JPH02263984A - Ｃｃｖｄ反応器システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は連続化学蒸着反応器、殊にかかる反応器の反応
ガス分布の改良に関する。

（従事の技術〕 連続化学蒸着反応器は半導体ウェハが連続的に流れるス
タンド−アロン処理システムとすることができる。かか
るシステムの基本的なサブシステムはウェハ処理、反応
室、ガス流システム、冷却システム、および電気システ
ムを備えることができる。

ウェハ処理システムはウェハローダとアンローダ、ウェ
ハキャリア、およびウェハを反応室内を貫いて移動させ
るトラックを備えることができる。

反応室サブシステムは半導体ウェハを処理する部位であ
る。各室はガス供給人口、室ハウジング、ヒートランプ
および排気ガスを備えることができる。

ガス流サブシステムは反応ガスを各室に供給し、バルブ
、フローコントローラおよび排気システムを備えること
ができる。

冷却サブシステムは処理温度を維持する補助をなし、周
囲構成部品に対する熱放射を少な（する。

エアフローと水流の両方とも冷却サブシステム内で使用
することができる。

電気サブシステムはサブシステムを制御し反応器に電力
を供給し、電源モータ、センサ、バルブ、および１つも
しくはそれ以上のコンピュータ／コントローラを備える
ことができる。

基本的反応器と処理は以下の通りである。半導体ウェハ
をキャリア上に積載し、同キャリアはポートを通って反
応器の一端に進入し逐次各種室内を移動しもう一つのポ
ートを通って反応器の他端から出る。反応器は物理的に
閉鎖せずに各端と反応器の各室間にガスシールを備える
。−例として反応器は８個の反応室を備えることができ
、そのうち第１室は窒素シールより成り、第２室は予熱
室、次の４室は蒸着室と冷却室であって最後の反応室は
窒素シールである。典型的なガス供給システムは任意の
蒸着室へ向けられる２つの異なる蒸着プロセスに対する
ガスを供給することができる。

各室はウェハキャリアによって頂部と底部の２つの部分
に効果的に分割される。反応室どうしの間の接合部は反
応室からのガスもしくは排気の流れによって各室を互い
に効果的に隔離し、ガス流もしくはシールはガスが反応
室／接合部の界面から逃れないようにするために使用す
る。

従来の連続化学蒸着反応器の一例を米国特許筒４、０４
８．９５５号に見ることができる。

本発明は多室連続化学蒸着反応器とその内部のサブシス
テムで内部を半導体ウェハが通過し同ウェハにエツチン
グと種々の蒸着工程を実行するものに関する。

半ぶ体ウェハキャリアが反応器内を移動する際のウェハ
キャリアトラックは反応室に対する不適当を摩耗を防止
する。また上記トラックはデイバイダーの一部としても
使用され反応室を２つの領域、即ち処理域である半導体
キャリア下部の領域と、熱が加熱ランプからキャリアへ
伝達される領域であるキャリア上部の頂部領域とに分割
する。

キャリアもしくはキャリアリッドは処理中熱を半導体ウ
ェハ上に均等に分布させる際に使用される。

反応器内に使用される処理ガス流と分配システムは反応
室に対する優れた処理ガス分布を提供し蒸着材料が反応
室上に付着する危険を防止する。

ガスが反応室／接合部の界面で漏出することを防止する
シールと方法か提供される。

半導体ウェハはロボットアームによりウェハカセットか
ら取外されキャリア内に配置される。グラファイト、も
しくはシリコンカーバイドでコーテングしたグラファイ
トで構成したキャリアは幾つかの形のうちの一つを選び
ウェハの径に応じて一つもしくは３つ以上の半導体ウェ
ハを収納することができる。ウェハは反応器内に面を下
にしてウェハの処理全部がキャリアの下側から行えるよ
うに配置し、リッドもしくはキャリア自体は半導体ウェ
ハの上側に配置し処理ガスもしくはその他のガスがその
上側と反応しないようにすると共に処理中に半４体に対
して均一な熱分布を与えるようにする。

半導体ウェハはキャリア内に配置され逐次各種反応室を
通って移動し反応室端から退出する。半導体ウェハはキ
ャリア内では反転して配置されリッドが上部に配置され
る。上記リッドは白熱電球ヒータからの放射熱のサセプ
タとなる。

各室はそれに関連するヒートランプと、ガス入口ならび
に出口、ウェハキャリアが移動するトラックを有する。

本発明の一実施例では、キャリアの２つの側部上の丸い
溝が丸いトランク上をスライドする。シールはガスが反
応器外側の環境へ漏出することを防止すると共に排気ガ
スが処理室に進入したり反応ガスが反応室上側に進入し
たりすることを防止する。またキャリアは処理ガスがキ
ャリア上部の反応室領域へ至る運動を阻止するためにも
使用される。

ガス入口はそらすことによって反応器内に均一なガス分
布を生じさせ反応室壁上に材料が不都合に付着すること
を防止することができる。

シールは機械的シールもしくは差圧シールとすることに
よりガスが反応器内の領域に進入したり排気ポート以外
の地点で反応器から漏出したりすることを防止すること
ができる。

反応器の各室はウェハキャリアにより２つの領域に分割
される。これらの２つの領域はキャリア上部とキャリア
下部の領域である。処理ガスはキャリア下方の反応器下
部分を通り露出した半導体ウェハ面を横切って流れる。

Ｈ２もしくは不活性ガスを反応器の上部領域内へ向は処
理ガスが上部領域に進入することを防止し排気ガスが反
応器の処理領域に進入することを防止するために必要と
されるガス差圧を提供するようにすることができる。

反応室どうしの間の接合部は処理ガスもしくは反応室か
らの排気ガス流によって反応室を互いに効果的に隔離す
る。各接合部とそれぞれの側の反応室の間の界面はガス
が反応器が配置された室内へ逃れることを防止するため
に界面間にシールを必要とする。キャリアトラックは各
接合部にトラックを通る開口を有し使用済み処理ガスを
接合部の排気ポートを通って排気できるようにしている
。

