JPS6269509A - 低圧ｃｖｄ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】 〔発明の利用分野〕 本発明は大気圧以下の圧力下でＣＶＤ膜を生成する低圧
ＣＶＤ装置に係り、特に真空ポンプからの油の逆流を防
＋ＬＬ、生成膜の品質向上に好適な低圧Ｃｖｒ）装置に
関する。

〔発明の背景〕

従来の低圧ｃｖｎ装置の真空排気系としてＨ本真空協会
発行［真空（ｐＨ，３〜ｐ　１　］、　８　、第２８巻
、第３号、　１９８５）　Ｊ　　（黒河、柴田）に示さ
れる構成のものが知られている。第７図を用いて、従来
の低圧ｃｖｐ装置の一例について概略を説明する。ウェ
ハへのＣＶＤ成膜が終了したらバルブ７を閉じ、メカニ
カルブースターポンプ９、ロータリーポンプ１０を停止
させせる。次にガス導入系１３からＮ２ガスを反応管２
内部へ管内部が大気圧になるまで導入する。大気圧とな
った後で、フランジ１１を開き、ＣＶＤ膜生成の終了し
たウェハを取り出し、新たなウェハをチャージする。

チャージ終了後、フランジ１１を閉じる。この間。

反応管２の温度を高温に保つために、ヒーター３の入力
は続けたままである。次にバルブ７を開き、ロータリー
ポンプ１０．メカニカルブースターポンプ９の順で運転
して真空排気を行う。この真空排気によって、パージに
用いたＮ２やフランジ１１を開いた時に反応管２の内部
へ進入した大気成分を除去し、不純ガスをできる限り少
くする。

ロータリーポンプ１０とメカニカルブースターポンプ９
の組み台わせ排気で得られる到達圧力は、１０−’　〜
１０−’Ｔｏｒｒオーダーの圧力である。ソノ後、バル
ブ１２を開き、ガス導入気１３から一定量の反応ガスを
導入し、圧力計６で反応管２内の圧力をモニターし、圧
力調整バルブ８でコンダクタンスを調整して、反応管２
内の圧力をプロセス時の圧力に設定し、ＣＶＤ膜の生成
を行う。

しかし、メカニカルロブ・−スターボンソ′と「ｌ−タ
リーポンプの組み合わせ排気糸は、ポンプ作動油に油を
用いているＬＩ−タリーポンプか一′、の浦の）ゲｉ拡
散やメカニカルブースターポンプび）ギＡノ４イ月Ｉが
シール部から洩れてくるごとにＮ因１゛イ）浦の汚染等
の心配ｈ＜あった。す（に、ごの代空排気糸τ・は到達
圧力が１０−”ｌ’ｏｒｒ台と、あまり低くできない。

このために、０２やＮ２０の分圧もそれだけ晶いことに
なる。これらは、ＣＶ　１１膜のｌ陽性に悪影響紀及ぼ
し、このためしばしば膜質のａｔド等を招くといろ問題
があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、ＩＪ＋・気糸からの？１１１の逆拡散
がばんど無く、到達圧力を引き下げ、Ｏ２等の分圧を小
さくずろごとがｒ＋ｌ能な、ａｔ圧ＣＶ　１１装ｂイも
・提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、低圧ＣＶ　Ｉ’）装置の真空排気系からの油
の逆拡散を防１１几、反応管内のベース圧力に低下させ
るために、ターボ分子ポンプを主ポンプとする真空排気
系を構成し、従来、低圧ｃｖｎ装置で問題となっていた
油の逆拡散や不純物分圧の低下を達成するものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面によって説明する。第１
図は本発明による低圧ＣＶＤ装置の基本構成を示すもの
で、反応管２の中にはウェハ１が装着されている。反応
管２は拡散炉４に設置され、ヒータ３によって加熱され
る。ターボ分子ポンプ１４によって反応管２内の真空排
気を行うが、圧力計６でモニターしながら、所定の圧力
になるように圧力調整弁８を調節する。反応ガスは、ガ
ス導入系１３から反応管２の中へ導かれる。５は未反応
ガス吸着用の水冷トラップであり、これは高温ガスの冷
却の働きも合わせ持つ。ターボ分子ポンプで排気された
ガスはロータリーポンプを介して大気側へ導かれる。

