JP4820850B2 - 基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
この対策法としては、反応炉下部の炉口部等の低温部を副生成物が付着しない程度の温度に加熱する加熱法がある。例えば、特許文献1参照。
(1)基板を処理する反応炉と、前記反応炉を気密に閉塞するシールキャップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと、前記シールキャップと前記第1カバーとによって形成される第1小部屋と、前記第1小部屋に第1ガスを供給する第1供給口と、前記第1小部屋に設けられて前記第1ガスを前記反応炉内に流出させる第1流出口と、前記反応炉下部の内側壁面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側壁面と離間して設けられる第2カバーと、前記反応炉下部の内側壁面と前記第2カバーとによって形成される第2小部屋と、前記第2小部屋に第2ガスを供給する第2供給口と、前記第2小部屋に設けられて前記第2ガスを前記反応炉内に流出させる第2流出口とを有することを特徴とする基板処理装置。
(2)前記シールキャップの上にはリング形状部材が載置され、前記第1小部屋は前記シールキャップと前記第1カバーと前記リング形状部材とによって形成され、前記第2小部屋は前記反応炉下部の内側壁面と前記第2カバーとリング形状部材とによって構成されることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
(3)前記第1流出口は前記第1カバーと前記リング形状部材との間に形成される隙間によって構成され、前記第2流出口は前記第2カバーと前記リング形状部材との間に形成される隙間によって構成されることを特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。
(4)前記反応炉内で複数枚の基板を略水平の状態で間隔をおいて複数段に保持するボートを有し、前記反応炉はインナチューブとアウタチューブとから構成されたプロセスチューブと、このプロセスチューブを支持する炉口フランジとを有し、前記第1カバーは前記ボートの下側端板によって構成され、前記第2カバーは前記インナチューブを前記炉口フランジに載置するための突起部から下方に延伸したインナチューブの延伸部によって構成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の基板処理装置。
(5)前記第1流出口から流出した前記第1ガスと前記第2流出口から流出した第2ガスとが混合する前記反応炉内には、金属部材が存在しないことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の基板処理装置。
(6)前記第1ガスを供給する第1供給口は、前記シールキャップと回転軸との間に形成される隙間によって構成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の基板処理装置。
(7)前記第1ガスがアンモニアであり、前記第2ガスがジクロロシランであり、前記処理が熱CVD法により前記基板の上に窒化シリコン膜を形成する処理であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の基板処理装置。
(8)基板を処理する反応炉と、前記反応炉を気密に閉塞するシールキャップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと、前記シールキャップと前記第1カバーとによって形成される第1小部屋と、前記第1小部屋に第1ガスを供給する第1供給口と、前記第1小部屋に設けられて前記第1ガスを前記反応炉内に流出させる第1流出口と、前記反応炉下部の内側壁面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側壁面と離間して設けられる第2カバーと、前記反応炉下部の内側壁面と前記第2カバーとによって形成される第2小部屋と、前記第2小部屋に第2ガスを供給する第2供給口と、前記第2小部屋に設けられて前記第2ガスを前記反応炉内に流出させる第2流出口と、前記第1流出口および前記第2流出口よりも下流側に設けられて前記反応炉内に第3ガスを供給する第3供給口と、を有することを特徴とする基板処理装置。
(9)前記第1ガスおよび第2ガスがアンモニアであり、前記第3ガスがジクロロシランであり、前記処理が熱CVD法により前記基板の上に窒化シリコン膜を形成する処理であることを特徴とする請求項8に記載の基板処理装置。
