JPH06333833A - 半導体製造装置及び半導体製造方法 - Google Patents

半導体製造装置及び半導体製造方法

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JPH06333833A
JPH06333833A JP5120009A JP12000993A JPH06333833A JP H06333833 A JPH06333833 A JP H06333833A JP 5120009 A JP5120009 A JP 5120009A JP 12000993 A JP12000993 A JP 12000993A JP H06333833 A JPH06333833 A JP H06333833A
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reaction
semiconductor
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板支持体の下面への不要物の侵入を抑制す
る。 【構成】 真空ポケット13を減圧することにより、半
導体基板8がステージ10の下面に吸引保持された状態
で、半導体基板8の被処理主面14に化学気相成長によ
る処理が行われる。このとき、不活性ガス供給装置24
から供給される不活性ガスが、管流路43、不活性ガス
導入孔52を経て、基板保持面11の外側部分である最
外円周端面31と半導体基板8の被保持主面12との間
隙である不活性ガス噴出すき間32に導入される。この
不活性ガスは不活性ガス噴出すき間32から更に、反応
室6へ噴出する。不要物である反応副生成物34は、こ
の噴出する不活性ガスの流れに阻まれて、基板保持面1
1の内側には侵入しにくい。 【効果】 反応副生成物の堆積による半導体基板の吸引
保持力の低下が抑えられるので、製造装置の稼働率およ
び製品の歩留まりが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば化学気相成長
(CVD:Chemical Vapor Deposition )により、半導
体基板の表面に所定の組成を有した層を形成させるな
ど、半導体基板に所定の処理を施す半導体製造技術に関
する。
【0002】
【従来の技術】<従来の半導体製造装置の構成>図16
は、従来の半導体製造装置の1例としてのフェイスダウ
ン方式の常圧CVD装置の正面断面図である。反応容器
1は反応容器本体2と円盤形状の回転台3とを有し、こ
の回転台3はその主面が水平になるように回転軸受4を
介して反応容器本体2に回転自在に支持されている。回
転台3はその中心で円筒形状の真空配管5の一端と固定
され、他端は基板支持体7と固定されているので、基板
支持体7は真空配管5を介して回転台3によって反応容
器1内の反応室6に吊下げられている。この回転台3は
図示しない駆動装置により回転され、その回転に連れて
基板支持体7も回転させられる。この基板支持体7はス
テージ10及びこのステージ10と接触面を介して互い
に固定されたヒータ9とを備えている。ステージ10の
下面には、半導体基板8を真空吸引するための真空ポケ
ット13が設けられ、ステージ10の下面が半導体基板
保持面11となる。この真空ポケット13は真空ポンプ
15の吸入口と接続された真空配管5を介して真空引き
され、半導体基板8が被処理主面を下に向けて基板保持
面11に吸引保持される。この被処理主面と向き合って
反応ガス導入板16が設置され、この反応ガス導入板1
6には反応ガス導入孔が設けられている。反応ガス導入
板16を挟んで反応室6の反対側に、反応ガス混合室1
9が設けられている。この反応ガス混合室19には、反
応ガス供給装置21と供給配管で接続された反応ガス供
給孔20が設けられている。反応容器本体2には、反応
室6から外部への排気通路18、そして反応容器本体2
の上部、すなわち基板支持体7のステージ10より上方
に窒素ガスなどの不活性ガス供給孔22が設けられ、こ
の不活性ガス供給孔22は供給配管を介して不活性ガス
供給装置23に接続されている。
【0003】<従来の半導体製造装置の動作>つぎに、
この従来の装置の動作について説明する。まず、処理す
べき半導体基板8が装置の外部から、図示しない搬送通
路を経由して反応室6へ挿入される。つぎに、真空ポン
プ15が作動することにより、半導体基板8が基板保持
面11に吸引保持される。この状態において、反応ガス
供給装置21から反応ガス供給孔20を経由して反応ガ
ス混合室19の中に、反応ガスが供給される。反応ガス
混合室19の中で混合された反応ガス31は、反応ガス
導入孔を通過して反応室6へ導入される。ヒータ9で発
生した熱がステージ10により均熱化され、半導体基板
8の全体に一様に伝達される。この熱により、反応ガス
31が熱化学反応を引き起こし、所定の組成を有する生
成膜が半導体基板8の被処理主面上に形成される。反応
残ガスなどを含む排ガスは、排気通路18を通して連続
的に反応室6の外部へ排気される。
【0004】生成膜が形成される間、回転台3は所定の
回転速度をもって回転する。これによって、生成膜が半
導体基板8の被処理主面上に均一に成長する。また、生
成膜が形成される間、例えば窒素ガスなどの不活性ガス
が、不活性ガス供給装置23から不活性ガス供給孔22
を経由して、反応室6の中に供給される。この不活性ガ
スは、ヒータ9の周囲から半導体基板8の周囲を通過し
て排気通路18へと向かう。この不活性ガスの流れは、
反応副生成物が反応容器1および基板支持体7などの壁
面に付着することを抑制する。
