JP4050483B2 - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術】
本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に縦型ＣＶＤ装置におけるアウタチューブの天井部に反応生成物が付着するのを防止するようにした基板処理装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の基板処理装置として縦型ＣＶＤ装置を示す断面正面図である。この基板処理装置は、ヒータ１の内側にアウタチューブ２、インナチューブ３が設けられ、インナチューブ３内にボート４が挿入され、ボート４に基板（ウェーハ）５ａ，５ｂを収納して成膜処理を行っている。
【０００３】
図８は反応室下部（図１のＡ部）を示す一部断面図である。基板へのガスの供給は、アダプタ７のガス導入ポート６からインナチューブ３の内側の基板領域を通り、インナチューブ３の外側とアウタチューブ２の内側から、排気管８より排気される。
【０００４】
図９は上述した技術の問題点を示すために、基板処理装置の上部一部を示す断面図である。成膜時のガスの流れは、上述した通りであるが、その際にアウタチューブ２の天井部に反応生成物９が付着し、その反応生成物９が剥離したときに、基板上にパーティクルとして付着するという問題がある。
【０００５】
そこで、かかる問題を解決するため、特開平６−２７５５３３号公報では、アウタチューブとインナチューブとを備えた縦型ＣＶＤ装置において、インナチューブは閉鎖された上部端面を持ち、下端部側に反応ガスの導入口を有し、且つ上端部近傍の側壁にアウタチューブの内部に通ずる排気口を設けた構造を開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来技術においては、インナチューブの上端部が平坦となっており、すなわちインナチューブの上部はコップを逆さに被せたような状態となっており、このような技術では、インナチューブを上方に向かって流れるガス流をアウタチューブ側にスムーズに変更することが困難であり、ガス流が滞留することにより、均一で高品質の基板処理が行われず、あるいは半導体装置が製造されないというおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、アウタチューブの天井に反応生成物が付着するのを防止できて、基板にパーティクルが付着するのを防止でき、さらにガス流の向きををスムーズに変更することで、均一で高品質の基板処理を行え、また半導体装置を製造することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、インナチューブ内を上方に向かって流れたガスがインナチューブ上端部にて流れの向きが変えられ、インナチューブとアウタチューブとの間を下方に向かって流れて排出される基板処理装置において、前記インナチューブの上端部周囲の数箇所に支持部を有し前記インナチューブの上方部を覆うガス流変流部材を設けて、前記インナチューブの上端部と前記ガス流変流部材の間にガス流路を形成し、且つ前記ガス流変流部材の中央部下端の高さを前記支持部下端の高さよりも高くなるように前記ガス流変流部材の中央部をガス流の上流側に突出させたことを特徴とするものである。
ここで、前記ガス流変流部材の中央部が、略逆円錐状に形成されている。
また、前記アウタチューブの外側にヒータを有し、該ヒータは前記アウタチューブの上部まで延在している。
【０００９】
また、本発明は、基板処理用のガスをインナチューブ内を上方に向かって流した後、インナチューブ上端部にて流れの向きを変え、インナチューブとアウタチューブとの間を下方に向かって流して半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、前記インナチューブの上端部周囲の数箇所に支持部を有し前記インナチューブの上方部を覆うようにガス流変流部材を設けると共に、前記ガス流変流部材の中央部下端の高さを前記支持部下端の高さよりも高くなるように前記ガス流変流部材の中央部をガス流の上流側に突出させておき、前記インナチューブを上方に流れたガスを、前記インナチューブの上端部と前記ガス流変流部材の間を通して流しながら半導体装置を製造するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
