JP2002305152A - 半導体基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚染のない高清浄な反応雰囲気で良質な膜成
長を可能とする縦型の半導体基板処理装置を提供するこ
とにある。 【解決手段】 シールキャップ１７で下部の炉口１６を
閉塞し、炉口１６から反応ガスを導入して、炉内の基板
処理空間２０に置いたボート６上のウェハ５を処理する
半導体基板処理装置において、炉口１６内に、炉口フラ
ンジ７より半径方向内側に突出するベース２８を設ける
と共に、炉口１６内における前記ベース２８の上側に、
該ベースと部分的に上下方向に重なりを有する昇降可能
な遮蔽板８であって、少なくともボート６の下降時には
前記ベース２８に支持される遮蔽板８を配置し、前記遮
蔽板８とベース２８とにより、炉口部空間２１から基板
処理空間２０へ炉口１６側の汚染物質が逆拡散するのを
防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の半導体基板
をバッチ処理する縦型の基板処理装置に係り、特に汚染
のない高清浄な反応雰囲気で良質な膜成長を可能とする
半導体基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体製造工程においては、
被処理体である半導体基板、例えば半導体ウェハの表面
にＳｉＧｅ膜などの薄膜や酸化膜を成膜したり、あるい
は不純物の拡散を行うために、ＣＶＤ装置、酸化膜形成
装置、あるいは拡散装置などが用いられており、最近で
は、精度の高い処理を行うために、縦型の熱処理炉を用
いた半導体基板処理装置が使用されている。

【０００３】この半導体基板処理装置の縦型の反応炉
は、一般に、図６に示すように、加熱用のヒータ１を有
する管状炉を垂直に配置し、この管状炉の中に石英から
なる反応管２を設けている。一方、ボート６に被処理体
である多数の半導体ウェハ５を水平状態で縦方向に収容
積載し、このボート６をボート載置台１９に載せ、適当
な昇降装置によって上昇させて上記反応管２内に搬入
し、その下部の円板１７ａ及びリング１７ｂから構成さ
れるシールキャップ１７により、Ｏリング１１を介し
て、炉口フランジ７の炉口１６を気密に閉塞して、１つ
の閉じられた基板処理空間（反応室）２０を形成する。
そして、この反応室を形成している反応管２内に、処理
ガス供給管路であるガス導入管（ガス導入ノズル）４か
ら適当な反応ガス（処理ガス）を導入し、この処理ガス
により、例えばシリコンウェハ上にＳｉＧｅ膜を低温エ
ピタキシャル成長させるなどの所定の処理を炉内で実施
するように構成されている。なお、１４はガス排気管で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＳｉＧｅ膜
を低温エピタキシャル成長させる基板処理装置のような
場合、基板汚染を極めて低減した装置構成とする必要が
ある。

【０００５】しかしながら、従来の縦型の反応炉の場
合、円板１７ａ及びリング１７ｂから構成されるシール
キャップ１７により、Ｏリング１１を介して、炉口フラ
ンジ７の炉口１６を気密に閉塞しているだけの構成であ
り、炉口フランジ７の炉口１６の空間が基板処理空間
（反応室）２０にそのまま大口径で連通している。

【０００６】一方、上記炉口フランジ７及び炉口を塞ぐ
シールキャップ１７には真空シールのためのＯリング１
１が多用され、Ｏリング１１の成分が脱ガスしたり、あ
るいはそこから外部リークする。また、装置によって
は、成膜中ボート６を回転させるボート回転機構１３が
シールキャップ１７に取り付けられることがあり、この
回転機構１３も汚染源となる。これら汚染源は反応炉下
部の炉口部に集中している。炉口部は反応雰囲気の汚染
源となる。

【０００７】したがって、ガスを炉下部から排気する
際、炉口フランジ７の炉口部１６の汚染物質を巻き上
げ、汚染物質が炉口１６の空間から基板処理空間２０に
逆拡散してウェハ５に飛来する。その結果、ガスに含ま
れた汚染物質がウェハに付着して、成膜表面を曇らす
「ヘイズ」が発生して、膜成長不良の原因となってい
た。また、エピタキシャル成長などの高清浄な反応雰囲
気が要求されるプロセスにおいては、上記汚染物質がプ
ロセス反応を阻害したり、反応ガスの吸着を阻害したり
して、ドーピング量均一性の悪化の要因ともなってい
た。