【0005】被処理主面上に所定の厚さの生成膜が形成
されると、真空ポンプ15の作動を停止させ、半導体基
板8をステージ10から離す。そして半導体基板8が前
述の搬送通路を経由して反応室6の外部へ搬出される。
以上の動作を反復することにより、多数の半導体基板に
対して同様の処理が施される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】<従来の装置の問題点
>従来の装置は、上述のように不活性ガスの働きによ
り、成膜にあづからない反応副生成物を排気通路18へ
送るとしても完全には除去されず、ステージ10の外周
付近にはなお反応副生成物が浮遊し、真空ポケット13
が反応室6よりも低い圧力に保たれていることとあいま
って基板保持面11と半導体基板8との間へ侵入する。
図17は、この侵入の様子を模式的に表現する、ステー
ジ10の外周近傍の拡大断面図である。真空吸引によっ
て、真空ポケット13は反応室6よりも低い圧力に保た
れている。この差圧のために、ステージ10の外周に浮
遊する反応副生成物は、基板保持面11と半導体基板8
との間に侵入し易い。また不活性ガスの働きによりステ
ージ10の外周への反応副生成物の附着が低減されると
は言え、多数の半導体基板8への処理が継続して行なわ
れるに伴って推積した反応副生成物も、基板保持面11
と半導体基板8との間へ侵入する。更に加えて図17に
誇張して描かれるように、半導体基板8が加熱されるこ
とによって、半導体基板8に熱歪が生じることが少なく
ない。この熱歪は、基板保持面11と半導体基板8の裏
側主面12との間に隙間を作り出す。したがって熱歪が
生じると、更に多量の反応副生成物が侵入する。
【0007】新たな半導体基板8の処理が反復されるの
に伴って、侵入した反応副生成物は基板保持面11に徐
々に蓄積する。その結果、基板保持面11と半導体基板
8との間の密着性が劣化し、半導体基板8に対する保持
力が低下する。また侵入した反応副生成物は、基板保持
面11を超えて真空配管5の内壁にも蓄積する。その結
果、真空配管5の内部において目詰まりが生じ、半導体
基板8の保持力が更に低下する。
【0008】このため従来の装置では、一定限度を超え
て保持力が低下することを防ぐために、一定の頻度で装
置を停止させて、装置の清掃作業を行う必要があり、装
置の稼働効率が悪いという問題点があった。また、保持
された半導体基板8が、保持力の低下のために、処理の
過程で基板保持面11を離れて落下して破損し、製品の
歩留まりの低下をもたらすという問題もあった。
【0009】<この発明の目的>この発明は上記のよう
な問題点を解消するためになされたもので、反応副生成
物のような不要物が、基板保持面および真空配管へ侵入
することを防止して、半導体基板への吸着力の低下を防
ぐことにより、装置の稼働効率を高めるとともに、製品
の歩留まりを向上させることができる半導体製造技術を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る請求項1
記載の半導体製造装置は、所定の反応ガスが供給される
供給孔と反応に使用されたガスが排気される排気孔とを
有する反応室と、この反応室に配設され、半導体基板を
保持する基板保持面とこの基板保持面に囲まれ外部の減
圧手段に連通されたポケットとを有する基板保持手段
と、この基板保持手段の前記ポケットの周囲領域に配設
された不活性ガス流出孔と、を備える。
【0011】この発明に係る請求項2記載の半導体製造
装置は、請求項1記載の半導体製造装置において、前記
基板保持手段の前記ポケットの周囲領域に、このポケッ
トを囲む前記基板保持面を残してこの基板保持面より後
退してなる段差面が配設されると共に、この段差面に前
記不活性ガス流出孔が配設されている。
【0012】この発明に係る請求項3記載の半導体製造
装置は、請求項2記載の半導体製造装置において、前記
段差面に前記ポケットを囲む溝が配設され、この溝に前
記不活性ガス流出孔が配設されている。
【0013】この発明に係る請求項4記載の半導体製造
装置は、請求項1記載の半導体製造装置において、前記
基板保持手段に結合して前記基板保持手段を加熱する加
熱手段、をさらに備え、前記不活性ガス流出孔に連通す
る不活性ガス流出経路が、前記基板保持手段の中に配設
されている。
【0014】この発明に係る請求項5記載の半導体製造
装置は、請求項4記載の半導体製造装置において、前記
基板保持手段と前記加熱手段とは、それぞれの接触面に
おいて互いに接触しており、前記不活性ガス流出経路
が、これらの接触面間にも更に配設されている。
【0015】この発明に係る請求項6記載の半導体製造
装置は、請求項5記載の半導体製造装置において、前記
接触面間に配設された前記不活性ガス流出経路が、前記
それぞれの接触面のうちの少なくとも一方の所定の領域
に形成された凹部とされている。
【0016】この発明に係る請求項7記載の半導体製造
装置は、請求項5記載の半導体製造装置において、前記
接触面間に配設された前記不活性ガス流出経路が、前記
それぞれの接触面のうちの少なくとも一方に形成された
溝とされている。
【0017】この発明に係る請求項8記載の半導体製造
装置は、請求項5記載の半導体製造装置において、前記
接触面間に配設された前記不活性ガス流出経路の周囲領
域に設けられ、当該不活性ガス流出経路の気密を保持す
る遮蔽手段、を更に備える。
【0018】この発明に係る請求項9記載の半導体製造
装置は、請求項1に記載の半導体製造装置において、前
記基板保持面の外周が前記半導体基板の外周よりも内側
に後退して位置する。
