JP2001068423A - 半導体薄膜蒸着装置 - Google Patents

半導体薄膜蒸着装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 原子層エピタキシー工程を用いて半導体ウェ
ーハの収率を増大させ、優れた半導体薄膜を形成する。 【解決手段】 密閉された反応室７００内に備えられた
ウェーハ１３に薄膜を蒸着する半導体蒸着装置におい
て、反応室７００内に位置され、反応面が露出されるよ
うに複数のウェーハ１３を収容するサセプタ１００と、
ウェーハ１３の反応面に向かって反応気体を供給するた
めの気体供給部７０１と、サセプタ１００を所定の回転
角で回転させると共に、反応位置と非反応位置へ移動さ
せるサセプタ駆動部３００と、反応室７００内の反応気
体を一定の圧力に保持する真空ポンピング部６００と、
反応面と反応室７００のうち少なくともいずれかの一つ
が所定の温度条件になるように一定の温度で加熱する加
熱部４００と、を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の製造
用の薄膜蒸着装置に係り、特に複数のウェーハを反応室
に投入して薄膜を蒸着する装置において気体供給部、ウ
ェーハ加熱部、気体排出部などの器具をさらに追加して
生産性を高めることができる半導体薄膜蒸着装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、半導体素子の製造工程は、ウ
ェーハ形成工程、エピタキシー工程、薄膜形成工程、拡
散／イオン注入工程、写真石版工程、エッチング工程な
どが循環しながら進むようになっている。例えば、砂な
どの珪酸質材料から多結晶のインゴットを経て単結晶ウ
ェーハを形成した後、所望の素子を形成するためにエピ
タキシー工程でウェーハの上に単結晶層を形成し、各種
薄膜を目的に合わせて形成し、拡散やイオン注入の方法
を用いてウェーハの上に素子を形成し、切断した後、プ
ラスチックなどで外観を密封して半導体素子が完成され
る。
【０００３】半導体素子の製造工程においては毎工程ご
とに各種薄膜が形成される。大きく四つで分類すると、
ゲート酸化膜やフィルド酸化膜で主に用いられる酸化膜
（ＳｉＯ2 ）と、導電間の絶縁とか拡散／イオン注入時
のマスク、素子保護層から主に用いられる窒化膜（Ｓｉ
3 Ｎ4 ）、金属に代えてゲート電極で広く用いられる多
結晶シリコン膜（Poly−Si）、素子内で素子と素子を連
結導電体で用いるか外部端子と連結される金属膜で分け
ることができる。もちろん前記分類方法が絶対的ではな
く、代表的な目的によって大きく分類したものである。
【０００４】前記薄膜形成工程のうち、酸化膜形成と、
窒化膜形成の時に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposit
on）方式が広く用いられている。ＣＶＤとはウェーハを
反応室に入れて反応ガスを流しながら気体をウェーハに
蒸着する技術として、現在殆どの薄膜蒸着工程に用いら
れている。
【０００５】これは、加圧ＣＶＤ、減圧ＣＶＤ、プラズ
マＣＶＤ、エネルギー増速ＣＶＤなどがあるが、いずれ
の場合でも不純物を少なくする必要があり、薄膜厚さを
均一しなければならない特性が基本的に要求される。
【０００６】多結晶シリコン膜は反応炉でシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）を熱分解してＳｉ成分をウェーハ上に蒸着させ
る。金属膜形成には伝統的にスパッタリング法が用いら
れているが、最近ではＣＶＤ法も広く用いられている。
金属膜蒸着にＣＶＤ法を用いるとステップカバリジがよ
く薄膜が均一になり、同時に多数のウェーハに金属膜を
形成することができる利点がある。
【０００７】このように半導体素子において薄膜蒸着工
程は非常に重要な工程である。さらに一度に完了する工
程ではなく、毎工程が行われる時ごとに伴わなければな
らない工程であるので、その重要性は非常に大きい。従
って、望ましい薄膜特性のために多くの努力が成されて
現在は真空状態の反応室内にウェーハを入れて反応ガス
を供給して気体反応を行った後、ウェーハに薄膜を蒸着
させる装置が用いられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】原子層エピタキシー工
程は、工程速度の低下などが原因して半導体素子製造工
程で応用されにくいという短所があるが、低い不純物濃
度及び優れた薄膜を形成できるという長所があるので、
これを半導体素子製造に応用するための開発が進められ
ている。例えば、図１に示したように原子層エピタキシ
ー工程に応用するための薄膜蒸着装置は気体を気体移送
手段１とウェーハ２が載置されるサセプタ３が真空チャ
ンバ４内に投入されて移送された気体によって原子層エ
ピタキシー工程を進めている。これは移送されたウェー
ハ２を一つずつ進めることで移送されたウェーハ２の原
子層エピタキシー工程が終わるとウェーハ２が搬送さ
れ、更に新しいウェーハ２を移送して原子層エピタキシ
ー工程を進めるようになっている。しかし、この従来の
薄膜蒸着装置では処理速度が遅いので単位時間当たりの
