JPS61111994A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents
Ｃｖｄ装置Info
- Publication number
- JPS61111994A JPS61111994A JP24384385A JP24384385A JPS61111994A JP S61111994 A JPS61111994 A JP S61111994A JP 24384385 A JP24384385 A JP 24384385A JP 24384385 A JP24384385 A JP 24384385A JP S61111994 A JPS61111994 A JP S61111994A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction tube
- pipe
- gas
- tube
- diffusion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/14—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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〕
本発明はエピタキシアル成長や多結晶シリコン、シリコ
ン酸化膜等のＣＶＤに用いられる減圧ホットウォールＣ
ＶＤ装置に関するものである。
ン酸化膜等のＣＶＤに用いられる減圧ホットウォールＣ
ＶＤ装置に関するものである。
従来のＣＶＤ法に関する文献としては１例えば特開昭５
６−７４９２２号がある。
６−７４９２２号がある。
従来の常圧法ＣＶＤ例えばシリコン・エピタキシでは、
ソースガスの気相熱分解を避けるため、ソースガスの濃
度はキャリヤガスに対して１ｍｏ１％以下の反応条件が
とられる。具体例を示すと。
ソースガスの気相熱分解を避けるため、ソースガスの濃
度はキャリヤガスに対して１ｍｏ１％以下の反応条件が
とられる。具体例を示すと。
キャリヤガスとして例えばＨ２を１００Ｑ／１１１ｉｎ
で送る場合には、ソースガスは１−Ｑ／ｍｉｎ以下で送
られ、Ｈ２の流量が非常に大きくなっている。
で送る場合には、ソースガスは１−Ｑ／ｍｉｎ以下で送
られ、Ｈ２の流量が非常に大きくなっている。
これに対し、減圧法では圧力により実効濃度が低下（ｇ
／ Ｑ単位で圧力により分母の容積が大となる）する
ため、気相熱分解が抑制され１モル（ｍｏｌ）濃度とし
ては大きな値をとることができる。具体例を示すと、キ
ャリヤガスとして例えばＨ２を２ｂへｉｎで送る場合に
は、ソースガスは２Ｑ／＋ａｉｎで送ることができる。
／ Ｑ単位で圧力により分母の容積が大となる）する
ため、気相熱分解が抑制され１モル（ｍｏｌ）濃度とし
ては大きな値をとることができる。具体例を示すと、キ
ャリヤガスとして例えばＨ２を２ｂへｉｎで送る場合に
は、ソースガスは２Ｑ／＋ａｉｎで送ることができる。
圧力条件によっては１００％ソースガスの使用も可能で
ある。従って、キャリヤガスとしてのＨ２流量も少なく
て済む６同じウェハの装填枚数に対し、減圧ホットウォ
ール法では常圧法の１１５〜１１５０のキャリヤ流量で
ある。
ある。従って、キャリヤガスとしてのＨ２流量も少なく
て済む６同じウェハの装填枚数に対し、減圧ホットウォ
ール法では常圧法の１１５〜１１５０のキャリヤ流量で
ある。
しかしながら、キャリヤ流量が少ない（すなわち流速が
遅い）と逆拡散が発生し、排気系の不純物が反応管内に
逆拡散する結果、清浄鏡面の表面を汚染し、その上に堆
積するエピタキシアル膜の性能を劣化せしめることにな
る。特に塩化物系シリコンソースガス（低級塩化物はど
気相熱分解を起し易い）を用いた場合には、分解により
発生したＨＣｌ１が排気配管壁に付着した堆積物に吸着
されており、これが逆拡散する結果エピタキシアル反応
の前後に高温部にある基板（ウェハ）表面を中途半端に
侵刻し結晶表面を劣化せしめる。また、真空ポンプの油
蒸気の逆拡散も同様に発生し、結晶を劣化せしめる原因
にもなっている。
遅い）と逆拡散が発生し、排気系の不純物が反応管内に
逆拡散する結果、清浄鏡面の表面を汚染し、その上に堆
積するエピタキシアル膜の性能を劣化せしめることにな
る。特に塩化物系シリコンソースガス（低級塩化物はど
気相熱分解を起し易い）を用いた場合には、分解により
発生したＨＣｌ１が排気配管壁に付着した堆積物に吸着
されており、これが逆拡散する結果エピタキシアル反応
の前後に高温部にある基板（ウェハ）表面を中途半端に
侵刻し結晶表面を劣化せしめる。また、真空ポンプの油
蒸気の逆拡散も同様に発生し、結晶を劣化せしめる原因
にもなっている。
本発明は上記した従来技術の問題点を解消するためにな
されたもので、低流量条件にある減圧ホットウォールＣ