【0019】この発明に係る請求項10記載の半導体製
造方法は、所定の反応ガスが供給される反応室内で半導
体基板に所定の処理を施す半導体製造方法であって、
(a)前記半導体基板の被保持主面を、基板保持手段の
基板保持面に囲まれて配設されるとともに外部の減圧手
段に連通されたポケットの真空吸着によって前記基板保
持面に保持する工程と、(b)前記ポケットの周囲領域
に配設された不活性ガス流出孔から不活性ガスを流出さ
せる工程と、を備える。
【0020】この発明に係る請求項11記載の半導体製
造方法は、請求項10記載の半導体装置の製造方法にお
いて、(c)前記工程(b)に先だって、前記不活性ガ
スを加熱する工程、を更に備える。
【0021】この発明に係る請求項12記載の半導体製
造方法は、請求項11記載の半導体装置の製造方法にお
いて、前記工程(c)が、(c−1)前記不活性ガスを
前記基板保持手段の中を通過させる工程と、(c−2)
前記基板保持手段を加熱し、それによって前記不活性ガ
スを加熱する工程と、を備えている。
【0022】
【作用】<請求項1の製造装置の作用>減圧手段によっ
てポケット内が減圧され、半導体基板の被保持主面が基
板保持面に吸引されることにより、半導体基板が基板保
持手段へ保持される。半導体の被処理主面には、反応ガ
スによって所定の処理が施される。このとき、ポケット
の周囲領域に配設された不活性ガス流出孔から不活性ガ
スが流出する。このため、被保持主面と基板保持面との
間への不要物の侵入が不活性ガスの流れによって効果的
に阻止される。その結果、ポケットへの不要物の侵入も
防止される。
【0023】<請求項2の製造装置の作用>基板保持手
段における基板保持面より後退した段差面と、半導体基
板の被保持主面との間に間隙が生じる。この間隙部分に
不活性ガスが流出するので、ポケットの周囲が偏りなく
均一に不活性ガスの流れで満たされる。
【0024】<請求項3の製造装置の作用>段差面にポ
ケットを囲むように配設された溝に不活性ガスが流出す
る。このため、ポケットの周囲が更に偏りなく均一に不
活性ガスの流れで満たされる。
【0025】<請求項4の製造装置の作用>基板保持手
段が加熱されることによって、その中に配設された不活
性ガス流出経路を通過する不活性ガスが加熱される。こ
のため、不活性ガスの温度と半導体基板の温度との差が
低く抑えられ、半導体基板における均熱性を高くするこ
とができる。
【0026】<請求項5の製造装置の作用>不活性ガス
流出経路は、加熱手段と基板保持手段との接触面間にも
配設されている。したがって、不活性ガスは加熱手段と
基板保持手段との間の熱伝導路を通過することになるの
で、不活性ガスの加熱をさらに確実に行うことができ
る。
【0027】<請求項6の製造装置の作用>接触面間の
不活性ガス流出経路が、基板保持手段と加熱手段とのそ
れぞれの接触面のうちの少なくとも一方の一定領域に形
成された凹部によって規定されるので、加工が容易であ
り、不活性ガスの経路を簡単に設けることができる。
【0028】<請求項7の製造装置の作用>接触面間の
不活性ガス流出経路が、それぞれの接触面のうちの少な
くとも一方に形成された溝によって規定されるので、加
工が容易であり、不活性ガスの経路を簡単に設けること
ができる。
【0029】<請求項8の製造装置の作用>接触面間の
不活性ガス流出経路の周囲に遮蔽手段が設けられるの
で、不活性ガス流出経路を通過する不活性ガスの反応室
内への漏出が防止される。
【0030】<請求項9の製造装置の作用>基板保持面
の外周が半導体基板の外周よりも内側に後退して位置す
るので、基板保持面の全体が半導体基板に覆われて露出
しない。このため、反応副生成物等の不要物による基板
保持面の汚染が、一層効果的に防止される。
【0031】<請求項10の製造方法の作用>減圧手段
によってポケット内が減圧され、半導体基板の被保持主
面が基板保持面に吸引されることにより、半導体基板が
基板保持手段へ保持される。半導体の被処理主面には、
反応ガスによって所定の処理が施される。このとき、ポ
ケットの周囲領域に配設された不活性ガス流出孔から不
活性ガスが流出する。このため、被保持主面と基板保持
面との間への不要物の侵入が不活性ガスの流れによって
効果的に阻止される。その結果、ポケットへの不要物の
侵入も防止される。
【0032】<請求項11の製造方法の作用>不活性ガ
ス流出孔から流出する前に不活性ガスが加熱される。こ
のため、不活性ガスの温度と半導体基板の温度との差が
低く抑えられ、半導体基板における均熱性を高くするこ
とができる。
【0033】<請求項12の製造方法の作用>基板保持
手段が加熱されることによって、その中に配設された不
活性ガス流出経路を通過する不活性ガスが加熱される。
すなわち、基板処理手段の加熱と不活性ガスの加熱とを
別個に行うことなく、不活性ガスを加熱することができ
る。
【0034】
【実施例】<1.第1実施例>図1は、この発明の第1
の実施例である半導体製造装置の正面断面図であり、フ
ェイスダウン方式の常圧CVD装置である。
【0035】反応容器1は反応容器本体2と円盤形状の
回転台3とを有し、この回転台3はその主面が水平にな
るように回転軸受4を介して反応容器本体2に回転自在
に支持されている。回転台3はその中心に貫通孔を有
し、この貫通孔に円筒形状の二重管40の外管41の一
端が接続固定されている。この外管41が接続固定され
ている一端と、同じ端部にある二重管40の内管42の
一端とは各々の端部と摺動部を有する継手44を介し
て、内管42の一端は真空配管を介して真空ポンプ15
に、また外管41と内管42との間の管流路43は配管
