
【従来の技術】図４は従来の減圧方式のＣＶＤ装置の一
例を示す模式構成図である。図において、51は反応室、
52Aは材料ガスＡ導入管、52Bは材料ガスＢ導入管、53は
反応用加熱ヒータ、54Aは排気配管のＡ部、54Bは排気配
管のＢ部、55は圧力センサ、56は圧力調整バルブ、57は
配管加熱用ヒータ、58は排気装置、58Aはメカニカルブ
ースタポンプ、58Bは油ロータリーポンプを示す。
例を示す模式構成図である。図において、51は反応室、
52Aは材料ガスＡ導入管、52Bは材料ガスＢ導入管、53は
反応用加熱ヒータ、54Aは排気配管のＡ部、54Bは排気配
管のＢ部、55は圧力センサ、56は圧力調整バルブ、57は
配管加熱用ヒータ、58は排気装置、58Aはメカニカルブ
ースタポンプ、58Bは油ロータリーポンプを示す。
【０００５】この図に示すように従来の例えば減圧（低
圧）方式のＣＶＤ装置は、一端部に例えば２種の異なる
材料ガスの導入管52Aと52Bを有し周囲に反応用加熱装置
53を有し、石英等からなって内部でＣＶＤ反応が行われ
る反応室（容器）51と、メカニカルブースタポンプ58A
と油ロータリーポンプ58Bにより主として構成され前記
反応容器51内を減圧状態に排気するのに用いる排気装置
58と、前記反応室（容器）51と該排気装置58間を接続す
るステンレス等からなる排気配管54A、54B、該排気配管
54A、54Bの途中に挿入される圧力センサ及び圧力調整バ
ルブ56によって主として構成され、且つ排気配管54A、5
4B等の外周に、ゴムまたはシリコーン製のテープに抵抗
加熱体を埋め込んだ発熱体や抵抗加熱体を直に巻付けて
なる配管加熱用ヒータ57を配置し、上記ヒータ57によっ
て排気配管54A、54B等の温度を80℃以上に昇温させ、そ
れによって気相成長処理に際し反応室51から排気配管54
A、54B等に流入してくる未反応の材料ガスの２次的な反
応による反応生成物が該排気配管54A、54B等の内壁に付
着するのが防止されていた。
圧）方式のＣＶＤ装置は、一端部に例えば２種の異なる
材料ガスの導入管52Aと52Bを有し周囲に反応用加熱装置
53を有し、石英等からなって内部でＣＶＤ反応が行われ
る反応室（容器）51と、メカニカルブースタポンプ58A
と油ロータリーポンプ58Bにより主として構成され前記
反応容器51内を減圧状態に排気するのに用いる排気装置
58と、前記反応室（容器）51と該排気装置58間を接続す
るステンレス等からなる排気配管54A、54B、該排気配管
54A、54Bの途中に挿入される圧力センサ及び圧力調整バ
ルブ56によって主として構成され、且つ排気配管54A、5
4B等の外周に、ゴムまたはシリコーン製のテープに抵抗
加熱体を埋め込んだ発熱体や抵抗加熱体を直に巻付けて
なる配管加熱用ヒータ57を配置し、上記ヒータ57によっ
て排気配管54A、54B等の温度を80℃以上に昇温させ、そ
れによって気相成長処理に際し反応室51から排気配管54
A、54B等に流入してくる未反応の材料ガスの２次的な反
応による反応生成物が該排気配管54A、54B等の内壁に付
着するのが防止されていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の構
成の装置による場合には、定期的に装置を分解して内部
の洗浄を行う際に、配管加熱用ヒータ57の取外し及び装
着に長時間を要し、また特に上記ヒータ57が排気配管54
A,54Bに被覆された抵抗発熱体を直に巻き付けた構造に
おいては、一層長時間の取外し装着の手番を要し、且つ
装着してから前記温度に排気配管54A,54Bを昇温するま
でに非常に長時間を要するので、装置清浄化のための装
置修理時間が大幅に長引くという問題があった。
成の装置による場合には、定期的に装置を分解して内部
の洗浄を行う際に、配管加熱用ヒータ57の取外し及び装
着に長時間を要し、また特に上記ヒータ57が排気配管54
A,54Bに被覆された抵抗発熱体を直に巻き付けた構造に
おいては、一層長時間の取外し装着の手番を要し、且つ
装着してから前記温度に排気配管54A,54Bを昇温するま
でに非常に長時間を要するので、装置清浄化のための装
置修理時間が大幅に長引くという問題があった。
【０００７】また配管の長い排気系においては、温度を
均一に保つために一定の配管長毎にヒータを分割し、そ
れぞれに温度センサと温度調節器を設ける必要があって
大規模の付帯設備を要するという問題もあった。
均一に保つために一定の配管長毎にヒータを分割し、そ
れぞれに温度センサと温度調節器を設ける必要があって
大規模の付帯設備を要するという問題もあった。
【０００８】更にまた、上記従来の構成では、排気用配
管が複雑な形状を有したり、フレキシブルである場合
に、適合した形状のヒータが形成できず、その部分の温
度を十分に上昇させることがでないために、その部分の
配管内壁での反応生成物の堆積速度が速まり、そのため
に前記定期洗浄の頻度を増す必要があって、装置の修理
工数の増大及び稼働率低下を招くという問題があった。
管が複雑な形状を有したり、フレキシブルである場合
に、適合した形状のヒータが形成できず、その部分の温