ウェーハの処理効率が低いという問題点がある。
【０００９】そこで、本発明者らは、原子層エピタキシ
ー工程用として多数のウェーハを処理できる反応室と、
反応性気体の移送手段及びウェーハの回転運動またはウ
ェーハを適正な温度で保持するための原子層エピタキシ
ー工程を用いた多数のウェーハ薄膜蒸着装置に関するも
のを開発した。
【００１０】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、原
子層エピタキシー工程を用いて半導体ウェーハの収率を
増大させ、優れた半導体薄膜を形成するために、多数の
半導体ウェーハの薄膜蒸着工程を自動で進め、ガス逆流
噴射装置を備えて反応室寿命を延長させ、供給ガスを互
いに交代に供給するので膜質を適切に制御でき、ガス供
給部に洗浄機能を付加し、ウェーハ加熱部を二カ所で独
立的に温度制御し、反応室の上部と側面にヒータを設置
して反応条件を最適化できる構成として効率的に半導体
ウェーハの薄膜工程を進めることができる半導体薄膜蒸
着装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、密閉された反応室（７００）内に備えられ
たウェーハ（１３）に薄膜を蒸着する半導体蒸着装置に
おいて、前記反応室（７００）内に位置され、反応面が
露出されるように複数のウェーハ（１３）を収容するサ
セプタ（１００）と、前記ウェーハ（１３）の反応面に
向かって反応気体を供給する気体供給部（７０１）と、
前記サセプタ（１００）を所定の回転角で回転させると
共に、反応位置と非反応位置へ移動させるサセプタ駆動
部（３００）と、前記反応室（７００）内の前記反応気
体を一定の圧力に保持する真空ポンピング部（６００）
と、前記反応面と前記反応室（７００）のうち少なくと
もいずれかの一つが所定の温度条件になるように一定の
温度で加熱する加熱部（４００）と、備えた半導体薄膜
蒸着装置によって達成される。
【００１２】ここで、前記サセプタ（１００）は、複数
のウェーハ（１３）が収容される複数のステーション
（１０１）が備えられ、前記ステーション（１０１）に
前記ウェーハ（１３）を収容するために区画空間を貫通
するように昇降するウェーハ昇降部（２００）をさらに
含めたものである。前記ステーション（１０１）の縁に
は収容された前記ウェーハ（１３）の揺れを防止するよ
うに所定厚さの段車（１０２）が形成され、該段車（１
０２）は平面的に前記サセプタ（１００）がウェーハ
（１３）より高く突出されないようにする厚さを有する
のが望ましい。また前記段車（１０２）は、前記ウェー
ハ（１３）の直径より数ｍｍ程度小さい直径を有し、前
記ステーション（１０１）は少なくとも２個以上である
ことが望ましい。
【００１３】前記ウェーハ昇降部（２００）は、最上部
に平坦に形成されているリフトプレート（２０２）と、
前記リフトプレート（２０２）の放射方向の一側に所定
の円周角毎に離隔されて前記ウェーハ（１３）と接触さ
れる複数のウェーハ接触ピンと、前記リフトプレート
（２０２）を昇降駆動する昇降駆動部（２０３）と、を
備えるのが望ましい。
【００１４】また、前記気体供給部（７０１）は、前記
反応室（７００）の上部に備えて前記サセプタ（１０
０）のウェーハ（１３）へ反応気体を噴射する噴射具
と、該噴射具へ反応気体を移送するための気体移送部
（５００）と、を備えたものである。
【００１５】ここで、前記気体移送部（５００）は、第
１反応気体が液状の状態で貯蔵されている第１反応源貯
蔵庫と、該第１反応源貯蔵庫に不活性気体を流入させる
第１流入管（５１０）と、前記第１反応源貯蔵庫に流入
された不活性気体によって気化された第１反応気体を流
出する第１流出管（５１１）と、第１流入管（５１０）
から前記第１流出管（５１１）に直接連結された第１分
岐管（５１２）及び、第２反応気体が液状で貯蔵されて
いる第２反応源貯蔵庫と、該第２反応源貯蔵庫に不活性
気体を流入させる第２流入管（５１０’）と、前記第２
反応源貯蔵庫に流入された不活性気体によって気化され
た第２反応気体を流出する第２流出管（５１１’）と、
第２流入管（５１０’）から第２流出管（５１１’）に
直接連結された第２分岐管（５１２’）とを含めて構成
されるものである。
【００１６】前記第１流出管（５１１）と第２流出管
（５１１’）は各々反応室（７００）と連結される管と
ポンプの方へ連結される管で分岐され、前記管内の温度
を加熱するための配管加熱部（５３０）が連結されてい
るのが望ましい。
【００１７】前記第１流入管（５１０）と前記第１反応
源貯蔵庫の間、第１流出口と反応室（７００）の間、前
記第２流入管（５１０’）と前記第２反応源貯蔵庫の
間、第２流出口と反応室（７００）間には気体の逆流を
防止するチェックバルブと空気圧によって作動する空圧
バルブが連結され、前記第１流出管（５１１）とポンプ
の間、第２流出管（５１１’）とポンプの間には油圧を
調節するオリフィスが連結されているのが望ましい。前
記第１流入管（５１０）と第２流入管（５１０’）の流
入口及び前記第１流出口と第２流出口の流出口には前記
反応気体を移送させるキャリア管（５２０）が連結され
ているのが望ましい。前記第１流出口または第２流出口
