JP2000174007A

JP2000174007A - 熱処理装置

Info

Publication number: JP2000174007A
Application number: JP10346393A
Authority: JP
Inventors: Yukimasa Saito; 幸正齋藤; Hiroyuki Yamamoto; 博之山本
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】複数種類の薄膜を成膜し、反応副生成物を除
去する熱処理装置を提供する。【解決手段】反応管１１は、ＴＥＯＳの分解によりシ
リコン酸化膜を形成し、アンモニアとジクロロシランの
反応によりシリコン窒化膜を形成する。排気管６３に
は、ホットディスクトラップＴＲＰ１、コンビネーショ
ンバルブＣＶ、切替トラップＴＲＰ２が配置される。排
気管６３とディスクトラップＴＲＰ１とコンビネーショ
ンバルブＣＶとは加熱されている。ディスクトラップＴ
ＲＰ１は、シリコン酸化膜生成時の副生成物Ｃ_ｘＨ_ｙを
捕集する。シリコン窒化膜生成時の副生成物ＮＨ_４Ｃl
は、加熱されたディスクトラップＴＲＰ１やコンビネー
ションバルブＣＶに付着することなく、切替トラップＴ
ＲＰ２で冷却されて捕集される。コンビネーションバル
ブＣＶは、反応副生成物が付着することなく、コンダク
タンスを制御して、排気管６３内を所定圧力に維持す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱処理装置に関し、
特に、窒化膜と酸化膜のように成分の異なる多層膜を共
通の装置により積層するための熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスは、ＤＲＡＭに代表され
るように集積度が増々高くなりつつあり、デバイスの構
造、製法に種々の工夫がなされている。例えばＤＲＡＭ
のキャパシタ絶縁膜については、絶縁耐圧を確保しなが
らプロセスの低温化を図るためにＳiＯ₂／Ｓi₃Ｎ₄／Ｓi
Ｏ₂膜やＳiＯ₂／Ｓi₃Ｎ₄膜といった多層膜の利用が検討
されている。

【０００３】デバイスについて高い信頼性を得るために
は、薄膜の膜質改善が要求される。例えば、Ｓi₃Ｎ₄膜
中に酸素が取り込まれると、その誘電率が低下し、長期
信頼性も劣化する。従って、多層絶縁膜を形成するにあ
たっては、炉内への空気の巻き込みが少ない縦型熱処理
装置を使用することが適している。

【０００４】そこで従来では、被処理体である半導体基
板上に例えばＳiＯ₂／Ｓi₃Ｎ₄膜を形成する場合、ま
ず、半導体基板Ｗを例えば図５に示すような縦型熱処理
装置の減圧ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）炉内に搬入し、例えばＮＨ₃とＳi
Ｈ₂Ｃl₂とをプロセスガスとして用いて、半導体基板Ｗ
の表面上にＳi_３Ｎ_４（シリコンナイトライド）膜を形
成する。その後、炉内から半導体基板を搬出し、それを
別の熱処理装置、例えば図６に示すような縦型熱処理装
置に搬送する。そしてその熱処理装置において、例えば
テトラエトキシシラン（以下「ＴＥＯＳ」とする）をプ
ロセスガスとして用いてＳi_３Ｎ_４膜上にＳiＯ_２膜を積
層する。その後、炉内から半導体基板を搬出する。この
ようにして例えばポリシリコン層上にＳi_３Ｎ_４膜及び
ＳiＯ_２膜が積層された多層絶縁膜が得られる。

【０００５】Ｓi_３Ｎ_４膜の形成に用いられる熱処理装
置１１０は、図５に示すように、熱処理部１１１と、そ
れにガス供給管１１２及びバルブＶ１を介して接続され
たプロセスガス供給源１１３と、熱処理部１１１に排気
管１１４を介して順に接続されたメインバルブＭＶ、水
冷トラップ１１５及び真空ポンプ１１６と、熱処理部１
１１とメインバルブＭＶとの間の排気管１１４にバルブ
Ｖ２を介して接続された圧力センサＳ１，Ｓ２と、熱処
理部１１１と水冷トラップ１１５との間の排気管１１４
及びメインバルブＭＶを加熱するヒータ１１７とから構
成されている。

【０００６】Ｓi_３Ｎ_４膜の形成時には以下の反応式に
示すように副生成物として粉末状のＮＨ_４Ｃl（塩化ア
ンモニウム）が生成される。

【化１】１０ＮＨ_３＋３ＳiＨ_２Ｃl_２→Ｓi_３Ｎ_４＋６
ＮＨ_４Ｃl＋６Ｈ_２このＮＨ_４Ｃlは、真空ポンプ１１６を稼動させてメイ
ンバルブＭＶを開けた状態で、排気管１１４及びメイン
バルブＭＶをヒータ１１７により１５０℃程度に加熱し
ておけば、排気管１１４及びメインバルブＭＶの内側に
付着するのが防止され、水冷トラップ１１５で冷却され
ることによって捕集される。これによって、ＮＨ_４Ｃl
等の反応副生成物や未反応ガスなどが真空ポンプ１１６
に到達することにより引き起こされる吸引能力の低下や
各部の腐食等を防ぎ、さらに、排気管１１４やメインバ
ルブＭＶの内側に付着して排気のコンダクタンスを低下
させるのを防いでいる。

【０００７】熱処理部１１１に半導体基板Ｗをロード
（搬入）またはアンロード（搬出）する時にはメインバ
ルブＭＶを閉じる。それによって水冷トラップ１１５に
捕集されたＮＨ_４Ｃlの粉末が排気管１１４及びメイン
バルブＭＶを介して熱処理部１１１内へ逆流してパーテ
ィクルとなるのを防止している。

【０００８】ＳiＯ_２膜の形成に用いられる熱処理装置
１２０は、図６に示すように、熱処理部１２１と、それ
にガス供給管１２２及びバルブＶ１を介して接続された
プロセスガス供給源１２３と、熱処理部１２１に排気管
１２４を介して順に接続されたディスクトラップ１２
５、メインバルブＭＶ及び真空ポンプ１２６と、熱処理
部１２１とディスクトラップ１２５との間の排気管１２
４にバルブＶ２を介して接続された圧力センサＳ１，Ｓ
２と、熱処理部１２１の排気口からメインバルブＭＶま
での間の排気管１２４を加熱するヒータ１２７とから構
成されている。この熱処理装置では、ディスクトラップ
１２５は常温のままである。

【０００９】ＴＥＯＳを用いたＳiＯ_２膜の形成時には
以下の反応式に示すように副生成物として炭化水素Ｃ_ｘ
Ｈ_ｙ（ただしｘ，ｙはともに自然数）が生成される。

【化２】ＴＥＯＳ→ＳiＯ_２＋Ｃ_ｘＨ_ｙ＋Ｈ_２ＯＣ_ｘＨ_ｙは冷却しただけでは捕集され難いという特性を
有している。従って、ディスクトラップ１２５により排
気のコンダクタンスを小さくして、Ｃ_ｘＨ_ｙを捕集し、
それによって真空ポンプ１２６の吸引能力の低下や各部
の腐食等を防いでいる。また、排気管１２４に比べてコ
ンダクタンスが小さいメインバルブＭＶにＣ_ｘＨ_ｙが付
着するのを防ぐために、ディスクトラップ１２５がメイ
ンバルブＭＶよりも上流側に配置され、メインバルブＭ
ＶにＣ_ｘＨ_ｙが到達しないように構成されている。