度を十分に上昇させることがでないために、その部分の
配管内壁での反応生成物の堆積速度が速まり、そのため
に前記定期洗浄の頻度を増す必要があって、装置の修理
工数の増大及び稼働率低下を招くという問題があった。
【０００９】そこで本発明は、化学気相成長に際して、
未反応材料ガスの２次的な反応により排気系内に生成堆
積する反応生成物の量を抑制すること、及び排気系内に
堆積した反応生成物の除去を容易に且つ短時間で行うこ
とを目的とする。
未反応材料ガスの２次的な反応により排気系内に生成堆
積する反応生成物の量を抑制すること、及び排気系内に
堆積した反応生成物の除去を容易に且つ短時間で行うこ
とを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、反応
室内に導入した材料ガスが該反応室内の被処理基板表面
で化学反応して薄膜を形成した後、未反応の材料ガスを
排気系を介して排気するに際し、該排気系内へ加熱され
た不活性ガスを導入して該排気系内の未反応ガスを昇温
且つ希釈することを特徴とする化学気相成長方法、若し
くは、前記排気系に導入する高温の不活性ガスで、前記
反応室内の圧力の制御を行うことを特徴とする前記化学
気相成長方法、若しくは、反応室内に導入した材料ガス
が該反応室内の被処理基板表面で化学反応して薄膜を形
成した後、未反応の材料ガスが排気系を介して排気され
る化学気相成長処理において、随時、該反応室内への材
料ガスの導入及び該被処理基板表面での化学反応を停止
した後、該排気系に、直接、プラズマレスエッチングガ
スと加熱された不活性ガスを導入し、該不活性ガスによ
り昇温希釈されたプラズマレスエッチングガスによって
反応生成物をエッチング除去する工程を有することを特
徴とする化学気相成長方法、若しくは、前記プラズマレ
スエッチングガスの導入をパルス状に断続して行うこと
を特徴とする前記化学気相成長方法、若しくは、反応ガ
ス供給機構と該反応ガス供給機構から導入された反応ガ
スによって化学気相成長処理が行われる反応室と、該反
応室に排気用配管を介して接続された該反応室内の未反
応の材料ガスを排気する排気装置とを有し、該排気用配
管に、該排気配管及び排気装置内で該未反応の材料ガス
により発生する反応生成物及びその堆積量を抑制する該
未反応材料ガスの加熱及び希釈に用いられる加熱された
不活性ガスを導入する不活性ガス導入機構が設けられて
なることを特徴とする化学気相成長装置、若しくは、反
応ガス供給機構と該反応ガス供給機構から導入された反
応ガスによって化学気相成長処理が行われる反応室と、
該反応室に排気配管を介して接続された該反応室内の未
反応の材料ガスを排気する排気装置とを有し、該排気配
管に、該未反応材料ガスにより該排気配管及び排気装置
内に堆積した反応生成物をエッチングするプラズマレス
エッチングガスと、該排気配管、排気装置の内部及び該
プラズマレスエッチングガスを加熱する高温の不活性ガ
スをそれぞれ直に導入するプラズマレスエッチングガス
導入機構及び高温不活性ガス導入機構が設けられている
ことを特徴とする化学気相成長装置、若しくは、前記プ
ラズマレスエッチングガスの導入機構がプラズマレスエ
ッチングガスをパルス状に断続的に導入する機構を含ん
でいることを特徴とする前記化学気相成長装置によって
達成される。
室内に導入した材料ガスが該反応室内の被処理基板表面
で化学反応して薄膜を形成した後、未反応の材料ガスを
排気系を介して排気するに際し、該排気系内へ加熱され
た不活性ガスを導入して該排気系内の未反応ガスを昇温
且つ希釈することを特徴とする化学気相成長方法、若し
くは、前記排気系に導入する高温の不活性ガスで、前記
反応室内の圧力の制御を行うことを特徴とする前記化学
気相成長方法、若しくは、反応室内に導入した材料ガス
が該反応室内の被処理基板表面で化学反応して薄膜を形
成した後、未反応の材料ガスが排気系を介して排気され
る化学気相成長処理において、随時、該反応室内への材
料ガスの導入及び該被処理基板表面での化学反応を停止
した後、該排気系に、直接、プラズマレスエッチングガ
スと加熱された不活性ガスを導入し、該不活性ガスによ
り昇温希釈されたプラズマレスエッチングガスによって
反応生成物をエッチング除去する工程を有することを特
徴とする化学気相成長方法、若しくは、前記プラズマレ
スエッチングガスの導入をパルス状に断続して行うこと
を特徴とする前記化学気相成長方法、若しくは、反応ガ
ス供給機構と該反応ガス供給機構から導入された反応ガ
スによって化学気相成長処理が行われる反応室と、該反
応室に排気用配管を介して接続された該反応室内の未反
応の材料ガスを排気する排気装置とを有し、該排気用配
管に、該排気配管及び排気装置内で該未反応の材料ガス
により発生する反応生成物及びその堆積量を抑制する該
未反応材料ガスの加熱及び希釈に用いられる加熱された
不活性ガスを導入する不活性ガス導入機構が設けられて
なることを特徴とする化学気相成長装置、若しくは、反
応ガス供給機構と該反応ガス供給機構から導入された反
応ガスによって化学気相成長処理が行われる反応室と、
該反応室に排気配管を介して接続された該反応室内の未
