JPH0799735B2 - 減圧cvd薄膜形成装置 - Google Patents

減圧cvd薄膜形成装置

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JPH0799735B2
JPH0799735B2 JP60065406A JP6540685A JPH0799735B2 JP H0799735 B2 JPH0799735 B2 JP H0799735B2 JP 60065406 A JP60065406 A JP 60065406A JP 6540685 A JP6540685 A JP 6540685A JP H0799735 B2 JPH0799735 B2 JP H0799735B2
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tube
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vacuum seal
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伸治 宮崎
恒久 上野
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
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    • H01L21/02617Deposition types
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    • H01L21/02532Silicon, silicon germanium, germanium

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は多重構造に形成された反応管内に半導体ウェー
ハを載置し、反応管内を減圧状態に維持しながら反応ガ
スを注入して半導体ウェーハの表面に薄膜を形成させる
減圧CVD薄膜形成装置に関するものである。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
第3図は従来から使用されている多重構造反応管を備え
た減圧CVD薄膜形成装置の断面図である。この装置は外
側反応管1内に内側反応管2が軸方向に挿入された2重
反応管と、この2重反応管を内部に着脱可能に支持する
フロントフランジ7およびバックフランジ8と、フロン
トフランジ7に開閉可能に取り付けられたフロントドア
9と、バックフランジ8にボルトによって取り付けられ
たバックドア10と、フロントドア9とフロントフランジ
7との間に介在され外部との遮断を行なうフロントドア
Oリングと、同様にバックドア10とバックフランジ8と
の間に介在されたバックドアOリングと、前記外側反応
管1の両端部と各フランジ7および8との間に取り付け
られたフロントフランジOリング5とバックフランジO
リング6とから構成されている。そして、外側反応管1
および内側反応管2を600〜800℃程度に加熱するためエ
レメント11が外側反応管1の外側に設けられており、反
応ガスはフロントドア9側のノズル12a,12bから注入さ
れ、バックドア10の排気口13から排出されるようになっ
ている。さらにエレメント11の加熱による各Oリング3,
4,5,6の劣化を防止するため各フランジ7,8に冷却機構
(図示せず)が設けられている。
このような装置は内側反応管2内に多数枚の半導体ウェ
ーハ(図示せず)が載置されて、半導体ウェーハに多結
晶シリコン膜や窒化シリコン膜(Si3N4)等の反応ガス
の薄膜を堆積成長させるものであり、以下、薄膜として
窒化シリコン膜を形成させる場合を説明する。内側反応
管2内に半導体ウェーハを載置し、エレメント11で反応
管内を所定温度に加熱する。そして、排気口13から吸引
しながら外側反応管2内を減圧状態に保ち、一方のノズ
ル12bからジクロルシラン(SiH2Cl2)を、又、他方のノ
ズル12aからアンモニア(NH3)を注入し、内側反応管2
内で反応させて窒化シリコン(Si3N4)を半導体ウェー
ハ上に堆積成長させる。
しかしながら、このような薄膜の形成に際しては、排出
側のバックフランジ8、バックドア10へ窒化シリコンの
粉や反応副生成物の粉が付着し、これが処理の累積時間
に比較して増加し、内側反応管2内のパーティクルの発
生源となり、半導体ウェーハの表面に付着して歩留りや
信頼性が低下する。特にジクロルシランとアンモニアと
により窒化シリコン膜を形成する場合においては、反応
管内を減圧に保ちシール用のO−リング3,4,5,6は加熱
により劣化を防ぐため、これらに接するフランジ7,8を
冷却して、その冷却を行なっているが、フランジ付近の
冷却能力が高いとジクロルシランとアンモニアが窒化シ
リコン膜として完全に反応する温度に達しないため低温
で分解反応して、NH4Clパウダーが生成されこれがバッ
クフランジ8の内壁に付着する。一方、フランジ7,8へN
H4Clパウダーが付着しない状態に冷却されていても、内
側反応管2の胴部2aがバックドア10に接するため、バッ
クドア10に同様の原因によりNH4Clパウダーが発生す