へ反応気体が噴射される時点を互いに交替に制御し、い
ずれかの一つの時点からみて反応室（７００）内へは、
いずれかの一つの反応気体だけが噴射されるのが望まし
い。
【００１８】前記第１流出口又は第２流出口へ反応気体
が流出されない時点には前記第１分岐管（５１２）又は
第２分岐管（５１２’）を介して不活性気体を通過させ
て前記第１流出口又は第２流出口を洗浄するのが望まし
い。
【００１９】また、前記気体供給部（７０１）と前記気
体移送部（５００）の間には複数種類の反応気体を供給
する供給管が備えられているのが望ましい。
【００２０】なお、前記加熱部（４００）は、前記サセ
プタ（１００）の下方に位置して前記ウェーハ（１３）
を一定温度で加熱するウェーハ加熱部（７０２）と、前
記反応室（７００）の縁に位置して反応室（７００）内
部の温度を一定に加熱する反応室加熱部（７０５）を含
めて構成されるものである。
【００２１】ここで、前記ウェーハ加熱部（７０２）
は、前記サセプタ（１００）の円周面に沿って形成され
た多数のハロゲンランプヒータから構成され、前記ハロ
ゲンランプヒータは各々独立的に制御されるものであ
る。
【００２２】前記ハロゲンランプヒータの隣接領域には
前記ヒータの表面が汚染されることを防止するために不
活性気体を噴射する不活性気体噴射部（７０３）が備え
られているのが望ましい。
【００２３】また、前記反応室加熱部（７０５）は、反
応室（７００）の上部と側面のうち、いずれかの一側に
複数挿入されていて前記反応室（７００）内部へ加熱す
る少なくとも一つのカートリッジ式ヒータから構成され
ているものである。
【００２４】また、前記反応室（７００）の天井面には
前記反応気体と反応して腐食現象を防止するようにした
シルド（７０６）が隣接可能に形成されており、前記天
井面と前記シルド（７０６）の間には離隔空間が形成さ
れており、前記離隔空間には前記天井面の腐食を防止す
るために不活性気体を噴射する不活性気体噴射部（７０
３）が備えられているのが望ましい。
【００２５】また、前記真空ポンピング部（６００）
は、反応室（７００）内の気体を一次に排出する１次ポ
ンピングホール（６０１）と、該１次ポンピングホール
（６０１）を介して排出された気体を集束する２次ポン
ピングホール（６０２）と、該２次ポンピングホール
（６０２）を介して排出された気体を集束して外部の真
空ポンプから排出する主ポンピングホール（６０３）
と、を備えたものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて本発明
の半導体薄膜蒸着装置を詳細に説明する。図２は本発明
の半導体薄膜蒸着装置のウェーハの移送装置によって反
応室へ移送されたウェーハをサセプタに載置させるため
の構成を示す構成図である。本発明の薄膜蒸着装置は、
図示するように、原子層エピタキシー工程のための複数
のウェーハ薄膜を蒸着する装置として、ウェーハ移送手
段（図示せず）から移送された複数のウェーハ反応面が
露出されるように載置させる複数のステーションから構
成されるサセプタ１００と、サセプタ１００にウェーハ
１３を移送するためにロボットアーム（図示せず）から
移送されたウェーハ１３を上下で移送するためのウェー
ハ昇降部２００と、サセプタ１００へ移送された複数の
ウェーハ１３を一定した速度で回転させ、反応室７００
の天井面に向かった反応位置と非反応位置間を前記サセ
プタ１００を昇降させるサセプタ駆動部３００と、前記
反応面と反応室が反応気体の温度条件で造成されるよう
に一定した温度で加熱する加熱部４００と、前記反応室
７００内の反応気体を一定した圧力で制御し、反応後の
ウェーハ移送前の低い真空状態で保持するための真空ポ
ンピング部６００と、前記反応面に向かって前記反応気
体を供給するための気体供給部５００、７０１から構成
される。前記気体供給部５００，７０１は、前記反応室
７００の上部面に下方に向かって設置されて前記サセプ
タ１００のウェーハ１３へ前記反応気体を噴射する気体
供給部７０１と前記気体供給部７０１へ反応気体を移送
するための気体移送部５００を有する。
【００２７】前記の構成のうち、ウェーハ移送装置は図
示されていない。これは反応室７００外部に位置してウ
ェーハ移送ロボットによってウェーハ１３を一つずつ取
って反応室７００内へ投入する装置で、本発明では反応
室７００の側面で水平供給する方式を取っている。これ
は一般的な半導体装備に広く用いられる構成要素で容易
に設計変更できるものである。
【００２８】図２は、ウェーハ１３の移送装置によって
反応室７００へ移送されたウェーハ１３をサセプタ１０
０に載置させるための構成を示している。移送されたウ
ェーハ１３が反応室７００に投入されるとシリンダなど
の器具によって構成されたウェーハ昇降部２００でウェ
ーハ１３を収容するために移送部のリフトプレート２０
２に挿入された３個のウェーハ移送用ピン２０１（図６
参照）がリフトプレート２０２と共に上へ上がりながら
ロボットアーム上のウェーハ１３を持ち上げ、この３個
のピン２０１上にウェーハ１３が持ち上げられるとロボ
ットアームが真空チャンバから抜け出す。さらにリフト
プレート２０２が下降してサセプタ１００上にウェーハ
