JP2001118837A - 半導体製造装置 - Google Patents
半導体製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜材料の純度の向上を図って、半導体の歩留
り及び品質を向上させ、かつ熱源の反応ガスによる腐食
等の不具合を防止する。 【解決手段】 半導体製造装置における反応空間３とウ
エハ加熱源４などの高温部が存在する熱源室２１５との
間に仕切り部材５を設け、かつ、圧力の低い空間２０９
ａ，２０９ｂを設けた構成とした
り及び品質を向上させ、かつ熱源の反応ガスによる腐食
等の不具合を防止する。 【解決手段】 半導体製造装置における反応空間３とウ
エハ加熱源４などの高温部が存在する熱源室２１５との
間に仕切り部材５を設け、かつ、圧力の低い空間２０９
ａ，２０９ｂを設けた構成とした
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、反応ガスを用い
てウエハ表面に薄膜を形成する半導体製造装置に関する
ものである。なお、半導体製造装置の種類としては減圧
ＣＶＤ装置への適用が最も有効であるが、その他の薄膜
形成、加工等の半導体製造装置にも利用可能である。
てウエハ表面に薄膜を形成する半導体製造装置に関する
ものである。なお、半導体製造装置の種類としては減圧
ＣＶＤ装置への適用が最も有効であるが、その他の薄膜
形成、加工等の半導体製造装置にも利用可能である。
【０００２】
【従来の技術】図１８は例えば特開昭５４−１６０１７
２号公報、特開平３−２９１３８１号公報等に示された
第１従来例の半導体製造装置を示す断面図である。同図
において、７０１は反応容器で、この反応容器７０１
は、内部に筒状のインナーチューブ７０２を有しその内
方に反応空間３が設けられている。７０４は、前記反応
空間３内に配置された基板支持ボードで、この基板支持
ボード７０４は半導体ウエハ１を多数枚支持する構造に
なっている。４は前記半導体ウエハ１を加熱するための
ウエハ加熱源で、このウエハ加熱源４は反応容器７０１
の周壁に設けられている。
２号公報、特開平３−２９１３８１号公報等に示された
第１従来例の半導体製造装置を示す断面図である。同図
において、７０１は反応容器で、この反応容器７０１
は、内部に筒状のインナーチューブ７０２を有しその内
方に反応空間３が設けられている。７０４は、前記反応
空間３内に配置された基板支持ボードで、この基板支持
ボード７０４は半導体ウエハ１を多数枚支持する構造に
なっている。４は前記半導体ウエハ１を加熱するための
ウエハ加熱源で、このウエハ加熱源４は反応容器７０１
の周壁に設けられている。
【０００３】５０１は反応空間３内に反応ガスであるジ
クロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を導入するための材料
ガス管、５０２は別の反応ガスであるアンモニア（ＮＨ
3 ）を反応空間３内に導入するための反応ガス供給管で
ある。これらの反応ガス供給管５０１，５０２は、それ
ぞれ反応容器７０１を貫通して設けられ、ガス流の上流
側が材料ガス供給源（図示せず）に接続されるととも
に、下流側が反応室２の下部に開口している。
クロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を導入するための材料
ガス管、５０２は別の反応ガスであるアンモニア（ＮＨ
3 ）を反応空間３内に導入するための反応ガス供給管で
ある。これらの反応ガス供給管５０１，５０２は、それ
ぞれ反応容器７０１を貫通して設けられ、ガス流の上流
側が材料ガス供給源（図示せず）に接続されるととも
に、下流側が反応室２の下部に開口している。
【０００４】７は反応容器７０１内のガスを排出するた
めの反応ガス排気路である。この反応ガス排気路７は、
一端が反応容器７０１内におけるインナーチューブ７０
２の外周側となる空間に開口し、他端が不図示の排気装
置に接続されている。なお、反応容器７０１内は、この
反応ガス排気路７を介して内部ガスを排出することによ
り一般に減圧されている。
めの反応ガス排気路である。この反応ガス排気路７は、
一端が反応容器７０１内におけるインナーチューブ７０
２の外周側となる空間に開口し、他端が不図示の排気装
置に接続されている。なお、反応容器７０１内は、この
反応ガス排気路７を介して内部ガスを排出することによ
り一般に減圧されている。
【０００５】このように構成された半導体製造装置にお
いては、まず、ウエハ加熱源４によって反応容器７０１
の周壁を介して半導体ウエハ１を加熱する。この時の温
度としては７００℃前後とされる。ついで、ジクロロシ
ランおよびアンモニアを個別の反応ガス供給管５０１，
５０２から反応空間３内に導入する。このように反応空
間３内に供給された２種類の反応ガスは、加熱された半
導体ウエハ１に接する気相中で熱分解される。そして、
これにより生じた反応生成物が半導体ウエハ１上に堆積
し、窒化ケイ素膜が形成されることになる。
いては、まず、ウエハ加熱源４によって反応容器７０１
の周壁を介して半導体ウエハ１を加熱する。この時の温
度としては７００℃前後とされる。ついで、ジクロロシ
ランおよびアンモニアを個別の反応ガス供給管５０１，
５０２から反応空間３内に導入する。このように反応空
間３内に供給された２種類の反応ガスは、加熱された半
導体ウエハ１に接する気相中で熱分解される。そして、
これにより生じた反応生成物が半導体ウエハ１上に堆積
し、窒化ケイ素膜が形成されることになる。
【０００６】図１９は例えば特開平３−１８４３２７号
公報に示される第２従来例の半導体製造装置（いわゆる
枚葉式）の概要を示す断面図である。同図において、１
は半導体ウエハ、２は半導体ウエハ１を収容する反応
室、５は半導体ウエハ１を搭載する真空チャック、２０
４は真空チャック５に開口する真空引き孔、４は真空チ
ャック５に内蔵され半導体ウエハ１を加熱するウエハ加
熱源、６は反応室２に反応ガスを供給するガスノズル、
３は反応が行われる反応空間、そして、７は反応室２内
の反応後のガスを排気する反応ガス排気路である。
公報に示される第２従来例の半導体製造装置（いわゆる
枚葉式）の概要を示す断面図である。同図において、１
は半導体ウエハ、２は半導体ウエハ１を収容する反応
室、５は半導体ウエハ１を搭載する真空チャック、２０
４は真空チャック５に開口する真空引き孔、４は真空チ
ャック５に内蔵され半導体ウエハ１を加熱するウエハ加
熱源、６は反応室２に反応ガスを供給するガスノズル、
３は反応が行われる反応空間、そして、７は反応室２内
の反応後のガスを排気する反応ガス排気路である。
【０００７】このような構成において薄膜を形成するに
は、先ず、搬送装置（図示せず）によって半導体ウエハ
１を搬送し真空チャック５に載置する。次に、真空チャ
ック５に開口している真空引き孔２０４から真空排気を
行い半導体ウエハ１を吸着する。ガスノズル６から反応
ガスを反応室２内に供給する。このとき、ウエハ加熱源
４によって真空チャック５を介しウエハ１が加熱されて
いるため、反応ガスは半導体ウエハ１上で熱化学反応を
起こし半導体ウエハ１上に薄膜が形成される。
は、先ず、搬送装置（図示せず）によって半導体ウエハ
１を搬送し真空チャック５に載置する。次に、真空チャ
ック５に開口している真空引き孔２０４から真空排気を
行い半導体ウエハ１を吸着する。ガスノズル６から反応
ガスを反応室２内に供給する。このとき、ウエハ加熱源
４によって真空チャック５を介しウエハ１が加熱されて
いるため、反応ガスは半導体ウエハ１上で熱化学反応を
起こし半導体ウエハ１上に薄膜が形成される。
【０００８】なお、係る工程において、半導体ウエハ１
は高温、例えば６００℃から８００℃の高温に加熱され
なければならない。また、反応生成膜の膜質や成長速度
が半導体ウエハ１の温度に依存するものであり、反応生
成膜の膜質および膜厚を均一に形成するためには半導体
ウエハ１を所定の温度で均一に加熱する必要がある。ま
た、ウエハ及びウエハ表面に形成される薄膜への汚染を
防止する必要がある。
は高温、例えば６００℃から８００℃の高温に加熱され
なければならない。また、反応生成膜の膜質や成長速度
が半導体ウエハ１の温度に依存するものであり、反応生
成膜の膜質および膜厚を均一に形成するためには半導体
ウエハ１を所定の温度で均一に加熱する必要がある。ま
た、ウエハ及びウエハ表面に形成される薄膜への汚染を
防止する必要がある。
【０００９】図２０は例えば特開平２−１４３５２６号
公報に引用されている第３従来例の半導体製造装置（減
圧ＣＶＤ装置）における反応室のガスシール部の構造を
示す断面図である。同図において、３０５はＯリング、
３１７はプロセスチューブ、３１８はキャップ、３１９
はマニホールドであり、３２０は、前記キャップ３１８
とマニホールド３１９の隙間部分と、プロセスチューブ
３１７，キャップ３１８及びマニホールド３１９で挟ま
れた隙間部分とに不活性ガス（Ｎ2 ）を導入するための
不活性ガス供給孔、３０６はマニホールド３１９に形成
された水冷部である。
公報に引用されている第３従来例の半導体製造装置（減
圧ＣＶＤ装置）における反応室のガスシール部の構造を
示す断面図である。同図において、３０５はＯリング、
３１７はプロセスチューブ、３１８はキャップ、３１９
はマニホールドであり、３２０は、前記キャップ３１８
とマニホールド３１９の隙間部分と、プロセスチューブ
３１７，キャップ３１８及びマニホールド３１９で挟ま
れた隙間部分とに不活性ガス（Ｎ2 ）を導入するための
不活性ガス供給孔、３０６はマニホールド３１９に形成
された水冷部である。
【００１０】上記の構成において、プロセスチューブ３
１７内は高温に保たれ、導入された反応ガスは、プロセ
スチューブ３１７内のウエハ（図示せず）上で熱化学反
応を起こし薄膜が形成される。この際、Ｏリング３０５
は外部とのガスシールの役割をはたしており、熱による
損傷、シール機能の劣化を防ぐため水冷部３０６に通水
し、Ｏリング３０５を冷却し保護している。その結果Ｏ
リング３０５の周辺の温度が低下するが、この隙間部分
に不活性ガスを導入することによりＯリング３０５近傍
への反応ガスの侵入を阻止して反応副生成物の付着を防
止を図っている。
１７内は高温に保たれ、導入された反応ガスは、プロセ
スチューブ３１７内のウエハ（図示せず）上で熱化学反
応を起こし薄膜が形成される。この際、Ｏリング３０５
は外部とのガスシールの役割をはたしており、熱による
損傷、シール機能の劣化を防ぐため水冷部３０６に通水
し、Ｏリング３０５を冷却し保護している。その結果Ｏ
リング３０５の周辺の温度が低下するが、この隙間部分
に不活性ガスを導入することによりＯリング３０５近傍
への反応ガスの侵入を阻止して反応副生成物の付着を防
止を図っている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置
は以上のように構成されているので、第１従来例のバッ
チ式半導体製造装置にあっては以下の様な課題があっ
た。
は以上のように構成されているので、第１従来例のバッ
チ式半導体製造装置にあっては以下の様な課題があっ
た。
【００１２】まず、ジクロロシラン及びアンモニアの反
応で生成される副生成物（主に塩化アンモン）がダスト
のもととなり、半導体チップの生産性を著しく低下して
しまうという課題があった。
応で生成される副生成物（主に塩化アンモン）がダスト
のもととなり、半導体チップの生産性を著しく低下して
しまうという課題があった。
【００１３】また、塩化アンモニウムの生成を抑えるた
めに反応室３内の圧力を１．０Ｔｏｒｒ未満の減圧雰囲
気にし、この雰囲気中でジクロロシランとアンモニアを
混合させなければならなかった。しかも、塩化アンモニ
ウムの反応室壁への付着を防ぐために反応室壁を高温
（２００℃以上）に保持する必要があった。すなわち、
成膜するときのプロセスが制約され、適正な装置構成や
最適なプロセス条件で成膜を行なうことができないとい
う課題があった。
めに反応室３内の圧力を１．０Ｔｏｒｒ未満の減圧雰囲
気にし、この雰囲気中でジクロロシランとアンモニアを
混合させなければならなかった。しかも、塩化アンモニ
ウムの反応室壁への付着を防ぐために反応室壁を高温
（２００℃以上）に保持する必要があった。すなわち、
成膜するときのプロセスが制約され、適正な装置構成や
最適なプロセス条件で成膜を行なうことができないとい
う課題があった。
【００１４】また、半導体などのキャパシタ膜は小さな
面積でキャパシタ容量を確保するため、膜厚が極めて薄
くなり、かつ表面積を確保するために、複雑な立体形状
に均一な膜厚で形成されることが求められている。また
半導体のコストを下げるため、１枚の半導体ウエハ１か
ら、より多くの半導体を取り出すべく、半導体ウエハ１
は大口径化している。ところが、特公昭６０−１０１０
８号公報等に示される手法で大口径ウエハを処理したと
き、半導体ウエハ１内の膜厚分布が増大してしまうとい
う問題点があった。
面積でキャパシタ容量を確保するため、膜厚が極めて薄
くなり、かつ表面積を確保するために、複雑な立体形状
に均一な膜厚で形成されることが求められている。また
半導体のコストを下げるため、１枚の半導体ウエハ１か
ら、より多くの半導体を取り出すべく、半導体ウエハ１
は大口径化している。ところが、特公昭６０−１０１０
８号公報等に示される手法で大口径ウエハを処理したと
き、半導体ウエハ１内の膜厚分布が増大してしまうとい
う問題点があった。
【００１５】また、膜厚を再現よく実現するためには、
ウエハ温度と反応ガス量のバランスを制御する必要が
り、特公昭６０−１０１０８号公報等に示される手法、
すなわちバッチ式ＣＶＤ装置を用いた手法では、もとも
と複数の半導体ウエハ１の膜厚のばらつきを抑えるため
にガスの上流側から下流側に向けてウエハ温度が高くな
るように管状の反応室２内の温度分布を制御している
が、精度上に限界があり、実際は１回に処理する半導体
ウエハ１の数を減らし、残りにダミーウエハと呼ばれる
半導体ウエハ１を代設することで凌いでおり、歩留りの
低下すなわちコスト上昇を招くという課題があった。
ウエハ温度と反応ガス量のバランスを制御する必要が
り、特公昭６０−１０１０８号公報等に示される手法、
すなわちバッチ式ＣＶＤ装置を用いた手法では、もとも
と複数の半導体ウエハ１の膜厚のばらつきを抑えるため
にガスの上流側から下流側に向けてウエハ温度が高くな
るように管状の反応室２内の温度分布を制御している
が、精度上に限界があり、実際は１回に処理する半導体
ウエハ１の数を減らし、残りにダミーウエハと呼ばれる
半導体ウエハ１を代設することで凌いでおり、歩留りの
低下すなわちコスト上昇を招くという課題があった。
【００１６】さらに、極めて薄い膜を再現よく形成する
ためには、キャパシタ膜を形成する下地部分の性状を精
密に制御することが必要となるが、一度に複数枚の半導
体ウエハ１を一括処理する特公昭６０−１０１０８号公
報に示される手法（いわゆるバッチ式）では、この制御
ができないという問題点があった。
ためには、キャパシタ膜を形成する下地部分の性状を精
密に制御することが必要となるが、一度に複数枚の半導
体ウエハ１を一括処理する特公昭６０−１０１０８号公
報に示される手法（いわゆるバッチ式）では、この制御
ができないという問題点があった。
【００１７】このような背景から近年は図１８により前
述した（特開平３−１８４３２７号公報に示されるも
の）枚葉式と呼ばれるＣＶＤ装置が開発されてきた。と
ころが、この枚葉式ＣＶＤ装置を用いる場合、従来のバ
ッチ式ＣＶＤ装置を用いた時と同程度の生産性を確保す
るために、反応室圧力を従来の０．５Ｔｏｒｒから数Ｔ
ｏｒｒ〜数１０Ｔｏｒｒに高めることが必要となってい
るという課題があった。
述した（特開平３−１８４３２７号公報に示されるも
の）枚葉式と呼ばれるＣＶＤ装置が開発されてきた。と
ころが、この枚葉式ＣＶＤ装置を用いる場合、従来のバ
ッチ式ＣＶＤ装置を用いた時と同程度の生産性を確保す
るために、反応室圧力を従来の０．５Ｔｏｒｒから数Ｔ
ｏｒｒ〜数１０Ｔｏｒｒに高めることが必要となってい
るという課題があった。
【００１８】また、ジクロロシランや四塩化チタンとア
ンモニアを反応ガスに用いたときに生成する塩化アンモ
ニウムは、飽和蒸気圧特性を持っていることから、前述
のように反応室の壁温を高温に保持しないと、塩化アン
モニウムが固化し付着する。そして、反応室圧力が０．
５Ｔｏｒｒと低いときにはこの壁温は１５０℃程度を保
持すれば良かった。ところが、この反応室圧力を数Ｔｏ
ｒｒから数１０Ｔｏｒｒにあげると、塩化アンモニウム
の固化を防ぐために必要な壁温は２５０℃にも達し、通
常真空保持に用いるゴム製の真空シール材（Ｏリング）
が使用できなくなるという課題や、最適なプロセス条件
で成膜を行なうことができないという課題があった。
ンモニアを反応ガスに用いたときに生成する塩化アンモ
ニウムは、飽和蒸気圧特性を持っていることから、前述
のように反応室の壁温を高温に保持しないと、塩化アン
モニウムが固化し付着する。そして、反応室圧力が０．
５Ｔｏｒｒと低いときにはこの壁温は１５０℃程度を保
持すれば良かった。ところが、この反応室圧力を数Ｔｏ
ｒｒから数１０Ｔｏｒｒにあげると、塩化アンモニウム
の固化を防ぐために必要な壁温は２５０℃にも達し、通
常真空保持に用いるゴム製の真空シール材（Ｏリング）
が使用できなくなるという課題や、最適なプロセス条件
で成膜を行なうことができないという課題があった。
【００１９】また、枚葉式ＣＶＤ装置ではバッチ式ＣＶ
Ｄ装置に比べ構造が複雑になるため、ＳＵＳ等の金属材
料を構造材に用いる必要性が高い。ところが、金属材料
は一般的に高温では塩素により腐食される危険性が高
く、例えばインコネルのような耐腐食性の強い高価な金
属材料や石英等のガラス材に限定されるという問題点が
あった。
Ｄ装置に比べ構造が複雑になるため、ＳＵＳ等の金属材
料を構造材に用いる必要性が高い。ところが、金属材料
は一般的に高温では塩素により腐食される危険性が高
く、例えばインコネルのような耐腐食性の強い高価な金
属材料や石英等のガラス材に限定されるという問題点が
あった。
【００２０】次に、第２従来例の枚葉式半導体製造装置
にあっては、真空チャック５の高温部が反応ガスにさら
されているため、高温部に膜が付着しダスト発生の原因
となり、反応ガスが腐食性ガスの場合、高温のウエハ加
熱源４が腐食され故障の原因となっていた。また、ウエ
ハ加熱源４により加熱される高温部と半導体ウエハ１が
設置され反応が行われている反応空間３とが同じである
ため、ウエハ加熱源４やその周辺の高温部からの半導体
ウエハ１及びウエハ表面に形成される薄膜への汚染が生
ずるという課題があった。
にあっては、真空チャック５の高温部が反応ガスにさら
されているため、高温部に膜が付着しダスト発生の原因
となり、反応ガスが腐食性ガスの場合、高温のウエハ加
熱源４が腐食され故障の原因となっていた。また、ウエ
ハ加熱源４により加熱される高温部と半導体ウエハ１が
設置され反応が行われている反応空間３とが同じである
ため、ウエハ加熱源４やその周辺の高温部からの半導体
ウエハ１及びウエハ表面に形成される薄膜への汚染が生
ずるという課題があった。
【００２１】また、ウエハ保持機構が真空チャック５で
あるため、半導体ウエハ１とウエハ保持機構との空間に
真空層ができて両者の間の熱抵抗が著しく大きくなり、
成膜時に半導体ウエハ１を高温（例えば６００℃から８
００℃）に加熱するためにはウエハ加熱源４の高温化を
図らなければならなかった。さらに、ウエハ加熱源４の
発熱分布にバラツキがある場合、半導体ウエハ１の温度
分布を均一にすることができないという課題があった。
あるため、半導体ウエハ１とウエハ保持機構との空間に
真空層ができて両者の間の熱抵抗が著しく大きくなり、
成膜時に半導体ウエハ１を高温（例えば６００℃から８
００℃）に加熱するためにはウエハ加熱源４の高温化を
図らなければならなかった。さらに、ウエハ加熱源４の
発熱分布にバラツキがある場合、半導体ウエハ１の温度
分布を均一にすることができないという課題があった。
【００２２】次に、第３従来例のガスシール部を有する
半導体製造装置にあっては、特開平２−１４３５２６号
公報で示されているような数Ｔｏｒｒ程度の減圧下では
反応ガスの拡散の効果が大きくなり、この拡散を阻止し
て反応ガスの侵入を防ぐためには大量の不活性ガスの導
入が必要となる。そのうえ、その不活性ガスは狭い隙間
部分から反応室に導入される構成となっており、少量で
も反応副生成物が付着した場合には反応室内に吹き出し
てしまうという課題があった。
半導体製造装置にあっては、特開平２−１４３５２６号
公報で示されているような数Ｔｏｒｒ程度の減圧下では
反応ガスの拡散の効果が大きくなり、この拡散を阻止し
て反応ガスの侵入を防ぐためには大量の不活性ガスの導
入が必要となる。そのうえ、その不活性ガスは狭い隙間
部分から反応室に導入される構成となっており、少量で
も反応副生成物が付着した場合には反応室内に吹き出し
てしまうという課題があった。
【００２３】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、半導体ウエハ及びウエハ表面に形
成される薄膜の汚染や高温部へのダストの付着を防止
し、ウエハ保持機構が真空チャック方式の場合、そのと
きのウエハとウエハ保持機構との温度差を小さくし、ウ
エハ加熱源に発熱分布の不均一があってもウエハを均一
に加熱できる半導体製造装置を提供することを目的とす
る。
めになされたもので、半導体ウエハ及びウエハ表面に形
成される薄膜の汚染や高温部へのダストの付着を防止
し、ウエハ保持機構が真空チャック方式の場合、そのと
きのウエハとウエハ保持機構との温度差を小さくし、ウ
エハ加熱源に発熱分布の不均一があってもウエハを均一
に加熱できる半導体製造装置を提供することを目的とす
る。
【００２４】また、この発明は、ガスシール面の内側に
反応ガスが拡散されてきても反応副生成物を付着させな
いことにより、ダスト汚染が少なく、メンテナンス時の
作業が簡便な半導体製造装置を提供することを目的とし
ている。
反応ガスが拡散されてきても反応副生成物を付着させな
いことにより、ダスト汚染が少なく、メンテナンス時の
作業が簡便な半導体製造装置を提供することを目的とし
ている。
【００２５】さらに、この発明は、反応ガスの混合を十
分に行なうことにより、均一な膜厚分布を有する半導体
用薄膜を得るとともに、ノズル系を加熱制御して発塵や
反応ガス流路の目詰まりの原因となる反応副生成物の形
成を防止できる半導体製造装置を提供することを目的と
する。
分に行なうことにより、均一な膜厚分布を有する半導体
用薄膜を得るとともに、ノズル系を加熱制御して発塵や
反応ガス流路の目詰まりの原因となる反応副生成物の形
成を防止できる半導体製造装置を提供することを目的と
する。
【００２６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体製
造装置は、反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保
持機構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱源と
を有し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウエハ
上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記ウエ
ハ加熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間とを分
