(57)【要約】      （修正有）【課題】壁部が冷却されたチャンバー内でのプロセスばらつきが抑制された半導体製造装置を提供する。【解決手段】基板を搭載した基板ホルダ１０を格納するチャンバー２０と、チャンバーの基板ホルダを囲む壁部を冷却する冷却機構３０と、基板ホルダの周囲を囲んでチャンバー内に配置された断熱材４０とを備える。【選択図】図１
2014063794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搭載した基板ホルダを格納するチャンバーと、
前記チャンバーの前記基板ホルダを囲む壁部を冷却する冷却機構と、
前記基板ホルダの周囲を囲んで前記チャンバー内に配置された断熱材と
を備えることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記断熱材が、前記チャンバーの前記壁部から離間して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記断熱材が、前記チャンバーの前記壁部の前記基板ホルダに対向する壁面上の全面に渡って配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記断熱材の表面上に配置された熱反射板を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記断熱材が、ファイバーで編んだ布状の外装材で内部材を包んだ構造の有機添加剤を含有していない無機材料からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記内部材がカーボンフェルト、石英ファイバー及びアルミナファイバーのいずれかからなり、前記外装材が耐圧温度が４００℃以上のグラスファイバー布及びアルミナファイバー布のいずれかからなることを特徴とする請求項５に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記断熱材で囲まれた領域に前記基板ホルダと共に配置され、前記基板ホルダに搭載された前記基板を加熱する加熱装置を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記断熱材で囲まれた領域内に、２種以上のプロセスガスを導入するガス供給装置を更に備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程に使用され、処理対象の基板が格納される半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程において、高精度のプロセス制御が容易であるという利点から、成膜、エッチング、アッシングなどの処理にプラズマ処理装置が用いられている。例えば、平行平板型プラズマ気相成長（ＣＶＤ）成膜装置などがプラズマ処理装置として知られている。
【０００３】
プラズマＣＶＤ成膜装置を用いた成膜処理では、プロセス処理時の基板温度が、成膜レートや、成膜する薄膜の屈折率、膜質（薄膜と基板との間の界面の状態や膜密度）、組成などに大きな影響を与える。一般的にプロセス処理時の基板温度は室温よりも高い。このため、一般的なプラズマＣＶＤ成膜装置は、基板温度を設定された温度に上昇させ、且つ基板温度を維持するための加熱機構と温度制御機構を備える。
【０００４】
基板温度を設定温度に上昇させる工程は、プロセス処理する装置内で行う場合と、プロセス処理する装置とは異なる装置内で行う場合とがある。プロセス開始時には基板温度を設定温度にしておく場合が一般的であるため、多くの半導体製造装置では、プロセス処理を行う装置とは別の装置で基板温度を上昇させる。例えば、プロセス処理を行うチャンバーとは別に、基板を加熱するための予備加熱工程用のチャンバーが用意される（例えば、特許文献１参照。）。また、基板を加熱するチャンバーでは、高温によるシール部材などの損傷・劣化を防ぐためにチャンバーの壁部が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１９６１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、チャンバー内のプロセスガスが冷却されたチャンバーの壁部に接触する状態にあると、プロセスばらつきが生じる場合がある。