反応の材料ガスを排気する排気装置とを有し、該排気配
管に、該未反応材料ガスにより該排気配管及び排気装置
内に堆積した反応生成物をエッチングするプラズマレス
エッチングガスと、該排気配管、排気装置の内部及び該
プラズマレスエッチングガスを加熱する高温の不活性ガ
スをそれぞれ直に導入するプラズマレスエッチングガス
導入機構及び高温不活性ガス導入機構が設けられている
ことを特徴とする化学気相成長装置、若しくは、前記プ
ラズマレスエッチングガスの導入機構がプラズマレスエ
ッチングガスをパルス状に断続的に導入する機構を含ん
でいることを特徴とする前記化学気相成長装置によって
達成される。
【００１１】
【作用】図１は本発明の原理説明用の模式構成図であ
る。同図において、１は化学気相成長が行われる反応
室、2Aは材料ガスＡ導入管、2Bは材料ガスＢ導入管、３
は反応用加熱装置、4Aは排気配管のＡ部、4Bは排気配管
のＢ部、５は圧力センサ、６は圧力調整バルブ、７は排
気系、８は排気装置、8Aはメカニカルブースタポンプ、
8Bは油ロータリーポンプ、９は高温不活性ガス導入機
構、10はプラズマレスエッチングガス導入機構を示す。
る。同図において、１は化学気相成長が行われる反応
室、2Aは材料ガスＡ導入管、2Bは材料ガスＢ導入管、３
は反応用加熱装置、4Aは排気配管のＡ部、4Bは排気配管
のＢ部、５は圧力センサ、６は圧力調整バルブ、７は排
気系、８は排気装置、8Aはメカニカルブースタポンプ、
8Bは油ロータリーポンプ、９は高温不活性ガス導入機
構、10はプラズマレスエッチングガス導入機構を示す。
【００１２】本発明の一方法においては、例えばSi3N4
膜等の低圧化学気相成長に際して、図１(a)に示すよう
に、材料ガス導入管2A、2Bから材料ガスＡ及びＢを供給
し、反応室１内の温度を上昇し且つ排気装置８を稼働し
て反応室１内を所定の圧力に減圧して反応室１内の図示
しない被処理基板上にSi3Ｎ4膜の成長を行っている状態
において、同時に、反応室１と排気装置８とを接続する
排気配管４(4A〜4B)内に、例えば反応室１に近い例えば
Ａ部4Aから高温不活性ガス導入機構９を介して80℃程度
に加熱した高温の不活性ガスIGhを流入してやる。（こ
の不活性ガスIGhは反応室１内の圧力調整機能を持たせ
られることもある。）そして、それにより排気系７に流
入する未反応材料ガスFGを希釈すると共に、該未反応材
料ガスFG自体を加熱する。そのため従来のように、未反
応ガス昇温のために排気配管4A、4B等を外部から加熱す
るヒータを設ける必要がなく装置構成が簡略化されると
同時に、前記のように未反応材料ガスFGは希釈と加熱が
同時になされるので、反応生成物の発生が大幅に抑制さ
れる。また、反応生成物の生成及び堆積は、反応室１の
直後の温度が急激に低下した個所や、排気系７内でのガ
スの流れのコンダクタンスが急激に変化する個所で発生
し易いが、前者の温度変化については、本発明により反
応室１から排気装置８までの排気配管4A〜4B内での温度
勾配がガスの流れに沿ってなだらかになるので、一層の
反応生成物の生成・堆積抑制の効果を生ずる。また後者
のコンダクタンスの変化は、一般的に反応室１直後のバ
ルブ６で最も急激であるが、この部分は高温不活性ガス
IGhの導入機構９の接続部に近く、未反応材料ガスFGを
高温に保てるので反応生成物の発生を防止できる。以上
により、本発明に係る第１の方法では、排気系内におけ
る未反応材料ガスの２次的な反応による反応生成物の生
成・堆積量が従来に比べ一層抑制される。
膜等の低圧化学気相成長に際して、図１(a)に示すよう
に、材料ガス導入管2A、2Bから材料ガスＡ及びＢを供給
し、反応室１内の温度を上昇し且つ排気装置８を稼働し
て反応室１内を所定の圧力に減圧して反応室１内の図示
しない被処理基板上にSi3Ｎ4膜の成長を行っている状態
において、同時に、反応室１と排気装置８とを接続する
排気配管４(4A〜4B)内に、例えば反応室１に近い例えば
Ａ部4Aから高温不活性ガス導入機構９を介して80℃程度
に加熱した高温の不活性ガスIGhを流入してやる。（こ
の不活性ガスIGhは反応室１内の圧力調整機能を持たせ
られることもある。）そして、それにより排気系７に流
入する未反応材料ガスFGを希釈すると共に、該未反応材
料ガスFG自体を加熱する。そのため従来のように、未反
応ガス昇温のために排気配管4A、4B等を外部から加熱す
るヒータを設ける必要がなく装置構成が簡略化されると
同時に、前記のように未反応材料ガスFGは希釈と加熱が
同時になされるので、反応生成物の発生が大幅に抑制さ
れる。また、反応生成物の生成及び堆積は、反応室１の
直後の温度が急激に低下した個所や、排気系７内でのガ
スの流れのコンダクタンスが急激に変化する個所で発生
し易いが、前者の温度変化については、本発明により反
応室１から排気装置８までの排気配管4A〜4B内での温度
勾配がガスの流れに沿ってなだらかになるので、一層の
反応生成物の生成・堆積抑制の効果を生ずる。また後者
のコンダクタンスの変化は、一般的に反応室１直後のバ
ルブ６で最も急激であるが、この部分は高温不活性ガス
IGhの導入機構９の接続部に近く、未反応材料ガスFGを
