【事件の表示】
　特許第３３３８８８４号「半導体処理装置」の請求項１に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３３３８８８４号の請求項１に係る特許を維持する。
【理　由】
Ｉ．手続の経緯
　本件特許第３３３８８８４号の発明についての出願は、平成５年９月２０日の出願であって、平成１４年８月１６日にその発明について特許権の設定登録がなされ、その後、高橋　学より特許異議の申立がなされ、取消理由が通知され、その指定期間内である平成１６年８月９日に訂正請求がなされたものである。
　
II．訂正の適否
１．訂正の内容
（１）訂正事項ａ
　請求項１を以下のとおり訂正する。
　「【請求項１】　加熱炉内部に反応管を収納し、該反応管の内部に半導体ウエハを収納して加熱し、該反応管内を排気しながらガスを供給してウエハ表面への薄膜の形成または、エピタキシャル成長を
行い、該
る半
り、前記加熱炉の設定温度は、ウエハに対面する中央部よりも周辺部が高く設定され、前記加熱炉の設定温度を変更する手段は、ウエハが挿入される第１の設定時間前に、前記周辺部の設定温度を下げる一方、前記中央部の設定温度を上げ、ウエハが挿入されてから第２の設定時間後に、中央部と周辺部の設定温度を元に戻す変更を繰り返す
（２）訂正事項ｂ
　明細書の段落【００１２】の「反応容器内にガスを供給してウエハ表面に膜を堆積させることによって達成される。さらに、」を「反応容器内にガスを供給してウエハ表面に膜を堆積させることによって達成される。
特に、ウエハの１回の処理サイクル中、あるいは各サイクル毎に加熱炉の設定温度を変更する手段を含んでなり、加熱炉の設定温度は、ウエハに対面する中央部よりも周辺部が高く設定され、加熱炉の設定温度を変更する手段は、ウエハが挿入される第１の設定時間前に、周辺部の設定温度を下げる一方、中央部の設定温度を上げ、ウエハが挿入されてから第２の設定時間後に、中央部と周辺部の設定温度を元に戻す変更を繰り返すことを特徴とする。
　　
２．訂正の目的の適否、新規事項の有無、及び特許請求の範囲の拡張・変更の存否
（１）上記訂正事項ａのうち「・・・エピタキシャル成長を行い、・・・である半導体処理装置において、」と訂正した点は、冗長な記載を簡潔にした明りょうでない記載の釈明に該当し、また、「・・・を含んでなり、前記加熱炉の設定温度は、ウエハに対面する中央部よりも周辺部が高く設定され、前記加熱炉の設定温度を変更する手段は、ウエハが挿入される第１の設定時間前に、前記周辺部の設定温度を下げる一方、前記中央部の設定温度を上げ、ウエハが挿入されてから第２の設定時間後に、中央部と周辺部の設定温度を元に戻す変更を繰り返すこと」と訂正した点は、訂正前の「加熱炉の設定温度を変更する手段」の設定温度と変更する手段をさらに具体的に限定したものであって、段落【００２７】、段落【００４８】〜【００５２】、および図１４〜１７の記載に裏付けられており、特許請求の範囲の減縮に該当する。よって、訂正事項ａは特許請求の範囲の減縮ないし明りょうでない記載の釈明を目的とする訂正に該当する。
（２）上記訂正事項ｂは、請求項１の訂正にともない、段落【００１２】の記載を請求項１の訂正に整合させたものであって、明りょうでない記載の釈明を目的とする訂正に該当する。
　
　そして、上記訂正事項ａ、ｂは、いずれも願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内のものであり、また実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　
３．むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年法律第１１６号による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書き、第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
III．特許異議申立について
１．特許異議の申立の概要
　特許異議申立人は、証拠として下記の甲第１〜３号証を提出して、訂正前の請求項１に係る発明は、甲第１〜３号証に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから、請求項１に係る発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものであり、これを取り消すべき旨主張する。