【００１０】しかし、別々の熱処理装置１１０，１２０
を用いて多層絶縁膜構造を形成しているため、熱処理装
置１１０，１２０間で半導体基板Ｗを搬送する時にＳi
_３Ｎ _４膜の上に自然酸化膜が形成されてしまう。特に減
圧ＣＶＤ炉内で成膜を行った後に熱処理部１１０の下端
のキャップを開いたときに、大気の巻き込みを避けられ
ず、高温のＳi_３Ｎ_４膜の表面が大気に接触し、不均一
な厚い自然酸化膜が形成されてしまう。次の酸化工程の
前に半導体基板Ｗを洗浄しても、この自然酸化膜を均一
に除去することは困難である。また、熱処理装置１２０
に半導体基板Ｗをロードする際にも、かなり高い温度下
で大気にさらされるため、自然酸化膜の成長が促進さ
れ、この状態のまま熱処理装置１２０で所定のＳiＯ_２
膜が形成される。従って多層絶縁膜の中に膜質の悪い酸
化膜が取り込まれるためデバイス例えばＤＲＡＭの信頼
性が低くなる。

【００１１】更に減圧ＣＶＤ炉から半導体基板を搬出
し、キャリアに収納して搬送し、酸化炉内に搬入する間
の半導体基板の移載の回数が多いため、パーティクルが
付着しやすい。多層絶縁膜は非常に薄く、今後ＤＲＡＭ
の高集積化に伴って一層薄くなる状況にあることから、
わずかなパーティクルの付着であっても絶縁膜の性能を
悪化させる。以上述べた問題点は、ＳiＯ_２膜の上にＳi
_３Ｎ_４膜を形成する場合にも同様である。

【００１２】こうしたことから従来の別々の熱処理装置
を用いてＳiＯ_２／Ｓi_３Ｎ_４膜やＳiＯ_２／Ｓi_３Ｎ_４／
ＳiＯ_２膜などを形成したのでは膜質の良好な多層絶縁
膜を得ることが困難であり、ＤＲＡＭなどのデバイスの
高集積化を阻む一因となっている。

【００１３】また半導体装置の製造分野においては、従
来は半導体チップの量産ラインにおける半導体基板１枚
当たりの製造コストが重要視されており、この製造コス
トを削減することに努力が払われていたが、近時半導体
チップの試作ラインにおいては開発期間の短縮を図るた
め製造コストよりもプロセス処理の実時間を削減するこ
とが重要であるとの報告がなされている（日経マイクロ
デバイス、１９９７年８月号、１９５〜２０２頁）。そ
して今後は量産ラインにおいても製造コストの削減と同
程度にプロセス処理の実時間の削減も重要になるであろ
うと指摘されている。

【００１４】そこで、本発明者は上述したように従来例
えばＳi_３Ｎ_４膜の形成処理とＳiＯ _２膜の形成処理を別
々の熱処理装置を用いて行っていたが、これらを共通の
熱処理装置を用いて連続して行うことにより、半導体基
板１枚当たりの製造コストの削減とプロセス処理の実時
間の削減とを同時に満足することができるとともに、上
述したような別々の熱処理装置間での半導体基板の搬送
及び移載による自然酸化膜の生成及びパーティクルの付
着という問題を回避することができると考え、鋭意検討
を行った。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す構成の熱処理装置１１０を用い、窒化膜を形成する
時と酸化膜を形成する時のプロセスガスを単純に替えた
だけでは、水冷トラップ１１５がメインバルブＭＶより
も下流側にあるため、酸化膜形成時に発生する副生成物
であるＣ_ｘＨ_ｙが排気管１１４に比べてコンダクタンス
が小さいメインバルブＭＶの内側に付着してしまうとい
う問題点がある。

【００１６】一方、図６に示す構成の熱処理装置１２０
を用いた場合には、Ｃ_ｘＨ_ｙはディスクトラップ１２５
において有効に捕集され、またディスクトラップ１２５
の温度（常温）がそれよりも上流側の排気管１２４の温
度（約１５０℃）よりも低いためＮＨ_４Ｃlも捕集され
る。しかし、熱処理部１２１に半導体基板Ｗをロードま
たはアンロードする時にメインバルブＭＶを閉じても、
ディスクトラップ１２５がメインバルブＭＶよりも上流
側にあるため、ディスクトラップ１２５に捕集されたＮ
Ｈ_４Ｃlの粉末が排気管１２４を介して熱処理部１２１
内へ逆流してパーティクルが発生してしまうという問題
点がある。加えて捕集されたＮＨ_４Ｃlの粉末によりデ
ィスクトラップ１２５のディスクが目詰まりしてしま
い、真空到達圧力の悪化が引き起こされるという問題点
もある。

【００１７】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、例えば窒化膜と酸化膜など
の異なる種類の薄膜を同一の装置で連続して形成するこ
とにより多層絶縁膜構造を形成することができる熱処理
装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の観点にかかる熱処理装置は、被処理
体を収納可能な反応室と、前記反応室に接続された排気
管（排気配管）を有し、当該反応室内のガスを排出する
ための排気手段と、前記排気手段に接続され、前記排気
管内の反応副生成物を捕集する複数のトラップ手段と、
前記排気管を加熱する加熱手段と、前記複数のトラップ
手段の間に介在されており、前記排気管の管路の開度を
制御することにより、排気管内を所定圧力に維持する圧
力制御手段と、を備えることを特徴とする。

【００１９】この構成によれば、形成する膜の種類に応
じて適切なトラップ手段を配置し、複数種の反応副生成
物を捕集することができる。また、複数のトラップ手段
の間に、圧力制御手段を配置しているので、圧力制御手
段に付着しやすい反応副生成物は、上流側のトラップで
捕集し、圧力制御手段に付着しにくい反応副生成物は、
圧力制御手段を通過して下流側のトラップ手段で捕集す
るなど、反応副生成物の種類に応じて、圧力制御手段へ
の反応副生成物の付着を抑えて、目詰まりなどを防止
し、反応室及び排気管の圧力の調整を適切に行うことが
できる。しかも、全てのトラップを通過した後に、圧力
制御手段を配置したのでは、圧力の制御が困難となる
が、トラップ手段の間に配置されているので、圧力の制
御が容易である。また、反応副生成物は、その温度によ
り付着する割合が異なるので、加熱手段により排気管を
加熱又は常温に維持することにより、反応副生成物の付
着量を制御することができる。