このような構成によれば、インナチューブ内を上方に向かって流れたガスはインナチューブ上端部に達すると、ガス流変流部材により側方に向きが変更されてインナチューブ上端とガス流変流部材の間からアウタチューブとインナチューブの間を下方に流れる。従って、アウタチューブの天井に上方へ向かうガスが直接的にあたることはなく、反応生成物が付着するのを防止できる。また、例えアウタチューブ天井部に反応生成物が付着した場合にそれが剥離しても、ガス流変流部材により受け止められて、基板にパーティクルとして付着するのを防止できる。更にガス流の向きの変更において、ガス流変流部材の中央部はガス流の上流側に突出している形状を有するので、ガスが滞留することがない。また、ガス流変流部材の中央部を炉内側である高温部側に近づけた構成となっているので、当該部分は反応生成物が付着し難い高温となり、ガス流変流部材自身に反応生成物が付着することも防止できる。従って、本発明によれば、均一で品質の良い基板処理を行うことができ、また、均一で品質の良い半導体装置を製造することができる。なお、ガス流変流部材はインナチューブの上端部に支持するようにしても良いし、
ボートの上部で支持するようにしても良いし、更には、アウタチューブ天井部に吊り下げるように支持しても良い。またガス流を効果的にアウタチューブとインナチューブとの間に導くように、ガス流変流部材の周縁に庇を設けるようにしても良い。
【００１１】
実施の形態においては、ガス流変流部材をインナチューブキャップとしてインナチューブと同じ材質の石英としている。このようにガス流変流部材にインナチューブと同材質を用いることにより、熱膨張率を同一とすることができ、熱膨張率の差からインナチューブキャップのズレを防止できる。また、実施の形態のように、ガス流変流部材を十分に加熱できる程度にヒータを反応管の上部まで覆うようにしておくことにより、ガス流変流部材に反応生成物が付着するのを効果的に防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるインナチューブの上部を示す断面正面図であり、従来技術を示す図９に対応して示す図である。
本実施の形態では、インナチューブ３Ａの上部にインナチューブキャップ１１を載せている。このインナチューブキャップ１１は、図２に示すように、インナチューブ３Ａの上端部周囲の適所数箇所に所定の間を設けて支持部１１aを設け、その支持部１１a上に略逆円錐状のキャップ部１１ｂを設けて構成される。図３に示されるように支持部１１aの高さｈ´は、インナチューブ３Ａ上部とアウタチューブ２Ａとの間にクリアランスを有するように定められ、その中央の突出量ｈはｈ´（支持部の高さ）よりも僅かに小さくされ（ｈ＜ｈ´）、キャップ部１１ｂを単独で取り扱う場合に、作業場等に安定した状態に置き易くしている。
【００１３】
以上の構成において、反応ガスはアウタチューブ２Ａの天井部に流れずにアウタチューブ２Ａの内壁側に流れる。そのため、アウタチューブ２Ａの天井部に反応生成物が付着し難くなる。また付着し、剥離した場合でも、インナチューブキャップ１１の上面でそれを受け止めることで、パーティクルとしてウェーハ上に付着するのを防止することができる。インナチューブキャップ１１は円錐形のように中央部を下方（ガス流の上流側に）への凸部とすることで、ガスがアウタチューブ１２の内壁に流れ易く、さらに、中央部を炉内側である高温部側に近づけた構成となっているので、ガス流変流部材自身に反応生成物が付着することも防止できる。更に、本実施の形態では、インナチューブキャップ１１を有効に加熱できるよう、アウタチューブの上部までヒータを延設している。
【００１４】
この場合、例えばＴＥＯＳプロセスにおいて、高さｈ´を有するインナーチューブキャップの温度はアウタチューブ２Ａの天井部の温度より高くなり、さらにそのインナーチューブキャップに突出量ｈを持たせることにより、その先端温度をさらに高くすることができ、キャップ部に反応生成物が付着し難くなった。
【００１５】
なお、図１では、インナチューブキャップ１１をインナチューブ上端に取り付けるようにしているが、これらが一体的にインナチューブとして形成されていても良い。また、キャップ部１１ｂの突出先端は円錐状となっているが、丸みを帯びていても良い。
【００１６】
実施の形態２．
図４は実施の形態２を示す図であり、図のようにインナチューブキャップ１１Bのキャップ部周縁に庇１１Ｂ−１を設けるようにして、より効率良くガス流を導くようにしても良い。
【００１７】
実施の形態３．
図５は実施の形態３を示す図であり、図のようにインナチューブキャップ１１Cをボート４Ａの上端部に載せて構成するようにしても良い。なお、この場合、キャップ部の周縁１１Ｃ−２はインナチューブからはみ出せないが、ガスの気流を作ることができ、この気流により、インナチューブを上昇したガスが直接アウタチューブの天井に当たるのを防止することができ、やはり多大な効果を奏する。
【００１８】
実施の形態４．
図６は実施の形態４を示す図であり、図のようにインナチューブキャップ１１Dをアウタチューブから吊り下げる構成としても良い。この場合、例えばインナチューブキャップ１１Dは、アウタチューブから支持される支持部１１Ｄ−１と、この支持部先端（下端）に取り付けられるキャップ部１１Ｄ−２とから構成される。このキャップ部１１Ｄ−２の周縁には、庇１１Ｄ−３が設けられている。
