JPH0927486A

JPH0927486A - 横型プロセスチューブ装置

Info

Publication number: JPH0927486A
Application number: JP17769295A
Authority: JP
Inventors: Tadaharu Yamaguchi; 忠晴山口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】フロント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１Ａ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６０、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本体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Ｃ
ＶＤ装置において、前記フロントフランジ部６０に、そ
のフロントフランジの円筒６Ａを加熱するヒータ２０と
温度センサ２１とを設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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（Ｓｉ₃Ｎ₄ ）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２及び図３を用いて説明する。
図２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３は図２に示した横型ＣＶＤ装置のフロン
ト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、点線の丸で囲った
ステンレススチール製の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】図３に拡大図示したように、前記フロント
フランジ部６はチューブ本体２の直径よりもやや大口径
の円筒６Ａで構成されており、その右端は、前記チュー
ブ本体２の左端部との間にＯリング９を介して、チュー
ブ本体２の外周の全周に垂直に立ち上げて形成されたス
トッパ２Ａに衝合しており、また、円筒６Ａの左端には
Ｏリング１０を介し、下端部にヒンジ（図示していな
い）などで矢印Ｒの方向に９０°の角範囲で開閉できる
シャッタ５が取り付けられている。更にまた、前記チュ
ーブ本体２の左端部のガス供給口４にはガス供給パイプ
４Ａ、４Ｂが取り付けられている。

【０００５】水平状態に支持されたボート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、前記シャッタ５を開け、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。
前記円筒６Ａの開口面は、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、前記
ヒンジなどの機構を用いて下方に９０°に回動し、開く
ように構成されている。

【０００６】一方、前記バックフランジ部８は、これも
チューブ本体２の直径よりもやや大口径の円筒８Ａで構
成されており、その左端は、前記チューブ本体２の右端
部の外周面との間にＯリング１１を介して、チューブ本
体２の外周に嵌着されており、そしてその円筒８Ａの左
端周面にはＯリング１２を介してキャップ１３が装着さ
れている。

【０００７】また、円筒８Ａの下方周面には、前記排気
孔７が開けられており、この排気孔７に配管パイプ１４
を介してメインバルブ１５、ブースタポンプ１６、そし
て真空ポンプ１７が接続され、この真空ポンプを作動さ
せることによりチューブ本体２内のガスを排気し、減圧
できるように構成されている。

【０００８】このような横型ＣＶＤ装置１の構成は東京
エレクトロン株式会社製のＵＬ−２６０３型ＬＴで見受
けられる。

【０００９】このような構成の横型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を所定の間隔で垂直状態で保持したボート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、ガス供給パイプ
４Ａ、４Ｂから窒素ガス（Ｎ₂）を供給しながらチュー
ブ本体２内の空気を置換し、そして１０^-1トール（Ｔｏ
ｒｒ）程度に減圧する。

【００１０】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（ＳｉＨ₂Ｃｌ₂）を、ガス供給パ
イプ４Ｂを通じてアンモニアガス（ＮＨ₃）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に接続されているメインバ
ルブ１５を開け、ブースタポンプ１６及び真空ポンプ１
７を作動させて、反応済みガスを排気する。

【００１１】前記フロントフランジ部６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、フロントフランジ部６とチュ
ーブ本体２との間にはＯリング９が、また、フロントフ
ランジ部６とシャッタ５との間に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、図示していないが、それ
ぞれのＯリング９、１０に近接して冷却水路を設け、冷
却水を流して冷却するようにしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このため、フロントフ
ランジ部６の温度はチューブ本体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、フロントフランジ部６に充満している前記の
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（ＮＨ₄Ｃｌ）の反応生成物として
析出し、図３に符号Ｐａで示したように、フロントフラ
ンジ部６の内周面に、シャッタ５側が厚くなって付着、
堆積する。更にＯリング１０とシャッタ５との間にも、
反応生成物Ｐｂが付着、堆積する。

【００１３】フロントフランジ部６の内周面に前記のよ
うな反応生成物Ｐａ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、フロントフランジ部６の内周面に堆
積した反応生成物Ｐａを定期的に除去する作業を行わな
ければならない。また、前記Ｏリング１０とシャッタ５
との間に反応生成物Ｐｂが付着すると、シャッタ５とフ
ロントフランジ部６との間に微小な間隙が生じ、その間
隙からエアーがリークして反応部の気密性が悪化し、シ
リコンウエハＳである導体ウエハＳの表面が酸化し、Ｓ
ｉＯ₂の酸化膜が成長する。この酸化膜（ＳｉＯ₂）が
半導体ウエハＳの表面に生成している状態でシリコンナ
イトライド（Ｓｉ₃Ｎ₄）を成膜したとすると、半導体
装置の電気的絶縁性を劣化させることになる。

【００１４】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、前記フロントフランジ部の
内周面に、また、フロントフランジ部とシャッタとの間
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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】それ故、本発明の横型Ｃ
ＶＤ装置では、プロセスガス供給口と半導体ウエハの出
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、前記半導体ウエハ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、前記フロント
フランジ部に、該フロントフランジ部を加熱するヒータ
と温度センサとを設けて、前記課題を解決した。

【００１６】従って、低温になりがちなフロントフラン
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、フロントフランジ
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。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、図１を用い、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ＣＶＤ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
施例であるフロントフランジ部をチューブ本体の前部に
装着した状態を示した横型ＣＶＤ装置の一部断面側面図
と、そのフロント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とを合わせて示した図である。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。

【００１８】この横型ＣＶＤ装置１Ａのチューブ本体２
の反応ガスの供給側である前部には、従来技術のフロン
トフランジ部６とほぼ同一の構造の円筒６Ａのフロント
フランジ部６０が装着されている。このフロントフラン
ジ部６０は、金属、例えば、ステンレススチールで形成
されており、その円筒６Ａの全周面の表面にラバーヒー
タのようなヒータ２０を装着し、また、その円筒６Ａの
周面の一部表面に１個の、または必要に応じて複数個の
温度センサ２１を接触するように設けて構成されてい
る。

【００１９】この温度センサ２１は温度設定装置２２で
設定された基準温度と温度比較器２３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２４から出
力して前記ヒータ２０を制御し、前記フロントフランジ
部６０を反応生成物Ｐが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。

【００２０】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、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。

【００２１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の横型Ｃ
ＶＤ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
たこのようなフロントフランジ部が装着された横型プロ
セスチューブ装置によれば、エアーのリークを防止しな
がらも、反応生成物がフロントフランジ部に付着、堆積
することがない。従って、ダストの発生を低減できるの
で半導体装置の破壊を低減できる。また、真空ポンプで
反応部を減圧させる時に、反応部の気密性が向上し、反
応前に半導体ウエハの表面に生じがちな自然酸化膜を低
減させることができるので、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フロントフランジ部
をチューブ本体の前部に装着した状態を示した横型ＣＶ
Ｄ装置の一部断面側面図と、そのフロントフランジ部の
温度を制御する温度制御装置の回路ブロック図とを合わ
せて示した図である。

【図２】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３】図２に示した横型ＣＶＤ装置のフロントフラ
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１Ａ横型ＣＶＤ装置２チューブ本体３加熱ヒータ４ガス供給口５シャッタ６０フロントフランジ部７排気孔８バックフランジ部１５メインバルブ１７真空ポンプ２０ヒータ２１温度センサ２２温度設定装置２３温度比較器２４温度制御出力装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、前記フロ
ントフランジ部に、該フロント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。