【０００８】炉が二重管構造の場合は、ウェハの存在す
る反応雰囲気でのガスの流れが下から上となるため、上
記ヘイズの発生はより顕著なものとなる。

【０００９】これを本発明の実施形態に係る図５を併用
して説明すると、炉が二重管構造の場合、同軸的に配設
された外部反応管２と内部反応管３とを有する。外部反
応管２は上部が閉じ下部が開口し、内部反応管３は上下
部ともに開口している。外部反応管２及び内部反応管３
の下部開口には、ガス導入ノズル（ガス導入管）４及び
ガス排気口（ガス排気管１４）が設けられた炉口フラン
ジ７が連設される。炉口フランジ７の炉口は、内部反応
管３内に挿入されるボート６の下部に設けられたシール
キャップ１７（円板１７ａ及びリング１７ｂ）により密
閉される。ボート６には多数枚の半導体ウェハ５が載置
され、反応雰囲気内でバッチ処理される。

【００１０】反応炉内を真空引きした後、ガス導入ノズ
ル４から導入された反応ガスは、炉下部の雰囲気を伴っ
て内部反応管３に入り込み、ボート６に載置された多数
枚のウェハ５と接触しながら上昇する。この際、ウェハ
５の加熱により反応ガスが分解して、反応生成物がウェ
ハ表面に堆積し、薄膜が生成される。処理後のガスは、
外部反応管２の上部で反転し、外部反応管２と内部反応
管３との間に形成される通路を通って下降し、炉下部か
ら排出される。したがって、二重管構造の装置では、ウ
ェハの存在する反応雰囲気でのガスの流れは下から上と
なる。

【００１１】そして上記炉口部の汚染源は、ウェハの存
在する反応雰囲気中でガスの流れに対して上流に位置す
る。このため、下部から導入されたガスは上流に位置す
る汚染源で発生した汚染物質を含有したままウェハまで
飛来する。

【００１２】上記のように一重管構造及び二重管構造の
いずれの場合も、炉口部に存在する汚染物質が巻き上げ
られ又はガスの流れに乗り、反応炉内を汚染しウェハに
付着するという問題があった。特に、ＳｉＧｅ膜の低温
エピタキシャル成長などの高清浄な反応雰囲気が要求さ
れるプロセスにおいては、このことが問題となってい
た。

【００１３】本発明の課題は、従来技術の問題点を解消
して、汚染のない高清浄な反応雰囲気で良質な膜成長を
可能とする縦型の半導体基板処理装置を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体基板
処理装置は、シールキャップで下部の炉口を閉塞し、炉
口から反応ガスを導入して、炉内の基板処理空間に置い
たボート上の半導体基板を処理する半導体基板処理装置
において、炉口内に、炉口フランジより半径方向内側に
突出するベースを設けると共に、炉口内における前記ベ
ースの上側に、該ベースと部分的に上下方向に重なりを
有する昇降可能な遮蔽板であって、少なくともボートの
下降時には前記ベースに支持される遮蔽板を配置し、前
記遮蔽板とベースとにより、炉口部空間から基板処理空
間へ炉口側の汚染物質が逆拡散するのを防止するように
したことを特徴とする。

【００１５】この特徴によれば、炉口部空間と基板処理
空間の境に、炉口フランジに固定のベースと、該ベース
と部分的に上下方向に重なりを有する昇降可能な遮蔽板
とが存在するため、炉口側の汚染物質が炉口部空間から
基板処理空間へ逆拡散するのが防止される。

【００１６】また仮に遮蔽板が炉口フランジに固定され
ている形態であれば、シールキャップが閉じる前にボー
トが遮蔽板にぶつかり破損するおそれが生じるため、ボ
ートと遮蔽板との間に隙間をなくすことは困難である。
したがって、その隙間から汚染物質が反応炉に侵入し、
ウェハに付着することが懸念される。しかし、本発明に
おいては、炉口内を昇降可能な遮蔽板であるため、シー
ルキャップが閉じる前にボートが遮蔽板に当接した場
合、ボートに遮蔽板が連行される形になるため、ボート
と遮蔽板との間に隙間が生じなくなる。従って、炉口部
を排気しながら反応炉内下部と炉口部空間を遮蔽板によ
り隔離することで、炉口部に存在する汚染物質がウェハ
に付着するのを急激に減少させることができる。また、
遮蔽板が破損するおそれもなくなる。

