JP4434334B2 - Cvd装置および膜の形成方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はCVD装置に関し、特にボートアンロード時に管内に生じるパーティクルを低減したものに係る。
【0002】
【従来の技術】
常圧CVD装置(LPCVD装置)の縦形炉は、石英製インナチューブと石英製アウタチューブとを備えた二重管構造をしている。アウタチューブの下端には、ガス導入口及びガス排出口を設けたインレットフランジが気密に設けられる。ウェーハの成膜処理時、アウタチューブは加熱されて温度は高くなるが、処理に直接寄与しないインレットフランジは加熱されず温度は低い状態にある。ウェーハ処理時に発生する副生成物を含む排気ガスはインナチューブとアウタチューブとの間を通ってインレットフランジに設けた排気口から排出されるが、このとき温度の低いインレットフランジとアウタチューブとのシール部近傍に前記副生成物が付着しやすい。
【0003】
この副生成物は、例えばCVD膜としてSi3 4 膜を形成する場合にはNH4 Cl等で構成される。Si窒化膜形成用原料として、現在SiH2 Cl2 あるいはSiH4 が主として用いられており、成膜温度は700℃程度である。SiH4 −NH3 がもっともシンプルな系であるが、SiH2 Cl2 −NH3 の方が使用頻度が高い。いずれの反応によっても、目的とするSi3 4 膜の他に、副生成物であるNH4 Clが生じる。大半のNH4 Clはインレットフランジに設けた排出口から排気されるが、既述したように一部はインレットフランジとアウタチューブとのシール部近傍に付着する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述した縦形炉はインレットフランジの内壁に取り付けたチューブ受けにインナチューブがアウタチューブと同心に設けられるが、アウタチューブの内側には一重構造のインナチューブが配置されているだけである。このようにインナチューブが一重構造であると、炉内処理後、石英製インナチューブから加熱されたボートを引き抜くボートアンロード時に、ボートに載置した多数のウェーハからの輻射熱が、石英製インナチューブを透過して(ここで幾分減じられるが)、温度の低いインレットフランジのアウタチューブシール部近傍に到達し、これを加熱する。そのため、アウタチューブシール部近傍に付着しているNH4 Cl等の副生成物が蒸発し、チューブ内の汚染やパーティクルの原因になっている。
【0005】
なお、最近、チューブ材料としてシリコンカーバイド(SiC)が注目されている。これはSiCが石英に比べて堆積膜の膜剥がれを起こしにくく、メンテナンス周期を長くできるためである。そこで、石英製アウタチューブ及びインレットフランジに代えてSiC製インナチューブ及びインレットフランジを用いることが考えられるが、現在のところSiCは石英に比べて非常に高価であるため実用的でない。
【0006】
また、SiCは熱線の透過率が石英よりも低いので、石英製インナチューブに代えてSiC製インナチューブにすれば、アウタチューブシール部近傍への輻射熱の到達量が低減するため、上述したボートアンロード時の汚染問題も解消するが、上述したように、石英をSiCに置換することは経済的に困難であり、かといって石英製インナチューブを部分的にSiC製とすることも技術的に不可能である。
【0007】
本発明の課題は、ボートアンロード時、簡単かつ安価な構造で汚染やパーティクルを低減することが可能なCVD装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、炉内からボートを引き抜いて処理後のウェーハを取り出すアンロード時に、ウェーハから放出される輻射熱を遮り、外管の副生成物の付着しやすいに箇所に熱線が当たらないようにしたものである。
【0009】
これを実施するために、本発明は、石英製内管の外側に外管を同心に備えた炉を有し、ウェーハを載せたボートを前記炉内にロードしてウェーハを処理するCVD装置において、ボートアンロード時、ボート側から放出される輻射熱を遮って前記外管の副生成物の付着しやすい箇所に当たる輻射熱量を低減する遮熱管を、前記石英製内管の外側に同心に設けたものである。
【0010】
