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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterherstellungssystem
und auf ein Verfahren zum Ausbilden eines Dünnfilmes auf einem Wafer unter
Verwendung desselben, bei dem eine Vielzahl Wafer verarbeitet werden,
und insbesondere auf ein Stapelwafer- Halbleiterherstellungssystem
und auf ein Verfahren zum Ausbilden eines Dünnfilmes auf einem Wafer bei
relativ hoher Temperatur unter Verwendung desselben.
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Als
allgemeine Halbleiterherstellungssysteme zum Verarbeiten eines Wafers
gibt es ein Stapelwafer-Halbleiterherstellungssystem
einschließlich
eines Ladeschiffes zum Laden einer Vielzahl Wafer darin, um so die
Prozesseigenschaften zu verbessern, und ein Einfachwafer-Halbleiterherstellungssystem zum
Reduzieren einer Prozesszeit zum Verarbeiten des Wafers Stück bei Stück.
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1A zeigt eine schematische
Schnittansicht eines herkömmlichen
Stapel-Halbleiterherstellungssystems, und 1B zeigt eine Draufsicht von der 1A, und zwar eine vergrößerte Schnittansicht
von einem Teil "A" aus der 1A.
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Unter
Bezugnahme auf die 1A und 1B hat ein herkömmliches
Stapelwafer-Halbleiterherstellungssystem ein röhrenartiges Reaktionsrohr 110 mit einem
unteren Öffnungsabschnitt
zum Ausbilden eines Innenraums, der darin angeordnet ist; ein Waferladeschiff 120,
das innerhalb des Reaktionsrohres 110 untergebracht ist
und Schlitze 120 zum Laden einer Vielzahl Wafer aufweist,
die in einer Hoch/Runter-Richtung geschichtet sind; eine Heizvorrichtung (150),
die das Reaktionsrohr 100 umgibt, um den Innenraum des
Reaktionsrohres 110 zu erwärmen; und eine Schiffabdeckung 140 des
Waferladeschiffes 120 an dessen unterem Abschnitt, und
das zum Öffnen und
Schließen
des Öffnungsabschnittes
des Reaktionsrohres 110 betrieben wird. Dabei hat das Waferladeschiff 120 eine
Vielzahl Stützsäulen (Bezugszeichen 121 in
der 1B), die säulenförmig sind,
und die Schlitze 120a sind so angebracht, dass sie voneinander
entlang der Stützsäule 121 beabstandet sind.
Hierbei bezeichnen die Bezugszeichen 160 beziehungsweise 170 eine
Gaseinspritzeinheit zum Einspritzen eines Prozessgases und eine
Gasauslasseinheit zum Auslassen des Prozessgases zur Außenseite.
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Bei
dem gemäß der vorstehenden
Beschreibung aufgebauten herkömmlichen
Stapelwafer-Halbleiterherstellungssystem wird ein Dünnfilm an
beiden Seiten des Wafers 100, dem Ladeschiff und den Schlitzen
zum Stützen
des Wafers an deren unterem Abschnitt und dergleichen ausgebildet,
wenn der Prozess durchgeführt
wird, wie dies in der 1B gezeigt
ist, da der Schlitz den Wafer 100 an dessen Kantenabschnitt
(P) örtlich
stützt,
wie zum Beispiel in einer CVD-Vorrichtung (chemische Dampfabscheidung)
zum Ausbilden des Dünnfilmes.
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Nachdem
ein CVD-Prozess abgeschlossen wurde, werden dementsprechend relativ
viele Partikel (Unreinheitspartikel) von einer hinteren Fläche des
Wafers erzeugt. Da des weiteren eine Filmregelmäßigkeit der hinteren Fläche des
Wafers außerdem bedeutend
reduziert ist verglichen mit einer Filmregelmäßigkeit einer vorderen Fläche des
Wafers, werden viele Nachteile beim Prozess hinsichtlich eines nachfolgenden
Prozesses insbesondere bei einer Photolithografie hervorgerufen.
Da der Wafer einen großen
Durchmesser aufweist (zum Beispiel 200 mm und 300 mm) und eine Mustergröße verfeinert
ist (zum Beispiel unter 0,15 Mikrometer), ist der an der hinteren
Fläche
des Wafers abgelagerte Film eine Hauptursache für ernsthafte Fehler beim Prozess
bei der nachfolgenden Photolithografie und dergleichen. Des weiteren
wird der Film, der an der vorderen Fläche des Wafers ausgebildet
ist, fast weggeätzt,
außer
einem Abschnitt des Filmes, der auch bei den nachfolgenden Photolithografie-
und Ätzprozessen erforderlich
ist, wohingegen der an der hinteren Fläche des Wafers ausgebildete
Film so wie er ist verarbeitet wird, und zwar auch bei den nachfolgenden Prozessen,
falls ein spezieller Prozess zum Beseitigen des Filmes von der hinteren
Fläche
nicht individuell durchgeführt
wird. Dabei wird bei einem nachfolgenden Wärmebehandlungsprozess mit hoher Temperatur
eine Filmspannung aufgrund des Filmes an der hinteren Fläche des
Wafers erzeugt, und in Folge dessen wird der gesamte Wafer verformt,
wodurch der Fehler hervorgerufen wird.