例えばチャンバー内を真空状態にして基板を加熱する場合に、チャンバーの壁面に近い領域ほど低温になる。このため、チャンバー内の位置によって基板の昇熱レートが異なり、基板温度に分布が生じる。また、温度差に起因してプロセスガスのチャンバー内の濃度分布に偏りが生じる。このため、複数種類のプロセスガスが使用される場合には、プロセスガスの種類によって濃度分布の偏りが異なることによるプロセスガスの分圧の差が生じ、プロセスガスの割合がチャンバー内の位置によって異なる状態が起きる。このように基板温度やプロセスガスの割合に分布が生じると、例えば成膜装置では、成膜された膜に膜質や屈折率の分布が生じ、成膜レートにも分布が生じるなどのプロセスばらつきが生じる。
【０００７】
本発明は、壁部が冷却されたチャンバー内でのプロセスばらつきが抑制された半導体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、基板を搭載した基板ホルダを格納するチャンバーと、チャンバーの基板ホルダを囲む壁部を冷却する冷却機構と、基板ホルダの周囲を囲んでチャンバー内に配置された断熱材とを備える半導体製造装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、壁部が冷却されたチャンバー内でのプロセスばらつきが抑制された半導体製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の冷却機構の例を示す模式図である。
【図３】チャンバーの内壁面に断熱材を配置していない半導体製造装置による成膜処理におけるプロセスガス分布の計算結果を示すグラフである。
【図４】比較例の半導体製造装置の構成を示す模式図である。
【図５】比較例の半導体製造装置を使用して形成した膜の膜厚を測定した結果を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置を使用して形成した膜の膜厚を測定した結果を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の断熱材の構造例を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る半導体製造装置がインライン式製造装置の一部である例を示す模式図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る半導体製造装置の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置１は、図１に示すように、処理対象の基板１００を搭載した基板ホルダ１０を格納するチャンバー２０と、チャンバー２０の基板ホルダ１０を囲む壁部を冷却する冷却機構３０と、基板ホルダ１０の周囲を囲んでチャンバー２０内に配置された断熱材４０とを備える。図１に示した例では、断熱材４０は、チャンバー２０の壁部の基板ホルダ１０に対向する壁面（以下において「内壁面」という。）上の全面に渡って配置されている。
【００１３】
なお、断熱材４０の表面上に熱反射板５０を配置することが好ましい。熱反射板５０により、壁部付近と壁部から離れた位置との間でチャンバー２０内部に温度の差が生じるのを抑制することができる。
【００１４】
図１に示した基板ホルダ１０は、処理対象の基板１００の主面が垂直になるように、基板１００が縦方向に配置されるプレート板１１を有する。つまり、基板ホルダ１０は、互いに離間して平行に配置された複数のプレート板１１を有するボートタイプの基板ホルダである。
【００１５】
冷却機構３０は、例えば図２に示すようにチャンバー２０の周囲に配置したパイプ３１内に冷却水を流すことにより、チャンバー２０の壁部を冷却する。図２は、基板ホルダ１０に搭載された基板１００の面法線方向からみた正面図であり、パイプ３１の断面が示されている。冷却機構３０によってチャンバー２０の壁部を冷却することにより、チャンバー２０内を高温にしたときに、壁部に付属のシール部材などが高温になって損傷したり劣化したりすることが防止される。
【００１６】
図１は、半導体製造装置１が、基板ホルダ１０をアノード電極として使用するプラズマＣＶＤ成膜装置である場合を例示的に示している。即ち、図１の半導体製造装置１は、基板ホルダ１０に搭載された基板１００と対向して配置されたカソード電極６０と、基板ホルダ１０に搭載された基板１００とカソード電極６０間にプロセスガスを導入するガス供給装置７０と、基板ホルダ１０とカソード電極６０間に交流電力を供給する交流電源８０と、チャンバー２０内を排気する排気装置９０とを備える。カソード電極６０は櫛歯状に電極板が配置された形状であり、基板ホルダ１０のプレート板１１とカソード電極６０の電極板が対向するように交互に配置されている。