　　　　　　　　　　　　　　　　記　
甲第１号証：特開平２−２９９２２５号公報（以下、「刊行物１」という）
甲第２号証：特開平２−６９９３２号公報（以下、「刊行物２」という）
甲第３号証：特開昭５５−６８５８２号公報（以下、「刊行物３」という）
　
２．本件発明
 　本件特許第３３３８８８４の請求項１に係る発明（以下、「本件発明１」という）は、平成１６年８月９日付訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１に記載されたとおりのものである（上記「II．１．（１）訂正事項ａ」参照）。
　
３．各刊行物の記載事項
（１）刊行物１（特開平２−２９９２２５号公報）の記載事項
（１ａ）従来技術の課題として、「そのような加工の例には、低圧の化学的蒸着、減圧の化学的蒸着や選択的なエピタキシアル蒸着などが含まれる。とりわけ重要なことは、ウエーハを横断して一様な結果、すなわち蒸着の厚さを保証するために温度やガスの流れを一様にすることである。」（４頁左上欄１６行〜右上欄１行）
（１ｂ）実施例として、「本発明によれば、熱反応装置システム１００は、ガス源１０２、反応容器１０４、排気処理下位システム１０６を含んでいる。台座１０８は、反応室１０５の内部の平らな半導体ウエーハ９１を支え置かれている。反応室１０５は、反応容器１０４の内部である。反応容器１０４は、長手方向に延長する方形の石英チューブ１１０と・・を含み、・・・
　ガス源１０２は石英チューブ１１０の入口端１２２における入口密閉部１２０を通過して、反応室１０５と連絡している。排気処理下位システム１０６は、石英チューブ１１０の出口端１２６における出口密閉部１２４を通過して反応室１０５と連絡している。石英チューブ１１０、入口密閉部１２０、出口密閉部１２４は、減圧された低い圧力が、排気処理下位システム１０６によってその中に確立されるように、大気ガスから反応室１０５を密閉するために協力する。
　熱源１３０は反射器１３８を持つ赤外線ランプの上部配列１３２と下部配列１３４を含んでいる。赤外線ランプ１３６は、反応容器１０４の外部にある。赤外線放射は、ウエーハ９１を加熱するために石英チューブ１１０を通過して赤外線ランプ１３６によって伝えられている。・・・冷却剤源１４０は、石英チューブ１１０の外表面１４４に対して冷却剤の流れを供給する。冷却剤の流れの目的は、熱反応の間において石英チューブ１１０を冷却することであり、・・・ウエーハ９１を加工するために必要な熱源１３０が必要とする熱量を増加するだろう。」（６頁左下欄１３行〜７頁左上欄１０行）が記載され、第１図には、本発明の図式的な熱反応装置が示されている。
　
（２）刊行物２（特開平２−６９９３２号公報）の記載事項
（２ａ）「１２．高温炉内部に設けたヒータによって炉内に加熱空間を形成し、該加熱空間に半導体ウエハを収納して熱処理する半導体ウエハの熱処理装置において、前記ヒータの発熱部の温度を所定値に制御するヒータ発熱制御手段を有すると共に、該制御値を前記加熱空間温度に基づいて補正する補正手段を具備したことを特徴とする半導体ウエハの熱処理装置。
　１３．請求項１２記載の装置において、前記ヒータの発熱制御手段は、ヒータ発熱部の温度を検出するヒータ温度センサと、該検出値に基づいて該ヒータ発熱部の温度を設定値に調節するＰＩＤサイリスタ制御器と、該制御値に基づいてヒータを発熱させるヒータ電源とからなり、前記補正手段は、加熱空間温度を検出する加熱空間温度センサと、該検出値に基づいて前記ヒータ発熱部温度の設定値を補正する演算制御器とからなることを特徴とする半導体ウエハの熱処理装置。」（特許請求の範囲１２、１３）
（２ｂ）「本発明の目的は、連続的に半導体ウエハの均一短時間加熱を可能とし、・・・ウエハに熱応力欠陥が発生しないなど、高品質、高効率の熱処理が可能な半導体の熱処理装置を提供することである。」（４頁右上欄１０〜１４行）
