JPH07120634B2

JPH07120634B2 - 処理装置

Info

Publication number: JPH07120634B2
Application number: JP63329947A
Authority: JP
Inventors: 勝伸宮城; 光明小美野; 伸治宮崎
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electron Tohoku Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electron Tohoku Ltd
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1995-12-20
Anticipated expiration: 2010-12-20
Also published as: US5131842A; JPH02174225A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、処理装置に関する。

（従来の技術）被処理体例えば半導体ウエハの熱処理工程即ち酸化工
程、拡散工程、CVD工程等で、反応管を備えた熱処理装
置が用いられている。この熱処理装置は、発熱自在なヒ
ーター線を巻回した石英ガラス製の反応管内に、複数枚
のウエハを配列搭載したボートを上記反応管の開口端か
ら即ちフランジ側から挿入し、反応管内の予め定められ
た位置に設定した後、上記開口端を蓋体により封止し、
上記ヒーター線の発熱により上記ウエハを加熱した状態
で所定の反応ガスを導入して熱処理を行なうものであ
る。このような熱処理技術としては、例えば特公昭60−
4184号、特開昭60−119716号公報等に開示されている。

このような熱処理技術では、上記反応管内で処理するウ
エハの重金属汚染を防止するために、上記反応管の少な
くとも内面を非金属で構成している。例えば上記公報で
は石英ガラスにより構成し、また、エッチング処理装置
では、特公昭57−52423号、特公昭63−41986号公報等で
はSiO₂、Si₃N₄或いはAl₂O₂により構成している。

上記熱処理においては、上記反応管内で人体に有害であ
る反応ガスを使用するために、上記反応ガスが外部へリ
ークすることを防止する必要があった。そのため、加工
精度の良いSUS（ステンレススチール）製のフランジ及
び蓋体で上記反応管の開口端を封止し、上記反応管の気
密を保持している。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら上記従来の技術では、SUS製のフランジ及
び蓋体により気密封止した反応管内で高温例えば700〜1
400℃程度で熱処理を行なうと、上記SUS製のフランジ及
びの蓋体からFe（鉄）等の重金属が飛散し、これが上記
ウエハに付着及び拡散し、このウエハに形成されている
パターンをショートさせる等の欠陥を発生させてしまう
問題点があった。

また、ウエハ表面に例えばSi（シリコン）膜を形成する
場合、SiH₂Cl₂（ジクロロシラン）を使用し、これを分
解してSi及びHCl（塩化水素）を生成して、このSiを上
記ウエハ表面に被着させる。この時、生成したHClによ
り、上記SUS製のフランジ及び蓋体が酸化してしまい、
これにより塵を発生し、上記反応管内を汚染してしまう
他、上記ウエハも汚染してしまう問題があった。

本発明は上記点に対処してなされたもので、汚染による
被処理体の歩留まりの低下を抑止することを可能とした
処理装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は、反応管内にフランジ部から被処理体を搬入
し、蓋体により封止状態で反応ガスにより上記被処理体
を処理する装置において、上記フランジ部及び蓋体を金属製部材から構成するとと
もに、これらフランジ部及び蓋体の少なくとも上記反応
管内に露出する部位を、非金属材質の被着層によって被
覆したことを特徴とする処理装置を得るものである。

（作用）即ち本発明は、処理室内の反応ガスが接触するフランジ
部及び蓋体の少なくとも表面部分を非金属で構成するこ
とにより、上記反応ガスによる腐食を抑止でき、これに
よる塵の発生を防止することができる。そのため、上記
処理室内で上記腐食による塵の発生はなく、上記処理室
内処理される被処理体の汚染を防止することが可能とな
る。

また、Fe等の重金属の発生も抑止でき、上記被処理体の
歩留まりの低下を減少することを可能とする。

（実施例）以下、本発明装置を半導体ウエハのCVD処理工程に適用
した一実施例につき、図面を参照して説明する。

まず、CVD装置の構成を説明する。

この装置は、例えば第１図に示すように縦型CVD装置
で、軸方向を垂直にした処理室例えば反応管１から成る
処理部２と、この処理部２に搬入・搬出される被処理体
例えば半導体ウエハ３を上記垂直方向に複数枚例えば10
0〜150枚程度所定間隔を設けて積載した支持体例えばボ
ート４と、このボート４を、上記反応管１下方の予め定
められたボート４受け渡し位置５から上記反応管１内に
ロード・アンロードする搬送機構６とから構成されてい
る。

