(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室と、この反応室内に位置されるウェハ加熱源と、このウェハ加熱源の上に位置決めされるウェハを保持するウェハ保持部材と、上記反応室内に収納されて、上記ウェハに反応ガスを供給する反応ガス供給部と、連通管を介して上記反応室に接続され、かつ上記連通管側にゲートバルブを有する予備室とを備えた半導体製造装置において、上記連通管内の反応室側に、反応室側と上記ゲートバルブ側とを区画して遮温するゲートシャッタを設け、上記ゲートシャッタとゲートバルブで囲まれる空間に不活性ガス、または成膜に使用するガスに反応しないガスを供給するガス供給装置を設けたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
上記ゲートシャッタとゲートバルブで囲まれる空間を真空排気する排気装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
ゲートシャッタを加熱するヒータを設けたことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反応室の中でウェハを加熱し、反応ガスを分解することによりウェハ表面に薄膜を形成する半導体製造装置に係り、特に余剰堆積物の付着防止に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ウェハの表面に薄膜を生成するにはウェハ加熱源の上にウェハを載置してウェハ保持部材で保持し、ウェハ表面に反応ガスを供給することにより、化学気相を成長させるようにしている。ウェハは、加熱した状態で反応ガスで処理されるので、ウェハ加熱源に保持された状態では全く歪が生じないように保持されることが望ましい。つまり、ウェハをソフトに保持する必要がある。なぜならば、歪がウェハに存在すると、ウェハと加熱源との接触熱抵抗が変化してウェハの温度分布が一定とならない。しかもウェハ保持部材による保持部に応力が集中したまま、加熱されかつ化学気相が成長されると、ウェハ保持部材をウェハより離したときに、ウェハの上記応力が解除される結果、ウェハが元の形状に戻るので、この戻るときの応力が化学気相にあらわれてしまい、電気的特性を損ってしまう。この点を配慮して従来ウェハの保持機構として種々のものが提案されている。
【０００３】
図７に特開平２−２２２５２６号の化学気相成長装置に記載されている従来装置の断面図を示す。図において、１はウェハ、２はウェハ１を加熱するウェハ加熱源である。３はウェハ１に反応ガスを供給する反応ガス供給部、４はウェハ１を収容する反応室であり、後述の予備室１１４に接続されている。５は反応後の反応ガスを排気する反応ガス排気部である。また、８ａはウェハ１を保持するツメであり、ウェハ加熱源２方向に弾性が与えられた弾性片より成る。
【０００４】
このような構成において、薄膜を形成するには、先ず、搬送装置（図示せず）によってウェハ１を保持して搬送しウェハ加熱源２の下面に位置決め載置する。次に、ウェハ加熱源２に設置されているツメ８ａの弾性力により、ウェハ１の両面をウェハ加熱源２に押えつける。ついで、反応ガス供給部３から反応ガスを反応室４内に供給する。このとき、ウェハ加熱源２によってウェハ１が加熱されているため、反応ガスはウェハ１上で熱化学反応を起こし、ウェハ１上に薄膜が形成される。
【０００５】
この従来の半導体製造装置は、図８に示すように、壁温を余剰堆積物が付着しない温度に加熱できるように構成された反応室４を備えているが、ゲートバルブ１１５から連通管としての角パイプ１１８を介して反応室４に接続されて、ウェハ１などを出し入れする予備室１１４を備えている。図８を詳述すると、４は反応室、１１４は予備室、１１８は予備室１１４に接続するための角パイプ、１１６は予備室１１４のフランジで、反応室４に接続されている。１１５は反応室４と予備室１１４を遮断するためのゲ−トバルブである。上記予備室１１４には反応室４に位置決めされるべきウェハ１が収納され、その内部の圧力及び雰囲気が反応室４の内部の状態に等しくなるように、減圧されかつ窒素ガスが導入された後、ゲートバルブ１１５が開かれ、角パイプ１１８を介して予備室１１４内のウェハ１が反応室４に搬送される。反応室４は予備室１１４の存在により、いきなり大気及び異なる雰囲気にさらされないので、内部の状態を良好に保つことができ、しかも減圧する等の手間が防げる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の半導体製造装置は図８のように、反応室４側にむき出しになった低温のゲートバルブ１１５のシート面１１５ｍや、低温の予備室１１４にフランジ１１６を通して熱を奪われて温度の低下した予備室１１４に近い連通管１１８としての反応室４の壁４ｍがあった。そのため、壁温が余剰堆積物が付着しない温度に加熱できるような反応容器であっても、低温のゲートバルブ１１５のシート面１１５ｍや、低温の予備室１１４にフランジ１１６を通して熱を奪われて温度の低下した予備室１１４に近い反応室４の壁４ｍを構成する連通管１１８の内面には、ゲートバルブ１１５にかけて余剰堆積物が付着することがあった。そして、この余剰堆積物が飛散する等して、発塵の原因となり製品の歩留まりや、装置の稼動率を低下させる等の問題点が生じていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る発明は、連通管内の反応室４側に、反応室４側と予備室１１４のゲートバルブ１１５側とを区画して遮温するゲートシャッタ１００を設け、ゲートシャッタ１００とゲートバルブ１１５で囲まれる空間１１９に不活性ガス、または成膜に使用するガスに反応しないガスを供給するガス供給装置１２０ａを設けた。
