JP4484848B2 - 半導体製造装置及び半導体製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一組の半導体基板を処理する半導体製造装置及び半導体製造方法に関するもので、具体的には高温工程と大口径の半導体基板の処理が要求される半導体製造装置において、一組の半導体基板を立てた状態でお互いを対面させて工程処理する半導体製造装置及び半導体製造方法に関する。

一般的に半導体製造において、エピウェーハ（Ｅｐｉ−ｗａｆｅｒ）は、例えばウェーハ表面又は表面近くに存在するＣＯＰ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｒｉｇｉｎａｔｅｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）等の微小欠陥を制御することによって、ウェーハ表面に単結晶シリコンを成長させてウェーハ表面の欠陥を最大限に縮めることができ、デバイス製造後のＧＯＩ（Ｇａｔｅ Ｏｘｉｄｅ Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）特性を改善させることができるようになり、積極的に開発されている。

このようなエピタキシャル層は、高温で加熱したシリコンウェーハ上に水素キャリアによって、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２又はＨｉＨ４等のシリコンソースガスが供給され、基板上でＨ−Ｓｉ−Ｃｌ系反応を通してシリコン単結晶が成長する化学気相蒸着（ＣＶＤ）方法が採択されている。
このようなエピタキシャル成長方法では、ウェーハの歩留まりが落ちる高温の熱環境が造成され、反応ガスの分布等と膜特性の均一性を考慮して設計が容易な枚葉式により処理されている。

このような装置での蒸着、即ち、膜の微細構造と成長結果は、成長界面上に核生成過程と表面拡散によって決定され、これを決定する要因として基板温度、反応チャンバーの圧力、ガス造成によって影響を受ける。
特に、化学反応物の特徴と与えられた基板の幾何学上の理由により、気体−流動力学は化学気相蒸着で重要な要因であり、このために反応ガスは反応チャンバーの上部から噴射し下部で排出する形式を取っており、その流動場に半導体板を配置している。

しかし、このような枚葉式の蒸着装置は、バッチ処理による処理量の限界でその根本的な問題点が内包になっている。
即ち、枚葉式の処理は、洗浄条件でローディングと蒸着、アンローディングの順の段階による工程を勘案すると、一枚当たりの処理はその処理量に限界があることを根本的に内包しているので、大量生産のためには枚葉式の化学気相蒸着装置を一つのユニットで大量に配置する必要を生じるが、これを遂行するための物理的空間の確保と装置の投入は生産性確保に望ましくない要因である。

一方、半導体製造工程は厳格な洗浄工程が要求されるのに、半導体基板を反応チャンバーに投入させて移動させる場合、移動部品、例えばノズルやボートで微細粒子が半導体基板上に落下し、基板表面が汚染される恐れがあった。
このような理由から積極的に開発されているのが、双葉式処理方式の半導体製造装置であり、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等に双葉式処理方式の半導体製造装置が開示されている。

これは特に半導体基板を立ててこれを対面させ、この対面する半導体基板面（工程進行面）の間の空間にノズルを配置し、半導体基板が対面する空間上に工程ガスを投入して工程を進行させる（特許文献１）。

このような場合、一組の基板処理による生産性が増加して、パーティクルの落下による基板上の汚染が防止され、対面する基板面に層流（Ｌａｍｉｎａ Ｆｌｏｗ）の反応ガスの流れを形成できるという長所を持つことになる。
このような対面する半導体基板を処理するために、ボートには半導体基板を立てるサセプターが設置され、このサセプターに半導体基板が安着するホルダーが装着される。
そして、サセプターは、支持ローラーによりその装着位置が保持され、サセプターの外周に駆動ピンが設置され、この駆動ピンが駆動用ガスにより回転するように備わっている（特許文献２、特許文献３）。

しかし、このような半導体製造装置は一組（一対）の半導体基板を対面させるべき条件によって多数の問題点を包んでいる。このような問題点は、サセプター、ヒーター装置、ノズル等に全般的に存在する。

サセプターでは半導体基板の汚染防止と半導体基板の変形及び工程進行のための改善が要求される。
これをもう少し詳細に説明すれば、先ず、サセプターは、一組の半導体基板を立てて対面させるために重力方向に対して平行になるように設置され、このサセプターに半導体基板が搭載されたホルダーがまた搭載される。

この時、ホルダーが立てられた半導体基板を搭載するために、半導体基板外周に弾着される弾着口が設置され、半導体基板は、工程中に回転させることが要求されるためにこれに相応する弾着力が要求される（特許文献３）。

ところが、特にエピタキシャル工程を進行させるための１０００℃以上の高温環境では弾着口を通した局部的な荷重が半導体基板の変形を起こす可能性があり、このような理由から、立てられて回転する半導体基板を支持しながら、局部的な弾着が排除される搭載構造が要求される。

一方、半導体基板を工程中で回転させるために、サセプターの外周が支持ローラーに保持され、サセプターに設けられた駆動用ピン及び駆動用ガスを通してサセプターを回転させるようにする（特許文献２）。

このような理由から、支持ローラーとサセプター外周との駆動摩擦は必然的であり、ここで発生する微細粉塵が対面する基板間の工程空間に侵入するという憂慮が生じる。
合わせて、反応チャンバー内部でサセプターを回転させるための駆動用ガスの供給は、低圧環境で進行する工程での外乱作用になる恐れがある。

更に、エピタキシャル工程の中で半導体基板の回転数を制御する必要があり、このような状況で駆動装置とサセプターが直結しない従来の装置は回転数制御が難しく、反対にサセプターと駆動装置を、例えば駆動軸で直結させるようにすれば、駆動装置（モーター）が反応チャンバー内に投入されることで、高温環境では駆動装置が損傷しサセプターを回転させることができなくなった状況となる。

次に、このような一組の半導体基板を立てて処理する半導体製造装置は、温度勾配に対する均一性を十分に確保することに難しいという問題点がある。
これをもう少し詳細に説明すれば、上述した内容と共に、エピタキシャル工程における主要要素は特に温度と反応ガスであり、一組の基板処理は上部から下部に流れる工程ガスの流れ上の境界で半導体基板を対面させている。

このような状況において、反応ガスの投入の初期期間は温度勾配に影響を及ぼす。即ち、室温の反応ガスが初期噴射時半導体基板の上部領域に対して、冷却領域を造成することになる。

また、ヒーター装置自体でも半導体基板の中心部より外周部の領域の方が、温度が低くなる。即ち、ヒーター装置の加熱源がその境界における外部の室温と干渉することになるのでこの部分での温度低下が発生し、これは半導体基板の均一な温度勾配に影響を及ぼすことになる。

このような中心部と外周部との温度差は半導体基板の回転でも解決出来ない。半導体基板の回転で解決することは、同一領域（同一円周上の区域）で温度差、例えば外周部の領域でお互い他の温度差を示す時に、基板の回転により解決できることであって、お互い他の外周部分の領域にわたり温度差を示す時には半導体基板の回転で解決できることでない。

結局、一組の半導体基板を工程処理するにあって、このような温度勾配の偏差は工程均一性確保のために解決すべき課題となる。
次に、上述した温度勾配の均一性の他にもヒーター装置の構造的な配置に対して問題点が発生する。これは反応チャンバーへのサセプター搭載時、ヒーター装置との干渉に伴う構造的な問題となる。

即ち、ホルダーに半導体基板を搭載し、これがまたサセプターに搭載されて支持ローラーにより回転させながら半導体基板を狭い間隙で対面させるためには、サセプターがその対面方向に凸形状を有するようにして内部に凹溝を形成する必要がある。

このようなサセプターが反応チャンバーに投入される時、ヒーター装置が固定されている場合、サセプターの外周に近接するように離隔された位置が固定位置の限界となる。
この時、ヒーター装置の加熱面と半導体基板間には隔離距離が発生し、加熱面として充分な機能を期待することが難しい。従って、サセプターの搭載完了後、その凹部分にヒーター装置が挿入されて搭載されるようにし、半導体基板と加熱原とを最大限近接させる初期セッティングを遂行する必要がある。

次に、このような一組の半導体基板を立てて処理する半導体製造装置は、排気ノズルを適切に配置することが難しいという問題点がある。
これをもう少し詳細に説明すれば、上述したことと共に、エピタキシャル工程の主要要素は特に温度と反応ガスであり、一組の基板処理は上部から下部に流れる工程ガスの流れ上の境界で半導体基板を対面させている。

この時、排気ノズルは、対面するホルダーとホルダー間に最大限近接するように配置され、投入された反応ガスを回収することが要求されるために、供給ノズル対応の大面積の吸入部（空間）が必要になる。
即ち、排気ノズルは、その厚さが対面させた半導体基板間に最大限近接するように形成されることが要求される。このような状況から、特許文献１等は、排気ノズルがボートと一緒に搭載されて排気ノズルが半導体基板間に最大限密着されるようになっている。

ところが、大口径半導体基板の反応チャンバー搭載時、ボートの移動範囲が大きいことを勘案すると、高温の排気ガスを回収するための排気ノズル及びその周辺装置を、ボートと共に備えることは機器の信頼性側面で望ましくない。