入力ガスを分割しおよび（又は）入力ガス流をそらすと
反応器内のガス流が円滑化され半導体表面上への付着と
（又は）エツチングが良好になる。

同様にして、中心部排気ポートによって不均等な付着も
しくはエツチングをひきおこす虞れのある反応器内の対
角線状のガス流が防止される。

反応器内に２つの異なるガスの層流を与えることによっ
て処理ガスとＨ，もしくは不活性ガスは半導体ウェハ下
部の反応室上への材料の付着を防止できる。

本発明とその対象により表現される技術的進歩は以下の
本発明実施例を図面と請求の範囲に提示する新規な特徴
から明らかとなろう。

〔実施例〕

第１図は本発明の反応器のブロック線図である。

処理すべき半導体ウェハをカセット１０内に載せる。ロ
ボットアーム１１はウェハを上記カセットから取除いて
１２で反応室に進入するサセプタ／キャリア内に配置し
た後複数の処理室１４を経て反応室端へ移動させそこで
ウェハは復帰路１５に進入する。サセプタ内の半導体ウ
ェハは復帰路１５を経てアンロードステーション１８へ
移動する。アンロードステーション１８でウェハはロボ
ットアーム１６によってサセプタから取除がれ１７でカ
セット内に配置される。

第２図は連続化学蒸着反応器のより°詳細な図である。

複数のウェハカセット２ｏがトラック２１ａに沿って移
動するロボットアーム２１に沿いがつ同アーム２１に隣
接して配置される。上記トラックによってロボットアー
ム２１は複数のウェハカセットの各々に隣接して移動す
ることによってロボットアームが各カセット内の各アー
ムにアクセスすることが可能になる。ロボットアームは
カセットからウェハを持上げそれを反応器に対する入口
におけるキャリア２２内に配置する０反応器に対する入
口２３はシールジヨイントで反応器内のガスが反応器か
ら出てゆくことを防止する。

入口２３で、またキャリアが反応器内に進入する前に真
空ピックアップアーム（図示せず）はキャリアからリッ
ドを持上げてロボットアームが半導体アームをキャリア
内に配置できるようにする。

半導体がキャリア内に配置された後キャリアリッドは取
替えられキャリアは反応器と同反応器を構成する複数の
反応室内を割送りされる。

キャリアはキャリアの長さと各キャリア間の少なくとも
一つのスペーサを使用して反応器と反応室内を割送りさ
れる。

各キャリアが反応器内に割送りされるにつれて、先行す
るキャリアはそれぞれ次の反応室へ移動する。割送りは
連続的に行われ、キャリアが最後の反応室から退去する
につれて反応室の復帰路を通って反応器内に開口した出
口へ向かって割送り移動する。上記出口においてキャリ
アのリッドは復帰リッドピックアップ（図示せず）によ
って取外される。反応器全体を通して延びるトラック３
３はウェハキャリアを反応器を通って移動させるために
使用される。トラック３２ａ上の取付けられたロボット
アーム３２はキャリアから半導体ウェハを取除きそれを
ウェハキャリア３６内に配置する。

反応器は複数の水晶反応室２５に分割される。

反応室２５は接合部２５ａにより接続され、上記接合部
を経て処理ガスへ導入され同接合部２５ａから使用済み
ガスが排気される。

各反応室上に位置決めされるのはヒータブロック２４で
反応室を所望温度に加熱するために使用される。電球ハ
ウジングを冷却する水は接合部２５ａと入力２６を通っ
て導入される。

各接合部２５ａは排気ガスを反応室から除去するために
少なくとも一つの排気ガス管２７を備えている。排気ガ
スは焼取り管３１を経てガスバーナ３０へと向かう。

第３図は入力排気ガス流を示す反応室と反応室内のサセ
プタの通路との間の典型的な接合部４０を示す。

各接合部は金属製で連続する水晶室を接続する。

各接合部はエアもしくは水で冷却した壁を有し、冷却媒
体が壁内のダクト４３内を流れるようにすることかでき
る。各接合部はガスをそれが接続する反応室から排気す
る０本発明の一例では代わりの接合部を使用して処理ガ
スを反応室内へ導入する。第２の例では全ての接合部を
ガスを反応室内へ導入するために使用する。

第３図に示すように、反応室４０の上部のガスは入口５
１ａと５１ｂを通って接合部内へ導入し、開口５１ｃと
５１ｄを通って反応室内へ流入する。

処理ガスは接合部ガス人口５０ａと５０ｂを経て反応室
４０の下部分内へ導入され、ガスは開口５０ｃと５０ｄ
を経て反応室内へ流入する。接合部はガス入口と排気ガ
ス出口用のマニホルドとしての働きを行う。

ガスを反応室から排気するために、接合部はガスの正圧
、排気マニホルド内の真空、および排気マニホルド内の
調節可能ダンパー（図示せず）の組合せを用いている。

反応室内のガス圧の結果、反応室からガスが出て接合部
と排気口内へ流れることになる。上部排気口５２は排気
人口５２ａと５２ｂを通って排気ガスを受取る。下部排
気出口５３は排気人口５３ａと５３ｂを通って排気ガス
を受取る。

反応が実際に行われる反応室４１は全体として矩形の水
晶室である。水晶室内部はサセプタ４４とサセプタ４６
とにより上下部分に分割される。

サセプタもしくはウェハは複数反応室と同反応室間の各
接合部内をキャリアが割送り、される間に２本の水晶ロ
ンドもしくはチューブ（第３図には図示せず）に沿って
スライドする。

反応室内には水晶が使用し、反応室の少なくとも一方側
に配置された電球４７から熱を伝達するようにする。上
記電球はキャリア４４内の半導体ウェハ４５を所望反応
温度に加熱するために使用される。

半導体ウェハキャリアもしくはサセプタはグラファイト
もしくはシリコンカーバイドでコーテングしたグラファ
イトで作り反応室の高温に耐え熱を均一に処理中のウェ
ハに分布させるようにする。

第４図は３つの接合部と接合部の一つから他の２つの接
合部に至るガス流を示したものである。

接合部４２は第３図に示したものと同一の接合部である
。他の２つの接合部６０と７０はガス入口のないただの
排気ポートでしかない点で異なっている。処理ガスは接
合部内のガス人口５０ａと５０ｂ内へ導入される。入口
５０ａ内に導入されるガスは反応器を通って半導体ウェ
ハ７５の表面を横切って接合部７０内の排気ポート７３
から排気される。同様にして接合部４２のガス人口５０
ｂ内へ導入された処理ガスは反応器６５を通り、半導体
ウェハ６６の表面を横切って接合部６０の排気ポート６
３から排気される。入口５１ａと５１ｂを通って接合部
４２内に導入されたガスもまたそれぞれの反応器７５と
６５を通って流れる。

