JPH0339477A - 常圧ｃｖｄ反応炉の排気圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、常圧ＣＶＤ反応炉の排気圧制御装置に関し
、詳しくは枚葉式の常圧ＣＶＤ反応炉において排気路を
切り替えて排気圧を制御する装置に関するものである。

［従来の技術］ 半導体ＩＣの製造には、シリコンウェハに反応ガスを作
用させて酸化シリコンの薄膜を生成するプロセスがある
。薄膜の生成方法には化学気相成長法（ＣＶＤ）が有用
でありＩＣの製法として専ら使用されている。ＣＶＤ法
には当初の常圧法から、これを改良した減作法やプラズ
マ法などかあリ、それぞれに特徴がある。常圧法は、常
圧雰囲気のＦでウェハを４００〜５００＠Ｃに加熱し、
その表面に対して、反応ガス（シランガスＳｉＨ４と酸
素ガス０２　）とキャリヤーガス（窒素ガスＮ２　）の
混合気体をフローして酸化シリコン（Ｓｉ０２）を生成
する。生成プロセスでは反応ガスがすべて反応せず、未
反応のＳｉＨ４，０２と、用済みのＮ２％および反応に
より生ずる水素ガスＨ２、水蒸気８２０などの余剰ガス
が生じ、これらは外部に排出され、これに対して新たな
反応ガスが供給される。この排出と供給は勿論連続的に
行われる。また、反応プロセスは一定時間行われ、これ
が終了したときは次のウェハの処理のために、残りのガ
スを排出して代わりに不活性のＮ２を置換することが行
われる。なお、ここでは、便宜上、反応プロセスが終ｒ
した時点の残りのガスを残留ガス６２′とし、上記の余
剰ガスをＧｌ　’　として区別する。

以りの常圧法は現在でも広く使用されており、具体な反
応炉には各種の形式があるがその中にウェハを１枚づつ
処理する枚葉式がある。

第２図は、枚葉式の常圧ＣＶＤ反応炉１の構成を示すも
ので、密閉された反応室ＩＩの内部に、反応ガスＧ１　
（キャリヤーガスＮ２を含む、以下同じ）または置換ガ
スＧ２を供給するガスヘッド１２を設け、これに対して
各単体ガスを導入する配管１３がある。また、被処理の
ウェハ２を載置するテーブル１４、ウェハ２を加熱する
ヒーター型５、余剰ガスＧｔ　’または残留ガスＧ２’
に対する排気口１６が設けられている。排気口１６は排
気管３により共通排気路５に接続され、その負圧により
各ガスＧｌ　’　ｔ　Ｇ２　’がこれに排出される。な
お、テーブル１４は移動機槽重７により下降し、ウェハ
２は反応炉１の側面の出し入れ口（図示省略）より出し
入れされる。

さて、反応プロセスにおいては前記のように反応ガスＧ
ｌによりウェハ２の表面に酸化シリコンの薄膜が生ずる
が、これとともにガス中に酸化物が生成されて異物とし
て浮遊し、なかには反応室の壁などに付着するものがあ
る。そこで、反応プロセスが終ｒした時点で、−上記の
置換ガスＮ２を反応室内に導入して残留ガスＧ２’とと
もに浮遊している異物を排出し、炉内を清掃することが
行われている。

［解決しようとする課題］ 第２図に示した従来の反応炉１においては、排気１１１
Ｇとこれに接続された排気管３は、反応プロセスに対し
て適当する直径のものが使用されている。すなわち、反
応プロセスにおいては反応ガスＧｌ　は緩慢な速度でウ
ェハＬをフローして反応するもので、従って余剰ガスＧ
ｌ　’の単位時間当たりの排出量はそれほど多驕ではな
い。いま仮に、排気管３を太い直径とすると、共通排気
路４の負圧が大きく働いて必要以上に反応ガスＧｌが炉
内に導入されてしまう。一方、反応プロセスが終了後行
われるガスの置換においてはウェハ処理のタクトタイム
を短縮するために、残留ガスＧ２’を可及的速やかに排
出することが望ましい。しかしながら、排気管３は前記
のように１−分太くないので、排出に長い時間を要する
欠点がある。