【００１９】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、アウタチューブの天井に反応生成物が付着するのを防止できて、基板にパーティクルが付着するのを防止でき、さらにガス流の向きををスムーズに変更することで、均一で高品質の基板処理を行え、また半導体装置を製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるインナチューブの上部を示す断面正面図である。
【図２】インナチューブキャップを示す斜視図である。
【図３】インナチューブキャップの断面側面図である。
【図４】本発明の実施の形態２を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態３を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態４を示す側面図である。
【図７】従来の基板処理装置として縦型ＣＶＤ装置を示す断面正面図である。
【図８】反応室下部（図１のＡ部）を示す一部断面図である。
【図９】基板処理装置の上部一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ ヒータ、２Ａ アウタチューブ、３Ａ インナチューブ、９ 反応生成物、１１，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ インナチューブキャップ、１１ａ 支持部、１１ｂ キャップ部。
【発明の属する技術】
本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に縦型ＣＶＤ装置におけるアウタチューブの天井部に反応生成物が付着するのを防止するようにした基板処理装置及びそれを用いた半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、従来の基板処理装置として縦型ＣＶＤ装置を示す断面正面図である。この基板処理装置は、ヒータ１の内側にアウタチューブ２、インナチューブ３が設けられ、インナチューブ３内にボート４が挿入され、ボート４に基板（ウェーハ）５ａ，５ｂを収納して成膜処理を行っている。
【０００３】
図８は反応室下部（図１のＡ部）を示す一部断面図である。基板へのガスの供給は、アダプタ７のガス導入ポート６からインナチューブ３の内側の基板領域を通り、インナチューブ３の外側とアウタチューブ２の内側から、排気管８より排気される。
【０００４】
図９は上述した技術の問題点を示すために、基板処理装置の上部一部を示す断面図である。成膜時のガスの流れは、上述した通りであるが、その際にアウタチューブ２の天井部に反応生成物９が付着し、その反応生成物９が剥離したときに、基板上にパーティクルとして付着するという問題がある。
【０００５】
そこで、かかる問題を解決するため、特開平６−２７５５３３号公報では、アウタチューブとインナチューブとを備えた縦型ＣＶＤ装置において、インナチューブは閉鎖された上部端面を持ち、下端部側に反応ガスの導入口を有し、且つ上端部近傍の側壁にアウタチューブの内部に通ずる排気口を設けた構造を開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来技術においては、インナチューブの上端部が平坦となっており、すなわちインナチューブの上部はコップを逆さに被せたような状態となっており、このような技術では、インナチューブを上方に向かって流れるガス流をアウタチューブ側にスムーズに変更することが困難であり、ガス流が滞留することにより、均一で高品質の基板処理が行われず、あるいは半導体装置が製造されないというおそれがある。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、アウタチューブの天井に反応生成物が付着するのを防止できて、基板にパーティクルが付着するのを防止でき、さらにガス流の向きををスムーズに変更することで、均一で高品質の基板処理を行え、また半導体装置を製造することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、インナチューブ内を上方に向かって流れたガスがインナチューブ上端部にて流れの向きが変えられ、インナチューブとアウタチューブとの間を下方に向かって流れて排出される基板処理装置において、前記インナチューブの上端部周囲の数箇所に支持部を有し前記インナチューブの上方部を覆うガス流変流部材を設けて、前記インナチューブの上端部と前記ガス流変流部材の間にガス流路を形成し、且つ前記ガス流変流部材の中央部下端の高さを前記支持部下端の高さよりも高くなるように前記ガス流変流部材の中央部をガス流の上流側に突出させたことを特徴とするものである。
ここで、前記ガス流変流部材の中央部が、略逆円錐状に形成されている。
