JP2001102313A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】被処理基板表面へ成膜する基板処理に於いて膜
厚の均一性を高めると共に、均一な成膜を歩留りよく行
う。 【解決手段】反応室２３内部に被処理基板１７を保持
し、被処理基板と平行な方向に反応ガスを供給しつつ前
記反応室内部を加熱し、ＣＶＤ処理方法により前記被処
理基板に成膜する基板処理装置１に於いて、前記被処理
基板を保持する基板保持台８３が被処理基板を収納する
載置プレートを具備し、該載置プレートの外形形状を被
処理基板と略相似形状とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はウェーハ、ガラス基
板等にＣＶＤ法により成膜等の処理をする基板処理装
置、特に枚葉式に基板を成膜処理する基板処理装置、及
び基板処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程の一つとして熱ＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）成膜工程がある。該熱ＣＶＤ成膜工程に於いては石
英反応室内でシリコンウェーハ（以下ウェーハとする）
等の被処理基板表面に各種の成膜が行なわれる。

【０００３】前記石英反応室内部は真空保持され、該石
英反応室内部にウェーハが載置されると共に反応ガスが
供給され、前記石英反応室はヒータにより加熱されて前
記ウェーハが所定の温度に維持され、前記反応ガスが熱
分解されて化学反応し、前記ウェーハ表面上に窒化（Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ）膜、金属膜、金属シリサイド膜、酸化膜等の
薄膜が前記反応ガスの種類に応じて形成される。

【０００４】前記ウェーハ表面上に薄膜を均一に形成す
る為、前記石英反応室内部の圧力が自動圧力制御装置に
よりフィードバック制御され、前記成膜工程は一定の圧
力を保持しつつ行われる。

【０００５】従来、前記ウェーハ成膜の膜厚の均一性は
±３％であったが、近年は半導体素子の微細化、多層配
線化に伴い、前記ウェーハ成膜の均一性を更に高める必
要性に迫られている。

【０００６】前記熱ＣＶＤ装置はウェーハを多数枚（１
００枚程度）処理するバッチ式装置が主流であったが、
前記ウェーハの高品質化或は少量多品種化に伴い、前記
ウェーハを１枚又は２枚ずつ成膜処理する枚葉式熱ＣＶ
Ｄ装置が使用される様になっている。

【０００７】従来の枚葉式熱ＣＶＤ装置を図８〜図１３
に於いて説明する。

【０００８】枚葉式熱ＣＶＤ装置１は搬送室３と、該搬
送室３の周囲に気密に連設されたカセット室２と成膜処
理室４と図示しないクーリングステージを具備してい
る。

【０００９】前記カセット室２はロードロック室となっ
ており、側部に第１ゲートバルブ７を気密に有すると共
に内部にカセットテーブル８を有し、該カセットテーブ
ル８上にカセット５が載置される様になっており、前記
カセットテーブル８は図示しない外部昇降機構により昇
降される様になっている。前記カセット室２に第２ゲー
トバルブ９を介し前記搬送室３が気密に連設されてい
る。該搬送室３には第３ゲートバルブ１１を介して前記
成膜処理室４が気密に連設されている。

【００１０】前記搬送室３は図示しない排気装置に接続
され、前記搬送室３内部は真空引可能となっている。前
記搬送室３にウェーハ移載機１４が設けられ、該ウェー
ハ移載機１４は前記搬送室３内部に進退及び回転可能な
ウェーハ移載アーム１５を具備し、該ウェーハ移載アー
ム１５の先端に二股フォーク１６が取付けられ、該二股
フォーク１６上に前記ウェーハ１７が載置される様にな
っている。

【００１１】前記成膜処理室４は石英反応管１９と該石
英反応管１９の両端に設けられた左右の導入フランジ２
０，２１とを具備している。前記石英反応管１９の上部
及び下部に抵抗加熱ヒータ６２が取付けられている。

【００１２】前記石英反応管１９は扁平な角筒状であ
り、該石英反応管１９は反応室２３を画成している。前
記左右の導入フランジ２０，２１に反応ガス導入孔３
１，３２及び排気孔３４，３５が穿設され、該反応ガス
導入孔３１，３２及び排気孔３４，３５は前記反応室２
３に連通している。尚、前記右導入フランジ２１につい
ては閉塞板３６により他の開口部が閉塞されている。