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Des
weiteren bewirkt der an der hinteren Fläche des Wafers ausgebildete
Film eine Änderung
des Emessionsgrades auch bei einem schnellen thermischen Prozess
(RTP) zum Messen einer Temperatur unter Verwendung des Emissionsgrades
der hinteren Fläche
des Wafers, wodurch es schließlich
unmöglich
ist, die Temperatur exakt zu messen, und der Fehler beim Prozess
wird hervorgerufen.
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Dementsprechend
richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Halbleiterherstellungssystem und-
Verfahren zum Ausbilden eines Dünnfilmes
auf einen Wafer unter Verwendung des selben, das eines oder mehrere
Probleme aufgrund der Beschränkungen
und Nachteile des dazugehörigen
Standes der Technik im Wesentlichen beseitigt.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halbleiterherstellungssystem
und- Verfahren zum Ausbilden eines Dünnfilmes auf einem Wafer unter
Verwendung des selben vorzusehen, bei dem der Film ausschließlich an
einer vorderen Fläche
eines Wafers mit großem
Durchmesser ausgebildet wird, ohne dass er an der hinteren Fläche ausgebildet
wird, zum Beispiel bei einem CVD-Prozess und dergleichen, um im
Wesentlichen einen Nachteil beim Prozess zu beseitigen, der durch
die hintere Fläche
des Wafers hervorgerufen werden würde, wodurch die Produktivität des gesamten
Halbleiterherstellungsprozesses bedeutend verbessert wird.
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Zusätzliche
Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden
Beschreibung für
einen Fachmann ersichtlich. Die Vorteile der Erfindung können durch
den Aufbau verwirklicht und erreicht werden, der insbesondere in
der Beschreibung und den Ansprüchen
sowie den beigefügten Zeichnungen
dargelegt ist.
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Um
die Aufgabe zu lösen
und weitere Vorteile gemäß dem Zweck
der Erfindung zu erhalten, wie diese hierbei im breiten Rahmen beschrieben
wird, ist ein Halbleiterherstellungssystem vorgesehen, das folgendes
aufweist: Ein Reaktionsrohr zum Bereitstellen eines abgedichteten
Raumes zum Verarbeiten eines Wafers; Ein Waferladedoppelschiff,
das aus einem ersten Waferladeschiff und einem zweiten Waferladeschiff
besteht, wobei das erste Waferladeschiff innerhalb des abgedichteten
Raumes des Reaktionsrohres zum Laden von zumindest einem Wafer darin angebracht
ist und einen Waferhalter zum Stützen stützt, um
keinen Film an der hinteren Fläche
des Wafers abzulagern, wobei das zweite Waferladeschiff so aufgebaut
ist, dass es an einer Innenseite oder einer Außenseite des ersten Waferladeschiffes angrenzt,
um sich hinsichtlich des ersten Waferladeschiffes genau hoch und
runter zu bewegen, und das eine zweite Waferstütze zum unabhängigen Stützen eines
Kantenabschnittes des Wafers aufweist; Eine Spalteinstelleinheit,
die an einem unteren Abschnitt des Waferladedoppelschiffes zum jeweiligen
unabhängigen
Stützen
der unteren Abschnitte des ersten Waferladeschiffes und des zweiten
Waferladeschiffes angebracht ist, während sie einen von dem ersten Waferladeschiff
und dem zweiten Waferladeschiff anhebt und herabfallen lässt, um
dadurch einen Stützzustand
des Wafers relativ einzustellen; und eine Gaszuführungseinheit zum Zuführen von
zumindest einem Prozessgas zu der Reaktionskammer.
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Hierbei
weist das erste Waferladeschiff folgendes auf: erste Stützsäulen, die
parallel angebracht sind, um einen runden säulenförmigen Innenraum auszubilden,
von dem eine Seitenwand tatsächlich
offen ist; und einen ersten oberen Verbindungsabschnitt und einen
ersten unteren Verbindungsabschnitt zum Stützen der ersten Stützsäulen an
den oberen und unteren Seiten als eine Fläche, wobei die Halterstützen an
den ersten Stützsäulen so angebracht
sind, dass sie den Kantenabschnitt des Waferhalters in einer Längsrichtung
teilweise stützen.
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Das
zweite Waferladeschiff weist folgendes auf: Zweite Stützsäulen, die
parallel angebracht sind, um einen runden säulenförmigen Innenraum auszubilden,
wobei eine Seitenwand tatsächlich
offen ist; und einen zweiten oberen Verbindungsabschnitt und einen
zweiten unteren Verbindungsabschnitt zum Stützen der zweiten Stützsäulen an
der oberen und der unteren Seite als eine Fläche, wobei die Waferstützen an
den zweiten Stützsäulen so
angebracht sind, dass sie den Kantenabschnitt des Wafers in einer
Längsrichtung
stützen.
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Dabei
ist die erste Stützsäule konkav,
so dass sie im Querschnitt einen mittleren vertieften Raum aufweist,
und der vertiefte Raum nimmt zumindest einen Teil der zweiten Stützsäule darin
auf.
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Die
erste Stützsäule kann
im "⊂"-förmig sein, oder
sie kann zylinderförmig
sein, so dass sie im Querschnitt eine offene Seite aufweist. Die
zweite Stützsäule kann
polygonalstangenförmig
sein, so dass sie einen polygonalen Querschnitt aufweist, oder säulen-stangenförmig, so
dass sie einen runden Querschnitt aufweist.