反応器７５を貫流するガスは接合部７０内の排気ポート
７１を通って排気され反応器６５内を流れるガスを接合
部６０内の排気ポート６１を通って排気される。反応器
内を流れるガスは反応器と排気ポートを貫く矢印によっ
て示される。

第５図、第５ａ図および第５ｂ図は反応室接合部におけ
るガス入口と排気ポートの一例を示したものである。第
５図は２つの排気接合部８０と１つの入口／排気接合部
９０の上面図である。３っの接合部は反応室９６．９６
を接続する。接続部８０は反応室９５に接続される排気
接合部であって２つの排気ポー）８１ａと８１ｂを有す
る。

接合部９０は４個のガス入口を有するがそのうち２つ（
９４ａと９７ａ）だけを第５図の上面図に示しである。

接合部９０は反応室９５と９６の両方にとってのガス入
力接合部であるから４つの入口が存在することになる。

ガス人口９７ａとガス入口（図示せず）の入力ガスは反
応処理ガスを反応室へ供給し、ガス人口９４ａと９４ｂ
（第５ｂ図）は処理ガスを反応室９６へ供給する。処理
ガスは反応室内を流れ、排気接合部８０内の排気ポート
８１ａと８１ｂ内を通って排気される。

第５ｂ図はガス入力接合部９０のガス入口の断面図であ
る。接合部９０は開口９１の各側に２列のガス人口９２
と９３を有する。開口９１はウェハが幾つかの反応室内
を移動する時に半導体キャリアが通過する開口である。

半導体キャリア（図示せず）は反応室を上部と下部処理
部分との２つの部分に分割する。入口９２は半導体キャ
リア下部に処理ガスを導入し、半導体ウェハが反応室内
で処理面を下にして運ばれるためにガスを半導体ウェハ
の表面を横切って均一に分布させるために均一な間隔を
おいている。入口９４ａはキャリア上部の反応室内に不
活性ガスを導入する。同ガスは入口９４ｂを通って導入
された処理ガスよりも若干大きな圧力をもち、処理ガス
を反応室の下部処理部分に含むことに資するようにしで
ある。

第５ａ図は排気出口８２と８３を示す。排気出口８３は
反応室の下部分から処理ガスを排気し、出口８２は反応
室の上部から不活性ガスを排気する。

ガスを反応室内へ高速で入力するとガスが反応器全体に
不均一に分布することがある。反応器の下部処理領域の
ガス流線図である第６図は入口ＡとＢ間に再循環渦を惹
起する高速のベンチュリ効果を示したものである。圧力
とガス流はガス人口Ｉからの距離が大きくなるにつれて
ガス入口Ｃ〜Ｅで減少する。同時に、測部排気ポートは
反応室を対角線状に横切るガス流をつくりだす。

第７図は第６図の如く測部ガス入力を使用する反応室で
あるが中心部排気ポートを有するものにおけるガス流を
示す。中心排気ポートは対角線状のフローバイアスを取
除くが、入口Ａと８問および入口Ａ−Ｆからの流れ勾配
間には更に再循環渦が存在し、大半の処理ガスを一方側
、例えば入口Ａ−Ｃを通って流すことになる。

第８図は２つの入口１１とＩ２にガス人口Ｉが分割され
中心排気ポートが使用される場合の反応室内のガス流を
示したものである。２個のガス入口によってガスがガス
入口Ａの間をＦを通って反応室へ至る充気Ｐ内に均一に
分布され、上記ガスは均一な速度と処理室全体にわたる
均一な分布状態を有する。

第９図は反応室内の流れを円滑化するためのバッフルと
シャッタ系を示す。接合部１１０は半導体１０３を担う
キャリア１０２により包囲された反応室１０１と反応部
分のガス入口接合部である。

ガスは入口１０４の接合部１００内に導入される。

ガス室１０５は互いに偏位した２つのパフフル１０６と
１０７を有することによってガスの直線状の貫流路が存
在しないようになっている。

ガスはガス室１０５を出てガス出口室もしくは充気１０
９に至る通路に進入する。反応室は接合部を横切って延
びる連続室であるか第６〜８図に示すような一連の小さ
な出口であってもよい。反応室に至るガス出口１１１は
ガス圧／速度に応じて調節可能なシャッタ１１０を存す
る。シャッタ１１０を調節することによって反応室を横
切る均一なガス流を提供し、渦と対角線状のガス流を取
除く。

第１０図は２つの反応室１１５と１１６を接続する２個
の排気接合部１１２と１１４と処理ガス入力接合部１１
３の上面図である。ガス入力接合部と排気接合部は中心
入力出力ポートを有する。

第１０ｂ図はガスを反応室１１５と１１６の反応部分へ
供給するガス入カポ−）１１９と１２０を有するガス入
力接合部１１３を示す。両ポートともガスを内部ガス出
口１２３．１２４に供給するバッフル１２１と１２２を
有する。バンフル１２１と１２２は第８図と第９図にお
、いてバッフルの機能を果し反応室全体に均一なガス分
布を提供する。このことは第１０ａ図に示す中心排気出
口と共にパンフル入力を使用することによって達成する
ことができる。排気人口１２５と１２６はそれぞれ中心
排気出口１１７と１１８を経て排気される。

処理ガスが蒸着プロセス中に反応室の下部を通って流れ
る時、材料が半導体ウェハ表面上だけでなく反応室底部
上にも付着することは異例ではない。このことが望まし
くないのはその蓄積が蒸着室を汚染したり各種の付着材
料の過剰な付着をひきおこすからである。第１１図は蒸
着室底部に材料が付着することを防止するためにガス入
力構造を有するガス入力接合部、２つの反応室、および
２つの排気接合部の簡略断面図である。

ガス入力接合部１３０はガスを反応室の上部へ入力する
ために２つのガス人口１３１と１３２を有する。ガスを
反応室の底部もしくは処理部分内へ入力するために４個
の入力ガス人口１３３゜１３４．１３５および１３６が
存在する。処理ガスはガス人口１３５を通って反応器１
５１内へ入力され矢印１３７により示す如く反応器内を
流れる。同時に、Ｈ２もしくは不活性ガスが入口１３６
を通って入力され矢印１３８により示す如く反応器１５
１内を流れる。処理ガスの流れはキャリア１４５内の半
導体１４５ａと平行に行われ所望の材料を半導体表面上
に付着させる。同時に、矢印１３８で示すような不活性
ガスが処理ガスと反応室１５１の底部に対して平行に流
れる。処理ガスと反応室底部間の不活性ガスの層流は材
料が反応室底部上に付着することを防止する。