離する仕切り部材を設け、この仕切り部材に熱源室と反
応空間よりも圧力の低い領域を設けたものである。
造装置は、反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保
持機構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱源と
を有し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウエハ
上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記ウエ
ハ加熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間とを分
離する仕切り部材を設け、この仕切り部材に熱源室と反
応空間よりも圧力の低い領域を設けたものである。
【００２７】この発明に係る半導体製造装置は、熱源室
の圧力を可変としたものである。
の圧力を可変としたものである。
【００２８】この発明に係る半導体製造装置は、ウエハ
保持機構が真空チャック方式であり、真空チャックの排
気を前記仕切り部材の低圧領域の排気と兼ねたものであ
る。
保持機構が真空チャック方式であり、真空チャックの排
気を前記仕切り部材の低圧領域の排気と兼ねたものであ
る。
【００２９】この発明に係る半導体製造装置は、ウエハ
保持機構が真空チャック方式であり、仕切り部材を真空
チャック板で兼ねたものである。
保持機構が真空チャック方式であり、仕切り部材を真空
チャック板で兼ねたものである。
【００３０】この発明に係る半導体製造装置は、ウエハ
保持機構が真空チャック方式であり、真空チャック板の
ウエハ面側とウエハ間の圧力を反応空間よりも低圧に可
変としたものである。
保持機構が真空チャック方式であり、真空チャック板の
ウエハ面側とウエハ間の圧力を反応空間よりも低圧に可
変としたものである。
【００３１】この発明に係る半導体製造装置は、仕切り
部材を熱伝導率の高い部材で構成したものである。
部材を熱伝導率の高い部材で構成したものである。
【００３２】この発明に係る半導体製造装置は、仕切り
部材を赤外線透過部材で構成したものである。
部材を赤外線透過部材で構成したものである。
【００３３】この発明に係る半導体製造装置は、仕切り
部材に凹凸を設けたものである。
部材に凹凸を設けたものである。
【００３４】この発明に係る半導体製造装置は、ウエハ
加熱源がヒータであり、このヒータと前記仕切り部材と
の距離を可変としたものである。
加熱源がヒータであり、このヒータと前記仕切り部材と
の距離を可変としたものである。
【００３５】この発明に係る半導体製造装置は、仕切り
部材を少なくとも分離された２部材で構成したものであ
る。
部材を少なくとも分離された２部材で構成したものであ
る。
【００３６】この発明に係る半導体製造装置は、反応室
内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機構と、半導体
ウエハを加熱するウエハ加熱源とを有し、前記反応室に
反応ガスを供給して半導体ウエハ上に薄膜形成を行う半
導体製造装置において、前記ウエハ加熱源のある熱源室
と前記反応室内の反応空間とを分離する仕切り部材を設
け、この仕切り部材と前記ウエハ加熱源の少なくとも一
方を回転駆動可能な構造としたものである。
内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機構と、半導体
ウエハを加熱するウエハ加熱源とを有し、前記反応室に
反応ガスを供給して半導体ウエハ上に薄膜形成を行う半
導体製造装置において、前記ウエハ加熱源のある熱源室
と前記反応室内の反応空間とを分離する仕切り部材を設
け、この仕切り部材と前記ウエハ加熱源の少なくとも一
方を回転駆動可能な構造としたものである。
【００３７】この発明に係る半導体製造装置は、反応室
内に装填された半導体ウエハに反応ガスを用いて薄膜形
成を行う半導体製造装置において、前記反応室のガスシ
ール部内側全周にわたって溝を設け、この溝を真空排気
する構成としたものである。
内に装填された半導体ウエハに反応ガスを用いて薄膜形
成を行う半導体製造装置において、前記反応室のガスシ
ール部内側全周にわたって溝を設け、この溝を真空排気
する構成としたものである。
【００３８】この発明に係る半導体製造装置は、反応室
内に装填された半導体ウエハに反応ガスを用いて薄膜形
成を行う半導体製造装置において、前記反応室のガスシ
ール部内側全周にわたって２重の溝を設け、これら溝の
うちガスシール部に近い第１の溝を真空排気すると同時
に他の第２の溝には不活性ガスを導入する構成としたも
のである。
内に装填された半導体ウエハに反応ガスを用いて薄膜形
成を行う半導体製造装置において、前記反応室のガスシ
ール部内側全周にわたって２重の溝を設け、これら溝の
うちガスシール部に近い第１の溝を真空排気すると同時
に他の第２の溝には不活性ガスを導入する構成としたも
のである。
【００３９】この発明に係る半導体製造装置は、反応ガ
スとして副生成物を発生しやすいガス、例えば塩素系ガ
スとアンモニアガスを用いたものである。
スとして副生成物を発生しやすいガス、例えば塩素系ガ
スとアンモニアガスを用いたものである。
【００４０】この発明に係る半導体製造装置は、前記溝
を真空排気するためのポンプを真空チャック用のポンプ
と兼ねたものである。
を真空排気するためのポンプを真空チャック用のポンプ
と兼ねたものである。
【００４１】この発明に係る半導体製造装置は、半導体
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、前記反応ガスを混合
するツイスト状流路を設けたものである。
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、前記反応ガスを混合
するツイスト状流路を設けたものである。
【００４２】この発明に係る半導体製造装置は、半導体
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、拡大部と狭小部を有
する第１の反応ガス流路と、この第１の反応ガス流路に
交差する方向から第２の反応ガスを導入する噴射口とを
設けたものである。
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、拡大部と狭小部を有
する第１の反応ガス流路と、この第１の反応ガス流路に
交差する方向から第２の反応ガスを導入する噴射口とを
設けたものである。
【００４３】この発明に係る半導体製造装置は、半導体
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、拡大部と狭小部を有
する第１の反応ガス流路と、この第１の反応ガス流路を
流れる第１の反応ガスに比べ流量の少ない第２の反応ガ
スを、これに交差する方向から導入する噴射口とを設け
たものである。
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、拡大部と狭小部を有
する第１の反応ガス流路と、この第１の反応ガス流路を
流れる第１の反応ガスに比べ流量の少ない第２の反応ガ
スを、これに交差する方向から導入する噴射口とを設け
たものである。
【００４４】この発明に係る半導体製造装置は、前記ガ
スノズルの手前の流路を１００℃以上６００℃以下に加
熱する構成としたものである。
スノズルの手前の流路を１００℃以上６００℃以下に加
熱する構成としたものである。
【００４５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による半
導体製造装置を示す断面図であり、図５９から図６１と
同一または相当部分には同一符号を付して説明する。図
１において、１は半導体ウエハ、２は半導体ウエハ１を
収容する反応室、３は反応空間、４は半導体ウエハ１を
加熱するためのウエハ加熱源、５は半導体ウエハ１を搭
載する真空チャック、６は反応室２に反応ガスを供給す
るガスノズル、７は反応ガス排気路、８は真空チャック
排気路、９は反応ガス排気路７を通過してきた反応後の
ガスから反応副生成物を取り除く後段トラップである。
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による半
導体製造装置を示す断面図であり、図５９から図６１と
同一または相当部分には同一符号を付して説明する。図
１において、１は半導体ウエハ、２は半導体ウエハ１を
収容する反応室、３は反応空間、４は半導体ウエハ１を
加熱するためのウエハ加熱源、５は半導体ウエハ１を搭
載する真空チャック、６は反応室２に反応ガスを供給す
るガスノズル、７は反応ガス排気路、８は真空チャック
排気路、９は反応ガス排気路７を通過してきた反応後の
ガスから反応副生成物を取り除く後段トラップである。
【００４６】次に動作について説明する。半導体ウエハ
１は真空チャック５に搭載された後、真空チャック５に
開口している真空チャック排気路８から真空排気され、
反応空間３との差圧力によって吸着固定される。さらに
半導体ウエハ１はウエハ加熱源４によって真空チャック
５を介して高温に加熱される。しかるのち、ガスノズル
６から反応ガスを反応室２内に供給すると、高温になっ
ている半導体ウエハ１の表面では熱化学反応によって薄
膜が形成される。一方、反応後のガスは反応ガス排気路
７を経由して後段トラップ９に至り、ここで反応副生成
物を取除かれた上で排気される。
１は真空チャック５に搭載された後、真空チャック５に
開口している真空チャック排気路８から真空排気され、
反応空間３との差圧力によって吸着固定される。さらに
半導体ウエハ１はウエハ加熱源４によって真空チャック
５を介して高温に加熱される。しかるのち、ガスノズル
６から反応ガスを反応室２内に供給すると、高温になっ
ている半導体ウエハ１の表面では熱化学反応によって薄
膜が形成される。一方、反応後のガスは反応ガス排気路
７を経由して後段トラップ９に至り、ここで反応副生成
物を取除かれた上で排気される。
【００４７】図２はこの発明の実施の形態１による半導
体製造装置の要部、すなわち図１の要部を示す拡大断面
図である。同図において、５は真空チャック方式のウエ
ハ保持機構を構成する真空チャック板であり、この真空
チャック板５は熱源室２１５と反応空間３とを仕切る仕
切り部材を兼ねている。４はウエハ加熱源であり、この
実施の形態１ではヒータが用いられている。ウエハ加熱
源４は真空チャック板５に近接もしくは密着して設置さ
れている。２０８は真空チャック板５の熱源室２１５と
反応空間３との空間を隔離するために設られたリング状
空間隔離板、２１０は圧力制御器、２１１は圧力測定
器、２１２はガス供給部、３は反応空間、２１４はリン
グ状空間隔離板２０８と仕切り部材５により分離された
空間、２１５は熱源室である。
体製造装置の要部、すなわち図１の要部を示す拡大断面
図である。同図において、５は真空チャック方式のウエ
ハ保持機構を構成する真空チャック板であり、この真空
チャック板５は熱源室２１５と反応空間３とを仕切る仕
切り部材を兼ねている。４はウエハ加熱源であり、この
実施の形態１ではヒータが用いられている。ウエハ加熱
源４は真空チャック板５に近接もしくは密着して設置さ
れている。２０８は真空チャック板５の熱源室２１５と
反応空間３との空間を隔離するために設られたリング状
空間隔離板、２１０は圧力制御器、２１１は圧力測定
器、２１２はガス供給部、３は反応空間、２１４はリン
グ状空間隔離板２０８と仕切り部材５により分離された
空間、２１５は熱源室である。
【００４８】反応室２のほぼ中央部にガスノズル６が真
上に向けて設置されている。ガスノズル６と真空チャッ
ク板５との間に、半導体ウエハ１が処理面をガスノズル
６に向けて水平に設置され、この半導体ウエハ１は真空
チャック板５により真空吸着されている。真空チャック
板５はリング状空間隔離板２０８により密着して保持さ
れている。リング状空間隔離板２０８は石英ガラスなど
の熱伝導率の低い材料により形成され、反応室２に密着
して保持されている。
上に向けて設置されている。ガスノズル６と真空チャッ
ク板５との間に、半導体ウエハ１が処理面をガスノズル
６に向けて水平に設置され、この半導体ウエハ１は真空
チャック板５により真空吸着されている。真空チャック
板５はリング状空間隔離板２０８により密着して保持さ
れている。リング状空間隔離板２０８は石英ガラスなど
の熱伝導率の低い材料により形成され、反応室２に密着
して保持されている。
【００４９】真空チャック板５のチャック溝は独立した
２つの空間２０９ａ、２０９ｂに分割されており各々を
独立で排気するための真空排気孔２０４ａ、２０４ｂが
設けられている。真空排気孔２０４ａ、２０４ｂにはそ
れぞれ圧力制御器２１０ａ、２１０ｂおよび圧力測定器
２１１ａ、２１１ｂが設置され、２つの空間２０９ａ、
２０９ｂの圧力は独自に制御している。また、空間２１
４は圧力制御器２１０ａ、２１０ｂにより排気される。
２つの空間２０９ａ、２０９ｂに分割されており各々を
独立で排気するための真空排気孔２０４ａ、２０４ｂが
設けられている。真空排気孔２０４ａ、２０４ｂにはそ
れぞれ圧力制御器２１０ａ、２１０ｂおよび圧力測定器
２１１ａ、２１１ｂが設置され、２つの空間２０９ａ、
２０９ｂの圧力は独自に制御している。また、空間２１
４は圧力制御器２１０ａ、２１０ｂにより排気される。
【００５０】なお、真空チャック板５は窒化シリコン、
炭化シリコン、窒化アルミニウム、カーボングラファイ
ト、カーボングラファイトに炭化シリコン膜をコーティ
ングしたものなどの熱伝導率の高い材料より形成されて
いる。
炭化シリコン、窒化アルミニウム、カーボングラファイ
ト、カーボングラファイトに炭化シリコン膜をコーティ
ングしたものなどの熱伝導率の高い材料より形成されて
いる。
【００５１】熱源室２１５には、圧力制御器２１０、圧
力測定器２１１、ガス供給部２１２が設けられ、熱源室
２１５の気体の種類及び圧力の調整が可能な構成となっ
ている。
力測定器２１１、ガス供給部２１２が設けられ、熱源室
２１５の気体の種類及び圧力の調整が可能な構成となっ
ている。
【００５２】次に動作について説明する。まず、搬送装
置（図示せず）によって半導体ウエハ１を搬送し、真空
チャック板５に設置し圧力制御器２１０ａ、２１０ｂに
より真空排気し半導体ウエハ１を吸着する。このとき空
間２１４は反応空間３、熱源室２１５より真空度が高く
なるように設定される。この後、半導体ウエハ１の処理
面に対向するガスノズル６より反応ガスを噴出する。こ
のとき、ウエハ加熱源４により真空チャック板５を介し
半導体ウエハ１が加熱されているため、反応ガスは半導
体ウエハ１上で熱化学反応を起こし薄膜が形成される。
置（図示せず）によって半導体ウエハ１を搬送し、真空
チャック板５に設置し圧力制御器２１０ａ、２１０ｂに
より真空排気し半導体ウエハ１を吸着する。このとき空
間２１４は反応空間３、熱源室２１５より真空度が高く
なるように設定される。この後、半導体ウエハ１の処理
面に対向するガスノズル６より反応ガスを噴出する。こ
のとき、ウエハ加熱源４により真空チャック板５を介し
半導体ウエハ１が加熱されているため、反応ガスは半導
体ウエハ１上で熱化学反応を起こし薄膜が形成される。
【００５３】この際、真空チャック板５とリング状空間
隔離板２０８ａ、２０８ｂにより熱源室２１５と反応空
間３が仕切られ、しかも空間２１４の圧力を反応空間３
及び熱源室２１５よりも圧力を低く設定するため、反応
ガスが熱源室２１５に拡散することがなくヒータ４への
付着や反応ガスが腐食性ガスの場合のヒータ４や高温部
材の腐食を防止できる。また、ウエハ加熱源４による半
導体ウエハ１及び半導体ウエハ１表面に形成される薄膜
への汚染を防止することができる。
隔離板２０８ａ、２０８ｂにより熱源室２１５と反応空
間３が仕切られ、しかも空間２１４の圧力を反応空間３
及び熱源室２１５よりも圧力を低く設定するため、反応
ガスが熱源室２１５に拡散することがなくヒータ４への
付着や反応ガスが腐食性ガスの場合のヒータ４や高温部
材の腐食を防止できる。また、ウエハ加熱源４による半
導体ウエハ１及び半導体ウエハ１表面に形成される薄膜
への汚染を防止することができる。
【００５４】さらに、熱源室２１５の気体の種類を調整
できるとともに、熱源室２１５の気体の圧力を調整でき
るのでウエハ加熱源４と仕切り部材５間の気体の熱伝導
効果を増減することができる。また、空間２０９ａ、２
０９ｂに気体を導入するため気体の熱伝導効果があり、
真空チャック板５が熱伝導率の高い材料より形成されて
いることとあいまって、真空チャック板５と半導体ウエ
ハ１間の熱抵抗を小さくすることができる。このため、
ウエハ加熱源の高温化を防止できるとともに、仕切り部
材５面内の温度分布均一性が向上し半導体ウエハ１面内
温度分布均一性が向上するから、ひいては膜厚の均一性
が向上する。
できるとともに、熱源室２１５の気体の圧力を調整でき
るのでウエハ加熱源４と仕切り部材５間の気体の熱伝導
効果を増減することができる。また、空間２０９ａ、２
０９ｂに気体を導入するため気体の熱伝導効果があり、
真空チャック板５が熱伝導率の高い材料より形成されて
いることとあいまって、真空チャック板５と半導体ウエ
ハ１間の熱抵抗を小さくすることができる。このため、
ウエハ加熱源の高温化を防止できるとともに、仕切り部
材５面内の温度分布均一性が向上し半導体ウエハ１面内
温度分布均一性が向上するから、ひいては膜厚の均一性
が向上する。
【００５５】くわえて、本実施例の装置では、真空チャ
ック板によって仕切り部材を兼用でき、真空吸引用の排
気と仕切り部材内の空間の排気とが同一系統で行なわれ
るので、装置の小型かつ安価となる。
ック板によって仕切り部材を兼用でき、真空吸引用の排
気と仕切り部材内の空間の排気とが同一系統で行なわれ
るので、装置の小型かつ安価となる。
【００５６】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２による半導体製造装置の要部を示す断面図である。
この実施の形態２による半導体製造装置において、真空
チャック板５は透明石英ガラスや単結晶サファイアなど
の赤外線透過部材により形成されている。
態２による半導体製造装置の要部を示す断面図である。
この実施の形態２による半導体製造装置において、真空
チャック板５は透明石英ガラスや単結晶サファイアなど
の赤外線透過部材により形成されている。
【００５７】この実施の形態２によれば、ウエハ加熱源
４から放射される赤外線により半導体ウエハ１が直接加
熱できるため、急速高温加熱ができる。
４から放射される赤外線により半導体ウエハ１が直接加
熱できるため、急速高温加熱ができる。
【００５８】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、受熱面側にリン
グ状の凹型溝５ａが設けられている。また、ウエハ保持
機構は例えば機械的な保持具２１６により保持する構成
とされている。
態３による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、受熱面側にリン
グ状の凹型溝５ａが設けられている。また、ウエハ保持
機構は例えば機械的な保持具２１６により保持する構成
とされている。
【００５９】この実施の形態３によれば、仕切り部材５
面内の熱抵抗を調整できるため、仕切り部材５の温度分
布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。
面内の熱抵抗を調整できるため、仕切り部材５の温度分
布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。
【００６０】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、ウエハ加熱源は
ヒータ４である。仕切り部材５のヒータ面側に例えば凸
部５ｂを設け、仕切り部材５とヒータ４間の距離をヒー
タ面内で調整している。また、ウエハ保持機構は例えば
機械的な保持具２１６により保持する構成とされてい
る。
態４による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、ウエハ加熱源は
ヒータ４である。仕切り部材５のヒータ面側に例えば凸
部５ｂを設け、仕切り部材５とヒータ４間の距離をヒー
タ面内で調整している。また、ウエハ保持機構は例えば
機械的な保持具２１６により保持する構成とされてい
る。
【００６１】この実施の形態４によれば、仕切り部材５
とウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗を
調整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を取
り込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向上
し、半導体ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
とウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗を
調整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を取
り込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向上
し、半導体ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
【００６２】実施の形態５．図６はこの発明の実施の形
態５による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、ウエハ加熱源は
ヒータ４である。仕切り部材５のヒータ面側に例えば凸
部５ｃを設け、ヒータ４の側面から放射される赤外線を
受光している。また、ウエハ支持機構は例えば機械的な
保持具２１６により保持する構成とされている。
態５による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、ウエハ加熱源は
ヒータ４である。仕切り部材５のヒータ面側に例えば凸
部５ｃを設け、ヒータ４の側面から放射される赤外線を
受光している。また、ウエハ支持機構は例えば機械的な
保持具２１６により保持する構成とされている。
【００６３】この実施の形態５においても、仕切り部材
５とウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗
を調整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を
取り込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向
上し、ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
５とウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗
を調整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を
取り込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向
