JPH1050683A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理体に対する処理のスループットが高い
半導体製造装置を提供する。 【解決手段】 半導体製造装置１０は、同心円状に配置
されたインナーチューブ１１およびアウターチューブ１
２からなるプロセスチューブ１３を具備する。アウター
チューブ１２の外側には、アウターチューブ１２を取り
囲むようにヒータ１４が設けられている。インナーチュ
ーブ１１およびアウターチューブ１２の開放下端部の下
方には、ボート支持台１５が昇降自在に設けられてい
る。ボート支持台１５の略中央には、ウエハボート１８
が載置されている。インナーチューブ１１はシリコンカ
ーバイトで構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程において、各
種の薄膜の形成に化学蒸着法（ＣＶＤ法）が採用されて
いる。ＣＶＤ法による成膜処理には、例えばバッチ式の
縦型熱処理装置が用いられている。

【０００３】従来の縦型熱処理装置を用いたＣＶＤによ
る成膜処理は、以下のように行われる。まず、複数枚の
半導体ウエハをウエハボートに載置し、このウエハボー
トをプロセスチューブ内に搬入および配置する。次い
で、プロセスチューブ内を所定の圧力に維持しつつソー
スガスを供給し、同時に、プロセスチューブの外側に設
けられたヒータでプロセスチューブ内を所定の反応温度
まで加熱する。これにより、ウエハの表面に反応生成物
が堆積して所望の薄膜が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のような成膜処理
の際に、反応生成物はウエハの表面だけでなく、プロセ
スチューブの内壁面およびウエハボートの表面のような
熱処理装置の構成部材の表面にも堆積する。従って、成
膜処理を何回か繰り返して行うと、例えば、プロセスチ
ューブの内壁面上に反応生成物が厚く堆積し、剥がれ落
ちやすくなり、パーティクル発生原因となっている。こ
のため、縦型熱処理装置内部を定期的に洗浄して、堆積
物を除去する必要がある。

【０００５】成膜処理のスループット向上の観点から
は、縦型熱処理装置内部の洗浄の間隔は長い方が好まし
い。しかし、従来の石英製のプロセスチューブやウエハ
ボートを用いた場合に、膜種や一回の成膜工程で形成さ
れる膜厚によるが、例えば、累積膜厚が予め設定された
値に達した段階毎に洗浄を行っている。この洗浄は、１
０％ＨＦでのウエットエッチングにより行っている。こ
のため、作業が極めて煩雑であり長時間を要している。
この結果、一つの縦型熱処理装置における成膜処理のス
ループットが低くくなる問題がある。

【０００６】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、被処理体に対する処理のスループットが高い半
導体製造装置を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、アウターチュ
ーブと、前記アウターチューブの内部に配置されたイン
ナーチューブと、前記インナーチューブ内に配置される
被処理体を支持する支持部材と、前記処理容器内に処理
ガスを供給する処理ガス供給系と、前記アウターチュー
ブ内を加熱する加熱手段とを具備する半導体製造装置で
あって、前記インナーチューブの少なくとも表面がシリ
コンカーバイトで構成されていることを特徴とする半導
体製造装置を提供する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
さらに詳細に説明する。図１は、本発明の半導体製造装
置の第１実施形態を示す概略図である。図１に示す第１
実施形態に係る半導体製造装置１０は、ＣＶＤのための
縦型熱処理装置である。半導体製造装置１０は、同心円
状に配置されたインナーチューブ１１およびアウターチ
ューブ１２からなるプロセスチューブ１３を具備する。
インナーチューブ１１は両端が開放されている。アウタ
ーチューブ１２の上端は閉塞され、かつ、下端が開口さ
れている。アウターチューブ１２の外側には、アウター
チューブ１２を取り囲むようにヒータ１４が設けられて
いる。