上記処理部２の上記反応管１は、第２図に示すように、
耐熱性で反応ガスに対して反応しにくい非金属材質例え
ば石英ガラスにより構成され、上端が封止された筒状構
造となっている。この反応管１は２重管構造となってお
り、上記と同様に非金属材質例えば石英ガラスにより構
成された筒状内管1aが、上記反応管１内に非接触状態で
設けられている。上記反応管１の内面及び上記内面1aの
外面との間には、所定の間隔の隙間７が設けられてお
り、この隙間７を下端で封止している環状のフランジ８
が設けられている。このフランジ８は、例えばSUS（ス
テンレススチール）製で、露出表面に非金属材質例えば
セラミックスが被着されている。このフランジ８の下端
に、上記搬送機構６の昇降により当接可能とされた板状
の蓋体９が設けられている。この蓋体９も、例えばSUS
製で上記内管1a側露出表面に非金属材質例えば石英ガラ
スが被着されている。この蓋体９の上記フランジ８との
当接部には、シール部材例えばＯリング10が設けられ、
上記内管1a及び上記反応管１内を気密に保持可能となっ
ている。また、上記フランジ８には排気管11が接続して
おり、上記隙間７を介して上記内管1a内のガスを排気可
能としている。更にまた、上記フランジ８を貫通して上
記内管1a内に延びた反応ガス導入管12が設けられてい
る。この反応ガス導入管12は、上記内管1a内面に沿って
垂直に延び、先端は上記ボート４の上面とほぼ同じ高さ
に配設されている。そして、その反応ガス導入管12に
は、上記ボート４に積載されている各ウエハ３に対応す
る位置に複数の開孔（図示せず）が設けられており、こ
の開孔から上記ウエハ３に反応ガスを供給可能としてい
る。また、上記フランジ８を貫通して上記隙間７から反
応管１内に不活性ガス例えばN₂（窒素）ガスを供給可能
な如く、不活性ガス導入管13が設けられている。また、
上記蓋体９のほぼ中央部には、表面に非金属例えば石英
ガラスが被着された支持体14が設けられている。この支
持体14は、保温筒15下面に設けられている非金属例えば
セラミックスから成る保温筒受け台16と接続し、上記保
温筒15及びボート４を支持する如く構成されている。上
記保温筒15は、非金属例えば石英ガラスより成る筒状体
で、上記反応管１内の熱を下方に逃がさないために配設
されている。この保温筒15上端には、上記ボート４が連
設しており、上記蓋体９の搬送機構６による昇降移動に
連動する構造となっている。また、上記反応管１を同軸
的に囲繞する如く筒状加熱機構例えばコイル状に巻回さ
れたヒータ17が設けられ、このヒータ17は上記ウエハ３
の載置される領域内部を所望する温度例えば700〜1400
℃程度に均一加熱する如く設けられている。このヒータ
17による上記ウエハ３の載置される領域の加熱を、より
均一な温度分布で加熱する如く、上記ヒータ17及び上記
反応管１外壁との間には、例えばSiC（シリコンカーバ
イト）製均熱管18が配設されている。このようにしてCV
D装置が構成されている。

次に、上述したCVD装置の動作作用を説明する。

まず、図示しないウエハ移替え装置によりウエハ３が積
載されたボート４を、受け渡し位置５に設定した保温筒
15上に、ハンドラ19により把持搬送し載置する。そし
て、上記ボート４を、搬送機構６により所定量上昇さ
せ、上記反応管１内の予め定められた位置に反応管１内
壁に接触させることなく搬入する。この時、上記反応管
１下端部のフランジ８と上記蓋体９を当接させることに
より、自動的にウエハ３を位置決めすると共に上記反応
管１内部を気密にする。次に、上記反応管１内を所望の
低圧状態例えば0.1〜3Torrに保つように図示しない真空
ポンプで排気制御し、ヒータ17により所望の温度例えば
700〜1400℃程度に設定する。そして、この設定後上記
排気制御しながらガス供給源から図示しないマスフロー
コントローラ等で流量を調節しつつ、反応ガス例えばSi
H₄（シラン）とO₂（酸素）を反応管１内に反応ガス導入
管12から所定時間供給する。すると、反応管１内に設置
されたウエハ３表面には、下式に示すSiO₂（二酸化珪
素）膜が堆積する。