上し、ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
【００６４】実施の形態６．図７はこの発明の実施の形
態６による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５ｄ、５ｅは仕切り部材であり、ウエハ
加熱源はヒータ４である。また、ウエハ支持機構は例え
ば機械的な保持具２１６により構成されている。
態６による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５ｄ、５ｅは仕切り部材であり、ウエハ
加熱源はヒータ４である。また、ウエハ支持機構は例え
ば機械的な保持具２１６により構成されている。
【００６５】この実施の形態６によれば、仕切り部材５
を少なくとも２部材で構成しているため、仕切り部材面
内の温度分布均一性が向上し半導体ウエハ１の面内温度
分布均一性が向上する。
を少なくとも２部材で構成しているため、仕切り部材面
内の温度分布均一性が向上し半導体ウエハ１の面内温度
分布均一性が向上する。
【００６６】実施の形態７．図８はこの発明の実施の形
態７による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、２２０はヒータ回転機構部である。この
ヒータ回転機構部２２０によってヒータ４を仕切り部材
５と相対的に回転させることが可能である。また、ウエ
ハ支持機構は例えば機械的な保持具２１６により構成さ
れている。
態７による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、２２０はヒータ回転機構部である。この
ヒータ回転機構部２２０によってヒータ４を仕切り部材
５と相対的に回転させることが可能である。また、ウエ
ハ支持機構は例えば機械的な保持具２１６により構成さ
れている。
【００６７】この実施の形態７によれば、ウエハ加熱源
４を回転させることにより、ウエハ加熱源４の円周方向
の発熱分布不均一を矯正し、仕切り部材５の温度分布均
一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上する。
４を回転させることにより、ウエハ加熱源４の円周方向
の発熱分布不均一を矯正し、仕切り部材５の温度分布均
一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上する。
【００６８】参考例１．図９は参考例１の半導体製造装
置を示す断面図であり、同図において、５は仕切り部材
であり、熱源室２１５と反応空間３の空間を分離し気体
の出入りや不純物によるウエハの汚染防止を行ってい
る。この参考例１においては、仕切り部材５と反応室２
ａとの間のシールを、２１７のＯリングやガスケットに
より行っている。
置を示す断面図であり、同図において、５は仕切り部材
であり、熱源室２１５と反応空間３の空間を分離し気体
の出入りや不純物によるウエハの汚染防止を行ってい
る。この参考例１においては、仕切り部材５と反応室２
ａとの間のシールを、２１７のＯリングやガスケットに
より行っている。
【００６９】参考例２．図１０は参考例２の半導体製造
装置を示す断面図であり、同図において、５は仕切り部
材である。この参考例２においては、仕切り部材５と反
応室２ａ、２ｂとのシールは面シールにより行われてい
る。仕切り部材５を用いて熱源室２１５と反応空間３を
分離するためのシール方法は他の方法を用いても構わな
い。
装置を示す断面図であり、同図において、５は仕切り部
材である。この参考例２においては、仕切り部材５と反
応室２ａ、２ｂとのシールは面シールにより行われてい
る。仕切り部材５を用いて熱源室２１５と反応空間３を
分離するためのシール方法は他の方法を用いても構わな
い。
【００７０】実施の形態８．図１１はこの発明の実施の
形態８による半導体製造装置のガスシール部を示す断面
図である。同図において、１は半導体ウエハ、２は反応
室、４はウエハ加熱源、５は真空チャック（仕切り部
材）である。３０４はフランジ、３０５はガスシールを
行なうＯリング、３０６はＯリング冷却用の水冷部、３
０７はガスシール内側全周にわたって設けられた溝であ
り、３０８は上記溝３０７を真空排気するためのガス流
路、７は反応ガス排気路、８は真空チャック排気路であ
る。
形態８による半導体製造装置のガスシール部を示す断面
図である。同図において、１は半導体ウエハ、２は反応
室、４はウエハ加熱源、５は真空チャック（仕切り部
材）である。３０４はフランジ、３０５はガスシールを
行なうＯリング、３０６はＯリング冷却用の水冷部、３
０７はガスシール内側全周にわたって設けられた溝であ
り、３０８は上記溝３０７を真空排気するためのガス流
路、７は反応ガス排気路、８は真空チャック排気路であ
る。
【００７１】次に動作について説明する。半導体ウエハ
１上に薄膜を形成する場合、半導体ウエハ１を反応室２
内に搬入し、反応室２内を例えば数１０Ｔｏｒｒ程度の
減圧に保ち、ウエハ加熱源４により、半導体ウエハ１を
加熱する一方、側壁加熱用ヒータ（図示せず）によって
側壁温度を２００℃前後に制御する。一方、ガスシール
部から反応室２までの上下フランジ面の隙間部分は、真
空排気用溝３０７および、ガス流路３０８を介して真空
ポンプ（図示せず）によって真空引きし、所定の圧力以
下にする。しかる後、反応ガスを反応室２内に導入し、
半導体ウエハ１上で熱化学反応を起こし薄膜が形成され
る。
１上に薄膜を形成する場合、半導体ウエハ１を反応室２
内に搬入し、反応室２内を例えば数１０Ｔｏｒｒ程度の
減圧に保ち、ウエハ加熱源４により、半導体ウエハ１を
加熱する一方、側壁加熱用ヒータ（図示せず）によって
側壁温度を２００℃前後に制御する。一方、ガスシール
部から反応室２までの上下フランジ面の隙間部分は、真
空排気用溝３０７および、ガス流路３０８を介して真空
ポンプ（図示せず）によって真空引きし、所定の圧力以
下にする。しかる後、反応ガスを反応室２内に導入し、
半導体ウエハ１上で熱化学反応を起こし薄膜が形成され
る。
【００７２】この際、反応室２の内壁を、ある一定温度
（ＴＸ）２１１℃以上に制御しておけば、反応室２の内
壁には塩化アンモニウムは、固体として付着せずにガス
として反応ガス排気路７を介して反応室外に排出でき
る。
（ＴＸ）２１１℃以上に制御しておけば、反応室２の内
壁には塩化アンモニウムは、固体として付着せずにガス
として反応ガス排気路７を介して反応室外に排出でき
る。
【００７３】図１２は窒素ケイ素膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を形
成する場合のジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）ガスと
アンモニア（ＮＨ3 ）ガスとの反応による反応副生成物
である塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）の飽和蒸気圧と
温度との関係を示すグラフである。この飽和蒸気圧が反
応室２の圧力である１０Ｔｏｒｒと等しくなるような時
にＴＸは約２１１℃となるので、内壁をＴＸ以上に制御
すれば良い。
成する場合のジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）ガスと
アンモニア（ＮＨ3 ）ガスとの反応による反応副生成物
である塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）の飽和蒸気圧と
温度との関係を示すグラフである。この飽和蒸気圧が反
応室２の圧力である１０Ｔｏｒｒと等しくなるような時
にＴＸは約２１１℃となるので、内壁をＴＸ以上に制御
すれば良い。
【００７４】また、水冷部３０６のの通水量を制御する
ことで、Ｏリング３０５近傍の温度を、Ｏリング使用範
囲の１００℃程度まで低下させることができる。しか
も、このように１００℃程度まで冷却しても、上記ガス
シール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分の圧
力を０．０２Ｔｏｒｒ以下に真空排気すれば、前述の塩
化アンモニウムの飽和蒸気圧特性より、このシール部分
にも塩化アンモニウムを個体として付着させることなく
排出することが可能となる。
ことで、Ｏリング３０５近傍の温度を、Ｏリング使用範
囲の１００℃程度まで低下させることができる。しか
も、このように１００℃程度まで冷却しても、上記ガス
シール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分の圧
力を０．０２Ｔｏｒｒ以下に真空排気すれば、前述の塩
化アンモニウムの飽和蒸気圧特性より、このシール部分
にも塩化アンモニウムを個体として付着させることなく
排出することが可能となる。
【００７５】なお、上記ガスシール部から反応室２まで
のフランジ面の隙間部分の真空排気を行なうと、反応室
２からの反応ガスの流入量の程度によって、反応圧力へ
の影響が懸念されるが、例えば、８インチサイズのウエ
ハを収納する反応室２において、フランジの金属面の摺
合わせでの平均隙間が５μｍ程度となることから、その
コンダクタンスを算出し、反応室２の圧力を１０Ｔｏｒ
ｒ、真空排気溝３０７の圧力を０．０２Ｔｏｒｒとし
て、反応室２からの反応ガスの流入量を下記式（１）に
よって算出すると１．５４ＳＣＣＭと僅かな値となる。
のフランジ面の隙間部分の真空排気を行なうと、反応室
２からの反応ガスの流入量の程度によって、反応圧力へ
の影響が懸念されるが、例えば、８インチサイズのウエ
ハを収納する反応室２において、フランジの金属面の摺
合わせでの平均隙間が５μｍ程度となることから、その
コンダクタンスを算出し、反応室２の圧力を１０Ｔｏｒ
ｒ、真空排気溝３０７の圧力を０．０２Ｔｏｒｒとし
て、反応室２からの反応ガスの流入量を下記式（１）に
よって算出すると１．５４ＳＣＣＭと僅かな値となる。
【００７６】 Ｑ ＝ Ｃ（Ｐ1 −Ｐ2 ） ・・・（１） この式（１）においてＰ1 は反応室２の圧力、Ｐ2 は真
空排気溝３０７の圧力であり、Ｃは反応室２から真空排
気溝３０７までの隙間部分のコンダクタンスである。
空排気溝３０７の圧力であり、Ｃは反応室２から真空排
気溝３０７までの隙間部分のコンダクタンスである。
【００７７】なお、１．５４ＳＣＣＭという値は反応室
２に導入する反応ガスの１／１００以下であることか
ら、反応圧力及び反応プロセスへの影響は無視すること
ができる。実際にこの装置で薄膜を形成したところ、反
応室圧力及び反応プロセスに悪影響を与えることなく、
ガスシール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分
に反応副生成物である塩化アンモニウムの付着は認めら
れなかった。
２に導入する反応ガスの１／１００以下であることか
ら、反応圧力及び反応プロセスへの影響は無視すること
ができる。実際にこの装置で薄膜を形成したところ、反
応室圧力及び反応プロセスに悪影響を与えることなく、
ガスシール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分
に反応副生成物である塩化アンモニウムの付着は認めら
れなかった。
【００７８】実施の形態９．図１３はこの発明の実施の
形態９による半導体製造装置のガスシール部を示す断面
図である。同図において、３１１は真空排気溝３０７の
更に内側全周に設けた不活性ガス導入溝、３１２は不活
性ガス導入路である。真空排気溝３０７から排気される
ガスの一部を不活性ガス導入溝３１１に導入された不活
性ガスで補給することにより、反応室２から流入する反
応ガスの量を抑制できる。このため、反応室２の圧力が
比較的高い場合や、使用する反応ガスの総流入量が少な
い場合に効果的に働く。
形態９による半導体製造装置のガスシール部を示す断面
図である。同図において、３１１は真空排気溝３０７の
更に内側全周に設けた不活性ガス導入溝、３１２は不活
性ガス導入路である。真空排気溝３０７から排気される
ガスの一部を不活性ガス導入溝３１１に導入された不活
性ガスで補給することにより、反応室２から流入する反
応ガスの量を抑制できる。このため、反応室２の圧力が
比較的高い場合や、使用する反応ガスの総流入量が少な
い場合に効果的に働く。
【００７９】実施の形態１０．図１４はこの発明の実施
の形態１０による半導体製造装置のガスシール部を示す
断面図である。同図において、３１３は真空チャック排
気路８を開閉する空気操作弁、３１４、３１５は手動
弁、３１６は真空チャックとガスシール部内側の溝の真
空排気を兼ねた真空ポンプである。このように真空チャ
ック排気用ポンプと兼ねることにより、新たにポンプを
設置する必要がなく、真空排気系が複雑にならず、また
コストを低減することが出来る。
の形態１０による半導体製造装置のガスシール部を示す
断面図である。同図において、３１３は真空チャック排
気路８を開閉する空気操作弁、３１４、３１５は手動
弁、３１６は真空チャックとガスシール部内側の溝の真
空排気を兼ねた真空ポンプである。このように真空チャ
ック排気用ポンプと兼ねることにより、新たにポンプを
設置する必要がなく、真空排気系が複雑にならず、また
コストを低減することが出来る。
【００８０】実施の形態１１．図１５はこの発明の実施
の形態１１による半導体製造装置が備えたガスノズルを
示す断面図、図１６は図１５のガスノズルを使って成膜
した薄膜の膜厚分布を示す膜厚分布図である。図１５に
おいて、１は半導体ウエハ、５１はサセプタ、４はウエ
ハ加熱源、６０４は第１の反応ガスの流入口、６０５は
第２の反応ガスの流入口、６０６は混合ガス輸送路、６
はガスノズル、３は反応空間、７は反応ガス排気路、６
１０はツイスト状反応ガス混合部、６１１は拡大部・狭
小部を設けた第１の反応ガス流路、６１２は第２の反応
ガスの噴射口である。
の形態１１による半導体製造装置が備えたガスノズルを
示す断面図、図１６は図１５のガスノズルを使って成膜
した薄膜の膜厚分布を示す膜厚分布図である。図１５に
おいて、１は半導体ウエハ、５１はサセプタ、４はウエ
ハ加熱源、６０４は第１の反応ガスの流入口、６０５は
第２の反応ガスの流入口、６０６は混合ガス輸送路、６
はガスノズル、３は反応空間、７は反応ガス排気路、６
１０はツイスト状反応ガス混合部、６１１は拡大部・狭
小部を設けた第１の反応ガス流路、６１２は第２の反応
ガスの噴射口である。
【００８１】次に動作について説明する。上記のように
構成されたシリコン窒化膜を形成するための枚葉式減圧
ＣＶＤ装置においては、例えば第１の反応ガスとしてＮ
2 ガスで希釈されたＮＨ3 ガスが用いられ、それぞれ流
量として例えば５５０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍが供給さ
れる。そして、この第１の反応ガスは厚みが薄く絞られ
た拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１に
導かれる。
構成されたシリコン窒化膜を形成するための枚葉式減圧
ＣＶＤ装置においては、例えば第１の反応ガスとしてＮ
2 ガスで希釈されたＮＨ3 ガスが用いられ、それぞれ流
量として例えば５５０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍが供給さ
れる。そして、この第１の反応ガスは厚みが薄く絞られ
た拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１に
導かれる。
【００８２】第２の反応ガスとしてはＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガ
スが用いられ、流量として前記第１の反応ガスよりも少
ない流量（例えば１０ｓｃｃｍ）が供給される。この第
２の反応ガスは第２の反応ガスの噴射口６１２を通して
先の拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１
に供給され、第１の反応ガスと混合される。この混合さ
れた反応ガスは、さらに混合を促進するためにツイスト
状反応ガス混合部６１０に導入され、この後、混合ガス
輸送路６０６、ガスノズル６を通して半導体ウエハ１に
向けて噴射供給される。半導体ウエハ１はウエハ加熱源
４で７００℃程度に加熱されたサセプタ５１の上に設置
されており、供給されたガスは半導体ウエハ１上で分解
反応した後、反応ガス排気路７から排出・処理される。
スが用いられ、流量として前記第１の反応ガスよりも少
ない流量（例えば１０ｓｃｃｍ）が供給される。この第
２の反応ガスは第２の反応ガスの噴射口６１２を通して
先の拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１
に供給され、第１の反応ガスと混合される。この混合さ
れた反応ガスは、さらに混合を促進するためにツイスト
状反応ガス混合部６１０に導入され、この後、混合ガス
輸送路６０６、ガスノズル６を通して半導体ウエハ１に
向けて噴射供給される。半導体ウエハ１はウエハ加熱源
４で７００℃程度に加熱されたサセプタ５１の上に設置
されており、供給されたガスは半導体ウエハ１上で分解
反応した後、反応ガス排気路７から排出・処理される。
【００８３】以上説明した実施の形態１１によれば、反
応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化させること
によりせん断力を働かせ、渦を形成して反応ガスの混合
を促進できるとともに、この流路をコンパクトな容積の
中に納められる。これにより複数の反応ガスの十分な混
合をガスノズル手前の小スペースの中に実現して、均一
な膜厚分布を有する薄膜が形成できる。
応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化させること
によりせん断力を働かせ、渦を形成して反応ガスの混合
を促進できるとともに、この流路をコンパクトな容積の
中に納められる。これにより複数の反応ガスの十分な混
合をガスノズル手前の小スペースの中に実現して、均一
な膜厚分布を有する薄膜が形成できる。
【００８４】図１６においては、反応圧力を３０Ｔｏｒ
ｒとして、上記装置により成膜した６インチウエハの面
内膜厚分布を示している。従来のノズルにより成膜した
時の膜厚分布である図２１と比較して改善されているこ
とがわかる。
ｒとして、上記装置により成膜した６インチウエハの面
内膜厚分布を示している。従来のノズルにより成膜した
時の膜厚分布である図２１と比較して改善されているこ
とがわかる。
【００８５】なお、上記実施の形態１１では、拡大部・
狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１とこれに直交
する方向の第２の反応ガス６１２の噴射口からなるノズ
ル系、およびツイスト状反応ガス混合部６１０からなる
ノズル系から混合部を構成しているが、どちらか一方で
もよい。また、これらのノズル系はガスノズル６ととも
に半導体ウエハ１に対向するように設置されているが、
半導体ウエハ１と平行に設置して反応ガスを横方向から
半導体ウエハ１に向けて流してもよい。
狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１とこれに直交
する方向の第２の反応ガス６１２の噴射口からなるノズ
ル系、およびツイスト状反応ガス混合部６１０からなる
ノズル系から混合部を構成しているが、どちらか一方で
もよい。また、これらのノズル系はガスノズル６ととも
に半導体ウエハ１に対向するように設置されているが、
半導体ウエハ１と平行に設置して反応ガスを横方向から
半導体ウエハ１に向けて流してもよい。
【００８６】また、上記ノズル系は、副生成物のＮＨ4
Ｃｌがこのノズル系において固化せず、かつ主反応生成
物ＳｉＮがこのノズル系において形成されないように、
１００℃〜６００℃の範囲で加熱しておくことが好まし
い。
Ｃｌがこのノズル系において固化せず、かつ主反応生成
物ＳｉＮがこのノズル系において形成されないように、
１００℃〜６００℃の範囲で加熱しておくことが好まし
い。
【００８７】実施の形態１２．図１７はこの発明の実施
の形態１２による半導体製造装置が備えたガスノズルを
示す断面図である。同図において、６１１は拡大部・狭
小部を設けた第１の反応ガス流路、６１２はその第１の
反応ガス流路６１１と交差する方向の第２の反応ガスの
噴射口である。このような構造のガスノズルを半導体製
造装置に用いてよく、この場合も前記実施の形態１１と
同様の作用効果が得られる。
の形態１２による半導体製造装置が備えたガスノズルを
示す断面図である。同図において、６１１は拡大部・狭
小部を設けた第１の反応ガス流路、６１２はその第１の
反応ガス流路６１１と交差する方向の第２の反応ガスの
噴射口である。このような構造のガスノズルを半導体製
造装置に用いてよく、この場合も前記実施の形態１１と
同様の作用効果が得られる。
【００８８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、半導
体製造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温
部が存在する熱源室との間に仕切り部材を設け、しかも
両空間より圧力の低い空間を設けた構成としたので、反
応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐ
ことができる。このため、膜材料の純度の向上を図っ
て、半導体の歩留り及び品質を向上させることができる
とともに、熱源の反応ガスによる腐食等の不具合を防止
できるという効果がある。
体製造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温
部が存在する熱源室との間に仕切り部材を設け、しかも
両空間より圧力の低い空間を設けた構成としたので、反
応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐ
ことができる。このため、膜材料の純度の向上を図っ
て、半導体の歩留り及び品質を向上させることができる
とともに、熱源の反応ガスによる腐食等の不具合を防止
できるという効果がある。
【００８９】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在する熱源
室との間に仕切り部材を設け、しかもその仕切り部材に
両空間より圧力の低い空間を設けた構成としたので、反
応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐ
ことができる。また、熱源室の気体の圧力を調整できる
構成としたのでウエハ加熱源と仕切り部材間の気体の熱
伝導効果を増減することができる。このため、膜材料の
純度の向上及びウエハの温度分布の均一化（膜厚の均一
化）を図って、半導体の歩留り及び品質を向上させるこ
とができるとともに、熱源の反応ガスによる腐食等の不
具合を防止できるという効果がある。
る反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在する熱源
室との間に仕切り部材を設け、しかもその仕切り部材に
両空間より圧力の低い空間を設けた構成としたので、反
応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐ
ことができる。また、熱源室の気体の圧力を調整できる
構成としたのでウエハ加熱源と仕切り部材間の気体の熱