を介して不活性ガス供給装置24に接続されている。
【0036】二重管40の外管41の他端は、基板支持
体7を構成する円盤形状のヒータ9の中心に配設された
貫通孔と接続固定されている。また二重管40の内管4
2の他端は、円盤形状のステージ10の中心に配設され
た貫通孔に接続固定されている。ヒータ9はその下面を
介してステージ10とボルト締結され基板支持体7を構
成している。従って、基板支持体7は二重管40を介し
て回転台3によって反応容器1内の反応室6に吊下げら
れている。この回転台3は図示しない駆動装置により回
転され、その回転に連れて基板支持体7も回転させられ
るとともに、二重管40と継手44を介して真空経路と
不活性ガス経路とが形成される。
【0037】このヒータ9の下面と接触するステージ1
0の上面には、管流路43と連通する放射溝流路50と
この放射溝流路50に交叉する円形溝流路51とが設け
られている。ステージ10の下面には、半導体基板8を
真空吸引するための真空ポケット13が設けられ、ステ
ージ10の下面が基板保持面11となる。この真空ポケ
ット13は真空ポンプ15の吸入口と接続された内管4
2を介して真空引きされ、半導体基板8が被処理主面1
4を下に向けて基板保持面11に吸引保持される。
【0038】真空ポケット13の外側に設けられた、ス
テージ10の下面にある最外円周端面31は、半導体基
板保持面11より僅かに後退している。この最外円周端
面31にはその円周に沿って設けられた、ステージ10
をその軸方向に貫通する縦孔が設けられ、この縦孔はス
テージ10の上面の円形溝流路51と連通しており不活
性ガス導入孔52となっている。そして半導体基板8が
基板保持面11に吸引保持されると、半導体基板8の被
保持主面12外周とステージ10の下面の最外円周端面
31とで構成される、微少間隔の円環状をした不活性ガ
ス噴出すき間32が形成される。この不活性ガス噴出す
き間32から、二重管40及び不活性ガス導入孔52を
経由して送られた不活性ガスが反応室6へ噴出される。
【0039】ステージ10に吸引保持された半導体基板
8の被処理主面14と向き合って反応ガス導入板16が
設置され、この反応ガス導入板16には反応ガス導入孔
が設けられている。反応ガス導入板16を挟んで反応室
6の反対側に、反応ガス混合室19が設けられている。
この反応ガス混合室19には、反応ガス供給装置21と
供給配管で接続された反応ガス供給孔20が設けられて
いる。反応容器本体2には、反応室6から外部への排気
通路18、そして反応容器本体2の上部、すなわち基板
支持体7のステージ10より上方に、窒素ガスなどの不
活性ガスを供給する不活性ガス供給孔22が設けられ、
この不活性ガス供給孔22は供給配管を介して不活性ガ
ス供給装置23に接続されている。
【0040】図2はステージ10の斜め下方から見た、
この装置の回転部分の外観斜視図である。ステージ10
の下面には放射溝61とこの放射溝61に交叉する複数
の円形溝から構成された真空ポケット13が設けられて
いる。この真空ポケット13の領域を限っている最外円
形溝62の外側は基板保持面11の最外周円環部63で
ある。この最外周円環部63の外側は、既に述べたステ
ージ10の下面の最外周円端面31であり、基板保持面
11の最外周円環部63からこの最外円周端面31への
後退距離は好ましくは5〜50μm程度である。またス
テージ10の下面の最外円周端面31に設けられている
不活性ガス導入孔52は、基板保持面11の最外周円環
部63に近接して設けるのが好ましい。
【0041】図3は斜め上方から見たステージ10の外
観斜視図である。円形溝流路51は同心円状に複数本配
設してもよい。円形溝流路51に間隔を設けて配置され
ている孔はステージ10の下面の最外円周端面31に、
その円周に沿って設けられた不活性ガス導入孔52であ
る。ステージ10の上面の放射溝流路50や円形溝流路
51の深さは、好ましくは0.5〜1.0mm程度であ
る。ステージ10の上面に盲ねじ穴64が、放射溝流路
51や円形溝流路51を避けて設けられており、ボルト
とこの盲ねじ穴64により、ステージ10とヒータ9と
が締結される。
【0042】図4はステージ10との半導体基板8とで
構成される不活性ガス噴出すき間32の拡大図である。
ステージ10の外周側面は半導体基板8の外周側面より
幾分後退した位置になるように配設される。この後退量
dは、好ましくは0.5mm程度である。
【0043】つぎに、図1に戻ってこの製造装置の動作
について説明する。半導体基板8は装置の外部から図示
しない搬送通路を経由して反応室6へ挿入される。真空
ポンプ15が動作し、半導体基板8は基板保持面11へ
吸引保持される。つぎに、不活性ガス供給装置24が作
動し、不活性ガス噴出すき間32から不活性ガスが反応
室6へ向かって噴出する。更に、不活性ガス供給装置2
3が動作し、不活性ガスが不活性ガス供給孔22から反
応室6へ供給される。
【0044】この状態において、例えばシランガス(S
iH4 )と酸素ガス(O2 )などの反応ガスが、反応ガ
ス供給装置21から反応ガス供給孔20を経由して反応
ガス混合室19の中に供給される。反応ガス混合室19
の中では、これらの複数種類の反応ガスが混合される。
混合された反応ガスは、反応ガス導入板16の反応ガス
導入孔を通過して反応室6へ噴出される。ヒータ9で発
生した熱が、ステージ10により均熱化されることによ
り、半導体基板8の全体に一様に伝わる。この熱によ
り、反応ガスが、例えば酸化反応などの熱化学反応を引
き起こし、反応生成物である2酸化珪素(SiO2 )が