本発明は、前述の如き構成としたので、ｄｖｒ）膜生成
反応を行う前、反応管内部を到達圧力まで低下させる際
、１．０−’Ｔｏｒｒ台、あるいはそれ以下の圧力まで
下げることが可能となり、ＣＶ　Ｉ）膜生成に悪影響を
及ぼし、膜質を著しく低下させる０　２　。

あるいはＦＴｚＯ＠の分圧を著しく低下させることが可
能となり、良質なＣＶＤ膜を生成することができる。更
に、反応ガスを流し、ＣＶＤ膜を生成するプロセス時に
も、ターボ分子ポンプ１４で排気することにより、ター
ボ分子ポンプ１４が、ロータリーポンプ１０からの油の
逆拡散を防止する役目を果たし、上流への油の逆拡散を
大幅に減少させることができる。これにより、油による
膜質の低下を著しく改善することが可能となる。

次に第２図を用い、本発明装置の真空排気系の排気特性
の一例について説明する。第１図において、ウェハ１を
チャージ後大気圧から排気することになるが、ターボ分
子ポンプ１４は、０．ＩＴｏｒｒ台以上の圧力では排気
能力が大きく減少するので、当初はロータリーポンプ１
０が排気することになる。第２図のＴＭＰのグラフは一
般のターボ分子ポンプの排気特性曲線の一例で１０−２
ＬＴｏｒｒ台以下でほぼ一定の排気速度を有している。

破線で示した曲線Ｕは配管のコンダクタンスで、分子流
領域では圧力に依存せず、粘性流領域では圧力と共に増
加する。曲線Ａは、’Ｔ’ＭＰの排気速度と配管のコン
ダクタンスに合成した反応管人［１での実効排気速度で
ある。右下がりの直線Ｑは反応ガスの流量を表し、図中
では一例として３　、８　Ｔｏｒｒ　Ｑ／Ｓのガス流量
について示しである。第３図に模式的に示すように、実
効排気速度４と交叉する最大流量Ｑｍａｘ以下の流量を
反応ガスとして流し、反応時の圧力が、ターボ分子ポン
プの排気可能な圧力以下（斜線の領域）の範囲ではＣＶ
Ｄ膜生成プロセスの排気にターボ分子ポンプを用いるこ
とができる。通常の低圧ＣＶＤプロセスは、０．１〜Ｉ
　Ｔｏｒｒの圧力下で行うものが多いが、今後、ウェハ
の大程化に伴い困難となる膜厚の均一化の問題に対処す
るために、Ｌ　Ｏ−”　−１０−”Ｔｏｒｒ台でのＣＶ
Ｄプロセスを行う必要がありターボ分子ポンプを用いた
真空排気系は有効である。

曲線Ｂはメカニカルブースターの実効排気速度の−例で
ある。実効排気速度ＡとＢとを比較するとガス流量Ｑに
対してＡの方が余裕があり、圧力調整の点からもターボ
分子ポンプの方が優利である。

第１図において、ウェハ交換のため、大気圧まで戻され
た反応管２内を再排気する際は、バルブ７を開き、ロー
タリーポンプ１０を始動させ、次にターボ分子ポンプ１
４を始動させる。すなわち、それまでは、これらのポン
プは停止していることになる。これは、ターボ分子ポン
プ１４を運転したまま上流のバルブ７を開いて急に大気
圧にさらすと、ターボ分子ポンプに過負荷がかかるため
でである。しかし、ウェハのチャージのたびにこれらの
ポンプを大気まで戻し起動停止を繰る返すことは、ター
ボ分子ポンプの軸受部の寿令及びロータリーポンプ吸気
口から油が飛散しターボ分子ポンプを油で汚染する可能
性がある。そこで、第４図に示すように、大気圧からの
排気をバイパスして行う排気系を構成することもできる
。反応管２内を大気圧まで戻す際、バルブ７を閉じ、タ
ーボ分子ポンプ１４及びロータリーポンプ１０を写転さ
せたまま、バルブ７より下流側を高真空に保っておく。