高温に保てるので反応生成物の発生を防止できる。以上
により、本発明に係る第１の方法では、排気系内におけ
る未反応材料ガスの２次的な反応による反応生成物の生
成・堆積量が従来に比べ一層抑制される。
【００１３】また、図１(b)に示すように、反応室１に
おけ気相成長及び材料ガスの供給を随時停止した後（従
って反応室１側から流れてくる未反応の材料ガスFGは無
い）、排気配管のＡ部4Aに例えばプラズマレスエッチン
グガス導入機構10を介して反応生成物に対してエッチン
グ性を有するプラズマレスエッチングガスEGを流入する
と、流入されたプラズマレスエッチングガスEGが排気配
管4A、4B（圧力調整バルブ６を含む）及び排気装置８の
メカニカルブースタポンプ8A、油ロータリーポンプ8B経
て排出される過程でそれらの内部に前記未反応ガスの２
次的反応により堆積していた反応生成物はエッチング除
去され、排気系が清浄化される。
おけ気相成長及び材料ガスの供給を随時停止した後（従
って反応室１側から流れてくる未反応の材料ガスFGは無
い）、排気配管のＡ部4Aに例えばプラズマレスエッチン
グガス導入機構10を介して反応生成物に対してエッチン
グ性を有するプラズマレスエッチングガスEGを流入する
と、流入されたプラズマレスエッチングガスEGが排気配
管4A、4B（圧力調整バルブ６を含む）及び排気装置８の
メカニカルブースタポンプ8A、油ロータリーポンプ8B経
て排出される過程でそれらの内部に前記未反応ガスの２
次的反応により堆積していた反応生成物はエッチング除
去され、排気系が清浄化される。
【００１４】本発明に係る他の方法では、上記プラズマ
レスエッチングガスEGの流入に加え、高温不活性ガス導
入機構９を介して例えば80℃程度に加熱した高温の不活
性ガスIGhを流入してやり、それによって上記プラズマ
レスエッチングガスEGを加熱希釈してやって反応生成物
のエッチング速度の増大や、微細部分の堆積物の除去効
果の増大が図られる。また、上記高温の不活性ガスIGh
によって排気配管4A、4B（圧力調整バルブ６を含む）を
内壁面も昇温するので、エッチング生成物の再付着も防
止される。
レスエッチングガスEGの流入に加え、高温不活性ガス導
入機構９を介して例えば80℃程度に加熱した高温の不活
性ガスIGhを流入してやり、それによって上記プラズマ
レスエッチングガスEGを加熱希釈してやって反応生成物
のエッチング速度の増大や、微細部分の堆積物の除去効
果の増大が図られる。また、上記高温の不活性ガスIGh
によって排気配管4A、4B（圧力調整バルブ６を含む）を
内壁面も昇温するので、エッチング生成物の再付着も防
止される。
【００１５】以上から上記本発明に係る一方法において
は、排気系内の反応生成物汚染が抑制され、また本発明
に係る他の方法においては装置の内部から排気系の清浄
化が図れるので、何れの場合でも、排気系からのバック
ディフュージョンによる被処理基板面のパーティクル汚
染が防止されると共に、当該化学気相成長装置の分解洗
浄修理の間隔が延長でき、装置の稼働率の向上及び装置
修理工数の低減が図れる。
は、排気系内の反応生成物汚染が抑制され、また本発明
に係る他の方法においては装置の内部から排気系の清浄
化が図れるので、何れの場合でも、排気系からのバック
ディフュージョンによる被処理基板面のパーティクル汚
染が防止されると共に、当該化学気相成長装置の分解洗
浄修理の間隔が延長でき、装置の稼働率の向上及び装置
修理工数の低減が図れる。
【００１６】また、本発明によれば、排気系における反
応生成物の発生の抑制、或いは反応生成物のエッチング
の加速を行うための排気系の加熱が高温不活性ガスによ
って内部からなされるので、排気系の配管の外周に加熱
装置や温度制御機構等を設ける必要がなくなり、装置が
簡略化されるとともに、分解修理に際しての手間も大幅
に減少する。
応生成物の発生の抑制、或いは反応生成物のエッチング
の加速を行うための排気系の加熱が高温不活性ガスによ
って内部からなされるので、排気系の配管の外周に加熱
装置や温度制御機構等を設ける必要がなくなり、装置が
簡略化されるとともに、分解修理に際しての手間も大幅
に減少する。
【００１７】
【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図２は本発明に係る化学気相成長（ＣＶＤ）装
置の第１の実施例の模式構成図、図３は同第２の実施例
の模式構成図である。全図を通じ同一対象物は同一符号
で示す。
明する。図２は本発明に係る化学気相成長（ＣＶＤ）装
置の第１の実施例の模式構成図、図３は同第２の実施例
の模式構成図である。全図を通じ同一対象物は同一符号
で示す。
【００１８】本発明に係る第１の気相成長方法に用いる
ＣＶＤ装置は、例えば図２に示すように、材料ガスＡ導
入管12A及び材料ガスＢ導入管12Bを備え且つ外周に反応
用の加熱装置13を有して化学気相成長が行われる反応室
11と、該反応室11に、途中に圧力調整バルブ16を含んだ
排気配管14A、14Bを介して接続された、前記反応室11の
未反応材料ガスFGを排気し、且つ該反応室11内を所定の