次に、反応プロセスにおいては、炉内の反応ガスＧｌが
一定の供給量でフローするようにガスヘッド１２により
凡そ制御されている。しかし共通排気路４は室内の他の
反応炉と共通使用されているので、負圧はそれらの稼働
または停止により絶えず変動しており、これに影響され
て当該反応炉１の内圧が、従って反応ガスの供給量も変
動する問題がある。

この発明は、以上に鑑みてなされたもので、反応プロセ
ス終了後のガス置換を速やかに行うとともに、反応プロ
セスにおける炉内のガス圧を可及的に・定とすることの
できる排気圧制御装置を提供することを目的とするもの
である。

［課題を解決するための手段］ この発明は、密閉された反応室内に、被処理のウェハを
ａ置するテーブルと、反応室内に反応ガスまたは置換ガ
スをフローさせるガスヘッド、およびガスヘーＩドに対
向する位置に排気［」とを有し、反応プロセスにより生
じた余剰ガス、または反応プロセス終ｒｖ！ｔ、置換ガ
スに置換された残留ガスのそれぞれを、排気口より共通
の排気路に排出する枚葉式常圧ＣＶＤ反応炉における排
気圧制御装置である。排気口と共通排気路との間を接続
する排気管の直径を、残留ガスが短時間に排出できる大
きさとし、また、排気管に対して、余剰ガスを緩慢に排
出する小さい直径の分岐管を分岐し、排気管と分岐管を
切り替えて使用する。

Ｅ記において、分岐管のガス圧を検出する圧力センサと
、ＩＥカセンサの検出信号により流量制御信号を出力す
る制御回路、および分岐管に接続された流量調整器とを
設け、流量制御信号により流量調整器を制御し°ζ分岐
管に窒素ガスを注入し、共通排気路の負圧の変動を吸収
して、反応炉の内圧を一定に維持するものである。

［作用］ 以ヒの構成による排気圧制御装置によれば、反応プロセ
ス終ｒ後行われるガスの置換においては、太い直径の排
気管に対して共通排気路の負圧が大きく作用して、残留
ガスＧ２’の排出と置換ガスＮ２の導入が速やかに行わ
れ、ウェハ処理のタクトタイムが短縮される。また、反
応プロセスにおいては、切り替えられた直径の細い分岐
管に対して共通排気路の負圧が小さく作用するので、余
剰ガスＧｌ′の排出速度が小さく、従って反応ガスは炉
内に対して所定の緩慢な速度で供給される。

次に、反応プロセスにより排出される余剰ガスの圧力が
、分岐管に設けられた圧力センサにより検出されて流量
調整機構が制御され、分岐管に窒素ガスを注入すること
により、共通排気路の負圧の変動が吸収される結果、炉
内のガス圧力が一定に維持されるものである。

［実施例］ 第１図は、この発明による常圧ＣＶＤ反応炉の排気圧制
御装置の実施例に対する構成図である。

前記の第２図の場合と同様に、枚葉式の常圧ＣＶＤ反応
炉１において、密閉された反応室ｎの内部に、反応ガス
Ｇ１または置換ガスＧ２を供給するガスヘッド１２、ウ
ェハ２に対するテーブル１４とヒーター１５、余剰ガス
Ｇｌ’　または残留ガスＧ２に対する排気「１１６が設
けられ、排気口ＩＢは排気管３により共通排気路５に接
続され、その負圧により各ガスＧｌ　’　、　Ｇ２　’
がこれに排出される。この発明においては、排気口１８
と排気管３を、ガス置換の場合に残留ガスＧ２’を短時
間で排出するにト分な直径とし、排気管３にバルブＡ３
１を設けて残留ガスに対して開口する。バルブＡ３１の
前後で排気管３より直径の細い分岐管３ａを分岐し、こ
れにバルブＢ５１ａを設けて余剰ガスＧ２’に対して開
口する。