伝導効果を増減することができる。このため、膜材料の
純度の向上及びウエハの温度分布の均一化（膜厚の均一
化）を図って、半導体の歩留り及び品質を向上させるこ
とができるとともに、熱源の反応ガスによる腐食等の不
具合を防止できるという効果がある。
【００９０】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在する熱源
室との間に仕切り部材を設け、しかもその仕切り部材に
両空間より圧力の低い空間を形成した構成としたので、
反応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防
ぐことができる。また、ウエハの保持機構が真空チャッ
ク方式であるため、熱源室と反応空間よりも圧力の低い
空間の真空排気と真空チャック方式の真空排気を兼ねる
ことによりウエハを保持できる。このため、膜材料の純
度の向上を図って、半導体の歩留り及び品質を向上させ
ることができるとともに、装置の構成を簡素にして半導
体の生産コストを低減することができるという効果があ
る。
る反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在する熱源
室との間に仕切り部材を設け、しかもその仕切り部材に
両空間より圧力の低い空間を形成した構成としたので、
反応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防
ぐことができる。また、ウエハの保持機構が真空チャッ
ク方式であるため、熱源室と反応空間よりも圧力の低い
空間の真空排気と真空チャック方式の真空排気を兼ねる
ことによりウエハを保持できる。このため、膜材料の純
度の向上を図って、半導体の歩留り及び品質を向上させ
ることができるとともに、装置の構成を簡素にして半導
体の生産コストを低減することができるという効果があ
る。
【００９１】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る仕切り部材が真空チャック板で構成されるため部材の
供用化が図れる。このため、装置の構成を簡素にして半
導体の生産コストを低減することができるという効果が
ある。
る仕切り部材が真空チャック板で構成されるため部材の
供用化が図れる。このため、装置の構成を簡素にして半
導体の生産コストを低減することができるという効果が
ある。
【００９２】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るウエハ保持機構が真空チャック方式であり、真空チャ
ック板とウエハ面間の圧力を変化することにより、真空
チャック板とウエハ間の気体の熱伝導効果を増大できる
構成としたので、ウエハ加熱源の高温化を防止できる。
このため、加熱のための消費電力を低減し、また加熱源
の寿命を増加させることができるという効果がある。
るウエハ保持機構が真空チャック方式であり、真空チャ
ック板とウエハ面間の圧力を変化することにより、真空
チャック板とウエハ間の気体の熱伝導効果を増大できる
構成としたので、ウエハ加熱源の高温化を防止できる。
このため、加熱のための消費電力を低減し、また加熱源
の寿命を増加させることができるという効果がある。
【００９３】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る仕切り部材を熱伝導率の高い部材で構成したので、仕
切り部材面内の温度分布均一性が向上しウエハ面内温度
分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一で良質
な半導体が得られるという効果がある。
る仕切り部材を熱伝導率の高い部材で構成したので、仕
切り部材面内の温度分布均一性が向上しウエハ面内温度
分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一で良質
な半導体が得られるという効果がある。
【００９４】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るウエハ加熱源から放射される赤外線によりウエハが直
接加熱できる構成としたので、急速高温加熱ができる。
このため、処理時間を短縮し、半導体の生産性を高める
ことができるという効果がある。
るウエハ加熱源から放射される赤外線によりウエハが直
接加熱できる構成としたので、急速高温加熱ができる。
このため、処理時間を短縮し、半導体の生産性を高める
ことができるという効果がある。
【００９５】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る仕切り部材面内の熱抵抗を調整できる構成としたの
で、仕切り部材の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内
温度分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一で
良質な半導体が得られるという効果がある。
る仕切り部材面内の熱抵抗を調整できる構成としたの
で、仕切り部材の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内
温度分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一で
良質な半導体が得られるという効果がある。
【００９６】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る、仕切り部材とウエハ加熱源であるヒータとの間の面
内の熱抵抗を調整でき、また、ヒータ側面から放射され
る赤外線を取り込み可能な構成としたので、仕切り部材
の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性
が向上する。このため、膜厚等が均一で良質な半導体が
得られる。
る、仕切り部材とウエハ加熱源であるヒータとの間の面
内の熱抵抗を調整でき、また、ヒータ側面から放射され
る赤外線を取り込み可能な構成としたので、仕切り部材
の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性
が向上する。このため、膜厚等が均一で良質な半導体が
得られる。
【００９７】この発明によれば、仕切り部材を少なくと
も２部材で構成しているため、仕切り部材面内の温度分
布均一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。このため、膜厚等が均一で良質な半導体が得られる
という効果がある。
も２部材で構成しているため、仕切り部材面内の温度分
布均一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。このため、膜厚等が均一で良質な半導体が得られる
という効果がある。
【００９８】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るウエハ加熱源と仕切り部材の少なくとも一方を回転可
能な構成としたので、ウエハ加熱源の円周方向の発熱分
布不均一を矯正し、仕切り部材の温度分布均一性が向上
しウエハ面内温度分布均一性が向上する。このため、膜
厚等が均一で良質な半導体が得られるという効果があ
る。
るウエハ加熱源と仕切り部材の少なくとも一方を回転可
能な構成としたので、ウエハ加熱源の円周方向の発熱分
布不均一を矯正し、仕切り部材の温度分布均一性が向上
しウエハ面内温度分布均一性が向上する。このため、膜
厚等が均一で良質な半導体が得られるという効果があ
る。
【００９９】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るガスシール部内側の溝を排気しているから、ガスシー
ル部から反応室までの上下フランジ面の隙間部分の圧力
を、Ｏリング冷却のため低下した温度における反応副生
成物の飽和蒸気圧以下にすることができる構成としたの
で、反応副生成物を個体として付着させることなく排出
することができる。このため、反応副生成物のガスシー
ル部への目詰り等の不具合が回避されるという効果があ
る。
るガスシール部内側の溝を排気しているから、ガスシー
ル部から反応室までの上下フランジ面の隙間部分の圧力
を、Ｏリング冷却のため低下した温度における反応副生
成物の飽和蒸気圧以下にすることができる構成としたの
で、反応副生成物を個体として付着させることなく排出
することができる。このため、反応副生成物のガスシー
ル部への目詰り等の不具合が回避されるという効果があ
る。
【０１００】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るガスシール部内側のガスシール部に近い方の溝を排気
し、他方の溝には不活性ガスを導入できる構成としたの
で、ガスシール部から反応室までの上下フランジ面の隙
間部分の圧力を、Ｏリング冷却のため低下した温度にお
ける反応副生成物の飽和蒸気圧以下にすることができる
うえに、反応室から流入する反応ガスの流入量を抑制し
つつ、反応副生成物を個体として付着させることなく、
排出することができる。このため、反応副生成物のガス
シール部への目詰り等の不具合をさらに信頼性高く回避
できるという効果がある。
るガスシール部内側のガスシール部に近い方の溝を排気
し、他方の溝には不活性ガスを導入できる構成としたの
で、ガスシール部から反応室までの上下フランジ面の隙
間部分の圧力を、Ｏリング冷却のため低下した温度にお
ける反応副生成物の飽和蒸気圧以下にすることができる
うえに、反応室から流入する反応ガスの流入量を抑制し
つつ、反応副生成物を個体として付着させることなく、
排出することができる。このため、反応副生成物のガス
シール部への目詰り等の不具合をさらに信頼性高く回避
できるという効果がある。
【０１０１】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る反応ガスとして副生成物を発生しやすいガス、例えば
塩素系ガスとアンモニアガスを用いているため、反応副
生成物を個体として付着させることなく排出して目詰り
等を防止する効果が特に顕著となるという効果がある。
る反応ガスとして副生成物を発生しやすいガス、例えば
塩素系ガスとアンモニアガスを用いているため、反応副
生成物を個体として付着させることなく排出して目詰り
等を防止する効果が特に顕著となるという効果がある。
【０１０２】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るガスシール部内側に設けた溝を真空排気するためのポ
ンプを真空チャック用のポンプと兼ねた構成としたの
で、反応副生成物を個体として付着させることなく排出
して目詰り等を防止する効果があるとともに、構成が簡
単になるという効果がある。
るガスシール部内側に設けた溝を真空排気するためのポ
ンプを真空チャック用のポンプと兼ねた構成としたの
で、反応副生成物を個体として付着させることなく排出
して目詰り等を防止する効果があるとともに、構成が簡
単になるという効果がある。
【図１】 この発明の実施の形態１による半導体製造装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による半導体製造装
置の要部を示す拡大断面図である。
置の要部を示す拡大断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態３による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態４による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態５による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態６による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態７による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図９】 参考例１の半導体製造装置を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】 参考例２の半導体製造装置を示す断面図で
ある。
ある。
【図１１】 この発明の実施の形態８による半導体製造
装置のガスシール部を示す断面図である。
装置のガスシール部を示す断面図である。
【図１２】 塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）の飽和蒸
気圧線図である。
気圧線図である。
【図１３】 この発明の実施の形態９による半導体製造
装置のガスシール部を示す断面図である。
装置のガスシール部を示す断面図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１０による半導体製
造装置のガスシール部を示す断面図である。
造装置のガスシール部を示す断面図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１１による半導体製
造装置が備えたガスノズルを示す断面図である。
造装置が備えたガスノズルを示す断面図である。
【図１６】 ６インチウエハに形成したシリコン窒化膜
の膜厚分布の測定結果を示す図である。
の膜厚分布の測定結果を示す図である。
【図１７】 この発明の実施の形態１２による半導体製
造装置が備えたガスノズルを示す断面図である。
造装置が備えたガスノズルを示す断面図である。
【図１８】 第１従来例の半導体製造装置を示す断面図
である。
である。
【図１９】 第２従来例の半導体製造装置の概要を示す
断面図である。
断面図である。
【図２０】 第３従来例の半導体製造装置における反応
室のガスシール部の構造を示す断面図である。
室のガスシール部の構造を示す断面図である。
【図２１】 従来の半導体製造装置により６インチウエ
ハに形成したシリコン窒化膜の膜厚分布の測定結果を示
す図である。
ハに形成したシリコン窒化膜の膜厚分布の測定結果を示
す図である。
１ 半導体ウエハ、２，２ａ，２ｂ 反応室、３ 反応
空間、４ ウエハ加熱源、５ 仕切り部材（真空チャッ
ク）、５ａ 凹型溝、５ｂ，５ｃ 凸部、５ｄ，５ｅ
仕切り部材、６ ガスノズル、７ 反応ガス排気路、８
真空チャック排気路、９ 後段トラップ、５１ サセ
プタ、２０４ａ，２０４ｂ 真空排気孔、２０８ リン
グ状空間隔離板、２０９ａ，２０９ｂ 圧力の低い領
域、２１０，２１０ａ，２１０ｂ 圧力制御器、２１
１，２１１ａ，２１１ｂ 圧力測定器、２１２ ガス供
給部、２１４ 空間、２１５ 熱源室、２１６ 保持
具、２２０ ヒータ回転機構、３０４ フランジ、３０
５ Ｏリング、３０６ 水冷部、３０７ 真空排気用
溝、３０８ ガス流路、３１１ 真空排気用溝、３１３
空気操作弁、３１４，３１５ 手動弁、３１６ 真空
ポンプ、６０４ 第１の反応ガス流入口、６０５ 第２
の反応ガス流入口、６０６ 混合ガス輸送路、６１０ツ
イスト状流路、６１１ 反応ガス流路、６１２ 噴射
口、７０３ 反応室、７０５ 半導体ウエハ、７１１
混合装置、７１８ 補集装置。
空間、４ ウエハ加熱源、５ 仕切り部材（真空チャッ
ク）、５ａ 凹型溝、５ｂ，５ｃ 凸部、５ｄ，５ｅ
仕切り部材、６ ガスノズル、７ 反応ガス排気路、８
真空チャック排気路、９ 後段トラップ、５１ サセ
プタ、２０４ａ，２０４ｂ 真空排気孔、２０８ リン
グ状空間隔離板、２０９ａ，２０９ｂ 圧力の低い領
域、２１０，２１０ａ，２１０ｂ 圧力制御器、２１
１，２１１ａ，２１１ｂ 圧力測定器、２１２ ガス供
給部、２１４ 空間、２１５ 熱源室、２１６ 保持
具、２２０ ヒータ回転機構、３０４ フランジ、３０
５ Ｏリング、３０６ 水冷部、３０７ 真空排気用
溝、３０８ ガス流路、３１１ 真空排気用溝、３１３
空気操作弁、３１４，３１５ 手動弁、３１６ 真空
ポンプ、６０４ 第１の反応ガス流入口、６０５ 第２
の反応ガス流入口、６０６ 混合ガス輸送路、６１０ツ
イスト状流路、６１１ 反応ガス流路、６１２ 噴射
口、７０３ 反応室、７０５ 半導体ウエハ、７１１
混合装置、７１８ 補集装置。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年８月３１日（２０００．８．３
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体製造装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、反応ガスを用い
てウエハ表面に薄膜を形成する半導体製造装置に関する
ものである。なお、半導体製造装置の種類としては減圧
ＣＶＤ装置への適用が最も有効であるが、その他の薄膜
形成、加工等の半導体製造装置にも利用可能である。
てウエハ表面に薄膜を形成する半導体製造装置に関する
ものである。なお、半導体製造装置の種類としては減圧
ＣＶＤ装置への適用が最も有効であるが、その他の薄膜
形成、加工等の半導体製造装置にも利用可能である。
【０００２】
【従来の技術】図１８は例えば特開昭５４−１６０１７
２号公報、特開平３−２９１３８１号公報等に示された
第１従来例の半導体製造装置を示す断面図である。同図
において、７０１は反応容器で、この反応容器７０１
は、内部に筒状のインナーチューブ７０２を有しその内
方に反応空間３が設けられている。７０４は、前記反応
空間３内に配置された基板支持ボードで、この基板支持
ボード７０４は半導体ウエハ１を多数枚支持する構造に
なっている。４は前記半導体ウエハ１を加熱するための
ウエハ加熱源で、このウエハ加熱源４は反応容器７０１
の周壁に設けられている。
２号公報、特開平３−２９１３８１号公報等に示された
第１従来例の半導体製造装置を示す断面図である。同図
において、７０１は反応容器で、この反応容器７０１
は、内部に筒状のインナーチューブ７０２を有しその内
方に反応空間３が設けられている。７０４は、前記反応
空間３内に配置された基板支持ボードで、この基板支持
ボード７０４は半導体ウエハ１を多数枚支持する構造に
なっている。４は前記半導体ウエハ１を加熱するための
ウエハ加熱源で、このウエハ加熱源４は反応容器７０１
の周壁に設けられている。
【０００３】５０１は反応空間３内に反応ガスであるジ
クロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を導入するための材料
ガス管、５０２は別の反応ガスであるアンモニア（ＮＨ
3 ）を反応空間３内に導入するための反応ガス供給管で
ある。これらの反応ガス供給管５０１，５０２は、それ
ぞれ反応容器７０１を貫通して設けられ、ガス流の上流
側が材料ガス供給源（図示せず）に接続されるととも
に、下流側が反応室２の下部に開口している。
クロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を導入するための材料
ガス管、５０２は別の反応ガスであるアンモニア（ＮＨ
3 ）を反応空間３内に導入するための反応ガス供給管で
ある。これらの反応ガス供給管５０１，５０２は、それ
ぞれ反応容器７０１を貫通して設けられ、ガス流の上流
側が材料ガス供給源（図示せず）に接続されるととも
に、下流側が反応室２の下部に開口している。
【０００４】７は反応容器７０１内のガスを排出するた
めの反応ガス排気路である。この反応ガス排気路７は、
一端が反応容器７０１内におけるインナーチューブ７０
２の外周側となる空間に開口し、他端が不図示の排気装
置に接続されている。なお、反応容器７０１内は、この
反応ガス排気路７を介して内部ガスを排出することによ
り一般に減圧されている。
めの反応ガス排気路である。この反応ガス排気路７は、
一端が反応容器７０１内におけるインナーチューブ７０
２の外周側となる空間に開口し、他端が不図示の排気装
置に接続されている。なお、反応容器７０１内は、この
反応ガス排気路７を介して内部ガスを排出することによ
り一般に減圧されている。
【０００５】このように構成された半導体製造装置にお
いては、まず、ウエハ加熱源４によって反応容器７０１
の周壁を介して半導体ウエハ１を加熱する。この時の温
度としては７００℃前後とされる。ついで、ジクロロシ
ランおよびアンモニアを個別の反応ガス供給管５０１，
５０２から反応空間３内に導入する。このように反応空
間３内に供給された２種類の反応ガスは、加熱された半
導体ウエハ１に接する気相中で熱分解される。そして、
これにより生じた反応生成物が半導体ウエハ１上に堆積
し、窒化ケイ素膜が形成されることになる。
いては、まず、ウエハ加熱源４によって反応容器７０１
の周壁を介して半導体ウエハ１を加熱する。この時の温
度としては７００℃前後とされる。ついで、ジクロロシ
ランおよびアンモニアを個別の反応ガス供給管５０１，
５０２から反応空間３内に導入する。このように反応空
間３内に供給された２種類の反応ガスは、加熱された半
導体ウエハ１に接する気相中で熱分解される。そして、
これにより生じた反応生成物が半導体ウエハ１上に堆積
し、窒化ケイ素膜が形成されることになる。
【０００６】図１９は例えば特開平３−１８４３２７号
公報に示される第２従来例の半導体製造装置（いわゆる
枚葉式）の概要を示す断面図である。同図において、１
は半導体ウエハ、２は半導体ウエハ１を収容する反応
室、５は半導体ウエハ１を搭載する真空チャック、２０
４は真空チャック５に開口する真空引き孔、４は真空チ
ャック５に内蔵され半導体ウエハ１を加熱するウエハ加
熱源、６は反応室２に反応ガスを供給するガスノズル、
３は反応が行われる反応空間、そして、７は反応室２内
の反応後のガスを排気する反応ガス排気路である。
公報に示される第２従来例の半導体製造装置（いわゆる
枚葉式）の概要を示す断面図である。同図において、１
は半導体ウエハ、２は半導体ウエハ１を収容する反応
室、５は半導体ウエハ１を搭載する真空チャック、２０
４は真空チャック５に開口する真空引き孔、４は真空チ
ャック５に内蔵され半導体ウエハ１を加熱するウエハ加
熱源、６は反応室２に反応ガスを供給するガスノズル、
３は反応が行われる反応空間、そして、７は反応室２内
の反応後のガスを排気する反応ガス排気路である。
【０００７】このような構成において薄膜を形成するに
は、先ず、搬送装置（図示せず）によって半導体ウエハ
１を搬送し真空チャック５に載置する。次に、真空チャ
ック５に開口している真空引き孔２０４から真空排気を
行い半導体ウエハ１を吸着する。ガスノズル６から反応
ガスを反応室２内に供給する。このとき、ウエハ加熱源
４によって真空チャック５を介しウエハ１が加熱されて
いるため、反応ガスは半導体ウエハ１上で熱化学反応を
起こし半導体ウエハ１上に薄膜が形成される。
は、先ず、搬送装置（図示せず）によって半導体ウエハ
１を搬送し真空チャック５に載置する。次に、真空チャ
ック５に開口している真空引き孔２０４から真空排気を
行い半導体ウエハ１を吸着する。ガスノズル６から反応
ガスを反応室２内に供給する。このとき、ウエハ加熱源
４によって真空チャック５を介しウエハ１が加熱されて
いるため、反応ガスは半導体ウエハ１上で熱化学反応を
起こし半導体ウエハ１上に薄膜が形成される。
【０００８】なお、係る工程において、半導体ウエハ１
は高温、例えば６００℃から８００℃の高温に加熱され
なければならない。また、反応生成膜の膜質や成長速度
が半導体ウエハ１の温度に依存するものであり、反応生
成膜の膜質および膜厚を均一に形成するためには半導体
