JPH0922902A - フランジ装置及びこれを用いた横型プロセスチューブ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バックフランジ部の内周面に反応ガスによる
反応生成物が付着、堆積することがない横型プロセスチ
ューブ装置を得ること。 【構成】 本発明の横型ＣＶＤ装置１では、プロセスガ
ス供給口４と半導体ウエハＳの出入口が形成されている
フロントフランジ部６、反応ガスを反応させ、半導体ウ
エハＳの表面を化学処理するチューブ２からなるプロセ
ス部、反応ガスを排気するガス排気部７などが形成され
ているバックフランジ部８などからなる横型ＣＶＤ装置
において、前記バックフランジ部８に、そのバックフラ
ンジ部を加熱するヒータ１２と温度センサ１３とを設け
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハのよう
な被表面処理加工物の表面に、例えば、シリコンナイト
ライド（Ｓｉ₃ Ｎ ₄ ）のような絶縁膜を化学気相成長
法（以下、単に「ＣＶＤ」と略記する）により形成させ
る場合の横型プロセスチューブ装置の改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の横型プロセスチューブ装置と
して横型ＣＶＤ装置を、また、被表面処理加工物として
半導体ウエハを採り上げ、この半導体ウエハの表面に絶
縁膜を形成する場合を図４及び図５を用いて説明する。
図４は従来技術の横型ＣＶＤ装置を模式的に示した側面
図であり、図５は図４に示した横型ＣＶＤ装置のバック
フランジ部の拡大断面側面図である。

【０００３】符号１は全体として従来技術の横型ＣＶＤ
装置を指す。この横型ＣＶＤ装置１は石英製のチューブ
本体２と、このチューブ本体２の全長の外周部に装着さ
れた加熱ヒータ３と、チューブ本体２の一端に形成され
たガス供給口４とシャッタ５を備え、ステンレススチー
ルで形成されたフロントフランジ部６と、チューブ本体
２の他端には排気孔７を備え、ステンレススチールで形
成されたバックフランジ部８などから構成されている。

【０００４】前記チューブ本体２は、図５に拡大図示し
たように、内芯管２Ａと外芯管２Ｂとで構成されてお
り、図５において外芯管２Ｂの右端部には、その外周部
全周に、垂直に立ち上がった鍔状のフランジ２Ｃが形成
されていて、このフランジ２Ｃにより前記加熱ヒータ３
の右端部の位置が規制されている。また、このフランジ
２Ｃの外芯管２Ｂに接する右下端隅には冷却水路２Ｄが
形成されている。

【０００５】ボートＢに所定の間隔を開けて垂直状態に
載置された複数枚の半導体ウエハＳは、前記フロントフ
ランジ部６の開口を通じてチューブ本体２内に投入さ
れ、所定の表面処理が終了すれば、再度この開口を通じ
て搬出される。前記開口面は、成膜処理中、前記シャッ
タ５により閉鎖され、半導体ウエハＳを投入或いは搬出
する時、また、チューブ本体２などを保守する時には、
例えば、ヒンジ６Ａを中心にして下方に９０°に回動
し、開くように構成されている。符号６Ｂはフロントフ
ランジ部６の開口面の回りに装着されているＯリングを
指す。

【０００６】また、フロントフランジ部６の外周部には
前記ガス供給口４が形成されていて、そのガス供給口４
を通じて複数本の、図示の場合には２本のガス供給パイ
プ４Ａ、４Ｂがチューブ本体２まで導入されている。

【０００７】一方、前記バックフランジ部８は、その周
面に形成された前記排気孔７に、図示していないが、排
気パイプが接続され、真空ポンプでチューブ本体２内の
ガスを排気し、減圧できるように構成されている。更に
また、このバックフランジ部８は、図５に拡大図示した
ように、短い円筒状に構成されていて、中央部に凹溝８
Ａが形成され、その凹溝８Ａの底部の外側、即ち、内芯
管２Ａ側の中央部には円環状のストッパ８Ｂが形成され
ていて、前記外芯管２Ｂの右端と衝合するようになって
いる。

【０００８】また、凹溝８Ａの底部の左端部にはその外
周部全周に、垂直に立ち上がった鍔状のフランジ８Ｃが
形成されていて、前記フランジ２Ｃと衝合する。更にそ
のフランジ８Ｃの外芯管２Ｂに接する左下隅の角が落と
され、Ｏリング９が嵌め込んで気密を保てるように構成
されている。更にまた、前記凹溝８Ａの底部の右端部に
はその外周部全周に、垂直に立ち上がった鍔状のフラン
ジ８Ｄが形成されており、更にそのフランジ８Ｄの側面
のほぼ中央部に凹溝８Ｅが形成されていて、その凹溝８
Ｅの奥に冷却水路８Ｆが形成されている。そしてその外
周部に環状のＯリング１０が装着されている。Ｏリング
１０の外周面にはキャップ１１が嵌められ、作動時の気
密を保てるように構成されている。