SiH₄＋O₂→SiO₂＋2H₂ ……… また、上記ウエハ３表面にSi膜を堆積させる場合、下式
に示すようにSiH₂Cl₂を使用する。

SiH₂Cl₂＋H₂→Si＋2HCl … この場合、上記反応管１内で強い酸化力を有するHClが
生成される。しかし、上記反応管１内の反応ガスが接触
する部分が、石英ガラス、セラミックス等の非金属によ
り構成されているため、上記HClが生成されても、これ
による腐食の発生はなく、塵の発生による上記反応管１
内及びウエハ３の汚染を防止することができる。

また、上記反応ガスが接触する部分即ち反応管１内露出
表面が非金属であるため、上記反応管１内の熱処理によ
るFe等の重金属の発生を抑止でき、この重金属による上
記ウエハ３の汚染も防止することができる。

このようなCVD処理後、反応ガスの供給を停止し、不活
性ガス導入管13から不活性ガス例えばN₂ガスを導入する
ことで、上記反応管１内を常圧に復帰させる。そして、
上記処理後のウエハ３を積載したボート４を、受け渡し
位置５に搬送機構６により搬送し、処理が終了する。

このようにしてCVD処理が行なわれるが、この処理を繰
り返し実行すると、上記反応管１内にも反応生成物が付
着する。そのため、汚染防止として定期的に上記反応生
成物を除去する必要がある。この除去手段として、上記
反応管１外周に設けた複数の電極間にプラズマ放電させ
て、導入したエッチングガスによりエッチング除去する
ものが使用される。このような、電極間に放電を発生さ
せる場合でも、上記反応管１内部の露出表面が非金属で
構成されているため、この露出表面がスパッタリングさ
れず、これによる塵の発生も防止することができる。特
に、この場合は、上記非金属を導電性の悪い材質で形成
することが望ましい。

上記実施例では、非金属としてセラミックスや石英ガラ
スを例に上げて説明したが、耐腐食性材質であれば何れ
でもよく、例えばSiCで構成しても同様な効果が得られ
る。また、上記石英ガラスのように重金属を透過する材
質でも、熱伝導率が悪いため、上記重金属の発生を抑止
することができる。

また、上記実施例では、CVD装置を例に上げて説明した
が、これに限定するものではなく、例えば酸化・拡散装
置、エッチング装置、アッシング装置等で同様な効果が
得られる。

以上述べたようにこの実施例によれば、反応管内にフラ
ンジ部から被処理体を搬入し、蓋体により封止状態で反
応ガスにより上記被処理体を処理する装置において、上
記フランジ部及び蓋体の少なくとも上記反応管内表面を
非金属で被覆することにより、上記反応ガスによる腐食
を抑止でき、これによる塵の発生を防止することができ
る。そのため、上記反応管内で上記腐食による塵の発生
はなく、上記反応管内で処理される被処理体の汚染を防
止することが可能となる。

［発明の効果］以上説明したように本発明の処理装置によれば、処理室
内の反応ガスが接触するフランジ部及び蓋体の少なくと
も表面部分を非金属で構成することにより、上記反応ガ
スによる腐食を抑止でき、これによる塵の発生を防止す
ることができる。そのため、上記処理室内の上記腐食に
よる塵の発生はなく、上記処理室内処理される被処理体
の汚染を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するためのCVD装
置の構成図、第２図は第１図の処理部説明図である。１……反応管、1a……内管、３……ウエハ、４……ボー
ト、８……フランジ、９……蓋体、15……保温筒

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮崎伸治神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献特開昭59−44821（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−169391（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−71220（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応管内にフランジ部から被処理体を搬入
し、蓋体により封止状態で反応ガスにより上記被処理体
を処理する装置において、上記フランジ部及び蓋体を金属製部材から構成するとと
もに、これらフランジ部及び蓋体の少なくとも上記反応
管内に露出する部位を、非金属材質の被着層によって被
覆したことを特徴とする処理装置。