以りの排気管路の動作を説明すると、反応プロセスにお
いては、バルブＡ３１を閉じて余剰ガスＧ２′は細い分
岐管３ａにより小さい速度で共通排気路４に排出されて
、炉内の反応ガスは所定の緩慢な速度でフローする。一
方、ガスの置換においては、各バルブ３１，３１ａの操
作により排気ルートが太い排気管３に切り替えられ、残
留ガスＧ２’は大きい速度で排出されて速やかに置換が
行われる。

次に、分岐管３ａに対してそのガス圧を検出する圧力セ
ンサ６とこれに対する制御回路７を設け、また分岐管３
ａに対して窒素ガスＮ２をｉし人する流量調整Ｖ！ＩＩ
８を接続する。このルートの動作を述べると、反応プロ
セスにおいて、圧力センサ６の検出信号が制御回路７に
人力して流量制御信号が出力され、この信号により分岐
管３ａに対して流撤調整１８より注入される窒素ガスＮ
２の量を制御する。制御の方向は、共通排気路４の負圧
が大きいときは注入量を大きくシ、負正が小さいときは
小さくして分岐管３ａにかかる負圧の変動を吸収する。

これにより炉内の圧力が一定に維持され、ウェハ２に対
する反応ガスＧ、のフローが安定するものである。

［発明の効果］ 以−Ｅの説明により明らかなように、この発明による常
圧ＣＶＤ反応炉の排気圧制御装置によれば、反応プロセ
スにおいては、被処理のウェハに対して反応ガスが所定
の供給量で供給され、ガス置換においては、速やかに置
換がなされてウェハ処理のタクトタイムが従来より著し
く短縮され、さらに、従来における共通排気路の負ｔＦ
の変動による反応ガスの供給量の変動が排除されるもの
で、枚葉式の常圧ＣＶＤ反応炉の稼働率の向ヒと反応プ
ロセスの安定化に寄与する効果には大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による常圧ＣＶＤ反応炉の排気圧制
御装置の実施例における構成図、第２図は枚葉式の常圧
ＣＶＤ反応炉の構成図と排気系統の説明図である。 ｌ・・・枚葉式常圧ＣＶＤ反応炉、１１・・・反応室、
璽２・・・ガスヘッド、　　　　　１３・・・配管、目
・・・テーブル、１５・・・ヒーター１６・・・排気口
、　　　　　　１７・・・移動機構、２・・・被処理の
ウェハ、　３・・・排気管、３ａ・・・分岐管、３１・
・・バルブＡ１３１ａ・・・バルブＢ、　　　　４・・
・共通排気路、５・・・床、　　　　　　　　６・・・
圧力センサ、７・・・制御回路、　　　　８・・・流晴
調整器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）密閉された反応室内に、被処理のウェハを載置す
   るテーブルと、該反応室内に反応ガスまたは置換ガスを
   フローさせるガスヘッド、および該ガスヘッドに対向す
   る位置に排気口とを有し、反応プロセスにより生じた余
   剰ガス、または上記反応プロセス終了後、上記置換ガス
   に置換された残留ガスのそれぞれを、上記排気口より共
   通排気路に排出する枚葉式常圧ＣＶＤ反応炉において、
   上記排気口と共通排気路との間を接続する排気管の直径
   を、上記残留ガスが短時間に排出される大きい直径とし
   、該排気管に対して上記余剰ガスが緩慢に排出される小
   さい直径の分岐管を分岐し、該排気管と分岐管を切り替
   えて使用することを特徴とする、常圧ＣＶＤ反応炉の排
   気圧制御装置。
2. （２）上記において、上記分岐管のガス圧を検出する圧
   力センサと、該圧力センサの検出信号により流量制御信
   号を出力する制御回路、および該分岐管に接続された流
   量調整器とを設け、上記流量制御信号により制御された
   該流量調整器により上記分岐管に窒素ガスを注入し、上
   記共通排気路の負圧の変動を吸収して、上記反応炉の内
   圧を一定に維持することを特徴とする、請求項１記載の
   常圧ＣＶＤ反応炉の排気圧制御装置。