JPH07201751A

JPH07201751A - 薄膜形成装置

Info

Publication number: JPH07201751A
Application number: JP35010293A
Authority: JP
Inventors: Sumio Mori; 澄雄森; Yuji Azuma; 祐治東
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-12-30
Filing date: 1993-12-30
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、薄膜形成装置において、従来に比し
てメンテナンス頻度が少なくて済み、生産性の高い薄膜
形成装置を実現する。【構成】二重管構造でなる反応炉の外管と内管にそれぞ
れ蓋取付部材本体と蓋取付用内管を当接して係止させ
る。このうち蓋取付用内管の内周面を内管の内周面の高
さとほぼ一致させ、かつその蓋取付用内管によつて蓋取
付部材本体の内周面をほぼ覆うようにする。これにより
堆積物が付着される面積は従来に比して減少され、ダス
トの発生は抑制される。この結果、メンテナンスは少な
くて済み、生産性が向上される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。産業上の利用分野従来の技術（図８）発明が解決しようとする課題（図９）課題を解決するための手段（図１〜図７）作用実施例（図１〜図７）発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜形成装置に関し、例
えば減圧ＣＶＤ（chemical vapor deposition ）装置に
適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】半導体集積回路は薄膜の形成とそのパタ
ーニングとの多数の繰り返しによつて製作される。そし
て薄膜の形成には各種のＣＶＤ装置が用いられている。
成膜の均一性に優れ、しかも大量生産に向いている装置
として減圧ＣＶＤ装置が広く知られている。この減圧Ｃ
ＶＤ装置の概略構成を図８に示す。この図に示す減圧Ｃ
ＶＤ装置１は石英製のチユーブ２Ａ及び２Ｂによつて形
成される反応管２を横向きに設置したものである。

【０００４】成膜時には反応管２の中にウエハを並べた
石英ボート３を挿入し、さらに反応管２の開口をフロン
トフランジ４によつて密閉する。そして反応管２の内部
を真空ポンプによつて排気し、50〔pa〕程度に減圧す
る。さらに内部温度を 700〜 800〔℃〕程度に加熱した
状態でフロントフランジ４から原料ガス（例えばＳｉＨ
₂Ｃｌ₂やＮＨ₃またＳｉＨ₂Ｃｌ₂やＮ₂）を導入す
ることによりポリシリコン膜や窒素化シリコン膜（Ｓｉ
₃Ｎ₄）を成膜している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この際、成膜対象であ
るウエハの表面にだけ薄膜を成膜することができれば問
題は生じない。しかし実際には、反応管２を構成する石
英チユーブ内全体に薄膜が成膜される。特にガス導入口
が設けられているフロントフランジ４はステンレス製で
あるためこの部分に成膜された薄膜は石英チユーブ内に
は付着された薄膜と異なりはがれ易く、結果的にダスト
の原因となつている。

【０００６】図９に従来用いられているフロントフラン
ジ４の部分断面構造を示す。フロントフランジ４は複数
の部材でなり、ほぼＯリング形状を有するフランジ本体
４Ａの内側にインナリング４Ｂをはめ込んだ二重構造で
なる。このうちフランジ本体４Ａはステンレス製でな
り、その内周部分に反応管２の外管にあたるアウタチユ
ーブ２Ａをはめ込むようになされている。因にフランジ
本体４Ａは内周面に設けられた凸部によつてアウタチユ
ーブ２Ａの端面に当接し、係止されている。一方のイン
ナリング４Ｂも同じくステンレス製でなる。このインナ
リング４Ｂは筒長の短いＯリングでなる。そしてインナ
リング４Ｂの一端がインナチユーブ２Ｂの内管に当接し
て係止されている。

【０００７】ところが図に示すように、従来用いられて
いるフロントフランジ４の内周面にフランジ本体４Ａと
インナリング４Ｂとによつてできる凹凸が多く、炉内と
露出している領域部分の面積が広い。このためインナリ
ング４Ｂと扉４Ｆとの間に位置するフランジ本体４Ａの
表面にも膜が成長され易い。ところが炉内の温度と室温
との温度差に基づく伸縮の影響を受け易い扉付近の膜は
剥れ易く、ダストの主原因となつている。従来はこの部
分から剥れ落ちた堆積物によるダストを防止するため、
短い周期で減圧ＣＶＤ装置をメンテナンスしている。こ
のため可動率が低下し、生産性を向上させる上で支障を
きたしていた。