また、前記アウタチューブの外側にヒータを有し、該ヒータは前記アウタチューブの上部まで延在している。
【０００９】
また、本発明は、基板処理用のガスをインナチューブ内を上方に向かって流した後、インナチューブ上端部にて流れの向きを変え、インナチューブとアウタチューブとの間を下方に向かって流して半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、前記インナチューブの上端部周囲の数箇所に支持部を有し前記インナチューブの上方部を覆うようにガス流変流部材を設けると共に、前記ガス流変流部材の中央部下端の高さを前記支持部下端の高さよりも高くなるように前記ガス流変流部材の中央部をガス流の上流側に突出させておき、前記インナチューブを上方に流れたガスを、前記インナチューブの上端部と前記ガス流変流部材の間を通して流しながら半導体装置を製造するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
このような構成によれば、インナチューブ内を上方に向かって流れたガスはインナチューブ上端部に達すると、ガス流変流部材により側方に向きが変更されてインナチューブ上端とガス流変流部材の間からアウタチューブとインナチューブの間を下方に流れる。従って、アウタチューブの天井に上方へ向かうガスが直接的にあたることはなく、反応生成物が付着するのを防止できる。また、例えアウタチューブ天井部に反応生成物が付着した場合にそれが剥離しても、ガス流変流部材により受け止められて、基板にパーティクルとして付着するのを防止できる。更にガス流の向きの変更において、ガス流変流部材の中央部はガス流の上流側に突出している形状を有するので、ガスが滞留することがない。また、ガス流変流部材の中央部を炉内側である高温部側に近づけた構成となっているので、当該部分は反応生成物が付着し難い高温となり、ガス流変流部材自身に反応生成物が付着することも防止できる。従って、本発明によれば、均一で品質の良い基板処理を行うことができ、また、均一で品質の良い半導体装置を製造することができる。なお、ガス流変流部材はインナチューブの上端部に支持するようにしても良いし、
ボートの上部で支持するようにしても良いし、更には、アウタチューブ天井部に吊り下げるように支持しても良い。またガス流を効果的にアウタチューブとインナチューブとの間に導くように、ガス流変流部材の周縁に庇を設けるようにしても良い。
【００１１】
実施の形態においては、ガス流変流部材をインナチューブキャップとしてインナチューブと同じ材質の石英としている。このようにガス流変流部材にインナチューブと同材質を用いることにより、熱膨張率を同一とすることができ、熱膨張率の差からインナチューブキャップのズレを防止できる。また、実施の形態のように、ガス流変流部材を十分に加熱できる程度にヒータを反応管の上部まで覆うようにしておくことにより、ガス流変流部材に反応生成物が付着するのを効果的に防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態におけるインナチューブの上部を示す断面正面図であり、従来技術を示す図９に対応して示す図である。
本実施の形態では、インナチューブ３Ａの上部にインナチューブキャップ１１を載せている。このインナチューブキャップ１１は、図２に示すように、インナチューブ３Ａの上端部周囲の適所数箇所に所定の間を設けて支持部１１aを設け、その支持部１１a上に略逆円錐状のキャップ部１１ｂを設けて構成される。図３に示されるように支持部１１aの高さｈ´は、インナチューブ３Ａ上部とアウタチューブ２Ａとの間にクリアランスを有するように定められ、その中央の突出量ｈはｈ´（支持部の高さ）よりも僅かに小さくされ（ｈ＜ｈ´）、キャップ部１１ｂを単独で取り扱う場合に、作業場等に安定した状態に置き易くしている。
【００１３】
以上の構成において、反応ガスはアウタチューブ２Ａの天井部に流れずにアウタチューブ２Ａの内壁側に流れる。そのため、アウタチューブ２Ａの天井部に反応生成物が付着し難くなる。また付着し、剥離した場合でも、インナチューブキャップ１１の上面でそれを受け止めることで、パーティクルとしてウェーハ上に付着するのを防止することができる。インナチューブキャップ１１は円錐形のように中央部を下方（ガス流の上流側に）への凸部とすることで、ガスがアウタチューブ１２の内壁に流れ易く、さらに、中央部を炉内側である高温部側に近づけた構成となっているので、ガス流変流部材自身に反応生成物が付着することも防止できる。更に、本実施の形態では、インナチューブキャップ１１を有効に加熱できるよう、アウタチューブの上部までヒータを延設している。
【００１４】
この場合、例えばＴＥＯＳプロセスにおいて、高さｈ´を有するインナーチューブキャップの温度はアウタチューブ２Ａの天井部の温度より高くなり、さらにそのインナーチューブキャップに突出量ｈを持たせることにより、その先端温度をさらに高くすることができ、キャップ部に反応生成物が付着し難くなった。
