JP3483733B2 - 半導体製造装置及び基板処理方法 - Google Patents
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Description
に被処理基板を1枚ずつ処理する枚葉式半導体製造装
置、及び基板処理方法に関するものである。
体素子を形成する為、被処理基板表面に成膜、エッチン
グ等種々の処理を行う半導体製造装置には多数の被処理
基板を一度に処理するバッチ式のものと被処理基板を1
枚ずつ処理する枚葉式のものとがある。
比べて製品の生産性の点では劣るが、処理した基板の薄
膜、膜質の均一性の点で優れており、多様化する顧客の
要求に対応できるという利点があり、近年、枚葉式のも
のが主流を占める様になってきている。
導体製造装置に於ける反応炉の概略を説明する。
応容器1は板厚が10mm程度で偏平な角筒状の筒体2の
外周面に全周に亘り所要数の補強用リブ3が等間隔に突
設され、前記筒体2の両端にはフランジ部4がそれぞれ
固着され、形成されている。
グ5を介在させて金属製のフランジ6が気密に設けら
れ、該一方のフランジ6にはゲートバルブ7が気密に設
けられ、他方のフランジ6は図示しない排気装置に接続
され、前記反応容器1の内部は気密な反応室8を画成す
ると共に前記ゲートバルブ7を介してウェーハ9が装
入、引出し可能となってる。
上面と平行に上部ヒータ10が設けられ、前記反応容器
1の下方には該反応容器1の下面と平行に下部ヒータ1
1が設けられている。
ェーハ移載機により、1枚の前記ウェーハ9が前記ゲー
トバルブ7を通して前記反応室8内部に装入される。前
記ゲートバルブ7が気密に閉塞され、図示しない排気装
置により前記反応室8内部が真空排気された後、反応ガ
スが導入されつつ前記排気装置により前記反応室8は排
気され、該反応室8内部は所定の負圧に維持される。前
記上部ヒータ10、下部ヒータ11により前記反応容器
1が加熱され、前記反応室8内部が高温となり反応ガス
が分解し、分解した反応ガスが前記ウェーハ9に付着堆
積して成膜処理が行われる。成膜処理が完了すると、反
応副生成物を含むガスが排気され、前記反応室8は窒素
ガス等不活性ガスに置換された後、前記ゲートバルブ7
が開放される。前記ウェーハ移載機(図示せず)により
前記ゲートバルブ7を通して前記ウェーハ9が前記反応
室8外部へ引出される。
応炉では成膜時の反応ガスの流れを均一な流れとし、ウ
ェーハへの薄膜の均一化を図る為、反応容器1を該反応
容器1の上面及び下面が反応室8内のウェーハ9面と平
行となる様、偏平な角筒形状としている。反応室8内が
真空状態では外部が大気圧であることにより大きな外圧
が反応容器1に作用する。前記した様に反応容器1は偏
平な角筒形状であるので、外壁には大きな曲げモーメン
トが発生する。従って、反応室8内外の圧力差に耐え得
る構造とする為、反応容器1の外周に多数の補強用リブ
3を設ける必要があった。然し、多数の補強用リブ3を
設ける等すると、20回以上の溶接や溶接による熱残留
応力除去の為のアニールを行う必要があり、製作に手間
が掛かり、又、製作中に破損する可能性も高く、量産性
が悪い。更に、補強用リブ3の高さ分、反応炉自体の高
さが高くなり反応炉の大型化の要因となるという問題が
あった。
を設ける代わりに反応容器1の板厚を20mm以上とする
ことも実用化されているが、板厚の厚い石英同士を溶接
すると、石英は熱伝導率が低い為、石英のバーナ加熱部
分の温度のみが上昇し、非加熱部分は温度が上昇せず、
加熱部分と非加熱部分の温度差により熱応力が発生し、
反応容器1が破損しやすくなるので、溶接が著しく困難
であった。従って、フランジ部4を筒体2と一体にして
石英板から削出し、前記反応容器1を製作していた。と
ころが、石英板は高価であり、石英板の有効利用が図れ
ず、材料費が高くなり、又、切削に多大な時間を要し、
量産性が悪いという問題があった。