【００１３】前記反応ガス導入孔３１，３２にガス導入
ノズル３８，３９が取付けられ、該ガス導入ノズル３
８，３９に反応ガス供給配管４１，４２が接続され、該
反応ガス供給配管４１，４２に切替弁４４，４５が設け
られている。

【００１４】前記排気孔３４，３５に排気角配管４７，
４８が接続され、該排気角配管４７，４８には圧力測定
用配管５０が接続され、該圧力測定用配管５０に真空計
５１が設けられている。前記排気角配管４７，４８の他
端部にメイン排気バルブ５３，５４が取付けられ、該メ
イン排気バルブ５３，５４に排気管５６，５７が接続さ
れ、該排気管５６，５７の他端は合流され且つバリアブ
ルコンダクタンスバルブ５９に接続されている。該バリ
アブルコンダクタンスバルブ５９に排気管６０が接続さ
れ、該排気管６０に図示しない真空ポンプが接続されて
いる。

【００１５】前記バリアブルコンダクタンスバルブ５９
は前記真空計５１と図示しない圧力コントローラを介し
て、電気的に接続され、該真空計５１の検出圧力に応じ
て図示しない圧力コントローラにより、前記バリアブル
コンダクタンスバルブ５９の開度が調整されることによ
り流量制御され、前記反応室２３内部の圧力がフィード
バック制御される様になっている。

【００１６】前記反応室２３内にウェーハ台６４が設置
されている。該ウェーハ台６４は上下２組のウェーハ載
置プレート６５，６６と該ウェーハ載置プレート６５，
６６を支持する水平支持ビーム６８とを具備している。

【００１７】前記上下のウェーハ載置プレート６５，６
６は同一構造であり、以下はウェーハ載置プレート６５
について説明する。

【００１８】ウェーハ載置プレート６５の外形は正方形
であり且つ中央にウェーハ収容孔７１が穿設されてい
る。該ウェーハ収容孔７１は円形であり、該ウェーハ収
容孔７１の径は前記ウェーハ１７の径よりも僅かに大き
くなっている。前記ウェーハ収容孔７１の内周面に支持
ピン７３が４箇所中心に向かって突設されている。

【００１９】更に、前記ウェーハ載置プレート６５は２
本のフォーク通路７５を有している。該フォーク通路７
５は前記ウェーハ載置プレート６５の前記搬送室３の部
分を横切って切欠かれている。前記ウェーハ載置プレー
ト６５の下面側であって前記フォーク通路７５を横切っ
て支持板７６が取付けられ、該支持板７６に前記フォー
ク通路７５間のプレート片７７が固着されている。

【００２０】前記下ウェーハ載置プレート６６は前記水
平支持ビーム６８に固定されている。該水平支持ビーム
６８は２本平行に配列され、前記右導入フランジ２１か
ら前記反応室２３中心側に向かって延び、前記下ウェー
ハ載置プレート６６の下面側両端部に位置している。該
下ウェーハ載置プレート６６上の四隅にスペーサ７９が
設けられ、該スペーサ７９を介在させて前記上ウェーハ
載置プレート６５が前記下ウェーハ載置プレート６６に
固着されている。

【００２１】前記水平支持ビーム６８の端部に固着板８
１が固着され、該固着板８１が前記右導入フランジ２１
の内側面に固着され、前記ウェーハ収容孔７１は前記反
応室２３の略中央部に位置している。

【００２２】成膜の一例として窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）
成膜について説明する。

【００２３】枚葉式熱ＣＶＤ装置１は待機状態に於いて
第１、第２及び第３ゲートバルブ７，９，１１が全て閉
となっており、搬送室３の内部は真空引された状態にあ
り、又反応室２３の内部は真空引されると共に抵抗加熱
ヒータ６２により加熱され、前記反応室２３の内部は成
膜温度に保たれる。

【００２４】前記第１ゲートバルブ７が開となり、図示
しない外部搬送装置によりカセット５が前記カセット室
２に搬入され、前記カセット５はカセットテーブル８上
に載置される。前記カセット５の内部にはウェーハ１７
が装填されている。

【００２５】前記第１ゲートバルブ７が閉となり、前記
カセット室２の内部は真空引され、該カセット室２内部
の圧力が前記搬送室３内部の圧力と等しくなった時に、
前記第２ゲートバルブ９が開となる。前記カセット５内
部から前記ウェーハ１７がウェーハ移載機１４により搬
出される。前記ウェーハ１７は二股フォーク１６上に載
置され、前記カセット室２から搬出され、その後前記第
２ゲートバルブ９が気密に閉となる。