る。そして、このようなバックドア10とバックフランジ
8への窒化シリコンの粉及びNH4Clパウダーの付着は、
内側反応管2内の塵増加の原因となり、内側反応管の洗
浄頻度を高め生産性の低下をきたしている。又、外側反
応管1にも窒化シリコン、塩化アンモニウムの粉が付着
するため、外側反応管1も内側反応管2と共に必ず洗浄
しなければならず、その取外しおよび組立てが面倒であ
る。さらにはこのようなパウダーの発生を抑制するため
冷却効果を下げると高温によってOリングが劣化し、こ
の劣化でシール不良となり、その結果、加熱運転を中断
して反応管の洗浄を行なったり、Oリングを交換する必
要が生じ同様に生産性を低下させてしまうという問題が
あった。
〔発明の目的〕
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、反応管内
パーティクルが発生しないようにして反応管内を清浄に
維持すると共に、Oリング劣化によるシール不良も抑制
することができる減圧CVD薄膜形成装置を提供すること
を目的としている。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため、本発明による減圧CVD薄膜形
成装置は、外側真空シール管の排気口よりも小径に形成
した、内側反応管のガス排出口延設部を外側真空シール
管の排出口内に挿入したことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、本発明による減圧CVD薄膜形成装置の一実施例を
第1図の全体断面図により具体的に説明する。
外側反応管1内に内側反応管2の胴部2aが挿入されて2
重管構造の反応管が形成され、この反応管がフロントフ
ランジ7とバックフランジ8とによって形成された中空
部内に設けられている。フロントフランジ7には開閉可
能なフロントドア9が、又、バックフランジ8には排気
口13が形成されたバックドア10が取り付けられており、
フロントドア9とフロントフランジ7との間、バックド
ア4とバックフランジ8との間、外側反応管1と各フラ
ンジ7,8との間には、それぞれの箇所のシールを行なう
Oリング3,4,5,6が設けられており、これらのOリング
はフランジ7および8に設けられた冷却機構(図示せ
ず)によって冷却されるようになっている。又、外側反
応管1の外側には反応のための加熱を行なうエレメント
11が設けられている。反応ガスはフロントドア9側に設
けられたノズル12,12aから内側反応管2内に注入されて
内側反応管2内で反応し、半導体ウェーハに反応ガスの
薄膜が形成され、その後、バックドア10の排気口13から
排出されるものである。
このような装置において、前記内側反応管2のバックド
ア10側の端部が内側に屈折されて、内側反応管2の胴部
2aよりも小径のガス排出口14が形成され、この排出口14
により排気口13よりも細いガス流が形成されるようにな
っている。このガス排出口14はバックドア10の排気口13
と連通する位置に形成されており、内側反応管2内部の
反応ガスはガス排出口14からバックドアの排気口13へこ
の排気口13よりも細いガス流となって速やかに流れ出る
ようになっている。そして、ガス排出口14部分からはさ
らに内側反応管2の軸方向の外側に伸びるスリーブ15が
連設され、このスリーブ15がバックドア10の排気口13内
に挿入されている。このスリーブ15の形成により、排出
口14がガス排出方向に延設されて排気口13内に進入した
状態でこの排気口13に臨み、内側反応管2の外側にある
冷却されたバックドア10、バックフランジ8および外側
反応管1に反応ガスが接触することなく排出される。し
たがってこれらの部材にパウダーが付着することが防止
され、内側反応管2のみを取り外して洗浄することで薄
膜形成の効率的使用が可能となっている。又、このよう
に反応ガスがバックドア10、バックフランジ8、外側反
応管1に接触しないことからフランジ8を強力に冷却す
ることができOリング3,4,5,6の劣化を防止することが
できると共に、内側反応管2を高温に維持できるため内
側反応管2後部における薄膜の付着強度が大きく、窒化
シリコンの粉や塩化アンモニウムの発生が抑制される。
以上説明した本実施例によれば、外側反応管1の排気口
13よりも小径に形成した、内側反応管2のスリーブ15を
外側反応管1の排気口13内に挿入したことから、反応室
からのガスは内側反応管2内に存在したまま外側反応管
1の排気口13内に導かれ、ここで内側反応管2のスリー
ブ15より外側反応管1の排気口13に移るようになり、内
側反応管2内部と外側反応管1内部とを完全に分離する
ことができる。さらに、排出ガスが外側反応管1の端部
さえ通り過ぎてくれれば、それ以降の配管に対しては加
熱等の処理を施し反応副生成物パウダの付着を防止する
ことも可能になるため、反応副生成物を外側反応管1よ
り遠く離れた場所にもって行くことができる。
よって、内側反応管2内の清浄度を低下させることがな
く、信頼性が高いしかも歩留まり良好な半導体ウェーハ
を得ることができると同時に、Oリング4を強力に冷却
することができ、Oリング4の劣化も防止できる。