同様にして、入口１３３と１３４内に入力されたガスは
矢印１３９と１４０に示すように平行に流れ、材料が反
応室１５２の底部に付着することを防止する。層流ガス
は継続してガス入口接合部１３０の各側の排気接合部１
２５内へ流れ、２つの平行に流れるガスが２つの排気ポ
ート１５１と１５２を経て退去する。不活性ガスの圧力
は処理ガスの圧力よりも若干高く処理ガスの下部方向へ
の流れを妨げるようになっている。実際のガス入口は第
１０ｂ図に示すようなガス入口の構造をしており、排気
ポートは第１０ａ図の如き構造を有することによって均
一に分布したガス流を提供するようになっている。

第１２図は従来技術の反応室と半導体キャリアを示す。

反応室１６０はその内部に半導体キャリア１６１を有す
る。同キャリアはリッド１６４を有し、半導体ウェハ１
６５を担っている。キャリアはレッグ１６６の底部１６
３上を反応室１６０の底部に沿ってスライドするレッグ
１６６を有する構造をもっている。キャリア１６１が反
応室内で側部方向に移動するものを妨げるものは何もな
（、反応室底部上に付着物が蓄積すると共に反応室内の
キャリアの移動は妨げられる。

第１３図は本発明の一例によるキャリアトラックシステ
ムを示す。２つの管状トラック１７２が反応室１７０内
に位置決めされる。キャリア１７１は円形トラック１７
２上に載るキャリアの各端上に円形溝１７６を有する。

この方式の場合、キャリアはなめらかにトランクを下方
移動し側部方向には移動できず、ただトラック上を直線
状に移動できるだけである。

もし反応室１７０の底部１７３に付着生成物が蓄積して
もキャリアの移動に対して影響を及ぼさない。キャリア
１７１は半導体ウェハ１７５をおおうリッド１７４を有
する。トランク１７２は立体もしくは図の如（管であっ
て処理ガスがキャリアの下側を去ることを阻し処理ガス
が半導体ウェハ１７５の露出面に隣接するキャリア下の
反応室領域に閉込めるようにすることかできる。管状ト
ラックは例えば接着剤の如き任意の所望の手段を各反応
室の入口に隣接する諸点で反応室に対して溶融させるか
、トランク内の孔を通るボルトによって蒸着室に固定す
ることができる。トランク１７２は任意の高温材料とす
ることができるが反応室と同じ材料である水晶であるこ
とか望ましい。

反応室の処理領域を反応室の他の部分からより良く隔離
するために、管状トランク１７２はトラックの下側に沿
って開口を有することができ、トランク内側に入る反応
室の非処理部分からの処理ガスもしくはその他のガスは
下記の如く反応室−接合部におけるトラック内の開口で
排気される。

第１４図は本発明のもう一つの実施例である。

反応室１８０はその内部にトラック１８２．２個の側部
スペーサ１８３および中心はり１８４により構成された
トラックを有する。このトラック方式の場合、スペーサ
１８３のために反応室に対して側部方向には移動しない
から、トラックは反応室１８０に固定する必要はない。

スペーサ１８３と中心はり１８４は反応室の全長を延び
ずに例えば反応室端にだけ配置される。キャリア１８１
は偏差１８７に沿うトラック１８２に沿ってスライドす
る。キャリア内の偏差１８１はキャリアがトラック１８
２に対して側部方向に移動することを防止する。

第１５図はトラック１９２と反応室１９０の等殉国であ
り、キャリア１９１が管状トラック上にある。トラック
１９２内には開口１４３と１９３ａが存在する。これら
開口は処理ガスがトラック間とキャリア下部から反応室
間の接合部における排気ポートへ排気できるようになっ
ている。開口１９３ａはトラック１９２の底部に沿って
延び、開口１９３ａを通って導入されたガスは反応室−
接合部の界面の開口で排気される。

実際には各キャリア間にスペーサが存在することによっ
て反応器の各種室を通るトランク上にスペーサもしくは
半導体キャリアの何れかが連続的に移動するようになっ
ている。（第１７図参照）第１６図は連続化学蒸着反応
器における反応室を接続する典型的な接合部を示す。反
応器１９５は処理ガスを反応室と排気ポート１９９内に
導入し消費された処理ガスを排気するために入口２００
を有する。反応室１９６の端部は反応室に接続されそれ
と共にガスシールを形成する。トランク１９７は接合部
内を延び、キャリア１９８用の連続的なトラックを提供
する。

第１７図は共に接合部２０１により接続された２個の反
応室２０２と２０３を示す。接合部２０１はガス入口・
２０８により示すような処理ガス入力接合部である。ま
た、接合部２０１は排気ポート２０９と、下側のもう一
つの排気ポートを有する。（図示せず、第１６図参照） 反応室２０２は接合部２００によりもう一つの反応室に
接続される。接合部は排気ポート２１０を有する排気接
続部である。実際には、ガス入力接合部は専用接合部と
交互に°なっている。

第１７図に示す反応室部分では、各半導体キャリア２０
４．２０６がスペーサ２０５，２０７により他のキャリ
アから隔たっていることが判る。

スペーサとキャリアは各キャリアと隣接スペーサがスタ
ートして反応器を通過する時に半導体キャリアが割送り
されるような大きさで構成されることによってキャリア
内の半導体ウェハが各々の継起する反応室内で心取りさ
れ最後に半導体ウェハが各反応器内で割送りされるよう
になっている。

その後、第２図について述べたように半導体ウェハは取
除かれる。上記第２図で述べたトラック方式は反応室底
部に摩耗が存在しないように各半導体ウェハを反応器内
で正確に割送りする上で有効であり、その結果各室の寿
命が長くなる。トラック装置を一時反応室から除去する
ことによって反応室を清掃することができる。