【００２６】前記ウェーハ移載機１４が反転されると共
に前記第３ゲートバルブ１１が開となり、前記ウェーハ
移載機１４により前記ウェーハ１７及び二股フォーク１
６が左導入フランジ２０を通過し、前記ウェーハ１７は
前記反応室２３に搬入される。

【００２７】前記二股フォーク１６はフォーク通路７５
に挿入され、前記ウェーハ１７はウェーハ載置プレート
６５，６６の上方に挿入される。次いで、前記二股フォ
ーク１６が下降されると、前記ウェーハ１７は支持ピン
７３上に載置され、前記ウェーハ１７はウェーハ収容孔
７１内に保持される。前記二股フォーク１６は前記ウェ
ーハ移載機１４により引込まれ、前記二股フォーク１６
は前記搬送室３に戻り、前記第３ゲートバルブ１１が閉
となる。

【００２８】前記ウェーハ１７は所定時間加熱され、該
ウェーハ１７の温度が反応室２３内の温度（７７５℃）
と略等しくなったところで、左切替弁４４が閉のまま右
切替弁４５が開となり、右反応ガス供給配管４２からＳ
ｉＨ2 Ｃｌ2 ガスとＮＨ3 ガスとの混合反応ガスが前記
反応室２３に供給される。この時、左メイン排気バルブ
５３は開となり、右メイン排気バルブ５４は閉のままで
あり、前記反応室２３内部の混合反応ガスは左排気角配
管４７から排気される。従って、前記混合反応ガスは前
記反応室２３内部を図８に於ける矢印方向へ右導入フラ
ンジ２１側から左導入フランジ２０側に流れ、前記反応
室２３内部で前記混合反応ガスが分解されつつ反応し、
前記窒化珪素膜が前記ウェーハ１７表面に成膜される。
尚、窒化珪素膜は該ウェーハ１７周辺の前記ウェーハ載
置プレート６５，６６にも成膜される。

【００２９】一定時間経過後、前記左切替弁４４が開と
なると共に前記右切替弁４５が閉となり、前記左メイン
排気バルブ５３が閉となり、前記右メイン排気バルブ５
４が開となり、左反応ガス供給配管４１から前記混合反
応ガスが前記反応室２３に供給され、前記混合反応ガス
は前記反応室２３内部を図８に於ける矢印と逆の方向へ
前記左導入フランジ２０側から前記右導入フランジ２１
側に流れ、前記と同様に前記反応室２３内部で前記混合
反応ガスが分解されつつ反応し、前記窒化珪素膜が前記
ウェーハ１７表面に更に重層される。

【００３０】前記反応室２３内部の圧力は真空計５１に
より測定され、該圧力に応じて図示しない圧力コントロ
ーラにより、バリアブルコンダクタンスバルブ５９が開
度調整され、前記反応室２３内の圧力が１００Paになる
様前記真空計５１及び前記バリアブルコンダクタンスバ
ルブ５９によりフィードバック制御される。前記反応室
２３内部に於いて前記混合反応ガスの流れる方向を交互
に且つ繰返し切替えることにより、前記ウェーハ１７表
面に於ける成膜の均一化が図られる。

【００３１】反応温度７７５℃、圧力１００Paの時、前
記混合反応ガスの混合比をＳｉＨ2Ｃｌ2 ガス／ＮＨ3
ガス＝４６／２３０（sccm）とすると、成膜速度は約７
０オングストローム／min となり、成膜厚の均一性は±
２．７７％となり、規格値である±３．０％以内とな
る。

【００３２】前記成膜処理が終了した後、前記左右の切
替弁４４，４５がいずれも閉となり、前記反応室２３内
部の反応副生成物を含む混合反応ガスが排気される。前
記第３ゲートバルブ１１が開となり、前記ウェーハ移載
機１４により前記と逆の手順で成膜処理ウェーハが前記
反応室２３から搬出され、前記成膜処理ウェーハは図示
しないクーリングステージに搬送され、該クーリングス
テージに於いて前記成膜処理ウェーハは冷却される。