被処理主面14上に堆積し、生成膜が形成される。
【0045】生成膜が形成される間、回転台3は1〜2
rpmの回転速度をもって回転する。これによって、被
処理主面14には均一に生成膜が成長する。不活性ガス
供給孔22から反応室6へ供給される不活性ガスは、ヒ
ータ9の周囲から半導体基板8の周囲を通過して排気通
路18へと向かう。そして反応残ガス及び成膜にあづか
らなかった反応副生成物などを含む排ガスは、連続的に
排気通路18を通して反応室6の外に排気される。
【0046】被処理主面14上に所定の厚さの生成膜が
形成されると、真空ポンプ15の作動を停止させ、半導
体基板8をステージ10から離し、図示しない前述の搬
送通路を経由して反応室6の外部へ搬出される。以上の
動作を反復することにより、多数の半導体基板に対して
同様の処理が施される。しかしながら不活性ガス供給口
22から反応室6へ供給される不活性ガスのみでは反応
副生成物は必ずしも十分排出されず、ステージ10の外
周付近に浮遊して残存する。
【0047】図5は、基板支持体7の外周近傍における
拡大正面断面図である。半導体基板8の被処理主面14
に所定の処理が行われる間、不活性ガス供給装置24か
ら供給される不活性ガスが、放射溝流路50、不活性ガ
ス導入孔52を通過して、不活性ガス噴出すき間32か
ら反応室6へ向かって噴出する。このために、ステージ
10の外周に浮遊する反応副生成物34は、噴出する不
活性ガスに阻まれて、ステージ10の下面と半導体基板
8との間には侵入し得ない。さらに多数の半導体基板8
の成膜処理が継続して行なわれるに伴って、除々にでも
ステージ10の外周に反応副生成物が附着したとして
も、ステージ10の外周に蓄積した反応生成物はステー
ジ10の下面と半導体基板8との間に侵入することはな
い。したがって、半導体基板が熱歪により変形し、真空
ポケット側が反応室よりも低圧であるとしても反応副生
成物34が基板保持面11へ蓄積されることがない。ま
た、反応副生成物34が真空ポケット13から内管42
等の真空系統へ侵入することもない。これらの結果、多
数の半導体基板8の処理を行っても、半導体基板8に対
する保持力の低下が生じ難い。
【0048】前述のようにステージ10の外周側面が半
導体基板8の外周側面よりも幾分後退した位置にあるの
で、半導体基板8を処理する過程において、ステージ1
0の下面の中で半導体基板8に覆われない露出部分を確
実になくすことができる。露出部分がないために、不活
性ガス噴出すき間32から噴出する不活性ガスの効果と
あいまって、ステージ10の下面のどの部分も、反応副
生成物34により汚染されることがない。
【0049】また、この実施例の製造装置では、不活性
ガスの経路が基板支持体7の内部に形成されているの
で、不活性ガスが基板支持体7の内部を通過する間に加
熱され、基板支持体7と等温度になる。そのため、不活
性ガスが不活性ガス噴出すき間32に噴出するときに、
不活性ガスの温度と半導体基板8の温度との間に顕著な
差異がない。このため、半導体基板8の全域にわたって
温度の偏差が少なく、均熱性が高いという利点がある。
【0050】また、この実施例の製造装置では、不活性
ガスを二重管40を経由し基板支持体7の内部からステ
ージ10の下面の最外周端面に導く経路が、ステージ1
0の上面に設けられた放射溝流路50、および円形溝流
路51によって実現される。このため、不活性ガスの経
路を基板支持体7の内部に容易に形成し得る利点があ
る。更に、放射状の放射溝流路50が設けられ、その中
心部から不活性ガス導入孔52が配列する周囲へと、径
方向に不活性ガスが搬送されるので、どの不活性ガス導
入孔52へも均等に不活性ガスが供給される。このため
に、不活性ガス噴出すき間32から噴出する不活性ガス
の量のステージ10の外周に沿った均一性が高い。
【0051】更に、ステージ10の下面の外周に沿って
段差が設けられ、最外円周端面31は基板保持面11よ
りも後退しているので、ステージ10の下面と半導体基
板8の被保持主面12との間に、全外周にわたって所定
の幅を有する間隙が確実に形成される。すなわち、不活
性ガスが噴出すべき噴出口が、全外周にわたって所定の
広さで必ず存在する。このため、噴出する不活性ガスの
量のステージ10の外周方向に沿った均一性が一層良好
である。
【0052】また、ステージ10の上面には、その外周
に沿ってヒータ9の下面と当接する接触面17が形成さ
れている。放射溝流路50および円形溝流路51を通過
する不活性ガスは、互いに当接する接触面17とヒータ
9の下面とによって反応室6るへの漏出が阻止される。
【0053】半導体基板8の輪郭を成す円周の一部に
は、通常オリエンテーション・フラットと呼ばれる切欠
きが設けられている。図2および図3に示すように、ス
テージ10の外周面の一部に切断面が設けられているの
は、ステージ10の下面の一部が半導体基板8のオリエ
ンテーション・フラットの部分で露出することを防ぐた
めである。
【0054】<2.第2実施例>図6は、第2の実施例
の製造装置の回転部分を斜め下方から見た外観斜視図で
ある。この実施例では、半導体基板8が当接すべき基板
保持面11よりも後退した最外円周端面31において、
全周に沿って円形溝65が形成されている。円形溝65
は、最外円周端面31の外周から最も遠く、最外周円環
部63に隣接する位置に設けられている。円形溝65の
底面には、不活性ガス導入孔52が開口している。
【0055】図7は、基板支持体7の外周近傍における
断面図である。不活性ガスは不活性ガス導入孔52を経
由してまず、円形溝65に噴出する。不活性ガスはその