（２ｃ）「高温炉２は、直方体形状をしており、複数の発熱区域に分割された左右２枚の平板状ヒータ４ａ、４ｂ、４ｃ・・・の周囲に断熱材６が設けられており、ヒータの内側には均熱管８・・・と反応管１０・・・が設けられており、それがフランジ１２・・・に支持されて高温炉２を構成している。高温炉２の下方から反応管１０の内側にウエハ挿入治具に乗せられて２枚のウエハ１６がほとんど鉛直の状態で挿入される。」（５頁左下欄５〜１７行）
（２ｄ）「反応管の内部には拡散装置の使用目的に応じて窒素、・・・などのガスが予熱されて供給され、上から下に向かって流れている。・・・
　第８図はヒータの分割を示す高温炉２の透視図である。ヒータは２枚の平行平板からなっており、各々が５つの領域４ａ〜４ｊに分割されている。表裏の対称性、左右の対称性から発熱量は中央（４ｂと４ｇ）、上方（４ａと４ｆ）、下方（４ｃと４ｈ）、側方（４ｄ、４ｅ、４ｉ、４ｊ）の４つが独立に制御される。ヒータ温度調節器４６、ヒータ電源４８、発熱部温度測定センサ４４も４系統になっている。表裏あるいは左右の対称性を保つため、表裏及び左右のヒータ分割領域は常に同一発熱量となるように調整する。・・・
　第９図は熱処理室温度コントローラ５２の内部における演算処理の流れ図である。・・・ウエハの連続供給が開始された時に、（５）ウエハ挿入直前の熱処理室内部温度Ｗｉを測定する。（６）連続挿入の１回目と２回目の時は、（７）ウエハ挿入中断時間に応じて中央領域のヒータ設定時間温度Ｈｉを出力する。（８）連続挿入の３回目以降では、ウエハ挿入直前の熱処理室内部温度Ｗｉを２回目挿入直前の値Ｗ２に近づけるように、中央領域のヒータ設定温度をΔＷ＝Ｗ２−Ｗｉだけ修正する。・・・
　第９図のヒータ設定温度の制御は中央のヒータ領域４ｂ、４ｇについてのみ行い、他のヒータ領域４ａ、４ｃ〜４ｆ、４ｈ〜４ｊは一定の設定温度としておく。その理由は、室温のウエハが挿入されることによってヒータの中央領域が冷却されるが、その他のヒータ領域は冷却されないためである。」
（６頁右上欄１７行〜７頁右上欄１１行、本文中の丸数字は、表記上括弧数字とした）
（２ｅ）「中央のヒータ領域のヒータ温度調節器４６ｂには熱処理室内部温度が熱処理温度に等しくなるような設定温度が与えられる。下方のヒータ領域４ｃ、４ｈの設定温度は高温炉２の下方挿入口からの放熱や挿入治具１４の影響を打ち消すため、中央のヒータ領域４ｂ、４ｇに比較して高い温度に設定される。・・・上方及び側方のヒータ領域４ａ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｉ、４ｊの設定温度はウエハ熱処理が均一となるような温度が設定される。・・・この例にて上方及び側方のヒータ設定温度を中央より少し低くした理由は、ウエハ２枚を同時に熱処理室に挿入した場合、ウエハ周辺部は側方からの加熱によってウエハ中央部よりも多く加熱されるため、ウエハを均一に熱処理するには上方及び側方の温度を少く低くする必要があることを考慮したものである。このようなヒータ設定温度にて、熱処理室内部温度が定常となった後にウエハ供給を開始する。」（８頁左上欄１１行〜右上欄１４行）
（２ｆ）「新しいウエハが挿入されるごとに、第９図に示した流れ図に従って中央のヒータ領域の設定温度が変更され、ウエハの熱処理が均一に行われる。・・・第９図に示した流れ図に従って、ヒータ設定温度の制御が行われた時の挿入回数ごとの実効熱処理温度と中央領域のヒータ設定温度Ｈｉの変化の実験結果を第１４図に示す。・・・ヒータ設定温度を一定とするウエハ挿入回数ごとに熱処理室内部温度が低下し、ウエハの実効熱処理温度低下するが、ヒータ設定温度を制御することにより、ウエハの実効熱処理温度は挿入回数ごとにほぼ一定に保たれる。」（９頁左上欄１０行〜右上欄１２行）が記載され、第２、３図には高温炉の断面図が、第８図にはヒータの透視図が、第９図には熱処理室温度コントローラの演算処理の流れ図が、第１４図には挿入回数ごとの実効熱処理温度、ヒータ設定温度の変化を示すグラフが示されている。
　
（３）刊行物３（特開昭５５−６８５８２号公報）の記載事項
（３ａ）「拡散炉反応管内の温度および温度分布を直接測定し、該測定に基づいて前記拡散炉内の温度分布を補正するようになされた拡散炉温度分布制御方法において、前記反応管内の予め温度設定された均熱部の手前における予め定められた位置に１個または２個の熱電対を配置し、被処理物が前記均熱部内に挿入される以前に、前記熱電対により前記被処理物による前記均熱部に対する熱的影響を検知し、該検知に基づき前記均熱部の温度設定を変更せしめることを特徴とする拡散炉温度分布制御方法。」（特許請求の範囲）