ウエハ１を所定の温度で均一に加熱する必要がある。ま
た、ウエハ及びウエハ表面に形成される薄膜への汚染を
防止する必要がある。
は高温、例えば６００℃から８００℃の高温に加熱され
なければならない。また、反応生成膜の膜質や成長速度
が半導体ウエハ１の温度に依存するものであり、反応生
成膜の膜質および膜厚を均一に形成するためには半導体
ウエハ１を所定の温度で均一に加熱する必要がある。ま
た、ウエハ及びウエハ表面に形成される薄膜への汚染を
防止する必要がある。
【０００９】図２０は例えば特開平２−１４３５２６号
公報に引用されている第３従来例の半導体製造装置（減
圧ＣＶＤ装置）における反応室のガスシール部の構造を
示す断面図である。同図において、３０５はＯリング、
３１７はプロセスチューブ、３１８はキャップ、３１９
はマニホールドであり、３２０は、前記キャップ３１８
とマニホールド３１９の隙間部分と、プロセスチューブ
３１７，キャップ３１８及びマニホールド３１９で挟ま
れた隙間部分とに不活性ガス（Ｎ2 ）を導入するための
不活性ガス供給孔、３０６はマニホールド３１９に形成
された水冷部である。
公報に引用されている第３従来例の半導体製造装置（減
圧ＣＶＤ装置）における反応室のガスシール部の構造を
示す断面図である。同図において、３０５はＯリング、
３１７はプロセスチューブ、３１８はキャップ、３１９
はマニホールドであり、３２０は、前記キャップ３１８
とマニホールド３１９の隙間部分と、プロセスチューブ
３１７，キャップ３１８及びマニホールド３１９で挟ま
れた隙間部分とに不活性ガス（Ｎ2 ）を導入するための
不活性ガス供給孔、３０６はマニホールド３１９に形成
された水冷部である。
【００１０】上記の構成において、プロセスチューブ３
１７内は高温に保たれ、導入された反応ガスは、プロセ
スチューブ３１７内のウエハ（図示せず）上で熱化学反
応を起こし薄膜が形成される。この際、Ｏリング３０５
は外部とのガスシールの役割をはたしており、熱による
損傷、シール機能の劣化を防ぐため水冷部３０６に通水
し、Ｏリング３０５を冷却し保護している。その結果Ｏ
リング３０５の周辺の温度が低下するが、この隙間部分
に不活性ガスを導入することによりＯリング３０５近傍
への反応ガスの侵入を阻止して反応副生成物の付着を防
止を図っている。
１７内は高温に保たれ、導入された反応ガスは、プロセ
スチューブ３１７内のウエハ（図示せず）上で熱化学反
応を起こし薄膜が形成される。この際、Ｏリング３０５
は外部とのガスシールの役割をはたしており、熱による
損傷、シール機能の劣化を防ぐため水冷部３０６に通水
し、Ｏリング３０５を冷却し保護している。その結果Ｏ
リング３０５の周辺の温度が低下するが、この隙間部分
に不活性ガスを導入することによりＯリング３０５近傍
への反応ガスの侵入を阻止して反応副生成物の付着を防
止を図っている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置
は以上のように構成されているので、第１従来例のバッ
チ式半導体製造装置にあっては以下の様な課題があっ
た。
は以上のように構成されているので、第１従来例のバッ
チ式半導体製造装置にあっては以下の様な課題があっ
た。
【００１２】まず、ジクロロシラン及びアンモニアの反
応で生成される副生成物（主に塩化アンモン）がダスト
のもととなり、半導体チップの生産性を著しく低下して
しまうという課題があった。
応で生成される副生成物（主に塩化アンモン）がダスト
のもととなり、半導体チップの生産性を著しく低下して
しまうという課題があった。
【００１３】また、塩化アンモニウムの生成を抑えるた
めに反応室３内の圧力を１．０Ｔｏｒｒ未満の減圧雰囲
気にし、この雰囲気中でジクロロシランとアンモニアを
混合させなければならなかった。しかも、塩化アンモニ
ウムの反応室壁への付着を防ぐために反応室壁を高温
（２００℃以上）に保持する必要があった。すなわち、
成膜するときのプロセスが制約され、適正な装置構成や
最適なプロセス条件で成膜を行なうことができないとい
う課題があった。
めに反応室３内の圧力を１．０Ｔｏｒｒ未満の減圧雰囲
気にし、この雰囲気中でジクロロシランとアンモニアを
混合させなければならなかった。しかも、塩化アンモニ
ウムの反応室壁への付着を防ぐために反応室壁を高温
（２００℃以上）に保持する必要があった。すなわち、
成膜するときのプロセスが制約され、適正な装置構成や
最適なプロセス条件で成膜を行なうことができないとい
う課題があった。
【００１４】また、半導体などのキャパシタ膜は小さな
面積でキャパシタ容量を確保するため、膜厚が極めて薄
くなり、かつ表面積を確保するために、複雑な立体形状
に均一な膜厚で形成されることが求められている。また
半導体のコストを下げるため、１枚の半導体ウエハ１か
ら、より多くの半導体を取り出すべく、半導体ウエハ１
は大口径化している。ところが、特公昭６０−１０１０
８号公報等に示される手法で大口径ウエハを処理したと
き、半導体ウエハ１内の膜厚分布が増大してしまうとい
う問題点があった。
面積でキャパシタ容量を確保するため、膜厚が極めて薄
くなり、かつ表面積を確保するために、複雑な立体形状
に均一な膜厚で形成されることが求められている。また
半導体のコストを下げるため、１枚の半導体ウエハ１か
ら、より多くの半導体を取り出すべく、半導体ウエハ１
は大口径化している。ところが、特公昭６０−１０１０
８号公報等に示される手法で大口径ウエハを処理したと
き、半導体ウエハ１内の膜厚分布が増大してしまうとい
う問題点があった。
【００１５】また、膜厚を再現よく実現するためには、
ウエハ温度と反応ガス量のバランスを制御する必要が
り、特公昭６０−１０１０８号公報等に示される手法、
すなわちバッチ式ＣＶＤ装置を用いた手法では、もとも
と複数の半導体ウエハ１の膜厚のばらつきを抑えるため
にガスの上流側から下流側に向けてウエハ温度が高くな
るように管状の反応室２内の温度分布を制御している
が、精度上に限界があり、実際は１回に処理する半導体
ウエハ１の数を減らし、残りにダミーウエハと呼ばれる
半導体ウエハ１を代設することで凌いでおり、歩留りの
低下すなわちコスト上昇を招くという課題があった。
ウエハ温度と反応ガス量のバランスを制御する必要が
り、特公昭６０−１０１０８号公報等に示される手法、
すなわちバッチ式ＣＶＤ装置を用いた手法では、もとも
と複数の半導体ウエハ１の膜厚のばらつきを抑えるため
にガスの上流側から下流側に向けてウエハ温度が高くな
るように管状の反応室２内の温度分布を制御している
が、精度上に限界があり、実際は１回に処理する半導体
ウエハ１の数を減らし、残りにダミーウエハと呼ばれる
半導体ウエハ１を代設することで凌いでおり、歩留りの
低下すなわちコスト上昇を招くという課題があった。
【００１６】さらに、極めて薄い膜を再現よく形成する
ためには、キャパシタ膜を形成する下地部分の性状を精
密に制御することが必要となるが、一度に複数枚の半導
体ウエハ１を一括処理する特公昭６０−１０１０８号公
報に示される手法（いわゆるバッチ式）では、この制御
ができないという問題点があった。
ためには、キャパシタ膜を形成する下地部分の性状を精
密に制御することが必要となるが、一度に複数枚の半導
体ウエハ１を一括処理する特公昭６０−１０１０８号公
報に示される手法（いわゆるバッチ式）では、この制御
ができないという問題点があった。
【００１７】このような背景から近年は図１８により前
述した（特開平３−１８４３２７号公報に示されるも
の）枚葉式と呼ばれるＣＶＤ装置が開発されてきた。と
ころが、この枚葉式ＣＶＤ装置を用いる場合、従来のバ
ッチ式ＣＶＤ装置を用いた時と同程度の生産性を確保す
るために、反応室圧力を従来の０．５Ｔｏｒｒから数Ｔ
ｏｒｒ〜数１０Ｔｏｒｒに高めることが必要となってい
るという課題があった。
述した（特開平３−１８４３２７号公報に示されるも
の）枚葉式と呼ばれるＣＶＤ装置が開発されてきた。と
ころが、この枚葉式ＣＶＤ装置を用いる場合、従来のバ
ッチ式ＣＶＤ装置を用いた時と同程度の生産性を確保す
るために、反応室圧力を従来の０．５Ｔｏｒｒから数Ｔ
ｏｒｒ〜数１０Ｔｏｒｒに高めることが必要となってい
るという課題があった。
【００１８】また、ジクロロシランや四塩化チタンとア
ンモニアを反応ガスに用いたときに生成する塩化アンモ
ニウムは、飽和蒸気圧特性を持っていることから、前述
のように反応室の壁温を高温に保持しないと、塩化アン
モニウムが固化し付着する。そして、反応室圧力が０．
５Ｔｏｒｒと低いときにはこの壁温は１５０℃程度を保
持すれば良かった。ところが、この反応室圧力を数Ｔｏ
ｒｒから数１０Ｔｏｒｒにあげると、塩化アンモニウム
の固化を防ぐために必要な壁温は２５０℃にも達し、通
常真空保持に用いるゴム製の真空シール材（Ｏリング）
が使用できなくなるという課題や、最適なプロセス条件
で成膜を行なうことができないという課題があった。
ンモニアを反応ガスに用いたときに生成する塩化アンモ
ニウムは、飽和蒸気圧特性を持っていることから、前述
のように反応室の壁温を高温に保持しないと、塩化アン
モニウムが固化し付着する。そして、反応室圧力が０．
５Ｔｏｒｒと低いときにはこの壁温は１５０℃程度を保
持すれば良かった。ところが、この反応室圧力を数Ｔｏ
ｒｒから数１０Ｔｏｒｒにあげると、塩化アンモニウム
の固化を防ぐために必要な壁温は２５０℃にも達し、通
常真空保持に用いるゴム製の真空シール材（Ｏリング）
が使用できなくなるという課題や、最適なプロセス条件
で成膜を行なうことができないという課題があった。
【００１９】また、枚葉式ＣＶＤ装置ではバッチ式ＣＶ
Ｄ装置に比べ構造が複雑になるため、ＳＵＳ等の金属材
料を構造材に用いる必要性が高い。ところが、金属材料
は一般的に高温では塩素により腐食される危険性が高
く、例えばインコネルのような耐腐食性の強い高価な金
属材料や石英等のガラス材に限定されるという問題点が
あった。
Ｄ装置に比べ構造が複雑になるため、ＳＵＳ等の金属材
料を構造材に用いる必要性が高い。ところが、金属材料
は一般的に高温では塩素により腐食される危険性が高
く、例えばインコネルのような耐腐食性の強い高価な金
属材料や石英等のガラス材に限定されるという問題点が
あった。
【００２０】次に、第２従来例の枚葉式半導体製造装置
にあっては、真空チャック５の高温部が反応ガスにさら
されているため、高温部に膜が付着しダスト発生の原因
となり、反応ガスが腐食性ガスの場合、高温のウエハ加
熱源４が腐食され故障の原因となっていた。また、ウエ
ハ加熱源４により加熱される高温部と半導体ウエハ１が
設置され反応が行われている反応空間３とが同じである
ため、ウエハ加熱源４やその周辺の高温部からの半導体
ウエハ１及びウエハ表面に形成される薄膜への汚染が生
ずるという課題があった。
にあっては、真空チャック５の高温部が反応ガスにさら
されているため、高温部に膜が付着しダスト発生の原因
となり、反応ガスが腐食性ガスの場合、高温のウエハ加
熱源４が腐食され故障の原因となっていた。また、ウエ
ハ加熱源４により加熱される高温部と半導体ウエハ１が
設置され反応が行われている反応空間３とが同じである
ため、ウエハ加熱源４やその周辺の高温部からの半導体
ウエハ１及びウエハ表面に形成される薄膜への汚染が生
ずるという課題があった。
【００２１】また、ウエハ保持機構が真空チャック５で
あるため、半導体ウエハ１とウエハ保持機構との空間に
真空層ができて両者の間の熱抵抗が著しく大きくなり、
成膜時に半導体ウエハ１を高温（例えば６００℃から８
００℃）に加熱するためにはウエハ加熱源４の高温化を
図らなければならなかった。さらに、ウエハ加熱源４の
発熱分布にバラツキがある場合、半導体ウエハ１の温度
分布を均一にすることができないという課題があった。
あるため、半導体ウエハ１とウエハ保持機構との空間に
真空層ができて両者の間の熱抵抗が著しく大きくなり、
成膜時に半導体ウエハ１を高温（例えば６００℃から８
００℃）に加熱するためにはウエハ加熱源４の高温化を
図らなければならなかった。さらに、ウエハ加熱源４の
発熱分布にバラツキがある場合、半導体ウエハ１の温度
分布を均一にすることができないという課題があった。
【００２２】次に、第３従来例のガスシール部を有する
半導体製造装置にあっては、特開平２−１４３５２６号
公報で示されているような数Ｔｏｒｒ程度の減圧下では
反応ガスの拡散の効果が大きくなり、この拡散を阻止し
て反応ガスの侵入を防ぐためには大量の不活性ガスの導
入が必要となる。そのうえ、その不活性ガスは狭い隙間
部分から反応室に導入される構成となっており、少量で
も反応副生成物が付着した場合には反応室内に吹き出し
てしまうという課題があった。
半導体製造装置にあっては、特開平２−１４３５２６号
公報で示されているような数Ｔｏｒｒ程度の減圧下では
反応ガスの拡散の効果が大きくなり、この拡散を阻止し
て反応ガスの侵入を防ぐためには大量の不活性ガスの導
入が必要となる。そのうえ、その不活性ガスは狭い隙間
部分から反応室に導入される構成となっており、少量で
も反応副生成物が付着した場合には反応室内に吹き出し
てしまうという課題があった。
【００２３】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、半導体ウエハ及びウエハ表面に形
成される薄膜の汚染や高温部へのダストの付着を防止
し、ウエハ保持機構が真空チャック方式の場合、そのと
きのウエハとウエハ保持機構との温度差を小さくし、ウ
エハ加熱源に発熱分布の不均一があってもウエハを均一
に加熱できる半導体製造装置を提供することを目的とす
る。
めになされたもので、半導体ウエハ及びウエハ表面に形
成される薄膜の汚染や高温部へのダストの付着を防止
し、ウエハ保持機構が真空チャック方式の場合、そのと
きのウエハとウエハ保持機構との温度差を小さくし、ウ
エハ加熱源に発熱分布の不均一があってもウエハを均一
に加熱できる半導体製造装置を提供することを目的とす
る。
【００２４】また、この発明は、ガスシール面の内側に
反応ガスが拡散されてきても反応副生成物を付着させな
いことにより、ダスト汚染が少なく、メンテナンス時の
作業が簡便な半導体製造装置を提供することを目的とし
ている。
反応ガスが拡散されてきても反応副生成物を付着させな
いことにより、ダスト汚染が少なく、メンテナンス時の
作業が簡便な半導体製造装置を提供することを目的とし
ている。
【００２５】さらに、この発明は、反応ガスの混合を十
分に行なうことにより、均一な膜厚分布を有する半導体
用薄膜を得るとともに、ノズル系を加熱制御して発塵や
反応ガス流路の目詰まりの原因となる反応副生成物の形
成を防止できる半導体製造装置を提供することを目的と
する。
分に行なうことにより、均一な膜厚分布を有する半導体
用薄膜を得るとともに、ノズル系を加熱制御して発塵や
反応ガス流路の目詰まりの原因となる反応副生成物の形
成を防止できる半導体製造装置を提供することを目的と
する。
【００２６】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体製
造装置は、反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保
持機構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱源と
を有し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウエハ
上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記ウエ
ハ加熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間とを分
離する仕切り部材を設け、この仕切り部材に熱源室と反
応空間よりも圧力の低い領域を設けたものである。
造装置は、反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保
持機構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱源と
を有し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウエハ
上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記ウエ
ハ加熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間とを分
離する仕切り部材を設け、この仕切り部材に熱源室と反
応空間よりも圧力の低い領域を設けたものである。
【００２７】この発明に係る半導体製造装置は、熱源室
の圧力を可変としたものである。
の圧力を可変としたものである。
【００２８】この発明に係る半導体製造装置は、ウエハ
保持機構が真空チャック方式であり、真空チャックの排
気を前記仕切り部材の低圧領域の排気と兼ねたものであ
る。
保持機構が真空チャック方式であり、真空チャックの排
気を前記仕切り部材の低圧領域の排気と兼ねたものであ
る。
【００２９】この発明に係る半導体製造装置は、ウエハ
保持機構が真空チャック方式であり、仕切り部材を真空
チャック板で兼ねたものである。
保持機構が真空チャック方式であり、仕切り部材を真空
チャック板で兼ねたものである。
【００３０】この発明に係る半導体製造装置は、ウエハ
保持機構が真空チャック方式であり、真空チャック板の
ウエハ面側とウエハ間の圧力を反応空間よりも低圧に可
変としたものである。
保持機構が真空チャック方式であり、真空チャック板の
ウエハ面側とウエハ間の圧力を反応空間よりも低圧に可
変としたものである。
【００３１】この発明に係る半導体製造装置は、仕切り
部材を熱伝導率の高い部材で構成したものである。
部材を熱伝導率の高い部材で構成したものである。
【００３２】この発明に係る半導体製造装置は、仕切り
部材を赤外線透過部材で構成したものである。
部材を赤外線透過部材で構成したものである。
【００３３】この発明に係る半導体製造装置は、仕切り
部材に凹凸を設けたものである。
部材に凹凸を設けたものである。
【００３４】この発明に係る半導体製造装置は、ウエハ
加熱源がヒータであり、このヒータと前記仕切り部材と
の距離を可変としたものである。
加熱源がヒータであり、このヒータと前記仕切り部材と
の距離を可変としたものである。
【００３５】この発明に係る半導体製造装置は、仕切り
部材を少なくとも分離された２部材で構成したものであ
る。
部材を少なくとも分離された２部材で構成したものであ
る。
【００３６】この発明に係る半導体製造装置は、反応室
内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機構と、半導体
ウエハを加熱するウエハ加熱源とを有し、前記反応室に
反応ガスを供給して半導体ウエハ上に薄膜形成を行う半
導体製造装置において、前記ウエハ加熱源のある熱源室
と前記反応室内の反応空間とを分離する仕切り部材を設
け、この仕切り部材と前記ウエハ加熱源の少なくとも一
方を回転駆動可能な構造としたものである。
内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機構と、半導体
ウエハを加熱するウエハ加熱源とを有し、前記反応室に
反応ガスを供給して半導体ウエハ上に薄膜形成を行う半
導体製造装置において、前記ウエハ加熱源のある熱源室
と前記反応室内の反応空間とを分離する仕切り部材を設
け、この仕切り部材と前記ウエハ加熱源の少なくとも一
方を回転駆動可能な構造としたものである。
【００３７】この発明に係る半導体製造装置は、反応室
内に装填された半導体ウエハに反応ガスを用いて薄膜形
成を行う半導体製造装置において、前記反応室のガスシ
ール部内側全周にわたって溝を設け、この溝を真空排気
する構成としたものである。
内に装填された半導体ウエハに反応ガスを用いて薄膜形
成を行う半導体製造装置において、前記反応室のガスシ
ール部内側全周にわたって溝を設け、この溝を真空排気
する構成としたものである。
【００３８】この発明に係る半導体製造装置は、反応室
内に装填された半導体ウエハに反応ガスを用いて薄膜形
成を行う半導体製造装置において、前記反応室のガスシ
ール部内側全周にわたって２重の溝を設け、これら溝の
うちガスシール部に近い第１の溝を真空排気すると同時
に他の第２の溝には不活性ガスを導入する構成としたも
のである。
内に装填された半導体ウエハに反応ガスを用いて薄膜形
成を行う半導体製造装置において、前記反応室のガスシ
ール部内側全周にわたって２重の溝を設け、これら溝の
うちガスシール部に近い第１の溝を真空排気すると同時
に他の第２の溝には不活性ガスを導入する構成としたも
のである。
【００３９】この発明に係る半導体製造装置は、反応ガ
スとして副生成物を発生しやすいガス、例えば塩素系ガ
スとアンモニアガスを用いたものである。
スとして副生成物を発生しやすいガス、例えば塩素系ガ
スとアンモニアガスを用いたものである。
【００４０】この発明に係る半導体製造装置は、前記溝
を真空排気するためのポンプを真空チャック用のポンプ
と兼ねたものである。
を真空排気するためのポンプを真空チャック用のポンプ
と兼ねたものである。
【００４１】この発明に係る半導体製造装置は、半導体
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、前記反応ガスを混合
するツイスト状流路を設けたものである。
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、前記反応ガスを混合
するツイスト状流路を設けたものである。
【００４２】この発明に係る半導体製造装置は、半導体
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、拡大部と狭小部を有
する第１の反応ガス流路と、この第１の反応ガス流路に
交差する方向から第２の反応ガスを導入する噴射口とを
設けたものである。
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、拡大部と狭小部を有
する第１の反応ガス流路と、この第１の反応ガス流路に
交差する方向から第２の反応ガスを導入する噴射口とを
設けたものである。
【００４３】この発明に係る半導体製造装置は、半導体
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、拡大部と狭小部を有
する第１の反応ガス流路と、この第１の反応ガス流路を
流れる第１の反応ガスに比べ流量の少ない第２の反応ガ
スを、これに交差する方向から導入する噴射口とを設け
たものである。
ウエハが装填された反応室にガスノズルを介して複数種
の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導体製造装置に
おいて、前記ガスノズルの手前に、拡大部と狭小部を有
する第１の反応ガス流路と、この第１の反応ガス流路を
流れる第１の反応ガスに比べ流量の少ない第２の反応ガ
スを、これに交差する方向から導入する噴射口とを設け
たものである。
【００４４】この発明に係る半導体製造装置は、前記ガ
スノズルの手前の流路を１００℃以上６００℃以下に加
熱する構成としたものである。
スノズルの手前の流路を１００℃以上６００℃以下に加
熱する構成としたものである。
【００４５】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による半