(10)基板を反応炉内に搬入するステップと、前記反応炉をシールキャップによって気密に閉塞するステップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと前記シールキャップとによって形成される第1小部屋に第1ガスを供給し、この第1小部屋に設けられた第1流出口から前記第1ガスを前記反応炉内に流出させるとともに、前記反応炉下部の内側表面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側表面と離間して設けられる第2カバーと前記反応炉下部の内側表面とによって形成される第2小部屋に第2ガスを供給し、この第2小部屋に設けられた第2流出口から前記第2ガスを前記反応炉内に流出させて前記基板を処理するステップと、前記基板を前記反応炉内から搬出するステップと、を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
(11)基板を反応炉内に搬入するステップと、前記反応炉をシールキャップによって気密に閉塞するステップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと前記シールキャップとによって形成される第1小部屋に第1ガスを供給し、この第1小部屋に設けられた第1流出口から前記第1ガスを前記反応炉内に流出させるとともに、前記反応炉下部の内側表面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側表面と離間して設けられる第2カバーと前記反応炉下部の内側表面とによって形成される第2小部屋に第2ガスを供給し、この第2小部屋に設けられた第2流出口から前記第2ガスを前記反応炉内に流出させ、さらに、前記第1流出口および前記第2流出口よりも下流側から第3ガスを前記反応炉内に供給して前記基板を処理するステップと、前記基板を前記反応炉内から搬出するステップと、を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
本実施の形態において、前記実施の形態と均等の構成要素については、前記実施の形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
例えば、ラビリンスシール部65のクリアランスC1 ,C2 の寸法は、0.5〜3mmに設定されている。
本実施の形態においては、NH3 ガスG1は処理室14から分離された小部屋43Aに供給され、SiH2 Cl2 ガスG2は処理室14側に供給されることにより、低温度部である小部屋43AでのNH3 ガスG1とSiH2 Cl2 ガスG2との反応が抑止されるので、低温度部でのNH4 Clの発生を防止することができるとともに、NH4 Cl等の反応副生成物がシールキャップ20や炉口フランジ16に付着堆積するのを防止することができる。
本実施の形態において、前記実施の形態と均等の構成要素については、前記実施の形態と同一の符号を付し、その説明を省略する。
なお、ウエハの処理については前記実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
2種類のガスを使用する場合には、第1ガス供給管19bおよび第2ガス供給管19aから同一のガスを供給し、他のガスを第3ガス供給管19cから供給するようにするのが好ましい。
例えば、第3の実施の形態と同様に、NH3 ガスとSiH2 Cl2 ガスとを使用する場合には、第1ガス供給管19bおよび第2ガス供給管19aから金属部材に対して化学的な影響を与え難い方のガスであるNH3 ガスを供給し、第3ガス供給管19cからは金属部材に対して化学的影響を与え易い方のガス(腐食性ガス)であるSiH2 Cl2 ガスを供給する。このようにすると、腐食性ガスであるSiH2 Cl2 ガスは石英等の非金属部材と接触するのみで、金属部材とは一切接触することはない。したがって、腐食性ガスが金属部材と接触することにより生じる金属汚染を確実に防止することができる。この点で第4の実施の形態は、シールキャップの上面や回転軸等の低温部へのNH4 Clの付着防止を主目的とした他の実施の形態よりも更に一歩進み、金属汚染防止に主眼を置いた形態であると言える。
なお、ウエハの処理については前記実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
シラン(SiH4 )と酸素(O2 )とによってSiO2 膜(LTO(low temparature oxide) 膜)が形成される場合には、第1ガスとしてO2 ガスが使用され、第2ガスとしてSiH4 ガスが使用される。
例えば、第1ガスとして不活性ガスであるN2 ガスやArガスが使用され、第2ガスとしてClF3 、NF3 、F2 等のクリーニングガスが使用される。この場合には、炉口部金属部分の腐食を防止する効果を期待することができる。
例えば、不純物拡散を実施する拡散装置の場合においては、第1ガスとして希釈ガスとしての窒素(N2 )ガスが使用され、第2ガスとして不純物ガスであるPH3 ガスやB2 H6 ガスやAsH3 が使用される。
酸化装置の場合においては、例えば、第1ガスとして酸素(O2 )ガスが使用され、第2ガスとして、水素(H2 )ガスが使用される。
以下、本発明の好ましい態様を付記する。