（３ｂ）「本発明によれば、炉内に被処理物が挿入されてもそれによる外乱の影響は炉内の温度分布には及ぼされず、従って被処理物の挿入に拘らず、炉内には実質的に均一な温度分布が常に維持されうるのである。・・・
　第１図は本発明の方法を適用した拡散炉の一例の要部を示す概略断面図であり、・・・（１）は例えば半導体ウエハーのような被処理物・・を載置せしめられたボート（ＢＴ）が挿入される石英反応管・・・このヒーター（３）は３つの部分（Ｈ１）、（Ｈ２）、（Ｈ３）で構成されている。・・・
　ボート（ＢＴ）には、それの先端部に互いに予め定められた間隔をおいて３個の熱電対（ＴＣ１´）、（ＴＣ２´）、（ＴＣ３´）が組込まれ、さらにまたそれらの熱電対の手前に一対の熱電対（ＴＣＡ）および（ＴＣＢ）が組込まれており、後述することろより理解されるように、これら一対の熱電対（ＴＣＡ）および（ＴＣＢ）は本発明の意図するところを実現する目的のために設けられたものである点に注目すべきである。」（２頁左上欄４〜左下欄６行）
（３ｃ）「本発明においては、ボート投入時のように予め大きい外乱が予測できるような場合に、・・・炉内の均熱部に与える影響を事前に予測して、その予測される温度変化分を予め補正しておこうというものであり、それがために、前述のごとく、前記３個の熱電対（ＴＣ１´）、（ＴＣ２´）、（ＴＣ３´）とは別に、それらの手前位置においてボート（ＢＴ）に、一対の熱電対（ＴＣＡ）、（ＴＣＢ）を組込んで設け、これらの熱電対（ＴＣＡ）、（ＴＣＢ）を、第２図に示されるように、設定値修正回路（１３）を通じて温度分布補正回路（５）に関連せしめるのである。」（３頁右上欄１〜１２行）
（３ｄ）「本発明においては、第４図(VI）において得られた温度変化量・・・と挿入速度（ｖ）とによって経験的、実験的に（ΔＴＡ）、（ΔＴＢ）を定め・・・それによって第４図(VI）のように（Ａ）、（Ｂ）点の設定温度をそれぞれ予め（ΔＴＡ）、（ΔＴＢ）だけ上げておく。すなわち挿入速度（ｖ）が決まっていれば、ボートの炉内均熱部に到達する時間がわかり、その時間内に（ΔＴＡ）、（ΔＴＢ）だけ上げておくのである。かくして、ボートが炉内の均熱部に到達した時点で、第４図（II）または（VI）からわかるように、均一な温度分布が得られ、それと同時に（ΔＴＡ）を０にすれば、その均一な温度分布を保持する制御が実現される。」（４頁左上欄１２行〜右上欄５行）が記載され、第１図には拡散炉の断面図が、第２、３図には温度分布制御系統の概略配線図が、第４図には本発明の温度に関する説明図が示されている。
　
４．対比・判断
　本件発明１と刊行物１に記載の発明とを対比すると、刊行物１に記載の「熱源」、「反応容器」は、本件発明１の「加熱炉」、「反応管」に相当し、また、刊行物１に記載の熱反応装置において、反応ガスの流れが一様であることから、「ガス源」と「排気処理下位システム」により方形の扁平な形状の反応容器内を排気しながら反応ガスを供給されることは明らかである。
　そうすると、両者は、「加熱炉内部に反応管を収納し、該反応管の内部に半導体ウエハを収納して加熱し、該反応管内を排気しながらガスを供給してウエハ表面への薄膜の形成または、エピタキシャル成長を行い、該加熱炉および該反応管が概略偏平な形状であって、前記反応管は同時に１枚乃至２枚のウエハを概略水平に保持して処理するものである半導体処理装置」の点で一致するものの、次の点で相違する。
　相違点：本件発明１が「ウエハの１回の処理サイクル中、あるいは各サイクル毎に加熱炉の設定温度を変更する手段を含んでなり、前記加熱炉の設定温度は、ウエハに対面する中央部よりも周辺部が高く設定され、前記加熱炉の設定温度を変更する手段は、ウエハが挿入される第１の設定時間前に、前記周辺部の設定温度を下げる一方、前記中央部の設定温度を上げ、ウエハが挿入されてから第２の設定時間後に、中央部と周辺部の設定温度を元に戻す変更を繰り返す」ものであるのに対し、刊行物１に記載の反応装置はそのようなものではない点。
　
　そこで、上記相違点について検討する。