導体製造装置を示す断面図であり、図５９から図６１と
同一または相当部分には同一符号を付して説明する。図
１において、１は半導体ウエハ、２は半導体ウエハ１を
収容する反応室、３は反応空間、４は半導体ウエハ１を
加熱するためのウエハ加熱源、５は半導体ウエハ１を搭
載する真空チャック、６は反応室２に反応ガスを供給す
るガスノズル、７は反応ガス排気路、８は真空チャック
排気路、９は反応ガス排気路７を通過してきた反応後の
ガスから反応副生成物を取り除く後段トラップである。
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による半
導体製造装置を示す断面図であり、図５９から図６１と
同一または相当部分には同一符号を付して説明する。図
１において、１は半導体ウエハ、２は半導体ウエハ１を
収容する反応室、３は反応空間、４は半導体ウエハ１を
加熱するためのウエハ加熱源、５は半導体ウエハ１を搭
載する真空チャック、６は反応室２に反応ガスを供給す
るガスノズル、７は反応ガス排気路、８は真空チャック
排気路、９は反応ガス排気路７を通過してきた反応後の
ガスから反応副生成物を取り除く後段トラップである。
【００４６】次に動作について説明する。半導体ウエハ
１は真空チャック５に搭載された後、真空チャック５に
開口している真空チャック排気路８から真空排気され、
反応空間３との差圧力によって吸着固定される。さらに
半導体ウエハ１はウエハ加熱源４によって真空チャック
５を介して高温に加熱される。しかるのち、ガスノズル
６から反応ガスを反応室２内に供給すると、高温になっ
ている半導体ウエハ１の表面では熱化学反応によって薄
膜が形成される。一方、反応後のガスは反応ガス排気路
７を経由して後段トラップ９に至り、ここで反応副生成
物を取除かれた上で排気される。
１は真空チャック５に搭載された後、真空チャック５に
開口している真空チャック排気路８から真空排気され、
反応空間３との差圧力によって吸着固定される。さらに
半導体ウエハ１はウエハ加熱源４によって真空チャック
５を介して高温に加熱される。しかるのち、ガスノズル
６から反応ガスを反応室２内に供給すると、高温になっ
ている半導体ウエハ１の表面では熱化学反応によって薄
膜が形成される。一方、反応後のガスは反応ガス排気路
７を経由して後段トラップ９に至り、ここで反応副生成
物を取除かれた上で排気される。
【００４７】図２はこの発明の実施の形態１による半導
体製造装置の要部、すなわち図１の要部を示す拡大断面
図である。同図において、５は真空チャック方式のウエ
ハ保持機構を構成する真空チャック板であり、この真空
チャック板５は熱源室２１５と反応空間３とを仕切る仕
切り部材を兼ねている。４はウエハ加熱源であり、この
実施の形態１ではヒータが用いられている。ウエハ加熱
源４は真空チャック板５に近接もしくは密着して設置さ
れている。２０８は真空チャック板５の熱源室２１５と
反応空間３との空間を隔離するために設られたリング状
空間隔離板、２１０は圧力制御器、２１１は圧力測定
器、２１２はガス供給部、３は反応空間、２１４はリン
グ状空間隔離板２０８と仕切り部材５により分離された
空間、２１５は熱源室である。
体製造装置の要部、すなわち図１の要部を示す拡大断面
図である。同図において、５は真空チャック方式のウエ
ハ保持機構を構成する真空チャック板であり、この真空
チャック板５は熱源室２１５と反応空間３とを仕切る仕
切り部材を兼ねている。４はウエハ加熱源であり、この
実施の形態１ではヒータが用いられている。ウエハ加熱
源４は真空チャック板５に近接もしくは密着して設置さ
れている。２０８は真空チャック板５の熱源室２１５と
反応空間３との空間を隔離するために設られたリング状
空間隔離板、２１０は圧力制御器、２１１は圧力測定
器、２１２はガス供給部、３は反応空間、２１４はリン
グ状空間隔離板２０８と仕切り部材５により分離された
空間、２１５は熱源室である。
【００４８】反応室２のほぼ中央部にガスノズル６が真
上に向けて設置されている。ガスノズル６と真空チャッ
ク板５との間に、半導体ウエハ１が処理面をガスノズル
６に向けて水平に設置され、この半導体ウエハ１は真空
チャック板５により真空吸着されている。真空チャック
板５はリング状空間隔離板２０８により密着して保持さ
れている。リング状空間隔離板２０８は石英ガラスなど
の熱伝導率の低い材料により形成され、反応室２に密着
して保持されている。
上に向けて設置されている。ガスノズル６と真空チャッ
ク板５との間に、半導体ウエハ１が処理面をガスノズル
６に向けて水平に設置され、この半導体ウエハ１は真空
チャック板５により真空吸着されている。真空チャック
板５はリング状空間隔離板２０８により密着して保持さ
れている。リング状空間隔離板２０８は石英ガラスなど
の熱伝導率の低い材料により形成され、反応室２に密着
して保持されている。
【００４９】真空チャック板５のチャック溝は独立した
２つの空間２０９ａ、２０９ｂに分割されており各々を
独立で排気するための真空排気孔２０４ａ、２０４ｂが
設けられている。真空排気孔２０４ａ、２０４ｂにはそ
れぞれ圧力制御器２１０ａ、２１０ｂおよび圧力測定器
２１１ａ、２１１ｂが設置され、２つの空間２０９ａ、
２０９ｂの圧力は独自に制御している。また、空間２１
４は圧力制御器２１０ａ、２１０ｂにより排気される。
２つの空間２０９ａ、２０９ｂに分割されており各々を
独立で排気するための真空排気孔２０４ａ、２０４ｂが
設けられている。真空排気孔２０４ａ、２０４ｂにはそ
れぞれ圧力制御器２１０ａ、２１０ｂおよび圧力測定器
２１１ａ、２１１ｂが設置され、２つの空間２０９ａ、
２０９ｂの圧力は独自に制御している。また、空間２１
４は圧力制御器２１０ａ、２１０ｂにより排気される。
【００５０】なお、真空チャック板５は窒化シリコン、
炭化シリコン、窒化アルミニウム、カーボングラファイ
ト、カーボングラファイトに炭化シリコン膜をコーティ
ングしたものなどの熱伝導率の高い材料より形成されて
いる。
炭化シリコン、窒化アルミニウム、カーボングラファイ
ト、カーボングラファイトに炭化シリコン膜をコーティ
ングしたものなどの熱伝導率の高い材料より形成されて
いる。
【００５１】熱源室２１５には、圧力制御器２１０、圧
力測定器２１１、ガス供給部２１２が設けられ、熱源室
２１５の気体の種類及び圧力の調整が可能な構成となっ
ている。
力測定器２１１、ガス供給部２１２が設けられ、熱源室
２１５の気体の種類及び圧力の調整が可能な構成となっ
ている。
【００５２】次に動作について説明する。まず、搬送装
置（図示せず）によって半導体ウエハ１を搬送し、真空
チャック板５に設置し圧力制御器２１０ａ、２１０ｂに
より真空排気し半導体ウエハ１を吸着する。このとき空
間２１４は反応空間３、熱源室２１５より真空度が高く
なるように設定される。この後、半導体ウエハ１の処理
面に対向するガスノズル６より反応ガスを噴出する。こ
のとき、ウエハ加熱源４により真空チャック板５を介し
半導体ウエハ１が加熱されているため、反応ガスは半導
体ウエハ１上で熱化学反応を起こし薄膜が形成される。
置（図示せず）によって半導体ウエハ１を搬送し、真空
チャック板５に設置し圧力制御器２１０ａ、２１０ｂに
より真空排気し半導体ウエハ１を吸着する。このとき空
間２１４は反応空間３、熱源室２１５より真空度が高く
なるように設定される。この後、半導体ウエハ１の処理
面に対向するガスノズル６より反応ガスを噴出する。こ
のとき、ウエハ加熱源４により真空チャック板５を介し
半導体ウエハ１が加熱されているため、反応ガスは半導
体ウエハ１上で熱化学反応を起こし薄膜が形成される。
【００５３】この際、真空チャック板５とリング状空間
隔離板２０８ａ、２０８ｂにより熱源室２１５と反応空
間３が仕切られ、しかも空間２１４の圧力を反応空間３
及び熱源室２１５よりも圧力を低く設定するため、反応
ガスが熱源室２１５に拡散することがなくヒータ４への
付着や反応ガスが腐食性ガスの場合のヒータ４や高温部
材の腐食を防止できる。また、ウエハ加熱源４による半
導体ウエハ１及び半導体ウエハ１表面に形成される薄膜
への汚染を防止することができる。
隔離板２０８ａ、２０８ｂにより熱源室２１５と反応空
間３が仕切られ、しかも空間２１４の圧力を反応空間３
及び熱源室２１５よりも圧力を低く設定するため、反応
ガスが熱源室２１５に拡散することがなくヒータ４への
付着や反応ガスが腐食性ガスの場合のヒータ４や高温部
材の腐食を防止できる。また、ウエハ加熱源４による半
導体ウエハ１及び半導体ウエハ１表面に形成される薄膜
への汚染を防止することができる。
【００５４】さらに、熱源室２１５の気体の種類を調整
できるとともに、熱源室２１５の気体の圧力を調整でき
るのでウエハ加熱源４と仕切り部材５間の気体の熱伝導
効果を増減することができる。また、空間２０９ａ、２
０９ｂに気体を導入するため気体の熱伝導効果があり、
真空チャック板５が熱伝導率の高い材料より形成されて
いることとあいまって、真空チャック板５と半導体ウエ
ハ１間の熱抵抗を小さくすることができる。このため、
ウエハ加熱源の高温化を防止できるとともに、仕切り部
材５面内の温度分布均一性が向上し半導体ウエハ１面内
温度分布均一性が向上するから、ひいては膜厚の均一性
が向上する。
できるとともに、熱源室２１５の気体の圧力を調整でき
るのでウエハ加熱源４と仕切り部材５間の気体の熱伝導
効果を増減することができる。また、空間２０９ａ、２
０９ｂに気体を導入するため気体の熱伝導効果があり、
真空チャック板５が熱伝導率の高い材料より形成されて
いることとあいまって、真空チャック板５と半導体ウエ
ハ１間の熱抵抗を小さくすることができる。このため、
ウエハ加熱源の高温化を防止できるとともに、仕切り部
材５面内の温度分布均一性が向上し半導体ウエハ１面内
温度分布均一性が向上するから、ひいては膜厚の均一性
が向上する。
【００５５】くわえて、本実施例の装置では、真空チャ
ック板によって仕切り部材を兼用でき、真空吸引用の排
気と仕切り部材内の空間の排気とが同一系統で行なわれ
るので、装置の小型かつ安価となる。
ック板によって仕切り部材を兼用でき、真空吸引用の排
気と仕切り部材内の空間の排気とが同一系統で行なわれ
るので、装置の小型かつ安価となる。
【００５６】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２による半導体製造装置の要部を示す断面図である。
この実施の形態２による半導体製造装置において、真空
チャック板５は透明石英ガラスや単結晶サファイアなど
の赤外線透過部材により形成されている。
態２による半導体製造装置の要部を示す断面図である。
この実施の形態２による半導体製造装置において、真空
チャック板５は透明石英ガラスや単結晶サファイアなど
の赤外線透過部材により形成されている。
【００５７】この実施の形態２によれば、ウエハ加熱源
４から放射される赤外線により半導体ウエハ１が直接加
熱できるため、急速高温加熱ができる。
４から放射される赤外線により半導体ウエハ１が直接加
熱できるため、急速高温加熱ができる。
【００５８】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、受熱面側にリン
グ状の凹型溝５ａが設けられている。また、ウエハ保持
機構は例えば機械的な保持具２１６により保持する構成
とされている。
態３による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、受熱面側にリン
グ状の凹型溝５ａが設けられている。また、ウエハ保持
機構は例えば機械的な保持具２１６により保持する構成
とされている。
【００５９】この実施の形態３によれば、仕切り部材５
面内の熱抵抗を調整できるため、仕切り部材５の温度分
布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。
面内の熱抵抗を調整できるため、仕切り部材５の温度分
布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。
【００６０】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、ウエハ加熱源は
ヒータ４である。仕切り部材５のヒータ面側に例えば凸
部５ｂを設け、仕切り部材５とヒータ４間の距離をヒー
タ面内で調整している。また、ウエハ保持機構は例えば
機械的な保持具２１６により保持する構成とされてい
る。
態４による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、ウエハ加熱源は
ヒータ４である。仕切り部材５のヒータ面側に例えば凸
部５ｂを設け、仕切り部材５とヒータ４間の距離をヒー
タ面内で調整している。また、ウエハ保持機構は例えば
機械的な保持具２１６により保持する構成とされてい
る。
【００６１】この実施の形態４によれば、仕切り部材５
とウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗を
調整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を取
り込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向上
し、半導体ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
とウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗を
調整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を取
り込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向上
し、半導体ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
【００６２】実施の形態５．図６はこの発明の実施の形
態５による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、ウエハ加熱源は
ヒータ４である。仕切り部材５のヒータ面側に例えば凸
部５ｃを設け、ヒータ４の側面から放射される赤外線を
受光している。また、ウエハ支持機構は例えば機械的な
保持具２１６により保持する構成とされている。
態５による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５は仕切り部材であり、ウエハ加熱源は
ヒータ４である。仕切り部材５のヒータ面側に例えば凸
部５ｃを設け、ヒータ４の側面から放射される赤外線を
受光している。また、ウエハ支持機構は例えば機械的な
保持具２１６により保持する構成とされている。
【００６３】この実施の形態５においても、仕切り部材
５とウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗
を調整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を
取り込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向
上し、ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
５とウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗
を調整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を
取り込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向
上し、ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
【００６４】実施の形態６．図７はこの発明の実施の形
態６による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５ｄ、５ｅは仕切り部材であり、ウエハ
加熱源はヒータ４である。また、ウエハ支持機構は例え
ば機械的な保持具２１６により構成されている。
態６による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、５ｄ、５ｅは仕切り部材であり、ウエハ
加熱源はヒータ４である。また、ウエハ支持機構は例え
ば機械的な保持具２１６により構成されている。
【００６５】この実施の形態６によれば、仕切り部材５
を少なくとも２部材で構成しているため、仕切り部材面
内の温度分布均一性が向上し半導体ウエハ１の面内温度
分布均一性が向上する。
を少なくとも２部材で構成しているため、仕切り部材面
内の温度分布均一性が向上し半導体ウエハ１の面内温度
分布均一性が向上する。
【００６６】実施の形態７．図８はこの発明の実施の形
態７による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、２２０はヒータ回転機構部である。この
ヒータ回転機構部２２０によってヒータ４を仕切り部材
５と相対的に回転させることが可能である。また、ウエ
ハ支持機構は例えば機械的な保持具２１６により構成さ
れている。
態７による半導体製造装置の要部を示す断面図であり、
同図において、２２０はヒータ回転機構部である。この
ヒータ回転機構部２２０によってヒータ４を仕切り部材
５と相対的に回転させることが可能である。また、ウエ
ハ支持機構は例えば機械的な保持具２１６により構成さ
れている。
【００６７】この実施の形態７によれば、ウエハ加熱源
４を回転させることにより、ウエハ加熱源４の円周方向
の発熱分布不均一を矯正し、仕切り部材５の温度分布均
一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上する。
４を回転させることにより、ウエハ加熱源４の円周方向
の発熱分布不均一を矯正し、仕切り部材５の温度分布均
一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上する。
【００６８】参考例１．図９は参考例１の半導体製造装
置を示す断面図であり、同図において、５は仕切り部材
であり、熱源室２１５と反応空間３の空間を分離し気体
の出入りや不純物によるウエハの汚染防止を行ってい
る。この参考例１においては、仕切り部材５と反応室２
ａとの間のシールを、２１７のＯリングやガスケットに
より行っている。
置を示す断面図であり、同図において、５は仕切り部材
であり、熱源室２１５と反応空間３の空間を分離し気体
の出入りや不純物によるウエハの汚染防止を行ってい
る。この参考例１においては、仕切り部材５と反応室２
ａとの間のシールを、２１７のＯリングやガスケットに
より行っている。
【００６９】参考例２．図１０は参考例２の半導体製造
装置を示す断面図であり、同図において、５は仕切り部
材である。この参考例２においては、仕切り部材５と反
応室２ａ、２ｂとのシールは面シールにより行われてい
る。仕切り部材５を用いて熱源室２１５と反応空間３を
分離するためのシール方法は他の方法を用いても構わな
い。
装置を示す断面図であり、同図において、５は仕切り部
材である。この参考例２においては、仕切り部材５と反
応室２ａ、２ｂとのシールは面シールにより行われてい
る。仕切り部材５を用いて熱源室２１５と反応空間３を
分離するためのシール方法は他の方法を用いても構わな
い。
【００７０】実施の形態８．図１１はこの発明の実施の
形態８による半導体製造装置のガスシール部を示す断面
図である。同図において、１は半導体ウエハ、２は反応
室、４はウエハ加熱源、５は真空チャック（仕切り部
材）である。３０４はフランジ、３０５はガスシールを
行なうＯリング、３０６はＯリング冷却用の水冷部、３
０７はガスシール内側全周にわたって設けられた溝であ
り、３０８は上記溝３０７を真空排気するためのガス流
路、７は反応ガス排気路、８は真空チャック排気路であ
る。
形態８による半導体製造装置のガスシール部を示す断面
図である。同図において、１は半導体ウエハ、２は反応
室、４はウエハ加熱源、５は真空チャック（仕切り部
材）である。３０４はフランジ、３０５はガスシールを
行なうＯリング、３０６はＯリング冷却用の水冷部、３
０７はガスシール内側全周にわたって設けられた溝であ
り、３０８は上記溝３０７を真空排気するためのガス流
路、７は反応ガス排気路、８は真空チャック排気路であ
る。
【００７１】次に動作について説明する。半導体ウエハ
１上に薄膜を形成する場合、半導体ウエハ１を反応室２
内に搬入し、反応室２内を例えば数１０Ｔｏｒｒ程度の
減圧に保ち、ウエハ加熱源４により、半導体ウエハ１を
加熱する一方、側壁加熱用ヒータ（図示せず）によって
側壁温度を２００℃前後に制御する。一方、ガスシール
部から反応室２までの上下フランジ面の隙間部分は、真
空排気用溝３０７および、ガス流路３０８を介して真空
ポンプ（図示せず）によって真空引きし、所定の圧力以
下にする。しかる後、反応ガスを反応室２内に導入し、
半導体ウエハ１上で熱化学反応を起こし薄膜が形成され
る。
１上に薄膜を形成する場合、半導体ウエハ１を反応室２
内に搬入し、反応室２内を例えば数１０Ｔｏｒｒ程度の
減圧に保ち、ウエハ加熱源４により、半導体ウエハ１を
加熱する一方、側壁加熱用ヒータ（図示せず）によって
側壁温度を２００℃前後に制御する。一方、ガスシール
部から反応室２までの上下フランジ面の隙間部分は、真
空排気用溝３０７および、ガス流路３０８を介して真空
ポンプ（図示せず）によって真空引きし、所定の圧力以
下にする。しかる後、反応ガスを反応室２内に導入し、
半導体ウエハ１上で熱化学反応を起こし薄膜が形成され
る。
【００７２】この際、反応室２の内壁を、ある一定温度
（ＴＸ）２１１℃以上に制御しておけば、反応室２の内
壁には塩化アンモニウムは、固体として付着せずにガス
として反応ガス排気路７を介して反応室外に排出でき
る。
（ＴＸ）２１１℃以上に制御しておけば、反応室２の内
壁には塩化アンモニウムは、固体として付着せずにガス
として反応ガス排気路７を介して反応室外に排出でき
る。
【００７３】図１２は窒素ケイ素膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を形
成する場合のジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）ガスと
アンモニア（ＮＨ3 ）ガスとの反応による反応副生成物
である塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）の飽和蒸気圧と
温度との関係を示すグラフである。この飽和蒸気圧が反
応室２の圧力である１０Ｔｏｒｒと等しくなるような時
にＴＸは約２１１℃となるので、内壁をＴＸ以上に制御
すれば良い。
成する場合のジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）ガスと
アンモニア（ＮＨ3 ）ガスとの反応による反応副生成物
である塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）の飽和蒸気圧と
温度との関係を示すグラフである。この飽和蒸気圧が反
応室２の圧力である１０Ｔｏｒｒと等しくなるような時
にＴＸは約２１１℃となるので、内壁をＴＸ以上に制御
すれば良い。
【００７４】また、水冷部３０６のの通水量を制御する
