JPH06349738A

JPH06349738A - 縦型減圧ｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH06349738A
Application number: JP13706293A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Harashima; 啓一原島
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】縦型減圧ＣＶＤ装置において、成膜中のボート
回転を不要とすることにより、パーティクルの発生を低
減し、定期メンテナンスを簡略化して装置稼働率の向上
を図る。【構成】ウェハ６を搭載したボート７を置く保温筒８ａ
が、整流板あるいは溝、貫通穴等を有するバッフル板１
３ａを多段に重ねて構成され、この保温筒８ａの直下中
央部より導入された原料ガスを各バッフル板１３ａの間
から均等に噴き出して拡散させ、ボート７の回転を行わ
ずにウェハ６の膜厚面内均一性を維持する。これによ
り、ボート回転の際発生していたパーティクルがなくな
り、かつ回転部のメンテナンスも不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造工程に
おいて半導体ウェハ（以下、単にウェハと称する）上に
薄膜を生成するための縦型減圧ＣＶＤ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の縦型減圧ＣＶＤ装置は、図７の断
面図に示すように、アウター管１と、インナー管２と、
これらの反応管内を所定の温度に保つためのヒーター３
と、反応管内の密閉を行うハッチ４と、反応管内を減圧
状態にし反応ガスの排気を行うためのポンプ５とを有す
る。ウェハ６はボート７上に搭載され、このボート７を
保持する石英製の保温筒８ｂが設置されている。さら
に、ボート７および保温筒８ｂを回転させるためのモー
ター９と、回転部の密閉のための磁気シール１０を有し
ている。

【０００３】この減圧ＣＶＤ装置によるウェハの成膜
は、ヒーターにより所定の温度に保たれた反応管内にウ
ェハを搭載したボートを挿入し、ハッチにより反応管を
密閉し、ポンプにより反応管内を０．１〜１０ｔｏｒｒ
程度の減圧状態にし、その後、原料ガスを供給し、ウェ
ハ上に成膜を行う。成膜した膜厚の面内均一性を保つた
めに、成膜中はモーターによりボートを回転させてい
る。

【０００４】また、この他にも図８の斜視図に示すよう
に、自転公転するボート７にウェハ６を搭載し、側壁に
複数の開口を有する筒型の石英ノズル１１を中央に配置
し、石英ノズル１１に導入した原料ガスをインナー管２
の側壁より排気することによってガス流をウェハ６と平
行にし、面内均一性の向上を図った装置（特開昭６３−
３００５１２号公報）や、図９の断面図に示すように、
リング状ノズル１２をボート７の下部に設置し、このノ
ズル１２の複数の開口より原料ガスを噴出させ、ボート
７を回転させずに原料ガスの水平方向の濃度分布を改善
し、面内均一性の向上を図った装置（実開平１−７３９
３０号公報）も提案されている。

【０００５】さらに、図１０の断面図に示すように、原
料ガスの導入口を複数にしてそれぞれ対角線上に配置
し、同時に原料ガスを導入することにより水平方向のガ
ス濃度分布を改善し、面内均一性を向上させようとする
装置も実用化されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、図７
に示す従来の縦型減圧ＣＶＤ装置では、原料ガスの導入
配管が反応管内下部の一箇所にのみ設置してあり、かつ
ガスの排気もポンプによる一方向のみであるため反応管
内でのガスの流れが偏り、これにより水平方向でのガス
の濃度にばらつきが生ずる。そのため、ウェハ上に成膜
を行った場合、膜厚面内均一性が悪化してしまう。この
傾向は特に反応管内における原料ガス導入直後の領域で
顕著である。

【０００７】このような弊害を避け、膜厚の面内均一性
を向上させるためにボートをモーターにより回転させ、
図８にも示すようにウェハの向きを成膜中に変化させる
方法が一般的にとられているが、回転部の振動によりパ
ーティクルが発生し、半導体素子の歩留りを低下させる
という問題点があった。

【０００８】さらに窒化膜成膜時などのように、副反応
物が生成し易い場合には、回転部に堆積した生成物によ
り動作不良を起こし易いため、定期的なメンテナンスを
必要とするという問題点があった。