また、内側反応管2内の清浄度を長期に渡り高く維持で
きるとともに、内側反応管2と同様に外側シール管の清
浄をも行う必要はないので、メインテナンスの簡便な、
そして生産性の向上を追及した二重管方式本来の利点を
生かすことができるものとなっている。
次に、第2図(a)および(b)は本発明のさらに他の
実施例をそれぞれ示している。これらの実施例はいずれ
も石英からなるキャップ16を内側反応管2のバックドア
側に取り付けてガス排出口を形成したものである。同図
(a)は内側反応管2の胴部2aと同径のキャップ16を内
側反応管2の開放端部に接合したものであり、その端部
には内側反応管2の胴部2aよりも小径のスリーブ17が内
側反応管2の外方向に延設されてバックドアの排気口
(図示せず)内に挿入されている。又、同図(b)は内
側反応管2の胴部2aに嵌合されるような径キャップ16を
使用したものであり、いずれの実施例も前記実施例と同
様な作用効果を奏している。
〔発明の効果〕
以上から明らかなように本発明によれば次ような効果を
奏する。
まず、上述したように、一般には、外側真空シール管に
おける、内側反応管の反応室が位置する中間部分(ヒー
タ均熱領域)は加熱エレメントにより反応のために熱せ
られることとなることから、(Oリング等による)シー
ルはその熱による劣化防止のために外側真空シール管の
両端でなされる。
すなわち、反応副生成物(パウダ)の付着防止の観点か
らは外側真空シール管の両端部もある程度加熱した方が
良いのではあるが、シール保護のために温度は押さえら
れ、冷却機構により積極的に冷却されることも多く、低
温状態にされる。このことから、外側真空シール管の両
端部、特にガス排出側端部には反応副生成物が付きやす
い。
このガス排出側端部に反応生成物が付着していると、付
着していた副生成物パウダが真空引き等の際に逆流で内
側反応管内に流れ込み、この内側反応管内部の清浄度を
著しく低下させることとなる。
本願発明は、外側真空シール管の排気口よりも小径に形
成した、内側反応管のガス排出口延設部を外側真空シー
ル管の排気口内に挿入したことから、反応室からのガス
は内側反応管内に存在したまま外側真空シール管の排気
口内に導かれ、ここで内側反応管のガス排出口より外側
真空シール管の排気口に移るようになり、内側反応管内
部と外側真空シール管内部とを完全に分離することがで
きる。さらに、排出ガスが外側真空シール管の端部さえ
通り過ぎてくれれば、それ以降の配管に対しては加熱等
の処理を施し反応副生成物パウダの付着を防止すること
も可能になるため、反応副生成物を外側反応管より遠く
離れた場所にもって行くことができる。
よって、内側反応管内の清浄度を低下させることがな
く、信頼性の高いしかも歩留まり良好な半導体ウェーハ
を得ることができると同時に、Oリングを強力に冷却す
ることができ、Oリングの劣化も防止できる。
また、内側反応管内の清浄度を長期に渡り高く維持でき
るとともに、内側反応管と同様に外側シール管の清浄を
も行う必要はないので、メンテナンスの簡便さ、そして
生産性の向上を追及した二重管方式本来の利点を行かす
ことができるものとなっている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明一実施例による減圧CVD薄膜形成装置の
断面図、第2図(a)および(b)はいずれもさらに他
の実施例による減圧CVD薄膜形成装置の内側反応管の断
面図、第3図は従来の減圧CVD薄膜形成装置の断面図で
ある。 1……外側反応管、2……内側反応管、2a……胴部、3,
4,5,6……Oリング、7……フロントフランジ、8……
バックフランジ、9……フロントドア、10……バックド
ア、11……ヒータエレメント、12a,12b……ノズル、13
……排気口、14……ガス排出口、15……スリーブ、16…
…キャップ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外側真空シール管を有し、内部を減圧状態
    に保つ真空シール部と、この外側真空シール管内に挿入
    され内部に半導体ウェーハが載置される内側反応管とを
    備え、前記内側反応管内に反応ガスを注入して前記半導
    体ウェーハに薄膜を形成させる減圧CVD薄膜形成装置に
    おいて、 前記内側反応管のガス排出口は前記外側真空シール管の
    排気口側へ延設され、その延設部が前記外側真空シール
    管の排気口よりも小径に形成され且つ前記外側真空シー
    ル管の排気口内に挿入されていることを特徴とする減圧
    CVD薄膜形成装置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の装置におい
    て、前記内側反応管が胴部管と、この胴部管に取りつけ
    られガス排出口が形成されたキャップとからなることを
    特徴とする減圧CVD薄膜形成装置。
JP60065406A 1985-03-29 1985-03-29 減圧cvd薄膜形成装置 Expired - Lifetime JPH0799735B2 (ja)

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