【００２０】前記反応室は、例えば、アルコキシシラン
の分解により被処理体の上にシリコン酸化膜を形成し及
び／又はアンモニア及びジクロロシランの反応により被
処理体の上にシリコン窒化膜を形成する装置より構成さ
れている。この場合、前記複数のトラップ手段は、例え
ば、前記排気管内のアルコキシシランの分解により生成
される反応副生成物を除去するＳiＯ_２副生成物トラッ
プと、前記排気管内のアンモニア及びジクロロシランの
反応により生成される反応副生成物を除去するＳiＮ副
生成物トラップと、前記ＳiＯ_２副生成物トラップを１
００℃〜１５０℃に加熱する手段と、を備える。

【００２１】アルコキシシランの分解により被処理体の
上にシリコン酸化膜を形成する装置は、例えば、反応室
にアルコキシシランガスをソースガスとして導入し、こ
れを分解してＳｉＯ_２を生成する。この時、反応副生成
物として、Ｃ_ｘＨ_ｙが生成されるが、これは加熱された
ディスクトラップにより捕集することができる。一方、
アンモニア及びジクロロシランの反応により被処理体の
上にシリコン窒化膜を形成する装置は、例えば、アンモ
ニアガスとジクロロシランガスとを反応室に導入し、こ
れを反応させることによりＳi_３Ｎ_４を生成する。この
とき、反応副生成物として、ＮＨ_４Ｃlが生成される
が、これは冷却されたトラップにより効率よく捕集する
ことができる。

【００２２】従って、このような装置の場合には、例え
ば、複数のトラップ手段として、上流側に加熱したディ
スクトラップを、下流側に冷却トラップを配置し、両ト
ラップの間に圧力制御手段を配置すると効率的である。
また、シリコン窒化膜形成中は、排気管を加熱すること
により、排気管へのＮＨＣｌの付着を防止し、冷却トラ
ップで効率よく捕集することができる。

【００２３】上記目的を達成するため、この発明の第２
の観点に係る熱処理装置は、被処理体上に、シリコン酸
化膜とシリコン窒化膜を単一の装置で生成可能な熱処理
装置であって、アルコキシシランの分解により被処理体
の上にシリコン酸化膜を形成する手段と、アンモニア及
びジクロロシランの反応により被処理体の上にシリコン
窒化膜を形成する手段と、を備える反応室と、前記反応
室に接続された排気管を有し、反応室内のガスを排出す
るための排気手段と、前記排気手段に接続され、前記排
気管内のアルコキシシランの分解により生成される反応
副生成物を除去するＳiＯ_２副生成物トラップ手段と、
前記排気手段の前記ＳiＯ_２副生成物トラップ手段より
も下流側に接続され、前記排気管内のアンモニア及びジ
クロロシランの反応により生成される反応副生成物を除
去するＳiＮ副生成物トラップ手段と、前記排気管と前
記ＳiＯ_２副生成物トラップ手段とを加熱する加熱手段
と、前記２つのトラップ手段の間に介在されており、前
記排気管の管路の開度を制御することにより、排気管内
を所定圧力に維持する圧力制御手段と、を備えることを
特徴とする。

【００２４】この熱処理装置によれば、単一の装置で酸
化シリコン膜と窒化シリコン膜とを成膜することができ
る。しかも、酸化シリコン膜の成膜時に発生する反応副
生成物をＳiＯ_２副生成物トラップ手段で、シリコン窒
化膜の成膜時に発生する反応副生成物をＳiＮ副生成物
トラップ手段により捕集することができる。シリコン窒
化膜生成時に発生する反応副生成物、例えば、ＨＮ_４Ｃ
ｌは、冷却されると、効率よく捕集される。そこで、シ
リコン窒化膜の生成時などに、排気配管やＳiＯ_２副生
成物トラップ手段を加熱手段により加熱することによ
り、排気途中での付着を抑えＳiＮ副生成物トラップ手
段で効率よく、捕集することができる。

【００２５】なお、アルコキシシランとしては、テトラ
エトキシシランが特に有効である。

【００２６】前記反応室と排気管との少なくとも一方に
接続され、フッ化水素を供給して、前記反応室と排気管
との少なくとも一方を洗浄する手段を配置してもよい。
この構成により、排気管を取り外すなどの困難な処理を
行うことなく、洗浄が可能となる。

【００２７】前記圧力制御手段は、例えば、圧力検出手
段と開度決定手段とバルブとを備え、前記圧力検出手段
は、前記排気管内の圧力を検出し、前記開度決定手段
は、前記圧力検出手段が検出した圧力と、前記所定圧力
とに基づいて、前記排気管内の圧力が所定圧力に収束す
るように前記排気管のコンダクタンスを決定し、前記バ
ルブは、前記排気管のコンダクタンスを前記開度決定手
段が決定した値に調整する。このような構成を採用する
ことにより、簡単な構成で、圧力制御が可能となる。ま
た、複数のトラップ手段の間に配置されているので、各
トラップ手段の特性を選択することにより、この圧力制
御手段への反応副生成物の付着を抑え、目詰まりを抑え
て、適切な圧力制御が可能となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態にかかる熱処理装置について説明する。
図１は、この発明の実施の形態にかかる縦型熱処理装置
の構成を示す。この縦型熱処理装置は、図１に示すごと
く長手方向が垂直方向に向けられた円筒状の反応管（反
応室）１１を備えている。反応管１１は、耐熱材料、例
えば、石英よりなる下端開口の外筒１２と、外筒１２内
にその内壁に適宜離間されて同心円状に収容された上下
端開口の内筒１３とから構成された二重管構造を有す
る。

【００２９】反応管１１内には、石英等よりなるウエハ
ボート（熱処理用ボート）１４が設けられている。ウエ
ハボート１４には、処理対象の半導体基板（半導体ウエ
ハ）１５が垂直方向に所定の間隔で積層されて収容され
ている。

【００３０】反応管１１の周辺部には、反応管１１を囲
むように形成され、抵抗発熱体等よりなる昇温用ヒータ
１６が設けられている。

【００３１】外筒１２及び内筒１３の下部には、外筒１
２及び内筒１３を支持するステンレス製のマニホールド
１７が設けられている。マニホールド１７の上端部に
は、フランジ１８が環状に形成されており、外筒１２の
下端部に形成されたフランジ１９と、弾性部材よりなる
Ｏリング２０を介して、気密封止可能に構成されてい
る。また、内筒１３の下端部はマニホールド１７の内壁
より内方に突出して形成された支持部２１に載置されて
いる。

【００３２】マニホールド１７の一側面部には、熱処理
部（上方）に向けて曲折りされた石英等からなる第１〜
第３のガス供給管３１ａ、３１ｂ及び３１ｃがシール部
材を介して挿通されている。