【００１７】
また、加熱装置１１０によって、成膜処理中の基板１００の温度が設定される。成膜処理中の基板１００の温度を所定の温度に設定することにより、成膜レートを速めたり、膜質を向上させたりすることができる。加熱装置１１０には、例えばランプヒータ、シースヒータ、セラミックヒータ、誘導加熱ヒータなどを採用可能である。加熱装置１１０は、断熱材４０で囲まれた領域に基板ホルダ１０と共に配置され、基板ホルダ１０に搭載された基板１００を加熱する。図１に示した例では、基板１００が搭載された基板ホルダ１０の下方に加熱装置１１０が配置されている。加熱装置１１０は、基板ホルダ１０を介して基板１００に熱を伝達させることにより、基板１００を所定の基板温度に設定する。
【００１８】
図１に示した半導体製造装置１による成膜処理の例を以下に説明する。基板１００が搭載された基板ホルダ１０をチャンバー２０内に格納した後に、排気装置９０によってチャンバー２０内のガスを排気して、チャンバー２０内を高真空にする。その後、基板１００に形成する薄膜用のプロセスガスがガス供給装置７０によってチャンバー２０内に導入され、排気装置９０によってチャンバー２０内が所定のガス圧に調整される。次いで、交流電源８０によって所定の交流電力が基板ホルダ１０とカソード電極６０間に供給される。これにより、チャンバー２０内のプロセスガスがプラズマ化される。形成されたプラズマに基板１００を曝すことによってプラズマ中の励起種を基板１００の表面で反応させ、基板１００の表面に薄膜が形成される。その後、プロセスガスをチャンバー２０から排気する。以上により、基板１００上に薄膜が形成される。
【００１９】
プロセスガスを適宜選択することにより、半導体製造装置１によって所望の薄膜を基板１００上に形成できる。例えば、シリコン半導体薄膜、シリコン窒化薄膜、シリコン酸化薄膜、シリコン酸窒化薄膜、カーボン薄膜などを基板１００上に形成することができる。具体的には、アンモニア（ＮＨ3）ガスとモノシラン（ＳｉＨ4）ガスの混合ガスを用いて、基板１００上に窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が形成される。或いは、モノシラン（ＳｉＨ4）ガスとＮ2Ｏガスの混合ガスを、又はＴＥＯＳガスと酸素ガスを用いて、基板１００上に酸化シリコン（ＳｉＯx）膜が形成される。
【００２０】
したがって、半導体製造装置１によって太陽電池の反射防止膜やパッシベーション膜などを形成できる。例えば、太陽電池の反射防止膜を形成する場合には、屈折率が１．９〜２．３、膜厚が７０〜１００ｎｍ程度のＳｉＮ膜などを基板１００上に形成する。
【００２１】
ここで、断熱材４０をチャンバー２０の内壁面に配置していない半導体製造装置による、モノシランガスとアンモニアガスをプロセスガスに用いた成膜処理におけるプロセスガス分布の計算結果を図３に示す。図３に示すように、温度の低いチャンバー壁部付近で重量の重いモノシランガスの濃度が高くなる傾向がある。一方、チャンバー壁部から少し離れた領域では、逆にモノシランガスの濃度が低くなる。
【００２２】
図４に、チャンバー２０の内壁面の一部に断熱材４０を配置した比較例の半導体製造装置１Ａの構造を示す。図４は、基板ホルダ１０に搭載された基板１００の面法線方向から見た正面図である。
【００２３】
図４に示したようにチャンバー２０の内壁面のうち基板ホルダ１０と対向する側面と底面に断熱材４０及び熱反射板５０を配置した場合にも、チャンバー２０内の温度分布の均一性は高くなる。しかし、チャンバー２０内の上部は断熱材に覆われておらず、プロセスガスが冷却された壁部に接触する。このため、例えばモノシランガスとアンモニアガスを用いて成膜処理を行う場合に、チャンバー２０の上部の壁部付近ではモノシランガスの濃度が高く、チャンバー２０上部の壁部から少し離れた破線で示した領域Ａに位置する基板１００上部ではモノシランガスの濃度が低い。このため、基板１００の上部に形成される膜の屈折率は基板１００の下部よりも低く、成膜レートは基板１００の上部が下部よりも高い傾向がある。
【００２４】