ことで、Ｏリング３０５近傍の温度を、Ｏリング使用範
囲の１００℃程度まで低下させることができる。しか
も、このように１００℃程度まで冷却しても、上記ガス
シール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分の圧
力を０．０２Ｔｏｒｒ以下に真空排気すれば、前述の塩
化アンモニウムの飽和蒸気圧特性より、このシール部分
にも塩化アンモニウムを個体として付着させることなく
排出することが可能となる。
ことで、Ｏリング３０５近傍の温度を、Ｏリング使用範
囲の１００℃程度まで低下させることができる。しか
も、このように１００℃程度まで冷却しても、上記ガス
シール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分の圧
力を０．０２Ｔｏｒｒ以下に真空排気すれば、前述の塩
化アンモニウムの飽和蒸気圧特性より、このシール部分
にも塩化アンモニウムを個体として付着させることなく
排出することが可能となる。
【００７５】なお、上記ガスシール部から反応室２まで
のフランジ面の隙間部分の真空排気を行なうと、反応室
２からの反応ガスの流入量の程度によって、反応圧力へ
の影響が懸念されるが、例えば、８インチサイズのウエ
ハを収納する反応室２において、フランジの金属面の摺
合わせでの平均隙間が５μｍ程度となることから、その
コンダクタンスを算出し、反応室２の圧力を１０Ｔｏｒ
ｒ、真空排気溝３０７の圧力を０．０２Ｔｏｒｒとし
て、反応室２からの反応ガスの流入量を下記式（１）に
よって算出すると１．５４ＳＣＣＭと僅かな値となる。
のフランジ面の隙間部分の真空排気を行なうと、反応室
２からの反応ガスの流入量の程度によって、反応圧力へ
の影響が懸念されるが、例えば、８インチサイズのウエ
ハを収納する反応室２において、フランジの金属面の摺
合わせでの平均隙間が５μｍ程度となることから、その
コンダクタンスを算出し、反応室２の圧力を１０Ｔｏｒ
ｒ、真空排気溝３０７の圧力を０．０２Ｔｏｒｒとし
て、反応室２からの反応ガスの流入量を下記式（１）に
よって算出すると１．５４ＳＣＣＭと僅かな値となる。
【００７６】 Ｑ ＝ Ｃ（Ｐ1 −Ｐ2 ） ・・・（１） この式（１）においてＰ1 は反応室２の圧力、Ｐ2 は真
空排気溝３０７の圧力であり、Ｃは反応室２から真空排
気溝３０７までの隙間部分のコンダクタンスである。
空排気溝３０７の圧力であり、Ｃは反応室２から真空排
気溝３０７までの隙間部分のコンダクタンスである。
【００７７】なお、１．５４ＳＣＣＭという値は反応室
２に導入する反応ガスの１／１００以下であることか
ら、反応圧力及び反応プロセスへの影響は無視すること
ができる。実際にこの装置で薄膜を形成したところ、反
応室圧力及び反応プロセスに悪影響を与えることなく、
ガスシール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分
に反応副生成物である塩化アンモニウムの付着は認めら
れなかった。
２に導入する反応ガスの１／１００以下であることか
ら、反応圧力及び反応プロセスへの影響は無視すること
ができる。実際にこの装置で薄膜を形成したところ、反
応室圧力及び反応プロセスに悪影響を与えることなく、
ガスシール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分
に反応副生成物である塩化アンモニウムの付着は認めら
れなかった。
【００７８】実施の形態９．図１３はこの発明の実施の
形態９による半導体製造装置のガスシール部を示す断面
図である。同図において、３１１は真空排気溝３０７の
更に内側全周に設けた不活性ガス導入溝、３１２は不活
性ガス導入路である。真空排気溝３０７から排気される
ガスの一部を不活性ガス導入溝３１１に導入された不活
性ガスで補給することにより、反応室２から流入する反
応ガスの量を抑制できる。このため、反応室２の圧力が
比較的高い場合や、使用する反応ガスの総流入量が少な
い場合に効果的に働く。
形態９による半導体製造装置のガスシール部を示す断面
図である。同図において、３１１は真空排気溝３０７の
更に内側全周に設けた不活性ガス導入溝、３１２は不活
性ガス導入路である。真空排気溝３０７から排気される
ガスの一部を不活性ガス導入溝３１１に導入された不活
性ガスで補給することにより、反応室２から流入する反
応ガスの量を抑制できる。このため、反応室２の圧力が
比較的高い場合や、使用する反応ガスの総流入量が少な
い場合に効果的に働く。
【００７９】実施の形態１０．図１４はこの発明の実施
の形態１０による半導体製造装置のガスシール部を示す
断面図である。同図において、３１３は真空チャック排
気路８を開閉する空気操作弁、３１４、３１５は手動
弁、３１６は真空チャックとガスシール部内側の溝の真
空排気を兼ねた真空ポンプである。このように真空チャ
ック排気用ポンプと兼ねることにより、新たにポンプを
設置する必要がなく、真空排気系が複雑にならず、また
コストを低減することが出来る。
の形態１０による半導体製造装置のガスシール部を示す
断面図である。同図において、３１３は真空チャック排
気路８を開閉する空気操作弁、３１４、３１５は手動
弁、３１６は真空チャックとガスシール部内側の溝の真
空排気を兼ねた真空ポンプである。このように真空チャ
ック排気用ポンプと兼ねることにより、新たにポンプを
設置する必要がなく、真空排気系が複雑にならず、また
コストを低減することが出来る。
【００８０】実施の形態１１．図１５はこの発明の実施
の形態１１による半導体製造装置が備えたガスノズルを
示す断面図、図１６は図１５のガスノズルを使って成膜
した薄膜の膜厚分布を示す膜厚分布図である。図１５に
おいて、１は半導体ウエハ、５１はサセプタ、４はウエ
ハ加熱源、６０４は第１の反応ガスの流入口、６０５は
第２の反応ガスの流入口、６０６は混合ガス輸送路、６
はガスノズル、３は反応空間、７は反応ガス排気路、６
１０はツイスト状反応ガス混合部、６１１は拡大部・狭
小部を設けた第１の反応ガス流路、６１２は第２の反応
ガスの噴射口である。
の形態１１による半導体製造装置が備えたガスノズルを
示す断面図、図１６は図１５のガスノズルを使って成膜
した薄膜の膜厚分布を示す膜厚分布図である。図１５に
おいて、１は半導体ウエハ、５１はサセプタ、４はウエ
ハ加熱源、６０４は第１の反応ガスの流入口、６０５は
第２の反応ガスの流入口、６０６は混合ガス輸送路、６
はガスノズル、３は反応空間、７は反応ガス排気路、６
１０はツイスト状反応ガス混合部、６１１は拡大部・狭
小部を設けた第１の反応ガス流路、６１２は第２の反応
ガスの噴射口である。
【００８１】次に動作について説明する。上記のように
構成されたシリコン窒化膜を形成するための枚葉式減圧
ＣＶＤ装置においては、例えば第１の反応ガスとしてＮ
2 ガスで希釈されたＮＨ3 ガスが用いられ、それぞれ流
量として例えば５５０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍが供給さ
れる。そして、この第１の反応ガスは厚みが薄く絞られ
た拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１に
導かれる。
構成されたシリコン窒化膜を形成するための枚葉式減圧
ＣＶＤ装置においては、例えば第１の反応ガスとしてＮ
2 ガスで希釈されたＮＨ3 ガスが用いられ、それぞれ流
量として例えば５５０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍが供給さ
れる。そして、この第１の反応ガスは厚みが薄く絞られ
た拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１に
導かれる。
【００８２】第２の反応ガスとしてはＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガ
スが用いられ、流量として前記第１の反応ガスよりも少
ない流量（例えば１０ｓｃｃｍ）が供給される。この第
２の反応ガスは第２の反応ガスの噴射口６１２を通して
先の拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１
に供給され、第１の反応ガスと混合される。この混合さ
れた反応ガスは、さらに混合を促進するためにツイスト
状反応ガス混合部６１０に導入され、この後、混合ガス
輸送路６０６、ガスノズル６を通して半導体ウエハ１に
向けて噴射供給される。半導体ウエハ１はウエハ加熱源
４で７００℃程度に加熱されたサセプタ５１の上に設置
されており、供給されたガスは半導体ウエハ１上で分解
反応した後、反応ガス排気路７から排出・処理される。
スが用いられ、流量として前記第１の反応ガスよりも少
ない流量（例えば１０ｓｃｃｍ）が供給される。この第
２の反応ガスは第２の反応ガスの噴射口６１２を通して
先の拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１
に供給され、第１の反応ガスと混合される。この混合さ
れた反応ガスは、さらに混合を促進するためにツイスト
状反応ガス混合部６１０に導入され、この後、混合ガス
輸送路６０６、ガスノズル６を通して半導体ウエハ１に
向けて噴射供給される。半導体ウエハ１はウエハ加熱源
４で７００℃程度に加熱されたサセプタ５１の上に設置
されており、供給されたガスは半導体ウエハ１上で分解
反応した後、反応ガス排気路７から排出・処理される。
【００８３】以上説明した実施の形態１１によれば、反
応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化させること
によりせん断力を働かせ、渦を形成して反応ガスの混合
を促進できるとともに、この流路をコンパクトな容積の
中に納められる。これにより複数の反応ガスの十分な混
合をガスノズル手前の小スペースの中に実現して、均一
な膜厚分布を有する薄膜が形成できる。
応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化させること
によりせん断力を働かせ、渦を形成して反応ガスの混合
を促進できるとともに、この流路をコンパクトな容積の
中に納められる。これにより複数の反応ガスの十分な混
合をガスノズル手前の小スペースの中に実現して、均一
な膜厚分布を有する薄膜が形成できる。
【００８４】図１６においては、反応圧力を３０Ｔｏｒ
ｒとして、上記装置により成膜した６インチウエハの面
内膜厚分布を示している。従来のノズルにより成膜した
時の膜厚分布である図２１と比較して改善されているこ
とがわかる。
ｒとして、上記装置により成膜した６インチウエハの面
内膜厚分布を示している。従来のノズルにより成膜した
時の膜厚分布である図２１と比較して改善されているこ
とがわかる。
【００８５】なお、上記実施の形態１１では、拡大部・
狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１とこれに直交
する方向の第２の反応ガス６１２の噴射口からなるノズ
ル系、およびツイスト状反応ガス混合部６１０からなる
ノズル系から混合部を構成しているが、どちらか一方で
もよい。また、これらのノズル系はガスノズル６ととも
に半導体ウエハ１に対向するように設置されているが、
半導体ウエハ１と平行に設置して反応ガスを横方向から
半導体ウエハ１に向けて流してもよい。
狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１とこれに直交
する方向の第２の反応ガス６１２の噴射口からなるノズ
ル系、およびツイスト状反応ガス混合部６１０からなる
ノズル系から混合部を構成しているが、どちらか一方で
もよい。また、これらのノズル系はガスノズル６ととも
に半導体ウエハ１に対向するように設置されているが、
半導体ウエハ１と平行に設置して反応ガスを横方向から
半導体ウエハ１に向けて流してもよい。
【００８６】また、上記ノズル系は、副生成物のＮＨ4
Ｃｌがこのノズル系において固化せず、かつ主反応生成
物ＳｉＮがこのノズル系において形成されないように、
１００℃〜６００℃の範囲で加熱しておくことが好まし
い。
Ｃｌがこのノズル系において固化せず、かつ主反応生成
物ＳｉＮがこのノズル系において形成されないように、
１００℃〜６００℃の範囲で加熱しておくことが好まし
い。
【００８７】実施の形態１２．図１７はこの発明の実施
の形態１２による半導体製造装置が備えたガスノズルを
示す断面図である。同図において、６１１は拡大部・狭
小部を設けた第１の反応ガス流路、６１２はその第１の
反応ガス流路６１１と交差する方向の第２の反応ガスの
噴射口である。このような構造のガスノズルを半導体製
造装置に用いてよく、この場合も前記実施の形態１１と
同様の作用効果が得られる。
の形態１２による半導体製造装置が備えたガスノズルを
示す断面図である。同図において、６１１は拡大部・狭
小部を設けた第１の反応ガス流路、６１２はその第１の
反応ガス流路６１１と交差する方向の第２の反応ガスの
噴射口である。このような構造のガスノズルを半導体製
造装置に用いてよく、この場合も前記実施の形態１１と
同様の作用効果が得られる。
【００８８】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、半導
体製造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温
部が存在する熱源室との間に仕切り部材を設け、しかも
両空間より圧力の低い空間を設けた構成としたので、反
応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐ
ことができる。このため、膜材料の純度の向上を図っ
て、半導体の歩留り及び品質を向上させることができる
とともに、熱源の反応ガスによる腐食等の不具合を防止
できるという効果がある。
体製造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温
部が存在する熱源室との間に仕切り部材を設け、しかも
両空間より圧力の低い空間を設けた構成としたので、反
応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐ
ことができる。このため、膜材料の純度の向上を図っ
て、半導体の歩留り及び品質を向上させることができる
とともに、熱源の反応ガスによる腐食等の不具合を防止
できるという効果がある。
【００８９】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在する熱源
室との間に仕切り部材を設け、しかもその仕切り部材に
両空間より圧力の低い空間を設けた構成としたので、反
応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐ
ことができる。また、熱源室の気体の圧力を調整できる
構成としたのでウエハ加熱源と仕切り部材間の気体の熱
伝導効果を増減することができる。このため、膜材料の
純度の向上及びウエハの温度分布の均一化（膜厚の均一
化）を図って、半導体の歩留り及び品質を向上させるこ
とができるとともに、熱源の反応ガスによる腐食等の不
具合を防止できるという効果がある。
る反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在する熱源
室との間に仕切り部材を設け、しかもその仕切り部材に
両空間より圧力の低い空間を設けた構成としたので、反
応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐ
ことができる。また、熱源室の気体の圧力を調整できる
構成としたのでウエハ加熱源と仕切り部材間の気体の熱
伝導効果を増減することができる。このため、膜材料の
純度の向上及びウエハの温度分布の均一化（膜厚の均一
化）を図って、半導体の歩留り及び品質を向上させるこ
とができるとともに、熱源の反応ガスによる腐食等の不
具合を防止できるという効果がある。
【００９０】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在する熱源
室との間に仕切り部材を設け、しかもその仕切り部材に
両空間より圧力の低い空間を形成した構成としたので、
反応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防
ぐことができる。また、ウエハの保持機構が真空チャッ
ク方式であるため、熱源室と反応空間よりも圧力の低い
空間の真空排気と真空チャック方式の真空排気を兼ねる
ことによりウエハを保持できる。このため、膜材料の純
度の向上を図って、半導体の歩留り及び品質を向上させ
ることができるとともに、装置の構成を簡素にして半導
体の生産コストを低減することができるという効果があ
る。
る反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在する熱源
室との間に仕切り部材を設け、しかもその仕切り部材に
両空間より圧力の低い空間を形成した構成としたので、
反応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防
ぐことができる。また、ウエハの保持機構が真空チャッ
ク方式であるため、熱源室と反応空間よりも圧力の低い
空間の真空排気と真空チャック方式の真空排気を兼ねる
ことによりウエハを保持できる。このため、膜材料の純
度の向上を図って、半導体の歩留り及び品質を向上させ
ることができるとともに、装置の構成を簡素にして半導
体の生産コストを低減することができるという効果があ
る。
【００９１】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る仕切り部材が真空チャック板で構成されるため部材の
供用化が図れる。このため、装置の構成を簡素にして半
導体の生産コストを低減することができるという効果が
ある。
る仕切り部材が真空チャック板で構成されるため部材の
供用化が図れる。このため、装置の構成を簡素にして半
導体の生産コストを低減することができるという効果が
ある。
【００９２】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るウエハ保持機構が真空チャック方式であり、真空チャ
ック板とウエハ面間の圧力を変化することにより、真空
チャック板とウエハ間の気体の熱伝導効果を増大できる
構成としたので、ウエハ加熱源の高温化を防止できる。
このため、加熱のための消費電力を低減し、また加熱源
の寿命を増加させることができるという効果がある。
るウエハ保持機構が真空チャック方式であり、真空チャ
ック板とウエハ面間の圧力を変化することにより、真空
チャック板とウエハ間の気体の熱伝導効果を増大できる
構成としたので、ウエハ加熱源の高温化を防止できる。
このため、加熱のための消費電力を低減し、また加熱源
の寿命を増加させることができるという効果がある。
【００９３】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る仕切り部材を熱伝導率の高い部材で構成したので、仕
切り部材面内の温度分布均一性が向上しウエハ面内温度
分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一で良質
な半導体が得られるという効果がある。
る仕切り部材を熱伝導率の高い部材で構成したので、仕
切り部材面内の温度分布均一性が向上しウエハ面内温度
分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一で良質
な半導体が得られるという効果がある。
【００９４】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るウエハ加熱源から放射される赤外線によりウエハが直
接加熱できる構成としたので、急速高温加熱ができる。
このため、処理時間を短縮し、半導体の生産性を高める
ことができるという効果がある。
るウエハ加熱源から放射される赤外線によりウエハが直
接加熱できる構成としたので、急速高温加熱ができる。
このため、処理時間を短縮し、半導体の生産性を高める
ことができるという効果がある。
【００９５】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る仕切り部材面内の熱抵抗を調整できる構成としたの
で、仕切り部材の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内
温度分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一で
良質な半導体が得られるという効果がある。
る仕切り部材面内の熱抵抗を調整できる構成としたの
で、仕切り部材の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内
温度分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一で
良質な半導体が得られるという効果がある。
【００９６】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る、仕切り部材とウエハ加熱源であるヒータとの間の面
内の熱抵抗を調整でき、また、ヒータ側面から放射され
る赤外線を取り込み可能な構成としたので、仕切り部材
の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性
が向上する。このため、膜厚等が均一で良質な半導体が
得られる。
る、仕切り部材とウエハ加熱源であるヒータとの間の面
内の熱抵抗を調整でき、また、ヒータ側面から放射され
る赤外線を取り込み可能な構成としたので、仕切り部材
の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性
が向上する。このため、膜厚等が均一で良質な半導体が
得られる。
【００９７】この発明によれば、仕切り部材を少なくと
も２部材で構成しているため、仕切り部材面内の温度分
布均一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。このため、膜厚等が均一で良質な半導体が得られる
という効果がある。
も２部材で構成しているため、仕切り部材面内の温度分
布均一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。このため、膜厚等が均一で良質な半導体が得られる
という効果がある。
【００９８】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るウエハ加熱源と仕切り部材の少なくとも一方を回転可
能な構成としたので、ウエハ加熱源の円周方向の発熱分
布不均一を矯正し、仕切り部材の温度分布均一性が向上
しウエハ面内温度分布均一性が向上する。このため、膜
厚等が均一で良質な半導体が得られるという効果があ
る。
るウエハ加熱源と仕切り部材の少なくとも一方を回転可
能な構成としたので、ウエハ加熱源の円周方向の発熱分
布不均一を矯正し、仕切り部材の温度分布均一性が向上
しウエハ面内温度分布均一性が向上する。このため、膜
厚等が均一で良質な半導体が得られるという効果があ
る。
【００９９】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るガスシール部内側の溝を排気しているから、ガスシー