【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、従来に比してメンテナンス頻度を少なくすることが
でき、生産性に優れた薄膜形成装置を提案しようとする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、内管２Ｂと外管２Ａの二重管構造
でなる反応炉２と、外管２Ａの開口部端面に内周面の一
部が当接して係止される円筒形状の蓋取付部材本体４Ａ
と、外周面が蓋取付部材本体４Ａの内周面に沿うように
嵌入され、かつ内周面の高さが内管２Ｂの内周面の高さ
とほぼ一致する円筒部材でなり、円筒部材のうち反応炉
側端面が内管２Ｂの開口部端面に当接して係止され、か
つ円筒部材のうち他方の端面が蓋取付部材本体４Ａの端
面とほぼ一致する蓋取付用内管１２と、蓋取付用内管１
２の開口部を覆い、かつ密閉手段４Ｅによつて蓋取付部
材本体４Ａに密着される蓋４Ｆとを設ける。

【００１０】また本発明においては、内管２Ｂと外管２
Ａの二重管構造でなる反応炉２と、外管２Ａの開口部端
面に内周面の一部が当接して係止される円筒形状の蓋取
付部材本体４Ａと、外周面が蓋取付部材本体４Ａの内周
面に沿うように嵌入され、かつ内周面側の一部端面が内
管２Ｂの開口部端面に当接して係止される蓋取付用内管
４Ｂ又は１２と、蓋取付部材本体４Ａを冷却する冷却手
段３２と、蓋取付用内管４Ｂ又は１２の開口部を覆い、
かつ密閉手段４Ｅによつて蓋取付部材本体４Ａに密着さ
れる蓋４Ｆとを設ける。

【００１１】さらに本発明においては、内管２Ｂと外管
２Ａの二重管構造でなる反応炉２と、外管２Ａの開口部
端面に内周面の一部が当接して係止される円筒形状の蓋
取付部材本体４Ａと、外周面が蓋取付部材本体４Ａの内
周面に沿うように嵌入され、かつ内周面側の一部端面が
内管２Ｂの開口部端面に当接して係止される蓋取付用内
管４Ｂ又は１２と、蓋取付用内管４Ｂ又は１２の開口部
を覆い、かつ密閉手段２Ｂによつて蓋取付部材本体４Ａ
に密着される蓋４Ｆと、内管２Ｂの内径とほぼ同径の外
周形状を有し、かつ内管２Ｂと蓋４Ｆとの間に配置さ
れ、炉内を蓋側の空間を分離する仕切部材４２とを設け
る。

【００１２】

【作用】反応炉２の内管２Ｂに当接して係止される蓋取
付用内管１２の内周面の高さを内管２Ｂの内周面の高さ
とほぼ一致させ、かつその蓋取付用内管１２によつて蓋
取付部材本体４Ａの内周面をほぼ覆うことにより堆積物
が付着される面積を従来に比して減少させることができ
る。これによりダストの発生は最小限に低減され、メン
テナンス周期を伸ばすことができる。

【００１３】また蓋取付部材本体４Ａを冷却手段３２に
よつて冷却することにより堆積物の付着自体が低減され
る。同様に炉内と蓋側が仕切部材によつて二分されるた
めダストの原因となる堆積物が蓋取付部材本体４Ａ側に
付着されるおそれを低減させることができる。これによ
りメンテナンス周期を伸ばすことができる。

【００１４】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１５】図９との対応部分に同一符号を付して示す
図１において、１１は全体として改良型のフロントフラ
ンジを示している。この実施例の場合、ステンレス製の
インナリング１２の筒部が扉４Ｆの近辺にまで長く伸び
ている。そしてフランジ本体４Ａの内周部分がほとんど
炉心内に露出しないように形成されていることを除いて
図９とほぼ同様の構成を有している。またインナリング
１２の外周面はフランジ本体４Ａの内周面を接した状態
で係止されるようはめ込まれている。

【００１６】因にインナリング１２の内周面からは炉内
に向けてガス導入管４Ｃが伸びており、このガス導入管
４Ｃから炉内に原料ガスが導入されるようになされてい
る。また炉内と装置の外部とを分離するステンレス製の
扉４Ｆは、テフロンリング４Ｄによつて固定されている
Ｏリング４Ｅによつてフランジ本体４Ａと密着されてい
る。これにより炉内は密閉される。

【００１７】以上の構成において、改良型のフロントフ
ランジ１１を減圧ＣＶＤ装置１に用いた場合におけるイ
ンナリング１２へのＣＶＤ膜の付着状態を説明する。や
はりこの実施例の場合にもウエハに対する成膜回数を重
ねるごとに、炉心内に露出された部分にＣＶＤ膜が成膜
されるのは避け得ない。しかし今回の場合、ＣＶＤ膜が
付着されるのは、インナチユーブ２Ｂの内周面と同一面
上に沿つて延長されたインナリング１２の内管部分がほ
とんどである。