一方、第１の実施形態に係る半導体製造装置１では、図１〜図２に示したように、チャンバー２０の内壁面の全体に断熱材４０が配置されている。そして、ガス供給装置７０は、断熱材４０で囲まれた領域内に２種以上のプロセスガスを導入する。このため、チャンバー２０内に供給されたプロセスガスは、冷却された壁部に接触することがない。したがって、例えばモノシランガスとアンモニアガスをプロセスガスに用いた成膜処理を行う場合に、チャンバー２０の冷却された壁部にモノシランガスが接触しない。このため、モノシランガスの濃度はチャンバー２０内で均一であり、基板１００上のプロセスガスの割合や濃度は均一である。これにより、基板１００に形成される膜の屈折率や膜質の分布、及び成膜レートの分布が改善される。
【００２５】
図４に示した比較例の半導体製造装置１Ａを使用して形成した膜の膜厚の例を図５に示す。また、図１に示した半導体製造装置１を使用して形成した膜の膜厚の例を図６に示す。図５、図６は、それぞれ４枚の基板１００を配列して成膜した例を示している。
【００２６】
図５に示すように、比較例の半導体製造装置１Ａを使用した場合にはプロセスガス濃度の分布が悪く、基板内膜厚分布が±３．０〜７．０％である。一方、半導体製造装置１を使用した場合には、図６に示すように、基板内膜厚分布が±２．０〜４．０％である。このように、チャンバー２０の内壁面の全体に断熱材４０が配置された半導体製造装置１を使用することにより、基板内膜厚分布が改善されることが確認された。
【００２７】
断熱材４０の材料には、熱伝導率の低い材料が使用される。したがって、断熱材４０としてセラミックやカーボンプレートを使用してもよい。しかし、加工や取り付けの容易さ、メンテナンスの容易さ、断熱材の壊れにくさなどを考慮すると、柔軟なカーボンフェルト、石英ファイバー、アルミナファイバーなどを断熱材４０に使用することが好ましい。
【００２８】
例えば、断熱材４０は、図７示すように、ファイバーで編んだ布状の外装材４２で内部材４１を包んだ構造である。これは、断熱材４０からの発塵によって基板１００に異物が付着することなどを防止するためである。つまり、発塵性の高いカーボンフェルト、石英ファイバー、アルミナファイバーなどを内部材４１とし、内部材４１を発塵性の低い外装材４２で覆うことにより、断熱材４０からの発塵が抑制される。外装材４２には、グラスファイバーやアルミナファイバーで編んで布状にしたものを採用可能である。ファイバーを編んで布状にすることにより、外装材４２からの発塵が抑制される。
【００２９】
内部材４１と外装材４２の組み合わせは任意である。例えば、カーボンフェルトを内部材４１に使用し、グラスファイバー布を外装材４２に使用する。具体的には、厚みが９．５ｍｍ、密度が８〜１０ｋｇ／ｍ3、熱伝導率が０．２〜０．４Ｗ／ｍ／Ｋ（Ｋ：１０００〜２０００℃）のカーボンフェルトと、厚みが０．１８ｍｍ、耐熱温度が５５０℃のグラスファイバー布を組み合わせる。或いは、ブランケット状のアルミナファイバーを内部材４１に使用し、アルミナファイバー布を外装材４２に使用する。具体的には、厚みが１２．５ｍｍ、密度が１００〜１６０ｋｇ／ｍ3、熱伝導率が０．０７〜０．２４Ｗ／ｍ／Ｋ（Ｋ：４００〜１０００℃）、耐熱温度が１３００℃のブランケット状のアルミナファイバーと、厚みが０．６５ｍｍ、耐熱温度が１０００℃のアルミナファイバー布を組み合わせる。または、内部材４１にブランケット状の石英ファイバーを使用し、外装材４２にアルミナファイバー布を使用してもよい。上記のように、カーボンフェルトやブランケット状アルミナファイバーの密度は８〜１６０ｋｇ／ｍ3、熱伝導率が０．０７〜０．２４Ｗ／ｍ／Ｋであることが好ましい。また、グラスファイバー布やアルミナファイバー布の厚みは０．１〜０．８ｍｍ、耐熱温度が４００℃以上であることが好ましい。なお、グラスファイバー布やアルミナファイバー布の織り方は、平織や朱子織が採用される。
【００３０】
一般的に、カーボンフェルト、石英ファイバー、アルミナファイバーには、形状安定のために有機添加剤をコーティングすることが多い。しかし、減圧下の加熱によって有機添加剤がチャンバー２０内で蒸発及び拡散して、チャンバー２０の壁部や基板１００を汚染するおそれがある。つまり、製造された半導体装置の性能がコンタミネーションによって劣化するおそれがある。加熱による有機添加剤の蒸発は避けられないため、外装材４２及び内部材４１は、有機添加剤を含有していない無機材料のみで構成されている。