の加熱箇所からOリング5に至る迄の反応容器1の板厚
が厚いと、ヒータ10,11からOリング5への熱伝導
量が増大し、Oリング5の焼損による劣化が著しく、交
換頻度が高くなり、或は反応室8の気密性が保てないと
いう問題もあった。
圧力差に耐え得る強度を有し、且製作が容易で量産性が
良く、材料費の低減化が図れ、反応炉の大型化及びOリ
ングの劣化を防止できる反応炉を提供しようとするもの
である。
する偏平断面の反応容器の両端部に薄肉部分を形成した
反応炉に係り、又、上下壁部を両側壁部より厚肉とし、
少なくとも上下壁部の両端部に薄肉部分を形成した反応
炉に係り、又、反応容器が筒体及び両端のフランジ部か
ら成り、該フランジ部が薄肉のフランジ接合部を有し、
前記筒体の両端部を薄肉とし、前記フランジ接合部と筒
体端部とを溶接した反応炉に係り、更に、反応容器の周
囲に設けられたヒータの外周側に断熱材を設け、該断熱
材の端部が前記薄肉部に係合した反応炉に係り、更に
又、前記薄肉部の板厚が略10mmである反応炉に係り、
前記筒体が前記反応室内外の圧力差に耐え、前記ヒータ
により加熱され、前記反応室内の被処理基板を加熱処理
すると共に前記筒体から前記フランジ部への熱伝導を最
小限に抑止し、反応室内の気密性を維持する。
発明の実施の形態を説明する。
反応容器15は筒体16の両端にフランジ部17を溶接
接合し、形成されている。前記筒体16は偏平な角筒状
をなし、両端部18の板厚は薄くなっている。前記フラ
ンジ部17はフランジ接合部19と溶接接合部20で構
成され、該溶接接合部20は前記筒体16の両端部18
と同一断面形状を有し、前記フランジ接合部19より前
記筒体16側に突出している。前記溶接接合部20の板
厚は前記端部18と同じとなっており、該端部18と前
記溶接接合部20とが突合せ溶接され、前記端部18と
前記溶接接合部20の外周側には凹部21が形成される
様になっている。
ング22を介在させ、金属製のフランジ23が気密に設
けられている。該フランジ23には断面がL字形の反応
容器押え24がボルト25により固着され、前記フラン
ジ接合部19は前記フランジ23と前記反応容器押え2
4により挾持されている。
26が気密に設けられ、他方の前記フランジ23は図示
しない排気装置に接続され、前記反応容器15の内部は
気密な反応室27になると共に前記ゲートバルブ26を
通してウェーハ28を装入、引出し可能になっている。
29が設けられ、又、前記筒体16の下部を覆う様に下
部ヒータ30が設けられ、前記筒体16の周囲は前記上
部ヒータ29、下部ヒータ30に囲繞されている。更
に、前記上部ヒータ29、下部ヒータ30の外側は断熱
材31により覆われ、該断熱材31の端部は中心に向っ
て突出する内鍔32となっており、該内鍔32は前記凹
部21に係合する。
モーメントが作用するのは前記筒体16壁部の中央部で
あり、該筒体16の前記両端部18に作用する曲げモー
メントは小さく、更に両端の前記フランジ接合部19が
補強リブとして機能するので、前記両端凹部21の板厚
の薄いことは何等支障となることはない。又、前記反応
容器15と前記フランジ部17の溶接は比較的薄肉の突
合せ溶接となるので過大な熱応力が発生することはな
く、溶接は良好に行える。
8への成膜処理が行われる場合について説明する。
ウェーハ移載機により1枚の前記ウェーハ28が前記ゲ
ートバルブ26を通して前記反応室27内部に装入され
る。前記ゲートバルブ26が気密に閉塞され前記反応室
27内が真空引きされた後、反応ガスが導入される。前
記上部ヒータ29、下部ヒータ30により前記筒体16
が加熱され、前記反応室27内部の前記ウェーハ28に
成膜処理が行われる。
より薄く、前記凹部21での熱抵抗が大きくなり、加熱
された前記筒体16から前記フランジ接合部19への熱
伝導が抑制される。又、前記断熱材31の前記内鍔32
により前記上部ヒータ29、下部ヒータ30からの熱輻
射が遮断される為、熱伝導の抑制、熱輻射の遮断と相俟