【００３３】第１のガス供給管３１ａには、接合部３２
ａを介して第１のガス配管３３ａが接続されている。第
１のガス配管３３ａはＭＦＣ３４ａとバルブＶＢ１を介
して第１のガス源３５ａに接続されている。第１のガス
源３５ａは、例えば、ジクロロシラン（ＳiＨ_２Ｃl_２）
のガス源である。また、第１のガス配管３３ａは、ＭＦ
Ｃ３４ａとバルブＶＢ３を介して窒素ガス源３６ａにも
接続されている。

【００３４】第２のガス供給管３１ｂには、接合部３２
ｂを介して第２のガス配管３３ｂが接続されている。第
２のガス配管３３ｂはガス流量を調整するマスフローコ
ントローラ（ＭＦＣ）３４ｂとガスの流れを制御するバ
ルブＶＢ２を介して第２のガス源３５ｂに接続されてい
る。第２のガス源３５ｂは、例えば、アンモニア（ＮＨ
_３）のガス源である。また、第２のガス配管３３ｂは、
ＭＦＣ３４ｂとバルブＶＢ４を介して窒素ガス源３６ｂ
にも接続されている。

【００３５】第３のガス供給管３１ｃには、接合部３２
ｃを介して第３のガス配管３３ｃが接続されている。第
３のガス配管３３ｃはＭＦＣ３４ｃとバルブＶＢ５を介
して第３のガス源３５ｃに接続されている。第３のガス
源３５ｃは、例えば、アルコキシシラン、望ましくは、
テトラエトキシシラン（以下、単にＴＥＯＳと呼ぶ）の
ガス源である。

【００３６】マニホールド１７の下端部に形成されたフ
ランジ２２には、円盤状の蓋体５１が弾性部材よりなる
Ｏリング５２を介して気密封止可能に設けられている。
蓋体５１の上面には保温筒５３が配置され、保温筒５３
の上にウエハボート１４が載置されている。蓋体５１
は、蓋体５１に載置されている保温筒５３及びウエハボ
ート１４を反応管１１に搬入・搬出（ロード・アンロー
ド）するために上下方向に移動する昇降機構５４に取り
付けられている。

【００３７】マニホールド１７の他側面部には、排気管
６１が接続されている。排気管６１は、ステンレス等か
らなり、接合部６２を介して、排気ガスを外部に導くた
めの排気配管６３に接続されている。

【００３８】排気配管６３は、配管６３ａ〜６３ｃを備
える。配管６３ａは、接合部６２を介して排気管６１に
接続され、反応管１１からの排気ガスをホットディスク
トラップＴＲＰ１に導く。配管６３ｂは、排気ガスを、
ホットディスクトラップＴＲＰ１、コンビネーションバ
ルブＣＶ及び切替トラップＴＲＰ２を順次介して真空ポ
ンプＶＰの吸気口に導く。配管６３ｃは一端が真空ポン
プＶＰの排気口に接続され、排気ガスを外部に導く。こ
の縦型熱処理装置は、配管６３ａとコンビネーションバ
ルブＣＶとを加熱するための排気経路用ヒータ６５を備
えている。

【００３９】ホットディスクトラップＴＲＰ１は、ＴＥ
ＯＳからＳｉＯ_２を生成する際に発生する生成物である
炭化水素等を吸着するものであり、例えば、両端に排気
ガスが流入及び流出するガス導入口及びガス排出口を有
するハウジングと、このハウジング内に収納されている
ディスクアッセンブリ及びカバーと、加熱器とを備え
る。ガス導入口は配管６３ａに接続されており、ガス排
出口は配管６３ｂを介してコンビネーションバルブＣＶ
に接続されている。

【００４０】ディスクアッセンブリは、両端が開放され
ている筒状をなしており、複数枚の、例えば開口部を有
する盤状の吸着材よりなるディスクを、互いに対峙しつ
つガス導入口からガス排出口へ向かって所定間隔おきに
一列に並ぶように保持している。ディスクアッセンブリ
の、ガス導入口に望む側の開放端は、カバーにより塞が
れている。加熱器は、ディスクアッセンブリに保持され
ているディスクにＮＨ_４Ｃlが付着するのを阻止するた
めに、ディスクを加熱するものであり、ハウジングの周
囲を囲むように構成されていてもよいし、ハウジング内
に設けられていてもよい。

【００４１】ガス導入口から流入したガスは、ディスク
アッセンブリとハウジングの内壁との間の間隙に流れ込
み、ディスクアッセンブリに保持されている各ディスク
の間にある間隙を通って、ディスクアッセンブリの内側
空間に流入し、次いでガス排出口から排出される。ＴＥ
ＯＳからＳiＯ_２を生成する際に発生する副生成物であ
る炭化水素は、排出ガスが各ディスクの間にある間隙を
通るときに、各ディスクに吸着される。

【００４２】切替トラップＴＲＰ２は、排気ガス中のＮ
Ｈ_４Ｃlを吸着するためのものであり、並列に配置さ
れ、各自を通過する排気ガス中のＮＨ_４Ｃlを吸着する
複数の水冷トラップと、切替部と、洗浄室とを備える。

【００４３】切替トラップＴＲＰ２が備える各水冷トラ
ップは、排気ガスが流入及び流出するガス導入口及びガ
ス排出口を有するハウジングと、該ハウジング内に配置
される冷却部と、冷却部内を循環する冷却水の流入出部
を備えている。冷却部は冷却水により冷却される冷却水
循環部と、冷却水循環部の表面に設けられた複数の冷却
フィンとを備えている。

【００４４】ガス導入口から流入したガスは、冷却部に
当たり冷却フィンと十分に接触して冷却される。それに
よって冷却により付着しうる物質、例えばアンモニア及
びジクロロシランの反応によりシリコン窒化膜を生成す
る際に発生する生成物であるＮＨ_４Ｃｌが冷却部上に析
出し、これにより排気ガスからＮＨ_４Ｃｌが除去され
る。ＮＨ_４Ｃｌが除去された排気ガスはガス排出口から
真空ポンプＶＰへと排出される。

【００４５】切替トラップＴＲＰ２の一つの水冷トラッ
プを排気ガスが通過しているとき、切替部は、操作者の
操作等に従って、他の水冷トラップにも排気ガスが通過
するようにし、次いで、従前から排気ガスが通過してい
た方の水冷トラップに流れる排気ガスを遮断して、該水
冷トラップを水を蓄えた洗浄室に接続する。洗浄室が蓄
えている水は、洗浄室が備えるポンプにより加圧され、
洗浄室に接続された水冷トラップに流入し、この水冷ト
ラップが捕集したＮＨ_４Ｃlを洗い流して洗浄室に戻っ
て排出され、洗浄室には新たな水が蓄えられる。このよ
うな手順を繰り返すことにより、切替トラップＴＲＰ２
を構成する各水冷トラップは、他の水冷トラップが排気
ガスを通過させている間に洗浄され、切替トラップＴＲ
Ｐ２は、間断なく排気ガスを通過させ、排気ガス中のＮ
Ｈ_４Ｃlを吸着できる。