ＶＤ装置において、排気系の不純物ガスの逆拡散を防止
し、しかも排気コンダクタンスを小ならしめないように
することを目的としている。
されたもので、低流量条件にある減圧ホットウォールＣ
ＶＤ装置において、排気系の不純物ガスの逆拡散を防止
し、しかも排気コンダクタンスを小ならしめないように
することを目的としている。
例えばシリコン（Ｓｉ）の減圧エピタキシアル反応では
、ソースガス（例えば５ｉＨ２（Ｊｌ、；ディクロロシ
ラン）の高温分解生成物（シリコンの微粒粉体等）が発
生し、排気管を介して真空ポンプにより排出されるが、
途中低温の排気管壁に凝縮し付着する。高温ではほとん
どＳＬが析出するが、低温ではＳｉ、Ｈ，の形で析出す
るほかＨＣｕを吸蔵する。この低温凝縮物は蒸気圧が高
いほか各種ガスを吸着しやすいので主たる汚染源であり
１反応管へ逆拡散して清浄な反応管内を汚染する。
、ソースガス（例えば５ｉＨ２（Ｊｌ、；ディクロロシ
ラン）の高温分解生成物（シリコンの微粒粉体等）が発
生し、排気管を介して真空ポンプにより排出されるが、
途中低温の排気管壁に凝縮し付着する。高温ではほとん
どＳＬが析出するが、低温ではＳｉ、Ｈ，の形で析出す
るほかＨＣｕを吸蔵する。この低温凝縮物は蒸気圧が高
いほか各種ガスを吸着しやすいので主たる汚染源であり
１反応管へ逆拡散して清浄な反応管内を汚染する。
一般に、流れのある管内で逆拡散を防止するには、Ｒｅ
−８ｃ＞ＩＯ（但しＲｅ：レイノルズ数、ＳＣ：シュミ
ット数）の流量条件をとればよいと言われている。しか
し逆拡散による汚染の濃度に依存して上記条件は変化す
るものでケース・パイ・ケースである。本発明者等はＳ
ｉＨ２ＣＭ、 −Ｈ，系のホットウォール・エピタキ
シで、流量と基板の汚染状況を実験し、Ｒｅ）２０の条
件を見出した。
−８ｃ＞ＩＯ（但しＲｅ：レイノルズ数、ＳＣ：シュミ
ット数）の流量条件をとればよいと言われている。しか
し逆拡散による汚染の濃度に依存して上記条件は変化す
るものでケース・パイ・ケースである。本発明者等はＳ
ｉＨ２ＣＭ、 −Ｈ，系のホットウォール・エピタキ
シで、流量と基板の汚染状況を実験し、Ｒｅ）２０の条
件を見出した。
逆拡散を防止するには上記Ｒｅ ＞ ２０を満たす配管
径にすればよく、これはＮ２流量２Ｑ／ｌｌ１ｉｎのと
き管径４２０ｎｍの値となる。流速で言うと、常温１気
圧換算の流速が０．１ｍ／ｓ以上ならば逆拡散が起らな
いことになる。しかし逆拡散を防止するために排気管を
小径にすれば、排気抵抗を増し真空ポンプの所要排気容
量が大となり装置費がかさむことになる。従って本発明
は部分的に小径の絞り口を有する絞りリングを設けるこ
とにより、逆拡散と排気抵抗の相反条件を満足せしめる
ものである。
径にすればよく、これはＮ２流量２Ｑ／ｌｌ１ｉｎのと
き管径４２０ｎｍの値となる。流速で言うと、常温１気
圧換算の流速が０．１ｍ／ｓ以上ならば逆拡散が起らな
いことになる。しかし逆拡散を防止するために排気管を
小径にすれば、排気抵抗を増し真空ポンプの所要排気容
量が大となり装置費がかさむことになる。従って本発明
は部分的に小径の絞り口を有する絞りリングを設けるこ
とにより、逆拡散と排気抵抗の相反条件を満足せしめる
ものである。
この絞り口径リングは、低温析出物から発生する汚染ガ
スが基板をセットしている反応管内への逆拡散を防止す
る目的をもつもので、位置的には反応管出口近辺がよい
。しかしここでは高温ガスが流通するので、材質的には
耐熱性のあるものがよく、反応装置の構造材質によって
適宜穴められるものである。
スが基板をセットしている反応管内への逆拡散を防止す
る目的をもつもので、位置的には反応管出口近辺がよい
。しかしここでは高温ガスが流通するので、材質的には
耐熱性のあるものがよく、反応装置の構造材質によって
適宜穴められるものである。
以下本発明を実施例によって詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すもので、減圧ホットウ
ォールＣＶＤ装置の構成説明図である。
ォールＣＶＤ装置の構成説明図である。
図において１は電気抵抗式加熱炉で、石英製反応管２が
セットされている。治具４の上に基板５が垂直または傾
斜角をもって置かれる。基板５を搭載した治具４は最初
常温の治具収納管３にセットされる。ここまでの工程は
空気を遮断するためにＮ２ を流しながら行なわれる。
セットされている。治具４の上に基板５が垂直または傾
斜角をもって置かれる。基板５を搭載した治具４は最初
常温の治具収納管３にセットされる。ここまでの工程は
空気を遮断するためにＮ２ を流しながら行なわれる。
減圧後ガス配管７を通ってＮ２ を流通させながら、マ
グネット式のボートローダ−６で治具４を加熱炉１の中
央部にある所定温度分布帯に運ぶ。このときのＮ２ガス