請求項２に係る発明は、ゲートシャッタ１００とゲートバルブ１１５で囲まれる空間１１９を真空排気する排気装置１２１ａを設けた。
請求項３に係る発明は、ゲートシャッタ１００を加熱するヒータ１２３ａ，１２３ｂを設けた。
【０００８】
請求項１に係る発明によれば、ゲートシャッタ１００でゲートバルブ１１５側の温度が遮断され、ゲートバルブ１１５側の冷熱が反応室４側に伝わらないので、反応室４側の温度が低下せず、余剰堆積物が付着しなくなり、また、不活性ガス、成膜に使用するガスに反応しないガスのために、余剰堆積物の付着が防止できる。
請求項２に係る発明によれば、ゲートシャッタ１００とゲートバルブ１１５で囲まれる空間１１９を真空引きすることにより、反応室４側より漏れた反応ガスの濃度が薄くなるので、反応を抑えることができ、余剰堆積物の付着をより効果的に防止できる。
請求項３に係る発明によれば、ゲートシャッタ１００がヒータ１２３ａ，１２３ｂで加熱されるので、その熱でこのゲートシャッタ１００近傍への余剰堆積物の付着を防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
本発明の半導体製造装置の実施の形態１を図１に基づいて説明する。尚、図１中、従来例の図８と同じものは同一符号を用いている。
図１において、１００はゲ−トシャッタであり、次のように構成されている。すなわち、反応室４と予備室１１４とを連通する外側角パイプ１１８の内側には、一端が反応室４の開口部７０に接続され先端が予備室１１４方向に延長し、この先端が下向き斜め（４５度）にカットされた内側角パイプ１０１を設け、この斜めのカット面に対向して上端が左向き斜め（４５度）にカットされたゲ−ト弁座１０４が、上記内側角パイプ１０１に対し直角方向に設けられ、このゲ−ト弁座１０４のカット面に、パッキン押え１０２とねじ１１７によりパッキン１０３を固定し、このパッキン１０３が、斜めにカットされた上記内側角パイプ１０１の先端と接するようになっている。上記ゲートシャッタ１００を構成する上記ゲ−ト弁座１０４はゲ−ト弁軸１０６と上記ねじ１１７により接続されて、上，下動可能となっている。上記ゲ−ト弁軸１０６は上記シリンダロッド１１０とおねじ１１０ａ、めねじ１０６ａで接続されナット１１２で固定されている。シリンダ１１１はシリンダ台１２４に固定され、上記シリンダ台１２４はシリンダ支柱１０９により、ベロ−ズフランジ１０８とねじ止めされている。上記ベロ−ズフランジ１０８はゲ−ト取付管１０７と図示しないパッキンを介してねじ止めされている。また、上記ベロ−ズフランジ１０８は溶接されたベロ−ズ１０５を介して上記ゲ−ト弁軸１０６に溶接固定され、上記ゲ−トシャッタ１００の気密を保持している。上記ゲ−ト取付管１０７は上記外側角パイプ１１８に溶接されている。よって、上記ゲ−トシャッタ１００とゲ−トバルブ１１５の間には、封じ込めることのできる空間１１９がある。
【００１０】
図２は図１を下からみた下面図、図３は図１のＡ-Ａ矢視図である。上記外側角パイプ１１８の外側にはヒ−タホルダ１２２が溶接され、上記ヒ−タホルダ１２２の中にはヒ−タ１２３ａが図示しないセットネジで固定されている。また、上記ゲ−ト取付管１０７の外側に円筒状の穴１０７ａを開け、この穴１０７ａ中にヒ−タ１２３ｂを同様に挿入して固定してある。
【００１１】
上記ゲ−トシャッタ１００の開閉は上記シリンダ１１１の駆動により行い、上記反応室４で反応ガスを使用していないときに行う。開閉は上記予備室１１４と上記反応室４の間で図示していない基板の出入のために行う。上記内側角パイプ１０１、上記ゲ−トシャッタ１００の真空導入部は、図２，図３で示した上記ヒ−タ１２３や上記反応室４側に設けられた図示しない他のヒ−タにより、約１５０℃に加熱されている。このため、上記反応室４側からは、上記ゲ−トシャッタ１００を閉じていると、１５０℃以上の高温壁にしか見えない。つまり、反応ガスの接ガス部は１５０℃以上となりＮＨウェハ  Ｃｌなどの余剰堆積物の付着を防止できる。処理工程は、まず処理すべき上記ウェハ１を上記予備室１１４内に収納した後、上記予備室１１４内を減圧し、窒素ガスを封入して上記反応室４の雰囲気と同じ雰囲気に設定する。ついで、上記ゲートバルブ１１５を開き、同時にシリンダ１１１を駆動しシリンダロッド１１０を下動させて、上記ゲート弁座１０４を下動させることにより開き、上記予備室１１４内の上記ウェハ１を上記内側角パイプ１０１を介して上記反応室４内の前述した上記ウェハ加熱源２の下面にセットし、ウェハ保持部材を駆動して上記ウェハ１を保持し、上記ゲ−トシャッタ１００を閉じた後上記反応ガス供給部３から反応ガスを供給する。上記内側角パイプ１０１は幅広となっているので、上記ウェハ１を挿通するのに何等問題とはならない。処理時は、ゲートシャッタ１００で遮温されるので、予備室１１４側の冷熱が反応室４側に伝わらないので、余剰堆積物の付着が防止される。