特開２０００−１２４１３５号公報 特開２０００−１２４１３４号公報 特開２０００−４９０９８号公報

そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、高温工程と大口径の半導体基板の処理が要求される半導体製造装置において、一対の半導体基板を立てた状態で対面させて工程処理する半導体製造装置及び半導体製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明による半導体製造装置は、密閉された工程空間を提供する反応チャンバー（２４）と、
前記反応チャンバー内で一組の対面する半導体基板（１００）の背面方向から熱処理を遂行するために中央が開放されたリング形状のホルダー（１０）が該半導体基板（１００）に弾着され、該半導体基板（１００）を互いに対面するように装着させる一組のサセプター（１８）及び支持ローラー（２０）により前記サセプター（１８）を回転可能に支持して前記反応チャンバーに投入されるボート（２２）と、
前記ボート（２２）の反応チャンバー（２４）搭載後に前記一組のサセプター（１８）及び支持ローラー（２０）の中のそれぞれのいずれか一つの支持ローラーを駆動ローラー（２０′）とし前記駆動ローラー（２０′）に接続された前記サセプターを回転させる駆動装置（２６）と、
前記反応チャンバー内で一組の前記対面する半導体基板（１００）の熱処理を遂行するために半導体基板（１００）の背面に配置される一組のヒーター装置（８０）と、
前記ボート（２２）の反応チャンバー（２４）搭載後に前記サセプター（１８）の内部空間にヒーター装置（８０）を挿入させてヒーター装置（８０）の加熱面と対面する半導体基板（１００）の背面とを近接させる搭載装置（９２）と、
前記対面する半導体基板（１００）の上部領域を包囲するように形成される供給ノズル（７６）と、さらに前記対面する半導体基板（１００）の下部領域を包囲するように形成される排気ノズル（７８）と、
前記ボート（２２）の反応チャンバー（２４）搭載及び引出の前に前記排気ノズル（７８）を最小限前記ホルダー（１０）との干渉を回避して反応チャンバー（２４）下部で待機させるのに合わせて、搭載完了後に前記半導体基板（１００）の下部領域を包囲するように前記排気ノズル（７８）をホルダー（１０）間に挿入させる昇降装置（９０）と、を有し、
前記駆動装置（２６）は、反応チャンバー（２４）外部に支持フレーム（４０）が設置され、この支持フレーム（４０）にレール（４２）とこのレール（４２）に沿ってスライディングする移送パネル（４４）が設置されて、前記移送パネル（４４）を往復させる移送装置（４６）が支持フレーム（４０）に設置され、前記移送パネル（４４）には前記駆動ローラー（２０′）を回転させるための駆動軸（４８）を含む駆動モーター（５０）が設置され、前記駆動ローラー（２０′）には前記駆動軸（４８）と接続して回転力を伝達する接続具（５２）が形成され、
前記駆動軸（４８）は、接続具（５２）とスプライン結合され、前記駆動軸（４８）の先端にはスプライン結合を誘導するためのガイドテープ面（６２）が形成されることを特徴とする。

このような半導体製造装置における前記サセプター及び駆動装置の各構成要素は次の通りである（図１〜図１０参照）。
先ず、前記サセプター（１８）には、前記ホルダー（１０）の背面で半導体基板の背面外周端に接触してホルダー（１０）と一緒に支持するように弾着具（１２）を通して弾着されるリング形状の支持パネル（１４）が装着される。
ここで、前記サセプター（１８）には、前記支持ローラー（２０）と装着された半導体基板（１００）間の空間に前記サセプター（１８）の外周をめぐるように形成され、装着される半導体基板方向へのパーティクル侵入を防御する防汚具として、支持ローラー（２０）と接触するサセプターの駆動外周部（２８）と前記支持ローラー（２０）に対して前記半導体基板（１００）方向側に前記サセプター（１８）の外周上に防汚リング（３０）が突出するように形成される。
更に、前記サセプター（１８）には、前記支持ローラー（２０）と装着された半導体基板（１００）間の空間に前記サセプター（１８）の外周をめぐるように形成され、装着される半導体基板方向へのパーティクル侵入を防御する防汚具として、反応チャンバー（２４）と対面するサセプター（１８）間にファジーガスを供給するファジーガス供給部（３６）を形成し、このファジーガス供給部（３６）により提供されるファジーガスによってガスカーテン部（３４）が形成される。
これとは別途に、前記反応チャンバー（２４）には、前記半導体基板（１００）背面の蒸着を妨害するファジーガスが供給されるように各サセプター（１８）の背面方向にファジーガス供給部（３６）が形成されるようにしてもよい。
更に、前記移送装置（４６）は、前記支持フレーム（４０）に移送モーター（５４）が設置され、この移送モーター（５４）の駆動軸が移送ボルト具（５６）で形成され、この移送ボルト具（５６）と結合して往復する移送ナット具（５８）が装着され、前記移送ナット具（５８）に支持ロード（６０）が緩衝スプリング（６１）と共に結合されて前記支持ロード（６０）が移送パネル（４４）と結合される。
一方、前記駆動軸（４８）は、前記反応チャンバー（２４）を貫通して移動しながらも反応チャンバー（２４）との気密性を維持するために、反応チャンバー（２４）の貫通ホールに反応チャンバー装着リング（６４）が設置され、前記反応チャンバー（２４）の外部に離隔して前記駆動軸（４８）外周を包囲して気密性を維持するシーリング具（６６）が設置され、このシーリング具（６６）と前記反応チャンバー装着リング（６４）間に前記駆動軸（４８）の移動を維持させながら駆動軸（４８）の外周に気密を維持するベローズチューブ（６８）が設置される。
また、前記駆動軸（４８）は、駆動モーター（５０）への熱伝逹を防ぐために、断熱材によってなされた駆動モーターの回転軸の間をスプライン結合させるカプラー（７２）を有する。
更に、前記駆動軸（４８）は、冷却装置を含み、冷却装置は駆動軸（４８）に形成される冷却水路（７４）を含み、この冷却水路（７４）の入出口には回転する駆動軸（４８）への該冷却水路（７４）に冷却水を供給及び排出させるリング形状の冷却水コネクター（７５）が設置される。

次に、搭載装置を含むヒーター装置の各構成要素は次の通りである（図１及び図２、図１１〜１５参照）。
先ず、前記ヒーター装置（８０）は、対面する半導体基板（１００）の背面方向で半導体基板（１００）を加熱させるために、前記半導体基板（１００）のあらゆる領域に対応可能な加熱面を有し、この加熱面が提供する加熱領域は、独立した電源供給ラインを有して区分される半導体基板（１００）において、同心状に形成されて半導体基板（１００）の中心部領域を加熱させる中心部領域（１０２）と、この中心部領域（１０２）を包囲してその外側を加熱させる周辺領域（１０４）と、この周辺領域（１０４）を包囲して半導体基板（１００）の外周が含まれる領域を加熱させる外周部領域（１０６）と、この外周部領域（１０４）を包囲してこれと室温の干渉を緩和させる空間として加熱する緩衝領域（１０８）とを有してなされる。
具体的に、前記加熱領域は、周辺領域（１０４）と外周部領域（１０６）と緩衝領域（１０８）とが、反応ガスが流れる上下方向に少なくとも２分割されて半導体基板（１００）の上部と下部領域とを耐熱状態に維持できるようにする。
また、前記緩衝領域（１０８）の上部の領域は、反応ガスの供給ノズル（７６）出口が配置されて反応ガスが予熱され噴射される反応ガスの噴射前の、予熱領域である。
そして、前記外周部領域（１０６）の上部の領域は、反応ガスの供給ノズル（７６）出口と半導体基板（１００）間の空間が含まれて噴射された反応ガスが加熱され半導体基板（１００）に供給される反応ガスの噴射後加熱領域である。
一方、前記加熱領域は、印加ラインと接地ラインとを有する一つの抵抗加熱ライン（１１０）として区分された領域を担当する面積内に独立的に配置されるために、前記一つの抵抗加熱ライン（１１０）が屈曲されてなるように配置されて前記該当領域の面積を担当する。
前記ヒーティング装置（８０）は、反応チャンバーへのサセプター（１８）装着後、このサセプター（１８）に装着された半導体基板（１００）の背面に挿入される搭載装置（９２）を含み、前記搭載装置（９２）を含んだヒーティング装置（８０）は、ベローズカバー（８７）を介して前記反応チャンバー（２４）と気密性を維持して装着される。
具体的に、前記ベローズカバー（８７）は、ヒーター装置（８０）の搭載のために、反応チャンバー（２４）に形成された貫通ホールの外周を包囲して装着される反応チャンバー装着リング（１１２）と、ヒーター装置（８０）を半導体基板（１００）背面に近接するように装着させる搭載装置と結合されるヒーター装着リング（１１４）とに区分され、前記反応チャンバー装着リング（１１２）とヒーター装着リング（１１４）との間に達する気密性を維持させながら前記搭載装置を通して移送を許容するベローズチューブが設置され、前記ヒーター装着リング（１１４）には、前記ヒーター装置（８０）の脱装着のためのガイドレール（１１６）が設置され、前記ヒーター装置（８０）は、前記ガイドレール（１１６）でスライディングするように結合して前記ヒーター装着リング（１１４）に締結される。
ここで、前記ヒーティング装置（８０）は、反応チャンバー（２４）における気密性の維持のためのヒーターカバー（８１）を含んでおり、ヒーターカバー（８１）は、透光性、例えばクォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）カバーであり、前記ヒーター装着リング（１１４）とヒーター装置（８０）間にその外周部が挟まれてヒーター装置（８０）本体と反応チャンバー（２４）を気密保護する。