　刊行物２には、ウエハの熱処理装置において、ウエハが挿入されるごとに中央のヒータ設定温度を高くするように変更して、ウエハの熱処理温度を一定に保つこと即ちウエハの１回の処理サイクル中、あるいは各サイクル毎に加熱炉の設定温度を変更する手段が記載され、また、刊行物３の拡散炉温度分布制御方法は、ボート挿入時にボートによる熱的影響を予め検知し、それにより炉内温度を操作することでボートが所定の均熱部内に位置したときに所定の処理温度となるように制御するものであるから、ウエハの１回の処理サイクル中に加熱炉の設定温度を変更しているものと認められる。
　しかしながら、刊行物２に記載のウエハの熱処理温度制御方法は、上方、側方のヒータ設定温度は中央のヒータ設定温度よりも低くしているものの、下方のヒータ設定温度を中央のヒータ設定温度よりも高くしているから、本件発明１のようにウエハに対面する中央部よりも周辺部の設定温度を高く設定するものとはいえないし、更に、ウエハが挿入されてから一定時間後に中央のヒータ設定温度だけは元に戻す変更はしているものの、上方、側方、下方のヒータ設定温度ついては変更するものでもなく、元に戻すものでもない。
　また、刊行物３に記載の拡散炉温度分布制御方法は、本件発明１のようにウエハに対面する中央部とその周辺部を制御するものでなく、均熱部のヒータ温度を高くすることにより、ボートが所定の均熱部内に位置したときに所定の処理温度となるように制御し、ボートを挿入してから一定時間後に、高くしたヒータ温度を元に戻す変更は行っているといっても、本件発明１のように加熱炉の設定温度は、ウエハに対面する中央部よりも周辺部を高く設定し、ウエハが挿入される前に、周辺部の設定温度を下げ、中央部の設定温度を上げ、ウエハが挿入されてからある設定時間後に、中央部と周辺部の設定温度を元に戻す変更を繰り返すことはしていない。そして、このような温度変更は周知の技術であるとすることもできない。
　してみると、刊行物１に記載の熱反応装置において、刊行物２、３に記載の温度を変更する手段を採用してみても、本件発明１の上記相違点なる、加熱炉の設定温度は、ウエハに対面する中央部よりも周辺部の設定温度を高く設定され、加熱炉の設定温度を変更する手段は、ウエハが挿入される第１の設定時間前に、周辺部の設定温度を下げる一方、中央部の設定温度を上げ、ウエハが挿入されてから第２の設定時間後に、中央部と周辺部の設定温度を元に戻す変更を繰り返すことまでを容易に想到し得るものではない。
　
　そして、本件発明１は、明細書に記載のように、成膜装置あるいはエッチング装置において、均一なウエハ温度および温度再現性が得られ、均一で再現性のよい処理を可能とすることができるという顕著な作用効果を奏するものである。
　
　したがって、本件請求項１に係る発明は、刊行物１〜３に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
IV．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議の申立ての理由及び証拠によっては、本件請求項１に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件請求項１に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　したがって、本件請求項１に係る発明の特許は拒絶の査定をしなければならない特許出願に対してされたものと認めない。
　よって、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第１４条の規定に基づく、特許法等の一部を改正する法律の一部の施行に伴う経過措置を定める政令（平成７年政令第２０５号）第４条第２項の規定により、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１７年１月１８日（２００５．１．１８）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
半導体処理装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】
　加熱炉内部に反応管を収納し、該反応管の内部に半導体ウエハを収納して加熱し、該反応管内を排気しながらガスを供給してウエハ表面への薄膜の形成または、エピタキシャル成長を
行い、該
る半
り、
　
前記加熱炉の設定温度は、ウエハに対面する中央部よりも周辺部が高く設定され、
　