【０００９】また、図８に示すように、筒型ノズルを用
い原料ガス流がウェハと平行になるように設定する装置
や、図９に示すように、リング状ノズルを用い原料ガス
の水平方向の濃度分布を均一にする装置では、ノズル形
状の加工に手間が掛かり、かつ定期的なエッチングによ
る洗浄で穴径などの寸法精度が大幅に変化することか
ら、長期の使用に耐えることが困難でありランニングコ
ストの増大を招く。さらに、図１０に示すように、原料
ガス導入口を対角線上の対称位置に設置し、これらの導
入口より同時にガスを導入し、膜厚面内均一性を改善す
る装置もあるが、やはりメンテナンス時の装置の取り扱
いやガス流量の制御が複雑になる。

【００１０】このように、従来装置ではパーティクルの
発生と定期的なメンテナンスは避けることのできない問
題点であった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の縦型減圧ＣＶＤ
装置は、ウェハを搭載したボートを保持する保温筒が複
数枚の多段に重ねられたバッフル板で構成され、この保
温筒下部中央より導入された原料ガスを各バッフル板間
から均等に吹き出して拡散させる構造を有している。

【００１２】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例を示す断面図である。図２
は図１の保温筒部の詳細図、図３〜図６は一実施例に用
いるバッフル板の例を示す図で、同図（ａ）はそれぞれ
詳細図、同図（ｂ）はそれぞれ組立て後のガスフローを
示す図である。

【００１３】図１において、ボート７に水平に搭載され
たウェハ６は、ヒーター３で所定の温度に保たれたアウ
ター管１とインナー管２からなる反応管内に挿入され
る。反応管内はポンプ５により減圧され、その後、保温
筒８ａの下部中央から原料ガスを導入し成膜を開始す
る。ここで、保温筒８ａは、ボート７を置く上板とハッ
チ４に接する下板とを複数本の支持棒で連結し、この支
持棒にバッフル板１３ａを多段重ねに通して構成されて
いる。また、バッフル板１３ａは比較的厚手の石英円板
に加工を施したもので、後述するような構造を備えてい
る。

【００１４】本実施例では、導入された原料ガスは保温
筒８ａに多段に設置されたバッフル板１３ａの間から水
平方向へ吹き出して拡散が行われ、ボート７上のウェハ
領域にガスが達したところでは、その水平方向の濃度分
布が均一になっている。このため、ボート７を回転させ
ることなくウェハ６の膜厚面内均一性を維持することが
でき、図７に示した従来の減圧ＣＶＤ装置による成膜と
同等の膜厚面内均一性±３％を得ることができた。

【００１５】また、従来はボート回転を必要とするた
め、回転時の振動に起因するパーティクルの発生が見ら
れ、そのレベルは３０〜４０個に達し、さらに、ボート
上でのウェハの位置ずれ等により突発的に１００〜１０
００個レベルのパーティクルが発生することがあった。
しかし、本実施例によれば、ボートを回転させる必要が
ないため、回転に起因するパーティクルの発生を抑える
ことができ、これによりパーティクルの発生を１０個レ
ベルに抑えることができた。さらに、回転部を必要とし
ないため分解清掃、交換等の定期メンテナンスを行わず
にすみ、５％程度の稼働率の向上を図ることができた。

【００１６】また、図８、図９に示した従来装置で原料
ガスの均一拡散を行う時に用いられる石英ノズルは、ノ
ズル形状の加工に大きな工数を必要とするためコストの
増大を招いていた。これに対し本実施例では、比較的肉
厚の厚いバッフル板の加工を行うため加工がし易いとい
う長所を持つ。さらに、原料ガスの反応が起こりにくい
比較的低温の保温筒部においてガス拡散を行うため、反
応生成物が付着しにくい。これにより、付着物のエッチ
ング除去が短時間ですむためバッフル板の寸法等に大き
な変化はなく、長期のくり返し使用ができ、ランニング
コストが低くすむという利点を持っている。