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Der
Waferhalter weist folgendes auf: Einen runden flachen Halterkörper; einen
Waferseitensicherungsabschnitt, der an einer ebenen Fläche des Halterkörpers zum
Abschneiden eines Seitenabschnittes des Wafers angebracht ist, so
dass das Prozessgas nicht hindurchtritt; und einen Ausschnittsabschnitt,
der an der ebenen Fläche
des Halterkörpers
entsprechend einer zweiten Waferstütze so angebracht ist, dass
die zweite Waferstütze
hindurchtreten kann.
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Der
Waferseitensicherungsabschnitt kann taschenförmig sein, wobei die ebene
Fläche
des Halterkörpers
bei einer bestimmten Tiefe vertieft ist, oder er kann von einer
oberen Fläche
des Halterkörpers entlang
einem Umfangskantenabschnitt des Wafers um seine Dicke vorstehen,
wobei er eine Ringform aufweist. Der Waferseitensicherungsabschnitt
kann an einem Kantenendabschnitt des Halterkörpers angebracht sein, und
er kann an einer Innenseite von einem Kantenabschnitt des Halterkörpers entfernt angebracht
sein.
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Andererseits
hat die Spalteinstelleinheit des weiteren eine Drehantriebseinheit,
die mit einem von dem ersten Waferladeschiff und dem zweiten Waferladeschiff
zum Antreiben verbunden ist, um das eine von diesem zu drehen, so
dass der Wafer um seine eigene Achse gedreht werden kann, wodurch
eine Prozessregelmäßigkeit
verbessert werden kann, indem der Wafer während des Prozesses gedreht
wird.
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Ein
Verfahren zum Ausbilden des Dünnfilmes
aus dem Wafer bei dem vorstehend beschriebenen Halbleiterherstellungssystem
wird z.B. bei der CVD-Vorrichtung in den folgenden Schritten durchgeführt.
- a) Der Wafer wird an dem Waferhalter in Doppelschiffen
geladen, die ein erstes Waferladeschiff und ein zweites Waferladeschiff
aufweisen. Hierbei hat das erste Waferladeschiff eine Halterstütze, die
längs in
einer Hoch- und Runterrichtung regelmäßig und mit einem Abstand zum
Stützen eines
Waferhalters angebracht ist, und das zweite Waferladeschiff hat
eine Waferstütze,
die in einer Längsrichtung
zum Stützen
des Wafers regelmäßig angebracht
ist, der an dem Waferhalter angeordnet ist.
- b) Die Doppelschiffe werden in ein Reaktionsrohr eingefügt, um einen
Prozessraum abzudichten und ein Prozessgas zum Fortschreiten eines
Prozesses zuzuführen.
- c) Nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit wird der Wafer
zumindest einmal und intermittierend von dem Waferhalter für eine vorbestimmte Zeit
und über
eine vorbestimmte Höhe
entfernt.
- d) Falls der Prozess abgeschlossen ist, werden die Doppelschiffe
zurückgenommen,
um den Wafer zu entladen.
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Hierbei
ist bei dem Schritt b) das Prozessgas ein Gas für einen Siliziumnitritfilm,
einen Siliziumoxidfilm, Polysilizium und epitaktisches Silizium.
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Bei
dem Schritt c) ist die Höhe
zum Trennen des Wafers von einem Halterkörper nicht größer als ein
Spalt zwischen Waferstützen.
Bei dem Schritt c) wird ein Edelgas zugeführt, während der Wafer von dem Halterkörper getrennt
ist.
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Des
weiteren ist bei dem Schritt c) die Trennzeit durch eine Filmdicke
bestimmt.
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Währenddessen
beinhaltet der Schritt c) des weiteren einen Schritt zum Drehen
des Wafers, so dass die Regelmäßigkeit
beim Ausbilden des Dünnfilmes
des Wafers verbessert werden kann.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Ausbilden des Dünnfilmes
auf dem Wafer kann durch die folgenden Schritte durchgeführt werden.
- a) Ein zweites Waferladeschiff wird von einem ersten
Ladeschiff zum Stützen
eines Waferhalters getrennt, um den Wafer auf das zweite Waferladeschiff
zu laden.
- b) Während
ein Prozess durchgeführt
wird, wird das zweite Waferladeschiff zumindest einmal oder mehrmals
fallen gelassen oder angehoben, um den Wafer an einem Waferhalter
anzuordnen.
- c) Falls der Prozess abgeschlossen ist, dann wird das zweite
Waferladeschiff von dem Waferhalter getrennt, um nur den Wafer zu
entladen.
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Wie
dies bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterherstellungssystem
vorstehend beschrieben ist, ist der Waferseitige Sicherungsabschnitt
an dem Waferhalter angebracht, an dem der Wafer so angeordnet ist,
dass das Prozessgas nicht zu der hinteren Fläche des Wafers dringt, wodurch
eine Ausbildung des Filmes an der hinteren Fläche des Wafers verhindert wird.
Dementsprechend kann der Prozessfehler stark reduziert werden, der
bei dem nachfolgenden Prozess auftreten würde, da der Film in unerwünschter
Weise an der hinteren Fläche
des Wafers abgelagert werden würde.
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Da
zusätzlich
das erfindungsgemäße Filmausbildungsverfahren
den Wafer von dem Waferhalter in einem vorbestimmten Zeitintervall
trennen kann, während
der Film abgelagert wird, kann verhindert werden, dass das Waferhaftungsphänomen während der
Ausbildung des Filmes erzeugt wird. Dementsprechend kann die Erzeugung
eines Partikels unterdrückt
werden, während
der Wafer geladen (entladen) wird, und zwar aufgrund der Haftung
des Kantenabschnittes des Wafers an dem Waferhalter, wenn ein Dickfilm
ausgebildet wird.