本願が開示する発明のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)基板を処理する反応炉と、前記反応炉を気密に閉塞するシールキャップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられるカバーと、少なくとも前記シールキャップと前記カバーとによって形成される小部屋と、前記小部屋に第1ガスを供給する供給口と、前記小部屋に設けられて前記第1ガスを前記反応炉内に流出させる流出口と、前記流出口よりも下流側に設けられて前記反応炉内に第2ガスを供給する供給口と、を有することを特徴とする基板処理装置。
(2)前記小部屋は前記シールキャップと前記カバーと前記反応炉の内側壁面とによって形成されており、前記流出口は前記カバーと前記反応炉の内側壁面との間に形成される隙間によって構成されていることを特徴とする(1)項記載の基板処理装置。
(3)前記反応炉はプロセスチューブと、このプロセスチューブを支持する炉口フランジとを有し、前記小部屋は前記シールキャップと前記カバーと前記炉口フランジの内側壁面とによって形成され、前記流出口は前記カバーと前記炉口フランジの内側壁面との間に形成される隙間によって構成されることを特徴とする(2)項記載の基板処理装置。
(4)前記炉口フランジは前記プロセスチューブを支持するインレットフランジと、前記インレットフランジを支持するベースフランジとを有し、前記小部屋は前記シールキャップと前記カバーと前記ベースフランジの内側壁面とによって形成され、前記流出口は前記カバーと前記ベースフランジの内側壁面との間に形成される隙間によって構成されることを特徴とする(3)項記載の基板処理装置。
(5)前記ベースフランジには前記第1ガスを供給する供給口が設けられ、前記インレットフランジには前記第2ガスを供給する供給口が設けられていることを特徴とする(4)項記載の基板処理装置。
(6)前記カバーは板状部材によって構成されていることを特徴とする(1)項記載の基板処理装置。
(7)複数枚の基板を略水平の状態で間隔をおいて複数段に保持するボートと、前記シールキャップに貫通された回転軸によって前記ボートを支持して回転させる回転機構とを有し、前記カバーが前記回転軸に取り付けられていることを特徴とする(1)項記載の基板処理装置。
(8)前記第1ガスがアンモニアであり、前記第2ガスがジクロロシランであり、前記処理が熱CVD法により前記基板の上に窒化シリコン膜を形成する処理であることを特徴とする(1)項記載の基板処理装置。
(9)基板を処理する反応炉と、前記反応炉を気密に閉塞するシールキャップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと、前記シールキャップと前記第1カバーとによって形成される第1小部屋と、前記第1小部屋に第1ガスを供給する第1供給口と、前記第1小部屋に設けられて前記第1ガスを前記反応炉内に流出させる第1流出口と、前記反応炉下部の内側壁面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側壁面と離間して設けられる第2カバーと、前記反応炉下部の内側壁面と前記第2カバーとによって形成される第2小部屋と、前記第2小部屋に第2ガスを供給する第2供給口と、前記第2小部屋に設けられて前記第2ガスを前記反応炉内に流出させる第2流出口とを有することを特徴とする基板処理装置。
(10)前記シールキャップの上にはリング形状部材が載置され、前記第1小部屋は前記シールキャップと前記第1カバーと前記リング形状部材とによって形成され、前記第2小部屋は前記反応炉下部の内側壁面と前記第2カバーとリング形状部材とによって構成されることを特徴とする(9)項記載の基板処理装置。
(11)前記第1流出口は前記第1カバーと前記リング形状部材との間に形成される隙間によって構成され、前記第2流出口は前記第2カバーと前記リング形状部材との間に形成される隙間によって構成されることを特徴とする(10)項記載の基板処理装置。
(12)複数枚の基板を略水平の状態で間隔をおいて複数段に保持するボートを有し、前記反応炉はインナチューブとアウタチューブとから構成されたプロセスチューブと、このプロセスチューブを支持する炉口フランジとを有し、前記第1カバーは前記ボートの下側端板によって構成され、前記第2カバーは前記インナチューブを前記炉口フランジに載置するための突起部から下方に延伸したインナチューブの延伸部によって構成されることを特徴とする(11)項記載の基板処理装置。
(13)前記第1流出口から流出した前記第1ガスと前記第2流出口から流出した第2ガスとが混合する前記反応炉内には、金属部材が存在しないことを特徴とする(9)項記載の基板処理装置。
(14)前記第1ガスを供給する第1供給口は、前記シールキャップと回転軸との間に形成される隙間によって構成されることを特徴とする(9)項記載の基板処理装置。
(15)前記第1ガスがアンモニアであり、前記第2ガスがジクロロシランであり、前記処理が熱CVD法により前記基板の上に窒化シリコン膜を形成する処理であることを特徴とする(9)項記載の基板処理装置。