圧力に減圧する排気装置18（メカニカルブースタポンプ
18Aと油ロータリーポンプ18Bとからなる）とによって主
として構成され、且つ反応室11に近い前記排気配管14A
に、例えば流量系19Aと熱交換器19Bとストップバルブ19
Cからなる高温不活性ガス導入機構19が設けられる。こ
の実施例においては、上記高温不活性ガス導入機構19が
圧力センサ15及び圧力コントローラ20を介して反応室11
内の圧力の自動制御にも用いられる。なお、17は途中に
圧力調整バルブ16を含んだ排気配管14A、14B及び排気装
置18によって構成される排気系を示す。
ＣＶＤ装置は、例えば図２に示すように、材料ガスＡ導
入管12A及び材料ガスＢ導入管12Bを備え且つ外周に反応
用の加熱装置13を有して化学気相成長が行われる反応室
11と、該反応室11に、途中に圧力調整バルブ16を含んだ
排気配管14A、14Bを介して接続された、前記反応室11の
未反応材料ガスFGを排気し、且つ該反応室11内を所定の
圧力に減圧する排気装置18（メカニカルブースタポンプ
18Aと油ロータリーポンプ18Bとからなる）とによって主
として構成され、且つ反応室11に近い前記排気配管14A
に、例えば流量系19Aと熱交換器19Bとストップバルブ19
Cからなる高温不活性ガス導入機構19が設けられる。こ
の実施例においては、上記高温不活性ガス導入機構19が
圧力センサ15及び圧力コントローラ20を介して反応室11
内の圧力の自動制御にも用いられる。なお、17は途中に
圧力調整バルブ16を含んだ排気配管14A、14B及び排気装
置18によって構成される排気系を示す。
【００１９】本発明に係る第１の方法においては、例え
ば上記図２の装置を用い、材料ガス導入管12A及び12Bか
らジクロルシラン(SiH2Cl2）とアンモニア(NH3）を１：
１の割合で供給し、且つ排気装置18の稼働及び圧力調整
バルブ16の制御により反応室11内を例えば１torrに減圧
した状態で加熱装置13により反応室11内の被処理基板
（図示せず）を800℃に加熱して該被処理基板（図示せ
ず）上にSi3N4膜の成長を行う。
ば上記図２の装置を用い、材料ガス導入管12A及び12Bか
らジクロルシラン(SiH2Cl2）とアンモニア(NH3）を１：
１の割合で供給し、且つ排気装置18の稼働及び圧力調整
バルブ16の制御により反応室11内を例えば１torrに減圧
した状態で加熱装置13により反応室11内の被処理基板
（図示せず）を800℃に加熱して該被処理基板（図示せ
ず）上にSi3N4膜の成長を行う。
【００２０】そして、この成長処理と同時に高温不活性
ガス導入機構19のストップバルブ19Cを開き、熱交換器1
9Bによって例えば80℃に加熱された高温不活性ガスIGh
を例えば材料ガスと同程度の流量で流入し、且つ圧力セ
ンサ15及び圧力コントローラ20を介し且つ圧力調整バル
ブを調整して反応室11内の圧力を前記１torrに制御し、
引き続き成長を行う。ここで、不活性ガスには例えばヘ
リウム(He)が用いられる。
ガス導入機構19のストップバルブ19Cを開き、熱交換器1
9Bによって例えば80℃に加熱された高温不活性ガスIGh
を例えば材料ガスと同程度の流量で流入し、且つ圧力セ
ンサ15及び圧力コントローラ20を介し且つ圧力調整バル
ブを調整して反応室11内の圧力を前記１torrに制御し、
引き続き成長を行う。ここで、不活性ガスには例えばヘ
リウム(He)が用いられる。
【００２１】このようにすると、反応室11から排気系17
に排出されてくる未反応材料ガスFGは高温不活性ガスIG
hによってほぼ１／２の濃度に希釈されると共に高温不
活性ガスIGhとほぼ等しい80℃程度の温度に加熱され、
且つ排気系17の内部のガスに、その流れに沿って順次低
下する温度勾配が形成される。そしてまた、排気系17の
内壁面もガス流によって上記温度勾配に沿って同様な温
度に加熱される。
に排出されてくる未反応材料ガスFGは高温不活性ガスIG
hによってほぼ１／２の濃度に希釈されると共に高温不
活性ガスIGhとほぼ等しい80℃程度の温度に加熱され、
且つ排気系17の内部のガスに、その流れに沿って順次低
下する温度勾配が形成される。そしてまた、排気系17の
内壁面もガス流によって上記温度勾配に沿って同様な温
度に加熱される。
【００２２】従って、反応室11から排気装置18に至る排
気系の内部に急激な温度降下を伴う個所がなくなり、且
つ未反応材料ガスFGが希釈されることから、排気系17内
において未反応材料ガスFGの２次的な反応は抑制され、
該２次的な反応による生成物の量は減少する。また、排
気系17即ち排気配管14A、圧力調整バルブ16、排気配管1
4B、排気装置18等の内壁面もその部分を通過する未反応
材料ガスFGとほぼ同様の温度に加熱され未反応材料ガス
FGとの間に大きな温度差を生ずることがなくなるので、
それらの内壁面に堆積する反応生成物の量も大幅に減少
する。
気系の内部に急激な温度降下を伴う個所がなくなり、且
つ未反応材料ガスFGが希釈されることから、排気系17内
において未反応材料ガスFGの２次的な反応は抑制され、
該２次的な反応による生成物の量は減少する。また、排