前記加熱炉の設定温度を変更する手段は、ウエハが挿入される第１の設定時間前に、前記周辺部の設定温度を下げる一方、前記中央部の設定温度を上げ、ウエハが挿入されてから第２の設定時間後に、中央部と周辺部の設定温度を元に戻す変更を繰り返す
　【請求項２】
　反応室内部にウエハを収納し、反応室内を排気しながらガスを供給しかつ収納されたウェハを加熱あるいは冷却してウエハ表面への薄膜の形成、エピタキシャル成長、エッチングを行う半導体処理装置において、該反応室は収納されたウェハを挟んで互いに対向する位置に少なくとも２個の開口部を有し、該２個の開口部それぞれにフランジが結合され、このフランジそれぞれの肉厚内に、前記反応室の軸線と垂直方向に形成されたガス供給口と排気口とを有し、該ガス供給口および排気口が各々バルブを介してガス源および真空ポンプに接続されていることを特徴とする半導体処理装置。
　【請求項３】
　請求項２記載の半導体処理装置において、同じ開口部に接続されたガス供給口と排気口は、該ガス供給口から供給されたガスのほとんどが反応室を経由することなく排気口に直接流れ出すようにガス供給口と排気口が近接して配置されていることを特徴とする半導体処理装置。
　【請求項４】
　請求項２記載の半導体処理装置において、処理の途中で反応室内のガスの流れ方向を切り替える手段を有することを特徴とする半導体処理装置。
　【請求項５】
　反応室内部にウエハを収納し、反応室内を排気しながらガスを供給しかつ収納されたウェハを加熱あるいは冷却してウエハ表面への薄膜の形成、エピタキシャル成長、エッチングを行う半導体処理装置において、該反応室は収納されたウェハを挟んで互いに対向する位置にすくなくとも２個の開口部を有し、各開口部はそれぞれガス供給口と排気口とを有し、該ガス供給口および排気口が各々バルブを介してガス源および真空ポンプに接続されていることと、処理の途中で反応室内のガスの流れ方向を切り替える手段を有し、この反応室内のガスの流れ方向を切り替える手段は、ガスの流れを切り替える際に、まず排気口を一方の開口部の排気口から他方の開口部の排気口へ徐々に切り替え、これに続いてガス供給口を該他方の開口部のガス供給口から前記一方の開口部のガス供給口へ徐々に切り替えるものであることを特徴とする半導体処理装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、半導体製造プロセスにおいて、ウエハ基板表面に金属膜、金属シリサイド膜、酸化膜、窒化膜、あるいは不純物などをドープしたシリコン膜などの薄膜を形成する熱ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、ウエハ基板上に単結晶層を成長させるエピタキシャル成長装置、薄膜を所定のパターンにエッチングするドライエッチング装置等の半導体処理装置に係り、特にガス供給とウエハ加熱に配慮した半導体処理装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　熱ＣＶＤ，プラズマＣＶＤによって形成される薄膜およびエピタキシャル成長層の厚さや特性は、ウエハや反応室の温度，ガス（原料ガス，反応生成物，中間体，ラジカルなど）の濃度に大きく依存している。また、ドライエッチングでは、エッチングガスをプラズマで分解して得られるラジカルや反応生成物の濃度がエッチング速度に大きな影響を与える。このため、ウエハ温度の均一化とガス濃度の均一化がこれらのプロセスの重要な課題になっている。以下、熱ＣＶＤ装置を主として従来技術を説明する。
　【０００３】
　熱ＣＶＤ装置はバッチ式と枚葉式に大別できる。バッチ式の縦形ＣＶＤ装置は、縦形の円筒加熱炉内に設けた反応管の内部に水平に保持した多数枚のウエハを挿入し、ガスを供給して膜を生成するホットウォール式装置（反応室の壁面全体が高温になる装置）である。通常ガスを反応管の下部から供給するため、ガスが上方に流れる間に反応が進んでガス濃度が変化し上下のウエハ間に膜厚の差ができるので、加熱炉内に温度勾配をつけてその影響を補正していた。また例えば、特開平４−３４３４１２号公報には成膜の途中で反応管内を下から上に流していたガスの流れ方向を上から下に切り換えるようにした技術が開示されているし、特開昭６３−８２９９号公報には、平行平板ヒータで構成された加熱炉内にウェハを垂直に保持して処理する技術が示されている。さらに、特開昭６３−２３２４２２号公報には、縦型の円筒炉内にウェハを水平に挿入して加熱する拡散装置が示されている。