【０００９】インナーチューブ１１およびアウターチュ
ーブ１２の開放下端部の下方には、ボート支持台１５が
昇降自在に設けられている。ボート支持台１５の略中央
には、ウエハボート１８が載置されている。

【００１０】ボート支持台１５は、最も高い位置まで上
昇されたときにインナーチューブ１１とアウターチュー
ブ１２の開口下端部を気密に閉じるようになっている。
ボート支持台１５の上面部には、インナーチューブ１１
およびアウターチューブ１２の開放下端部が勘合される
勘合溝（図示せず）が形成されている。

【００１１】ボート支持台１５の内部には、ガス供給孔
１６が形成されている。ガス供給孔１６の一端部は、ボ
ート支持台１５の側面部でボート支持台１５の外部と連
通しており、このガス供給孔１６の一端部は、図示しな
いガス供給源に接続されている。ガス供給孔１６の他端
部は、ボート支持台１５の上面部であってインナーチュ
ーブ１１とアウターチューブ１２との間に対応する位置
で、ボート支持台１５の外部と連通している。従って、
上述のように、ボート支持台１５が最も高い位置まで上
昇されたときに、プロセスガスが、ガス供給源からガス
供給孔１６を介してインナーチューブ１１とアウターチ
ューブ１２との間に供給することができる。なお、ガス
供給孔１６およびガス排気孔１７は、それぞれ、一つで
あっても複数であっても良い。また、ガス供給孔１６お
よびガス排気孔１７は、ガス供給源および排気ポンプ側
では一つであって、プロセスチューブ１３側で分岐して
複数に分かれていても良い。

【００１２】さらに、ボート支持台１５の内部には、ガ
ス排気孔１７が形成されている。ガス供給孔１７の一端
部は、ボート支持台１５の側面部でボート支持台１５の
外部と連通しており、このガス供給孔１７の一端部は、
図示しない排気ポンプに接続されている。ガス供給孔１
７の他端部は、ボート支持台１５の上面部であってイン
ナーチューブ１２内に対応する位置で、ボート支持台１
５の外部と連通している。従って、上述のように、ボー
ト支持台１５が最も高い位置まで上昇されたときに、排
気ポンプによりインナーチューブ１１内部のガスをガス
排気孔１７を介して排気できる。

【００１３】ボート支持台１５の上面部には、ウエハボ
ート１８が載置されている。ウエハボート１８は、互い
に対向して配置された上板部１９および下板部２０を具
備する。上板部１９および下板部２０の間に４本の支柱
２１、２２、２３および２４が立設されている。

【００１４】図２に示すように、ウエハボート１８の４
本の支柱２１、２２、２３および２４のうち、ウエハＷ
の進行方向（図２中矢印で示す）から見て、両外側に位
置する支柱２１および２４は、ウエハＷの直径よりも若
干大きい間隔を置いて配置され、両者の間にウエハＷが
進入し得るようになっている。残りの支柱２２および２
３は、ウエハＷの進行方向前方に配置されている。これ
らの支柱２１〜２４には、ウエハＷを支持するための溝
２５が所定のピッチでそれぞれに形成されている。ま
た、一つのウエハＷを支持するための一組の溝２５は、
同一平面上に位置するように支柱２１〜２４にそれぞれ
形成されている。これにより、ウエハＷを、支柱２１〜
２４の一組の溝２５内に挿入して保持させることができ
る。

【００１５】上述の第１実施形態に係る半導体製造装置
１０において、少なくともインナーチューブ１１はシリ
コンカーバイド（ＳｉＣ）で構成されている。シリコン
カーバイトは、石英よりも熱膨張係数が大きい。このた
め、この半導体製造装置１０を用いてウエハＷに対して
ＣＶＤ処理を施した場合にインナーチューブ１１の内壁
面等に反応生成物が堆積する。しかし、この反応生成物
およびシリコンカーバイトの熱膨張係数が石英に比べて
近いので、堆積した反応生成物からなる膜（以下、堆積
膜という）が、石英の場合に比べて剥がれ難くい。

