JP2002110562A

JP2002110562A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JP2002110562A
Application number: JP2000300284A
Authority: JP
Inventors: Takeo Hanashima; 建夫花島; Naoto Nakamura; 直人中村; Taketoshi Sato; 武敏佐藤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-12

Abstract

(57)【要約】【課題】処理室開放時の大気等の処理室への侵入を防
止する。【解決手段】インナチューブ２とアウタチューブ３か
らなる縦形のプロセスチューブ１を支持したインレット
フランジ６の側壁には排気路８に連通した排気管７、イ
ンナチューブ２の炉口５に連通した処理ガス導入管９、
排気路８に連通したバックパージ用ガス導入管１０が挿
入されており、インナチューブ２の上端にはバックパー
ジ用ガス３２を処理室４内に分散させる分散板１１が載
置されている。ボート搬入搬出時の処理室開放に際し、
バックパージ用ガス導入管１０から導入されたバックパ
ージ用ガス３２は排気路８を上昇し、分散板１１で分散
されて処理室４内へ均等に流れ込み、処理室４を流下し
て炉口５から排出される。【効果】バックパージ用ガスが分散板で分散されるこ
とで処理室内は確実にパージされるため、処理室内への
大気等の侵入を確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関し、特に、気密に閉じられた処理室の開放時における
大気や異物の処理室への侵入防止技術に係り、例えば、
バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置に利用し
て有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路装置（以下、Ｉ
Ｃという。）の製造方法においては、半導体ウエハ（以
下、ウエハという。）に窒化シリコン（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）や
ポリシリコン等のＣＶＤ膜を形成するＣＶＤ膜形成工程
にバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置が、広
く使用されている。

【０００３】バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ
装置（以下、減圧ＣＶＤ装置という。）は、インナチュ
ーブとアウタチューブとが互いに同心円に縦形に設置さ
れてウエハが搬入される処理室を形成したプロセスチュ
ーブと、処理室に処理ガスを導入するガス導入口と、処
理室を真空排気する排気管と、プロセスチューブの外側
に敷設されて処理室を加熱するヒータとを備えており、
複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて
保持された状態で処理室に下端の炉口から搬入され、処
理室内に処理ガスがガス導入口から導入されるととも
に、ヒータによって処理室が加熱されることにより、ウ
エハにＣＶＤ膜がデポジションされるように構成されて
いる。

【０００４】従来のこの種の減圧ＣＶＤ装置として、例
えば、特開平１０−３２６７５２号公報に開示されてい
るように、プロセスチューブの処理ガスの下流側にバッ
クパージ用ガス導入管を配設しておき、処理室の開放時
にバックパージ用ガス導入管からバックパージ用ガスを
処理室に導入して処理室をパージすることにより、処理
室の開放時における大気の処理室への侵入を防止したも
のがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た減圧ＣＶＤ装置においては、プロセスチューブの処理
ガス下流側から導入されたバックパージ用ガスの流れに
偏りがあることにより、処理室を充分にパージすること
ができないために、大気が処理室に侵入し、その結果、
ウエハでの自然酸化膜厚を充分に低減することができな
いという問題点がある。

【０００６】本発明の目的は、処理室開放時の大気等の
処理室への侵入を防止することができる半導体製造装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体製造
装置は、基板を処理するプロセスチューブにおける処理
ガスの下流側に前記プロセスチューブの処理室内にバッ
クパージ用ガスを導入するバックパージ用ガス導入管が
配設されている半導体製造装置において、前記バックパ
ージ用ガス導入管と前記処理室との間に前記バックパー
ジ用ガスを前記処理室内に分散させる分散板が配設され
ていることを特徴とする。

【０００８】前記した手段によれば、処理室に導入され
たバックパージ用ガスが分散板によって分散されること
により、処理室はバックパージ用ガスによって確実にパ
ージされるため、処理室の開放時に大気や異物等が処理
室に侵入するのを確実に防止することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。

【００１０】本実施の形態において、図１および図２に
示されているように、本発明に係る半導体製造装置は減
圧ＣＶＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶ
Ｄ装置）として構成されている。