　【０００４】
　枚葉熱ＣＶＤ装置は水冷された反応室の中で、ランプによって直接ウエハを加熱するか、ヒータあるいはランプ等で加熱されたサセプタ上にウエハを載せて加熱し、ガスを供給して膜を生成するコールドウォール式の装置である。バッチ式と異なりガスの濃度変化によるウエハ間の膜厚ばらつきはないが、ウエハ面内の膜厚分布を低減するため、ウエハを回転させたり、ウエハ上部からシャワー状にガスを供給するといった方法が用いられていた。また例えば、特開平４−２５５２１４号公報には、加熱用ランプの形状及び配列を工夫することによりウェハ温度を均一にする技術が示されている。
　【０００５】
　プラズマＣＶＤ装置は、サセプタ加熱の熱ＣＶＤ装置と基本的に同じ構造であり、さらにプラズマを発生させるために上部電極が設けられている。ガスの供給方法には、反応室の側壁に設けた複数の導入口からウエハ中心に向けて供給する方法、上部電極に多数の小さな穴を設けてここからシャワー状にガスを供給する方法があった。また、特開昭６３−１０２３１２号公報には、ウェハとサセプタの間にＨｅガスを一定圧力で供給することによりウェハ温度の変動を防止する技術が示されている。
　【０００６】
　ドライエッチング装置は、大きく平行平板形プラズマエッチング装置とマイクロ波エッチング装置に分けられる。平行平板形プラズマエッチング装置は、プラズマＣＶＤ装置のウエハ加熱機構が冷却機構に置き換わった装置で供給するガスが異なるだけである。マイクロ波エッチング装置は、平行平板形プラズマエッチング装置から上部電極を取り去り、ここからマイクロ波を導入するための導波管が設けられている。エッチングガスはエッチング室の側面に設けられた複数の導入口からウエハ中心に向けて供給されることが多い。
　【０００７】
　【発明が解決しようとする課題】
　これら従来技術による装置には、以下のような問題があった。
　【０００８】
　バッチ式の縦形ＣＶＤ装置で、加熱炉内に温度勾配をつけてウエハ間の膜厚ばらつきを低減する方法は、何度も試行錯誤を繰り返し最適な炉内温度分布を見つける作業が必要であり、さらに通常のヒータ分割（現状の装置では４ゾーン）では十分に満足できる温度分布が得られない場合があった。これを解決するため、成膜の途中でガスの流れを逆向きに切り替える方法（特開平４−３４３４１２号公報参照）が考案されていたが、加熱炉、反応管の構造、およびウエハの位置などがガス流れに対して対称ではないので、ガスの切り替えだけでは上下のウエハの膜厚ばらつきを十分に低減することが難しかった。
　【０００９】
　コールドウォール式の枚葉熱ＣＶＤ装置（ランプ加熱，サセプタ加熱いずれも）では、ウエハに対して加熱源の温度をかなり高く設定する必要があるので（熱非平衡状態）、ウエハの放射率が変わると（表面に形成された膜の種類や厚さ、あるいは不純物濃度の違いによって、波長に対する特性が変化する。）温度再現性が悪くなるという問題があった。これを解決するため、放射温度計を使ってウエハ温度を直接測定し加熱量を制御する方法が考案されていたが、ウエハ表面に膜が形成されることによって放射率が変化するため、大きな測定誤差が生じ実用的ではなかった。さらに、サセプタ加熱では介在するガスを通じてサセプタからウエハに熱が伝わるため、反応室内の圧力やガスの種類、ウエハとサセプタの隙間などによって伝熱量が変わりウエハ温度が変化するという問題があった。この問題を解決するため、ウエハとサセプタの間にＨｅガスを一定圧力で供給する方法（特開昭６３−１０２３１２号公報参照）が考案されていたが、ウエハが浮き上がらないように周辺を押さえる必要があるため、それによってウエハ周辺の温度が下がるという問題があった。また、ランプ加熱、サセプタ加熱の装置は消費電力が大きいという問題があった。これに対しコールドウォール式装置の欠点を解消するものとして、縦形角形炉内に垂直に保持したウエハを挿入して加熱する装置（特開昭６３−８２９９号公報参照）、縦形円筒炉内にウエハを水平に挿入して加熱する装置（特開昭６３−２３２４２２号公報参照）が考案されていた（いずれもホットウォール式装置）。しかし、ウエハを支える石英治具が温まりにくいため、ウエハ面内で治具が接触する部分の温度上昇が遅くなり、温度均一性が悪くなるという問題があった。さらに、ハンドリングの問題からマルチチャンバへの対応が困難であった。