第１８図は反応室２２２と接合部２２３間の界面を可撓
性シールでシールする方法を示したものである。可撓性
シール２２０は第４図に示すシール４８を表わしたもの
であるが、ボルト２２１ｂにより締付けたクランプ２２
１ａにより反応室２２２のフランジ２２１に付着させる
。シール材の他端はボルト／クランプ組成体２２４で接
合部２２３に締付ける。シールは任意の可撓性高温材料
、例えばシリコンでよい。接合部と反応室間の界面をシ
ールするこの方法は反応室に僅かな制約にか与えない。

弾性材料を使用することによって全方向への運動の自由
が可能になり反応室加熱中における取付けと熱膨張によ
る反応室応力を事実上除去することができる。

第１９図は接合部と反応室間の可撓性シールのもう一つ
の実施例を示す。可撓性シール２２６によって接合部２
２９と水晶室２２５間にはシールが形成される。シール
の一端はクランプ組成体２２８，２３１および２３４に
よって反応室２２５のフランジ２２５ａに締付けられる
。シールはシール２３０とクランプ部分２２８と反応室
フランジ２２５ａクランプされクランプ部分２３４をそ
れらに対して締付けることによって所定位置に保護され
る。クランプ部分２２８とフランジ２２５ａの間にはク
ツション／スペーサ２２７が配置されることによってク
ランプが直接水晶室フランジに支えられないようになっ
ている。

可撓性シール２２６はスクリュークランプ２３０によっ
て接合部２２９にクランプされる。

エアベアリング支持体２３２を用いて水晶反応室とその
内部のグラファイトサセプタの重さを支えることができ
る。ポケット２２９ａを接合部２２９内に設けて組立て
と分解中にクランプフランジをはめこみ、外側クランプ
ポルト２３０が取外された後に反応室を取外すための隙
間を与えるようになっている。

第２０図は反応室２４０と接合部２４３間にガスシール
を形成する方法を示す。水晶室２００は部品２４１ｂ、
２４１ａおよびボルト２４２により構成されるクランプ
組成体により反応室２４３に対して保持される。クラン
プと水晶室間の界面２４６はハーメチックシールではな
い。窒素のような不活性パージガスが充満ガス内に導入
される。

窒素は界面２４６から流れ出し水晶室２４０と接合部２
４３間の開口２４７を経て排気ポート２４８へ至る。シ
ラン、Ｈ２および、ＨＣｌの如き反応処理ガスが入口２
４５を通って導入されナセブタ２５０上の反応室内へ流
入し排気ポート２４９を出て充満排気内へ入る。

また、反応処理ガスも反応室を通って反応室の遠端の接
合部（図示せず）の排気ガスへ至る。接合部／反応室の
界面２４７内へ導入される不活性ガスの圧力は入口２４
５内へ導入される反応ガスの圧力よりも大きいため反応
ガスは反応室内へ流れることによって反応ガスから反応
室外側の環境をシールするようになっている。

第２０図に示す反応室外側の環境から反応ガスをシール
する方法によって水晶室を応力の全くない取付けが可能
になると共にｔｉｉｌの水晶取付制約によってひきおこ
される水晶室の破１貝を小さくする。

第１８．１９．２０図は接合部と水晶室の断面の半分の
みを示す。反応室と接合部の典型的な断面図が第４図に
示されている。第１８．１９゜２０図に示した接合部と
水晶室の下部分は第１８゜１９．２０図に示すようなガ
スシールを有することによってサセプタ下部の水晶室内
へ導入される反応ガスも不活性ガスと反応器内に使用さ
れる反応ガスの間の差圧によって反応器の周囲の環境か
らシールされるようになっている。

連続化学蒸着反応器によって半導体ウェハを処理する基
本的な段階は以下の通りである。半導体ウェハはその上
部に真空装置を有するロボットアームによりウェハ・カ
セットからピックアップされ方向付け／６取り取付具内
に配置され半導体ウェハの平坦な側を周知の位置に向け
ろ。その後ロボットアームがウェハをピックアップして
それをキャリアに移動させる。キャリアリッドは真空装
置により取外され半導体ウェハが処理側を下にしてキャ
リア内に配置される。キャリアのリッドは半導体ウェハ
上に取替えられ、キャリアは反応器入口へ割送りされる
。各キャリア間にはスペーサが配置されるによって各キ
ャリアが反応器内へ割送りされることにつれて各キャリ
アは適当に反応室へ進入し方向づけられる。キャリアは
反応器内にある反応室の数の回数だけ割送りされる。反
応器から退去した後キャリアは出口へ運ばれそこでキャ
リアリッドは再び真空装置により除去され半導体ウェハ
はその上部に真空リフト機構を有するロボットアームに
より取除かれ半導体はウェハカセット内に配置される。

今や空になったキャリアは反応器入力へ移動しもう一枚
の半導体ウェハを受取って処理することになる。

第２１図と第２２図は半導体ウェハを心取りしウェハの
平坦な辺縁部を発見する装置を示す。上部ローラ２６０
とウェハ方向づけローラ２６１を有する５個のローラが
存在する。ウェハの平坦な側に係合する４個のローラ２
６２と２本の光フアイバケーブル２６３がある。半導体
ウェハ２６４をローラ２６０．２６１上に降ろすことに
よってウェハ辺縁が上部ローラ２６０のテーバ面下をス
ライドし延伸ローラ２６２の表面上に休止するようにな
る。ローラ２６１が回転すると、半導体ウェハが心取り
され回転は半導体の平坦な辺縁がファイバ光検出器２６
３の端を露出するまで継続することになる。この時、ロ
ーラの回転がとまり、ローラ２６２はウェハの平坦な側
に係合する。ローラ２６２はばね荷重式であるためウェ
ハが回転するにつれてウェハの丸い辺縁が心取り装置の
辺縁方向に向かう位置でローラと係合するが、装置の平
坦な部分がローラ２６２の位置に回転すると、ばねによ
って平坦な辺縁に引き取られることになる。ローラ２６
２はスロット（図示せず）内を前後に移動しウェハを最
終的に調節もしくは方向づける。光ファイバ端に衝突す
る光はウェハの平坦な辺縁が光ファイバ２６３とその平
坦な辺縁ローラ２６２の位置にあることを示す。

第２２図はローラ２６１により支持されローラ２６０の
間に心取りされた半導体ウェハを示す。

ローラ２６２は延長位置２６２に実線で後退位置に一点
鎖線で示しである。光ファイバ端はウェハの平坦な辺縁
部に２６３で示しである。光ファイバ端は第２の光フア
イバ位置２６３ｂのウェハ下部に一点鎖線で示しである
。