ウェハのチャージを終了し、反応管２内を大気圧から排
気する時はロータリーポンプ】７を始動させ、次にバル
ブ１５を開いて排気する。

ロータリーポンプによる排気は、ｎ、　ＬＪｏｎｅｓら
の文献（Ｊ、　Ｖａｃ、　Ｓｃｊ、、　Ｔｅｃｈｎｏｌ
、ｏｇｙ、　１　　（＋９６４）　。

１９）にも示されるように浦の逆拡散を招くのでフォア
ライントラップ１６を設けておき、オイルミストのトラ
ップを行う。該トラップには通常吸着剤が用いられるが
、反応管２を大気圧まで戻す際に用いるガスは不活性な
Ｎ２がガスであり、吸着剤と反応する恐れはない。圧力
がＩ　Ｔｏｒｒ稈度になったらバルブ１５を閉じ、バル
ブ７を開いてターボ分子ポンプ１４によって排気を行う
。その後所定の圧力になったらガス導入系１３から反応
ガスを導入し、圧力調整バルブ８によって圧力を調整し
ＣＶＤ成膜を行う。バルブ１５を閉じた後ロータリーポ
ンプ１７を停＋１−させる。その後、ロータリーポンプ
からの油の逆拡散を防ぐために、パ−ジライン１８を通
してＮ２ガスあるいは大気をバイパスラインへ導入し、
数十Ｔｏｒｒ以上の圧力まで上昇させておく。フォアラ
イントラップ１６のすぐ上流にバルブを設ければ、油の
汚染を一層防止することが可能となる。

上記したバイパス排気部を設けることにより、主排気系
を、ウェハのチャージのたびに停止１−させる必要がな
くなり、反応時に用いる主排気系の汚染を防止すること
が可能となる。

以上はバイパス排気部を設けた変形例について述べたが
、第５図に示すようにバルブ７のに流と下流を結ぶバイ
パス配管部を設けることも可能である。反応管を大気圧
まで戻す際に、バルブ７゜バルブ１９を閉じて行い、ポ
ンプは運転したままにしておく。排気を行う際には、ま
ずバルブ１９を開きターボ分子ポンプ１４でバイパス排
気を行う。この時、バイパス徘管部２０の配管を細くし
てコンダクタンスを小さくし、スロー排気を行えば、流
量が少いのでターボ分子ポンプ１４で、大気からでも排
気が可能であるようにすることかで（ｌＯ） きる。コンダクタンスを小さくするには、コンダクタン
スバルブをバイパス配管部に設置することでも可能であ
る。スロー排気は、反応管内にできた反応生成物の異物
が舞い−にかり、ウェハに付着するのを防止する」二で
も有効である。このバイパス排気部によって１．Ｔｏｒ
ｒ程度まで排気した後バルブ７を開けて排気を行う。以
上の様なバイパス配管部を設けることによっても、主排
気をウェハのチャージのたびに伴出させる必要がなくな
り、油１の汚染を防止することができる。

第６図はバイパス排気部を設けた他の例で、バルブ７の
上流からバイパス配管２２を取り出し、これをターボ分
子ポンプ１４と粗引ポンプ１０の間の配管２４に接続す
る。またバイパス配管２２には、ストップバルブ２１と
フォトライントラップ２３を設けておく。またターボ分
子ポンプ１４と粗引ポンプ］０の間の配管２４の途中に
バルブ２５を設ける。ただし、バルブ２５の位置はバイ
パス配管２２を配管２４の接続部よりターボ分子ポンプ
側に置く。この実施例での排気シスラムについて説明す
る。通常の反応時は、バルブ２１は閉でバイパス配管は
使用せず、バルブ７．２５は開で反応ガスを流しつつバ
ルブ８で圧力を制御しながら、ターボ分子ポンプ１４と
粗引ポンプ１０により排気を行う。問題になるのは、反
応管内のウェハ交換時からの排気である。まず、バルブ
７は閉でターボ分子ポンプ１４と粗引ポンプ１０は定常
運転を行っている。大気圧の反応管から排気を始める時
、バルブ２５を閉どした後、バルブ２１をオ）ずかに開
き、粗引ポンプ】０によりスロー排気を始める。この時
ターボ分子ポンプ１４は。