後、円形溝65から不活性ガス噴出すき間32に噴出す
る。更に、不活性ガス噴出すき間32からあふれた不活
性ガスは、反応室6へと噴出する。すなわち、この実施
例の製造装置では、不活性ガス噴出すき間32への不活
性ガスの噴出源が、全周に沿って連続して存在する。こ
のため、第1実施例の製造装置に比べて、不活性ガス噴
出すき間32への不活性ガスの噴出量が、全周にわたっ
てより均一に保たれる。その結果、不活性ガス噴出すき
間32から反応室6へ噴出する不活性ガスの量の周方向
に沿った均一性が一層高い。
【0056】<3.第3実施例>図8は、第3の実施例
の製造装置において、ステージ10を上方斜め方向から
見た外観斜視図である。ヒータ9の下面と当接する接触
面17には、全周に沿って円形溝66が形成されてい
る。
【0057】図9は、基板支持体7の外周近傍の拡大正
面断面図である。円形溝66には、リング状の金属性の
シール67が埋設されている。このシール67のため
に、前述の実施例の製造装置に比べて、放射溝流路50
および円形溝流路51を通過する不活性ガスが、接触面
17に沿って反応室6へ漏出し難いという利点がある。
【0058】<4.第4実施例>図10は、第4の実施
例の製造装置におけるステージ10を上方斜め方向から
見た外観斜視図である。ステージ10の上面は、外周に
沿った接触面17を除いた中央領域に、接触面17より
も後退した凹陥面68を有している。
【0059】図11は、基板支持体7の外周近傍の拡大
断面図である。ヒータ9とステージ10が結合した状態
において、凹陥面68とヒータ9の下面との間に形成さ
れる間隙は、外管41と内管42の間に形成される管流
路43に連通しており、不活性ガス供給装置24から供
給される不活性ガスが輸送される経路となる。ヒータ9
とステージ10とを締結するボルト69を嵌挿する貫通
孔70から、不活性ガスが反応室6へ漏出しないよう
に、各ボルト68毎に円筒状の金属性のカラー71が設
けられている。不活性ガスは更に、凹陥面68の周囲に
開口する不活性ガス導入孔52、および円形溝65を経
由して、不活性ガス噴出すき間32に噴出する。
【0060】この実施例では、ヒータ9の下面とステー
ジ10の上面との間における不活性ガスの経路が、先の
実施例のような溝ではなく、一定の領域を占める凹陥部
よって形成されている。このため、この不活性ガスの経
路が、より容易に形成し得る利点がある。
【0061】<5.第5実施例>図12は、第5の実施
例の製造装置における基板支持体7の外周近傍の拡大断
面図である。この実施例では、ステージ10の下面にお
ける真空ポケット13の外側には段差がない。すなわ
ち、真空ポケット13の外側に、基板保持面11より後
退した最外円周端面31が設けられていない。したがっ
て、この実施例の製造装置では、ステージ10の構造
が、第1の実施例におけるよりも簡単であるという利点
がある。しかしながら、段差が存在することによっても
たらされる、不活性ガスの噴出量の外周に沿った良好な
均一性は、この実施例では得られない。
【0062】<6.第6実施例>図13は、第6の実施
例における製造装置の正面断面図である。この装置では
不活性ガス噴出すき間32へ供給される不活性ガスが、
基板支持体7の外部に設けられた経路を経由する。第1
の実施例の装置と同様に、外管41の下端はヒータ9を
固定的に支持している。しかしながら、不活性ガスの輸
送経路を構成する管流路43は、ステージ10の上面に
まで達することなく、中途で閉塞している。代わりにこ
の管流路43は、外管41の側壁に接続される不活性ガ
ス配管45に連通している。不活性ガス配管45の他の
一端は、ステージ10の外周付近を貫通する不活性ガス
導入孔46の一端に接続されている。不活性ガス導入孔
46の他の一端は、最外円周端面31に開口する。この
ため、不活性ガスは、不活性ガス配管45から不活性ガ
ス導入孔46を経由して、不活性ガス噴出すき間32に
噴出する。
【0063】不活性ガス供給装置24から供給される不
活性ガスは、継手44へ至る前に温度コントローラ25
を通過する。この温度コントローラ25は、不活性ガス
の温度を調節する。この実施例の装置では、不活性ガス
が基板支持体7の内部を殆ど通過しないので、第1の実
施例の装置と異なり、不活性ガスは必ずしも基板支持体
7の温度と等温度ではない。このため、噴出する不活性
ガスの温度が半導体基板8の温度に一致するように、不
活性ガスの温度が予め温度コントローラ25で調節され
る。
【0064】この実施例では、基板支持体7の構造が単
純で加工が容易であるという利点を有する。このこと
は、例えば不活性ガスを導入しない従来の装置における
基板支持体7自体に多くの変更を加えることなく、不活
性ガス配管45、温度コントローラ25等を新たに付加
することによって、この発明の装置への改造を行うこと
ができるという利点をもたらす。しかしながら、新たに
基板支持体7を製造する場合には、不活性ガス配管45
および温度コントローラ25を別途設ける必要のない、
例えば第1実施例の装置の方がより優れている。
【0065】<7.第7実施例>図14は、第7の実施
例における製造装置の正面断面図である。この実施例の
装置では、温度コントローラ25は設けられていない。
不活性ガス供給装置24から供給される不活性ガスは、
温度調節を施されないまま、管流路43へ送られる。こ
のため、この実施例の装置は、ステージ10の下面への
反応副生成物34の侵入を阻止するという発明の目的
を、第6実施例の装置よりも単純な構成で達成し得る。
この装置は、半導体基板8における温度の均一性が厳し
