JP2600791B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 半導体デバイスにエピタキシャル層を形成するための
半導体製造装置に関し、 複数の被処理基板を均一にベーキング処理することを
目的とし、 複数の被処理基板の載置面がその垂直中心軸で軸回転
するディスクの直径方向両端部の近傍片側には、ディス
ク中心部に向かうガス供給ノズルを備えたガス導入管と
該ガス導入管を挟む両側に近接してディスク中心部に向
かうガス供給ノズルを備えた補助ガス導入管とを平行し
て配設し、他方には上記ガス導入管と対向して平行に多
数のガス排出ノズルを備えたガス排気管を配設して構成
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体デバイスの製造装置に係り、特に欠陥
がなく特性的に優れたエピタキシャル層を形成するため
の半導体製造装置に関する。

一般に、チャンバ内に半導体ウェハを設置し該ウェハ
を高温に加熱しながら原料ガスを導入してウェハ表面に
単結晶シリコン層を形成させるエピタキシャル成長工程
では、前工程として半導体ウェハの自然酸化膜例えば酸
化珪素（SiO₂）を除去するための水素ガスによる高温処
理（以下ベーキング処理とする）を行っている。

この場合のベーキング処理は通常、複数の半導体ウェ
ハが載置されたディスクを配設したチャンバ内に、水素
ガスを流しながら導入する方法がとられている。

この際、該処理によって得られるベーキング効果は導
入する水素ガスの流速に依存することから、均一なベー
キング効果を得るために該半導体ウェハの表面全面に均
一な流速の水素ガスを導入する必要がある。

一方、ペレット取得率を上げて製品コストを低減させ
るために上記ウェハ径は大型化する傾向にあり、ベーキ
ング効果の均一化対応が望まれている。

〔従来の技術〕

第２図は従来の装置におけるベーキング効果を説明す
る図であり、（Ａ）は全体の構成図をまた（Ｂ）は部分
的説明図，（Ｃ）は流速の変化状況を示す図である。

図（Ａ）で、破線で示すチャンバ１の内部には、数mm
程度の間隔を保って平行且つ同芯状に固定されている複
数の円形状のディスク２が上記チャンバ１の外部からの
信号によって軸回転する回転軸３と同軸状に固定された
状態で該チャンバ１に対して回転自在に配設されてい
る。

４は上記ディスク上に載置されている例えば径100mm
程度の半導体ウェハ等の被処理基板である。

また上記複数のディスク２の直径を挟む両側対向位置
の一方には、上記回転軸３と平行でその側面のディスク
２の配設間隔に等しいピッチ位置にディスク２の中心部
に向けて噴出する径が4mm程度のガス供給ノズル5aを備
えた内径10mm位のガス導入管５を配設し、また他の一方
には該ガス導入管５とほぼ同径でその側面に多数のガス
排出ノズル6aを備えたガス排気管６を装着している。

なお上記ガス導入管５およびガス排気管６はいずれ
も、チャンバ１の外部にある図示されていない水素ガス
流入ポートおよび水素ガス排出ポートに連結されてい
る。

かかる構成になる半導体製造装置で、チャンバ１の外
部にある図示されていない回転機構によって回転軸３を
例えば図示Ｒ方向に軸回転させると、該回転軸３に固定
されている複数のディスク２は同方向に一体となって回
転する。

この状態でチャンバ１の外部にある水素ガス流入ポー
トから所定圧力の水素ガスを供給しまたチャンバ１の外
部にある水素ガス排出ポートで該ガスを吸引すると、ガ
ス導入管５を経由し各ガス供給ノズル5aから各ディスク
２の中心部に向かって図示Ｇの如く噴出する水素ガス
は、軸回転しているディスクの間隙を縫って流れながら
該ディスク上に載置されている被処理基板４の表面に作
用してベーキング処理を施し、ガス流Ｇ′となってガス
排気管６からチャンバ１の外部に排出される。

水素ガスの流れを説明する図（Ｂ）は、図（Ａ）にお
ける上下に隣接する２個のディスク部分を取り出した状
態を示しており、図では上側をディスク2a,下側をディ
スク2bとしている。

ここでディスク2aと2bで形成される空間領域を円柱と
考え、Ｇ方向に噴出する水素ガスがＧ′方向に抜けるも
のとし，更に水素ガスの流れ方向のディスク直径を図の
如く６等分して各点における流れに垂直な面を想定しそ
れぞれを仮に垂直面，，，，とする。

この場合、各垂直面の断面積はが一番大きくと
，との順に小さくなる。一方水素ガスの流速は各
部分における断面積に反比例することから、ディスクの
中央部分すなわち垂直面の部分が一番小さい。

図（Ｃ）はこの状態を表わしたもので、横軸Ｘに水素
ガスの流れ方向と合致するディスクの直径方向をまた縦
軸Ｙに断面積ひいてはガスの流速をとると、実線で示す
カーブ（１）はディスクの各部分における断面積を示
し、またディスクの各部分における水素ガスの流速は破
線で示すカーブ（２）の如くになる。