次に、昇降装置を含む排気ノズルの各構成要素は次の通りである（図１及び図２、図１６〜図１８参照）。
先ず、前記排気ノズル（７８）には反応チャンバー（２４）を貫通して外部に配置される排気管（７９）と前記反応チャンバー（２４）との間に、前記排気管（７９）を移動しながら気密性を維持するベローズカバー（８９）が装着される。
具体的に、前記ベローズカバー（８９）は、排気ノズル（７８）の排気管（７９）配置のために形成された反応チャンバー（２４）の貫通ホール外周を包囲して装着される反応チャンバー装着リング（１２４）と、前記排気ノズル（７８）の昇降のために昇降装置（９０）の締結ブラケット（１２６）に装着されて排気管（７９）の外周を密閉させるパッキング（１２８）が設置されたブラケット装着リング（１３０）と、前記反応チャンバー装着リング（１２４）と前記ブラケット装着リング（１３０）との間に気密性を維持しながら前記昇降装置を通した排気管（７９）の昇降を許容するベローズチューブ（８８）が設置される。
一方、前記昇降装置（９０）は、反応チャンバー（２４）外部に支持フレーム（１３２）が設置され、この支持フレーム（１３２）にレール（１３４）とこのレール（１３４）に沿ってスライディングする昇降パネル（１３６）が設置され、前記昇降パネル（１３６）に締結ブラケット（１２６）が設置されて排気ノズルの排気管（７９）と結合され、前記支持フレーム（１３２）に昇降モーター（１３８）及び前記昇降モーター（１３８）から駆動力の伝達を受ける移送ボルト（１４０）が設置され、この移送ボルト（１４０）には結合して昇降する移送ナット具（１４２）が装着され、この移送ナット具（１４２）が昇降パネル（１３６）と結合される。
ここで、前記反応チャンバー（２４）にはその下部に前記排気ノズル（７８）が待機する待機チャンバー（１２０）が形成される。
また、前記待機チャンバー（１２０）にはファジーガスを回収するためのファジー排気管（１２２）が連結される。

このような本発明の半導体製造装置によって本発明では対面する一組の半導体基板を処理する半導体製造方法が提供される。
上記目的を達成するためになされた本発明による半導体製造方法は、外部との気密性を有する工程空間である反応チャンバーに一組の対面する半導体基板を搭載する半導体基板搭載段階と、
半導体基板搭載後、前記一組の対面する半導体基板を工程処理するためにサセプターの支持ローラーの中のいずれか一つの支持ローラーを駆動ローラーとして該駆動ローラーと駆動軸を接続し、ヒーター装置を半導体基板背面方向へ移動させて加熱面を半導体基板背面に近接させ、半導体基板を２分割してその下部を包囲する排気ノズルを対面するホルダー間の間隔で挿入させる工程装置を稼動させる段階と、
工程装置搭載後、後続工程が実施される後続の工程実施段階と、を有することを特徴とする。

ここで、前記工程装置を稼動させる段階では、工程装置で駆動ローラーと接続されて移動する駆動軸と半導体基板背面方向へ移動するヒーター装置とホルダー間の間隔で挿入されるように移動する排気ノズルとに、その移動を維持しながら反応チャンバーとの気密性を維持させる。
一方、前記後続の工程実施段階には、前記対面する一組の半導体基板の背面に各々ファジーガスを供給して半導体基板の背面に蒸着がなされるのを妨ぐバックサイド蒸着妨害段階がさらに含まれる。
また、前記後続の工程実施段階には、前記対面する一組の半導体基板のサセプターの外周に各々ファジーガスを供給してサセプター外周の支持ローラーとサセプターとの間にガスカーテンを形成してサセプター内側に微細粉塵の侵入を防止する防汚段階がさらに含まれる。
一方、前記後続の工程実施段階には、ヒーター装置により加熱する加熱領域を半導体基板と同心上に形成して半導体基板の中心部領域を加熱させる中心部領域と、この中心部領域を包囲してその外側を加熱させる周辺領域と、この周辺領域を包囲して半導体基板の外周が含まれる領域を加熱させる外周部領域と、この外周部領域を包囲してこれと室温の干渉を緩和させる空間として加熱する緩衝領域とに区分し、相互に重なる温度勾配を持つように加熱を遂行し、前記周辺領域と外周部領域と緩衝領域とは反応ガスが流れる上下方向に少なくとも２分割されて半導体基板の上部と下部領域とを耐熱状態に維持できる熱処理段階が含まれる。
ここで、前記緩衝領域に供給ノズルの出口を配置させ、反応ガスを予熱させた後、噴射させる。
そして、前記外周部領域の上部の領域は、反応ガスの供給ノズル出口と半導体基板間の空間を含めて噴射された反応ガスを加熱させた後、半導体基板に供給させる。

本発明による半導体製造装置及び半導体製造方法によれば、工程処理装置は、反応チャンバーから分離されて作られ、その移送を維持しながら反応チャンバーとの気密性を維持するためのベローズカバーが媒介となる。
このような気密性の維持により、反応チャンバーの工程の進行に合わせて、反応チャンバーにはファジーガスが供給され、半導体基板のバックサイド蒸着が防止され、サセプター外周上にガスカーテンが作られて微細粉塵による基板の汚染が防止される。

そして、ヒーター装置は、半導体基板の領域に対して主加熱領域で中心部領域と、この中心部領域を放射状に包囲する周辺領域で区分し、この周辺領域を放射状に包囲して半導体基板の外周領域を別途に加熱させる外周部領域と、この外周部領域を放射状に包囲して室温との境界を緩衝させる空間として緩衝領域と、に区分して形成し、この温度制御を外部条件によって別に設定することによって、半導体基板の温度勾配が均一に維持できる。

サセプターがホルダーを通して半導体基板を対面させて立て、これを回転させるにあたって、ホルダーが支持パネルを通して半導体基板の正面と背面の外周端を支持し、高温の環境でホルダー弾着具の弾発力による半導体基板の変形が防止されながらも半導体基板を十分に支持する効果がある。
また、サセプターに防汚具が形成され、特に支持ローラーにより発生する可能性のある微細粉塵が半導体基板の工程空間に侵入することが防止されて基板の不良率がより一層減少する効果がある。

併せて、反応チャンバー外部で反応チャンバーに貫通するサセプターと直結する駆動装置が作られて精密なサセプターの回転制御が遂行できる効果がある。
この時、駆動装置は、ベローズカバーが媒介になって反応チャンバーと一緒に密閉されることによって、反応チャンバーの気密性を維持しながらもサセプターとの短絡及び接続が遂行され、駆動装置には冷却装置が作られて駆動軸の熱変形が防止される効果がある。

一方、半導体基板を工程反応させるためのヒーター装置において、半導体基板を包囲する加熱領域をその外部条件によって細かく制御する加熱領域として中心から放射状に包囲する領域により区分して制御することによって、半導体基板の均一な温度勾配の形成が可能になるという効果がある。

また、このようなヒーター装置と反応チャンバーはベローズカバーを媒介で結びついて上記ヒーター装置が半導体基板の背面に近接するように配置されるように反応チャンバーに搭載される時、ヒーター装置の移動を許容しながらも反応チャンバーの気密性を十分に維持させることができる効果があり、このためにヒーター装着リングにガイドレールを通してヒーター装置が結びつくことによって、ヒーター装置の脱着が容易になる効果もある。

一方、一組の半導体基板を対面させて工程処理するにあたって、排気ノズルをボート及び反応チャンバーと分離するように用意して、ボートの反応チャンバー搭載完了後に昇降装置を通して排気ノズルを半導体基板間に搭載させることによって、対面する半導体基板間に充分な吸気口を造成する排気ノズルが搭載されながらも装置の信頼性が確保される効果がある。

この時、このような排気ノズルと反応チャンバーは、ベローズカバーを媒介として結びつき、排気ノズルが昇降してもその移動を許容しながらも反応チャンバーの充分な気密性が維持される効果がある。

次に、本発明の半導体製造装置及び半導体製造方法を実施するための最良の形態の具体例を、図面を参照しながら説明する。

本発明の半導体製造装置は、大きくは、工程空間を提供する反応チャンバーとこの反応チャンバーに搭載される工程処理装置であって、サセプターを含んだボート及びサセプターを回転させるための駆動装置と、ヒーター装置及びヒーター装置を上記サセプターの内部空間に挿入させるための搭載装置と、排気ノズル及びこの排気ノズルをサセプターのホルダー間の空間に挿入させるための昇降装置とで構成される。