【００３３】前記カセット室２内部に於いて、前記カセ
ット５が図示しない昇降機構によりカセットテーブル８
と共に下降され、前記カセット５から新たなウェーハ１
７が前記ウェーハ移載機１４により前記反応室２３に搬
入され、前記と同様の操作で前記成膜処理が繰返され
る。前記冷却された成膜処理ウェーハは前記ウェーハ移
載機１４により前記クーリングステージからカセット室
２に搬送され、前記成膜処理ウェーハは前記カセット５
に戻される。該カセット５内のウェーハ１７が全て成膜
処理された後、前記カセット室２は窒素ガス等の不活性
ガスにより置換されると共に常圧に戻り、前記第１ゲー
トバルブ７が開となり、前記カセット５はカセット室２
外に搬出される。

【００３４】前記成膜処理ウェーハの成膜厚を計測した
結果は図１３に示す通りであり、前記成膜の平均厚さ６
１２オングストロームに対する各測定点の偏差が示され
ている。最大＋１４オングストローム、最小−２０オン
グストロームであり、前記成膜厚の均一性は平均±２．
８％であり、前記成膜厚の均一性の規格値±３．０％以
内に入っている。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】然し、前記成膜厚の分
布を検討してみると、前記成膜厚が−１２〜−２０オン
グストロームの範囲で非常に薄くなる部分が存在し、前
記成膜厚の偏差が大きいことが判明した。前記薄い部分
は前記ウェーハ１７表面の４箇所に集中し、而も全ての
成膜処理ウェーハの一定個所に繰返し発生することが確
認された。成膜が薄くなる原因としては、ウェーハ１７
の周辺のウェーハ載置プレート６５に成膜されることで
反応ガスが不均一に消費されることに原因が有ると考え
られる。

【００３６】従って、前記成膜速度を７０オングストロ
ーム／min 以上に高めようとすると、成膜の均一性が±
３．０％以上になる虞れがあり、前記成膜厚の偏差を縮
小する必要がある。

【００３７】又、前記成膜厚の均一性を更に高める為に
も、前記成膜厚の偏差を縮小する必要があり、特に前記
非常に薄くなる部分の膜厚を増加することが重要であ
る。

【００３８】本発明は斯かる実情に鑑み、前記成膜厚が
極端に減少する部分の成膜を是正することにより、成膜
厚の均一性を高めると共に、均一な成膜を歩留りよく行
うものである。

【００３９】

【課題を解決するための手段】本発明は、反応室内部に
被処理基板を保持し、該被処理基板と平行な方向に反応
ガスを供給しつつ前記反応室内部を加熱し、ＣＶＤ処理
方法により前記被処理基板に成膜する基板処理装置に於
いて、前記被処理基板を保持する基板保持台が被処理基
板を収納する載置プレートを具備し、該載置プレートの
外形形状が被処理基板と略相似形状である基板処理装置
に係り、又前記載置プレートの形状が環状である基板処
理装置に係り、又被処理基板が前記載置プレートにより
反応室内面より離隔して支持される基板処理装置に係
り、又反応室内部に被処理基板を保持し、該被処理基板
と平行な方向に反応ガスを供給しつつ前記反応室内部を
加熱し、ＣＶＤ処理方法により前記被処理基板に成膜す
る基板処理方法に於いて、被処理基板の周辺で消費され
る反応ガスが均等になる様にした基板処理方法に係り、
又被処理基板の周辺を囲繞する載置プレートの外形形状
を被処理基板と略相似形状として反応ガスの消費量を均
等化した基板処理方法に係り、又被処理基板の周囲を囲
繞する載置プレートを環状として反応ガスの消費量を均
等化した基板処理方法に係り、更に又シリコン窒化膜の
成膜を行う基板処理方法に係るものである。

【００４０】反応室に於いて、反応ガスは加熱により分
解されると共に反応生成物を生じ、該反応生成物は被処
理基板及び該被処理基板の周囲を囲繞する載置プレート
に付着し、該載置プレートが環状であることから載置プ
レートに付着することに起因するガスの消費量が均等化
され、前記被処理基板の周囲は反応ガス及び反応生成物
の分布濃度が略均等になり、前記被処理基板表面に均等
に成膜される。

【００４１】前記被処理基板の周囲は反応ガス及び反応
生成物の濃度分布が略均等になるので、成膜速度を高め
ても、成膜均一性を規格に値以内におさめることができ
る。

【００４２】前記被処理基板の表面を反応室内面と離隔
することで、反応室内面に反応ガスの生成物が付着する
（反応ガスが消費される）ことによる基板への影響を少
なくでき、前記被処理基板の上面側及び下面側に前記反
応ガスが均等に流れる為、成膜の質及び厚さが均一化さ
れ、成膜品質が更に向上される。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００４４】図１〜図４に於いて本発明の実施の形態を
説明する。