【００１７】本発明によれば、汚染のない高清浄な反応
雰囲気で良質な膜成長を可能とする縦型の半導体基板処
理装置を提供することができる。従って、本発明は、低
温エピタキシャル成長でＳｉＧｅ膜を製造する装置のよ
うに、基板汚染を極めて低減する必要のある装置に適す
る。

【００１８】上述した基板処理装置には、表面処理装
置、成膜装置、エピタキシャル成膜装置、ＳｉＧｅ膜成
膜装置などが含まれる。例えば、縦型ＣＶＤ装置におい
て、可動遮蔽板を用いて炉口部と反応炉下部とを隔離
し、さらに炉口部を排気することにより、反応炉下部の
炉口部からの汚染を防ぎ、反応雰囲気を高清浄化できる
装置となる。

【００１９】上記発明において、前記遮蔽板が前記ベー
スから独立した部材であり、前記ボートの上昇時に該ボ
ートに連行されて上方に変位し、ボートが下降した際に
は自重により前記ベースに着座することが好ましい。こ
の形態では遮蔽板がベースから独立しているため、ボー
ト載置台がシールキャップの裏面に取り付けられたボー
ト回転機構によって回転させられる形態に適する。

【００２０】また、上記発明において、前記遮蔽板がベ
ローズを介して前記ベースに接続されていることが好ま
しい。この形態では、遮蔽板がベローズを介してベース
に接続されているため、ボート載置台がボート回転機構
によって回転させられない形態に適する。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１を用いて第１の実施の形態を
説明する。図１は半導体装置の製造方法を実施するため
の基板処理装置に係る縦型装置の反応炉Ａの概略図であ
る。ここでは反応炉は一重管構造となっている。

【００２２】上部が閉じた円筒状のヒータ１の内側に、
上部が閉じた円筒状の石英製反応管２がヒータ１と同心
状に設けられる。反応管２は短筒状のステンレス製の炉
口フランジ７上に立設され、反応管２の開口と炉口フラ
ンジ７の上端との間はＯリング１１によりシールされて
いる。炉口フランジ７の下端の炉口１６はＯリング１１
を介してシールキャップ１７により気密に閉塞される。
シールキャップ１７上にボート６が立設されて反応管２
内に挿入される。ボート６にはシリコン等のウェハ５が
水平姿勢で多段に装填され、これらのウェハ５はバッチ
処理される。炉口フランジ７がシールキャップ１７によ
り気密に閉塞されることにより、反応管２と炉口フラン
ジ７とで相互に連通した１つの閉じた空間（反応室）が
構成される。

【００２３】ボート６を立設するシールキャップ１７に
は、さらにボート回転機構１３、回転軸１８、及びボー
ト載置台１９が取り付けられる。シールキャップ１７
は、二段構造をしており、反応管２と略同径の円板１７
ａと、その円板１７ａの外周上にＯリング１１を介して
段積みされたヒータ１と略同径のリング１７ｂとで構成
される。円板１７ａと中空のリング１７ｂとがＯリング
１１を介して炉口フランジ７の炉口１６を気密に閉塞し
ている。このようにシールキャップ１７には真空シール
のためのＯリング１１が多用されている。

【００２４】シールキャップ１７に裏面より挿通された
回転軸１８の上端には、反応管２の径とボート６の径と
の略中間の径をもつ円板状のボート載置台１９が取り付
けられ、その上にボート６が立設されている。回転軸１
８はシールキャップ１７の裏面に取り付けられたボート
回転機構１３によって回転し、ボート回転機構１３は円
板状のボート載置台１９に立設したボート６を反応管２
内で回転させる。

【００２５】ボート６の挿入時、ちょうどボート載置台
１９を境にして、上記炉の閉空間は、上方の基板処理空
間２０と下方の炉口部空間２１とに分けることができ
る。基板処理空間２０は、上下方向が反応管２の頂部と
ボート載置台１９とで区画形成されて、ボート６を格納
してウェハ５を処理する炉前部室を構成する。炉口部空
間２１は、ボート載置台１９とシールキャップ１７とで
区画形成されて、回転軸１８や炉口１６の近傍を意味す
る炉口部Ｂを含む炉口部室を構成する。