【００４６】コンビネーションバルブＣＶは、反応管１
１内の排気を行うために、ホットディスクトラップＴＲ
Ｐ１と切替トラップＴＲＰ２との間に設けられており、
バルブと、バルブ制御部と、圧力検出部とを備える。圧
力検出部は、反応管１１や配管６３ａ内の圧力を検出し
てバルブ制御部に通知し、バルブ制御部は、圧力検出部
が通知した圧力が所望の値に収束するように、任意の制
御技術を用いてバルブの開度を調整することにより、ホ
ットディスクトラップＴＲＰ１から切替トラップＴＲＰ
２へと流れる排気ガスの流量を制御し、排気配管６３内
の圧力を所望の値に維持する。

【００４７】このような動作により、コンビネーション
バルブＣＶは、自己に並列に配置される他のバルブ等を
用いることなく、配管６３ａ内の圧力を、実質的に０〜
７６０Torrの範囲の任意の値に調整し、維持する。従っ
て、排気ガスの流路を開閉する機構はコンビネーション
バルブＣＶを用いることにより簡素に構成され、複数の
バルブや、これら複数のバルブに並列に排気ガスを導く
ための配管などを含んだ、複雑でしかも流路のコンダク
タンスの低下を招くような構成が不要となる。この結
果、排気ガスの流路内にコンダクタンスが低下する部分
が形成されることが防止され、従って、後述する成膜処
理の間に生成される生成物が付着する箇所の増加が抑止
される。

【００４８】真空ポンプＶＰは、吸気口及び排気口を備
え、１５０００〜２００００リットル／分程度の排気容
量を有する。真空ポンプＶＰの排気口は、配管６３ｃの
一端に接続される。

【００４９】次に、この縦型熱処理装置の動作を、半導
体基板１５上にシリコン酸化膜ＳiＯ_２とシリコン窒化
膜Ｓi_３Ｎ_４を順次成膜する場合を例として説明する。

【００５０】なお、昇温用ヒータ１６、マスフローコン
トローラ３４ａ〜３４ｃ、コンビネーションバルブＣ
Ｖ、ガス源３５ａ〜３５ｃ，３６ａ，３６ｂ、バルブＶ
Ｂ１〜ＶＢ５、昇降機構５４、真空ポンプＶＰ、排気経
路用ヒータ６５は、これらを制御するためのコントロー
ラ（図示せず）に接続されている。コントローラは、こ
の縦型熱処理装置の各部の温度、圧力等を図示せぬセン
サにより測定し、以下に説明する一連の処理を、各部に
制御信号等を供給することにより、自動的に制御する。

【００５１】まず、図２に示すように、昇降機構５４が
下げられている状態において、半導体基板１５が載置さ
れたウエハボート１４が、蓋体５１上の保温筒５３の上
に載置される。このとき、昇温用ヒータ１６を約７００
℃〜８００℃に加熱しておく。

【００５２】次に、昇降機構５４を上昇させて、蓋体５
１及びウエハボート１４を上方に移動させ、これにより
ウエハボート１４を反応管１１内にロードする。この
際、真空ポンプＶＰを駆動すると共にコンビネーション
バルブＣＶの開度を制御して、反応管１１内の圧力（大
気圧）に対して−５０ｍｍＨ_２Ｏ程度の圧力差で反応管
１１内のガスを吸引しながら、ウエハボート１４をロー
ドする。これにより、図３に模式的に示すように、反応
管１１内のパーティクルを吸引し、半導体基板１５への
パーティクルの付着を防止する。

【００５３】ウエハボート１４の反応管１１内へのロー
ディングが完了し、マニホールド１７の下端部に形成さ
れたフランジ２２と蓋体５１とがＯリング５２を介して
気密状態に達すると、コンビネーションバルブＣＶをわ
ずかに開いてスロー排気（処理対象の半導体基板１５の
動きや反応管１１内での反応副生成物の巻上が起きない
ような排気速度での排気）を行い、反応管１１内を所定
圧力、例えば、４〜５×１０^−３Torrまで減圧する。

【００５４】反応管１１内の圧力が所定値に達すると、
バルブＶＢ１とＶＢ２を開いて、第１のガス源３５ａよ
りＳiＨ_２Ｃl_２を、第２のガス源３５ｂよりＮＨ_３を、
それぞれ反応管１１内に供給すると共に昇温用ヒータ１
６により半導体基板１５の温度を６００〜７００℃に調
整し、排気経路用ヒータ６５は配管６３ａとコンビネー
ションバルブＣＶとを約１００℃〜１５０℃に加熱す
る。さらに、コンビネーションバルブＣＶの開度を制御
して、反応管内の圧力を０．２〜０．４Torrに制御した
状態で排気を続け、この状態を所定時間、例えば、２時
間維持する。この間、反応管１１内では、化学式３（化
学式１に等しい）に示す反応が起こり、半導体基板１５
の表面にシリコン窒化膜（Ｓi_３Ｎ_４膜）が形成され
る。

【００５５】

【化３】１０ＮＨ_３＋３ＳiＨ_２Ｃl_２→Ｓi_３Ｎ_４＋６
ＮＨ_４Ｃl＋６Ｈ_２

【００５６】この成膜処理の間、ホットディスクトラッ
プＴＲＰ１の加熱部は、ホットディスクトラップＴＲＰ
１の各ディスクを１００℃〜１５０℃程度に加熱する。
これにより、排気ガスがこれらのディスクにより冷却さ
れることが阻止され、従って、排気ガス中の副生成物で
あるＮＨ_４Ｃlがこれらのディスクに付着することが阻
止される。

【００５７】排気ガス中のＮＨ_４Ｃlは、この成膜処理
の間、切替トラップＴＲＰ２により冷却されて捕集さ
れ、排気ガスからＮＨ_４Ｃlが除去される。切替トラッ
プＴＲＰ２から流れ出す排気ガスは、真空ポンプＶＰに
より吸気され、配管６３ｃに排出される。

【００５８】Ｓi_３Ｎ_４の成膜処理が完了した後、バル
ブＶＢ１とＶＢ２を閉じ、反応ガスの供給を停止し、真
空ポンプＶＰを駆動させたままコンビネーションバルブ
ＣＶを制御してスロー排気を行うことにより、反応管１
１内を再び、１×１０^−３Torr程度にまで減圧する。

【００５９】反応管１１内の圧力が所定値に達すると、
バルブＶＢ５を開いて第３のガス源３５ｃより、アルコ
キシシラン（望ましくはＴＥＯＳ）を反応管１１内に供
給すると共に、昇温用ヒータ１６により半導体基板１５
の温度を約７００℃に調整する。なお、排気経路用ヒー
タ６５は、配管６３ａとコンビネーションバルブＣＶと
を約１００℃〜１５０℃に保つ。そして、コンビネーシ
ョンバルブＣＶの開度を制御して反応管１１内の圧力を
約０．５Torrに制御した状態で排気を続け、この状態を
所定時間、例えば、２０分間維持する。例えば、ガス源
３５ｃから供給するガスをＴＥＯＳとした場合、反応管
１１内では、化学式４（化学式２に等しい）に示す反応
が起こり、半導体基板１５の表面にシリコン酸化膜（Ｓ
iＯ_２膜）が形成される。