(16)基板を処理する反応炉と、前記反応炉を気密に閉塞するシールキャップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと、前記シールキャップと前記第1カバーとによって形成される第1小部屋と、前記第1小部屋に第1ガスを供給する第1供給口と、前記第1小部屋に設けられて前記第1ガスを前記反応炉内に流出させる第1流出口と、前記反応炉下部の内側壁面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側壁面と離間して設けられる第2カバーと、前記反応炉下部の内側壁面と前記第2カバーとによって形成される第2小部屋と、前記第2小部屋に第2ガスを供給する第2供給口と、前記第2小部屋に設けられて前記第2ガスを前記反応炉内に流出させる第2流出口と、前記第1流出口および前記第2流出口よりも下流側に設けられて前記反応炉内に第3ガスを供給する第3供給口と、を有することを特徴とする基板処理装置。
(17)前記第1ガスおよび第2ガスがアンモニアであり、前記第3ガスがジクロロシランであり、前記処理が熱CVD法により前記基板の上に窒化シリコン膜を形成する処理であることを特徴とする(16)項記載の基板処理装置。
(18)基板を反応炉内に搬入するステップと、前記反応炉をシールキャップによって気密に閉塞するステップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられるカバーと前記シールキャップとによって形成される小部屋に第1ガスを供給し、この小部屋に設けられた流出口から前記第1ガスを前記反応炉内に流出させるとともに、前記流出口よりも下流側に設けられた第2供給口から第2ガスを前記反応炉内に供給して前記基板を処理するステップと、前記基板を前記反応炉内から搬出するステップと、を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
(19)基板を反応炉内に搬入するステップと、前記反応炉をシールキャップによって気密に閉塞するステップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと前記シールキャップとによって形成される小部屋に第1ガスを供給し、この小部屋に設けられた流出口から前記第1ガスを前記反応炉内に流出させるとともに、前記反応炉下部の内側表面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側表面と離間して設けられる第2カバーと前記反応炉下部の内側表面とによって形成される第2小部屋に第2ガスを供給し、この第2小部屋に設けられた第2流出口から前記第2ガスを前記反応炉内に流出させて前記基板を処理するステップと、前記基板を前記反応炉内から搬出するステップと、を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
(20)基板を反応炉内に搬入するステップと、前記反応炉をシールキャップによって気密に閉塞するステップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと前記シールキャップとによって形成される小部屋に第1ガスを供給し、この小部屋に設けられた流出口から前記第1ガスを前記反応炉内に流出させるとともに、前記反応炉下部の内側表面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側表面と離間して設けられる第2カバーと前記反応炉下部の内側表面とによって形成される第2小部屋に第2ガスを供給し、この第2小部屋に設けられた第2流出口から前記第2ガスを前記反応炉内に流出させ、さらに、前記第1流出口および前記第2流出口よりも下流側から第3ガスを前記反応炉内に供給して前記基板を処理するステップと、前記基板を前記反応炉内から搬出するステップと、を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
19a…第1ガスを供給する供給管
20…シールキャップ
39…反応炉
42…アイソレーションフランジ
43…小部屋
42a…流出経路
Claims (9)
- 基板を処理する反応炉と、前記反応炉を気密に閉塞するシールキャップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと、前記シールキャップと前記第1カバーとによって形成される第1小部屋と、前記第1小部屋に第1ガスを供給する第1供給口と、前記第1小部屋に設けられて前記第1ガスを前記反応炉内に流出させる第1流出口と、前記反応炉下部の内側壁面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側壁面と離間して設けられる第2カバーと、前記反応炉下部の内側壁面と前記第2カバーとによって形成される第2小部屋と、前記第2小部屋に第2ガスを供給する第2供給口と、前記第2小部屋に設けられて前記第2ガスを前記反応炉内に流出させる第2流出口とを有し、