１３を載置させ、サセプタ１００が回転できるように連
続的にサセプタ１００の下へリフトプレート２０２が下
降して次のウェーハ１３を収容する準備を行う。ここで
前記リフトプレート２０２の昇降は、そのプレートの背
面に結合されて高さ方向へ昇降を駆動する昇降駆動部２
０３によってなされる。サセプタ１００が９０°回転し
て次のウェーハ１３が置かれる位置で停止し、前記の方
法を繰り返して４枚のウェーハ１３をサセプタ１００上
に載置させる。
【００２９】図３は円形に構成された４枚のウェーハを
載置させるサセプタを示すものであり、（ａ）は斜視
図、（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。サセ
プタ１００は、金属又はＳｉＣなどのセラミックで製作
されたものであり、半導体製造に使用される物質によっ
て金属またはセラミックを選択することができる。サセ
プタ１００は図示するように円形で構成され、４枚のウ
ェーハ１３を載置させることができ、最小限６インチ以
上のウェーハ１３を載置させることができるように構成
されている。各部分は４枚のウェーハステーション１０
１を有するが、このステーション１０１の縁にはウェー
ハ１３のエッジ部分が掛かって揺れを防止する段車１０
２が形成されている（図３（ｂ）参照）。ウェーハ１３
が置かれる各ステーション１０１の位置は、モータなど
によって構成されたサセプタ駆動部３００によって移動
する。
【００３０】サセプタ駆動部３００はウェーハ１３をサ
セプタ１００の決められたステーション１０１に載置さ
せるためにサセプタ１００を一定周期でインデックス回
転させる機能、工程のうち必要によって単純回転させる
機能、ウェーハ１３を反応室７００の上部へ上昇させる
機能を行う。
【００３１】図３（ｂ）を参照すると、各ステーション
１０１のエッジにはウェーハ１３の直径より約３−５mm
程度小さい直径になるように段車１０２が形成されて、
ウェーハ１３が定位置に置かれるようになっている。段
車１０２の高さはウェーハ１３の厚さと同一に形成され
てウェーハ１３がサセプタ１００に載置された状態で平
面的にサセプタ１００がウェーハ１３より高く突出しな
いようにする。これはウェーハ１３上に反応気体が円滑
に流れながら薄膜を均一に蒸着させるものである。
【００３２】各ステーション１０１に装着されたウェー
ハ１３は薄膜蒸着工程のために前記気体移送部５００か
ら供給される反応気体と近接されるようにサセプタ駆動
部３００によって上昇する。これに対する概略的な概念
を図３（ｂ）に示した。図３（ｂ）の“１４”は反応室
の上面を示すものでこの反応室上面１４との間隔が約２
ｍｍ−５ｍｍとなるようにウェーハ１３が上昇する。こ
の空間として反応気体が経て行きながらウェーハ１３の
表面に薄膜を蒸着させるものである。これに対する具体
的な説明は図４（ｂ）を参照して後述する。
【００３３】ウェーハ１３と反応室上面１４の間の間隔
はサセプタ駆動部３００の上下運動を用いて調節され得
る。前記で説明したようにサセプタ駆動部３００は回転
運動と上下運動とを共に行う構造を有する。
【００３４】図４は本発明の薄膜蒸着のための反応室を
示すものであり、（ａ）は断面図、（ｂ）は図４（ａ）
のＢ部分の拡大図である。反応室７００は複数のウェー
ハ１３を載置させるサセプタ１００と、反応気体を反応
室７００に噴射する気体供給部７０１と、前記サセプタ
１００の下方に位置してサセプタ１００上に移送された
ウェーハ１３を一定した温度で加熱するためのウェーハ
加熱部７０２と、前記反応室７００の縁に位置して反応
室７００の温度を一定に加熱する反応室加熱部７０５
と、サセプタ１００にウェーハ１３を載内部の温置した
り回転運動及び昇降運動を行うサセプタ駆動部３００か
ら構成される。ここで前記ウェーハ加熱部７０２はハロ
ゲンランプヒータである。前記ウェーハ加熱部７０２の
隣接した位置には反応気体によるハロゲンランプの汚染
の防止のための不活性気体噴射部７０３が設置されてい
る。反応室７００へ放出するためのポンピングホール６
０１が形成されている。
【００３５】前記反応室加熱部７０５は反応室７００の
壁面と上部を一定した温度で加熱するための第１反応室
ヒータ７０５ａ及び第２反応室ヒータ７０５ｂと、前記
で反応気体の用途によって反応室７００の温度を摂し３
００°まで加熱するための反応室加熱部７０５は反応室
７００の上部と側部にカートリッジ式ヒータを挿入して
構成される。ここで前記第２反応室ヒータ７０５ｂは図
５に示したように、反応室７００の温度が均一になされ
るように放射方向へ設置されている。反応室７００の材
質では用途によって熱伝導に優れるアルミニウムまたは
腐食性気体に強いステンレス鋼を用いる。
【００３６】ハロゲンランプヒータ７０２はウェーハ１
３を工程条件に合うように加熱するためのもので、詳し
い内容は図６を参照して後に説明する。ハロゲンランプ
ヒータ７０２の下部には皿模様の反射板７０７を設置し
て熱伝達効率を高めている。気体供給部７０１は図９
（ａ）、図９（ｂ）のようなノズルとして、反応室７０
０内に気体を均一に噴射するために複数の噴射具が形成
されている。