【００１１】すなわち、減圧ＣＶＤ装置は中心線が垂直
になるように縦に配されて固定的に支持された縦形のプ
ロセスチューブ１を備えている。プロセスチューブ１は
インナチューブ２とアウタチューブ３とから構成されて
おり、インナチューブ２は炭化シリコン（ＳｉＣ）が使
用されて円筒形状に一体成形され、アウタチューブ３は
石英ガラスが使用されて円筒形状に一体成形されてい
る。インナチューブ２は上下両端が開口した円筒形状に
形成されており、インナチューブ２の筒中空部はボート
によって垂直方向に整列した状態に保持された複数枚の
ウエハが搬入される処理室４を実質的に形成している。
インナチューブ２の下端開口は被処理基板としてのウエ
ハＷを出し入れするための炉口５を実質的に構成してい
る。したがって、インナチューブ２の内径は取り扱うウ
エハＷの最大外径よりも大きくなるように設定されてい
る。

【００１２】アウタチューブ３は内径がインナチューブ
２の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒
形状に形成されており、インナチューブ２にその外側を
取り囲むように同心円に被せられている。インナチュー
ブ２とアウタチューブ３との間の下端部は円形リング形
状に形成されたインレットフランジ６によって気密封止
されており、インレットフランジ６が減圧ＣＶＤ装置の
機枠に支持されることより、プロセスチューブ１は垂直
に据え付けられた状態になっている。

【００１３】インレットフランジ６の側壁の上部には処
理室４を所定の真空度に真空排気するための排気管７が
挿入されており、排気管７の開口はインナチューブ２と
アウタチューブ３との間に形成された隙間に連通した状
態になっている。インナチューブ２とアウタチューブ３
との隙間によって横断面形状が一定幅の円形リング形状
に形成された排気路８が構成されている。排気管７はイ
ンレットフランジ６に挿入されて排気路８に連通されて
いるため、排気管７は円筒形状の中空体を形成されて垂
直に延在した排気路８の最下端部に配置された状態にな
っている。

【００１４】インレットフランジ６の側壁の下部には処
理ガスを処理室４に導入するための処理ガス導入管９が
インナチューブ２の炉口５に連通するように挿入されて
おり、処理ガス導入管９には原料ガスの供給源やキャリ
アガスの供給源（いずれも図示しない。）が接続される
ようになっている。処理ガス導入管９によって炉口５に
導入された処理ガスはインナチューブ２の処理室４内を
流通して排気路８を通って排気管７によって排気される
ことになる。

【００１５】本実施の形態において、インレットフラン
ジ６の側壁の上部にはバックパージ用ガスを処理室４に
導入するためのバックパージ用ガス導入管１０が排気路
８に連通するように挿入されており、バックパージ用ガ
ス導入管１０にはバックパージ用ガスとしての窒素ガス
を供給する窒素ガス供給源（いずれも図示しない。）が
接続されるようになっている。バックパージ用ガス導入
管１０によって炉口５に導入されたバックパージ用ガス
は処理ガスの流通経路の下流側である排気路８の下端部
を上昇した後に、インナチューブ２の処理室４内を流下
して炉口５から処理室４の外部へ排気されるようになっ
ている。

【００１６】また、本実施の形態において、バックパー
ジ用ガス導入管１０と処理室４との間であるインナチュ
ーブ２の上端にはバックパージ用ガスを処理室４内に分
散させるための分散板１１が載置されて被せ付けられて
いる。図２（ｂ）に詳示されているように、分散板１１
はインナチューブ２の外径と等しい円板形状に形成され
た本体１２を備えており、本体１２には複数個の流通口
１３がバックパージ用ガスをインナチューブ２が形成し
た処理室４全体に分散させるように配置されて厚さ方向
に開設されている。

【００１７】インレットフランジ６には成膜処理に際し
て処理室４を閉塞するシールキャップ２０が垂直方向下
側から当接されるようになっている。シールキャップ２
０はアウタチューブ３の外径と略等しい円盤形状に形成
されており、プロセスチューブ１の外部に垂直に設備さ
れたエレベータ（図示せず）によって垂直方向に昇降さ
れるように構成されている。シールキャップ２０の中心
線上には被処理基板としてのウエハＷを保持するための
ボート２１が垂直に立脚されて支持されている。