は真空ポンプに至る排出管９を介して排出されるが、石
英製反応管の熱膨張による破損を防ぐため、石英製反応
管２と排出管９の間にベローズ伸縮管８が置かれている
。低温析出物は排出管９に多く付着しており、逆拡散に
よりＨＣａなどの汚染ガスが反応管２の内部に侵入する
が、基板５が高温部にセットされた場合一番侵刻されや
すい。したがってエピタキシアル反応以前に基板５の表
面が荒れ鏡面性を失ってしまう。エピタキシアル反応時
はＨＣＩＬのエツチングよりも析出反応が優先するので
緩和されるが各種の不純ガスの逆拡散もあり結晶性を損
う。またエピタキシアル反応後も基板を早く高温から低
温に移す必要も生じてくる。これらの逆拡散現象を防ぐ
ため、排出管９または反応管２の出口枝管１２よりも小
口径の絞り口をもつ絞りリング１０がセットされる。
グネット式のボートローダ−６で治具４を加熱炉１の中
央部にある所定温度分布帯に運ぶ。このときのＮ２ガス
は真空ポンプに至る排出管９を介して排出されるが、石
英製反応管の熱膨張による破損を防ぐため、石英製反応
管２と排出管９の間にベローズ伸縮管８が置かれている
。低温析出物は排出管９に多く付着しており、逆拡散に
よりＨＣａなどの汚染ガスが反応管２の内部に侵入する
が、基板５が高温部にセットされた場合一番侵刻されや
すい。したがってエピタキシアル反応以前に基板５の表
面が荒れ鏡面性を失ってしまう。エピタキシアル反応時
はＨＣＩＬのエツチングよりも析出反応が優先するので
緩和されるが各種の不純ガスの逆拡散もあり結晶性を損
う。またエピタキシアル反応後も基板を早く高温から低
温に移す必要も生じてくる。これらの逆拡散現象を防ぐ
ため、排出管９または反応管２の出口枝管１２よりも小
口径の絞り口をもつ絞りリング１０がセットされる。
本発明の装置の適用により、１３０ｎｍφ石英反応管内
に４インチＳＬ基板５０枚をチャージし、５ｉＨ２Ｃｎ
、＝ ２ ｎ ／ｍａｉｎ、 Ｈ，キャリヤ＝ ２ Ｑ
／ｍｉｎの成長条件の下では、５０ｍ＋φの反応管出
口枝管と１００ｍｍφの排出管の間に２０１１ＩＴｌφ
の絞り口径リングを挿入することにより、基板の鏡面を
失うことなく良質のエピタキシアル基板が得られた。
に４インチＳＬ基板５０枚をチャージし、５ｉＨ２Ｃｎ
、＝ ２ ｎ ／ｍａｉｎ、 Ｈ，キャリヤ＝ ２ Ｑ
／ｍｉｎの成長条件の下では、５０ｍ＋φの反応管出
口枝管と１００ｍｍφの排出管の間に２０１１ＩＴｌφ
の絞り口径リングを挿入することにより、基板の鏡面を
失うことなく良質のエピタキシアル基板が得られた。
第２図は石英製反応管の出口枝管フランジと絞り口径リ
ングを共用した場合の構成説明図である。
ングを共用した場合の構成説明図である。
通常石英製反応管は第２図に示したように主管（反応管
２）の両端に石英製の入口側接続フランジ１１と主管よ
り細い出口枝管１２の接続フランジが設けられるが、こ
の場合は出口接続フランジと絞りリング１０とを共用さ
せた実施例である。
２）の両端に石英製の入口側接続フランジ１１と主管よ
り細い出口枝管１２の接続フランジが設けられるが、こ
の場合は出口接続フランジと絞りリング１０とを共用さ
せた実施例である。
第３図は石英製反応管の出口枝管を一部小径に加工して
絞りリングと同様の作用をもたせた場合の構成説明図で
ある。
絞りリングと同様の作用をもたせた場合の構成説明図で
ある。
反応管２の両端にはそれぞれ接続フランジ１１．１３を
備えているが、口径の小さい絞りリング１４を出口枝管
１２を加工して設けた実施例である。
備えているが、口径の小さい絞りリング１４を出口枝管
１２を加工して設けた実施例である。
第４図は石英反応管にステンレス鋼系の配管を接続し、
絞りリングも鋼製にした場合の構成説明図である。
絞りリングも鋼製にした場合の構成説明図である。
石英製反応管２の出口枝管１２の接続フランジ１３にベ
ローズ伸縮管８をＯリングシールにより取り付け、その
ベローズ伸縮管８の反対側フランジ１７にステンレス耐
熱鋼で作られた絞りリング１８と排出管９のフランジ１
９が０リングを介して一緒にボルト締めされている。こ
の場合高温ガスによるＯリングの熱破損を防ぐため、接
続フランジ１３及び排出管９のフランジ１９の近傍に水
冷ジャケット１５及び２０が設けられ水冷される。
ローズ伸縮管８をＯリングシールにより取り付け、その
ベローズ伸縮管８の反対側フランジ１７にステンレス耐
熱鋼で作られた絞りリング１８と排出管９のフランジ１
９が０リングを介して一緒にボルト締めされている。こ
の場合高温ガスによるＯリングの熱破損を防ぐため、接
続フランジ１３及び排出管９のフランジ１９の近傍に水
冷ジャケット１５及び２０が設けられ水冷される。
以上説明したように本発明によれば、キャリヤガスＨ２
の低流量の下で、真空排気ポンプの容量を膨大化するこ
となく、また逆拡散による結晶性を劣化させることのな