図１は、本発明の一実施例による半導体製造装置を示す外観図であり、図２は、図１に示す半導体製造装置の供給ノズルと排気ノズルの配置状態を示す概念図であり、図３〜１０は、図１に示す半導体製造装置に装着されるサセプター及び駆動装置を説明するための概念図である。図３は、サセプターを示した分解図であり、図４及び図５は、サセプター及びこれに接続される駆動装置の拡大図である。図６は、サセプターを含む半導体製造装置の正面断面図であり、図７は、図６に示す半導体製造装置の上部拡大断面図である。図８及び図９は、サセプター駆動装置の作動状態を示す拡大断面図であり、図１０は、駆動軸の冷却装置を示す概念図である。

先ず、全体的には図１に示すように、工程空間を提供する反応チャンバー２４が作られ、反応チャンバー２４は、対面する一組（一対）の半導体基板１００及びこれを保持するサセプター１８とこのサセプター１８が設置されるボート２２を受け入れる大きさを有する。

このような反応チャンバー２４の上部から下部にかけて反応ガスの流れが造成され、このために反応チャンバー２４の上部には供給ノズル７６が配置されて下部には排気ノズル７８が配置される。
反応チャンバー２４の両側部には、高温の環境を造成するためのヒーター８０と、サセプター１８の駆動ローラー２０′と接続する駆動装置２６が設置される。

ボート２２は、反応チャンバー２４で投入されたサセプター１８の後方を閉鎖して密閉された空間を提供するボートギャップ８２を含み、ボートギャップ８２は、移動レール８４に設置される。
このようなボート２２にエンドイパッタ（図示せず）を通して半導体基板１００がホルダー１０に搭載され、ホルダー１０は、またエンドイパッタを通してサセプター１８に搭載される。

ここで、ホルダー１０を含むサセプター１８は、図３〜１０に示すように、具体的にはサセプター１８とホルダー１０と支持パネル１４とに区分されており、サセプター１８は、弾着具１６を通してホルダー１０を弾着させ、ホルダー１０は、弾着具１２及び支持パネル１４を通して半導体基板１００を係止するようになっており、ここに防汚具が追加される。

より一層具体的に、図３〜図７を参照してサセプター１８に装着される半導体基板１００を説明すれば、ホルダー１０は、半導体基板１００の正面（工程反応面）に対してその外周囲、具体的には正面外周囲に干渉する程度に開放されていて、その背面は、半導体基板の背面外周囲に干渉する程度のリング形状の支持パネル（１４）が弾着具により装着される。これにより弾着具による半導体基板１００の圧迫力が作用しなくなる。

サセプター１８は、搭載された半導体基板１００を、互いに近接するように対面させるために正面から凸状の皿形状になっており、その外周には支持ローラー２０と接触する駆動外周部２８が突出するように形成される。
そして、サセプター１８には支持ローラー２０に対して半導体基板１００方向にサセプター１８の外周をめぐるように設置されて半導体基板１００方向に粉塵侵入を防止する防汚具が形成される。

ここで、防汚具は、支持ローラー２０と接触するサセプター１８の駆動外周部２８と装着された半導体基板１００との間で、サセプター１８の外周上に防汚リング３０が突出されて構成される。
即ち、防汚リング３０は微細粉塵の侵入方向に対して物理的に対応する突出構造物として作用する。

さらに、反応チャンバー２４には、対面するサセプター１８間にファジーガスを供給するファジーガス供給部３６が形成されており、このファジーガス供給部３６により供給されるファジーガスのガスカーテン部３４が形成される。

また、反応チャンバー２４には、対面するサセプター１８の背面方向に、半導体基板１００背面の蒸着を妨害するファジーガスが供給されるように半導体基板１００の背面にファジーガス供給部３８が形成される。
ガスカーテン部３４を形成するためにファジーガス供給部が反応チャンバー２４に設置されている。供給されるファジーガスはＨ２ガスである。

反応チャンバー２４内に投入されたファジーガスは、待機チャンバー１２０に形成されたファジー排気管１２２を通して排出される（図２及び図１８参照）。
一方、このようなサセプター１８に半導体基板１００が搭載される際に、半導体基板１００は立てられた状態になって互いに対面し、支持ローラー２０によりサセプター１８が回転可能に待機する。

サセプター１８の支持ローラー２０の中のいずれか一つには図４に示すように接続具５２が形成され、接続具５２には駆動装置の駆動軸４８と接続するために図示したことと共にスプライン溝として多角形状の溝が形成されている。
このような接続具５２を通してボート２２が反応チャンバー２４に搭載完了した次に、駆動装置２６が移送されて図５、図８及び図９に示すように接続される。

この時、サセプター１８の駆動装置２６は、ベローズカバーを通して反応チャンバー２４と密閉されるように装着される。これは上述のようにファジーガスとして爆発性のＨ２ガスが流入するので、反応チャンバー２４の外側への流出を防止する必要があって、また工程を進行するための低圧（真空）環境のために密閉する必要があり、工程進行中の廃ガス（毒ガス）の流出防止のためにも密閉する必要があるためである。

このような密閉装置と駆動装置２６をもう少し詳細に説明すれば、駆動装置２６は、反応チャンバー２４の外部に支持フレーム４０が設置されており、この支持フレーム４０にレール４２とこのレールでスライディングする移送パネル４４が設置される。
そして、移送パネル４４を往復させる移送装置４６が支持フレームに設置され、移送パネル４４には駆動ローラー２０′を回転させるための駆動軸４８を含む駆動モーター５０が設置されると共に、駆動ローラー２０′には駆動軸４８と接続される接続具５２が形成される。

ここで、駆動軸４８は、反応チャンバー２４に貫通しながら反応チャンバー２４の気密性を維持するために、駆動軸４８が貫通して移動する反応チャンバー２４の貫通ホールに反応チャンバー装着リング６４が設置され、駆動軸４８にはこれを包囲して気密性を維持させるシーリング具６６が設置される。
シーリング具６６は、回転する駆動軸４８の気密性を維持させる手段として、例えばマグネチックシールドを用いる。

このようなシーリング具６６を通して駆動軸４８の気密性を維持させ、このシーリング具６６と反応チャンバー装着リング６４間に駆動軸４８の移動を維持させながら駆動軸の外周との気密性を維持させるためにベローズチューブ６８が設置されている。

次に、これらの装置が設置された移送パネル４４を移送させるための移送装置４６は、支持フレーム４０に移送モーター５４が設置され、この移送モーター５４の駆動軸に移送ボルト具５６が装着され、この移送ボルト具５６には、これと結びついて回転運動を直線運動に変形させて往復させる移送ナット具５８が装着される。

移送ナット具５８には支持ロード６０が緩衝スプリング６１と共に結びついており、緩衝スプリング６１は、図示したことと共にスプリングシートを通して支持フレーム４０を支点として支持ロード６０を移送ナット具５８に弾着させる。そして、このような支持ロード６０が移送パネル４４と結びついて移送装置が構成される。

移送ナット具５８と支持ロード６０の分離及び緩衝スプリング６１を通した支持ロード６０の後方弾着は、駆動軸４８の移動に対する接続公差又は接続衝撃を緩和させるために、駆動軸４８の接続時、その先端がある程度接続限界を越えて移動してもその変位相当分、支持ロード６０が後に押出され、この時緩衝スプリング６１は、支持ロード６０のある程度の緩衝域を移動することを許容しながらも、支持ロード６０を弾性支持するようにしている。

そして、接続具５２と駆動軸４８はスプライン結合され、駆動軸４８の先端にはスプライン結合を誘導するためのガイドテープ面６２が形成される。
ガイドテープ面６２はスプラインの雌雄結合において、雄部が順次拡大されるように備わって最初の接続時、雌雄の溝と突起が正確に一致しなくても、その挿入の完了時点でこれらがお互い一致するように誘導する傾斜面による組み合わせを有している。

図４に示すスプラインは多角形状として４角形状のスプラインが形成されたことを示しているが、これに限定されず、もう少し多くの数の多角又は曲面により仕上げられたスプラインが適用されても構わない。
このようなサセプター駆動装置２６により、気密性を維持しがらサセプターの接続具５２と接続され、それぞれのサセプター１８は、直結する駆動装置２６により精密な回転数制御が遂行される。

この時、サセプター１８の駆動、即ち工程の進行中にエピタキシャル工程のような高温工程では、駆動軸４８に相当量の熱が伝えられる恐れがあって、駆動軸４８に伝えられた熱は、駆動モーター、特に磁力を損傷させる恐れがある。
これにより駆動モーター５０への熱伝逹を遮断させる必要があって、また駆動軸４８の熱損傷を防御する必要がある。