【００３１】
また、断熱材４０の表面には、断熱材４０内部の空洞に繋がる開口部が存在する。表面における開口率が小さいと、チャンバー２０内を真空状態にする際に断熱材４０の内部に溜まったガスの排出が容易に行えず、真空状態にするまでの所要時間が増大する。したがって、チャンバー２０の真空排気が速やかに行えるように、断熱材４０の表面の開口率は大きいことが好ましい。
【００３２】
なお、外装材４２で内部材４１を覆う際、外装材４２を縫い合わせる。例えば、ステンレス製の金属糸（ナスロン）を使用し、ミシンを使用した３ｍｍピッチのかがり縫いで外装材４２を縫い合わせる。断熱材４０も高温に加熱されるため、高温耐性のある金属糸を使用する必要がある。断熱材４０に有機添加材を使用していないため、縫い方もほつれにくいかがり縫い等が推奨される。
【００３３】
また、熱反射板５０の温度上昇に熱エネルギーが消費されないように、熱反射板５０の熱容量はできるだけ小さいことが好ましい。例えば、熱反射板５０の厚みを薄くすることにより、熱容量を小さくする。ステンレスやアルミニウムなどの薄板材を熱反射板５０に採用可能であり、例えばステンレスの薄板材の厚みは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とする。
【００３４】
なお、図６に示した膜厚は、図７に示した構造の断熱材４０を使用して得られた。具体的には、有機添加物のコーティングのないカーボンフェルトを、有機添加物のコーティングのないグラスファイバー布で覆った断熱材４０を用いた。カーボンフェルトは、厚みが９．５ｍｍ、密度が８〜１０ｋｇ／ｍ3、熱伝導率が１０００〜２００℃において０．２〜０．４Ｗ／ｍ／Ｋのものを使用した。グラスファイバー布は、厚みが０．１８ｍｍ、耐熱温度が５５０℃、織り方が平織のものを使用した。
【００３５】
以上に説明したように、第１の実施形態係る半導体製造装置１では、チャンバー２０の内壁面の全体を覆って断熱材４０が配置されている。このため、チャンバー２０の壁部が冷却された状態にあっても、チャンバー２０の壁部に近い領域と離れた領域とで、チャンバー２０内部の基板に温度差は生じない。また、成膜工程などにおいて複数種類のプロセスガスが使用される場合にも、ガス種類に起因するプロセスガスの濃度分布の偏りがチャンバー２０内部に生じない。つまり、プロセスガスの分圧に差はなく、プロセスガスの割合はチャンバー２０内部で一様である。
【００３６】
したがって、半導体製造装置１により成膜された膜には膜質や屈折率の分布が発生せず、成膜レートの分布も一様である。つまり、壁部が冷却されたチャンバー２０内でのプロセスばらつきが抑制された半導体製造装置を提供することができる。
【００３７】
その結果、半導体製造装置１を用いて成膜された基板１００のキャリアライフタイムや最終的な半導体装置の性能を向上させることができる。例えば、太陽電池の変換効率などの性能が向上する。
【００３８】
なお、図１に示した半導体製造装置１によって基板１００を加熱した実験では、基板加熱時の圧力が１パスカル以下、基板温度が４５０℃の加熱条件において、断熱材４０からのガス放出量は３６．８Ｐａ・ｍ／秒であった。また、ガス放出量が１００Ｐａ・ｍ／秒以下では問題なく基板１００を加熱処理できることを確認した。加熱処理後の基板１００上では、０．１ｍｍ2以上のサイズの目視可能なパーティクルが０個であった。
【００３９】
（第２の実施形態）
図１に示した第１の実施形態に係る半導体製造装置１では、断熱材４０がチャンバー２０の内壁面上に配置されている例を示した。しかし、断熱材４０がチャンバー２０の壁面に接していなくてもよい。例えば、図８に示すように、チャンバー２０の壁部から離間して断熱材４０を配置してもよい。
【００４０】
基板１００を搭載した基板ホルダ１０は、搬送装置によってチャンバー２０に搬入され、且つチャンバー２０から搬出されることが多い。このため、基板ホルダ１０を搬送する搬送装置や加熱装置１１０に電力を供給する電力供給機構などの装置がチャンバー２０内に配置されている。チャンバー２０内が加熱装置１１０によって加熱された場合、搬送装置２１０や電力供給機構２２０などが損傷したり劣化したりすることがある。
【００４１】