第２３図と第２４図はロボットアームの端に使用される
ビック機構であって処理される半導体ウェハを心取り方
向づけ装置へ移動させる。上記機構２７０はロボットア
ーム２７１，２７２の延長部上に可動的に取付けられ、
部分２７２は位置決めブロックであってその内部にはテ
ーバ状の孔２７２ａを使用して柱２７３の円錐部分２７
３ａを位置決めするようにしである。ピックアップ装置
２７０は２本の柱を備え、その各々は全体として円錐形
にテーバ状とした一端を有する。２本の柱２７３は上部
プレート２７１ａと低いピックアップ装置２７４間に取
付けられている。プレート２７１ａはねじ２７７により
柱２７３に固定される。柱は接着されるか、螺刻孔（図
示せず）によってピックアップ装置２７４に固定される
。

ピックアップ装置２７０はその上部に真空源（図示せず
）に付属しピックアップ装置２７４の底面内の真空空胴
２７６内に開放する取付具２７５を有する。ピックアッ
プ装置２７４が真空源をあてて下降し半導体装置２７８
と接触すると、半導体ウェハ２７８はピックアップ装Ｗ
２７４の底面２７４ａに対して引上げられ真空が除去も
しくは解除されるまでそこに保持される。半導体素子が
ピックアップ装置の底面に対して保持される一方、それ
は例えば搭載面／カセットから以下の心取り方向付は機
構に移動することができる。

第２４図はウェハに対して応力を置かずに真空をウェハ
に対して引上げることによってウェハをピックアンプす
ることの可能なウェハのピックアップを示す。従来の反
応器方式の場合、半導体ウェハは通常、面を上にして処
理されることによってウェハをウェハの面によってでは
なく辺縁によってピックアップする必要がある。

ロボットアームが下降して半導体ウェハをピンクアップ
すると、ピックアップ装置の底面は半導体ウェハ２７８
の底部もしくは非処理面と接触する。ロボットアームが
下部方向に鋭角をなしているから、底面２７４は平行に
移動して半導体ウェハ面と係合することはない。半導体
ウェハの表面上に過大な圧力を加えることを避は底面全
体２７４ａが半導体表面と接触できるようにするために
、柱２７３はアーム２７１と部品２７２には固定されな
い。

柱２７３のテーパ端２７３ａはロボットアーム部品２７
１と２７２内のテーパ孔２７２内に位置することによっ
てアーム２７１が下降し面２７４ａが半導体ウェハの面
と接触する時にアーム２７４は半導体ウェハに対して圧
力を加えずに短距離下部方向へ移動を継続する。

ピックアップ装置２７０の運動はアーム２７１の移動と
本質的に独立しており下面２７４ａが移動を継続するこ
とが可能になり半導体ウェハの面に対して平行になるこ
とによって真空が真空キャビテイ２７６内へ引き込まれ
半導体ウェハをピンクアップ装置の底部に保持固定する
ようになる。

アーム２７１が上昇すると、柱２７３のテーパ部分２７
３ａはピックアップ装置をロボットアーム２７１の端の
一定の既知の位置に位置決めする。

従って半導体を公知位置に位置決めする。ピックアップ
装置のこの正確な位置決めは後で半導体ウェハを適当に
方向づける上で重要である。

上記では２本のテーパ状柱２７３を有するピックアップ
装置を示したが一本の柱もしくは例えば３本の柱を使用
してもよい。柱がテーパ状である限り、正確な位置決め
が行われるであろう。

第２５ａ図と第２５ｂ図は本発明に使用される半導体キ
ャリアとリッドを描いたものであるが、他の設計のキャ
リアを使用してもよい。半導体キャリア２８０はその内
部に開口２８１を有しその内部には半導体ウェハが配置
される。ウェハはウェハを割送りもしくは延伸させる一
つの平坦な辺縁を有する。また開口２８１は半導体ウェ
ハの平坦な辺縁と整合する平坦な側部２８３も有してい
る。半導体ウェハの平坦部はキャリアウェハ開口の平坦
部と整合するようにウェハを延伸する必要がある。

半導体支持領域２８４は開口２８１の底部の側部から突
出すことによって半導体を開口内に保持し、ウェハの処
理側であろウェハの下側を最大限露出させる。場合によ
れば小さなタブが開口２８１の底側から延びることによ
って半導体ウェハを支持するようにしてもよい。

キャリア２８０の上部は上面２８６と下面２８８を有す
る。下面２４８はキャリア１２０の上面の大半をおおい
、キャリア表面の一部を切削することによってリッド２
８９用の開口を形成することによって形成される。キャ
リアの各端はキャリアを反応器（図示せず）内のトラッ
クに沿ってキャリアを移動させるためのガイドとしての
働きを行う丸い凹所２８２を有している。

リッド２８９は処理中にウェハの“上”側もしくは後側
をおおい処理中に半導体ウェハに熱を分布させるために
使用される。リッドの傾斜端２８７はキャリアの傾斜移
行部と整合する。

第２６ａ図と第２６ｂ図は反応室上に位置決めされた加
熱電球組成体の断面図である。ランプ組成体はハウジン
グ３０２とフード３０２ａを備えている。反射マニホル
ドは冷却水を組成体内に入力するために使用される。電
球３０７は絶縁体３０３内を電球ハウジング外側の一点
にまで延びるバスパー３００に取付けられたワイヤ３０
７ａによって各端上に取付けられる。絶縁体３０４と保
持材３０５は水晶シールド３０６を電球と反応室間の電
球上に保持する。電球ハウジング３０２の２つの側部上
には２個のエア偏向器３０８が存在し、冷却のため気流
を電球ハウジング内へ向ける。

反応室は水晶ハウジングとその上部をキャリア３１０が
反応器内を移動するトラックより基本的に構成される加
熱組成体下方に配置される。加熱組成体からの熱は反応
器とキャリア４３１０内の半導体素子（図示せず）を所
望の、処理温度に加熱する。キャリア３１０はトラック
３１１上の各種反応室内を割送りされる。例えばエツチ
ングもしくは蒸着工程が行われる各反応室には一個の加
熱電球組成体が存在する。