気系17即ち排気配管14A、圧力調整バルブ16、排気配管1
4B、排気装置18等の内壁面もその部分を通過する未反応
材料ガスFGとほぼ同様の温度に加熱され未反応材料ガス
FGとの間に大きな温度差を生ずることがなくなるので、
それらの内壁面に堆積する反応生成物の量も大幅に減少
する。
【００２３】また本発明に係る第２の気相成長方法に用
いるＣＶＤ装置は、例えば図３に示すように、図２で説
明した高温不活性ガス導入機構19と、第１のストップバ
ルブ10A、流量系10B、第２のストップバルブ10Cとから
なり、図示しないエッチングガスのボンベに通ずるプラ
ズマレスエッチングガス導入機構10が接続され、他の部
分は図２と同様に構成される。なお、この装置において
排気配管14Bに反応生成物がコーナ部に堆積し易いフレ
キシブル配管14BFを用いている。
いるＣＶＤ装置は、例えば図３に示すように、図２で説
明した高温不活性ガス導入機構19と、第１のストップバ
ルブ10A、流量系10B、第２のストップバルブ10Cとから
なり、図示しないエッチングガスのボンベに通ずるプラ
ズマレスエッチングガス導入機構10が接続され、他の部
分は図２と同様に構成される。なお、この装置において
排気配管14Bに反応生成物がコーナ部に堆積し易いフレ
キシブル配管14BFを用いている。
【００２４】本発明に係る第２の方法においては、例え
ば図３に示す装置を用い、従来通りの方法で、例えば材
料ガス導入管12A及び12Bからジクロルシラン(SiH2Cl2）
とアンモニア(NH3）を１：１の割合で供給し、且つ排気
装置18の稼働及び圧力調整バルブ16により反応室11内を
例えば１torrに減圧した状態で加熱装置13により反応室
11内の被処理基板（図示せず）を800℃に加熱して該被
処理基板（図示せず）上にSi3N4膜の成長を行う。この
際に、排気配管14A、圧力調整バルブ16、排気配管14B、
排気装置18等の排気系の内壁面には未反応材料ガスFGの
２次的な反応によりSi3N4が順次厚く堆積されて行く。
そこで、随時、材料ガスの供給及び反応室11内の加熱を
中断して気相成長処理を停止する。なお、排気系はその
まま機能させておく。この状態で反応室11側から排気配
管14A、圧力調整バルブ16、排気配管14B、排気装置18等
からなる排気系17に流れ込んでくる未反応の材料ガスFG
はなくなる。
ば図３に示す装置を用い、従来通りの方法で、例えば材
料ガス導入管12A及び12Bからジクロルシラン(SiH2Cl2）
とアンモニア(NH3）を１：１の割合で供給し、且つ排気
装置18の稼働及び圧力調整バルブ16により反応室11内を
例えば１torrに減圧した状態で加熱装置13により反応室
11内の被処理基板（図示せず）を800℃に加熱して該被
処理基板（図示せず）上にSi3N4膜の成長を行う。この
際に、排気配管14A、圧力調整バルブ16、排気配管14B、
排気装置18等の排気系の内壁面には未反応材料ガスFGの
２次的な反応によりSi3N4が順次厚く堆積されて行く。
そこで、随時、材料ガスの供給及び反応室11内の加熱を
中断して気相成長処理を停止する。なお、排気系はその
まま機能させておく。この状態で反応室11側から排気配
管14A、圧力調整バルブ16、排気配管14B、排気装置18等
からなる排気系17に流れ込んでくる未反応の材料ガスFG
はなくなる。
【００２５】その後、排気装置18の運転を継続した状態
で、排気系17内に、排気配管14Aからプラズマレスエッ
チングガス導入機構10を経てSi3N4に対して強いエッチ
ング性を有する前記実施例同様のClF3からなるエッチン
グガスガス(EG)を流入すると同時に、高温不活性ガス導
入機構19を介し排気配管14Aから80℃程度に加熱された
不活性ガスIGh（例えばHe）を導入し、上記エッチング
ガスEG及び排気系17の内壁面を加熱してやる。そして、
上記加熱されたエッチングガスEGが排気系17を構成する
排気配管14A、14B（圧力調整バルブ16を含む）及び排気
装置18のメカニカルブースタポンプ18A、油ロータリー
ポンプ18B経て排出される過程でそれらの内部に前記未
反応ガスFGの２次的反応により堆積していた反応生成物
のSi3Ｎ4はエッチング除去され、排気系17の内部が清浄
化される。
で、排気系17内に、排気配管14Aからプラズマレスエッ
チングガス導入機構10を経てSi3N4に対して強いエッチ
ング性を有する前記実施例同様のClF3からなるエッチン
グガスガス(EG)を流入すると同時に、高温不活性ガス導
入機構19を介し排気配管14Aから80℃程度に加熱された
不活性ガスIGh（例えばHe）を導入し、上記エッチング
ガスEG及び排気系17の内壁面を加熱してやる。そして、
上記加熱されたエッチングガスEGが排気系17を構成する
排気配管14A、14B（圧力調整バルブ16を含む）及び排気
装置18のメカニカルブースタポンプ18A、油ロータリー
ポンプ18B経て排出される過程でそれらの内部に前記未
反応ガスFGの２次的反応により堆積していた反応生成物
のSi3Ｎ4はエッチング除去され、排気系17の内部が清浄
化される。