【００３７】不活性気体噴射部７０３は、前記気体供給
部７０１を介して反応室７００内へ噴射された反応気体
がハロゲンランプヒータの表面に接触してランプ表面を
汚染すせるものを防止するために不活性気体を逆方向へ
噴射してハロゲンランプヒータ７０２部位へ反応気体が
流入されないようにするために設置したものである。ハ
ロゲンランプヒータ７０２は光による輻射熱を発するヒ
ータであるのでその表面が汚染されると熱効率が非常に
劣るので設置したものである。ポンピングホール６０１
に対しては図７（ａ）、７（ｂ）を介して後に詳細に説
明する。
【００３８】図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ部分を拡大し
たもので、反応室７００の天井面と０．５−１ｍｍ間隔
でシルド７０６が取り付けられたものを示す。このシル
ド７０６下には２−５ｍｍ間隔でウェーハ１３が接近し
てこの間の空間へ反応気体が流れながらウェーハ１３に
薄膜を蒸着する。シルド７０６は反応気体によって反応
室天井面が腐食するのを防止するために設置したもので
ある。
【００３９】しかし、シルド７０６と反応室７００天井
面の間の空間に反応気体が流入されることがあるので、
反応室７００天井面に反応気体による不要な薄膜が形成
されるおそれがある。それで本発明ではシルド７０６と
反応室７００天井面との間に別の不活性気体を噴射して
その間に反応気体が流入されないようにしている。この
機能を行う噴射具は図５の符号７０８で示した。図５を
みると２種類の反応気体が供給される配管７０９ａ、７
０９ｂ以外に別の不活性気体供給管７０８があることが
分かる。この不活性気体供給管７０８を介して不活性気
体を反応室７００天井面とシルド７０６との間に吹き入
れてこの部位に反応気体が流入されて反応室７００天井
面に不要なメッキ膜を形成することを防止できる。
【００４０】図５は反応室の平面図である。図示例で
は、反応室７００の上部に挿入されて反応室７００内の
温度を均一に保持するための第２反応室ヒータ７０５ｂ
を示している。第２反応室ヒータ７０５ｂは反応室７０
０部に放射状で挿入されるカートリッジヒータである。
第１反応室ヒータ７０５ａ上に対しては別に図示してい
ないが、図４（ａ）から知られるように反応室７００の
円周面に沿って横で複数挿入されるカートリッジヒータ
から構成される。前記の側面第１、第２反応室ヒータ７
０５ａ、７０５ｂによって反応室７００内の温度が反応
に適する温度で保持できる。
【００４１】図６はサセプタとウェーハの加熱部を示す
平面図である。図示例では、サセプタ１００上のウェー
ハ１３を加熱するためのハロゲンランプヒータを示す平
面図として、サセプタ１００の下部に同心円状でハロゲ
ンランプが設けられたことを各々のステーション１０１
から分かる。ハロゲンランプは二つの領域７０２ａ、７
０２ｂから分離されて各々別に温度制御される。これは
サセプタ１００に載置された複数のウェーハ１３に均一
した温度を伝達するためのもので、反応室７００が広い
ので単一領域ヒータではウェーハ１３の全ての部位を均
一に加熱することができないのでウェーハ１３を分割し
て二つの領域の温度を別に制御して均一にウェーハ１３
を加熱するための構造である。
【００４２】図７はウェーハの薄膜工程に用いられた気
体を外部へ排出するためのポンピング部を示すものであ
り、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。反応
気体が経る反応室７００上部の内部の縁に複数の１次ポ
ンピングホール６０１が形成されてウェーハ１３の表面
を経て薄膜蒸着に関与した気体が反応室７００の縁に１
次ポンピングホール６０１を介して１次に排出される。
このように１次ポンピングホール６０１を複数形成する
理由はサセプタ１００に置かれた複数のウェーハ１３毎
に均一に反応気体が排出されるようにしたものである。
【００４３】前記１次ポンピングホール６０１を介して
１次で排出された気体は反応室７００の下部にある４個
の２次ポンピングホール６０２に集束されて２次排出さ
れる。２次ポンピングホール６０２を介して２次排出さ
れた気体は更に反応室７００外部の真空ポンプ（図示せ
ず）によって一つの主ポンピングホール６０３を介して
外部へ排出される。
【００４４】本発明における排気メカニズムは、まず反
応室７００内の気体が多数の１次ポンピングホール６０
１を介して均一した速度で１次で排出され、４個の２次
ポンピングホール６０２を介して２次排出された後、１
個の主ポンピングホール６０３を介して、真空ポンプに
よって外部へ排気されるようになっている。このよう
に、反応室７００内の反応気体を一定した圧力で制御
し、ウェーハ１３が供給される前の低い真空状態で反応
室７００内部条件を保持することができる。
【００４５】前記構造で１次ポンピングホール６０１
と、２次ポンピングホール６０２の個数は任意的であ
る。その個数は気体が均一に排気されるように十分に多
数で形成されるのが望ましく、互いに対称的に形成され
るのが望ましい。
【００４６】図８は反応室内に反応気体を供給する気体
移送部を示す配管図である。図示した配管図は大きく第
１流入管５１０と、第２流入管５１０’がある。第１流