以上の記載に関連して以下の各項を開示する。

１、反応室どうしの間に接合部を有する連続化学蒸着反
応器と共に使用される処理ガス入力および排気構造で反
応室の一端上の接合部がガス人力接合であって上記反応
室の他端上の接合部が排気接合部であるものにおいて、 単一の入力オリフィスを有するガス入力接合内のガス充
気と、ガスを反応室内へ分布させる複数のオリフィスで
あって上記単一の入力オリフィスに対向する充気側に配
置され上記入力オリフィスから等量ガスを受取るように
位置決めされたものと、 上記入力接合部に対間する反応室端に配置された排気接
合部内の排気ポートで上記排気接合部に隣接する反応室
に対して中心部に配置されるものと、 から成る前記構造。

２、上記ガス入力オリフィスがガスを上記ガス充気内の
隔った位置に供給する分割出力を有する１項記載の処理
ガス入力および排気ポート構造。

３、　ガス人口とオリフィス間にガスを反応室内へ分布
させるためのバッフル室を備える１項記載の処理ガス入
口と排気ガス孔構造。

４、反応室どうしの間に接合部を有する連続化学蒸着反
応器と共に使用される処理ガス入口および排気ポート構
造で反応室の一端の接合部がガス入口接合部で反応室他
端の接合部が排気接合部であるものにおいて、 それぞれが単一の入力オリフィスを有するガス入力接合
部内の少なくとも２つのガス充気と、２つの充気の各々
における、ガスを一つがガス入力接合部の各側にある２
つの反応室内へ分布させるための複数オリフィスで、各
充気内の上記複数のオリフィスが当該充気用の単一人力
オリフィスから隔たり上記入力オリフィスから等量のガ
スを受取るように位置決めされたものと、上記入力接合
部に対向する反応室端に配置された排気接合部内の排気
ポートで上記排気接合部に隣接した反応室端に対して中
心部に配置されたものと、 を備える前記構造。

５、反応室どうしの間に接合部を有する連続化学蒸着反
応器と共に使用される処理ガス入口および排気ポート構
造であって反応室の一端上の接合部がガス入力接合部で
反応室他端上の接合部が排気接合部であるものにおいて
、 処理ガスを半導体ウェハを処理するために反応室内に導
入する上記入力接合部からの第１のガス入口と、 上記第１のガス入口から隔たって反応室内の上記第１と
第２のガス入口から層流ガスを提供する上記入力接合部
からの第２のガス入口と、を備える前記構造。

６、半導体ウェハが面を下にして反応器の中心領域を通
って移動し、処理ガスがウェハ面を処理するためにウェ
ハ下方に導入され、第２のガスが処理ガス下部に導入さ
れて反応壁上に処理ガス内に担われた材料が付着するこ
とを防止するようにした第５項記載の処理ガス人口およ
び排気ポート構造。

７、処理ガスを反応室どうしの間に接合部を有する連続
化学蒸着反応器内へ導入し排気する方法で反応室の一端
上の接合部がガス入力接合部で反応室他端上の接合部が
排気接合部であるものにおいて、 ガスをガス入力接合部内のガス充気内に導入しガスが反
応室内に均一に流れるようにし、処理ガスを排気接合部
内の中心排気ポートを経て排気する、 段階より成る前記方法。

８、反応室が反応室接合部に付属される大気から化学反
応室をシールするシールにおいて、可撓性ダイアフラム
と、その上部にフランジを有する可撓性ダイアフラムの
第１端を反応室にクランプする第１のクランプと、可撓
性ダイアフラムの第２端を反応室接合部ヘクランブする
第２のクランプとを備える前記シール。

９、反応室が反応室大気へ取付けられる大気から化学反
応室をシールするシールにおいて、シリコン材料の可視
性の成形ダイアフラムと、その上部にフランジを有し、
可撓性ダイアフラムの第１端を反応室へクランプする第
１のクランプと、可撓性ダイアフラムの第２端を反応室
接合部にクランプする第２のクランプと、から成る前記
シール。

１０、反応室が反応室接合部に取付けられる界面に至る
化学反応室からの反応ガス流を防止するシールにおいて
、 反応ガスを所望ガス圧で反応室内へ導入する第１のガス
入口と、 第２のガスを第１のガス人口と上記界面間の反応室／反
応室接合部界面内へ導入するために位置決めされた第２
のガス入口と、 を備え、上記第２のガスが上記反応ガスの圧力よりも大
きな圧力で上記界面内へ導入されることによって反応ガ
スが上記界面内へ流入し反応器から逃げることを防止す
る前記シール。

１１、反応室が反応室接合部に取付けられる界面におけ
る大気に対して反応ガスが化学反応室から流出すること
を防止するシールにおいて、反応ガスを所望ガス圧で反
応室内へ導入するための第１のガス入口と、第２の不活
性ガスを第１のガス入口と上記界面間の反応室／反応室
接合界面内へ導入するために位置決めされた第２のガス
入口と、 から成り、上記第１のガス入口と第２のガス入口とが反
応室接合部内に配置され、上記第２のガスが上記反応ガ
スの圧力よりも大きな圧力で上記界面内に導入されるこ
とによって反応ガスが上記界面内に流入し反応器から逃
れることを防止する前記シール。

１２、反応室内の反応ガスが反応室と継起する反応室を
接続する接合部間のシール界面を通って大気へ逃れるこ
とを防止する方法において、第１のガス入口を経て反応
ガスを所望圧力で反応室内へ導入し、 第２のガスを第２のガス入口を経て反応室と反応室接合
部間の非シール界面内へ導入し、上記第２のガスが反応
ガスよりも高い圧力で導入される前記方法。

１３、反応室内の反応ガスが反応室と継起する反応室を
接続する接合部との間の非シール界面を通って大気へと
逃げることを防止する方法において、 反応ガスを第１のガス入口を経て所望圧力で反応室内へ
導入し、 第２のガスを第２のガス入口を経て反応室と反応室接合
部間の非シール界面内へ導入し上記第２のガスが反応ガ
スよりも高い圧力で導入されるようにし、 上記第２のガスの一部と第１のガスの一部を上記第１の
ガス入口と第２のガス入口の間に配置された排気ポート
を経て排気する段階と、から成る前記方法。