い、減圧ホットウォールＣＶＤ装置を設計製作すること
ができる。
の低流量の下で、真空排気ポンプの容量を膨大化するこ
となく、また逆拡散による結晶性を劣化させることのな
い、減圧ホットウォールＣＶＤ装置を設計製作すること
ができる。
第１図は本発明の減圧ホットウォールＣＶＤ装置の構成
説明図、第２図、第３図及び第４図はいずれも本発明の
絞りリングの構成説明図である。 １・・加熱炉 ２・・・反応管３・・・治具
収納管 ８・・・ベローズ伸縮管９・・・排出管
１０．１４．１８・・・絞りリング１２・
・・出口枝管
説明図、第２図、第３図及び第４図はいずれも本発明の
絞りリングの構成説明図である。 １・・加熱炉 ２・・・反応管３・・・治具
収納管 ８・・・ベローズ伸縮管９・・・排出管
１０．１４．１８・・・絞りリング１２・
・・出口枝管
Claims (1)
- 反応管の出口近辺に排気管の径よりも小径の絞り口径
を有する絞りリングを設けたことを特徴とするＣＶＤ装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24384385A JPS61111994A (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | Ｃｖｄ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24384385A JPS61111994A (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | Ｃｖｄ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61111994A true JPS61111994A (ja) | 1986-05-30 |
Family
ID=17109773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24384385A Pending JPS61111994A (ja) | 1985-11-01 | 1985-11-01 | Ｃｖｄ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61111994A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04233220A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-08-21 | Applied Materials Inc | 気相成長装置における粒子状汚染物の低減 |
| JP2002329763A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Yaskawa Electric Corp | 気密室間の連結構造 |
-
1985
- 1985-11-01 JP JP24384385A patent/JPS61111994A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04233220A (ja) * | 1990-06-28 | 1992-08-21 | Applied Materials Inc | 気相成長装置における粒子状汚染物の低減 |
| US5188672A (en) * | 1990-06-28 | 1993-02-23 | Applied Materials, Inc. | Reduction of particulate contaminants in chemical-vapor-deposition apparatus |
| US5322567A (en) * | 1990-06-28 | 1994-06-21 | Applied Materials, Inc. | Particulate reduction baffle with wafer catcher for chemical-vapor-deposition apparatus |
| US5397596A (en) * | 1990-06-28 | 1995-03-14 | Applied Materials, Inc. | Method of reducing particulate contaminants in a chemical-vapor-deposition system |
| JP2002329763A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-15 | Yaskawa Electric Corp | 気密室間の連結構造 |
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