上流と下流のバルブ７を２５共閉じられており、ある真
空レベル支障なく運転されている。バイパス配管２２を
通したスロー排気は、反応管内の圧力力１−　ＯＴｏｒ
ｒ程度になるまで行い、そこでバルブ２１を閉とする。

ガス負荷がなくなるから、バイパス管２２及び粗引配管
２４内の圧力は急速に下がる。そこでバルブ２５を開き
、ターボ分子ボ：ノプ１４と粗引ポンプ１ｏをつなぎ、
通常の運転状態にする。この際トラップ２３の下流にバ
ルブ（図示せず）を設けておき、バルブ２５を開く前に
、該バルブを閉じればバイパス配管から、ターボ分子ポ
ンプ１４側への配流を防ぐことも可能である。次に主配
管のバルブ７を開く。反応管内の圧力は、先のバイパス
管を通した粗引により１Ｔｏｒｒ程度まで下がっている
から、定常運転状態のターボ分子ポンプ１４に対して何
ら悪影響を及ぼすことはない。以後は、ターボ分子ポン
プ１４と粗引ポンプ１０により排気を行い、十分に圧力
が下がった後１反応ガスを流してｃｖｎ成膜を行う。

そして、ウェハ交換を行う最初の状態にもどる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、低圧ＣＶＤ装置
の真空排気系にターボ分子ポンプを使用したので、油の
汚染が少く、１０−ｆｌＴｏｒｒ台以下の高真空が容易
に得られ、不純物が著しく減少するため良質のＣＶＤ１
ｌＩが得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の低圧ＣＶＤ装置の概略図、第１図は本発
明の一実施例を示す低圧ＣＶＤ装置の概略図、第２図及
び第３図は本発明の装置の排気特性の説明図、第４図は
本発明の他の実施例を示す低圧ＣＶＤ装置の概略図、第
５図は真空排気系の更に他の実施例の説明図、第６図は
真空排気系の更に他の実施例の説明図、第７図は従来の
低圧ＣＶｒ）装置の概略図である。 ７．１５・・・バルブ、８・・・圧力調整弁、ｉ、ｏ、
１．．７・・・ロータリーポンプ、１４・・・ターボ分
子ポンプ、１６・・・フォアライントラップ、２０・・
・バイパス配管部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、抵抗加熱炉及び反応管を含む反応炉部、排気ポンプ
   を含む排気システム部、装置を制御するコントロール部
   から成る半導体成膜装置において、ターボ分子ポンプを
   主ポンプとした排気システムを設けたことを特徴とする
   低圧ＣＶＤ装置。 ２、主ポンプと反応管を結ぶ管路から分岐した配管を設
   け、該配管端部に大気圧以上の圧力からでも真空排気の
   行える真空ポンプを設置したバイパス排気部を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低圧ＣＶＤ
   装置。 ３、主ポンプと反応管とを結ぶ配管部に、バイパス配管
   部を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の低圧ＣＶＤ装置。 ４、主ポンプと反応管とを結ぶ配管部にバルブ付のバイ
   パス配管部を設け、このバイパス配管の一端をターボ分
   子ポンプの下流に設置されている粗引ポンプの吸気側に
   接続し、かつターボ分子ポンプと粗引ポンプの間の配管
   の、前記バイパス配管との接続部より上流側へバルブを
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の低
   圧ＣＶＤ装置。