１４、複数の反応室と、 反応室を共に直列に接続する複数の接合部と、そのうち
の一つが反応室のうち選択した一つの上に存在する複数
の加熱組成体と、 半導体ウェハを反応器を経て移動させる複数の半導体キ
ャリアと、 上記複数の接合部と反応室を通って延び、その上部で半
導体ウェハキャリアが反応器内をガイドされる連続トラ
ックと、 から成る連続化学蒸着反応器。

１５、複数の反応室と、 反応室を直列に接続しガスを各反応室から導入排気する
複数の接合部と、 そのうちの一つが反応室の選択した一つの上に存在する
複数の加熱組成体と、 半導体ウェハを反応器を通って移動させる複数の半導体
ウェハキャリアと、 半導体を半導体ウェハキャリア内に載せるロボットアー
ムと、 上記複数の接合部と反応室内を延び、その上部に半導体
ウェハキャリアが反応器内をガイドされる連続トラック
と、 から成る連続化学蒸着反応器。

１６、半導体ウェハを反応系を経て搬送する半導体キャ
リア・トラックシステムにおいて、−もしくはそれ以上
の反応室と、 上記半導体ウェハキャリアの２つの側に沿って溝を受は
入れるように隔てられた一対のガイドトラックとの組合
せより成り、上記ガイドトランクが上記−もしくはそれ
以上の反応室内に着脱自在に取付られ 上記半導体キャリアを反応器システム内に移動させる 前記システム。

１７、半導体ウェハを反応器システムを通って搬送する
半導体キャリア・トランクシステムにおいて、 接合部により接続された２もしくはそれ以上の水晶反応
室と、 キャリアの２つの側に沿って溝を有する半導体ウェハキ
ャリアと、 上記半導体ウェハキャリアの２つの側に沿っガイドトラ
ックと、 から成り、 上記ガイドトランクが上記−もしくはそれ以上の反応室
内に着脱自在に携行られ上記半導体キャリアを反応器シ
ステムを通して移動させるようになった前記システム。

１８、ガイドトラックがその内部に隔った間隔で半導体
キャリア下部から処理ガスを排気し半導体キャリア下部
の領域外側のガスを防止する１７項記載の組合せ。

１９、反応室がガス入口接合部と排気接合部で接合され
、ガイドトラック内に入るガスが接合で排気される１７
項記載の組合せ。

２０、半導体化学蒸着反応システムは半導体ウェハを複
数の処理室を有する反応器を通って搬送する。ウェハカ
セットをロボットアームがアクセスできるよう配置する
。ロボットアームはウェハをカセットから持上げそれら
をトラックに沿って移動するキャリア内に配置する。接
合部は処理室どうしを接続させ処理ガスの導入と排気を
可能にする。包囲体が反応器全体を包囲する。

【図面の簡単な説明】

第１図は連続化学蒸着反応器の簡略ブロック線図、第２
図は本発明の典型的なＣＣＶＤ反応器図、第３図は接合
部により接続された２つの反応室の断面図、第４図は接
合部間のガス流を示す２つの反応室と３つの接合部の断
面図、 第５図は反応室接合部により接続された反応室の２つの
部分の上面図、第５ａ図は排気接合部の断面図、第５ｂ
図はガス入口接合部の断面図、第６図は側部ガス入口と
側部排気ポートを使用する反応室内のガス流、 第７図は側部ガス入Ｌ１と中心排気ポートを使用する反
応室内のガス流図、 第８図は２重バルブガス入口と中心排気ポートを使用し
た反応室内のガス流図、 第９図はシャッタ出口を有する反応室内へのバフルガス
人口図、 第１０図は反応室接合部により接続された反応室の２つ
の部分のもう一つの例の上面図、第１０ａ図は中央排出
口を有する排気接合部の断面図、第１０ｂ図は中央ガス
入口を有するガス入口接合部の断面図、 第１１図は反応室接合部に接続された２つの反応室でパ
ンフルを使用して付着物が半導体ウェハ下部の反応室上
に付着することを防止するようにしたものの断面図、 第１２図は反応室底部に沿って移動する従来技術のキャ
リア図、 第１３図は本発明によるトラックシステム図、第１４図
は本発明のトラックシステムの第２実施例図、 第１５図は管状トランクシステムを示す等殉国、第１６
図は反応室ど゛うしの間の接合部の断面図で管状トラッ
ク上のキャリアを示したもの、第１７図はスペーサによ
り隔離された反応器システムにおけるキャリアを示す図
、 第１８図は反応室と２個の反応室を接続する接合部との
間に使用される可撓性シールを示す図、第１９図は可撓
性シールのもう一つの実施例図、第２０図はガス流と圧
力差を使用する反応室と接合部間のシールを示す図、 第２１図はウェハ心血り装置の側面図、第２２図は第２
１図のウェハ心血り装置の上面図、 第２３図は半導体ピックアップ装置図、第２４図は第２
３図の半導体ピックアップ装置のもう一つの例解図、 第２５ａ図と第２５ｂ図は本発明に使用される半導体キ
ャリアの一例図、 第２６ａ図と第２６ｂ図は反応室上の加熱電球組成体の
断面図。 １０・・・・・・カセット、 １１．１６・・・・・・ロボットアーム、１４・・・・
・・処理室、 ２１ａ・・・・・・トラック、 ３６・・・・・・ウェハキャリア、 ２５・・・・・・水晶反応室、 ２５ａ・・・・・・接合部、 ２４・・・・・・ヒークブロソク、 ４４．４６・・・・・・サセプタ、 ７５・・・・・・半導体、 ８１ａ、８１ｂ・・・・・・排気ポート。 排気 ｈ’ｇ、　５゜ ２４７カ Ｆｔ’ｇ、２０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、反応室どうしの間に接合部を有する連続化学蒸着反
   応器と共に使用される処理ガス入力および排気構造で反
   応室の一端上の接合部がガス入力接合であって上記反応
   室の他端上の接合部が排気接合部であるものにおいて、 単一の入力オリフィスを有するガス入力接合内のガス充
   気と、 ガスを反応室内へ分布させる複数のオリフィスであって
   上記単一の入力オリフィスに対向する充気側に配置され
   上記入力オリフィスから等量ガスを受取るように位置決
   めされたものと、上記入力接合部に対向する反応室端に
   配置された排気接合部内の排気ポートで上記排気接合部
   に隣接する反応室に対して中心部に配置されるものと、 から成る前記構造。