【００１５】
なお、図１では、インナチューブキャップ１１をインナチューブ上端に取り付けるようにしているが、これらが一体的にインナチューブとして形成されていても良い。また、キャップ部１１ｂの突出先端は円錐状となっているが、丸みを帯びていても良い。
【００１６】
実施の形態２．
図４は実施の形態２を示す図であり、図のようにインナチューブキャップ１１Bのキャップ部周縁に庇１１Ｂ−１を設けるようにして、より効率良くガス流を導くようにしても良い。
【００１７】
実施の形態３．
図５は実施の形態３を示す図であり、図のようにインナチューブキャップ１１Cをボート４Ａの上端部に載せて構成するようにしても良い。なお、この場合、キャップ部の周縁１１Ｃ−２はインナチューブからはみ出せないが、ガスの気流を作ることができ、この気流により、インナチューブを上昇したガスが直接アウタチューブの天井に当たるのを防止することができ、やはり多大な効果を奏する。
【００１８】
実施の形態４．
図６は実施の形態４を示す図であり、図のようにインナチューブキャップ１１Dをアウタチューブから吊り下げる構成としても良い。この場合、例えばインナチューブキャップ１１Dは、アウタチューブから支持される支持部１１Ｄ−１と、この支持部先端（下端）に取り付けられるキャップ部１１Ｄ−２とから構成される。このキャップ部１１Ｄ−２の周縁には、庇１１Ｄ−３が設けられている。
【００１９】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、アウタチューブの天井に反応生成物が付着するのを防止できて、基板にパーティクルが付着するのを防止でき、さらにガス流の向きををスムーズに変更することで、均一で高品質の基板処理を行え、また半導体装置を製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるインナチューブの上部を示す断面正面図である。
【図２】インナチューブキャップを示す斜視図である。
【図３】インナチューブキャップの断面側面図である。
【図４】本発明の実施の形態２を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態３を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態４を示す側面図である。
【図７】従来の基板処理装置として縦型ＣＶＤ装置を示す断面正面図である。
【図８】反応室下部（図１のＡ部）を示す一部断面図である。
【図９】基板処理装置の上部一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ ヒータ、２Ａ アウタチューブ、３Ａ インナチューブ、９ 反応生成物、１１，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ インナチューブキャップ、１１ａ 支持部、１１ｂ キャップ部。
Claims (4)
- インナチューブ内を上方に向かって流れたガスがインナチューブ上端部にて流れの向きが変えられ、インナチューブとアウタチューブとの間を下方に向かって流れて排出される基板処理装置において、
前記インナチューブの上端部周囲の数箇所に支持部を有し前記インナチューブの上方部を覆うガス流変流部材を設けて、前記インナチューブの上端部と前記ガス流変流部材の間にガス流路を形成し、且つ前記ガス流変流部材の中央部下端の高さを前記支持部下端の高さよりも高くなるように前記ガス流変流部材の中央部をガス流の上流側に突出させたことを特徴とする基板処理装置。 - 前記ガス流変流部材の中央部が、略逆円錐状に形成されている請求項１に記載の基板処理装置。
- 前記アウタチューブの外側にヒータを有し、該ヒータは前記アウタチューブの上部まで延在している請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
- 基板処理用のガスをインナチューブ内を上方に向かって流した後、インナチューブ上端部にて流れの向きを変え、インナチューブとアウタチューブとの間を下方に向かって流して半導体装置を製造する半導体装置の製造方法において、
前記インナチューブの上端部周囲の数箇所に支持部を有し前記インナチューブの上方部を覆うようにガス流変流部材を設けると共に、前記ガス流変流部材の中央部下端の高さを前記支持部下端の高さよりも高くなるように前記ガス流変流部材の中央部をガス流の上流側に突出させておき、前記インナチューブを上方に流れたガスを、前記インナチューブの上端部と前記ガス流変流部材の間を通して流しながら半導体装置を製造するようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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