【０００９】このような構成の横型ＣＶＤ装置１は東京
エレクトロン株式会社製のＵＬ−１０８０ＬＴ型で見受
けられる。

【００１０】この横型ＣＶＤ装置１で半導体ウエハＳの
表面に、例えば、シリコンナイトライド（Ｓｉ₃ Ｎ
₄ ）のような絶縁膜を成膜させる場合には、複数枚の
半導体ウエハＳが所定の間隔で垂直状態で保持された水
平状態に支持されたボートＢを前記シャッタ５を開け
て、フロントフランジ部６、そしてチューブ本体２の開
口部からチューブ本体２内に挿入し、その後、前記シャ
ッタ５を閉めて、チューブ本体２内の空気を排気孔７か
ら排気し、そして１０^-1トール（Ｔｏｒｒ）程度に減圧
する。

【００１１】その後、加熱ヒータ３でチューブ本体２内
の反応温度が６００°Ｃ〜８００°Ｃに加熱しながら、
前記ガス供給口４から、ガス供給パイプ４Ａを通じてジ
クロールシランガス（ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ）を、ガス供給パ
イプ４Ｂを通じてアンモニアガス（ＮＨ₄ ）をチューブ
本体２内に反応ガスとして供給し、そして一方、バック
フランジ部８の前記排気孔７から反応済みガスを排気さ
せるようにする。

【００１２】前記バックフランジ部８はチューブ本体２
の内部が前記のような高温に保たれている影響を受けて
加熱される。ところが、バックフランジ部８とチューブ
本体２との間にはＯリング９が、また、バックフランジ
部８とキャップ１１との間にはＯリング１０が存在す
る。これらのＯリング９、１０の耐熱性には限界がある
ため、これらを冷却するため、それぞれのＯリング９、
１０に近接して、それぞれ冷却水路２Ｄ、８Ｆを設け、
冷却水を流して冷却するようにしている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このため、バックフラ
ンジ部８の温度はチューブ本体２及びチューブ本体２内
の反応部の温度より低い温度、例えば、１３０°Ｃ程度
に低下している。ところが、前記のような両反応ガスは
低温になると、これらの反応ガスが塩化アンモニューム
の反応生成物として析出し、バックフランジ部８の内周
面に付着、堆積する。更に反応ガスは、前記のように、
バックフランジ部８側から排気されるため、バックフラ
ンジ部８の内周面に、図５に符号Ｐで示したように、反
応生成物が一層堆積し易くなる。バックフランジ部８の
内周面に前記のような反応生成物Ｐが堆積すると、これ
が剥離してダスト発生の原因になる。従って、この反応
生成物Ｐの剥離を防止するために、バックフランジ部８
の内周面に堆積した反応生成物Ｐを定期的に除去する作
業を行わなければならない。この発明では、このような
問題点を解決することを課題とするもので、前記バック
フランジ部の内周面に反応生成物が堆積するのを防止す
る手段を備えた横型ＣＶＤ装置を提供することを目的と
するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】それ故、本発明のフラン
ジ装置では、円筒状のフランジ本体の円筒部にヒータと
温度センサとを配設して、前記ヒータの温度を制御るよ
うに構成し、前記課題を解決した。また、本発明の横型
ＣＶＤ装置では、プロセスガス供給口と被表面処理加工
物の出入口が形成されているフロントフランジ部、反応
ガスを反応させ、前記被表面処理加工物の表面を化学処
理するチューブからなるプロセス部、前記反応ガスを排
気するガス排気部などが形成されているバックフランジ
部などからなる横型プロセスチューブ装置において、前
記バックフランジ部に、該バックフランジ部を加熱する
ヒータを設けて、前記課題を解決した。

【００１５】従って、低温になりがちなバックフランジ
部を、そこに堆積しようとする各種反応生成物の昇華温
度まで加熱することができるので、バックフランジ部の
内周面に反応ガスによる反応生成物が付着、堆積するこ
とがない。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、図１乃至図３を用いて、こ
の発明の横型プロセスチューブ装置の一例である横型Ｃ
ＶＤ装置を採り挙げ、その実施例を説明する。図１はこ
の発明の実施例であるバックフランジ部をチューブ本体
の後部に装着した状態を示した横型ＣＶＤ装置の一部断
面側面図であり、図２は図１に示したバックフランジ部
のみを採り挙げて示していて、同図Ａは図１の右側から
見た背面図、同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における一部
断面側面図、同図Ｃは同図Ｂの断面部の拡大図であり、
図３はバックフランジ部の温度を制御する温度制御装置
の回路ブロック図である。なお、従来技術の横型ＣＶＤ
装置１の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付
し、それらの構成の説明を省略する。