このような理由から、本実施例における駆動軸４８は、駆動モーターの回転軸７０間に断熱材で構成されてスプライン結合されるカプラー７２により結合される。
さらに、駆動軸４８は冷却装置を含んでおり、冷却装置は、駆動軸４８に冷却水路７４を形成し、この冷却水路には回転する駆動軸の冷却水路に冷却水を供給するリング形状の冷却水コネクター７５が形成されて構成される（図１０参照）。

駆動軸４８への冷却水路７４は入口と出口を有し、ここに冷却水コネクター７５が各々設置される。
冷却水コネクター７５は、回転する駆動軸外周を密閉させるシーリング（図示せず）を含んでおり、駆動軸４８の外周にそれぞれの冷却水路７４の入出口のどの方向に対しても連結する連結空間を提供し、これにより駆動軸が回転しても固定された冷却水コネクター７５は、その各々に冷却水路の入口と出口に連結して冷却水を供給排出する。

このような本実施例により冷却水路７４に供給された冷却水は、駆動軸４８に伝えられた熱を冷却させて駆動軸４８が熱損傷（熱変形）することを防止する。

次に、搭載装置９２を含んだヒーター装置８０の構成要素を、図１及び図２と図１１〜図１５を参照してもう少し詳細に説明する。図１１及び図１２は、反応チャンバーの正面断面図であり、図６及び図７と対応させることができるが、図面上、駆動装置２６と搭載装置９２の重複説明を避けるために駆動装置２６の図示は除外されている。
また、説明の便宜のために半分が図示されており、残りは対称構造となっている。

先ず、サセプター１８は、その外周に支持ローラー２０に接触して回転可能にボート２２に設置されており、この支持ローラー２０の接触線上の内側に半導体基板１００が近接するように対面させるためにその対面方向に凸状の皿形状になっている。
このようなサセプター１８に半導体基板１００が搭載されれば、半導体基板は、立てられた状態で互いに対面し、上述のように支持ローラー２０によりサセプター１８が回転可能に待機する。

この時、反応チャンバー２４のヒーター装置８０がサセプター１８の外側に待機し、搭載完了後、搭載装置９２を通してサセプター１８が溝に挿入され、半導体基板１００の背面に近接するように搭載される（図１１参照）。

一方、このような搭載装置９２を通したヒーター装置８０の移送を許容しながら反応チャンバーの気密性を確保するためにヒーター装置８０と反応チャンバー２４は分離され、ベローズカバー８７がヒーター装置８０と反応チャンバー２４との間に媒介する。

具体的に、ベローズカバー８７は、反応チャンバー２４の貫通ホールの外周を包囲して装着される反応チャンバー装着リング１１２と、ヒーター装置８０及び搭載装置９２と結びつくヒーター装着リング１１４とに区分される。
反応チャンバー装着リング１１２とヒーター装着リング１１４間での気密性を維持させながら搭載装置９２を通した移送を許容するベローズチューブが設置される。

ここで、搭載装置９２は、図示したように、移送のための駆動力を発生させる移送モーター９３が支持フレーム９４に設置され、この支持フレーム９４に移送モーター９３の動力を伝達するための１組のプーリー９５が設置され、一方のプーリー９５が移送モーターの回転軸と連結する。
そして、他方のプーリー９５には移送ボルト９６の一端と連結し、移送ボルト９６の他端は反応チャンバー２４に回転可能に支持される。

この移送ボルト９６と連動して回転に伴うピッチ移動（直線移動）を遂行する移送ナット具９７が移送ボルト９６に結合され、この移送ナット具９７がヒーター装着リング１１４に結びつきこれと一体で移動し、このヒーター装着リング１１４がヒーター装置８０と結びつくことによって、結局、移送ナット具９７の移動によりヒーター装着リング１１４と共にヒーター装置８０を移送させて反応チャンバー２４内の半導体基板１００背面に搭載される。

一方、このようなヒーター装着リング１１４には、搭載装置９２と別途に、ヒーター装置の脱装着のためのガイドレール１１６が設置され、ヒーター装置８０は、ガイドレール１１６でスライディングするように結びつく（図１２参照）。
また、ヒーター装置８０は、ヒーターカバー８１と分離して脱着されるようにヒーター装着リング１１４とヒーター装置８０の本体間にヒーターカバー８１の外周端が挟まれるように結びつく。

ここで、ヒーターカバー８１は、透光性の例えばクォーツ（Ｑｕａｒｔｚ）カバーであり、ヒーター装着リング１１４とヒーター装置８０間に挟まれて反応チャンバー２４からヒーター装置８０を気密保護する。
ヒーター装置８０とヒーター装着リング１１４を結合させる締結具１１８を脱去してその結合を解除させれば、ガイドレール１１６からヒーター装置８０本体だけを簡便に脱去できる。

このようなヒーター装置８０が反応チャンバー２４に搭載完了になった次に、サセプター１８が回転しながら工程が進行し、工程は、反応ガスが対面する半導体基板１００間に投入されて排出され、この時ヒーター装置８０により高温環境が造成される。

このような高温環境は、半導体基板１００の反応面に膜を成長させるために半導体基板１００上に適切な温度勾配を造成させることが要求され、このために本実施例ではヒーター装置８０として、対面する半導体基板１００の背面方向で半導体基板１００を加熱させるために、半導体基板１００のあらゆる領域を受け入れる領域に加熱面を持っており、この加熱面が提供する加熱領域は、中心部領域１０２、周辺領域１０４、外周部領域１０６、及び緩衝領域１０８に区分される（図１３及び図１４参照）。

区分された領域は、皆独立になった電源供給ラインを持って区分されて互いに他の加熱温度を持つことが出来るように備わっており、中心部領域１０２を除いて残りの領域は半導体基板１００の上下部によって少なくとも２分割された領域を持つ。
これに伴い、区分された加熱領域は少なくとも７個の区分された領域を持ち、これは中心部領域１０２とこれをめぐる２個の周辺領域１０４と、この周辺領域をめぐる２個の外周部領域１０６、この外周部領域１０６をめぐる２個の緩衝領域１０８で構成される（図１３参照）。

具体的に、ヒーターパターンで図示されたことは、４分割された領域に設定されたことを示しているが、これに限定にされることなく、４分割された領域より一層微細な温度制御も可能で、またそれぞれの領域をヒーターユニットとする場合、ヒーターユニットの損傷時、交替することができ、修理費の面でメリットがある。（図１４参照）

このような本実施例によって設定された加熱領域をもう少し詳細に説明すれば、中心部領域１０２は、半導体基板１００と同心上に形成され、例えば半導体基板１００の１／２の直径を持つ円形の領域に中心部領域１０２が形成され、ここは従来行われている温度加熱と同じになる。

周辺領域１０４は、中心部領域１０２を包囲して中心部領域１０２の外側を加熱させる周辺領域として、反応ガスが流れる上下方向に少なくとも２分割されて半導体基板１００の上部と下部領域を加熱に耐えられるように備わる。

より一層具体的に、周辺領域１０４は、中心部領域１０２の境界から半導体基板１００外周に近接する内部領域を包囲し、反応ガスの投入初期の際に半導体基板１００半分の上方の周辺領域温度を下方より低くことができ、上方の周辺領域をより高く加熱することができる。

次に、周辺領域１０４の外側には、周辺領域１０４を包囲して半導体基板１００の外周が含まれる領域を加熱させる外周部領域１０６が形成される。

具体的に反応ガスが流れる上下方向に、少なくとも２分割して半導体基板１００の上部と下部領域を加熱に耐えられるように備えて半導体基板１００の外周が外周部領域１０６内に含まれ、半導体基板１００の外周ラインの内外側に外周部領域１０６が存在し、この外周部領域０６は、特に半導体基板１００の外周の温度が下降するのを補償することができる。
合わせて、外周部領域１０６の上部の領域により、最初供給される反応ガスを加熱させた次に、半導体基板１００に供給する反応ガスの噴射後、加熱領域でその役割を遂行する（図１５参照）。
これは特に、反応ガスの半導体基板１００への投入時、半導体基板１００との初期反応区域上での反応ガスの温度による半導体基板１００の工程温度低下を防止する。

このような外周部領域１０６の外側には、外周部領域１０６を包囲して外周部領域１０６と室温の干渉を緩和させる空間を形成する緩衝領域１０８が形成される。
具体的に、反応ガスが流れる上下方向に少なくとも２分割されて半導体基板１００の上部と下部領域を加熱に耐えられるように備え、外周部領域１０６が室温と干渉して温度勾配が下降したり、不均一に造成されたりするのを緩和する。

これは外周部領域１０６が、それ自体でも半導体基板１００の外周ラインの外の領域に拡張されているけれども、これだけでは半導体基板１００の外周（エッジ）部分の温度低下を十分に防御出来ないためであり、このような外周部領域１０６と室温との境界間に緩和区域として緩衝領域１０８を設定し、室温と外周部領域１０６が直接干渉することを防止したものである。

特に、このような緩衝領域１０８の上部の領域は、反応ガスの供給ノズル７６の出口部位が配置されており、これにより反応ガスは噴射される直前に予熱されながら噴射される（図１５参照）。