【００６０】

【化４】ＴＥＯＳ→ＳiＯ_２＋Ｃ_ｘＨ_ｙ＋Ｈ_２Ｏｘ，ｙはともに自然数

【００６１】排気ガス中の副生成物である炭化水素Ｃ_ｘ
Ｈ_ｙは、ホットディスクトラップＴＲＰ１で排気コンダ
クタンスが低下するため、各ディスクに付着し、炭化水
素が排気ガスから除去される。一方、排気ガスには、Ｓ
i_３Ｎ_４膜の成膜処理の間にマニホールド１７や排気管
６１近傍等の比較的低温の部分に固着したＮＨ_４Ｃlが
昇華するなどの原因でＮＨ_４Ｃlも含まれている。しか
し、ＮＨ_４Ｃlは、ホットディスクトラップＴＲＰ１の
加熱部がホットディスクトラップＴＲＰ１の各ディスク
を１００℃〜１５０℃程度に加熱しているため、各ディ
スクには付着せず、切替トラップＴＲＰ２により捕集さ
れる。切替トラップＴＲＰ２から流れ出す排気ガスは、
真空ポンプＶＰを経て配管６３ｃから排出される。

【００６２】成膜処理が完了した後、バルブＶＢ５を閉
じて反応ガスの供給を停止し、真空ポンプＶＰにより、
反応管１１内を再び、４〜５×１０^−３Torrまで減圧す
る。続いて、コンビネーションバルブＣＶを閉じ、バル
ブＶＢ３とＶＢ４を開いて、窒素ガス源３６ａ，３６ｂ
から反応管１１内に窒素ガスを供給し、反応管１１内を
常圧状態（大気圧）に戻す。この後、所定の時間、例え
ば、１５分間放置して冷却する。

【００６３】その後、コンビネーションバルブＣＶの開
度を制御して反応管１１内の圧力（すなわち大気圧）に
対して−５０ｍｍＨ_２Ｏ程度の圧力差で反応管１１内の
ガスを吸引しながら、昇降機構５４を駆動して、図３に
示すように、ウエハボート１４を反応管１１から下降さ
せてアンロードし、半導体基板１５を搬出する。ウエハ
ボート１４のアンロード時に、反応管１１内の低温部な
どに付着しているＮＨ_４Ｃlが、熱処理後の高温の半導
体基板１５が近傍を通る際に昇華し、昇華ガスが雰囲気
中の水分と反応してパーティクルが生成されることがあ
る。しかし、このようなアンロード方法を採用すること
により、図３に模式的に示すように、昇華ガスやパーテ
ィクルが穏やかに吸引され、半導体基板１５に付着する
ことなく排出される。

【００６４】以上説明したように、この実施の形態の熱
処理装置によれば、（１）１台の熱処理装置により半導体基板１５上にシリ
コン酸化膜ＳiＯ_２とシリコン窒化膜Ｓi_３Ｎ_４を順次成
膜することができる。同様の成膜処理を繰り返すことに
より、シリコン酸化膜ＳiＯ_２とシリコン窒化膜Ｓi_３Ｎ
_４を任意の順番で積層して成膜することも可能である。
別々の装置で各膜を成膜した場合に比べ、スループット
が向上し、プロセス処理の実時間を削減でき、装置の占
有スペースを狭くすることができ、さらに、ウエハの移
載に伴うウエハの破損のおそれもない。

【００６５】（２）ＳiＯ_２の副生成物であるＣ_ｘＨ
_ｙは、排気配管６３よりも排気コンダクタンスが低下す
るホットディスクトラップＴＲＰ１において捕集され
る。（３）また、Ｓi_３Ｎ_４の成膜中、ホットディスクト
ラップＴＲＰ１の各ディスクと排気配管６３とコンビネ
ーションバルブＣＶとが１００℃〜１５０℃程度に加熱
される。これにより、排気ガスがこれらの装置により冷
却されることが防止され、成膜処理の間に発生する副生
成物であるＮＨ_４Ｃlがこれらの装置に付着することが
阻止される。これにより、切替トラップＴＲＰ２で、副
生成物を有効に捕集することができる。

【００６６】（４）コンビネーションバルブＣＶは、
ホットディスクトラップＴＲＰ１より下流側に配置され
ている。従って、シリコン酸化膜ＳiＯ_２の副生成物で
あるＣ _ｘＨ_ｙについては、ホットディスクトラップＴＲ
Ｐ１により副生成物が捕集された後のガスが通過し、ほ
とんど付着しない。また、Ｓi_３Ｎ_４の成膜処理の間
は、加熱されているので、副生成物であるＮＨ_４Ｃlは
ほとんど付着しない。従って、コンビネーションバルブ
ＣＶは、長期間に亘り、反応管１１及び排気配管６３内
の圧力を適切に制御できる。

【００６７】（第２の実施の形態）上述の成膜処理を繰
り返して行うと、反応管１１にはＳiＯ_２やＳi_３Ｎ_４が
付着し、さらに、マニホールド１７の下端部や、配管６
３ａの屈曲部や、ホットディスクトラップＴＲＰ１の内
部など、特に、流路のコンダクタンスが低い部分に、反
応副生成物が付着し、適宜洗浄する必要がある。この洗
浄を簡単且つ効率よく行うことができる熱処理装置の実
施の形態を図４を参照して以下に説明する。

【００６８】この実施の形態の熱処理装置の基本構成
は、図１に示す第１の実施の形態の熱処理装置と同一で
あり、同一部分には同一符号を示す。ただし、マニホー
ルド１７の下端側部には、洗浄用のフッ化水素（ＨＦ）
を反応管１１内に導くためのインレット６４ａが接続さ
れており、インレット６４ｂは第４のガス配管３３ｄ及
びバルブＶＢ６を介して、フッ化水素のガス源である第
４のガス源３５ｄに接続されている。第４のガス源３５
ｄは、バルブＶＢ６及び第５のガス配管３３ｅを介して
後述のインレット６４ｂにも接続されており、また、バ
ルブＶＢ６及び第６のガス配管３３ｆを介して後述のイ
ンレット６４ｃにも接続されている。

【００６９】配管６３ａは屈曲部を有し、屈曲部の上流
側近傍には、配管６３ａ内にフッ化水素を導くためのイ
ンレット６４ｂが接続されている。インレット６４ｂ
は、第５のガス配管３３ｅ及びバルブＶＢ６を介して第
４のガス源３５ｄに接続されている。

【００７０】配管６３ａのうち、ホットディスクトラッ
プＴＲＰ１のガス導入口近傍の上流側側面には、ホット
ディスクトラップＴＲＰ１内にフッ化水素を導くための
インレット６４ｃが接続されている。インレット６４ｃ
は、第６のガス配管３３ｆ及びバルブＶＢ６を介して第
４のガス源３５ｄに接続されている。