【００１６】ウエハＷの各バッチについてＣＶＤ処理を
行うとインナーチューブ１１の内壁面上に反応生成物が
累積的に堆積して堆積膜の膜厚（以下、累積膜厚とい
う）が段々厚くなる。堆積膜の累積膜厚がある程度厚く
なると堆積膜の剥離が起こりやすくなり、ウエハＷ上の
パーティクル数が増加し始める。上述のように、インナ
ーチューブ１１の材質を石英からシリコンカーバイトに
変更することにより、ウエハＷ上のパーティクル数が増
加し始める累積膜厚が、石英の場合に比べて大きくな
る。故に、パーティクル防止のために行う半導体製造装
置１０の内部の洗浄を行なっているが、各洗浄処理の間
に行うことができるＣＶＤ処理のバッチ数を多くするこ
とができる。半導体製造装置１０の内部の洗浄は、例え
ば、１０％ＨＦでのウエットエッチングにより行われ
る。このため、ＣＶＤ処理を終了後再度開始するまでに
長時間（例えば、３６００分）を要する。従って、上述
の通り、インナーチューブ１１の材質をシリコンカーバ
イトにすることにより、各洗浄処理の間に行うことがで
きるＣＶＤ処理のバッチ数を多くできるので、長期的に
は洗浄の回数を減らすことができる。この結果、半導体
製造装置１０におけるＣＶＤ処理のスループットが著し
く向上する。

【００１７】第１実施形態では、インナーチューブ１１
の材質をシリコンカーバイトにしたが、さらにアウター
チューブ１２の材質をシリコンカーバイトにしても良
い。この場合、シリコンカーバイトは導電性が高いの
で、ヒータ１４として電熱ヒータを用いたときには、ア
ウターチューブ１２とヒータ１４との間の絶縁を図る必
要がある。また、ウエハボート１８、または、ダミーウ
エハの材質をシリコンカーバイトとしてより効果を高め
ることも可能である。

【００１８】上述の第１実施形態では、インナーチュー
ブ１１全体がシリコンカーバイトで構成された場合につ
いて説明したが、少なくとも堆積膜が堆積するインナー
チューブの表面がシリコンカーバイトで構成されていれ
ば良い。例えば、石英のような他の耐熱材料で構成され
た、円筒形のインナーチューブ基体の表面にシリコンカ
ーバイトでコーティングを施したものであっても良い。
アウターチューブ１２、ウエハボート１８およびダミー
ウエハについても同様である。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の半導体製造装置の効果を確認
するために行った試験結果について説明する。

【００２０】上記説明した図１に示す半導体製造装置１
０において、シリコン窒化膜（Ｓｉ₃Ｎ₄）をウエハＷ上
に低圧熱ＣＶＤ法により成膜した場合の、シリコンカー
バイド製のインナーチューブ１１の内壁面上のシリコン
窒化膜の累積膜厚とウエハＷ上のパーティル数との関係
について調べた。

【００２１】ＣＶＤ処理は、以下の条件で行った。 ソースガス：ＳｉＨ₂Ｃｌ₂およびＮＨ₃ガス 処理温度：７２０〜８００℃ 処理圧力：０．４７Ｔｏｒｒ ウエハＷ上の成膜膜厚：５００オングストローム（Ａ）
または１８００Ａ また、ウエハボート１８としては、ウエハＷ１００枚搭
載可能な石英製のものを使用した。

【００２２】上記条件で、ウエハＷ１００枚を１バッチ
としてＣＶＤ処理を行った。適当数のバッチの処理が終
了した後、図１に示すように、インナーチューブ１１の
上端部の一点（以下、地点Ａという）、中央部の一点
（以下、地点Ｃという）、および、下端部の一点（以
下、地点Ｅという）、並びに、地点ＡおよびＣの中間地
点（以下、地点Ｂという）および地点ＣおよびＥの中間
地点（以下、地点Ｄという）の５点におけるシリコン窒
化膜の累積膜厚を測定した。また、このときのウエハＷ
の表面上のパーティクル数を測定した。