管内でボートに搭載したウェーハを熱処理するとき、処理に直接寄与しない外管の下方部は加熱されていないため温度が低くなっており、ここに副生成物が付着しやい。ウェーハ処理後、内管からボートを抜き出すボートアンロード時に、ボートが外管の温度の低い下方部にさしかかると、その下方部がボート側からの輻射熱で加熱される。しかし、本発明では、輻射熱を遮る遮熱管を石英製内管の外側に設けたので、ボートアンロード時にボート側から放出される輻射熱が遮られ、外管の副生成物が付着しやすい低温箇所に到達する輻射熱が低減する。従って、石英製外管に付着している副生成物の加熱が抑えられるため、副生成物の再蒸発が有効に防止される。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図1を用いて説明する。図1はLPCVD装置が有する縦形炉の概略構成図である。
【0012】
縦形炉1は反応管5と反応管5を加熱するヒータ2とを備える。反応管5は、石英製インナチューブ4の外側に石英製アウタチューブ3を備えて構成される。アウタチューブ3の下端にガス排気口9とガス導入口8とを設けた石英製インレットフランジ7がOリング13を介して気密に設けられる。インレットフランジ7の内壁には耐食耐熱製のチューブ受け12が設けられ、このチューブ受け12に前記インナチューブ4が前記アウタチューブ3と同心に設けられる。
【0013】
ここで石英製アウタチューブ3とインレットフランジ7とで外管11が構成され、外管11の下方部がインレットフランジ7となる。石英製インナチューブ4は内管を構成する。
【0014】
前記アウタチューブ3とインナチューブ4よりなる反応管5内に、多数枚のウェーハWを載せた石英製ボート10を挿入して密閉する。ウェーハWをアウタチューブ3の外側に設けられるヒータ2により加熱すると共に、インナチューブ4内にガス導入口8よりSi窒化膜形成用のプロセスガスを供給してインナチューブ4内を上昇させ、反応管5の頂部で向きを変え、アウタチューブ3とインナチューブ4との間を下降させて排気口9より排気する。これによりウェーハWにSi3 4 膜が生成されるとともに、NH4 Cl等の副生成物がインレットフランジ7のアウタチューブシール部近傍7a付着する。
【0015】
ウェーハWからの輻射熱をNH4 Cl等の副生成物が付着しているインレットフランジ7のアウタチューブシール部近傍7aにまで拡散させないために、SiC製遮熱チューブ6を石英製インナチューブ4の下方の外側に設置する。ここで、遮熱チューブ6の材料をセラミックであるSiC製としたのは、耐熱性、熱伝導性、耐食性をもち、強度に優れた物質でありながら、石英よりも透過率が小さいからである。このSiC製遮熱チューブ6は、副生成物の付着し易いインレットフランジ7のアウタチューブシール部近傍7aのみが、ボートアンロード時の輻射熱で加熱されないようにすればよいため短管でよく、インナチューブ4のように長い必要はない。また、遮熱チューブ6の取り付けは、インナチューブ4と同様に、インレットフランジ7の内壁に取り付けたチューブ受け12にアウタチューブ3と同心に取り付ける。このときSiC製遮熱チューブ6は、ボート10側からの輻射熱の拡散をできるだけ小さくするために、インナチューブ4寄りに取り付けることが好ましい。これによりインナチューブは部分的に二重構造となる。
【0016】
上記のような構成による作用を説明する。ウェーハ上にSi3 4 膜を成膜処理するために、多数のウェーハを搭載したボート10を反応管5内にロードして、成膜処理する。成膜処理後、ボート10を反応管5内からアンロードする。すなわち加熱されたボート10を石英製インナチューブ4から引き抜くが、その際、ボート10に載置したウェーハWからの輻射熱(数百度)が、石英製インナチューブ4を透過して、温度の低いインレットフランジ7のアウタチューブシール部近傍7aに拡散する。しかし、実施の形態では、インナチューブ4の外側に石英より熱線の透過率の小さいSiC製遮熱チューブ6を配置したので、これにより石英製インナチューブ4からの熱線が遮られ、そのため、アウタチューブシール部近傍7aに到達する熱線の量は低減し、アウタチューブシール部近傍7aは副生成物が蒸発するまでは加熱されなくなる。
【0017】
したがって、アウタチューブシール部近傍に付着しているNH4 Cl等の副生成物は再蒸発することがなく、蒸発に起因する炉内の汚染やパーティクルの発生を抑制することができる。