前記シールキャップの上にはリング形状部材が載置され、前記第1小部屋は前記シールキャップと前記第1カバーと前記リング形状部材とによって形成され、前記第2小部屋は前記反応炉下部の内側壁面と前記第2カバーと前記リング形状部材とによって構成されることを特徴とする基板処理装置。 - 前記第1流出口は前記第1カバーと前記リング形状部材との間に形成される隙間によって構成され、前記第2流出口は前記第2カバーと前記リング形状部材との間に形成される隙間によって構成されることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。
- 基板を処理する反応炉と、前記反応炉を気密に閉塞するシールキャップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと、前記シールキャップと前記第1カバーとによって形成される第1小部屋と、前記第1小部屋に第1ガスを供給する第1供給口と、前記第1小部屋に設けられて前記第1ガスを前記反応炉内に流出させる第1流出口と、前記反応炉下部の内側壁面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側壁面と離間して設けられる第2カバーと、前記反応炉下部の内側壁面と前記第2カバーとによって形成される第2小部屋と、前記第2小部屋に第2ガスを供給する第2供給口と、前記第2小部屋に設けられて前記第2ガスを前記反応炉内に流出させる第2流出口とを有し、
前記反応炉内で複数枚の基板を略水平の状態で間隔をおいて複数段に保持するボートを有し、前記反応炉はインナチューブとアウタチューブとから構成されたプロセスチューブと、このプロセスチューブを支持する炉口フランジとを有し、前記第1カバーは前記ボートの下側端板によって構成され、前記第2カバーは前記インナチューブを前記炉口フランジに載置するための突起部から下方に延伸したインナチューブの延伸部によって構成されることを特徴とする基板処理装置。 - 前記第1流出口から流出した前記第1ガスと前記第2流出口から流出した第2ガスとが混合する前記反応炉内には、金属部材が存在しないことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記第1ガスを供給する第1供給口は、前記シールキャップと回転軸との間に形成される隙間によって構成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の基板処理装置。
- 前記第1ガスがアンモニアであり、前記第2ガスがジクロロシランであり、前記処理が熱CVD法により前記基板の上に窒化シリコン膜を形成する処理であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の基板処理装置。
- 基板を処理する反応炉と、前記反応炉を気密に閉塞するシールキャップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと、前記シールキャップと前記第1カバーとによって形成される第1小部屋と、前記第1小部屋に第1ガスを供給する第1供給口と、前記第1小部屋に設けられて前記第1ガスを前記反応炉内に流出させる第1流出口と、前記反応炉下部の内側壁面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側壁面と離間して設けられる第2カバーと、前記反応炉下部の内側壁面と前記第2カバーとによって形成される第2小部屋と、前記第2小部屋に第2ガスを供給する第2供給口と、前記第2小部屋に設けられて前記第2ガスを前記反応炉内に流出させる第2流出口と、前記第1流出口および前記第2流出口よりも下流側に設けられて前記反応炉内に第3ガスを供給する第3供給口と、を有することを特徴とする基板処理装置。
- 前記第1ガスおよび第2ガスがアンモニアであり、前記第3ガスがジクロロシランであり、前記処理が熱CVD法により前記基板の上に窒化シリコン膜を形成する処理であることを特徴とする請求項7に記載の基板処理装置。
- 基板を反応炉内に搬入するステップと、前記反応炉をシールキャップによって気密に閉塞するステップと、前記シールキャップの前記反応炉内側の表面の少なくとも一部を覆うように前記シールキャップと離間して設けられる第1カバーと前記シールキャップとによって形成される第1小部屋に第1ガスを供給し、この第1小部屋に設けられた第1流出口から前記第1ガスを前記反応炉内に流出させるとともに、前記反応炉下部の内側表面の少なくとも一部を覆うように前記反応炉下部の内側表面と離間して設けられる第2カバーと前記反応炉下部の内側表面とによって形成される第2小部屋に第2ガスを供給し、この第2小部屋に設けられた第2流出口から前記第2ガスを前記反応炉内に流出させ、さらに、前記第1流出口および前記第2流出口よりも下流側から第3ガスを前記反応炉内に供給して前記基板を処理するステップと、前記基板を前記反応炉内から搬出するステップと、を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
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