従って、緩衝領域１０８のその上部の領域は、反応ガスの噴射前の予熱領域であり、外周部領域１０６である反応ガス噴射後の加熱領域と順次連動し、緩衝領域１０８により予熱された次に、噴射されて、噴射後にまた外周部領域１０６により２次加熱されて半導体基板１００に投入される。

このような本実施例の加熱領域により、半導体基板１００に造成される温度勾配を、これに対する外乱（反応ガス温度、干渉要因になる室温）に対応してより一層均一に造成させることができる。

このような加熱領域は、印加ラインと接地ラインを持つ一つの抵抗加熱ライン１１０として区分された領域を担当する面積内で独立して配置されるために、一つの抵抗加熱ライン１１０が屈曲して隣接するように配置され、一つの抵抗加熱ライン１１０が該当する領域の面積を担当する（図１４参照）。

図１４に表示された点は印加ラインと接地ラインを示しており、加熱面の後方に引出されて電源ラインが連結する。
図面上では、簡略な図示のために一つの印加ラインと接地ラインを表わしているが、該当する印加ラインと接地ラインの全てのラインが連結する。

このようなヒーターパターンを通して該当する領域に独立した一つの抵抗加熱ライン１１０が備わり、この抵抗加熱ライン１１０が細かく屈曲されて該当する領域の面積を満たすことによって、独立した加熱面を形成する。

次に、昇降装置９０を含んだ排気ノズルの各構成要素を図１及び図２と図１６〜図１８に基づいてもう少し詳細に説明する。ここで、図１８では、駆動装置２６と搭載装置９２の重複説明を避けるために駆動装置２６が図面上除外されている。

上述のように、サセプター１８は、その外周に支持ローラー２０に接触して回転可能にボート２２に設置され、この支持ローラー２０の接触線上の内側に半導体基板１００を近接するように対面させるためにその対面方向に凸状の皿形状を有している。
そして、反応チャンバー２４の上部から下部にかけて反応ガスの流れが造成され、このために反応チャンバー２４の上部には、供給ノズル７６が配置され、下部には排気ノズル７８が配置される（図２参照）。

この時、供給ノズル７６は、ボート２２の搭載と解除が遂行される際に、ホルダー１０間でホルダーと干渉しない程度に十分に薄いノズル厚さを持っているので、反応チャンバー２４に固定されるように備わっても構わない。

反面、排気ノズル７８は、反応チャンバー２４と分離されて区分され、またボート２２とも分離して備わっており、これに伴い反応チャンバー２４へのボート２２の搭載又は引出し前に、ボート２２との干渉を回避するためにボート下部で待機する。

このことは、排気ノズル７８が、供給ノズル７６と違い反応ガスを収集するために供給ノズル７６と対比して大面積の吸入部（空間）を必要とする。即ち、対面するホルダー１０とホルダー１０間に最大限近接するように配置されて投入された反応ガスを回収することが要求される。

ところが、ボート２２の移動範囲が大きいことを勘案する時、高温の排気ガスを回収するための排気ノズル及びその周辺装置をボート２２に、共に具備することは機器の信頼性側面で望ましくない。

この時、排気ノズル７８を反応チャンバー２４に固定されるように装着させる場合、ボート２２の移送経路に対してホルダー１０間で摩擦がおき、摩擦は反応チャンバー２４内に微細粉塵を発生させて工程空間を汚染させる憂慮を生じる。

従って、ボート２２の反応チャンバー２４搭載又は引出前に、最小限ホルダー１０の下部で待機しながら搭載完了後ホルダー１０間に搭載されるように排気ノズル７８に昇降装置が設置される。

具体的に、排気ノズル７８は、対面する半導体基板の下部領域を包囲するように半円上でホルダー１０間に配置され、排気ノズル７８の待機時、半円上の排気ノズル両端がホルダー１０と上下で離隔できるように反応チャンバー２４に設置される。
ここで、ホルダー１０との離隔は、ホルダー間の空間でその外周境界をなす部分との離隔を意味しており、具体的にはホルダーを保持するための中央の凸状のサセプター１８の部分も含む。

そして、反応チャンバー２４には、その下部に排気ノズル７８が待機する待機チャンバー１２０が形成される。
このような待機チャンバー１２０を通して排気ノズル７８の上部区域が受納され、また工程進行中には反応チャンバーに別途に作られた固定された場所である待機チャンバー１２０でファジーガスを回収する。

一方、このような反応チャンバー２４の下部に昇降装置９０が備わっており、この昇降装置９０にベローズカバー８９と一緒に排気ノズル７８が結びつく。

具体的にベローズカバー８９は、排気ノズルの排気管７９配置のために形成された反応チャンバーの一部として待機チャンバー１２０の貫通ホール外周を包囲して装着される反応チャンバー装着リング１２４と、排気ノズル７８の昇降のための昇降装置９０の締結ブラケット１２６に装着されて排気管７９の外周を密閉させるパッキング１２８が設置されたブラケット装着リング１３０とに区分される。

そして、反応チャンバー装着リング１２４とブラケット装着リング１３０間に、気密性を維持しながら昇降装置９０を通した移動を許容するベローズチューブ８８が設置されて構成される。

昇降装置９０は、反応チャンバー２４の外部に支持フレーム１３２が設置され、この支持フレーム１３２にレール１３４と、このレール１３４に沿ってスライディングする昇降パネル１３６が設置される。
そして、昇降パネル１３６に締結ブラケット１２６が形成されて排気管７９と結びつき、締結ブラケット１２６がブラケット装着リング１３０とまた結びつく。

一方、支持フレーム１３２に昇降モーター１３８が設置され、これに隣り合って昇降モーター１３８から駆動力の伝達を受ける移送ボルト具１４０が設置される。ここで、移送ボルト具１４０は、プーリー１４４により昇降モーター１３８から駆動力の伝達を受ける。

移送ボルト具１４０には、これとねじ結合されて回転を直線移動（昇降）に転換する移送ナット具１４２が設置され、移送ナット具１４２は、昇降パネル１３６と結びついて一緒に移動する。
従って、半導体基板１００が反応チャンバー２４に搭載される前、又は工程が完了して排出する前には排気ノズル７８が下降して搭載待機状態を維持する。
この時、ベローズカバー８９は、昇降装置で排気管７９の外周をめぐりながら引っ張られた状態を維持する。

次に、半導体基板１００が反応チャンバー２４に搭載された後、昇降モーター１３８が駆動されてプーリー１４４により移送ボルト具１４０が回転し、これに結びついた移送ナット具１４２が上昇しながらレール１３４に沿って昇降パネル１３６が上昇する。
昇降パネル１３６と結びついた締結ブラケット１２６及びブラケット装着リング１３０が一緒に上昇しながら排気ノズル７８が上昇し、これにより排気ノズル７８の吸入口はホルダー１０間に挿入されて半導体基板１００の外周下部をめぐるように配置される。

この時、ベローズカバー８９は締結ブラケット１２６に装着されて圧縮されながらも排気管７９と反応チャンバー２４の気密性を維持することになる。

次に、サセプター１８側に駆動装置２６が接続され、ヒーター装置８０が搭載装置（図示せず）によりサセプター１８の内部空間に挿入された後工程が進行し、工程進行が完了した次に、ボート２２を引き出すためにまた排気ノズルが下降し、上述の工程と逆順に進行する（図１８参照）。

このような本発明の半導体製造装置を用いて、上述した半導体製造工程を総合的に説明する。
先ず、本実施例では外部との気密性を維持する工程空間である反応チャンバーに一組の対面する半導体基板１００が搭載される。

半導体基板１００の搭載後、一組の対面する半導体基板を工程処理するために移送装置４６が駆動され、サセプター１８の支持ローラー２０の中いずれか一つの支持ローラー２０を駆動ローラー２０′にして駆動ローラー２０′と駆動軸２４を接続する。
この時、駆動装置２６は、他の工程装置の搭載完了のために待機する。

一方、搭載装置９２を通してヒーター装置８０が半導体基板１００の背面方向に移動し、加熱面が半導体基板１００の背面に最大限近接するように配置される。
合わせて、昇降装置９０を通して半導体基板１００の半分の下部を包囲する排気ノズル７８が対面するホルダー間に挿入される。

ここで、工程装置において、駆動ローラー２０′と接続するように移動する駆動軸４８と、半導体基板１００の背面方向へ移動するヒーター装置８０と、ホルダー間に挿入されて移動する排気ノズル７８は、それぞれのベローズカバー８７、８９により反応チャンバーとの気密性を維持する。

工程装置の搭載完了後工程が進行し、駆動装置２６が駆動してサセプター１８が回転し、ヒーター装置８０の加熱面が赤熱になる。
この時、工程進行段階には、反応チャンバー２４に形成されたファジーガス供給部３６、３８で、対面する一組の半導体基板１００の背面に各々ファジーガスを供給して半導体基板１００の背面に蒸着されるのを妨害するバックサイド蒸着妨害段階と、対面する一組の半導体基板のサセプター外周に各々ファジーガスを供給してサセプター１８外周の支持ローラー２０とサセプター間にガスカーテン３４を形成させてサセプター１８内側に微細粉塵の侵入を防止する防汚段階が含まれる。