【００１８】このように炉心内に露出されているインナ
リング１２の内管部分の面積は従来露出されていた領域
の面積に比して狭い。しかもインナリング４Ｂを用いる
場合には避け得なかつたＣＶＤ膜成膜領域の凹凸もなく
すことができる。このため付着されるＣＶＤ膜の量も少
なく、また部材の伸縮の影響を受け難いため、堆積物が
剥がれるおそれも低減される。また今回、ＣＶＤ膜が成
長されることになるインナリング１２の内管表面部分の
温度はインナリング１２の内管面が炉心に当たるインナ
チユーブ２Ｂの延長上に位置するため炉心内温度に近
い、このためこの部分に形成されるＣＶＤ膜の膜質は良
く、従来よりも剥がれ難い。

【００１９】実際にフランジ本体４Ａに改良型のインナ
リング１２を装着したものと、従来型のインナリング４
Ｂを装着したものとでは、図２に示すように、成膜後に
おけるダストの発生具合に顕著な差が生じた。図中、◎
印で結んだ線は本実施例のインナリング１２を用いた場
合のダスト数を結んだものであり、バツチ数が増えても
ダスト数はほぼ一定であり余り変化しないことが分か
る。これに対して従来型のインナリング４Ｂの場合に
は、×印で結んだ線に示すようにバツチ数が１０回目に
なるころにはダスト数にかなりの差が出始め、やがて１
００回に及ぶころには１００倍近くの差が生じる。

【００２０】以上の構成によれば、フランジ本体４Ａの
内側にはめ込まれるインナリング１２として長筒型のも
のを用いてフランジ本体４Ａの内周部分がほとんど炉内
に露出しないようにしたことにより、ダストの発生数を
従来に比して格段に低下させることができた。これによ
りメンテナンス頻度を従来のほぼ３分の１以下に抑える
ことができ、生産効率を一段と向上させることができ
る。またフランジ本体４Ａへの成膜を抑制できるため、
清掃時にも主にインナリング１２だけを清掃すれば良
く、クリーニング時間も短縮することができる。

【００２１】なお上述の実施例においては、扉４ＦをＯ
リング４Ｅによつてフランジ本体４Ａにのみ密着させる
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、インナ
リング２２にもＯリング２３を設け、扉４Ｆをフランジ
本体４Ａと共にインナリング２２に密着させても良い。
このように扉４Ｆとインナリング２２とが密着させるこ
とによりフランジ本体４Ａ側への堆積物の回り込みをな
くすることができる。これによりダストの発生を一段と
低減させることができる。

【００２２】また上述の実施例においては、インナリン
グ１２の形状を変え、堆積物が付着する面積部分を減少
させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
フランジ本体４Ａを冷却水によつて冷やし、堆積物の成
長自体を抑制するようにしても良い。図４に冷却型のフ
ロントフランジ３１の一例を示す。フロントフランジ３
１はフランジ本体４Ａの全周に亘つて図５に示すリング
状の冷却水導入管３２を取り付けたものである。なお冷
却水導入管３２は図５に示す形状のものに限らず他の形
状のものを用いても効果がある。またフランジ本体４Ａ
の中に水路を形成し、冷却水を循環させて直接冷却して
も良い。

【００２３】さらに上述の実施例においては、インナリ
ング１２の筒長を伸ばして堆積物が付着する面積部分を
狭める場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
図６及び図７に示すように、炉心内とフロントフランジ
４１との間に仕切板４２を設けて原料ガスがフランジ側
へに流れ込まないようにしても良い。因に仕切板４２は
Ｏリングによつてインナチユーブやインナリングの内壁
に密着させても良く、また扉４Ｆから伸びる支柱によつ
て裏面から支えるようにしても良い。このようにすれば
ダストの発生を一段と抑えることができる。

【００２４】ここで図６は仕切板４２をインナチユーブ
２Ｂとインナリング２２との境界部分に設けた例であ
り、また図７は仕切板４２をインナチユーブ２Ｂとイン
ナリング２２との境界部分から扉４Ｆ寄りに設けた例で
ある。またこのとき仕切板４２と扉４Ｆとの間に不活性
ガス（例えば窒素ガス）を流入し、原料ガスがフランジ
側に流れ込むのを妨げば一層の効果がある。