【００１２】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２を示すもので、外側角パイプ１１８にガス供給管１２０に接続されたガス供給装置１２０ａを設けたものである。これにより、空間１１９に反応室１０４側から漏れてきた反応ガスからガス供給管１２０を介して窒素、アルゴンなどの不活性ガスを導入して、濃度を薄めることにより空間１１９の低温部への余剰堆積物の付着をより効果的に防止できる。
【００１３】
実施の形態３．
図５は実施の形態３を示すもので、上記外側角パイプ１１８にガス排気管１２１を介してガス排気装置１２１ａを接続したものである。これにより、上記空間１１９に上記反応室４側から漏れてきた反応ガスを上記ガス排気管１２１を介して上記ガス排気装置１２１ａより排気して、濃度を薄めることにより上記空間１１９の低温部への余剰堆積物の付着をさらに効果的に防止できる。
【００１４】
実施の形態４．
図６は実施の形態４は実施の形態２と実施の形態３を組合せたもので、上記空間１１９に不活性ガスを導入すると同時にガスを排気するもので、より効果的に上記空間１１９の低温部への余剰堆積物の付着を防止できる。
【００１５】
実施の形態５．
図４の実施の形態２において、ゲート弁座１０４に上記ヒータ１２３を埋設して、このゲート弁座１０４を加熱するように構成してもよい。これにより、ゲート弁座１０４が加熱されるので、余剰堆積物の付着を防止できる。
【００１６】
実施の形態６．
なお、本発明においては、図１に示したシリンダ１１１の機構に代えて、ゲート弁座１０４に電磁ソレノイドを設け、このゲート弁座１０４を磁力により上記外側角パイプ１１８の外部よりコントロールして駆動するようにしてもよい。
【００１７】
また、半導体製造装置の種類としてはホットウォール型の枚葉式減圧ＣＶＤ装置への適用が最も有効であるが、その他の薄膜形成、加工等の半導体製造装置にも利用可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係る発明によれば、連通管内の反応室側に、反応室側と予備室のゲートバルブ側とを区画して遮温するゲートシャッタを設け、ゲートシャッタとゲートバルブで囲まれる空間に不活性ガス、または成膜に使用するガスに反応しないガスを供給するガス供給装置を設けたので、ゲートシャッタでゲートバルブの温度が遮断され、ゲートバルブ側の冷熱が反応室側に伝わらないので、反応室側の予備室側の温度が低下せず、余剰堆積物が付着しなくなり、上記ガスで余剰堆積物の付着が防止されるという効果が得られる。
請求項２に係る発明によれば、ゲートシャッタとゲートバルブで囲まれる空間を真空排気する排気装置を設けて、真空引きすることにより、反応室より漏れた反応ガスの濃度が薄くなるので、反応をより抑えることができ、余剰堆積物の付着が効果的に防止される。
請求項３に係る発明によれば、ゲートシャッタを加熱するヒータを設けたので、ゲートシャッタ側がヒータで加熱されるので、その熱でこのゲートシャッタ近傍への余剰堆積物の付着を防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による半導体製造装置のゲ−トシャッタを示す断面図である。
【図２】  図１のゲ−トシャッタを下から見た下面図である。
【図３】  図１のＡ-Ａ断面矢視図である。
【図４】  実施の形態２によるゲ−トシャッタを示す断面図である。
【図５】  実施の形態３によるゲ−トシャッタを示す断面図である。
【図６】  実施の形態４によるゲ−トシャッタを示す断面図である。
【図７】  従来の半導体製造装置の一例を示す断面図である。
【図８】  従来の半導体製造装置のゲ−ト部を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ウェハ、２  ウェハ加熱源、３  反応ガス供給部、４  反応室、
５  反応ガス排気部、１００  ゲートシャッタ、１０１  内側角パイプ、
１０２  パッキン押え、１０３  パッキン、１０４  ゲート弁座、
１０５  ベローズ、１０６  ゲ−ト弁軸、１０７  ゲート取付管、
１０８  ベローズフランジ、１０９  シリンダ支柱、１１０  シリンダロッド、
１１１  シリンダ、１１２  ナット。
【図１】
0003668164.tif 000002
【図２】
0003668164.tif 000003
【図３】
0003668164.tif 000004
【図４】
0003668164.tif 000005
【図５】
0003668164.tif 000006
【図６】
0003668164.tif 000007
【図７】
0003668164.tif 000008
【図８】
0003668164.tif 000009