【００２６】炉口フランジ７において、基板処理空間２
０の雰囲気を排気するとともに、基板処理空間２０に反
応ガスを導入するようにしている。すなわち、基板処理
空間２０の下部を区画する炉口フランジ７の上部に、基
板処理空間２０と連通して基板処理空間２０を排気する
ガス排気管１４を設ける。このガス排気管１４は図示し
ないバルブ、ポンプとともにガス排気系を構成する。ま
た、炉口部空間２１を区画する炉口フランジ７の下部に
ガス導入管（ガス導入ノズル）４が接続され、ガス導入
管４から反応ガスを基板処理空間２０に導入し、前記ガ
ス排気管１４から排気するようになっている。ガス導入
管４は、図示しないガス供給管、ガス供給源とともに反
応ガス導入系を構成する。

【００２７】ところで上記した説明までの構成では、ウ
ェハ上に形成する膜がＳｉＧｅ膜の場合、大気中の水分
や有機汚染等の汚染物質が少しでもあると、ヘイズが発
生することがわかっている。ヘイズが発生する原因は次
のように考えられる。

【００２８】（１）シールキャップ１７により炉口１６
を閉塞しているシール部から微量のリークにより、大気
中の水分が混入すること、（２）シールキャップ１７に
設けられたシール用Ｏリング１１から脱ガスして有機汚
染源になったり、シールキャップ１７に設けられたボー
ト回転機構１３に用いられている磁性流体が揮発してカ
ーボン（Ｃ）やフッ素（Ｆ）の汚染源になること、
（３）これら汚染源側である炉口部Ｂから反応管２に向
かって反応ガスを供給すると、ウェハへ多量に汚染物が
運ばれること。

【００２９】そこで、本実施の形態では、炉口部Ｂの汚
染対策として、上記した構成につぎのような（Ａ）〜
（Ｃ）の構成を付加している。

【００３０】（Ａ）まず、基板処理空間２０と炉口部空
間２１とを隔離している。すなわち、図２に示すよう
に、炉口１６側に位置する炉口部空間２１と、炉口１６
側とは反対側に位置する基板処理空間２０との間に、遮
蔽板８とベース２８の組から成る逆拡散防止体を設け
る。この逆拡散防止体により、炉口１６側で発生する汚
染物質が炉口部空間２１から基板処理空間２０へ逆拡散
するのを防止する。

【００３１】図２の例では、ベース２８は炉口１６内に
おいて炉口フランジ７側に設けられる。すなわち炉口フ
ランジ７の内壁から半径方向内方に突出して設けられ
る。また遮蔽板８は、炉口１６内における上記ベース２
８の上側に、該ベース２８と部分的に上下方向に重なり
を有して位置されかつ昇降可能に配置される。つまり、
遮蔽板８は、ボート６を反応管２内に挿入した状態で、
ボート載置台１９が遮蔽板８の内周下面に位置し、図示
例のように相互の先端がオーバラップする構造とする。
このとき、遮蔽板８は炉口１６内に昇降可能に配置され
ていて、ボート載置台１９が遮蔽板８と当接しても相手
が逃げてくれるため、わざわざボート６の回転を許容す
るために遮蔽板８とボート載置台１９との先端間に隙間
を確保する必要はない。

【００３２】遮蔽板８は、図３（ａ）、（ｂ）の平面図
に示すように、中央にボート６を挿通するための穴を有
するリング状をしており、リングの一部に後述するガス
導入ノズル４の垂直部４ｂを挿通するためのノズル穴８
ａ又は切欠き８ｂが形成されている。ただし、遮蔽板８
の内径は、ボート載置台１９の外径よりも小さく定めて
あり、ボート６の上昇時に一緒にボート載置台１９に連
行されるように構成されている。

【００３３】また、ベース２８は、中央にボート６及び
ボート載置台１９を挿通するための穴を有するリング状
をしており、必要に応じて上記ノズル穴８ａ又は切欠き
８ｂが形成されている。このベース２８の内径は、遮蔽
板８の外径よりも小さく定めてあり、ボート６が下降し
た際、に着座して保持されるように構成されている。