【００１８】ボート２１は上側端板２２および下側端板
２３と、両端板２２、２３間に架設されて垂直に配設さ
れた複数本の保持部材２４とを備えており、各保持部材
２４には多数条の保持溝２５が長手方向に等間隔に配さ
れて互いに同一平面内において開口するように刻設され
ている。そして、ボート２１は各保持部材２４の保持溝
２５間にウエハＷを挿入されることにより、複数枚のウ
エハＷを水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させ
て保持するようになっている。

【００１９】アウタチューブ３の外部にはプロセスチュ
ーブ１内を加熱するためのヒータユニット３０が、アウ
タチューブ３の周囲を包囲するように同心円に設置され
ており、ヒータユニット３０はプロセスチューブ１内を
全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱するよ
うに構成されている。ヒータユニット３０は減圧ＣＶＤ
装置の機枠（図示せず）に支持されることにより垂直に
据え付けられた状態になっている。

【００２０】次に、前記構成に係る減圧ＣＶＤ装置の作
用をウエハに窒化シリコンのＣＶＤ膜が形成される場合
を例にして説明する。

【００２１】図１に示されているように、成膜処理に際
して、複数枚のウエハＷを整列保持したボート２１はシ
ールキャップ２０の上にウエハＷ群が並んだ方向が垂直
になる状態で載置され、エレベータによって差し上げら
れてインナチューブ２の炉口５から処理室４に搬入され
て行き、シールキャップ２０に支持されたままの状態で
処理室４に存置される。この状態で、シールキャップ２
０は処理室４を気密に閉じた状態になる。

【００２２】処理室４がシールキャップ２０によって気
密に閉じられた状態で、プロセスチューブ１の内部が所
定の真空度（数百Ｐａ以下）に排気管７によって真空排
気され、ヒータユニット３０によって所定の温度（約７
６０℃）に加熱されると、図１に示されているように、
処理ガスとしての原料ガス３１が処理室４に処理ガス導
入管９によって所定の流量供給される。Ｓｉ₃ Ｎ₄ のＣ
ＶＤ膜をデポジションする場合には原料ガス３１として
は、例えば、ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ とＮＨ₃ とが処理室４に導
入される。

【００２３】導入された原料ガス３１はインナチューブ
２の処理室４を上昇し、上端の分散板１１の流通口１３
からインナチューブ２とアウタチューブ３との隙間によ
って形成された排気路８に流出し、続いて、排気管７か
ら排気される。原料ガス３１は処理室４を通過する際に
ウエハＷの表面に接触する。この接触による原料ガス３
１のＣＶＤ反応により、ウエハＷの表面にはＳｉ₃ Ｎ₄
のＣＶＤ膜が堆積（デポジション）する。

【００２４】Ｓｉ₃ Ｎ₄ のＣＶＤ膜が所望の堆積膜厚だ
けデポジションされる予め設定された処理時間が経過す
ると、アフタパージステップが実施される。すなわち、
成膜ステップが終了すると、処理室４に対する原料ガス
３１の供給が停止され、処理ガス導入管９から不活性ガ
スとしての窒素ガスの供給が開始される。この際、排気
管７による排気は継続される。これにより、処理室４の
内部の雰囲気が窒素ガスによってパージされるため、処
理室４に残留している未反応ガス等が排出される。

【００２５】アフタパージが終了すると、大気戻しステ
ップが実施される。すなわち、アフタパージステップが
終了すると、排気管７による排気が停止され、処理ガス
導入管９による窒素ガスの供給は継続される。これによ
り、処理室４の内圧が上昇されて、大気圧に戻される。

【００２６】大気戻しステップが終了すると、ボートア
ンローディング（ボート搬出）ステップが実施される。
この際、バックパージが実施される。すなわち、図２に
示されているように、処理室４に対する処理ガス導入管
９による窒素ガスの供給が停止されるとともに、バック
パージ用ガス導入管１０によるバックパージ用ガス３２
の供給が開始され、シールキャップ２０がボートエレベ
ータによって下降され、ボート２１が処理室４から搬出
される。