【００２６】従って、その後に再開する化学気相成長に
おいて排気系からのバックディフュージョンにより反応
生成物粒が飛来して被処理面にパーティクル不良を発生
させたり、排気系内面から剥離した反応生成物粒の存在
によって生ずるバルブのリークや排気装置の発熱等の障
害は回避される。
おいて排気系からのバックディフュージョンにより反応
生成物粒が飛来して被処理面にパーティクル不良を発生
させたり、排気系内面から剥離した反応生成物粒の存在
によって生ずるバルブのリークや排気装置の発熱等の障
害は回避される。
【００２７】なお、この第２の方法は前記のようにエッ
チングガスEG及び排気系17の内壁面が加熱される。従っ
て、排気配管に反応生成物が厚く堆積し易いコーナ部を
有する図示のようなフレキシブル配管14BFを用いた場合
にも、そのコーナ部に堆積する反応生成物は容易に除去
され、清浄化時間の短縮が図れる。
チングガスEG及び排気系17の内壁面が加熱される。従っ
て、排気配管に反応生成物が厚く堆積し易いコーナ部を
有する図示のようなフレキシブル配管14BFを用いた場合
にも、そのコーナ部に堆積する反応生成物は容易に除去
され、清浄化時間の短縮が図れる。
【００２８】また、プラズマレスエッチングガスの導入
機構に図示しないガス流のON-OFF機構を付加し、それに
よって排気系内にエッチングガスをパルス状に断続的に
流入するようにすれば、エッチングガスの摩擦によって
反応生成物の表面を剥離しながらエッチングできるの
で、エッチング効果が増し、反応生成物の除去が一層促
進される。
機構に図示しないガス流のON-OFF機構を付加し、それに
よって排気系内にエッチングガスをパルス状に断続的に
流入するようにすれば、エッチングガスの摩擦によって
反応生成物の表面を剥離しながらエッチングできるの
で、エッチング効果が増し、反応生成物の除去が一層促
進される。
【００２９】以上実施例において本発明を、減圧ＣＶＤ
処理について説明したが、本発明は、減圧系で行われる
プラズマＣＶＤ処理は勿論、常圧のＣＶＤ処理において
も有効であり、更にドライエッチング処理にも提供する
ことができる。
処理について説明したが、本発明は、減圧系で行われる
プラズマＣＶＤ処理は勿論、常圧のＣＶＤ処理において
も有効であり、更にドライエッチング処理にも提供する
ことができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明のように、本発明に係る一方法
によれば、化学気相成長装置の排気系内の反応生成物汚
染が抑制され、また他の方法によれば装置を分解せずに
上記排気系内部の清浄化が図れる。
によれば、化学気相成長装置の排気系内の反応生成物汚
染が抑制され、また他の方法によれば装置を分解せずに
上記排気系内部の清浄化が図れる。
【００３１】従って本発明は、排気系からのバックディ
フュージョンによる被処理基板面のパーティクル汚染の
防止に有効であると共に、当該化学気相成長装置の分解
洗浄修理の間隔の延長を可能にし、化学気相成長装置の
稼働率の向上及び洗浄修理工数の低減にも大きく寄与す
る。
フュージョンによる被処理基板面のパーティクル汚染の
防止に有効であると共に、当該化学気相成長装置の分解
洗浄修理の間隔の延長を可能にし、化学気相成長装置の
稼働率の向上及び洗浄修理工数の低減にも大きく寄与す
る。
【００３２】また、本発明によれば、上記排気系内部の
反応生成物の発生の抑制及び反応生成物除去に際しての
排気系の加熱が、高温不活性ガスによって排気系の内部
からなされるので、排気系の配管の外周に加熱装置や温
度制御機構等を設ける必要がなくなり装置が簡略化され
ると共に、この点でも分解修理に際しての工数の低減が
図れる。
反応生成物の発生の抑制及び反応生成物除去に際しての
排気系の加熱が、高温不活性ガスによって排気系の内部
からなされるので、排気系の配管の外周に加熱装置や温
度制御機構等を設ける必要がなくなり装置が簡略化され
ると共に、この点でも分解修理に際しての工数の低減が
図れる。
【図１】 本発明の原理説明用の模式構成図
【図２】 本発明に係るＣＶＤ装置の第１の実施例の模
式構成図
式構成図
【図３】 本発明に係るＣＶＤ装置の第２の実施例の模
式構成図
式構成図
【図４】 従来のＣＶＤ装置の模式構成図
１ 反応室
2A、2B 材料ガス導入管
３ 反応用加熱装置
4A、4B 排気配管
５ 圧力センサ
６ 圧力調整バルブ
７ 排気系
８ 排気装置
8A メカニカルブースタポンプ
8B 油ロータリーポンプ
９ 高温不活性ガス導入機構
10 プラズマレスエッチングガス導入機構
FG 未反応材料ガス
IGh 高温不活性ガス
EG プラズマレスエッチングガス
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/31
C23C 16/44
C23C 16/455
C23F 4/00
H01L 21/205
Claims (7)
- 【請求項１】 反応室内に導入した材料ガスが該反応室
内の被処理基板表面で化学反応して薄膜を形成した後、
未反応の材料ガスを排気系を介して排気するに際し、 該排気系内へ加熱された不活性ガスを導入して該排気系