【００２３】上述の手順に従って成膜処理を行い、適当
数のバッチ毎に累積膜厚の測定およびパーティクル数の
測定を行った。この結果を、図３に示すように、横軸に
累積膜厚、縦軸にパーティクル数をとった特性図に示し
た。

【００２４】また、比較例として、インナーチューブ１
１として石英製のものを使用した以外は、上記実施例と
同様の手順で行った試験の結果を図４に示す。なお、図
３および図４中、黒丸印は地点Ａ、白丸印は地点Ｂ、黒
四角印は地点Ｃ、白四角印は地点Ｄ、黒三角印は地点Ｅ
にそれぞれ対応する。図３および図４からわかるよう
に、シリコンカーバイド製のインナーチューブ１１を用
いた場合には、累積膜厚が約１０μｍに達してからパー
ティクル数が増加した。これに対して、石英製のインナ
ーチューブ１１を用いた場合には、約６μｍに達してか
らパーティクルが増加した。以上の結果から、インナー
チューブ１１の材質がシリコンカーバイドである場合に
は、石英の場合に比べて、パーティクルが顕著に増加す
る累積膜厚が厚くなる。従って、インナーチューブの洗
浄が必要になるバッチ数、言い換えれば、洗浄工程と次
回の洗浄工程との間のバッチ数が多くなる。この結果、
半導体製造装置１０を用いたＣＶＤ成膜処理全体のスル
ープットを大幅に向上できることが確認された。なお、
この試験では、インナーチューブ１１のみをシリコンカ
ーバイド製としたが、アウターチューブ１２、ウエハボ
ート１８およびダミーウエハ（図示せず）をシリコンカ
ーバイド製とすることにより、より効果を高くすること
ができることは試験結果から明かである。

【００２５】

【発明の効果】以上説明した本発明の半導体製造装置
は、インナーチューブの少なくとも表面がシリコンカー
バイドで構成されている。このため、インナーチューブ
の表面に堆積した反応生成物からなる堆積膜が剥がれ難
い。この結果、堆積膜の剥離によるパーティクル数の増
加を防止するためのインナーチューブ内の洗浄工程の間
隔を延長できるので、本発明の半導体製造装置を用いた
被処理体に対する処理のスループットが高かくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体製造装置の第１実施形態を示す
概略図。

【図２】図１に示す第１実施形態に係る半導体製造装置
のウエハボートの要部を示す斜視図。

【図３】第１実施形態に係る半導体製造装置における累
積膜厚とパーティクル数との関係を示す特性図。

【図４】比較例としてインナーチューブに石英を用いた
半導体製造装置における累積膜厚とパーティクル数との
関係を示す特性図。

【符号の説明】

１０…半導体製造装置、１１…インナーチューブ、１２
…アウターチューブ、１３…プロセスチューブ、１４…
ヒータ、１５…ボート支持台、１６…ガス供給孔、１７
…ガス排気孔、１８…ウエハボート。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アウターチューブと、 前記アウターチューブの内部に配置されたインナーチュ
   ーブと、 前記インナーチューブ内に配置される被処理体を支持す
   る支持部材と、 前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給系
   と、 前記アウターチューブ内を加熱する加熱手段とを具備す
   る半導体製造装置であって、 前記インナーチューブの少なくとも表面がシリコンカー
   バイトで構成されていることを特徴とする半導体製造装
   置。
2. 【請求項２】 アウターチューブの少なくとも表面がシ
   リコンカーバイトで構成されている請求項１記載の半導
   体製造装置。
3. 【請求項３】 支持部材の少なくとも表面がシリコンカ
   ーバイトで構成されている請求項１または２記載の半導
   体製造装置。