【００４５】尚、図１〜図４中、図８〜図１３中と同等
のものには同符号を付し、説明を省略してある。

【００４６】反応室２３内部にウェーハ台８３が設けら
れている。該ウェーハ台８３に上下の環状ウェーハ載置
プレート８４，８５と一対の水平支持ビーム６８とが具
備されている。

【００４７】前記上下の環状ウェーハ載置プレート８
４，８５は環状板８７と支持アーム８９，９０を有し、
前記環状板８７は中央にウェーハ収容孔９１が夫々穿設
されている。前記環状板８７は外形形状が円であり、前
記ウェーハ収容孔９１は円形で同心に穿設され、該ウェ
ーハ収容孔９１の径は前記ウェーハ１７の径よりも僅か
に大きくなっている。前記ウェーハ収容孔９１の内周面
から中心に向って支持ピン９２が４箇所突設され、該支
持ピン９２は前記内周面に所要の間隔で位置する。又前
記支持ピン９２上に前記ウェーハ１７が載置された場
合、該ウェーハ１７の上面と前記環状ウェーハ載置プレ
ート８４，８５の上面とが同じ高さになっている。

【００４８】更に、前記環状板８７は二本のフォーク通
路９３を有し、該フォーク通路９３は前記環状板８７の
搬送室３側を横切って切欠かれており、前記フォーク通
路９３の延長線は前記ウェーハ収容孔９１の中心から等
しい距離にある。前記フォーク通路９３間には弧状片９
４が存在し、前記環状板８７の下面側であって前記左導
入フランジ２０側の端部に支持板９５が取付けられ、該
支持板９５に前記弧状片９４が固着されている。

【００４９】前記各環状板８７の外周に前記支持アーム
８９，９０が４本ずつ等間隔に放射状に固着されてい
る。前記上下の環状ウェーハ載置プレート８４，８５は
前記水平支持ビーム６８に固定されている。

【００５０】該水平支持ビーム６８は二本平行に又前記
フォーク通路９３と平行に配列され、該水平支持ビーム
６８上に前記支持アーム９０がスペーサ８０を介して固
着されている。該支持アーム９０にスペーサ７９を介在
して前記支持アーム８９が固着されている。

【００５１】前記水平支持ビーム６８の前記右導入フラ
ンジ２１側端部に固着板８１が固着され、該固着板８１
が前記右導入フランジ２１の内側面に固定され、前記ウ
ェーハ収容孔９１が前記反応室２３の略中央部となる様
に前記環状ウェーハ載置プレート８４，８５を支持して
いる。

【００５２】該環状ウェーハ載置プレート８５は少なく
とも前記水平支持ビーム６８の板厚、更に前記スペーサ
８０の高さ分前記反応室２３の底面より離隔した位置に
あり、又環状ウェーハ載置プレート８４は環状ウェーハ
載置プレート８５と前記スペーサ７９だけ離隔してい
る。尚、環状ウェーハ載置プレート８４は反応室の天井
面からも環状ウェーハ載置プレート８５と同様な条件で
離隔している。

【００５３】以下、作用について説明する。

【００５４】成膜の一例として窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）
成膜について説明する。

【００５５】枚葉式熱ＣＶＤ装置１は待機状態に於いて
第１、第２及び第３ゲートバルブ７，９，１１が全て閉
となっており、搬送室３内部は真空引された状態にあ
り、反応室２３内部は真空引されると共に抵抗加熱ヒー
タ６２により加熱され、前記反応室２３内部は成膜温度
に保たれている。

【００５６】前記第１ゲートバルブ７が開となり、図示
しない外部搬送装置によりカセット５が前記カセット室
２の内部に搬入され、前記カセット５はカセットテーブ
ル８上に載置される。前記カセット５の内部にはウェー
ハ１７が装填されている。

【００５７】前記第１ゲートバルブ７が閉となり、前記
カセット室２の内部は真空引され、該カセット室２内部
の圧力が前記搬送室内部の圧力と等しくなったところ
で、前記第２ゲートバルブ９が開となる。前記カセット
５の内部から前記ウェーハ１７がウェーハ移載機１４に
より搬出され、前記第２ゲートバルブ９が閉となる。