入管５１０と、第２流入管５１０’には各々液状の第
１、第２反応源５０４、５０４’が各貯蔵庫に格納さ
れ、Ｎ2 やＡr などの不活性気体が流量制御器（mass
flow controller）５０１，５０１’と気体逆流を防止
するチェックバルブ５０２，５０２’と気体の流れを断
続する空圧バルブ５０３，５０３｀を介して第１、第２
反応源５０４、５０４’が入っている貯蔵庫に格納され
る。
【００４７】不活性気体は前記第１，第２流入管５１
０、５１０’のみならず、直接反応室７００で連結され
たキャリア管５２０を介しても反応室７００に供給され
る。第１、第２反応源５０４、５０４’の貯蔵庫に流入
される不活性気体は貯蔵庫内部に気泡を発生させ、これ
によって発生した気体が第１、第２流出管５１１、５１
１’を介して反応室７００へ供給されるようにする役割
を果たし、キャリア管５２０を流す不活性気体は反応室
７００へ反応気体が供給される直前に反応気体と混合さ
れて反応気体が反応室７００へ供給されるようにするキ
ャリアの役割を果たす。これは低周波音声信号を高周波
キャリア信号に載せて送信する無線送信機のような作用
である。
【００４８】なお、第１流入管５１０で不活性気体は第
１反応源５０４の貯蔵庫へ流入される前に第１分岐管５
１２から分岐されて第１流出管５１１で合流した後、反
応室７００へ供給されたりポンプで排気されたりする。
また、第２流入管５１０’で不活性気体は第２反応源５
０４’の貯蔵庫へ流入される前に第２分岐管５１２’か
ら分岐されて第２流出管５１１’で合流した後、反応室
７００で供給されるかポンプで排気されたりする。ポン
プで排気する場合には各々貯蔵庫で流出された各々の反
応気体の圧力を制御するためのものである。
【００４９】本発明によると、第１反応源５０４と第２
反応源５０４｀が反応室７００に交代に供給されるよう
にプログラムによって自動で制御する。従って、第１流
出管５１１に第１反応気体が流れる時には第２流入管５
１０’と第２流出管５１１’とには各々不活性気体と第
２反応気体が流れないように各々バルブを制御する。
【００５０】第１流入管５１０から分岐された第１分岐
管５１２と第２流入管５１０’から分岐された第２分岐
管５１２’の役割は、第１流出管５１１又は第２流出管
５１１’に反応気体が流れない時に不活性気体をこの第
１，第２分岐管５１２、５１２’を介して流すことによ
って反応室７００に通じる第１流出管５１１と第２流出
管５１１’との内部を洗浄するためのものである。
【００５１】このように各々の配管に不活性気体または
反応気体が自動で選択的に流れるようにするのはチェッ
クバルブ５０２と空圧バルブ５０３を適切に操作して成
されることができる。これは定めたプログラによる順次
制御を行うもので本発明の基本目的を達成するものであ
り、これは制御工学分野で通常の知識を有するものなら
容易に設計することができる。
【００５２】また、図８に示すようにを見るとポンプへ
流入される反応気体や不活性気体の圧力及び流速を一定
にするために、ポンプへ移送される配管にはオリフィス
５０５を設置して流速を制御する。また図８において点
線によって囲まれた部分は反応室７００内部に流入され
る気体の温度を予熱するために約１５０℃程度で加熱す
るための配管加熱部５３０を示す。
【００５３】図９は気体供給部を示すものであり、
（ａ）は底面図、（ｂ）は断面図である。このような配
管システムを介して反応室７００へ流入された気体は、
図示した気体供給部７０１によってサセプタ１００上に
載置されたウェーハ１３に一定に噴射される。
【００５４】
【発明の効果】上述したように、本発明の半導体薄膜蒸
着装置は、複数の半導体ウェーハの薄膜蒸着工程を自動
で進めることができ、ガス逆流噴射装置を備えて反応室
寿命を延長させ、供給ガスを互いに交代に供給するので
膜質を適切に制御することができる。
【００５５】ガス供給部に洗浄機能を付加して寿命を延
長させ、ウェーハ加熱部を二カ所で独立的に温度制御す
ることができるのでウェーハの加熱温度が均一になり、
反応室の上部と側面とにヒータを設置して反応条件を最
適化できるので効率的に半導体ウェーハ薄膜工程を進め
る、等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の一般的な薄膜蒸着装置を示す概要図であ
る。
【図２】本発明の半導体薄膜蒸着装置のウェーハの移送
装置によって反応室へ移送されたウェーハをサセプタに
載置させるための構成を示す構成図である。
【図３】円形に構成された４枚のウェーハを載置させる
サセプタを示すものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は
図３（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明の薄膜蒸着のための反応室を示すもので
あり、（ａ）は断面図、（ｂ）は図４（ａ）のＢ部分の
拡大図である。
【図５】反応室の平面図である。
【図６】サセプタとウェーハの加熱部を示す平面図であ
る。
【図７】ウェーハの薄膜工程に用いられた気体を外部へ
排出するためのポンピング部を示すものであり、（ａ）