【００３４】なお、上記遮蔽板８及びベース２８には、
石英、ＳｉＣなど、耐熱性が高く汚染物質を極力含まな
い材料を使用する。

【００３５】（Ｂ）つぎに、炉口部空間２１の雰囲気を
排気するとともに、炉口部空間２１にパージガスを流す
ようにしている。すなわち、炉口部空間２１を区画する
炉口フランジ７の下部に、炉口部空間２１を基板処理空
間２０とは独立して排気する炉口排気管１５を設ける。
炉口排気管１５は、図示しないバルブ及びポンプ等とと
もに炉口排気系を構成する。また、炉口フランジ７の下
部にパージガス供給管１０が接続され、パージガス供給
管１０からパージガスを炉口部空間２１内に供給して、
前述した炉口排気管１５から排気するようになってい
る。パージガスとしてはＮ₂などの不活性ガス、または
Ｈ₂ガスを用いる。パージガス供給管１０は、図示しな
いガス供給管、ガス供給源とともにパージガス導入系を
構成する。

【００３６】（Ｃ）さらに、反応ガスは基板処理空間２
０側に直接供給するようにしている。すなわち、炉口部
空間２１を構成する炉口フランジ７の下部から水平に挿
入されたガス導入ノズル４は、炉口部空間２１内に止ま
らず、逆拡散防止体８のノズル穴８ａを通って基板処理
空間２０に垂直に入り、そのまま反応管２の上部付近ま
で延在される。これにより反応管２の上部から基板処理
空間２０に反応ガスを直接供給するようになっている。
供給された反応ガスは、矢印に示すように、反応管２の
上部からボート６に多段に装填されたウェハ５と接触し
ながら下降して基板処理空間２０の下部に設けたガス排
気管１４から排気される。したがって、ウェハ５の存在
する反応雰囲気でのガスの流れは上から下となる。

【００３７】つぎに上述したような構成の作用を説明す
る。炉口フランジ７、シールキャップ１７には真空シー
ルのためのＯリング１１が多用され、Ｏリング１１の成
分が脱ガスしたり、あるいはそこから外部リークする可
能性があり、反応雰囲気の汚染源となる。また、ボート
回転機構１３も汚染源となり、これら汚染源は反応炉下
部の炉口１６側に集中していることは前述した通りであ
る。

【００３８】上述した実施の形態の構成では、反応炉Ａ
の炉口部空間２１と基板処理空間２０との間に、遮蔽板
８とベース２８の組から成る逆拡散防止体を設けて、基
板処理空間２０を、汚染源を抱える炉口部空間２１から
隔離したので、炉口部空間２１から基板処理空間２０へ
の汚染物質の流れに対する抵抗を与えることができる。

【００３９】遮蔽板８とボート６、正確にはボート載置
台１９とは、一部が重なる大きさになっているため、ボ
ート６の上昇時に遮蔽板と接触した場合、ボート６と共
に遮蔽板８は上昇する。ボート回転機構１３を有する図
２の形態の場合、ベース２８に乗っていた遮蔽板８をボ
ート載置台１９により数ｍｍ持ち上げる。そして、遮蔽
板８と共にボート６が回転される。ここで持ち上げる距
離はなるべく短い方が良く、遮蔽板８が回転する際にゆ
がみや傾き等によりベースと接触するのを防げることが
できれば十分である。このようにすると反応室への汚染
物の拡散を効果的に防ぐことができる。

【００４０】また上記遮蔽板８は、昇降動作時に反応炉
内から離脱しないように構成されており、またその外径
はベース２８の内径より大きいため、ボート６を下降さ
せた際には、ベース２８上に着座して残る。また、成膜
後ウェハ交換時においてボート６を下に移動させた時で
も、遮蔽板８は反応炉内に固定されているため、そのま
ま炉内に残る。

【００４１】上記の遮蔽板８とベース２８の組から成る
逆拡散防止体に加えて、炉口フランジ７に、炉口部空間
２１と連通する炉口排気管１５及びパージガス供給管１
０を設けて、炉口部空間２１を真空排気する際に、炉口
部空間２１にパージガスを供給している。このように、
基板処理空間２０と炉口部空間２１との間に逆拡散防止
体８を設けるとともに、炉口部空間２１を基板処理空間
２０とは独立して排気するようにしている。したがっ
て、炉口部空間２１と基板処理空間２０とが干渉せず、
汚染物質は炉口部空間２１から炉口排気管Ｌに確実に排
気され、炉口部空間２１から基板処理空間２０への汚染
物質の逆拡散を有効に防止できるようになる。