【００１７】この横型ＣＶＤ装置１Ａのチューブ本体２
の排気側である後部には、従来技術のバックフランジ部
８とほぼ同一の構造のバックフランジ部８０が装着され
ている。このバックフランジ部８Ａは金属、例えば、ス
テンレススチールで形成されており、図２Ｂ、Ｃにおい
て、バックフランジ部８０の内周面に形成されているス
トッパ８Ｂから右側部分の凹溝８Ａの底部に偏平な空間
のヒータ収納部８Ｇをバックフランジ部８０のほぼ全周
にわたって形成し、このヒータ収納部８Ｇにヒータ１２
を埋め込んだ構造になっている。

【００１８】更に、前記凹溝８Ａには、前記ヒータ１２
の近傍に在って、そのヒータ１２の温度を検出する温度
センサ１３が埋め込まれて配設されている。この温度セ
ンサ１３は温度設定装置１４で設定された基準温度と温
度比較器１５で比較され、その温度差に応じた制御出力
を温度制御出力装置１６から出力して前記ヒータ１２を
制御し、前記バックフランジ部８０を反応生成物Ｐは析
出する温度以上に、しかし、Ｏリング９、１０の耐熱温
度以下、例えば、１００°Ｃ〜４００°Ｃの範囲で温度
を保持するように制御している。例えば、本実施例の反
応生成物Ｐの発生を防止する場合、１７０°Ｃ〜２３０
°Ｃに保持するとよい。

【００１９】以上の説明では半導体ウエハの表面にシリ
コンナイトライドの絶縁膜を成膜できる横型ＣＶＤ装置
を例示して説明したが、本発明のフランジ装置及びこれ
を用いた横型プロセスチューブ装置は、一般的な真空装
置のガス出し装置、ベイキング装置などにも用いること
ができ、更に半導体ウエハの表面に不純物を拡散させる
場合にも応用することができ、更にまた、半導体ウエハ
の代わりに耐熱性基板の表面に、例えば、磁性層を形成
する場合などにも用いることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明のフラ
ンジ装置はその構造が簡単で場所を取らず、しかも他の
関連部品の耐熱温度を考慮して装着することができ、ま
たこのようなフランジ装置を用いた横型プロセスチュー
ブ装置によれば、反応ガスのリークを防止しながらも、
反応生成物がバックフランジ部に付着、堆積することが
ない。従って、ダストの発生を逓減できるので、半導体
ウエハなどの被表面処理加工物の歩留りが向上し、品質
も向上させることができる。更に反応生成物を除去する
ために必要な費用並びに除去作業時間を削減することも
できるなど、数々の優れた効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例であるバックフランジ部を
チューブ本体の後部に装着した状態を示した横型ＣＶＤ
装置の一部断面側面図である。

【図２】 図１に示したバックフランジ部のみを採り挙
げて示していて、同図Ａは図１の右側から見た背面図、
同図Ｂは同図ＡのＡ−Ａ線上における一部断面側面図、
同図Ｃは同図Ｂの断面部の拡大図である。

【図３】 バックフランジ部の温度を制御する温度制御
装置の回路ブロック図である。

【図４】 従来技術の横型ＣＶＤ装置を模式的に示した
側面図である。

【図５】 図４に示した横型ＣＶＤ装置のバックフラン
ジ部の拡大断面側面図である。

【符号の説明】 Ｂ ボート Ｓ 半導体ウエハ １ 横型ＣＶＤ装置 ２ チューブ本体 ３ 加熱ヒータ ４ ガス供給口 ６ フロントフランジ部 ７ 排気孔 ８０ バックフランジ部 ８Ａ 凹溝 ８Ｂ ストッパ ８Ｃ フランジ ８Ｄ フランジ ８Ｅ 凹溝 ８Ｆ 冷却水路 ８Ｇ ヒータ収納部 １２ ヒータ １３ 温度センサ １４ 温度設定装置 １５ 温度比較器 １６ 温度制御出力装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状のフランジ本体にヒータと温度セ
   ンサとを配設したことを特徴とするフランジ装置。
2. 【請求項２】 プロセスガス供給口と被表面処理加工物
   の出入口が形成されているフロントフランジ部、反応ガ
   スを反応させ、前記被表面処理加工物の表面を化学処理
   するチューブからなるプロセス部、前記反応ガスを排気
   するガス排気部などが形成されているバックフランジ部
   からなる横型プロセスチューブ装置において、前記バッ
   クフランジ部に、該バックフランジ部を加熱するヒータ
   と温度センサとを設けたことを特徴とする横型プロセス
   チューブ装置。