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Es
ist klar, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als
auch die nachfolgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden
Erfindung beispielhaft sind und die Erfindung entsprechend den Ansprüchen weiter
beschreiben soll.
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die zum besseren Verständnis der Erfindung beigefügt sind,
bilden einen Bestandteil dieser Anmeldung, und sie stellen ein Ausführungsbeispiel
(Ausführungsbeispiele)
der Erfindung zusammen mit der Beschreibung dar, und sie dienen
zum Erläutern
des Prinzips der Erfindung. Zu den Zeichnungen:
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1A zeigt
eine schematische Schnittansicht eines herkömmlichen Stapel-Halbleiterherstellungssystems;
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1B zeigt
eine obere Draufsicht gemäß der 1A und
eine vergrößerte Schnittansicht
eines Abschnittes -A- aus der 1A;
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2 zeigt
eine schematische Schnittansicht eines Halbleiterherstellungssystems
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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3A und 3B zeigen
eine seitliche Schnittansicht und eine Draufsicht als vergrößerte Ansichten
eines Abschnittes -B- aus der 2, und sie
zeigen einen Waferhalter, der bei einem Halbleiterherstellungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung angebracht ist;
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4A und 4B zeigen
eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines Waferhalters gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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5A und 5B zeigen
eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines Waferhalters gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6A und 6B zeigen
eine Draufsicht und eine Schnittansicht des Waferhalters gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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7A und 7B zeigen
eine Draufsicht und eine Schnittansicht des Waferhalters gemäß eines
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung; und
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8 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausbilden eines Dünnfilmes
auf einem Wafer gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
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Nun
wird auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung im einzelnen eingegangen, die als Beispiele
in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt sind.
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Die 2 zeigt
eine schematische Schnittansicht eines Halbleiterherstellungssystems
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezugname auf die 2 hat das erfindungsgemäße Halbleiterherstellungssystem
ein Reaktionsrohr 30 zum Bereitstellen eines bestimmten
abgedichteten Raumes zum Durchführen
eines Prozesses darin; Waferladedoppelschiffe 10 und 20, die
aus einem ersten Waferladeschiff 10 und einem zweiten Waferladeschiff 20 bestehen,
wobei das erste Waferladeschiff 10 einen Waferhalter 25 zum
Laden einer Vielzahl Wafer 100 daran stützt, während es in das Reaktionsrohr 30 eingefügt und aus
diesem herausgenommen wird, wobei das zweite Waferladeschiff 20 eine
Waferstütze 26a zum
unabhängigen Stützen des
an dem Waferhalter 25 geladenen Wafers 100 aufweist;
und eine Spalteinstelleinheit 70 (oder eine Schiffsantriebseinheit),
die an den unteren Seiten der Waferladedoppelschiffe 10 und 20 angebracht
ist, um das erste und das zweite Ladeschiff 10 und 20 an
ihren unteren Abschnitten unabhängig
zu stützen.
Zusätzlich
hat sie eine Heizeinheit 60, die so angebracht ist, dass
sie das Reaktionsrohr 30 an dessen Außenabschnitt umschließt, um einen
Innenraum des Reaktionsrohres 30 auf eine vorbestimmte Temperatur
zu erwärmen;
und eine Türplatte 50,
die sich nach oben und nach unten bewegt, während sie die Waferladedoppelschiffe 10 und 20 an
ihren unteren Abschnitten stützt,
damit sie in das Reaktionsrohr 30 eingefügt werden
oder daraus entnommen werden.
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Die
Spalteinstelleinheit 70 ist so aufgebaut, dass sie das
erste und das zweite Waferladeschiff 10 und 20 gleichzeitig
und getrennt stützt,
und dass sie genau nach oben und nach oben bewegbar ist. Dementsprechend
kann die Spalteinstelleinheit 70 zum Laden und Entladen
des Wafers 100 an dem Waferhalter 25 verwendet
werden. Ein Kontaktzustand des Wafers 100 kann beliebig
an dem Waferhalter 25 eingestellt werden. Zusätzlich kann
sie je nach Bedarf eine Drehantriebseinheit (nicht gezeigt) zum
Drehen der Waferladedoppelschiffe 10 und 20 aufweisen,
um den Wafer 100 um seine eigene Achse zu drehen.
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Die 3A und 3B zeigen
eine seitliche Schnittansicht und eine Draufsicht als vergrößerte Ansichten
eines Abschnittes "B" aus der 2,
und sie zeigen einen Waferhalter, der bei einem Halbleiterherstellungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung angebracht ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 3A und 3B haben
die Waferladedoppelschiffe 10 und 20 das erste
Waferladeschiff 10 und das zweite Waferladeschiff 20,
die jeweils parallel an ihren und äußeren Seiten angebracht sind.
Das erste Waferladeschiff 10 stützt den Waferhalter 25,
und das zweite Waferladeschiff 20 stützt teilweise einen Kantenabschnitt
des Wafers 100.
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Das
erste Waferladeschiff 10 hat zumindest drei erste Stützsäulen 15.