は横断面図、（ｂ）は縦断面図である。
【図８】反応室内に反応気体を供給する気体移送部を示
す配管図である。
【図９】気体供給部を示すものであり、（ａ）は底面
図、（ｂ）は断面図である。
【符号の説明】
１３ ウェーハ １００ サセプタ １０１ ステーション １０２ 段車 ２００ ウェーハ昇降部 ２０２ リフトプレート ２０３ 昇降駆動部 ３００ サセプタ駆動部 ４００ 加熱部 ５００ 気体移送部 ５１０ 第１流入管 ５１０’第２流入管 ５１１ 第１流出管 ５１１’第２流出管 ５１２ 第１分岐管 ５１２’第２分岐管 ５２０ キャリア管 ５３０ 配管加熱部 ６００ 真空ポンピング部 ６０１ ポンピングホール ６０２ ２次ポンピングホール ６０３ 主ポンピングホール ７００ 反応室 ７０１ 気体供給部 ７０２ ウェーハ加熱部 ７０３ 不活性気体噴射部 ７０５ 反応室加熱部 ７０６ シルド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500327223 106， Ｄａｓａｎｋｗａｎ ｖｅｎｔｕ ｒｅｔｏｗｎ， 1687−２， ｓｈｉｎｉ ｌ−Ｄｏｎｇ， ｄａｅｄｕｃｋ−ｋｕ, Ｄａｅ Ｊｅｕｎ Ｍｅｇａｃｉｔｙ, Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＫＯＲＥＡ (72)発明者 ユン イエハン 大韓民国大田広域市儒盛区松江洞松江マエ ウルアパート．203−801

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 密閉された反応室（７００）内に備えら
    れたウェーハ（１３）に薄膜を蒸着する半導体蒸着装置
    において、 前記反応室（７００）内に位置され、反応面が露出され
    るように複数のウェーハ（１３）を収容するサセプタ
    （１００）と、 前記ウェーハ（１３）の反応面に向かって反応気体を供
    給する気体供給部（７０１）と、 前記サセプタ（１００）を所定の回転角で回転させると
    共に、反応位置と非反応位置間を移動させるサセプタ駆
    動部（３００）と、 前記反応室（７００）内の前記反応気体を一定の圧力に
    保持する真空ポンピング部（６００）と、 前記反応面と前記反応室（７００）のうち少なくともい
    ずれかの一つが所定の温度条件になるように一定の温度
    で加熱する加熱部（４００）と、を備えた、ことを特徴
    とする半導体薄膜蒸着装置。
  2. 【請求項２】 前記サセプタ（１００）は、複数のウェ
    ーハ（１３）が収容される複数のステーション（１０
    １）が備えられ、 前記ステーション（１０１）に前記ウェーハ（１３）を
    収容するために区画空間を貫通するように昇降するウェ
    ーハ昇降部（２００）と、を備えた、ことを特徴とする
    半導体薄膜蒸着装置。
  3. 【請求項３】 前記ステーション（１０１）の縁には収
    容された前記ウェーハ（１３）の揺れを防止するように
    所定厚さの段車（１０２）が形成され、 該段車（１０２）は平面的に前記サセプタ（１００）が
    ウェーハ（１３）より高く突出されないようにする厚さ
    を有する、ことを特徴とする請求項２記載の半導体薄膜
    蒸着装置。
  4. 【請求項４】 前記段車（１０２）は、前記ウェーハ
    （１３）の直径より数ｍｍ程度小さい直径を有する、こ
    とを特徴とする請求項３記載の半導体薄膜蒸着装置。
  5. 【請求項５】 前記ステーション（１０１）は少なくと
    も２個以上である、ことを特徴とする請求項３記載の半
    導体薄膜蒸着装置。
  6. 【請求項６】 前記ウェーハ昇降部（２００）は最上部
    に平坦に形成されているリフトプレート（２０２）と、 前記リフトプレート（２０２）の放射方向の一側に所定
    の円周角毎に離隔されて前記ウェーハ（１３）と接触さ
    れる複数のウェーハ接触ピンと、 前記リフトプレート（２０２）を昇降駆動する昇降駆動
    部（２０３）を含める、ことを特徴とする請求項２記載
    の半導体薄膜蒸着装置。
  7. 【請求項７】 前記気体供給部（７０１）は、前記反応
    室（７００）の上部に備えて前記サセプタ（１００）の
    ウェーハ（１３）へ反応気体を噴射する噴射具と、 該噴射具へ反応気体を移送するための気体移送部（５０
    ０）を含めて構成される、ことを特徴とする請求項１記
    載の半導体薄膜蒸着装置。
  8. 【請求項８】 前記気体移送部（５００）は、第１反応
    気体が液状の状態で貯蔵されている第１反応源貯蔵庫
    と、 該第１反応源貯蔵庫に不活性気体を流入させる第１流入
    管（５１０）と、 前記第１反応源貯蔵庫に流入された不活性気体によって
    気化された第１反応気体を流出する第１流出管（５１
    １）と、 第１流入管（５１０）から前記第１流出管（５１１）に
    直接連結された第１分岐管（５１２）及び、第２反応気
    体が液状で貯蔵されている第２反応源貯蔵庫と、 該第２反応源貯蔵庫に不活性気体を流入させる第２流入