このため、図８に示した第２の実施形態に係る半導体製造装置１のように、チャンバー２０の壁部から離間して配置した断熱材４０とチャンバー２０の壁面間に、搬送装置２１０や電力供給機構２２０などを配置することが有効である。図８に示した半導体製造装置１によれば、加熱処理による搬送装置２１０や電力供給機構２２０の損傷や劣化を防止できる。
【００４２】
（第３の実施形態）
図９に示す本発明の第３の実施形態に係る半導体製造装置１は、処理対象の基板１００を所定の温度まで加熱する加熱装置である。チャンバー２０内の断熱材４０及び熱反射板５０で囲まれた領域に、基板ホルダ１０と共に基板１００を加熱する加熱装置１１０が配置されている。その他の点については、図１に示した第１の実施形態と同様である。即ち、チャンバー２０の内壁面は断熱材４０で覆われ、断熱材４０の表面に熱反射板５０が配置されている。
【００４３】
図９に示した半導体製造装置１では、基板１００を搭載した基板ホルダ１０がチャンバー２０内に搬入された後、排気装置９０によってチャンバー２０の内部を真空状態にする。基板温度を上昇させる際に基板１００を加熱するチャンバー２０内に大気が残っていると、酸素などの不純物が基板上に付着し、その結果、半導体装置の性能が劣化することがある。このため、基板１００を加熱するチャンバー２０内は真空状態に保たれる。
【００４４】
図９に示した半導体製造装置１では、チャンバー２０の冷却した壁部の内壁面と基板ホルダ１０間に断熱材４０が配置されている。このため、チャンバー２０内を真空状態にして基板１００を加熱した場合にも、チャンバー２０内の位置によって基板１００の昇熱レートが異なることはなく、基板温度に分布は生じない。したがって、壁部が冷却されたチャンバー２０内でのプロセスばらつきが抑制された半導体製造装置を提供することができる。他は、第１の実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。例えば、チャンバー２０の壁部から離間して断熱材４０を配置してもよいことはもちろんである。
【００４５】
図９に示した半導体製造装置１は、例えばインライン式製造装置の一部として使用可能である。図１０に、処理工程前に基板１００を予備加熱するための加熱装置として半導体製造装置１を使用する例を示す。図１０は、予備加熱装置である半導体製造装置１、処理装置２、取り出し室３からなるインライン式製造装置である。処理装置２は、例えば成膜装置、エッチング装置、スパッタ装置などである。
【００４６】
図１０に示したインライン式製造装置では、基板１００を搭載した基板ホルダ１０が半導体製造装置１に搬入されて、所定の温度まで基板１００が加熱される。所定の温度に達した基板１００を搭載した基板ホルダ１０は処理装置２に搬入され、基板１００の成膜処理などが行われる。処理後、処理装置２から取り出し室３に搬送された基板ホルダ１０が、取り出し室３から取り出される。
【００４７】
なお、インライン式製造装置が、取り出し室３を備えない、予備加熱装置である半導体製造装置１と処理装置２からなる構造であってもよい。
【００４８】
（第４の実施形態）
上記では、基板ホルダ１０がボートタイプである場合を例示的に説明したが、基板ホルダ１０が、水平方向に延伸する搭載面に基板１００が搭載されるカートタイプの基板ホルダである場合にも本発明は適用可能である。
【００４９】
図１１に示した半導体製造装置１では、基板ホルダ１０に複数の基板１００を水平に並べた状態で、基板１００上に薄膜を形成する。図１１では、チャンバー２０の内壁面上に断熱材４０を配置した例を示したが、図８に示したように、チャンバー２０の壁部から離間して断熱材４０を配置してもよい。その他の点については、図１に示した第１の実施形態と同様である。
【００５０】
即ち、図１１に示すように、基板ホルダ１０がカートタイプの基板ホルダの場合にも、基板ホルダ１０をアノード電極として使用することで、半導体製造装置１がプラズマＣＶＤ成膜装置として構成される。つまり、図１を参照して説明した方法と同様にして、基板１００上に薄膜が形成される。即ち、基板１００に形成する薄膜の原料となるプロセスガスがチャンバー２０内に導入される。そして、交流電源８０によって所定の交流電力を基板ホルダ１０とカソード電極６０間に供給して、チャンバー２０内のプロセスガスをプラズマ化する。形成されたプラズマに基板１００を曝すことによってプラズマ中の励起種を基板１００の表面で反応させ、基板１００の表面に薄膜が形成される。なお成膜処理時において、基板ホルダ１０の下方に配置された加熱装置１１０によって、基板１００を所定の基板温度に設定することができる。