Ihre inneren Abschnitte sind rund und säulenförmig, und ihre Seitenwände sind
parallel angeordnet, um offene Räume
auszubilden. An einem oberen und einem unteren Endabschnitt der
ersten Stützsäule sind
jeweils ein erster oberer Verbindungsabschnitt (Bezugszeichen 11 in
der 2) und ein erster unterer Verbindungsabschnitt
(Bezugszeichen 13 in der 2) angebracht, um
das Stützen
und Befestigen der ersten Stützsäulen 15 an
der selben Ebene zu ermöglichen.
Zusätzlich
ist an einer Innenseite der ersten Stützsäule 15 eine Halterstütze 15a zum
Stützen
des Waferhalters 25 an seinem Kantenabschnitt angebracht.
Eine Vielzahl der Halterstützen 15a ist
in einer Längsrichtung und über eine
Distanz entlang der ersten Stützsäule 15 angebracht.
Die Halterstütze 15a kann
schlitzartig geformt sein, und sie kann so geformt sein, dass sie so
vorsteht, wie dies gezeigt ist.
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Das
zweite Waferladeschiff 20 hat zumindest drei zweite Stützsäulen 26 ähnlich wie
das erste Waferladeschiff 10, und deren innere Abschnitte
sind säulenförmig, und
ihre Seitenwände
sind parallel angeordnet, um offene Räume zu bilden. Ein oberer und
ein unterer Endabschnitt der zweiten Stützsäule 26 ist jeweils
an einem zweiten oberen Verbindungsabschnitt 21 und einem
zweiten unteren Verbindungsabschnitt 23 angebracht, um
das Stützen
und Befestigen der zweiten Stützsäulen 26 an
der selben Ebene zu ermöglichen.
Zusätzlich
ist an einer Innenseite der zweiten Stützsäule 26 die Waferstütze 26a so
angebracht, dass sie einen Kantenabschnitt des Wafers 100 teilweise
stützt,
der an dem Waferhalter 25 angeordnet ist. Die Waferstütze 26a ist
in einer Längsrichtung
und über
eine Distanz entlang der zweiten Stützsäule 26 entsprechend
einer Position der Halterstütze 15a angebracht.
Die Waferstütze 26a kann
schlitzartig geformt sein, und sie kann so geformt sein, dass sie
vorsteht.
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Währenddessen
ist es wünschenswert,
dass die erste und die zweite Stützsäule 15 und 26 an
unterschiedlichen Positionen und nicht an der selben geometrischen
Ebene und dem selben Umfang angebracht sind. Dies ist dadurch begründet, dass
ein Stützpunkt
der Halterstütze 15a von
dem Waferhalter 25 in jenem Fall verschwindet, wenn sich
ein Abschnitt der Halterstütze 15a und
ein Abschnitt der Waferstütze 26a des
Waferhalters 25 überlappen, wie
dies später
beschrieben ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 3B ist die zweite Stützsäule 26,
die eine polygonale Stangenform aufweist, in einem konkaven Raum
der Stützsäule 15 untergebracht,
falls die erste Stützsäule 15 konkav
im Querschnitt ist und innerhalb der Waferladedoppelschiffe angebracht
ist. Dementsprechend kann die Waferstütze 26a oder die Halterstütze 15a jeweils
so angebracht sein, ohne dass sich der Stützpunkt überlappt, auch wenn die erste
und die zweite Stützsäule 15 und 26 an
der gleichen Position angebracht sind. Dabei ist die zweite Stützsäule 26 so
geformt, dass sie eine runde Säule
ist, oder dass sie ein Polygon wie zum Beispiel ein Dreieck, ein
Quadrat oder ein Sechseck ist, und die Waferstütze 26a ragt in einen
inneren Bereich der Waferladedoppelschiffe 10 und 20 hinein
und ist entlang einer Längsrichtung der
zweiten Stützsäule 26 angebracht.
Des weiteren kann die erste Stützsäule 15 im
Querschnitt zum Beispiel mit einer "⊂"-Form konkav sein,
und sie kann zu einer zylindrischen Form abgewandelt werden, wobei eine
Seite offen ist.
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Die 4A und 4B zeigen
eine Draufsicht und eine Schnittansicht eines Waferhalters gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezugnahme auf die 4A und 4B hat
der Waferhalter 25 einen runden plattenförmigen Halterkörper 25-1;
einen Ausschnittsabschnitt 25a, der durch Ausschneiden
eines Überlappungsabschnittes
des Abschnittes der Waferstütze 26a zu
einer bestimmten Form ausgebildet wird; und einen Waferseitensicherungsabschnitt 25-2,
der an einer ebenen Fläche
des Halterkörpers 25-1 so
angebracht ist, dass er nahezu an einem Seitenkantenabschnitt des
Wafers 100 angebracht ist, um das Fließen des Prozessgases dazwischen
zu verhindern. Hierbei ist der Waferseitenabschnittssicherungsabschnitt 25-2 ringförmig, wobei
er von der ebenen Fläche
des Halterkörpers 25 um
eine Höhe
vorsteht, die einer Dicke des Wafers 100 entlang einem
Kantenendabschnitt des Wafers 100 entspricht. Dementsprechend
ist der Wafer 100 innerhalb des ringförmigen Waferseitenabschnittssicherungsabschnittes 25-2 untergebracht.