って前記フランジ接合部19の温度上昇は最小限に押え
ることができる。而して、前記Oリング22が加熱され
焼損、劣化するのを防止することが可能となる。
むガスが排気されると共に不活性ガスに置換される。前
記ゲートバルブ26が開放され、前記ウェーハ移載機
(図示せず)により前記ゲートバルブ26を通して前記
ウェーハ28が前記反応室27の外部へ引出される。
容器の15を石英製としているが、セラミック製として
もよく、又、前記フランジ部17にサンドブラスト処理
等を施し不透明とし、輻射熱の透過率を一層低下させて
もよい。更に、図4、図5に示す様に、前記筒体16の
両側面の板厚を前記フランジ部17の板厚と同一とする
と共に前記筒体16の両側面に補強用リブ33を所要間
隔で複数溶接してもよい。又、反応容器の断面形状は偏
平な楕円形或は長円形であってもよいことは勿論であ
る。更に又、処理対象基板はウェーハに限らずガラス等
他の被処理基板であってもよい。
する反応炉に於いては、前記反応室27内の真空度が
0.01〜10torrに保たれ、前記反応室27の外径が
幅320mm×高さ80mm ×軸長540mmの場合、前記
筒体16の前記両端部18を除く部分の板厚を20mm、
前記凹部21の板厚を10mm、該凹部21の幅を70mm
とする。
用する反応炉に於いては、前記反応室27内の真空度が
0.01〜10torrに保たれ、前記反応室27の外径が
幅440mm×高さ100mm ×軸長690mmの場合、前
記筒体16の前記両端部18を除く部分の板厚を20〜
35mm、前記凹部21の板厚を10mm、該凹部21の幅
を70mmとする。
前記凹部の幅については、前記筒体の形状、真空度に応
じて適宜変更されることは言う迄もない。
器の外面に凹部を設け、板厚を薄くした為に溶接接合が
可能となり、フランジ部も一体に石英板から削出す必要
がなく材料費の低減化が図れると共にOリングへの熱伝
導を最小限に抑止することが可能となり、Oリングの焼
損、劣化を防止でき、反応室内の気密性を確実に維持で
きるようになる。
外の圧力差に耐え得る構造としている為、筒体の上下壁
部に補強用リブを溶接接合する必要がなく、製作に手間
が掛からず、量産性が向上し、製作費の低減化が図れる
と共に反応炉の小型化が図れる。
タからOリングへの熱輻射が遮断される為、Oリングが
加熱され焼損、劣化するのを防止することが可能となる
と共に反応室内の断熱効率が向上し、省エネルギ化を図
ることが可能となる等種々の優れた効果を発揮する。
図3のA−A矢視図である。
ある図5のC−C矢視図である。
図である。
矢視図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 被処理基板を処理する反応室を画成する
断面形状が扁平な石英製の反応容器を具備し、該反応容
器が、両端部の板厚を中央部より薄くした筒体と、前記
両端部にそれぞれ溶接接合されるフランジ部とを有する
ことを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項2】 筒体と該筒体に溶接接合されるフランジ
部とを有し、被処理基板を処理する反応室を画成する断
面形状が扁平な石英製の反応容器と、前記筒体とフラン
ジ部との接合部が薄肉となる様外面側から形成された凹
部と、前記フランジ部にOリングを介して気密に取付け
られるフランジと、前記反応容器の外側に設けられたヒ
ータと、該ヒータの外側に設けられた断熱材とを具備
し、該断熱材の一部が前記凹部に係合していることを特
徴とする半導体製造装置。 - 【請求項3】 請求項1の半導体製造装置を用いて被処
理基板に半導体素子を形成する基板処理方法であって、
前記反応容器内に反応ガスを導入し、前記ヒータにより
前記反応容器を加熱することで被処理基板に半導体素子
を形成することを特徴とする基板処理方法。
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