く求められない用途には十分有効である。
【0066】<8.第8実施例>図15は、第8の実施
例における製造装置の正面断面図である。この実施例の
装置では、基板支持体7は回転しない。したがって、反
応容器1に回転台3を備える必要がない。基板支持体7
が回転しないので、不活性ガス配管45は二重管40、
継手44を介することなく、不活性ガス供給装置24に
接続される。基板支持体7は反応容器本体2の頭頂部か
ら真空配管5のみで吊り下げられている。なお、この実
施例の装置は第7実施例の装置と同様に、不活性ガスが
基板支持体7の内部を殆ど通過しない構成を有している
が、実施例1〜実施例6の装置と同様に不活性ガスが基
板支持体7の内部を通過する構成であってもよい。
【0067】この実施例の装置では、基板支持体7を回
転させないので、第1実施例〜第7実施例の装置に比べ
て構造が単純であるという利点がある。この実施例は、
反応によって半導体基板8の被処理面上に形成される生
成膜の均一性が厳しくは要求されない用途には、十分に
有効である。
【0068】<9.第9実施例>以上の実施例において
不活性ガス供給装置24から供給される不活性ガスは、
ステージ10下面における外周から反応室6へ向かって
噴出する程度に供給される。不活性ガスの供給量が高い
ほど、ステージ10の下面への反応副生成物34の侵入
を阻止する効果は高い。しかしながら、ステージ10下
面の外周から不活性ガスが少なくとも流出する程度であ
れば、反応副生成物34の侵入を阻止する効果は現出す
る。したがって、不活性ガスの供給量は、ステージ10
下面の外周から不活性ガスが少なくとも流出する程度で
あってもよい。
【0069】<10.他の装置への応用>以上の実施例
では、フェイスダウン方式の常圧CVD装置を例とし
た。この発明は、この型の装置に限定されるものではな
い。例えば、フェイスアップ方式の常圧CVD装置にお
いても全く同様に実施し得る。また、減圧CVD装置に
も実施し得る。更にPVD装置、その他の基板処理技術
にも実施可能である。
【0070】
【発明の効果】<請求項1の製造装置の効果>ポケット
の周囲領域に配設された不活性ガス流出孔から不活性ガ
スが流出することにより、被保持主面と基板保持面との
間への不要物の侵入が不活性ガスの流れによって効果的
に阻止される。その結果、ポケット、減圧手段等への不
要物の侵入も防止される。このため、半導体基板への吸
着力の低下が防止され、装置の稼働効率を高めるととも
に、製品の歩留まりを向上させることができる。
【0071】<請求項2の製造装置の効果>基板保持手
段における基板保持面より後退した段差面と、半導体基
板の被保持主面との間に生じる間隙部分に不活性ガスが
流出するので、ポケットの周囲が偏りなく均一に不活性
ガスの流れで満たされる。このため、被保持主面と基板
保持面との間への不要物の侵入が、一層効果的に阻止さ
れる。
【0072】<請求項3の製造装置の効果>段差面にポ
ケットを囲むように配設された溝に不活性ガスが流出す
るので、ポケットの周囲が更に偏りなく均一に不活性ガ
スの流れで満たされる。このため、被保持主面と基板保
持面との間への不要物の侵入が、より一層効果的に阻止
される。
【0073】<請求項4の製造装置の効果>不活性ガス
の温度と半導体基板の温度との差が低く抑えられ、半導
体基板における均熱性を高くすることができるため、製
品の品質が高く、歩留まりがさらに向上する。
【0074】<請求項5の製造装置の効果>不活性ガス
は、加熱手段と基板保持手段との間の流出経路を通るこ
とによって、確実に加熱されるので、製品の品質が高
く、歩留まりがさらに向上する。
【0075】<請求項6の製造装置の効果>接触面間の
不活性ガス流出経路が、基板保持手段と加熱手段とのそ
れぞれの接触面のうちの少なくとも一方の一定領域に形
成された凹部によって規定されるので、加工が容易であ
り、不活性ガスの経路を簡単に設けることができる。
【0076】<請求項7の製造装置の効果>接触面間の
不活性ガス流出経路が、それぞれの接触面のうちの少な
くとも一方に形成された溝によって規定されるので、加
工が容易であり、不活性ガスの経路を簡単に設けること
ができる。
【0077】<請求項8の製造装置の効果>接触面間の
不活性ガス流出経路の周囲に遮蔽手段が設けられるの
で、不活性ガス流出経路を通過する不活性ガスの反応室
内への漏出が防止される。
【0078】<請求項9の製造装置の効果>基板保持面
の外周が半導体基板の外周よりも内側に後退して位置す
るので、基板保持面の全体が半導体基板に覆われて露出
しない。このため、反応副生成物等の不要物による基板
保持面の汚染が、一層効果的に防止される。
【0079】<請求項10の製造方法の効果>ポケット
の周囲領域に配設された不活性ガス流出孔から不活性ガ
スが流出することにより、被保持主面と基板保持面との
間への不要物の侵入が不活性ガスの流れによって効果的
に阻止される。その結果、ポケット、減圧手段等への不
要物の侵入も防止される。このため、半導体基板への吸
着力の低下が防止され、装置の稼働効率を高めるととも
に、製品の歩留まりを向上させることができる。
【0080】<請求項11の製造方法の効果>不活性ガ
ス流出孔から流出する前に不活性ガスが加熱されるの
で、不活性ガスの温度と半導体基板の温度との差が低く
抑えられ、半導体基板における均熱性を高くすることが
できる。このため、処理品質が高く、製品の歩留まりが
さらに向上するという効果がある。
【0081】<請求項12の製造方法の効果>基板保持
手段が加熱されることによって、その中に配設された不
活性ガス流出経路を通過する不活性ガスが加熱される。