【００５８】前記第３ゲートバルブ１１が開となり、前
記ウェーハ移載機１４により前記ウェーハ１７は前記反
応室２３の内部に搬入される。

【００５９】前記二股フォーク１６はフォーク通路９３
に挿入され、前記ウェーハ１７は環状ウェーハ載置プレ
ート８４，８５上方に挿入される。次いで、前記二股フ
ォーク１６が下降されると、前記ウェーハ１７は支持ピ
ン９２上に載置され、前記ウェーハ１７はウェーハ収容
孔９１内に保持される。前記二股フォーク１６は前記ウ
ェーハ移載機１４により引込まれ、前記二股フォーク１
６は前記搬送室３に戻り、前記第３ゲートバルブ１１が
閉となる。

【００６０】前記ウェーハ１７は所定時間加熱され、該
ウェーハ１７の温度が反応室２３内部の温度（７７５
℃）と略等しくなった時に、左切替弁４４が閉のまま右
切替弁４５が開となり、右反応ガス供給配管４２からＳ
ｉＨ2 Ｃｌ2 ガスとＮＨ3 ガスとの混合反応ガスが前記
反応室２３内部に供給される。この時、左メイン排気バ
ルブ５３は開となり、右メイン排気バルブ５４は閉のま
まであり、前記反応室２３内部の混合反応ガスは左排気
角配管４７から排気される。従って、前記混合反応ガス
は前記反応室２３の内部を図１に於ける矢印方向に右導
入フランジ２１側から左導入フランジ２０側に流れ、前
記反応室２３の内部で前記混合反応ガスが分解されつつ
反応し、前記窒化珪素膜が前記ウェーハ１７表面に成膜
される。

【００６１】前記混合反応ガスは前記反応室２３の内部
全域に於いて分解されると共に反応され、反応生成物は
前記ウェーハ１７表面及びウェーハ１７周辺の環状板８
７の表面に堆積される。

【００６２】前記環状板８７は全周に亘って等幅且つ環
状である為、該環状板８７周辺に於ける前記反応ガス成
分の消費状況は略同一条件となり、前記ウェーハ１７表
面上に拡散される前記混合反応ガス濃度は均一になり、
前記ウェーハ１７表面への成膜も均一に進行される。

【００６３】一定時間経過後、前記左切替弁４４が開と
なると共に前記右切替弁４５が閉となり、前記左メイン
排気バルブ５３が閉となり、前記右メイン排気バルブ５
４が開となり、左反応ガス供給配管４１から前記混合反
応ガスが前記反応室２３の内部に供給され、前記混合反
応ガスは前記反応室２３の内部を図１に於ける矢印と逆
の方向に前記左導入フランジ２０側から前記右導入フラ
ンジ２１側に流れ、前記と同様に前記反応室２３の内部
で前記混合反応ガスが分解されつつ反応し、前記ウェー
ハ１７表面に窒化珪素膜が更に重層され、該窒化珪素成
膜はより均一化される。

【００６４】前記反応室２３内部の圧力は真空計５１に
より測定され、該圧力に応じて図示しない圧力コントロ
ーラによりバリアブルコンダクタンスバルブ５９が開度
調整され、前記反応室２３内部の圧力が１００Paになる
様前記真空計５１及び前記バリアブルコンダクタンスバ
ルブ５９によりフィードバック制御される。前記反応室
２３内部に於いて前記混合反応ガスの流れる方向を交互
に且つ繰返し切替えることにより、前記ウェーハ１７表
面に於ける成膜の均一化が図られる。

【００６５】前記成膜処理が終了した後、前記切替弁４
４，４５がいずれも閉となり、前記反応室２３内部の混
合反応ガスが反応副生成物と共に排気される。前記ゲー
トバルブ１１が開となり、前記ウェーハ移載機１４によ
り前記と逆の手順で成膜処理ウェーハが前記反応室２３
から搬出され、前記成膜処理ウェーハは図示しないクー
リングステージに搬送され、該クーリングステージに於
いて前記成膜処理ウェーハは冷却される。

【００６６】前記ウェーハ移載機１４により新たなウェ
ーハが前記成膜処理室４に搬入され、前記と同様の操作
で前記成膜処理が繰返される。前記冷却された成膜処理
ウェーハは前記ウェーハ移載機１４により前記クーリン
グステージからカセット室２に移送され、前記成膜処理
ウェーハは前記カセット５に戻される。該カセット５内
部のウェーハ１７が全て成膜処理された後、前記カセッ
ト５はカセット室２外部に搬出される。