Dementsprechend verhindert der Waferseitenabschnittssicherungsabschnitt 25-2, dass
der Seitenabschnitt des Wafers 100 dem Prozessgas direkt
ausgesetzt wird, und er verhindert das Eintreten des Prozessgases
zwischen der hinteren Fläche
des Wafers 100 und dem Waferhalter 25, der damit
in Kontakt ist. Daher ist die vordere Fläche des Wafers 100 vollständig dem
Prozessgas ausgesetzt, so dass der Film an der vorderen Fläche des
Wafers 100 ausgebildet wird. Die hintere Fläche des
Wafers 100 hat keinen Film, der daran abgelagert ist, und zwar
aufgrund des Waferseitenabschnittssicherungsabschnittes 25-2.
Wie dies in der vergrößerten Ansicht
gezeigt ist, kann dabei ein Spalt (d) zwischen der Seitenfläche des
Wafers 100 und dem Waferseitenabschnittssicherungsabschnitt 25-2 in Abhängigkeit
von einer Strömungsrate
des Prozessgases bestimmt werden. Eine Größe des Spaltes (d) wird nämlich eingestellt,
um zu verhindern, dass das Prozessgas in den Spalt (d) eintritt,
um zu der hinteren Fläche
des Wafers 100 zu strömen.
Um den Wafer 100 zu laden, soll der Spalt (d) auf ein bestimmtes Maß gesichert
werden. Ist er kleiner als ein vorbestimmter Spalt, dann wird eine
Fluidströmungscharakteristik
verwendet, bei der, auch wenn das Prozessgas mit dem unteren Abschnitt
des Wafers 100 kollidiert, es nicht hydromechanisch in
den unteren Abschnitt des Wafers 100 eindringen kann.
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Die 5A und 5B zeigen
eine Draufsicht und eine Schnittansicht des Waferhalters gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezugnahme auf die 5A und 5B ist
ein Waferseitenabschnittssicherungsabschnitt 25-2 zum Ausschneiden
eines Seitenabschnittes eines Wafers 100 taschenförmig ausgebildet,
und zwar anders als bei den 4A und 4B.
Es ist nämlich
ein vertiefter Abschnitt, der durch Vertiefen einer ebenen Fläche eines
Halterkörpers 25-1 angepasst
ausgebildet ist, um den Wafer 100 so zu formen, dass der
Wafer 100 in den vertieften Abschnitt eingesetzt ist. Dementsprechend
ist es wünschenswert,
dass die ebene Flächenhöhe eines Halterkörpers 25-1 die
gleiche Höhe
oder mehr als die Höhe
des Wafers 100 ist.
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Währenddessen
ist es bei den Ausführungsbeispielen
der 5A und 5B und
bei den Ausführungsbeispielen
der 6A und 6B wünschenswert,
dass ein Waferseitenabschnittssicherungsabschnitt 25-2,
bei dem der Wafer 100 angeordnet ist, eine Differenz aufweist,
die größer ist
als der Halterkörper 25-1.
Es ist wünschenswert,
dass ein Durchmesser des ringförmigen
oder des taschenförmigen
Waferseitenabschnittssicherungsabschnittes 25-2 entsprechend
einem regelmäßigen Gasstrahlbereich
ausgebildet ist, der tatsächlich
dann beobachtet wird, wenn das Prozessgas zu dem Waferhalter 25 gestrahlt
wird. Dementsprechend kann der Waferseitenabschnittssicherungsabschnitt 25-2,
bei dem der Wafer 100 tatsächlich angeordnet ist, einen sehr
kleinen Durchmesser im Vergleich mit dem Durchmesser des Waferhalters 25 aufweisen,
und dementsprechend kann eine Filmregelmäßigkeit des Wafers 100 stark
verbessert werden.
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Die 6A und 6B zeigen
eine Draufsicht und eine Schnittansicht des Waferhalters gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezugnahme auf die 6A und 6B hat
ein Waferhalter 25 einen runden plattenförmigen Halterkörper 25-1;
und einen Waferseitenabschnittssicherungsabschnitt 25-2,
der hinsichtlich einer ebenen Fläche
entlang eines Kanteneckenbereiches des Halterkörpers 25-1 nach oben
vorsteht. Zusätzlich
ist ein Ausschnittsabschnitt 25a an der ebenen Fläche des
Halterkörpers 25-1 dadurch
ausgebildet, dass ein Abschnitt der ebenen Fläche des Halterkörpers 25-1 ausgeschnitten
ist, um zu ermöglichen,
dass das zweite Waferladeschiff 20 und die Waferstütze 26a nach
oben und nach unten passieren können.
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Der
Waferhalter 25 hat den Vorteil, dass der Waferhalter 25 in ähnlicher
Größe wie der
Wafer 100 hergestellt werden kann, damit die Waferladedoppelschiffe 10 und 20 eine
kompakte Größe haben.
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Die 7A und 7B zeigen
eine Draufsicht und eine Schnittansicht des Waferhalters gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezugnahme auf die 7A und 7B sind
andere Bauteile ähnlich,
wie dies vorstehend beschrieben ist, aber ein Waferseitenabschnittssicherungsabschnitt 25-2 ist
an einem Kontaktabschnitt mit einem Wafer 100 abgeschrägt. Falls der
Wafer an dem Halterkörper 25-1 gesetzt
wird, ist dementsprechend eine Ecke des Wafers 100 mit
einer Seitenwand des Waferseitenabschnittssicherungsabschnittes 25-2 in
Kontakt, um so wirksam zu verhindern, dass ein Prozessgas zu einer
hinteren Fläche
des Wafers 100 strömt.