【００２５】さらに上述の実施例においては、減圧ＣＶ
Ｄ装置の場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、他の方式の薄膜形成装置の炉心管に取り付けられる
フランジ部分についても適用し得る。

【００２６】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、反応炉の
内管に当接して係止される蓋取付用内管の内周面の高さ
を内管の内周面の高さとほぼ一致させ、かつその蓋取付
用内管によつて蓋取付部材本体の内周面をほぼ覆うよう
にしたことにより、堆積物が付着される面積を従来に比
して減少させることができる。これによりメンテナンス
が少なくて済む薄膜形成装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜形成装置に用いられるフロン
トフランジの一実施例を示す略線的側断面図である。

【図２】ダスト数のバツチ数依存性を示す特性曲線図で
ある。

【図３】フロントフランジの他の実施例を示す略線的側
断面図である。

【図４】冷却型のフロントフランジを示す略線的側断面
図である。

【図５】冷却水導入管を示す略線図である。

【図６】仕切板によつて炉内とそれ以外の空間と分離す
る方式を採用したフロントフランジを示す略線的側断面
図である。

【図７】仕切板によつて炉内とそれ以外の空間と分離す
る方式を採用したフロントフランジを示す略線的側断面
図である。

【図８】減圧ＣＶＤ装置の概略を示す略線図である。

【図９】従来用いられているフロントフランジを示す略
線的側断面図である。

【符号の説明】

１……減圧ＣＶＤ装置、２……反応管、２Ａ……アウタ
チユーブ、２Ｂ……インナチユーブ、３……石英ボー
ト、４、１１、２１、３１、４１、４５……フロントフ
ランジ、４Ａ……フランジ本体、４Ｂ、１２……インナ
リング、４Ｃ……ガス導入管、４Ｄ……テフロンリン
グ、４Ｅ、２３……Ｏリング、４Ｆ……扉、３２……冷
却水導入管、４２……仕切板、４３……支柱。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内管と外管の二重管構造でなる反応炉と、上記外管の開口部端面に内周面の一部が当接して係止さ
れる円筒形状の蓋取付部材本体と、外周面が上記蓋取付部材本体の内周面に沿うように嵌入
され、かつ内周面の高さが上記内管の内周面の高さとほ
ぼ一致する円筒部材でなり、上記円筒部材のうち上記反
応炉側端面が上記内管の開口部端面に当接して係止さ
れ、かつ上記円筒部材のうち他方の端面が上記蓋取付部
材本体の端面とほぼ一致する蓋取付用内管と、上記蓋取付用内管の開口部を覆い、かつ密閉手段によつ
て上記蓋取付部材本体に密着される蓋とを具えることを
特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】上記蓋は上記蓋取付用内管に密閉手段を介
して密着させることを特徴とする請求項１に記載の薄膜
形成装置。
【請求項３】上記蓋取付部材本体を冷却する冷却手段を
具えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
薄膜形成装置。
【請求項４】内管と外管の二重管構造でなる反応炉と、
上記外管の開口部端面に内周面の一部が当接して係止さ
れる円筒形状の蓋取付部材本体と、外周面が上記蓋取付部材本体の内周面に沿うように嵌入
され、かつ内周面側の一部端面が上記内管の開口部端面
に当接して係止される蓋取付用内管と、上記蓋取付部材本体を冷却する冷却手段と、上記蓋取付用内管の開口部を覆い、かつ密閉手段によつ
て上記蓋取付部材本体に密着される蓋とを具えることを
特徴とする薄膜形成装置。
【請求項５】内管と外管の二重管構造でなる反応炉と、上記外管の開口部端面に内周面の一部が当接して係止さ
れる円筒形状の蓋取付部材本体と、外周面が上記蓋取付部材本体の内周面に沿うように嵌入
され、かつ内周面側の一部端面が上記内管の開口部端面
に当接して係止される蓋取付用内管と、上記蓋取付用内管の開口部を覆い、かつ密閉手段によつ
て上記蓋取付部材本体に密着される蓋と、上記内管の内径とほぼ同径の外周形状を有し、かつ上記
内管と上記蓋との間に配置され、炉内と上記蓋側の空間
を分離する仕切部材とを具えることを特徴とする薄膜形
成装置。
【請求項６】上記仕切部材は上記内管の開口部付近の内
周面、又は上記蓋取付用内管の内周面に密閉手段を介し
て密着されることを特徴とする請求項５に記載の薄膜形
成装置。
【請求項７】上記仕切部材と上記蓋とによつて挟まれた
空間に不活性ガスを封入することを特徴とする請求項５
又は請求項６に記載の薄膜形成装置。