【００４２】また、炉口フランジ７に挿入されたガス導
入ノズル４は、炉口部空間２１に止まらず、基板処理空
間２０にまで挿入されている。したがって反応ガスが炉
口部空間２１内の雰囲気と接触しないため、反応ガスが
反応炉内に導入される際、炉口部Ｂで発生した汚染物質
を基板処理空間２０内に巻きこむことがない。しかも、
基板処理空間２０内に挿入されたガス導入ノズル４は、
反応管２の上部にまで延在しているので、ウェハ５の存
在する反応雰囲気でのガスの流れは上から下となる。こ
のため炉口部Ｂで発生した汚染物質が基板処理空間２０
内に流入するおそれが一層なくなる。

【００４３】ここで、上述した縦型装置の反応炉での成
膜処理手順及びプロセス条件は次の通りである。ウェハ
の処理枚数は、例えば、８インチウェハで５０枚であ
る。シリコンウェハ上に生成する膜はＳｉＧｅ膜とし、
その成膜のために使用する反応ガスは、モノシラン（Ｓ
ｉ₄）、モノゲルマン（ＧｅＨ₄）、モノメチルシラン
（ＣＨ₃ＳｉＨ₃）、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）、水素（Ｈ₂）
を同時に供給した混合ガスである。

【００４４】反応管２内に装填されたウェハ５は、水素
（Ｈ₂）のみ流した状態で圧力３０Ｐａのもと７５０℃
まで昇温される。その状態で水素（Ｈ₂）のみを流し、
ウェハ表面をクリーニングする。圧力は一定に維持した
まま５００℃まで降温して、前述した混合ガスを流す。
これによりシリコンゲルマ（ＳｉＧｅ）のボロン（Ｂ）
ドーピング膜、もしくはシリコンゲルマ（ＳｉＧｅ）の
カーボン（Ｃ）およびボロン（Ｂ）ドーピング膜が得ら
れる。膜厚は、例えばＨＢＴ(Hetero junctionBipolar
Transistor)用であれば５０ｎｍとする。なお、前記圧
力は、成膜条件に適した圧力で一定としたが、基板表面
クリーニングとは別の最適な圧力とすることも可能であ
る。成膜が終り、ウェハを交換する時にボート６を下に
移動させる。このとき遮蔽板８は炉口フランジ７側のベ
ース２８に保持されるため、そのまま炉内に残る。

【００４５】上述したように実施の形態では、逆拡散防
止板８を設置し、さらに炉口部空間２１にＮ₂、Ｈ₂等の
パージガスを導入しつつ、専用の炉口排気管１５から排
気し、さらに反応ガスを基板処理空間２０に直接導入し
て反応雰囲気でのガスの流れを上から下にしている。し
たがって、シール部から微量のリークにより大気中の水
分が混入したり、シール用Ｏリング１１やボート回転機
構１３から汚染物質が発生したりしても、汚染物質の逆
拡散を有効に防止できるから、これらの反応炉下部の汚
染物質がウェハ５へ運ばれることはなくなり、反応室内
を高清浄な反応雰囲気に保つことができる。その結果、
ヘイズの発生が無くなり、良質なエピタキシャル膜を成
膜することができる。

【００４６】このように実施の形態の縦型装置は、汚染
源の最有力部分の汚染物質を効果的に排除することがで
きるので、特に縦型バッチ処理装置で、染物汚染に厳し
い良質な膜を形成することが要請されるＳｉＧｅ膜を生
成するのに有力な技術となる。

【００４７】次に図４に示す第２の実施の形態について
説明する。第１の実施の形態と異なる点は、上記遮蔽板
８がベローズ２９を介して上記ベース２８に接続されて
いることにあり、ボート載置台１９がボート回転機構１
３によって回転させられない形態に適する。すなわち、
ボート回転機構１３を有さない場合には、図４に示すよ
うにベース２８にベローズ２９の下端を固定し、ベロー
ズ２９の上端に遮蔽板８を取付ける構造とする。図４の
ように、ベローズ２９が上下に伸び縮みするので、ボー
ト６が上昇すれば、遮蔽板８も上昇する。上記図２の場
合に比べ、ベース２８と遮蔽板８の間の隙間が完全にな
くなるので、汚染物の拡散を確実に遮断することができ
る。また、ボート６が下降しても遮蔽板８は炉口フラン
ジ７内に固定される。