このため、基板処理手段の加熱と不活性ガスの加熱とを
別個に行う必要がないため、簡易な構成で半導体基板に
おける均熱性を高くし得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施例である半導体製造装置
の正面断面図である。
【図2】ステージを含む装置部分を下方斜め方向から見
た外観斜視図である。
【図3】ステージを上方斜め方向から見た外観斜視図で
ある。
【図4】ステージ等における外周近傍の断面図である。
【図5】ステージの外周近傍の拡大側面図である。
【図6】この発明の第2の実施例におけるステージを含
む装置部分の外観斜視図である。
【図7】ステージ等における外周近傍の断面図である。
【図8】この発明の第3の実施例におけるステージの外
観斜視図である。
【図9】ステージ等における外周近傍の断面図である。
【図10】この発明の第4の実施例におけるステージの
外観斜視図である。
【図11】ステージ10等における外周近傍の断面図で
ある。
【図12】この発明の第5の実施例におけるステージ等
の外周近傍の断面図である。
【図13】この発明の第6の実施例における製造装置の
正面断面図である。
【図14】この発明の第7の実施例における製造装置の
正面断面図である。
【図15】この発明の第8の実施例における製造装置の
正面断面図である。
【図16】従来の半導体製造装置の正面断面図である。
【図17】従来のステージにおける外周近傍の拡大断面
図である。
【符号の説明】
7 基板支持体 8 半導体基板 9 ヒータ(加熱手段) 10 ステージ(基板保持手段) 11 基板保持面 12 被保持主面 13 真空ポケット 14 被処理主面 15 真空ポンプ 16 反応ガス導入板 24 不活性ガス供給装置 31 最外円周端面(段差面) 32 不活性ガス噴出すき間 50 放射溝流路 52 不活性ガス導入孔(不活性ガス流出孔)

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の反応ガスが供給される供給孔と反
    応に使用されたガスが排気される排気孔とを有する反応
    室と、 この反応室に配設され、半導体基板を保持する基板保持
    面とこの基板保持面に囲まれ外部の減圧手段に連通され
    たポケットとを有する基板保持手段と、 この基板保持手段の前記ポケットの周囲領域に配設され
    た不活性ガス流出孔と、 を備える半導体製造装置。
  2. 【請求項2】 前記基板保持手段の前記ポケットの周囲
    領域に、このポケットを囲む前記基板保持面を残してこ
    の基板保持面より後退してなる段差面が配設されると共
    に、この段差面に前記不活性ガス流出孔が配設された請
    求項1記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項3】 前記段差面に前記ポケットを囲む溝が配
    設され、この溝に前記不活性ガス流出孔が配設された請
    求項2記載の半導体製造装置。
  4. 【請求項4】 前記基板保持手段に結合して前記基板保
    持手段を加熱する加熱手段、 をさらに備え、 前記不活性ガス流出孔に連通する不活性ガス流出経路
    が、前記基板保持手段の中に配設された請求項1記載の
    半導体製造装置。
  5. 【請求項5】 前記基板保持手段と前記加熱手段とは、
    それぞれの接触面において互いに接触しており、 前記不活性ガス流出経路が、これらの接触面間にも更に
    配設されている請求項4記載の半導体製造装置。
  6. 【請求項6】 前記接触面間に配設された前記不活性ガ
    ス流出経路が、前記それぞれの接触面のうちの少なくと
    も一方の所定の領域に形成された凹部とされた請求項5
    記載の半導体製造装置。
  7. 【請求項7】 前記接触面間に配設された前記不活性ガ
    ス流出経路が、前記それぞれの接触面のうちの少なくと
    も一方に形成された溝とされた請求項5記載の半導体製
    造装置。
  8. 【請求項8】 前記接触面間に配設された前記不活性ガ
    ス流出経路の周囲領域に設けられ、当該不活性ガス流出
    経路の気密を保持する遮蔽手段、 を更に備える請求項5記載の半導体製造装置。
  9. 【請求項9】 前記基板保持面の外周が前記半導体基板
    の外周よりも内側に後退して位置する請求項1に記載の
    半導体製造装置。
  10. 【請求項10】 所定の反応ガスが供給される反応室内
    で半導体基板に所定の処理を施す半導体製造方法であっ
    て、 (a)前記半導体基板の被保持主面を、基板保持手段の
    基板保持面に囲まれて配設されるとともに外部の減圧手
    段に連通されたポケットの真空吸着によって前記基板保
    持面に保持する工程と、 (b)前記ポケットの周囲領域に配設された不活性ガス
    流出孔から不活性ガスを流出させる工程と、 を備えた半導体製造方法。
  11. 【請求項11】 (c)前記工程(b)に先だって、前
    記不活性ガスを加熱する工程、 を更に備える請求項10記載の半導体製造方法。
  12. 【請求項12】 前記工程(c)は、 (c−1)前記不活性ガスを前記基板保持手段の中を通
    過させる工程と、 (c−2)前記基板保持手段を加熱し、それによって前
    記不活性ガスを加熱する工程と、を備える、請求項11
    記載の半導体製造方法。
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