【００２７】図２に示されているように、バックパージ
用ガス導入管１０から吹き出されたバックパージ用ガス
３２は排気路８を上昇し、アウタチューブ３の上端部に
形成された凹球面形状の天井面に案内されて分散板１１
に導かれる。分散板１１に達したバックパージ用ガス３
２は全体に均等に分散されて各流通口１３から処理室４
の内部へ全体に均等に流れ込み、処理室４を流下して炉
口５から排出される。このようにしてバックパージ用ガ
ス３２が炉口５から排出されているため、炉口５が開か
れているにもかかわらず、処理室４の内部への大気や異
物の侵入は防止される。この際、処理室４に導入される
バックパージ用ガス３２が分散板１１によって全体に均
等に分散されることにより、処理室４の内部は澱み領域
を形成することなくバックパージ用ガス３２によって確
実にパージされるため、処理室４の内部への大気や異物
の侵入はより一層確実に防止される。

【００２８】ボートアンローディングステップが終了す
ると、ボート２１から成膜処理済みのウエハＷを取り出
すためのウエハディスチャージステップが実行される。
この際、シャッタ（図示せず）がインレットフランジ６
の下端面にシール状態に当接されて処理室４が閉じら
れ、処理室４が減圧排気されつつ不活性ガスとしての窒
素ガスが供給される。

【００２９】ウエハディスチャージステップが終了する
と、ボートローディング（ボート搬入）ステップが実行
される。この際も、バックパージが前述したと同様の作
動によって実施される。このバックパージによってボー
トローディング時の処理室４の内部への大気や異物の侵
入は確実に防止される。

【００３０】以降、前述した作用が繰り返されることに
より、減圧ＣＶＤ装置によってウエハＷがバッチ処理さ
れて行く。

【００３１】前記実施の形態によれば、次の効果が得ら
れる。

【００３２】1) 処理室の開放時にバックパージ用ガス
を排気路に導入するとともに、導入したバックパージ用
ガスを分散板によって分散させて処理室全体に均等に流
通させることにより、澱み領域を形成することなく処理
室をバックパージ用ガスによって均一にパージすること
ができるため、処理室への大気や異物の侵入を確実に防
止することができる。

【００３３】2) 処理室の開放時における大気や異物の
侵入を確実に防止することにより、侵入した大気による
ウエハの自然酸化膜厚の増加等を抑制することができ、
また、異物のウエハへの再付着や金属汚染等の弊害の発
生を防止することができる。

【００３４】3) ウエハの自然酸化膜厚の増加や異物の
ウエハへの再付着や金属汚染等の弊害の発生を未然に防
止することにより、ＩＣの製造方法における歩留りを高
めることができるとともに、ＩＣの品質並びに信頼性を
高めることができる。

【００３５】図３および図４は本発明の他の実施の形態
である減圧ＣＶＤ装置を示している。

【００３６】本実施の形態が前記実施の形態と異なる点
は、分散板１１Ａの本体１２の下端面にボート２１の上
側端板２２に突合する突起部１４が複数本突設されてい
る点である。

【００３７】本実施の形態によれば、図３に示されてい
るように、成膜処理に際して、分散板１１Ａの突起部１
４がボート２１の上側端板２２に突合することにより、
分散板１１Ａがインナチューブ２の上端から持ち上げら
れた状態になるため、処理ガスとしての原料ガス３１を
処理室４から排気路７に排出させ易くすることができ
る。

【００３８】図５および図６は本発明の別の他の実施の
形態である減圧ＣＶＤ装置を示している。

【００３９】本実施の形態が前記実施の形態と異なる点
は、分散板１１Ｂがバックパージ用ガス導入管１０と処
理室４との間である排気路８の途中に配設されている点
である。すなわち、分散板１１Ｂは図６（ｂ）に示され
ているように排気路８の断面形状に対応する円形リング
形状に形成された本体１２Ｂを備えており、本体１２Ｂ
の内周辺部には円弧形状の流通口１３Ｂが複数の本体１
２Ｂの内周辺部に周方向に等間隔に開設されている。

【００４０】本実施の形態によれば、分散板１１Ｂが排
気路８の途中に配設されているため、成膜処理に際して
原料ガス３１を処理室４から排気路７に排出し易くする
ことができる。