【００４８】次に図５を用いて第３の実施の形態につい
て説明する。図１の実施の形態と異なる点は反応炉が二
重管構造になっている点であり、その他の点は図１と同
じであるので、図１と対応する部分に同一符号を付して
示す。

【００４９】上部が閉じた円筒状のヒータ１の内側に、
円筒状の石英製外部反応管２が設けられ、外部反応管２
の内部には上端が開放された円筒状の石英製内部反応管
３が同心状に配設される。外部反応管２は炉口フランジ
７の上端に立設され、外部反応管２と炉口フランジ７間
はＯリング１１によりシールされている。内部反応管３
は炉口フランジ７の内壁から径方向内方へ突設した反応
管受け部２３に立設される。炉口フランジ７の下端はＯ
リング１１を介してシールキャップ１７により気密に閉
塞される。シールキャップ１７にボート６が立設されて
内部反応管３内に挿入される。ボート６には成膜処理さ
れるシリコン等のウェハ５が水平姿勢で多段に装填さ
れ、多数枚のウェハ５がバッチ処理されるように構成さ
れる。炉口フランジ７がシールキャップ１７により気密
に密閉されることにより、内部反応管３と炉口フランジ
７とで相互に連通した閉空間が構成される。前記反応管
受け部２３は、ボート６を内部反応管３内に挿入した状
態で、ボート載置台１９と対向する位置に設けられる。

【００５０】この第３の実施の形態でも、第１の実施の
形態と同様に、炉口部の汚染対策として３つの構成を付
加している。すなわち、昇降可能な遮蔽板８と、反応管
受け部２３の一部を利用したベース２８を組とするリン
グ状の逆拡散防止体を設け、その遮蔽板８の内周端の下
面がボート載置台１９の外周端上面とオーバラップし、
遮蔽板８の外周端下面がベース２８として機能する反応
管受け部２３の内周端上面とオーバラップするように設
けて、基板処理空間２０と炉口部空間２１とを隔離して
いる。

【００５１】また、パージガス供給管１０と炉口排気管
１５を設けて炉口部空間２１のパージガスを流しつつ排
気し、ガス導入ノズル４を延設して反応ガスを直接基板
処理空間２０内に導入している。ガス導入ノズル４は、
第１の実施の形態と異なり、外部反応管２の上部までは
延在させず、ボート６の下部で止めてある。ガス導入ノ
ズル４を第１の実施の形態のように上部まで延在させる
と、反応ガスはウェハ５と接触することなく、排気され
てしまう。そこで、基板処理空間２０に挿入したガス導
入ノズル４は、上部まで延在させずに、ボート６の下部
止りとする。これにより反応ガスは、矢印に示すよう
に、内部反応管３の下部からボート６に多段に装填され
たウェハ５と接触しながら上昇し、上昇後反転し、内部
反応管３と外部反応管２の間に形成される通路２５を通
って下降し、通路２５の下部から排気される。したがっ
てウェハ５の存在する反応雰囲気でのガスの流れは下か
ら上となる。

【００５２】上述した二重管構造の縦型装置の反応炉に
おいても、遮蔽板８とベース２８の組から成る逆拡散防
止体を用いて基板処理空間２０から炉口部空間２１を隔
離したうえ、炉口部空間２１にパージガスを導入して排
気し、反応ガスを直接基板処理空間２０に導入すること
で、基板処理空間２０を、炉口部Ｂからの汚染の影響を
受けない高清浄な反応雰囲気に保つことができる。この
ため内部反応管３の有無、及びウェハの存在する反応雰
囲気でのガスの流れ方向に関係なく良質な膜生成が可能
となる。

【００５３】なお、炉口部空間２１の圧力を基板処理空
間２０の圧力よりも低く設定すると、より一層汚染物質
の逆拡散を防止することができる。この場合、上述した
ガス排気管１４と炉口排気管１５とは１つのポンプに共
通接続されていてもよいが、別々のポンプに接続されて
いる方が、炉口部空間２１の圧力を低く設定するうえで
容易になる。