    管（５１０’）と、 前記第２反応源貯蔵庫に流入された不活性気体によって
    気化された第２反応気体を流出する第２流出管（５１
    １’）と、 第２流入管（５１０’）から第２流出管（５１１’）に
    直接連結された第２分岐管（５１２’）とを含めて構成
    される、ことを特徴とする請求項７記載の半導体薄膜蒸
    着装置。
  9. 【請求項９】 前記第１流出管（５１１）と第２流出管
    （５１１’）は各々反応室（７００）と連結される管と
    ポンプの方へ連結される管で分岐され、 前記管内の温度を加熱するための配管加熱部（５３０）
    が連結されている、ことを特徴とする請求項８記載の半
    導体薄膜蒸着装置。
  10. 【請求項１０】 前記第１流入管（５１０）と前記第１
    反応源貯蔵庫の間、第１流出口と反応室（７００）の
    間、前記第２流入管（５１０’）と前記第２反応源貯蔵
    庫の間、第２流出口と反応室（７００）間には気体の逆
    流を防止するチェックバルブと空気圧によって作動する
    空圧バルブが連結され、 前記第１流出管（５１１）とポンプの間、第２流出管
    （５１１’）とポンプの間には油圧を調節するオリフィ
    スが連結されている、ことを特徴とする請求項８記載の
    半導体薄膜蒸着装置。
  11. 【請求項１１】 前記第１流入管（５１０）と第２流入
    管（５１０’）の流入口及び前記第１流出口と第２流出
    口の流出口には前記反応気体を移送させるキャリア管
    （５２０）が連結されている、ことを特徴とする請求項
    ８記載の半導体薄膜蒸着装置。
  12. 【請求項１２】 前記第１流出口または第２流出口へ反
    応気体が噴射される時点を互いに交替に制御し、いずれ
    かの一つの時点からみて反応室（７００）内へは、いず
    れかの一つの反応気体だけが噴射される、ことを特徴と
    する請求項１１記載の半導体薄膜蒸着装置。
  13. 【請求項１３】 前記第１流出口又は第２流出口へ反応
    気体が流出されない時点には前記第１分岐管（５１２）
    又は第２分岐管（５１２’）を介して不活性気体を通過
    させて前記第１流出口又は第２流出口を洗浄する、こと
    を特徴とする請求項１１記載の半導体薄膜蒸着装置。
  14. 【請求項１４】 前記気体供給部（７０１）と前記気体
    移送部（５００）の間には複数種類の反応気体を供給す
    る供給管が備えられている、ことを特徴とする請求項７
    記載の半導体薄膜蒸着装置。
  15. 【請求項１５】 前記加熱部（４００）は、前記サセプ
    タ（１００）の下方に位置して前記ウェーハ（１３）を
    一定温度で加熱するウェーハ加熱部（７０２）と、 前記反応室（７００）の縁に位置して反応室（７００）
    内部の温度を一定に加熱する反応室加熱部（７０５）を
    含めて構成される、ことを特徴とする請求項１記載の半
    導体薄膜蒸着装置。
  16. 【請求項１６】 前記ウェーハ加熱部（７０２）は、前
    記サセプタ（１００）の円周面に沿って形成された多数
    のハロゲンランプヒータから構成され、 前記ハロゲンランプヒータは各々独立的に制御される、
    ことを特徴とする請求項１５記載の半導体薄膜蒸着装
    置。
  17. 【請求項１７】 前記ハロゲンランプヒータの隣接領域
    には前記ヒータの表面が汚染されることを防止するため
    に不活性気体を噴射する不活性気体噴射部（７０３）が
    備えられている、ことを特徴とする請求項１６記載の半
    導体薄膜蒸着装置。
  18. 【請求項１８】 前記反応室加熱部（７０５）は、反応
    室（７００）の上部と側面のうち、いずれかの一側に複
    数挿入されていて前記反応室（７００）内部へ加熱する
    少なくとも一つのカートリッジ式ヒータから構成されて
    いる、ことを特徴とする請求項１５記載の半導体薄膜蒸
    着装置。
  19. 【請求項１９】 前記反応室（７００）の天井面には前
    記反応気体と反応して腐食現象を防止するようにしたシ
    ルド（７０６）が隣接可能に形成されており、 前記天井面と前記シルド（７０６）の間には離隔空間が
    形成されており、 前記離隔空間には前記天井面の腐食を防止するために不
    活性気体を噴射する不活性気体噴射部（７０３）が備え
    られている、ことを特徴とする請求項１記載の半導体薄
    膜蒸着装置。
  20. 【請求項２０】 前記真空ポンピング部（６００）は、
    反応室（７００）内の気体を一次に排出する１次ポンピ
    ングホール（６０１）と、該１次ポンピングホール（６
    ０１）を介して排出された気体を集束する２次ポンピン
    グホール（６０２）と、該２次ポンピングホール（６０
    ２）を介して排出された気体を集束して外部の真空ポン
    プから排出する主ポンピングホール（６０３）と、を備
    えた、ことを特徴とする請求項１記載の半導体薄膜蒸着
    装置。
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