内の未反応ガスを昇温且つ希釈することを特徴とする化
学気相成長方法。 - 【請求項２】 前記排気系に導入する高温の不活性ガス
で、前記反応室内の圧力の制御を行うことを特徴とする
請求項１記載の化学気相成長方法。 - 【請求項３】 反応室内に導入した材料ガスが該反応室
内の被処理基板表面で化学反応して薄膜を形成した後、
未反応の材料ガスが排気系を介して排気される化学気相
成長処理において、 随時、該反応室内への材料ガスの導入及び該被処理基板
表面での化学反応を停止した後、該排気系に、直接、プ
ラズマレスエッチングガスと加熱された不活性ガスを導
入し、該不活性ガスにより昇温希釈されたプラズマレス
エッチングガスによって反応生成物をエッチング除去す
る工程を有することを特徴とする化学気相成長方法。 - 【請求項４】 前記プラズマレスエッチングガスの導入
をパルス状に断続して行うことを特徴とする請求項３記
載の化学気相成長方法。 - 【請求項５】 反応ガス供給機構と該反応ガス供給機構
から導入された反応ガスによって化学気相成長処理が行
われる反応室と、該反応室に排気用配管を介して接続さ
れた該反応室内の未反応の材料ガスを排気する排気装置
とを有し、該排気用配管に、該排気配管及び排気装置内
で該未反応の材料ガスにより発生する反応生成物及びそ
の堆積量を抑制する該未反応材料ガスの加熱及び希釈に
用いられる加熱された不活性ガスを導入する不活性ガス
導入機構が設けられてなることを特徴とする化学気相成
長装置。 - 【請求項６】 反応ガス供給機構と該反応ガス供給機構
から導入された 反応ガスによって化学気相成長処理が行
われる反応室と、該反応室に排気配管を介して接続され
た該反応室内の未反応の材料ガスを排気する排気装置と
を有し、該排気配管に、該未反応材料ガスにより該排気
配管及び排気装置内に堆積した反応生成物をエッチング
するプラズマレスエッチングガスと、該排気配管、排気
装置の内部及び該プラズマレスエッチングガスを加熱す
る高温の不活性ガスをそれぞれ直に導入するプラズマレ
スエッチングガス導入機構及び高温不活性ガス導入機構
が設けられていることを特徴とする化学気相成長装置。 - 【請求項７】 前記プラズマレスエッチングガスの導入
機構がプラズマレスエッチングガスをパルス状に断続的
に導入する機構を含んでいることを特徴とする請求項６
記載の化学気相成長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03896894A JP3401896B2 (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 化学気相成長方法及びそれに用いる化学気相成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03896894A JP3401896B2 (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 化学気相成長方法及びそれに用いる化学気相成長装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07249617A JPH07249617A (ja) | 1995-09-26 |
| JP3401896B2 true JP3401896B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=12539968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03896894A Expired - Lifetime JP3401896B2 (ja) | 1994-03-10 | 1994-03-10 | 化学気相成長方法及びそれに用いる化学気相成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3401896B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003209101A (ja) * | 2002-01-17 | 2003-07-25 | Tokura Kogyo Kk | Ｃｖｄ排気系配管における塩化アンモニウムの付着防止方法 |
| JP4498901B2 (ja) * | 2004-11-29 | 2010-07-07 | 積水化学工業株式会社 | 成膜装置の排気方法 |
| JP4540059B2 (ja) * | 2005-07-05 | 2010-09-08 | 創研工業株式会社 | Ｃｖｄ装置の排気系配管への副生成物の付着防止方法、及び副生成物の付着防止機能を備えたｃｖｄ装置 |
-
1994
- 1994-03-10 JP JP03896894A patent/JP3401896B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07249617A (ja) | 1995-09-26 |
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