一方、工程進行段階には、ヒーター装置８０により加熱する加熱領域を、半導体基板１００と同心上に形成して半導体基板１００の中心部領域を加熱させる中心部領域１０２、この中心部領域１０２を包囲してその外側を加熱させる周辺領域１０４、この周辺領域１０４を包囲して半導体基板１００の外周が含まれる領域を加熱させる外周部領域１０６、及びこの外周部領域１０４を包囲してこれと室温との干渉を緩和させる空間として加熱する緩衝領域１０８に区分し、互いに他の温度勾配を持つように加熱を遂行し、周辺領域１０４と外周部領域１０６と緩衝領域１０８が、反応ガスが流れる上下方向に少なくとも２分割されて半導体基板１００の上部と下部領域を加熱に耐えられる熱処理段階が含まれる。

この時、緩衝領域１０８に供給ノズル７６の出口を配置し、反応ガスを予熱させた次に噴射させるようにして、外周部領域１０６の上部の領域は、反応ガスの供給ノズル７６出口と半導体基板１００間の空間を含め、噴射された反応ガスが加熱して半導体基板１００に供給される。

本発明の一実施例による半導体製造装置を示す外観図である。 図１に示す半導体製造装置の供給ノズルと排気ノズルの配置状態を示す概念図である。 図１に示すサセプターの分解図である。 サセプター及びこれに接続される駆動装置の拡大図である。 サセプター及びこれに接続される駆動装置の拡大図である。 サセプターを含む半導体製造装置の正面断面図である。 図６に示す半導体製造装置の上部拡大断面図である。 サセプター駆動装置の作動状態を示す拡大断面図である。 サセプター駆動装置の作動状態を示す拡大断面図である。 駆動軸の冷却装置を示す概念図である。 本発明の一実施例によるヒーター装置の搭載装置を示す断面図である。 図１１に示す搭載装置からのヒーター装置の脱去を表す断面図である。 図１２に示すヒーター装置で加熱面が区分された加熱領域を示す概念図である。 区分された加熱領域に配置された抵抗加熱線の配置としてヒーターパターンを示す説明図である。 区分された加熱領域に配置された半導体基板とノズルを示す概念図である。 図２の側断面の説明図であり、本発明の一実施例による排気ノズルを示す説明図である。 図２に示す昇降装置を示す拡大断面説明図である。 図１７と対応する正面断面図である。

符号の説明

１０ ホルダー
１２、１６ 弾着具
１４ 支持パネル
１８ サセプター
２０ 支持ローラー
２０′ 駆動ローラー
２２ ボート
２４ 反応チャンバー
２６ 駆動装置
２８ 駆動外周部
３０ 防汚リング
３４ ガスカーテン部
３６、３８ ファジーガス供給部
４０、９４、１３２ 支持フレーム
４２、１３４ レール
４４ 移送パネル
４６ 移送装置
４８ 駆動軸
５０ 駆動モーター
５２ 接続具
５４、９３ 移送モーター
５６、９６、１４０ 移送ボルト
５８、９７、１４２ 移送ナット具
６０ 支持ロード
６１ 緩衝スプリング
６２ ガイドテープ面
６４、１１２、１２４ 反応チャンバー装着リング
６６ シーリング具
６８、８８ ベローズチューブ
８７、８９ ベローズカバー
７０ 回転軸
７２ カプラー
７４ 冷却水路
７６ 供給ノズル
７８ 排気ノズル
７９ 排気管
８０ ヒーター装置
８１ ヒーターカバー
８２ ボートギャップ
８４ 移動レール
９０ 昇降装置
９２ 搭載装置
９５、１４４ プーリー
１００ 半導体基板
１０２ 中心部領域
１０４ 周辺領域
１０６ 外周部領域
１０８ 緩衝領域
１１０ 抵抗加熱ライン
１１４ ヒーター装着リング
１１６ ガイドレール
１１８ 締結具
１２０ 待機チャンバー
１２２ ファジー排気管
１２６ 締結ブラケット
１２８ パッキング
１３０ ブラケット装着リング
１３６ 昇降パネル
１３８ 昇降モーター

Claims (28)