【００５４】また、上述した両実施の形態では、真空排
気する際に炉口部空間２１にパージガスを供給するよう
にしたが、炉口排気系による真空排気だけでもよい。こ
れによってもウェハ５上にヘイズが発生しないようにす
ることが可能である。しかし、カーボン汚染（有機汚
染）を有効に防止するためには、炉口パージを実施する
ことが好ましい。

【００５５】また、反応管２、３にはスリム反応管を使
用するとよい。ここでスリム反応管とは、標準のものと
比べて、内径が小さいため必然的に反応管内壁とウェハ
５との距離が短くなるものをいう。図１の一重管構造で
あれば、反応管２をスリムとし、図５の二重管構造であ
れば、内部反応管３をスリムとする。このように、反応
管壁とウェハ５までの距離を短くする程、ウェハ周辺部
のみ、きわだって膜厚が厚くなることを防止でき、膜厚
均一性が向上する。なお、図１及び図５の反応管２、３
はスリム反応管としては記載されていない。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、炉内の炉口部空間から
基板処理空間への汚染物質が拡散するのを防止する逆拡
散防止体として、炉口内に、炉口フランジより半径方向
内側に突出するベースを設けると共に、炉口内における
ベースの上側に、該ベースと部分的に上下方向に重なり
を有する昇降可能な遮蔽板であって、少なくともボート
の下降時にはベースに支持される遮蔽板を配置したの
で、汚染のない高清浄な反応雰囲気での基板処理を行う
ことができる。

【００５７】特に本発明においては遮蔽板が固定ではな
く、炉口内を昇降可能な遮蔽板として構成しているた
め、シールキャップが閉じる前にボートが遮蔽板に当接
した場合、ボートに遮蔽板が連行される形になり、ボー
トと遮蔽板との間に隙間が生じなくなることから、炉口
部に存在する汚染物質がウェハに付着するのを激減させ
ることができる。また、遮蔽板が破損するおそれもなく
なる。

【００５８】よって、汚染のない高清浄な反応雰囲気で
良質な膜をエピタキシャル成長させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体基板処
理装置の反応炉（一重管構造）の概略断面図である。

【図２】本発明の実施の形態における遮蔽板及びベース
の組から成る逆拡散防止体の構成を示す概略断面図であ
る。

【図３】図２の遮蔽板の概略図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態における遮蔽板及び
ベースの組から成る逆拡散防止体の構成を示す概略断面
図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係る半導体基板処
理装置の反応炉（二重管構造）の概略断面図である。

【図６】従来の半導体基板処理装置の反応炉（一重管構
造）の概略断面図である。

【符号の説明】

２ 外部反応管（反応管） ３ 内部反応管 ４ ガス導入管（ガス導入ノズル） ５ ウェハ ６ ボート ７ 炉口フランジ ８ 遮蔽板 １１ Ｏリング １３ ボート回転機構 １４ ガス排気管 １６ 炉口 １７ シールキャップ １９ ボート載置台 ２０ 基板処理空間 ２１ 炉口部空間 ２８ ベース ２９ ベローズ Ａ 反応炉 Ｂ 炉口部

フロントページの続き (72)発明者 森谷 敦 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 Ｆターム(参考） 4K030 AA05 AA06 AA09 AA17 BA48 CA04 CA12 EA03 GA02 KA04 KA12 KA45 5F045 AA06 AB01 AC01 AC08 AD09 AE19 BB14 DP19 DP28 DQ05 EB02 EB03 EB12 EB15 EB17 EM10

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールキャップで下部の炉口を閉塞し、炉
   口から反応ガスを導入して、炉内の基板処理空間に置い
   たボート上の半導体基板を処理する半導体基板処理装置
   において、 炉口内に、炉口フランジより半径方向内側に突出するベ
   ースを設けると共に、 炉口内における前記ベースの上側に、該ベースと部分的
   に上下方向に重なりを有する昇降可能な遮蔽板であっ
   て、少なくともボートの下降時には前記ベースに支持さ
   れる遮蔽板を配置し、 前記遮蔽板とベースとにより、炉口部空間から基板処理
   空間へ炉口側の汚染物質が逆拡散するのを防止するよう
   にした、ことを特徴とする半導体基板処理装置。