【００７１】真空ポンプＶＰの排気口は、配管６３ｃの
一端に接続される。この実施の形態では、配管６３ｃの
他端は２つに分岐しており、その一方はＳiＯ_２及びＳi
_３Ｎ _４生成の際の副生成物を排出するための第１の排気
口を形成し、他方はフッ化水素を排出するための第２の
排気口を形成する。また、配管６３ｃは弁６９を備え、
真空ポンプＶＰから排出された排気ガスは、第１及び第
２の排気口のうち、操作者又は制御部がこの弁６９を操
作することにより選択された方から排出される。

【００７２】次に、この縦型熱処理装置の動作を、シリ
コン酸化膜ＳiＯ_２及びシリコン窒化膜Ｓi_３Ｎ_４を順次
成膜し、成膜処理終了後、この縦型熱処理装置の内部を
洗浄する場合を例として説明する。

【００７３】まず、第１の実施の形態の処理と同様に、
ウエハボート１４を反応管１１内にロードする。続い
て、ＮＨ_３とＳiＨ_２Ｃl_２とを反応させて、半導体基板
１５にＳi_３Ｎ_４を成膜処理する。このとき、弁６９
は、排気ガスが第１の排気口から排出されるように流路
を選択し、排気ガスは配管６３ｃの第１の排気口から排
出される。

【００７４】Ｓi_３Ｎ_４の成膜処理が完了した後、第３
のガス源３５ｃよりＴＥＯＳを反応管１１内に供給し、
これを分解処理して、半導体基板１５にＳiＯ_２を成膜
処理する。この際、切替トラップＴＲＰ２から流れ出す
排気ガスは、真空ポンプＶＰを経て配管６３ｃの第１の
排気口から排出される。

【００７５】成膜処理完了後、半導体基板１５を冷却す
る。続いて、−５０ｍｍＨ_２Ｏ程度の圧力差で反応管１
１内のガスを吸引しながら、ウエハボート１４をアンロ
ードし、ウエハボート１４ごと半導体基板１５を搬出
し、必要に応じて、半導体基板１５をカセットなどに移
載する。

【００７６】続いて、この縦型熱処理装置の内部及びウ
エハボート１４を洗浄するため、半導体基板１５を移載
した後のウエハボート１４を蓋体５１上の保温筒５１上
に戻し、昇降機構５４を上昇させ、蓋体５１を上方に移
動させ、マニホールド１７のフランジ２２と蓋体５１が
Ｏリング５２を介して気密状態に達するようにする。ま
た、弁６９は、排気ガスが第２の排気口から排出される
ように流路を選択する。

【００７７】真空ポンプＶＰを起動してコンビネーショ
ンバルブＣＶを制御して、反応管１１内を、１０ｋＰａ
〜３０ｋＰａ程度まで減圧する。また、昇温用ヒータ１
６により、反応管１１内を約５０℃程度に昇温し、ホッ
トディスクトラップＴＲＰ１の加熱部は、ホットディス
クトラップＴＲＰ１の各ディスクを１００℃〜１５０℃
程度に加熱し続け、また、排気経路用ヒータ６５も、配
管６３ａとコンビネーションバルブＣＶとを約１００℃
〜１５０℃に加熱し続ける。

【００７８】次いで、バルブＶＢ６を開け、インレット
６４ａ〜６４ｃにフッ化水素を、所定時間、例えば約１
０分間、供給する。フッ化水素は、インレット６４ａか
らマニホールド１７の下端部へ流入し、インレット６４
ｂから配管６３ａの屈曲部の上流側近傍へ流入し、イン
レット６４ｃからホットディスクトラップＴＲＰ１のガ
ス導入口へ流入し、真空ポンプＶＰに向かって流れる。

【００７９】インレット６４ａに供給されたフッ化水素
により、反応管１１の内壁やマニホールド１７の下端
部、ウエハボート１４などに付着したシリコン酸化物Ｓ
iＯ_２、炭化水素Ｈ_ｘＣ_ｙなどの付着物がこれらの部分
から分離され（すなわち洗浄され）、排気配管６３を介
して排出される。

【００８０】また、インレット６４ｂ、６４ｃに供給さ
れたフッ化水素により、マニホールド１７の下端部や、
配管６３ａの屈曲部や、ホットディスクトラップＴＲＰ
１の内部など、流路のコンダクタンスが低い部分に付着
した炭化水素がこれらの部分から分離され（すなわち洗
浄され）、真空ポンプＶＰを介して、配管６３ｃの第２
の排気口から排出される。

【００８１】洗浄が完了した後、バルブＶＢ６を閉じて
フッ化水素の供給を停止し、真空ポンプＶＰにより、反
応管１１内を再び、４〜５×１０^−３Torrまで減圧す
る。続いて、バルブＶＢ３とＶＢ４を開いて、窒素ガス
源３６ａ，３６ｂから反応管１１内に窒素ガスを供給
し、反応管１１内を常圧状態（大気圧）に戻す。

【００８２】この構成によれば、１台の装置で複数種類
の膜を成膜できるだけでなく、反応管や配管を脱着せず
にクリーニングできる。特に、排気配管の屈曲部近傍の
上流側や、トラップの上流側近傍などのインダクタンス
が低下して、反応副生成物が付着し易い部分にフッ化水
素ガス導入用のインレット６４を配置してあるので、付
着物を効率よくクリーニングすることができる。また、
トラップに付着した反応副生成物についても同様に除去
できる。

【００８３】なお、この発明は、上記実施の形態に限定
されず、種々の変形及び応用が可能である。

【００８４】例えば、上記実施の形態では、真空ポンプ
ＶＰにより排気しながら、半導体基板１５を反応管１１
内にロード又はアンロードしたが、反応管内を排気する
手法は任意である。例えば、図４に示すように、排気配
管６３の任意の位置、例えば、配管６３ａに、排気配管
６３内を通過する排気ガスをいわゆる工場排気へ導く工
場排気管６３ｄを配置し、この工場排気管６３ｄに工場
排気バルブＥＶと図示せぬダンパなどを配置し、反応管
１１内のガスを排気してもよい。

【００８５】この構成においては、ウエハボート１４の
ロード／アンロード時には、コンビネーションバルブＣ
Ｖが閉じられ、排気バルブＥＶが開かれ、反応管１１内
のガスが大気圧に対して−５〜−７０mmＨ_２Ｏ程度の圧
力差で排気される。従って、図３に模式的に示す例と同
様に、反応副生成物の昇華ガスやパーティクルが半導体
基板１５に付着する事態を防止できる。