従ってディスク内に水素ガスが導入された瞬間および
排出される瞬間すなわちガス供給ノズル5aに近い部分と
ガス排出ノズル6aに近い部分の流速が最大となりディス
クの中央部での流速が最低となることから、ディスクの
周辺部分と中央部分でのベーキング効果に差が生じてデ
ィスク全面に均一なベーキング作業を実施することがで
きず、ひいては複数の被処理基板４の間にベーキング効
果上の差が生ずる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の構成になる半導体製造装置では、ディスク上に
載置された複数の半導体ウェハ全部に均一なベーキング
処理を施すことができないと云う問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、複数の被処理基板の載置面がその垂直
中心軸で軸回転するディスクの直径方向両端部の近傍片
側には、 ディスク中心部に向かうガス供給ノズルを備えたガス
導入管と該ガス導入管を挟む両側に近接してディスク中
心部に向かうガス供給ノズルを備えた補助ガス導入管と
を平行して配設し、 他方には上記ガス導入管と対向して平行に多数のガス
排出ノズルを備えたガス排気管を配設してなる半導体製
造装置によって解決される。

〔作 用〕

水素ガスによるベーキング効果はガスの流速に依存す
るため、ディスク全面換言すれば該ディスク上に載置さ
れる半導体ウェハ全部に均一なベーキング処理を施すに
は、ディスク中央部での水素ガスの流速と周辺部の流速
を等しくすることが必要である。

本発明では、従来のガス導入管に加えてその両サイド
の対象位置に、ディスク中央部に向けて噴出するガス供
給ノズルを備えた補助ガス導入管を設けている。

従ってディスク中央部での水素ガスの流速を上げるこ
とが可能となり、ディスク上の半導体ウェハ全部に均一
なベーキング処理を施すことができる。

〔実施例〕

第１図は本発明になる半導体製造装置の構成例を示し
た図であり、（Ａ）は全体の構成図をまた（Ｂ）は水素
ガスの流れを示す説明図である。

図（Ａ）で、破線で示すチャンバ１の内部に数mm程度
の間隔を保って平行且つ同芯状に固定されている複数の
円形状のディスク２が上記チャンバ１の外部からの信号
によって軸回転する回転軸３と同軸に固定された状態で
回転自在に配設されており、該ディスク２上には複数の
半導体ウェハ等の被処理基板４が載置されていることは
第２図の場合と同様である。

また上記ディスク２の直径方向両サイドの対向位置に
配設されているガス導入管５およびガス排気管６は共に
第２図記載のものと同等である。

更に該ガス導入管５の両側（図面の前後方向）ほぼ等
間隔の近接位置には、該ガス導入管５のガス供給ノズル
5aより孔径の大きい例えば孔径が6mm程度のガス供給ノ
ズル10aおよび11aを備えた補助ガス導入管10および11
を、該ガス導入管５と平行で且つそれぞれのガス噴出方
向が上記ディスクの中心に向かうように配設している。

かかる構成になる半導体製造装置で、第２図の如く回
転軸３を図示Ｒ方向に軸回転させた状態で各ガス供給ノ
ズル5a,10a,11aから水素ガスを噴出させると、三本の水
素ガスの流れG,G₁,G₂は回転しているディスクの間を通
りながら該ディスク上に載置されている被処理基板４の
表面に作用してベーキング処理を施し、ディスクの中心
部分でほぼ一本の図示Ｇ′となってガス排気管６からチ
ャンバ１の外部に排出される。

水素ガスの流れを説明する図（Ｂ）はディスクを平面
的に見た図である。

図で、ガス導入管５および補助ガス導入管10,11の各
ガス供給ノズル5a,10a,11aから噴出する水素ガスG,G₁,G
₂は、ディスクのほぼ中心部で集中してＧ′となりガス
排出ノズル6aからガス排気管６に吸引されてチャンバ１
の外部に排出する状況を示している。

なお、実験結果によれば、 被処理基板４の温度を900℃、チャンバ内の圧力を20t
orr程度に設定し、 各ガス供給ノズル5a,10a,11aから噴出する水素ガスの
量を例えば100SLM（100/m）になるようにガス導入管
５および補助ガス導入管10,11に水素ガスを供給して孔
径が4mmのガス供給ノズル5aからでる水素ガスの流速を
ほぼ6m/sec、また孔径が6mmのガス供給ノズル10a,11aか
らでる水素ガスの流速を３〜4m/secとした場合に約10分
間のベーキング時間で最良の結果が得られることを確認
している。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、ディスク上に載置された複
数の被処理基板全部に均一なベーキング処理を施すこと
のできる半導体製造装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる半導体製造装置の構成例を示した
図、 第２図は従来の装置におけるベーキング効果を説明する
図、 である。図において、 １はチャンバ、２はディスク、 ３は回転軸、４は被処理基板、 ５はガス導入管、5aはガス供給ノズル、 ６はガス排気管、6aはガス排出ノズル、 10,11は補助ガス導入管、 10a,11aはガス供給ノズル、 をそれぞれ表わす。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の被処理基板（４）の載置面がその垂
   直中心軸で軸回転するディスク（２）の直径方向両端部
   の近傍片側には、 ディスク（２）中心部に向かうガス供給ノズル（5a）を
   備えたガス導入管（５）と該ガス導入管（５）を挟む両
   側に近接してディスク（２）中心部に向かうガス供給ノ
   ズル（10a,11a）を備えた補助ガス導入管（10,11）とを
   平行して配設し、 他方には上記ガス導入管（５）と対向して平行に多数の
   ガス排出ノズル（6a）を備えたガス排気管（６）を配設
   してなることを特徴とする半導体製造装置。