【0018】
また、SiC製遮熱チューブ6を設けるだけでよいので構造が簡単である。また、縦形炉1内におけるSiC製遮熱チューブ6は、石英製インナチューブ4と同様にチューブ受け12に容易に取り付ることができる。さらに、SiC製遮熱チューブは、石英製インナチューブの一部を覆うだけなので、高価な材料であっても、安価に済ますことができ、実用化が容易である。
【0019】
なお、実施の形態では、遮熱チューブをSiC製としたが、耐熱性、熱伝導性、耐薬品性、強度に優れ、石英よりも熱線の透過率が小さい物質であれば、SiC以外でもよく、例えばpoly−Siでもよい。
【0020】
また、SiC製遮熱チューブは、インレットフランジのアウタチューブシール部近傍に輻射熱が当たらないように、インナチューブの下方に配置したが、石英製アウタチューブの副生成物が付着しやすい箇所であれば、いずれに配置してもよい。また、成膜処理以外の処理、例えばアニール処理など、加熱を伴う処理の後に行われるボートアンロード時にも本発明は有効である。また、Si3 4 膜以外の副生成物が付着する場合にも適用できる。
【0021】
また、石英製インナチューブの当該部分に、輻射熱を遮ることが可能な所定厚さのSiC膜を一体に形成するようにしてもよい。また、SiC製遮熱チューブを一重ではなく、二重、三重に配置してもよい。また、本発明はLPCVD装置以外でもよく、例えば常圧PCV装置などにも適用できる。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、石英製内管の外側に遮熱管を設置するという簡単な構造で、ボートアンロード時、前記遮熱管によりボート側から輻射される熱線が遮られ、熱線が外管の副生成物の付着しやすい箇所に及ばないようにしたので、副生成物の蒸発による管内汚染やパーティクルの発生を有効に低減することができ、高品質のウェーハ処理が可能になる。また、外管の副生成物の付着しやすい箇所に熱線が及ばないように遮熱管を部分的に設置すればよいので、遮熱管を高価な材料から構成する場合であっても、材料費を節約できるので、比較的安価に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態によるCVD装置の縦形炉の概略構成図である。
【符号の説明】
3 石英製アウタチューブ
4 石英製インナチューブ(内管)
5 反応管
7 インレットフランジ
10 ボート
11 外管
W ウェーハ

Claims (4)

  1. 石英製外管と、
    該石英製外管の下端にシール部を介して設けられたガス排気口を備えるインレットフランジと、
    該インレットフランジの内壁に設けられたチューブ受けと、
    前記石英製外管の内側の前記チューブ受けに前記石英製外管と同心に設けらウェーハを載せたボートがロードされる石英製内管と、
    前記石英製内管の外側の前記チューブ受けに、前記石英製内管と同心で、ボートアンロード時に前記ボート側から放出される輻射熱を低減するために、前記チューブ受けから前記石英製外管の前記シール部の近傍にかけて設けられ、前記石英製内管よりも熱線の透過率が小さい管と、
    を備えたことを特徴とするCVD装置。
  2. 前記石英製内管よりも熱線の透過率が小さい管は、セラミック製であることを特徴とする請求項1記載のCVD装置。
  3. 前記石英製内管よりも熱線の透過率が小さい管は、SiC製又はPoly−Si製であることを特徴とする請求項1記載のCVD装置。
  4. 石英製外管と、該石英製外管の下端にシール部を介して設けられたガス排気口を備えるインレットフランジと、該インレットフランジの内壁に設けられたチューブ受けと、前記石英製外管の内側の前記チューブ受けに前記石英製外管と同心に設けられた石英製内管と、前記石英製内管の外側の前記チューブ受けに前記石英製内管と同心でボートアンロード時に前記ボート側から放出される輻射熱を低減するために、前記チューブ受けから前記石英製外管の前記シール部の近傍にかけて設けられた前記石英製内管よりも熱線の透過率が小さい管と、から構成されるCVD装置の炉内に、多数枚のウェーハを搭載したボートをロードして処理し、処理後前記ボートを前記炉内からアンロードする膜の形成方法。
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