【００６７】前記反応室２３内部の反応温度を７７５
℃、混合反応ガス圧力を１００Paとした時、前記混合反
応ガス比がＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガス／ＮＨ3 ガス＝４６／２
３０（１：５）の場合、上側及び下側のウェーハ１７成
膜均一性は夫々±２．４０％、±１．９５％であり、前
記従来のウェーハ載置プレート６５（図１１参照），６
６（図１２参照）の場合のウェーハ成膜均一性±２．７
７％に比べ著しく良好である。

【００６８】前記成膜均一性の比較は一枚のウェーハ１
７内に於ける成膜の均一性を比較したものであるが、本
発明の上記条件に於いては、ウェーハ１７間の成膜均一
性は±２．６５％となり、従来に比べ大幅に改善されて
いる。

【００６９】尚、本発明の基板処理装置及び基板処理方
法は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、石
英反応管は厚肉石英反応管でもよいこと、前記石英反応
管以外にセラミック反応管を使用してもよいこと、環状
板の枚数は１枚或は３枚以上でもよいこと、被処理基板
はガラス基板でもよいこと、混合反応ガスは窒化珪素成
膜以外の金属膜、金属シリサイド膜、酸化膜等用反応ガ
スでもよく、加圧条件下に反応して基板処理してもよ
く、加熱手段は石英反応管の場合赤外線ランプでもよい
こと、反応ガスのガスは一方向のみに流通させてもよい
ことは勿論である。更に、ウェーハ載置プレートは環状
でなくウェーハより大径で略相似形の円板であってもよ
く、又円板であって円板の中央にウェーハが嵌込む座刳
り穴を形成したものであってもよい。

【００７０】

【実施例１】上述の本発明の基板処理装置を用いて、反
応温度を７７５℃に一定とし、前記混合反応ガスの比が
ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガス／ＮＨ3 ガス＝４６／２３０（１：
５）の場合は反応ガス圧力を１００，１１０，１２０，
１３０，１５０Paとし、混合反応ガスの比が７６／２３
０（１：３）の場合は反応ガス圧力を１００，１３０，
１５０Paとしてウェーハ１７を成膜し、成膜速度Ｄ．Ｒ
（オングストローム／min ）を測定した。

【００７１】図５は前記反応ガス圧力と成膜速度（オン
グストローム／min ）との関係を示したものある。前記
混合反応ガス比１：５では反応ガス圧力が１００Paから
１５０Paに上昇するのに比例して成膜速度は７０オング
ストローム／min から８５オングストローム／min 迄上
昇した。混合反応ガス比が１：３になると成膜速度は８
３オングストローム／min から１０５オングストローム
／min 迄反応ガス圧力の上昇に比例して上昇した。

【００７２】混合反応ガス比の上昇又は反応ガス圧力の
上昇により、或は混合反応ガス比の上昇及び反応ガス圧
力の上昇により、成膜速度を最高１．５倍迄高めること
が可能であった。

【００７３】

【実施例２】上述の実施例１と同様の条件でウェーハ１
７を成膜し、成膜処理ウェーハの成膜厚を計測し、ウェ
ーハ内の成膜均一性を求めた。

【００７４】図６は反応ガス圧力とウェーハ１７内成膜
均一性との関係を示したもので、上側のウェーハ載置プ
レート上のウェーハ１７と下側のウェーハ載置プレート
上のウェーハ１７のいずれも前記実施条件の全ての場合
に於いて、ウェーハ１７内成膜均一性は±２．５％以下
であり、規格値±３．０％以下の条件を満足した。

【００７５】従って、本発明の基板処理装置に於ける環
状ウェーハ載置プレート８４，８５を使用することによ
り、従来のウェーハ載置プレートを使用する場合に比
べ、ウェーハ内の成膜の均一性を大幅に向上することが
できた。

【００７６】

【実施例３】上述の実施例１と同様の条件でウェーハ１
７を成膜し、成膜処理ウェーハ毎に成膜厚を計測し、ウ
ェーハ間成膜均一性を求めた。

【００７７】図７は反応ガス圧力とウェーハ間成膜均一
性との関係を示したものである。混合反応ガス比１：５
では反応ガス圧力が１００Paから１５０Pa迄上昇する
時、前記ウェーハ１７間成膜均一性は±２．６５〜±
２．９３％の範囲にあり、混合反応ガス比１：３では反
応ガス圧力が１００Paから１５０Pa迄上昇する時、前記
ウェーハ１７間成膜均一性は±２．８４〜±３．３９％
の範囲にあった。