【００８６】上記実施の形態においては、反応管１１か
ら真空ポンプＶＰに至る流路を開閉するためにコンビネ
ーションバルブＣＶを用いたが、コンビネーションバル
ブＣＶに代えて、メインバルブと、自己の流路を開閉す
るサブバルブを備え、メインバルブを跨いで配置される
バイパス管とを配置してもよい。このような構成におい
て、上述した成膜処理においてスロー排気を行う場合
や、半導体基板１５のアンロード時の排気の場合には、
メインバルブを閉じたまま、サブバルブの開度を調整す
ることにより、スロー排気やアンロード時の排気を行う
ようにすればよい。

【００８７】なお、洗浄用のフッ化水素を注入する位置
は任意であり、排気ガスの温度を低下させたり排気ガス
のコンダクタンスを低下させたりするなどのため成膜処
理の間に発生する生成物が付着する危険がある任意の箇
所にインレットを設け、これらのインレットを介して、
第４のガス源３５ｄに蓄えられているフッ化水素を排気
ガスの流路内に注入してよい。

【００８８】また、切替トラップＴＲＰ２に代えて、例
えば、切替トラップＴＲＰ２が備えるものと実質的に同
一の水冷トラップが配置されていてもよい。また、ホッ
トディスクトラップＴＲＰ１及びコンビネーションバル
ブＣＶを互いに接続する部分をなす配管や、また、コン
ビネーションバルブＣＶ及び切替トラップＴＲＰ２を互
いに接続する部分をなす配管を、排気経路用ヒータ６５
が加熱を行っている期間と同じ期間中、例えば１００℃
〜１５０℃に加熱するようにしてもよい。これにより、
これらの配管に炭化水素やＮＨ_４Ｃlが付着する危険が
減少する。

【００８９】上記実施の形態においては、シリコン窒化
膜及びシリコン酸化膜を成膜する場合を例に、この発明
を説明したが、この発明は上記実施の形態に限定され
ず、様々な成膜処理に応用可能である。例えば、ＴiＣl
_４ガスとＮＨ₃ガスとを反応させて被処理基板にＴiＮ膜
を形成する場合（反応副生成物としてＮＨ_４Ｃlが生成
される）にも用いることができる。また、アルコキシシ
ラン以外の有機シリコン化合物を原料ガスとして用いる
場合にも適用できる。また、多層絶縁膜以外の薄膜を形
成する場合にも用いることができる。さらに、上記実施
の形態では、半導体基板（半導体ウエハ）上に成膜する
熱処理装置を例にこの発明を説明したが、この発明はガ
ラス基板などの任意の被処理体上に成膜する装置に適用
可能である。

【００９０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
１台の熱処理装置で、複数種類の膜を成膜でき、しか
も、成膜工程で発する反応副生成物を適切に除去するこ
とができる。また、圧力の制御を簡単な構成で実施する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる縦型熱処理
装置の構造を示す図である。

【図２】図１の縦型熱処理装置から熱処理用ウエハボー
トを取り出した状態を示す図である。

【図３】反応管内のパーティクルが排気される様子を模
式的に示す図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる縦型熱処理
装置の構造を示す図である。

【図５】従来のシリコン酸化膜形成用の縦型熱処理装置
の構成を示す図である。

【図６】従来のシリコン窒化膜形成用の縦型熱処理装置
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１１反応管（反応室）１２外筒１３内筒１４ウエハボート１５半導体基板１６昇温用ヒータ１７マニホールド３１ａ〜３１ｃガス供給管３５ａ〜３５ｄガス源５１蓋体５４昇降機構６１排気管６３排気配管６３ａ〜６３ｄ配管６４ａ〜６４ｃインレット６５排気経路用ヒータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5F045 AB32 AB33 AC02 AC05 AC07 AC12 AD10 AD11 AE19 DC51 DP19 DQ05 EB05 EB06 EB12 EC02 EC09 EF08 EG02 EG08 EJ01 EJ09 EK06 EM10 GB06 GB15 5F058 BA20 BD01 BD04 BD10 BF04 BF24 BF25 BF30 BG02 BJ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を収納可能な反応室と、前記反応室に接続された排気管を有し、当該反応室内の
ガスを排出するための排気手段と、前記排気手段に接続され、前記排気管内の反応副生成物
を捕集する複数のトラップ手段と、前記排気管を加熱する加熱手段と、前記複数のトラップ手段の間に介在されており、前記排
気管の管路の開度を制御することにより、排気管内を所
定圧力に維持する圧力制御手段と、を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】前記反応室は、アルコキシシランの分解に
より被処理体の上にシリコン酸化膜を形成し及び／又は
アンモニア及びジクロロシランの反応により被処理体の
上にシリコン窒化膜を形成する装置より構成されてい
る、ことを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】前記複数のトラップ手段は、前記排気管内のアルコキシシランの分解により生成され
る反応副生成物を除去するＳiＯ_２副生成物トラップ
と、前記排気管内のアンモニア及びジクロロシランの反応に
より生成される反応副生成物を除去するＳiＮ副生成物
トラップと、前記ＳiＯ_２副生成物トラップを１００℃〜１５０℃に
加熱する手段と、を備えることを特徴とする請求項２に
記載の熱処理装置。
【請求項４】被処理体上に、シリコン酸化膜とシリコン
窒化膜を単一の装置で生成可能な熱処理装置であって、アルコキシシランの分解により被処理体の上にシリコン
酸化膜を形成する手段と、アンモニア及びジクロロシラ
ンの反応により被処理体の上にシリコン窒化膜を形成す
る手段と、を備える反応室と、前記反応室に接続された排気管を有し、当該反応室内の
ガスを排出するための排気手段と、前記排気手段に接続され、前記排気管内のアルコキシシ
ランの分解により生成される反応副生成物を除去するＳ
iＯ_２副生成物トラップ手段と、前記排気手段の前記ＳiＯ_２副生成物トラップ手段より
も下流側に接続され、前記排気管内のアンモニア及びジ
クロロシランの反応により生成される反応副生成物を除
去するＳiＮ副生成物トラップ手段と、前記排気管を加熱する加熱手段と、前記ＳiＯ_２副生成物トラップ手段とＳiＮ副生成物の間
に介在されており、前記排気管の管路の開度を制御する
ことにより、排気管内を所定圧力に維持する圧力制御手
段と、を備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】前記反応室は、テトラエトキシシランの分
解により被処理体の上にシリコン酸化膜を形成する装置
より構成される、ことを特徴とする請求項２、３又は４に記載の熱処理装
置。
【請求項６】前記反応室と排気管との少なくとも一方に
接続され、フッ化水素を供給して、前記反応室と排気管
との少なくとも一方を洗浄する手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載
の熱処理装置。
【請求項７】前記圧力制御手段は、圧力検出手段と開度
決定手段とバルブとを備え、前記圧力検出手段は、前記排気管内の圧力を検出し、前記開度決定手段は、前記圧力検出手段が検出した圧力
と、前記所定圧力とに基づいて、前記排気管内の圧力が
所定圧力に収束するように前記排気管のコンダクタンス
を決定し、前記バルブは、前記排気管のコンダクタンスを前記開度
決定手段が決定した値に調整する、ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の
熱処理装置。