ル部から反応室までの上下フランジ面の隙間部分の圧力
を、Ｏリング冷却のため低下した温度における反応副生
成物の飽和蒸気圧以下にすることができる構成としたの
で、反応副生成物を個体として付着させることなく排出
することができる。このため、反応副生成物のガスシー
ル部への目詰り等の不具合が回避されるという効果があ
る。
るガスシール部内側の溝を排気しているから、ガスシー
ル部から反応室までの上下フランジ面の隙間部分の圧力
を、Ｏリング冷却のため低下した温度における反応副生
成物の飽和蒸気圧以下にすることができる構成としたの
で、反応副生成物を個体として付着させることなく排出
することができる。このため、反応副生成物のガスシー
ル部への目詰り等の不具合が回避されるという効果があ
る。
【０１００】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るガスシール部内側のガスシール部に近い方の溝を排気
し、他方の溝には不活性ガスを導入できる構成としたの
で、ガスシール部から反応室までの上下フランジ面の隙
間部分の圧力を、Ｏリング冷却のため低下した温度にお
ける反応副生成物の飽和蒸気圧以下にすることができる
うえに、反応室から流入する反応ガスの流入量を抑制し
つつ、反応副生成物を個体として付着させることなく、
排出することができる。このため、反応副生成物のガス
シール部への目詰り等の不具合をさらに信頼性高く回避
できるという効果がある。
るガスシール部内側のガスシール部に近い方の溝を排気
し、他方の溝には不活性ガスを導入できる構成としたの
で、ガスシール部から反応室までの上下フランジ面の隙
間部分の圧力を、Ｏリング冷却のため低下した温度にお
ける反応副生成物の飽和蒸気圧以下にすることができる
うえに、反応室から流入する反応ガスの流入量を抑制し
つつ、反応副生成物を個体として付着させることなく、
排出することができる。このため、反応副生成物のガス
シール部への目詰り等の不具合をさらに信頼性高く回避
できるという効果がある。
【０１０１】この発明によれば、半導体製造装置におけ
る反応ガスとして副生成物を発生しやすいガス、例えば
塩素系ガスとアンモニアガスを用いているため、反応副
生成物を個体として付着させることなく排出して目詰り
等を防止する効果が特に顕著となるという効果がある。
る反応ガスとして副生成物を発生しやすいガス、例えば
塩素系ガスとアンモニアガスを用いているため、反応副
生成物を個体として付着させることなく排出して目詰り
等を防止する効果が特に顕著となるという効果がある。
【０１０２】この発明によれば、半導体製造装置におけ
るガスシール部内側に設けた溝を真空排気するためのポ
ンプを真空チャック用のポンプと兼ねた構成としたの
で、反応副生成物を個体として付着させることなく排出
して目詰り等を防止する効果があるとともに、構成が簡
単になるという効果がある。
るガスシール部内側に設けた溝を真空排気するためのポ
ンプを真空チャック用のポンプと兼ねた構成としたの
で、反応副生成物を個体として付着させることなく排出
して目詰り等を防止する効果があるとともに、構成が簡
単になるという効果がある。
【０１０３】この発明によれば、ガスノズルの手前に反
応ガス混合用のツイスト状流路を設けるように構成した
ので、反応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化さ
せることにより、せん断力を働かせ、渦を形成して反応
ガスの混合を促進できるとともに、前記流路をコンパク
トな容積の中に納めることができ、これにより複数種の
反応ガスの十分な混合をガスノズル手前の小スペースの
中に実現して、均一な膜厚分布を有する薄膜を形成する
ことができる。このため、生産コストを低く維持しつつ
半導体の品質向上に貢献できるという効果がある。
応ガス混合用のツイスト状流路を設けるように構成した
ので、反応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化さ
せることにより、せん断力を働かせ、渦を形成して反応
ガスの混合を促進できるとともに、前記流路をコンパク
トな容積の中に納めることができ、これにより複数種の
反応ガスの十分な混合をガスノズル手前の小スペースの
中に実現して、均一な膜厚分布を有する薄膜を形成する
ことができる。このため、生産コストを低く維持しつつ
半導体の品質向上に貢献できるという効果がある。
【０１０４】この発明によれば、ガスノズルの手前に、
拡大部と狭小部を有する第１の反応ガス流路と、この第
１の反応ガス流路に交差する方向から第２の反応ガスを
導入する噴射口を設けるように構成したので、反応ガス
の流れベクトルや線流速を急激に変化させることによ
り、せん断力を働かせ、渦を形成して反応ガスの混合を
促進できるとともに、前記流路をコンパクトな容積の中
に納めることができ、これにより複数種の反応ガスの十
分な混合をガスノズル手前の小スペースの中に実現し
て、均一な膜厚分布を有する薄膜を形成することができ
る。このため、生産コストを低く維持しつつ半導体の品
質向上に貢献できるという効果がある。
拡大部と狭小部を有する第１の反応ガス流路と、この第
１の反応ガス流路に交差する方向から第２の反応ガスを
導入する噴射口を設けるように構成したので、反応ガス
の流れベクトルや線流速を急激に変化させることによ
り、せん断力を働かせ、渦を形成して反応ガスの混合を
促進できるとともに、前記流路をコンパクトな容積の中
に納めることができ、これにより複数種の反応ガスの十
分な混合をガスノズル手前の小スペースの中に実現し
て、均一な膜厚分布を有する薄膜を形成することができ
る。このため、生産コストを低く維持しつつ半導体の品
質向上に貢献できるという効果がある。
【０１０５】この発明によれば、第１の反応ガスに比べ
流量が少ない第２の反応ガスを、これに交差する方向か
ら導入するための噴射口を設け、特に流量の多い反応ガ
スの流れの中に流量の少ない反応ガスを導入するように
構成したので、双方の反応ガスが安定的に反応空間に供
給される。このため、生産コストを低く維持しつつさら
なる半導体の品質向上に貢献できるという効果がある。
流量が少ない第２の反応ガスを、これに交差する方向か
ら導入するための噴射口を設け、特に流量の多い反応ガ
スの流れの中に流量の少ない反応ガスを導入するように
構成したので、双方の反応ガスが安定的に反応空間に供
給される。このため、生産コストを低く維持しつつさら
なる半導体の品質向上に貢献できるという効果がある。
【０１０６】この発明によれば、ガスノズル手前の流路
を１００℃以上６００℃以下に加熱するように構成した
ので、反応ガス混合時における副生成物の発生を阻止す
ることができ、このため、生産コストを低く維持しつつ
半導体の品質向上に貢献できるとともに、副生成物の除
去等のメンテナンス作業の容易化も図れるという効果が
ある。
を１００℃以上６００℃以下に加熱するように構成した
ので、反応ガス混合時における副生成物の発生を阻止す
ることができ、このため、生産コストを低く維持しつつ
半導体の品質向上に貢献できるとともに、副生成物の除
去等のメンテナンス作業の容易化も図れるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による半導体製造装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による半導体製造装
置の要部を示す拡大断面図である。
置の要部を示す拡大断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態３による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図５】 この発明の実施の形態４による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態５による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図７】 この発明の実施の形態６による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態７による半導体製造装
置の要部を示す断面図である。
置の要部を示す断面図である。
【図９】 参考例１の半導体製造装置を示す断面図であ
る。
る。
【図１０】 参考例２の半導体製造装置を示す断面図で
ある。
ある。
【図１１】 この発明の実施の形態８による半導体製造
装置のガスシール部を示す断面図である。
装置のガスシール部を示す断面図である。
【図１２】 塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）の飽和蒸
気圧線図である。
気圧線図である。
【図１３】 この発明の実施の形態９による半導体製造
装置のガスシール部を示す断面図である。
装置のガスシール部を示す断面図である。
【図１４】 この発明の実施の形態１０による半導体製
造装置のガスシール部を示す断面図である。
造装置のガスシール部を示す断面図である。
【図１５】 この発明の実施の形態１１による半導体製
造装置が備えたガスノズルを示す断面図である。
造装置が備えたガスノズルを示す断面図である。
【図１６】 ６インチウエハに形成したシリコン窒化膜
の膜厚分布の測定結果を示す図である。
の膜厚分布の測定結果を示す図である。
【図１７】 この発明の実施の形態１２による半導体製
造装置が備えたガスノズルを示す断面図である。
造装置が備えたガスノズルを示す断面図である。
【図１８】 第１従来例の半導体製造装置を示す断面図
である。
である。
【図１９】 第２従来例の半導体製造装置の概要を示す
断面図である。
断面図である。
【図２０】 第３従来例の半導体製造装置における反応
室のガスシール部の構造を示す断面図である。
室のガスシール部の構造を示す断面図である。
【図２１】 従来の半導体製造装置により６インチウエ
ハに形成したシリコン窒化膜の膜厚分布の測定結果を示
す図である。
ハに形成したシリコン窒化膜の膜厚分布の測定結果を示
す図である。
【符号の説明】 １ 半導体ウエハ、２，２ａ，２ｂ 反応室、３ 反応
空間、４ ウエハ加熱源、５ 仕切り部材（真空チャッ
ク）、５ａ 凹型溝、５ｂ，５ｃ 凸部、５ｄ，５ｅ
仕切り部材、６ ガスノズル、７ 反応ガス排気路、８
真空チャック排気路、９ 後段トラップ、５１ サセ
プタ、２０４ａ，２０４ｂ 真空排気孔、２０８ リン
グ状空間隔離板、２０９ａ，２０９ｂ 圧力の低い領
域、２１０，２１０ａ，２１０ｂ 圧力制御器、２１
１，２１１ａ，２１１ｂ 圧力測定器、２１２ ガス供
給部、２１４ 空間、２１５ 熱源室、２１６ 保持
具、２２０ ヒータ回転機構、３０４ フランジ、３０
５ Ｏリング、３０６ 水冷部、３０７ 真空排気用
溝、３０８ ガス流路、３１１ 真空排気用溝、３１３
空気操作弁、３１４，３１５ 手動弁、３１６ 真空
ポンプ、６０４ 第１の反応ガス流入口、６０５ 第２
の反応ガス流入口、６０６ 混合ガス輸送路、６１０ツ
イスト状流路、６１１ 反応ガス流路、６１２ 噴射
口、７０３ 反応室、７０５ 半導体ウエハ、７１１
混合装置、７１８ 補集装置。
空間、４ ウエハ加熱源、５ 仕切り部材（真空チャッ
ク）、５ａ 凹型溝、５ｂ，５ｃ 凸部、５ｄ，５ｅ
仕切り部材、６ ガスノズル、７ 反応ガス排気路、８
真空チャック排気路、９ 後段トラップ、５１ サセ
プタ、２０４ａ，２０４ｂ 真空排気孔、２０８ リン
グ状空間隔離板、２０９ａ，２０９ｂ 圧力の低い領
域、２１０，２１０ａ，２１０ｂ 圧力制御器、２１
１，２１１ａ，２１１ｂ 圧力測定器、２１２ ガス供
給部、２１４ 空間、２１５ 熱源室、２１６ 保持
具、２２０ ヒータ回転機構、３０４ フランジ、３０
５ Ｏリング、３０６ 水冷部、３０７ 真空排気用
溝、３０８ ガス流路、３１１ 真空排気用溝、３１３
空気操作弁、３１４，３１５ 手動弁、３１６ 真空
ポンプ、６０４ 第１の反応ガス流入口、６０５ 第２
の反応ガス流入口、６０６ 混合ガス輸送路、６１０ツ
イスト状流路、６１１ 反応ガス流路、６１２ 噴射
口、７０３ 反応室、７０５ 半導体ウエハ、７１１
混合装置、７１８ 補集装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北野 勝久 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 吉田 和夫 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 大西 寛 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 山西 健一郎 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 佐々木 茂雄 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 古森 秀樹 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 江島 泰蔵 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 蔦原 晃一郎 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 野口 利彦 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 高浜 享 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 草壁 嘉彦 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 岩本 猛 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 小坂 宣之 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内
Claims (19)
- 【請求項１】 反応室内に半導体ウエハを保持するウエ
ハ保持機構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱
源とを有し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウ
エハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記
ウエハ加熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間と
を分離する仕切り部材を設け、この仕切り部材に熱源室
と反応空間よりも低い領域を設けたことを特徴とする半
導体製造装置。 - 【請求項２】 前記熱源室の圧力を可変としたことを特
徴とする請求項１記載の半導体製造装置。 - 【請求項３】 前記ウエハ保持機構が真空チャック方式
であり、真空チャックの排気を前記仕切り部材の低圧領
域の排気と兼ねたことを特徴とする請求項１記載の半導
体製造装置。 - 【請求項４】 前記ウエハ保持機構が真空チャック方式
であり、前記仕切り部材を真空チャック板で兼ねたこと
を特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。 - 【請求項５】 前記ウエハ保持機構が真空チャック方式
であり、真空チャック板ウエハ面側とウエハ間の圧力を
前記反応空間よりも低圧に可変としたことを特徴とする
請求項１記載の半導体製造装置。 - 【請求項６】 前記仕切り部材を熱伝導率の高い部材で
構成したことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装
置。 - 【請求項７】 前記仕切り部材を赤外線透過部材で構成
したことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。 - 【請求項８】 前記仕切り部材に凹凸を設けたことを特
徴とする請求項１記載の半導体製造装置。 - 【請求項９】 前記ウエハ加熱源がヒータであり、この
ヒータと前記仕切り部材との距離を可変としたことを特
徴とする請求項１記載の半導体製造装置。 - 【請求項１０】 前記仕切り部材を少なくとも分離され
た２部材で構成したことを特徴とする請求項１記載の半
導体製造装置。 - 【請求項１１】 反応室内に半導体ウエハを保持するウ
エハ保持機構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加
熱源とを有し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体
ウエハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、前
記ウエハ加熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間
とを分離する仕切り部材を設け、この仕切り部材と前記
ウエハ加熱源の少なくとも一方を回転駆動可能としたこ
とを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項１２】 反応室内に装填された半導体ウエハに
反応ガスを用いて薄膜形成を行う半導体製造装置におい
て、前記反応室のガスシール部内側全周にわたって溝を
設け、この溝を真空排気する構成としたことを特徴とす
る半導体製造装置。 - 【請求項１３】 反応室内に装填された半導体ウエハに
反応ガスを用いて薄膜形成を行う半導体製造装置におい
て、前記反応室のガスシール部内側全周にわたって２重
の溝を設け、これら溝のうちガスシール部に近い第１の
溝を真空排気すると同時に他の第２の溝には不活性ガス
を導入する構成としたことを特徴とする半導体製造装
置。 - 【請求項１４】 前記反応ガスとして副生成物を発生し
やすいガスを用いたこと特徴とする請求項１２または１
３記載の半導体製造装置。 - 【請求項１５】 前記溝を真空排気するためのポンプを
真空チャック用のポンプと兼ねたことを特徴とする請求
項１２または１３記載の半導体製造装置。 - 【請求項１６】 半導体ウエハが装填された反応室にガ
スノズルを介して複数種の反応ガスを供給して薄膜を形
成する半導体製造装置において、前記ガスノズルの手前
に、前記反応ガスを混合するツイスト状流路を設けたこ
とを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項１７】 半導体ウエハが装填された反応室にガ
スノズルを介して複数種の反応ガスを供給して薄膜を形
成する半導体製造装置において、前記ガスノズルの手前
に、拡大部と狭小部を有する第１の反応ガス流路と、こ
の第１の反応ガス流路に交差する方向から第２の反応ガ
スを導入する噴射口とを設けたことを特徴とする半導体
製造装置。 - 【請求項１８】 前記第１の反応ガスに比べ流量が少な
い第２の反応ガスを、これに交差する方向から導入する
噴射口とを設けたことを特徴とする請求項１７記載の半
導体製造装置。 - 【請求項１９】 前記ガスノズルの手前の流路を１００
℃以上６００℃以下に加熱する構成としたことを特徴と
する請求項１７または１８項記載の半導体製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000250266A JP3611780B2 (ja) | 1992-09-07 | 2000-08-21 | 半導体製造装置 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23831392 | 1992-09-07 | ||
| JP4-238313 | 1992-09-07 | ||
| JP4-346456 | 1992-12-25 | ||
| JP34645692 | 1992-12-25 | ||
| JP2000250266A JP3611780B2 (ja) | 1992-09-07 | 2000-08-21 | 半導体製造装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19756193A Division JPH06244269A (ja) | 1992-09-07 | 1993-08-09 | 半導体製造装置並びに半導体製造装置におけるウエハ真空チャック装置及びガスクリーニング方法及び窒化膜形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001118837A true JP2001118837A (ja) | 2001-04-27 |
| JP3611780B2 JP3611780B2 (ja) | 2005-01-19 |
Family
ID=27332558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000250266A Expired - Fee Related JP3611780B2 (ja) | 1992-09-07 | 2000-08-21 | 半導体製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3611780B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2010229030A (ja) * | 2004-04-08 | 2010-10-14 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc | 単結晶及びその作製方法 |
| CN111748787A (zh) * | 2019-03-29 | 2020-10-09 | 东京毅力科创株式会社 | 基板处理装置 |
| US11047650B2 (en) | 2017-09-29 | 2021-06-29 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Transparent composite having a laminated structure |
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| JPS6422025U (ja) * | 1987-07-29 | 1989-02-03 | ||
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| JPH01319965A (ja) * | 1988-06-21 | 1989-12-26 | Nikon Corp | 基板の吸着装置 |
| JPH0323923U (ja) * | 1989-07-17 | 1991-03-12 | ||
| JPH05148650A (ja) * | 1991-11-29 | 1993-06-15 | Shimadzu Corp | 薄膜処理装置 |
| JPH05226262A (ja) * | 1992-02-14 | 1993-09-03 | Hitachi Ltd | 表面処理装置 |
-
2000
- 2000-08-21 JP JP2000250266A patent/JP3611780B2/ja not_active Expired - Fee Related
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