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Die 8 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Ausbilden des Dünnfilmes
an dem Wafer gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Unter
Bezugnahme auf die 8 wird der Wafer 100 an
dem Waferhalter 25 gemäß der 2 geladen
(S1). Nachdem der Prozessraum abgedichtet wurde, wird das Prozessgas
innerhalb des Reaktionsrohres 30 eingeführt, um den Prozess zu starten (S2).
Dabei ist das eingeführte
Gas ein Gas für
den CVD-Prozess, und es ist ein Gas zum Ausbilden eines Siliziumnitritfilmes,
eines Siliziumnitritfilmes, Polysilizium und epitaktisches Silizium.
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Falls
der Prozess gestartet ist, nachdem eine vorbestimmte Prozesszeit
verstrichen ist, wird der Wafer 100 von dem Waferhalter 25 in
einem vorbestimmten Zeitintervall getrennt, und zwar zumindest einmal
und über
eine vorbestimmte Höhe
(S3). Dabei werden das Zeitintervall und die Anzahl der Vorgänge in Abhängigkeit
von einer Dicke des Filmes bestimmt, der durch einen Filmbindungsprozess
ausgebildet ist. Falls die Filmdicke dick ist, dann ist nämlich die Anzahl
der Trennungen des Wafers 100 von dem Waferhalter 25 erhöht. Falls
die Filmdicke dünn
ist, dann ist sogar eine einmalige Trennung ausreichend. Falls der
Prozess abgeschlossen ist, dann wird der Wafer 100 von
dem Waferhalter 25 der Waferladedoppelschiffe 10 und 20 entladen
(S4).
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Bei
dem Wafertrennschritt wird zunächst
die Waferstütze 26a des
zweiten Waferladeschiffes 20 so angehoben, dass der Wafer 100 um
eine vorbestimmte Höhe
angehoben wird, um ihn von dem Waferhalter 25 zu trennen,
falls die Spalteinstelleinheit 70 eines von dem ersten
und dem zweiten Waferladeschiff 10 und 20 über einen
kleinen Abstand nach oben und nach unten bewegt, der kleiner ist
als eine Teilung der Waferstütze 26a.
Nachdem eine vorbestimmte Zeit verstrichen ist, wird die Spalteinstelleinheit 70 betrieben,
so dass sie eines von dem ersten und dem zweiten Waferladeschiff 10 und 20 ein
wenig nach oben und nach unten bewegt, so dass ein Roh-Wafer 100 an
dem Waferhalter 25 geladen wird. Dementsprechend wird die
Waferstütze 26a des zweiten
Waferladeschiffes 20 nach unten fallen gelassen, so dass
der Wafer 100 erneut an dem Waferhalter 25 gesetzt
wird. Dabei ist es wünschenswert, dass
ein Edelgas anstelle des Prozessgases zugeführt wird, während der Wafer 100 von
dem Waferhalter 25 getrennt wird. Dies ist dadurch begründet, dass das
Prozessgas einer freiliegenden hinteren Fläche des Wafers 100 zugeführt wird,
wobei der Film an der hinteren Fläche des Wafers 100 ausgebildet
werden würde.
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Während das
Prozessgas zum Ablagern des Filmes zugeführt wird, besteht die Tendenz,
dass der Film auch an dem Kontaktabschnitt des Wafers 100 mit
dem Waferhalter 25 abgelagert wird, wodurch diese aneinander
haften, da der Film nicht nur an dem Wafer 100 abgelagert
wird, sondern der Film auch an jenen Teilen abgelagert wird, die
innerhalb des Reaktionsrohres 30 angebracht sind, insbesondere
an dem Waferhalter 25, der den Wafer 100 stützt, auch
wenn dies nur in geringem Umfang geschieht. Um dieses Phänomen zu
verhindern, wird der Wafer 100 von dem Waferhalter 25 getrennt. Dementsprechend
kann ein Nachteil hinsichtlich der Partikel oder ein Nachteil hinsichtlich
der Lebensdauer der Bauteile beseitigt werden, die durch das Haften
des Wafers 100 an dem Waferhalter 25 hervorgerufen
werden würden.
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Zusätzlich werden
bei dem Startschritt (S2) die Waferladedoppelschiffe 10 und 20 unter
Verwendung der Drehantriebseinheit gedreht, die zusätzlich an
der Spalteinstelleinheit 70 angebracht ist, so dass der
Wafer gedreht werden kann. Dementsprechend wird der Wafer 100 während des
Prozesses gedreht, wodurch die Regelmäßigkeit des an dem Wafer 100 ausgebildeten
Filmes stark verbessert wird. Hierbei wird zumindest eines von dem
ersten und dem zweiten Waferladeschiff 10 und 20 unter
Verwendung der Spalteinstelleinheit 70 gedreht, um so den
Wafer 100 zu drehen.
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Währenddessen
ist es wünschenswert,
dass das erste und das zweite Waferladeschiff 10 und 20 sowie
der Waferhalter 25 aus einem Quarz oder einem Siliziumkarbit
ausgebildet sind, und zwar hinsichtlich der Haltbarkeit bei hohen
Temperaturen. Insbesondere ist es wünschenswert, dass der Waferhalter 25 auf
einem Siliziumkarbit ausgebildet ist, der zur Verarbeitung bei hohen
Temperaturen von mehr als 1200°C
verwendet wird.