【００４１】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変
更が可能であることはいうまでもない。

【００４２】例えば、分散板はインナチューブ２の上端
や排気路８の途中に配設するに限らず、バックパージ用
ガス導入管１０と処理室４との間に配設すればよい。す
なわち、本発明はプロセスチューブがインナチューブと
アウタチューブとの二重構造に構成されたものに適用す
るに限らず、プロセスチューブがアウタチューブによっ
て構成されたものにも適用することができる。

【００４３】バックパージ用ガスとしては窒素ガスを使
用するに限らず、アルゴンガスやヘリウムガス等の不活
性ガスを使用してもよい。

【００４４】成膜処理はＳｉ₃ Ｎ₄ のＣＶＤ膜を形成す
る処理に限らず、ポリシリコンや酸化シリコン等の他の
ＣＶＤ膜を形成する成膜処理であってもよい。。

【００４５】本発明は減圧ＣＶＤ装置に限らず、酸化処
理や拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャリア活性化
や平坦化のためのリフロー等にも使用されるバッチ式縦
形ホットウオール形拡散装置等の半導体製造装置全般に
適用することができる。

【００４６】前記実施の形態ではウエハに処理が施され
る場合について説明したが、被処理基板はホトマスクや
プリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクお
よび磁気ディスク等であってもよい。

【００４７】

【発明の効果】処理室の開放時にバックパージ用ガスを
排気路に導入するとともに、導入したバックパージ用ガ
スを分散板によって分散させて処理室全体に均等に流通
させることにより、澱み領域を形成することなく処理室
をバックパージ用ガスによって均一にパージすることが
できるため、処理室への大気や異物の侵入を確実に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である減圧ＣＶＤ装置を
示す一部省略正面断面図である。

【図２】（ａ）はバックパージ時を示す一部省略正面断
面図、（ｂ）は分散板を示す平面図である。

【図３】本発明の他の実施の形態である減圧ＣＶＤ装置
を示す一部省略正面断面図である。

【図４】そのバックパージ時を示す一部省略正面断面図
である。

【図５】本発明の別の他の実施の形態である減圧ＣＶＤ
装置を示す一部省略正面断面図である。

【図６】（ａ）はバックパージ時を示す一部省略正面断
面図、（ｂ）は分散板を示す平面図である。

【符号の説明】

Ｗ…ウエハ（被処理基板）、１…プロセスチューブ、２
…インナチューブ、３…アウタチューブ、４…処理室、
５…炉口、６…インレットフランジ、７…排気管、８…
排気路、９…処理ガス導入管、１０…バックパージ用ガ
ス導入管、１１、１１Ａ、１１Ｂ…分散板、１２、１２
Ｂ…本体、１３、１３Ｂ…流通口、１４…突起部、２０
…シールキャップ、２１…ボート、２２、２３…端板、
２４…保持部材、２５…保持溝、３０…ヒータユニッ
ト、３１…原料ガス（処理ガス）、３２…窒素ガス（バ
ックパージ用ガス）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤武敏東京都中野区東中野三丁目14番20号国際電気株式会社内Ｆターム(参考） 4K030 AA03 AA13 AA18 BA29 BA40 BA44 CA04 CA12 EA05 EA11 FA10 KA04 KA05 KA09 5F045 AA06 AB03 AB33 AC05 AC12 AC15 AD11 AE21 BB14 BB15 DP19 DQ05 EB12 EC02 EC05 EF05 EN02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を処理するプロセスチューブにおけ
る処理ガスの下流側に前記プロセスチューブの処理室内
にバックパージ用ガスを導入するバックパージ用ガス導
入管が配設されている半導体製造装置において、前記バ
ックパージ用ガス導入管と前記処理室との間に前記バッ
クパージ用ガスを前記処理室内に分散させる分散板が配
設されていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】前記プロセスチューブは互いに同心円に
縦形に設置されたインナチューブとアウタチューブとを
備えており、前記基板の処理時には前記インナチューブ
の下方から導入された前記処理ガスが前記インナチュー
ブ内を上方に流れた後に、前記インナチューブと前記ア
ウタチューブとの空間を流下して前記プロセスチューブ
の外へ排気されるように構成されており、前記分散板は
前記インナチューブの上端に配設されていることを特徴
とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】前記分散板は前記インナチューブ内に前
記基板を搬入搬出するボートの上端と接触する突起部を
有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導
体製造装置。