【００５１】
以上に説明したように、第４の実施形態に係る半導体製造装置１によれば、カートタイプの基板ホルダ１０に複数の基板１００を水平に並べた状態で成膜処理が行われ、且つ、プロセスガスがチャンバー２０の冷却された壁部に接触することがない。このため、プロセスガスの割合はチャンバー２０内部で一様であり、成膜された膜には膜質や屈折率の分布が発生せず、成膜レートの分布も一様である。このため、図１１に示した半導体製造装置１によれば、壁部が冷却されたチャンバー２０内でのプロセスばらつきが抑制された半導体製造装置を提供できる。他は、既に説明した実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００５２】
（第５の実施形態）
基板ホルダ１０にカートタイプを使用して成膜処理を行う半導体製造装置１の例を図１１に示したが、半導体製造装置１がカートタイプの基板ホルダ１０を使用した加熱装置である例を図１２に示す。図１２に示した半導体製造装置１では、基板ホルダ１０上に水平に並べた複数の基板１００を加熱装置１１０により加熱する。図１２には、チャンバー２０の内壁面上に断熱材４０を配置した例を示したが、チャンバー２０の壁部から離間して断熱材４０を配置してもよい。
【００５３】
図１２に示した第５の実施形態に係る半導体製造装置１によれば、カートタイプの基板ホルダ１０を使用した場合に、チャンバー２０内の位置によって基板１００の昇熱レートが異なることはなく、基板温度に分布は生じない。したがって、壁部が冷却されたチャンバー２０内でのプロセスばらつきが抑制された半導体製造装置を提供することができる。他は、既に説明した実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。
【００５４】
（第６の実施形態）
図１１に示した半導体製造装置１が複数の基板１００を同時に処理する半導体製造装置であるのに対して、図１３に示した第６の実施形態に係る半導体製造装置１は、基板１００を１枚ずつ処理する枚葉式の半導体製造装置である。その他の点については図１１に示した第４の実施形態と同様であり、チャンバー２０の内壁面は断熱材４０で覆われ、断熱材４０の表面に熱反射板５０が配置されている。なお、チャンバー２０の壁部から離間して断熱材４０を配置してもよい。
【００５５】
図１３に示した半導体製造装置１においても、基板ホルダ１０をプラズマＣＶＤ成膜装置のアノード電極として使用することにより、基板１００上に薄膜が形成される。
【００５６】
第６の実施形態に係る半導体製造装置１によれば、壁部が冷却されたチャンバー２０内でのプロセスばらつきを抑制しつつ、カートタイプの基板ホルダ１０に水平に搭載された面積の大きい１枚の基板１００の成膜処理を実行できる。他は、既に説明した実施形態と実質的に同様であり、重複した記載を省略する。また、基板１００を１枚ずつ加熱処理する枚葉式の半導体製造装置に本発明を適用できることはもちろんである。
【００５７】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明は第１乃至第６の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５８】
例えば、上記の実施形態の説明においては、成膜処理工程や基板加熱工程に使用される半導体製造装置について説明したが、上記以外の、例えばエッチング工程やアッシング工程に使用される半導体製造装置などについても本発明は適用可能である。また、プラズマ処理装置以外の、基板の加熱処理を行う半導体製造装置にも適用可能である。
【００５９】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１…半導体製造装置
１０…基板ホルダ
１１…プレート板
２０…チャンバー
３０…冷却機構
３１…パイプ
４０…断熱材
４１…内部材
４２…外装材
５０…熱反射板
６０…カソード電極
７０…ガス供給装置
８０…交流電源
９０…排気装置
１００…基板
１１０…加熱装置
２１０…搬送装置
２２０…電力供給機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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