(57)【要約】【課題】被成膜物の表面に成膜される薄膜の中にＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物が異物として混入したり、ＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物が排気管の内表面に付着して排気管に詰まりが生じたりすることを防止することのできるＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】ガス排気部１５の外表面を覆う冷却ジャケット１９と、この冷却ジャケット１９の冷却水入口ノズル１９ａに接続された冷却水供給配管２０と、この冷却水供給配管２０を介して冷却ジャケット１９の冷却水入口ノズル１９ａに冷却水ＣＷを供給する冷却水供給ポンプ２１とを備えて構成される冷却装置１８によりガス排気部１５を所定温度以下に冷却し、ガス排気部１５の内表面に付着した反応生成物を剥離し難い性質に変質させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成膜物と反応ガスとを反応させる横型反応炉の後端部に、前記反応炉内のガスを排気するガス排気部を有するＣＶＤ装置において、前記ガス排気部を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、前記ガス排気部の外表面を覆う冷却ジャケットを備えて構成されることを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記冷却手段は、前記ガス排気部の外表面に突設された放熱フィンを備えて構成されることを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造工程などで用いられるＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の被成膜物の表面にＳｉ3Ｎ4膜等の薄膜を化学気相成長法（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition）により成膜する装置として、従来、図４に示すようなＣＶＤ装置１０が知られている。このＣＶＤ装置１０は内側石英チューブ１１ａと外側石英チューブ１１ｂとからなる横型反応炉１１を備えており、この反応炉１１の外周にはヒータ１２が配設されている。また、ＣＶＤ装置１０は反応炉１１の前端開口部を開閉する炉蓋１３を備えており、この炉蓋１３には、反応炉１１内に反応ガスを供給するための反応ガス供給ノズル１４が設けられている。さらに、ＣＶＤ装置１０は反応炉１１内のガスを排気するためのガス排気部１５を備えている。このガス排気部１５は、通常、ステンレス鋼から形成され、反応炉１１の後端部に設けられている。また、ガス排気部１５は排気ノズル１５ａを有しており、この排気ノズル１５ａには排気管１６（図５参照）が接続されている。さらに、ガス排気部１５は円筒部１５ｂと、この円筒部１５ｂの後端開口を閉塞する端板部１５ｃとからなり、円筒部１５ｂの内側には円筒状のバッフル板１７が設けられている。
【０００３】
このようなＣＶＤ装置を用いて半導体ウエハＷの表面に例えばＳｉ3Ｎ4膜を成膜する場合は、先ず、石英製のボートＢに搭載された半導体ウエハＷを反応炉１１の前端開口部から反応炉１１内に搬入する。次に、反応炉１１の前端開口部を炉蓋１３で閉塞した後、図示しない真空ポンプを作動させて反応炉１１内の空気をガス排気部１５に接続された排気管１６から排気し、反応炉１１内の圧力を１３３-1Ｐａ程度に減圧する。そして、この状態で反応炉１１をヒータ１２で６００℃〜８００℃に加熱すると共に、反応ガス供給ノズル１４から反応炉１１内にジクロルシランガス（ＳｉＨ2Ｃｌ2）とアンモニアガス（ＮＨ3）の混合ガスを反応ガスとして供給する。そうすると、反応炉１１内に供給された反応ガスが半導体ウエハＷのＳｉと反応し合うことによって、半導体ウエハＷの表面にＳｉ3Ｎ4膜が成膜される。
【０００４】
このようなＣＶＤ装置では、Ｓｉ3Ｎ4膜の成膜が終了すると反応炉１１内に供給された反応ガスをガス排気部１５から排気して次の成膜処理に備えているため、図５に示すように、ガス排気部１５や排気管１６の内表面にＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物Ｐが付着して堆積する。このような反応生成物Ｐがガス排気部１５や排気管１６の内表面に付着すると、その一部が剥離してＳｉ3Ｎ4膜の中に異物として混入したり、あるいは排気管１６に詰まりが生じたりするなどの問題がある。そこで、かかる問題を解決するために、ガス排気部１５にヒータを付設し、このヒータでガス排気部１５を反応生成物の析出温度以上に加熱して反応生成物の付着を防止するようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２２９０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記文献１に開示されたＣＶＤ装置では、反応生成物の付着を防止するためのヒータをガス排気部に付設しなければならないため、ヒータの付設工事に多大な費用を要すると共に消費電力の増大を招くという問題がある。また、反応生成物の付着を完全に防ぐことは困難であるため、ガス排気部を反応炉から取り外し、ガス排気部の内表面を定期的にクリーニングする必要があるが、ガス排気部にヒータが付設されているとガス排気部の取り外し作業に手間を要するなどの問題もある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、被成膜物の表面に成膜される薄膜の中にＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物が異物として混入したり、ＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物が排気管の内表面に付着して排気管に詰まりが生じたりすることを防止することのできるＣＶＤ装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、被成膜物と反応ガスとを反応させる横型反応炉の後端部に、前記反応炉内のガスを排気するガス排気部を有するＣＶＤ装置において、前記ガス排気部を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とするものである。
ＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物は、ガス排気部の温度が所定温度（例えば２０℃）以下になると、付着力が増大して剥離し難い性質に変質する。従って、ガス排気部を冷却手段で所定温度以下に冷却することで、ガス排気部の内表面に付着した反応生成物が剥がれ難くなるので、被成膜物の表面に成膜される薄膜の中にＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物が異物として混入することを防止することができる。また、ガス排気部を冷却手段で所定温度以下に冷却することで、ＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物がガス排気部の内表面に付着し易くなる。これにより、排気管の内表面に付着する反応生成物の付着量を低減できるので、ＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物が排気管の内表面に付着して排気管に詰まりが生じることを防止することができる。
【０００８】
本発明に係るＣＶＤ装置において、冷却手段は、ガス排気部の外表面を覆う冷却ジャケットを備えて構成されるものであってもよいし、あるいはガス排気部の外表面に突設された放熱フィンを備えて構成されるものでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明の第１の実施形態に係るＣＶＤ装置の要部を示す図で、図２は図１のII−II断面図である。図１において、符号１８はガス排気部１５を冷却する水冷式の冷却装置であり、この冷却装置１８は、ガス排気部１５の外表面を覆う冷却ジャケット１９と、この冷却ジャケット１９の冷却水入口ノズル１９ａに接続された冷却水供給配管２０と、この冷却水供給配管２０を介して冷却ジャケット１９の冷却水入口ノズル１９ａに冷却水ＣＷを供給する冷却水供給ポンプ２１とを備えて構成されている。
【００１０】
冷却ジャケット１９は冷却水出口ノズル１９ｂを備えており、この冷却水出口ノズル１９ｂから排出された冷却水ＣＷは、冷却水戻り配管２２により熱交換器２３へ送られ、この熱交換器２３で冷却された後、冷却水供給ポンプ２１の吸込口に供給されるようになっている。
このような構成において、冷却ジャケット１９内を流れる冷却水ＣＷでガス排気部１５を所定温度（例えば２０℃）以下に冷却すると、ガス排気部１５の内表面に付着したＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物が剥離し難い性質に変質する。これにより、ガス排気部１５の内表面に付着した反応生成物が剥がれ難くなるので、半導体ウエハの表面に成膜されるＳｉ3Ｎ4膜等の薄膜の中にＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物が異物として混入することを防止することができる。
【００１１】
また、冷却ジャケット１９内を流れる冷却水でガス排気部１５を２０℃以下に冷却すると、ＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物がガス排気部１５の内表面に付着し易くなる。これにより、排気管１６の内表面に付着する反応生成物の付着量を低減できるので、排気管１６の詰まりを防止することができる。さらに、前述した従来技術のように、反応生成物の付着を防止するためのヒータをガス排気部に付設する必要もないので、コストの増大等も防止できる。
【００１２】
なお、上述した第１の実施形態ではガス排気部１５を冷却する媒体として水を使用したが、水以外の液体を使用してもよい。また、上述した第１の実施形態ではガス排気部１５を冷却する手段として強制循環方式の冷却装置１８を例示したが、自然循環方式の冷却装置を用いてもよい。
図３は、本発明の第２の実施形態に係るＣＶＤ装置の要部を示す図である。同図において、符号２４はガス排気部１５を冷却する空冷式の冷却装置であり、この冷却装置２４は、ガス排気部１５の外表面から突設された多数の放熱フィン２５と、これらの放熱フィン２５に冷却用空気を送風する送風機２６とを備えて構成されている。
【００１３】
このような構成において、ガス排気部１５の外表面から突設された放熱フィン２５でガス排気部１５を２０℃以下に冷却すると、ガス排気部１５の内表面に付着したＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物が剥離し難い性質に変質する。これにより、ガス排気部１５の内表面に付着した反応生成物が剥がれ難くなるので、第１の実施形態と同様に、半導体ウエハの表面に成膜されるＳｉ3Ｎ4膜等の薄膜の中にＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物が異物として混入することを防止することができる。また、ＮＨ4Ｃｌ等の反応生成物がガス排気部１５の内表面に付着し易くなり、排気管１６の内表面に付着する反応生成物の付着量を低減できるので、第１の実施形態と同様に、排気管１６の詰まりを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るＣＶＤ装置の要部を示す図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るＣＶＤ装置の要部を示す図である。
【図４】従来のＣＶＤ装置の概略図である。
【図５】図４のV−V断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１１  横型反応炉、１１ａ  内側石英チューブ、１１ｂ  外側石英チューブ、１２  ヒータ、１３  炉蓋、１４  反応ガス供給ノズル、１５  ガス排気部、１６  排気管、１７  バッフル、１８  冷却装置、１９  冷却ジャケット、２０  冷却水供給配管、２１  冷却水供給ポンプ、２２  冷却水戻り配管、２３  熱交換器、２４  冷却装置、２５  放熱フィン、２６  送風機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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