【００１７】さらに、図１０に示したガス導入口を複数
有する従来の装置では、流量制御が複雑になる点や、反
応管交換等のメンテナンス時の配管取り外しに手間がか
かる点や、このためにリークなどの要因が増加するなど
の欠点があるが、本実施例によれば原料ガス導入に必要
な配管は１本であるため、複雑な取り扱いをしないです
み、かつ反応管交換時のメンテナンス性の向上を図るこ
とができ、さらに稼働率の向上を図ることができる。

【００１８】次に、本実施例に用いる保温筒部に設置す
るバッフル板の形状について説明する。図３に示すバッ
フル板１３ａには、その表面に放射状にじゃま板（整流
板１４）が配置されている。図４に示すバッフル板１３
ｂには、その表面に放射状に溝１５が設けられている。
図５に示すバッフル板１３ｃには、放射状に複数の貫通
穴１６が設けられている。図６に示すバッフル板１３ｄ
は漏斗状に形成され、傾斜面１７によりガス流の改善を
図っている。

【００１９】これらのバッフル板は、いずれも円板状を
なし中央に貫通穴を有する。また、上記形状に限らず、
じゃま板、溝、穴、傾斜面等を組み合わせた形状でもよ
い。そして、各バッフル板を多段に重ね合わせ、上板、
下板、支持棒とで組み立てて保温筒を構成する。原料ガ
スは下板中央の穴から導入され、図３〜図６に矢印で示
すように流れ、各バッフル板を通り抜ける間に均等に拡
散されて反応管に送り込まれる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ボートを
載せる保温筒部にバッフル板を設け、原料ガスを水平方
向に均一に拡散させることにより、ボートを回転させず
にウェハの膜厚面内均一性を維持することができるので
回転機構は不要となる。このため、ボート回転に起因す
るパーティクルの発生を抑えることができ、半導体素子
の品質を安定させ製造歩留りを向上できるという効果を
有する。

【００２１】また、回転機構が不要なため動作不良がな
くなり、回転部のメンテナンスも不要となるので、装置
の稼働率も向上できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図である。

【図２】図１の保温筒部の詳細図である。

【図３】図１の保温筒を構成するバッフル板の例１を示
す図で、同図（ａ）は上面図と断面図、同図（ｂ）は組
立てた状態のガスフローを示す断面図である。

【図４】図１の保温筒を構成するバッフル板の例２を示
す図で、同図（ａ）は上面図と側面図、同図（ｂ）は組
立てた状態のガスフローを示す側面図である。

【図５】図１の保温筒を構成するバッフル板の例３を示
す図で、同図（ａ）は上面図と断面図、同図（ｂ）は組
立てた状態のガスフローを示す断面図である。

【図６】図１の保温筒を構成するバッフル板の例４を示
す図で、同図（ａ）は上面図と断面図、同図（ｂ）は組
立てた状態のガスフローを示す断面図である。

【図７】従来の縦型減圧ＣＶＤ装置の例１を示す断面図
である。

【図８】従来の縦型減圧ＣＶＤ装置の例２を示す斜視図
である。

【図９】従来の縦型減圧ＣＶＤ装置の例３を示す断面図
である。

【図１０】従来の縦型減圧ＣＶＤ装置の例４を示す断面
図である。

【符号の説明】

１アウター管２インナー管３ヒーター４ハッチ５ポンプ６ウェハ７ボート８ａ、８ｂ保温筒９モーター１０磁気シール１１石英ノズル１２リング状ノズル１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄバッフル板１４整流板１５溝１６貫通穴１７傾斜面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】縦型減圧ＣＶＤ装置において、半導体ウ
ェハを搭載したボートを保持する保温筒が複数枚のバッ
フル板を多段に重ねて構成され、この保温筒下部中央よ
り導入された原料ガスを各バッフル板間から均等に吹き
出させ拡散させることを特徴とする縦型減圧ＣＶＤ装
置。
【請求項２】前記バッフル板の一面に放射状に広がる
整流板または溝を設けた請求項１記載の縦型減圧ＣＶＤ
装置。
【請求項３】前記バッフル板に複数の貫通穴を放射状
に配列した請求項１記載の縦型減圧ＣＶＤ装置。
【請求項４】前記バッフル板が漏斗状に形成されてい
る請求項１記載の縦型減圧ＣＶＤ装置。