【００７８】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、被処理
基板の周囲に環状の基板載置プレートが存在するので、
反応ガスの反応生成物が前記環状板により均等に消費さ
れ、前記被処理基板の周囲は前記反応ガス及び前記反応
生成物の濃度分布が略均一になり、前記被処理基板表面
は均一に成膜され、成膜の質及び厚さが均一になる。

【００７９】前記被処理基板の周囲は反応ガス及び反応
生成物の分布濃度が略均一になるので、反応ガス濃度の
上昇及び又は反応圧力の上昇により成膜速度を高めるこ
とができ、生産性が向上する。

【００８０】前記被処理基板の表面を反応室内面と離隔
することで、反応室内面に反応ガスの生成物が付着する
ことの影響を少なくでき、前記被処理基板の上面側及び
下面側に前記反応ガスが均等に流れる為、成膜の質及び
厚さが均一化され、成膜品質が更に向上される等種々の
優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。

【図２】該実施の形態に於けるウェーハ台の側面図であ
る。

【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ矢視図である。

【図５】実施例１に於ける混合反応ガス圧力と成膜速度
との関係を示す線図である。

【図６】実施例２に於ける混合反応ガス圧力とウェーハ
成膜のウェーハ内均一性との関係を示す線図である。

【図７】実施例３に於ける混合反応ガス圧力とウェーハ
成膜のウェーハ間均一性との関係を示す線図である。

【図８】従来例の断面図である。

【図９】該従来例に於ける二股フォークの平面図であ
る。

【図１０】該従来例に於けるウェーハ台の側面図であ
る。

【図１１】図１１のＣ−Ｃ矢視図である。

【図１２】図１１のＤ−Ｄ矢視図である。

【図１３】前記従来例によるウェーハの成膜厚さの偏差
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 枚葉式熱ＣＶＤ装置 ２ カセット室 ３ 搬送室 ４ 成膜処理室 ５ カセット １４ ウェーハ移載機 １６ 二股フォーク １７ ウェーハ １９ 石英反応管 ２０ 左導入フランジ ２１ 右導入フランジ ６２ 抵抗加熱ヒータ ６４ ウェーハ台 ６５ 上ウェーハ載置プレート ６６ 下ウェーハ載置プレート ７１ ウェーハ収容孔 ８３ ウェーハ台 ８４ 上環状ウェーハ載置プレート ８５ 下環状ウェーハ載置プレート ８７ 環状板 ８９ 支持アーム ９０ 支持アーム ９１ ウェーハ収容孔 ９２ 支持ピン ９３ フォーク通路 ９４ 弧状片 ９５ 支持板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応室内部に被処理基板を保持し、該被
   処理基板と平行な方向に反応ガスを供給しつつ前記反応
   室内部を加熱し、ＣＶＤ処理方法により前記被処理基板
   に成膜する基板処理装置に於いて、前記被処理基板を保
   持する基板保持台が被処理基板を収納する載置プレート
   を具備し、該載置プレートの外形形状が被処理基板と略
   相似形状であることを特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】 前記載置プレートの形状が環状である請
   求項１の基板処理装置。
3. 【請求項３】 被処理基板が前記載置プレートにより反
   応室内面より離隔して支持される請求項１又は請求項２
   の基板処理装置。
4. 【請求項４】 反応室内部に被処理基板を保持し、該被
   処理基板と平行な方向に反応ガスを供給しつつ前記反応
   室内部を加熱し、ＣＶＤ処理方法により前記被処理基板
   に成膜する基板処理方法に於いて、被処理基板の周辺で
   消費される反応ガスが均等になる様にしたことを特徴と
   する基板処理方法。
5. 【請求項５】 被処理基板の周辺を囲繞する載置プレー
   トの外形形状を被処理基板と略相似形状として反応ガス
   の消費量を均等化した請求項４の基板処理方法。
6. 【請求項６】 被処理基板の周囲を囲繞する載置プレー
   トを環状として反応ガスの消費量を均等化した請求項５
   の基板処理方法。
7. 【請求項７】 シリコン窒化膜の成膜を行う請求項４〜
   請求項６のうちいずれか１つの基板処理方法。