1. 密閉された工程空間を提供する反応チャンバー（２４）と、
   前記反応チャンバー内で一組の対面する半導体基板（１００）の背面方向から熱処理を遂行するために中央が開放されたリング形状のホルダー（１０）が該半導体基板（１００）に弾着され、該半導体基板（１００）を互いに対面するように装着させる一組のサセプター（１８）及び支持ローラー（２０）により前記サセプター（１８）を回転可能に支持して前記反応チャンバーに投入されるボート（２２）と、
   前記ボート（２２）の反応チャンバー（２４）搭載後に前記一組のサセプター（１８）及び支持ローラー（２０）の中のそれぞれのいずれか一つの支持ローラーを駆動ローラー（２０′）とし前記駆動ローラー（２０′）に接続された前記サセプターを回転させる駆動装置（２６）と、
   前記反応チャンバー内で一組の前記対面する半導体基板（１００）の熱処理を遂行するために半導体基板（１００）の背面に配置される一組のヒーター装置（８０）と、
   前記ボート（２２）の反応チャンバー（２４）搭載後に前記サセプター（１８）の内部空間にヒーター装置（８０）を挿入させてヒーター装置（８０）の加熱面と対面する半導体基板（１００）の背面とを近接させる搭載装置（９２）と、
   前記対面する半導体基板（１００）の上部領域を包囲するように形成される供給ノズル（７６）と、さらに前記対面する半導体基板（１００）の下部領域を包囲するように形成される排気ノズル（７８）と、
   前記ボート（２２）の反応チャンバー（２４）搭載及び引出の前に前記排気ノズル（７８）を最小限前記ホルダー（１０）との干渉を回避して反応チャンバー（２４）下部で待機させるのに合わせて、搭載完了後に前記半導体基板（１００）の下部領域を包囲するように前記排気ノズル（７８）をホルダー（１０）間に挿入させる昇降装置（９０）と、を有し、
   前記駆動装置（２６）は、反応チャンバー（２４）外部に支持フレーム（４０）が設置され、この支持フレーム（４０）にレール（４２）とこのレール（４２）に沿ってスライディングする移送パネル（４４）が設置されて、前記移送パネル（４４）を往復させる移送装置（４６）が支持フレーム（４０）に設置され、前記移送パネル（４４）には前記駆動ローラー（２０′）を回転させるための駆動軸（４８）を含む駆動モーター（５０）が設置され、前記駆動ローラー（２０′）には前記駆動軸（４８）と接続して回転力を伝達する接続具（５２）が形成され、
   前記駆動軸（４８）は、接続具（５２）とスプライン結合され、前記駆動軸（４８）の先端にはスプライン結合を誘導するためのガイドテープ面（６２）が形成されることを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記サセプター（１８）には、前記ホルダー（１０）の背面で半導体基板の背面外周端に接触してホルダー（１０）と一緒に支持するように弾着具（１２）を通して弾着されるリング形状の支持パネル（１４）が装着されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 前記サセプター（１８）には、前記支持ローラー（２０）と装着された半導体基板（１００）間の空間に前記サセプター（１８）の外周をめぐるように形成され、装着される半導体基板方向へのパーティクル侵入を防御する防汚具として、支持ローラー（２０）と接触するサセプターの駆動外周部（２８）と前記支持ローラー（２０）に対して前記半導体基板（１００）方向側に前記サセプター（１８）の外周上に防汚リング（３０）が突出するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
4. 前記サセプター（１８）には、前記支持ローラー（２０）と装着された半導体基板（１００）間の空間に前記サセプター（１８）の外周をめぐるように形成され、装着される半導体基板方向へのパーティクル侵入を防御する防汚具として、反応チャンバー（２４）と対面するサセプター（１８）間にファジーガスを供給するファジーガス供給部（３６）を形成し、このファジーガス供給部（３６）により提供されるファジーガスによってガスカーテン部（３４）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置
5. 前記反応チャンバー（２４）には、前記半導体基板（１００）背面の蒸着を妨害するファジーガスが供給されるように各サセプター（１８）の背面方向にファジーガス供給部（３６）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
6. 前記移送装置（４６）は、前記支持フレーム（４０）に移送モーター（５４）が設置され、この移送モーター（５４）の駆動軸が移送ボルト具（５６）で形成され、この移送ボルト具（５６）と結合して往復する移送ナット具（５８）が装着され、前記移送ナット具（５８）に支持ロード（６０）が緩衝スプリング（６１）と共に結合されて前記支持ロード（６０）が移送パネル（４４）と結合されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
7. 前記駆動軸（４８）は、前記反応チャンバー（２４）を貫通して移動しながらも反応チャンバー（２４）との気密性を維持するために、反応チャンバー（２４）の貫通ホールに反応チャンバー装着リング（６４）が設置され、前記反応チャンバー（２４）の外部に離隔して前記駆動軸（４８）外周を包囲して気密性を維持するシーリング具（６６）が設置され、このシーリング具（６６）と前記反応チャンバー装着リング（６４）間に前記駆動軸（４８）の移動を維持させながら駆動軸（４８）の外周に気密を維持するベローズチューブ（６８）が設置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
8. 前記駆動軸（４８）は、駆動モーター（５０）への熱伝逹を防ぐために、断熱材によってなされた駆動モーターの回転軸の間をスプライン結合させるカプラー（７２）を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
9. 前記駆動軸（４８）は、冷却装置を含み、冷却装置は駆動軸（４８）に形成される冷却水路（７４）を含み、この冷却水路（７４）の入出口には回転する駆動軸（４８）への該冷却水路（７４）に冷却水を供給及び排出させるリング形状の冷却水コネクター（７５）が設置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
10. 前記ヒーター装置（８０）は、対面する半導体基板（１００）の背面方向で半導体基板（１００）を加熱させるために、前記半導体基板（１００）のあらゆる領域に対応可能な加熱面を有し、この加熱面が提供する加熱領域は、独立した電源供給ラインを有して区分される半導体基板（１００）において、同心状に形成されて半導体基板（１００）の中心部領域を加熱させる中心部領域（１０２）と、この中心部領域（１０２）を包囲してその外側を加熱させる周辺領域（１０４）と、この周辺領域（１０４）を包囲して半導体基板（１００）の外周が含まれる領域を加熱させる外周部領域（１０６）と、この外周部領域（１０４）を包囲してこれと室温の干渉を緩和させる空間として加熱する緩衝領域（１０８）とを有してなされることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
11. 前記加熱領域は、周辺領域（１０４）と外周部領域（１０６）と緩衝領域（１０８）とが、反応ガスが流れる上下方向に少なくとも２分割されて半導体基板（１００）の上部と下部領域とを耐熱状態に維持できるようにすることを特徴とする請求項１０に記載の半導体製造装置。
12. 前記緩衝領域（１０８）の上部の領域は、反応ガスの供給ノズル（７６）出口が配置されて反応ガスが予熱され噴射される反応ガスの噴射前の、予熱領域であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体製造装置。
13. 前記外周部領域（１０６）の上部の領域は、反応ガスの供給ノズル（７６）出口と半導体基板（１００）間の空間が含まれて噴射された反応ガスが加熱され半導体基板（１００）に供給される反応ガスの噴射後加熱領域であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体製造装置。
14. 前記加熱領域は、印加ラインと接地ラインとを有する一つの抵抗加熱ライン（１１０）として区分された領域を担当する面積内に独立的に配置されるために、前記一つの抵抗加熱ライン（１１０）が屈曲されてなるように配置されて前記該当領域の面積を担当することを特徴とする請求項１０に記載の半導体製造装置。
15. 前記ヒーティング装置（８０）は、反応チャンバーへのサセプター（１８）装着後、このサセプター（１８）に装着された半導体基板（１００）の背面に挿入される搭載装置（９２）を含み、前記搭載装置（９２）を含んだヒーティング装置（８０）は、ベローズカバー（８７）を介して前記反応チャンバー（２４）と気密性を維持して装着されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
16. 前記ベローズカバー（８７）は、ヒーター装置（８０）の搭載のために、反応チャンバー（２４）に形成された貫通ホールの外周を包囲して装着される反応チャンバー装着リング（１１２）と、ヒーター装置（８０）を半導体基板（１００）背面に近接するように装着させる搭載装置と結合されるヒーター装着リング（１１４）とに区分され、前記反応チャンバー装着リング（１１２）とヒーター装着リング（１１４）との間に達する気密性を維持させながら前記搭載装置を通して移送を許容するベローズチューブが設置され、前記ヒーター装着リング（１１４）には、前記ヒーター装置（８０）の脱装着のためのガイドレール（１１６）が設置され、前記ヒーター装置（８０）は、前記ガイドレール（１１６）でスライディングするように結合して前記ヒーター装着リング（１１４）に締結されることを特徴とする請求項１５に記載の半導体製造装置。
17. 前記排気ノズル（７８）には反応チャンバー（２４）を貫通して外部に配置される排気管（７９）と前記反応チャンバー（２４）との間に、前記排気管（７９）を移動しながら気密性を維持するベローズカバー（８９）が装着されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
18. 前記ベローズカバー（８９）は、排気ノズル（７８）の排気管（７９）配置のために形成された反応チャンバー（２４）の貫通ホール外周を包囲して装着される反応チャンバー装着リング（１２４）と、前記排気ノズル（７８）の昇降のために昇降装置（９０）の締結ブラケット（１２６）に装着されて排気管（７９）の外周を密閉させるパッキング（１２８）が設置されたブラケット装着リング（１３０）と、前記反応チャンバー装着リング（１２４）と前記ブラケット装着リング（１３０）との間に気密性を維持しながら前記昇降装置を通した排気管（７９）の昇降を許容するベローズチューブ（８８）が設置されることを特徴とする請求項１７に記載の半導体製造装置。
19. 前記昇降装置（９０）は、反応チャンバー（２４）外部に支持フレーム（１３２）が設置され、この支持フレーム（１３２）にレール（１３４）とこのレール（１３４）に沿ってスライディングする昇降パネル（１３６）が設置され、前記昇降パネル（１３６）に締結ブラケット（１２６）が設置されて排気ノズルの排気管（７９）と結合され、前記支持フレーム（１３２）に昇降モーター（１３８）及び前記昇降モーター（１３８）から駆動力の伝達を受ける移送ボルト（１４０）が設置され、この移送ボルト（１４０）には結合して昇降する移送ナット具（１４２）が装着され、この移送ナット具（１４２）が昇降パネル（１３６）と結合されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
20. 前記反応チャンバー（２４）にはその下部に前記排気ノズル（７８）が待機する待機チャンバー（１２０）が形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
21. 前記待機チャンバー（１２０）にはファジーガスを回収するためのファジー排気管（１２２）が連結されることを特徴とする請求項２０に記載の半導体製造装置。
22. 請求項１に記載の半導体製造装置において、
    外部との気密性を有する工程空間である反応チャンバーに一組の対面する半導体基板を搭載する半導体基板搭載段階と、
    半導体基板搭載後、前記一組の対面する半導体基板を工程処理するためにサセプターの支持ローラーの中のいずれか一つの支持ローラーを駆動ローラーとして該駆動ローラーと駆動軸を接続し、ヒーター装置を半導体基板背面方向へ移動させて加熱面を半導体基板背面に近接させ、半導体基板を２分割してその下部を包囲する排気ノズルを対面するホルダー間の間隔で挿入させる工程装置を稼動させる段階と、
    工程装置搭載後、後続工程が実施される後続の工程実施段階と、を有することを特徴とする半導体製造方法。
23. 前記工程装置を稼動させる段階では、工程装置で駆動ローラーと接続されて移動する駆動軸と半導体基板背面方向へ移動するヒーター装置とホルダー間の間隔で挿入されるように移動する排気ノズルとに、その移動を維持しながら反応チャンバーとの気密性を維持さ
    せることを特徴とする請求項２２に記載の半導体製造方法。
24. 前記後続の工程実施段階には、前記対面する一組の半導体基板の背面に各々ファジーガスを供給して半導体基板の背面に蒸着がなされるのを妨ぐバックサイド蒸着妨害段階がさらに含まれることを特徴とする請求項２２に記載の半導体製造方法。
25. 前記後続の工程実施段階には、前記対面する一組の半導体基板のサセプターの外周に各々ファジーガスを供給してサセプター外周の支持ローラーとサセプターとの間にガスカーテンを形成してサセプター内側に微細粉塵の侵入を防止する防汚段階がさらに含まれることを特徴とする請求項２２に記載の半導体製造方法。
26. 前記後続の工程実施段階には、ヒーター装置により加熱する加熱領域を半導体基板と同心上に形成して半導体基板の中心部領域を加熱させる中心部領域と、この中心部領域を包囲してその外側を加熱させる周辺領域と、この周辺領域を包囲して半導体基板の外周が含まれる領域を加熱させる外周部領域と、この外周部領域を包囲してこれと室温の干渉を緩和させる空間として加熱する緩衝領域とに区分し、相互に重なる温度勾配を持つように加熱を遂行し、前記周辺領域と外周部領域と緩衝領域とは反応ガスが流れる上下方向に少なくとも２分割されて半導体基板の上部と下部領域とを耐熱状態に維持できる熱処理段階が含まれることを特徴とする請求項２２に記載の半導体製造方法。
27. 前記緩衝領域に供給ノズルの出口を配置させ、反応ガスを予熱させた後、噴射させることを特徴とする請求項２６に記載の半導体製造方法。
28. 前記外周部領域の上部の領域は、反応ガスの供給ノズル出口と半導体基板間の空間を含めて噴射された反応ガスを加熱させた後、半導体基板に供給させることを特徴とする請求項２６に記載の半導体製造方法。
    

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