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Eine
Gaszuführungsvorrichtung
(nicht gezeigt) hat eine Vielzahl Prozessgasbehälter (nicht gezeigt), um das
Prozessgas zuzuführen,
dass innerhalb des Reaktionsrohres 30 eingeführt wird,
und zwar durch die Gaszuführungseinheit.
Falls der CVD-Prozess
durchgeführt
wird, können
andere Prozessgase eingespritzt werden. Zum Beispiel werden die
Gase für
den CVD-Prozess
zugeführt,
um einen Siliziumoxidfilm (SiO2) oder einen
Siliziumnitritfilm (SiN) und einen Film aus Polysilizium und dergleichen
auszubilden. Insbesondere können
bei einem Epitaxie-Ablagerungsprozess,
der einer von den chemischen Dampfabscheidungsprozessen unter hoher Temperatur
ist, ein Siliziumquellengas und ein Prozessgasträgergas sowie ein Spülgas gleichzeitig
zugeführt
werden. Gase auf der Grundlage von DSC (SiH2Cl2), TCS (SiHCl3)
und SiCl4, SixHy und dergleichen können als das Siliziumquellengas
verwendet werden, und H2 wird als das Trägergas verwendet.
N2 oder Ar, He und dergleichen werden als
das Edelgas und auch als das Spülgas
verwendet.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, wird der Film nicht an der hinteren
Fläche
des Wafers abgelagert (das heißt
die Ablagerung an der hinteren Fläche kann im Wesentlichen verhindert
werden), da das erfindungsgemäße Halbleiterherstellungssystem den
Waferseitenabschnittssicherungsabschnitt aufweist, um zu verhindern,
dass der Dünnfilm
an der hinteren Fläche
des Wafers abgelagert wird. Dementsprechend kann verhindert werden,
dass der Film unregelmäßig an der
hinteren Fläche
des Wafers 100 ausgebildet wird, nachdem der Filmablagerungsprozess
abgeschlossen ist, wodurch ein Prozessfehler durch eine Fehlausrichtung
bei der nachfolgenden Fotolithografie hervorgerufen werden könnte.
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Während der
erfindungsgemäße Ausbildungsprozess
des Dünnfilmes
durchgeführt
wird, stellt die Spalteinstelleinheit 70 zusätzlich das
erste Waferladeschiff 10 oder das zweite Waferladeschiff 20 nach
oben und nach unten genau ein, um den Wafer 100 von dem
Waferhalter 25 beliebig zu trennen, um dadurch zum Beispiel
einen Vorfall zu verhindern, bei dem der Wafer an dem Waferhalter
haftet, während
der Dünnfilm
während
des Ausbildungsprozesses des CVD-Filmes ausgebildet wird.
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Wie
dies bei dem erfindungsgemäßen Halbleiterherstellungssystem
vorstehend beschrieben ist, ist der Waferseitenabschnittsicherungsabschnitt
an dem Waferhalter angebracht, an dem der Wafer so gesetzt wird,
dass das Prozessgas nicht zu der hinteren Fläche des Wafers dringen kann,
oder der Wafer ist mit dem Waferseitenabschnittssicherungsabschnitt
in Kontakt, der mit einem vorbestimmten Winkel abgeschrägt ist,
um dadurch zu verhindern, dass der Film an der hinteren Fläche des
Wafers ausgebildet wird. Dementsprechend kann der Prozesswähler im
Wesentlichen verhindert werden, der bei dem nachfolgenden Prozess
aufgrund des Filmes auftreten würde,
der in unerwünschter
Weise an der hinteren Fläche
des Wafers abgelagert wäre.
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Da
zusätzlich
das erfindungsgemäße Filmausbildungsverfahren
den Wafer von dem Waferhalter in einem vorbestimmten Zeitintervall
trennen kann, während
der Film abgelagert wird, kann verhindert werden, dass das Phänomen der
Waferhaftung während
der Ausbildung des Filmes auftritt, wodurch eine Partikelquelle
an der hinteren Fläche
reduziert werden kann und eine Stabilität des Prozesses stark verbessert
wird.
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Dem
Fachmann ist offensichtlich, dass verschiedene Abwandlungen und Änderungen
der vorliegenden Erfindung möglich
sind. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung die Abwandlungen und Änderungen
dieser Erfindung abdeckt, die innerhalb des Umfanges der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente
liegen.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterherstellungssystem
und auf ein Verfahren zum Ausbilden eines Dünnfilmes auf einem Wafer unter
Verwendung desselben. Das Halbleiterherstellungssystem weist folgendes
auf: Ein Reaktionsrohr zum Bereitstellen eines abgedichteten Raumes zum
Verarbeiten eines Wafers; Waferladedoppelschiffe, die aus einem
ersten Waferladeschiff und einem zweiten Waferladeschiff bestehen,
wobei das erste Waferladeschiff innerhalb des abgedichteten Raumes
des Reaktionsrohres angebracht ist, und das zweite Waferladeschiff
so aufgebaut ist, dass es an einer Innenseite oder an einer Außenseite
des ersten Waferladeschiffes angrenzt; eine Spalteinstelleinheit,
die an einem unteren Abschnitt der Waferladedoppelschiffe angebracht
ist; und eine Gaszuführungseinheit
zum Zuführen
von zumindest einem Prozessgas zu der Reaktionskammer.