　【００１０】
　プラズマＣＶＤ装置、ドライエッチング装置において、反応室側壁の複数の導入口からウエハ中心に向けてガスを供給する方式では、ウエハ中心に反応生成物などが滞留しやすいため、膜厚やエッチング速度の不均一を生じやすかった。一方、上部電極の穴からシャワー状に供給する装置では、穴の付近でプラズマが異常放電をすることがあった。また、穴の近傍に反応生成物が付着しやすく、異物の発生原因になるという問題があった。
　【００１１】
　本発明の目的は、成膜装置あるいはエッチング装置において均一なガス濃度および均一なウエハ温度および温度再現性が得られる装置構造を与え、均一で再現性の良い処理を可能にすることにある。
　【００１２】
　【課題を解決するための手段】
　上記の目的は、熱ＣＶＤ装置において抵抗加熱によるホットウォール式の枚葉式装置を実現することにより達せられる。具体的には、加熱炉を偏平な形状とし、この加熱炉内に同様に偏平な反応容器を入れ、この反応容器の内部に１枚乃至２枚のウエハを水平に挿入して加熱するとともに、反応容器内にガスを供給してウエハ表面に膜を堆積させることによって達成される。
特に、ウエハの１回の処理サイクル中、あるいは各サイクル毎に加熱炉の設定温度を変更する手段を含んでなり、加熱炉の設定温度は、ウエハに対面する中央部よりも周辺部が高く設定され、加熱炉の設定温度を変更する手段は、ウエハが挿入される第１の設定時間前に、周辺部の設定温度を下げる一方、中央部の設定温度を上げ、ウエハが挿入されてから第２の設定時間後に、中央部と周辺部の設定温度を元に戻す変更を繰り返すことを特徴とする。
　【００１３】
　一方、プラズマＣＶＤ装置、ドライエッチング装置において反応室に少なくとも２組のガス供給口と排気口とを設け、供給したガスがウエハ上を一方向に流れるようにし、成膜あるいはエッチングの途中でガスの流れ方向を切り替えて処理を進めることにより達成される。
　【００１４】
　【作用】
　熱ＣＶＤ装置において、・ホットウォール式であるため、ウエハと加熱炉内壁が熱平衡状態（両者の温度が等しい状態）になり、膜の種類や厚さによらずウエハ温度が一定に保たれ温度再現性が向上する。
　【００１５】
　・加熱炉が偏平形状で開口部からの放熱を低減できるため、小形の加熱炉でもウエハ面内の温度均一性がよい。これにより、ウエハを加熱炉内に挿入あるいは引き出すためのハンドリング機構を小型化できる。
　【００１６】
　・成膜の途中でガスの流れ方向を切り替えることにより、流れに沿った濃度変化によって生ずるウエハ面内の膜厚分布を低減できる。特に、加熱炉の中心に位置しガスの流れ（反応室のウェハを挟んで互いに対向する開口部を結ぶ線）に垂直な面に対して、反応管、ガス流路および加熱炉の構造が概略対称になっているため、前半と後半の膜厚分布が対称となり、結果として膜厚の均一性が非常に良くなる。
　【００１７】
　・矩形支持板の各辺がウエハ直径より大きいため、ウエハ周辺で膜厚が厚くなるのを防ぐことができる。また、形状が矩形であるため、ガスの流れに垂直方向のウエハ面内の膜厚分布を小さくすることができる。
　【００１８】
　・矩形支持板を常に加熱炉内に入れっぱなしにし、加熱炉内に挿入したウエハをこの支持板に移載して処理するので、ウエハが迅速に温度上昇し温度が均一になり易い。
　【００１９】
　・ウエハを概略水平に保持し、水平方向に移動させて加熱炉内に挿入する構造であるため、ハンドリングが簡単で、マルチチャンバ方式への対応が容易になる。また、プラズマＣＶＤ装置、ドライエッチング装置において、・ウエハ表面をガスが一方向に流れるため、反応生成物を速やかに排気できる。このため、ウエハ中央に反応生成物が滞留することがなくなる。
　【００２０】
　・ガス導入口および排気口を途中で切り替えガスの流れ方向を変えて処理することにより、ウエハを回転させるのと同じ効果をより簡単に得られ、膜厚あるいはエッチング量の均一化が達成できる。
　【００２１】
　・上部電極にガスを流す穴をあける必要がないため電極の構造が単純になり、プラズマ異常放電が起きにくい。
　【００２２】
　【実施例】
　以下、本発明の第１の実施例を図を用いて説明する。図１は本発明を適用したＣＶＤ装置の加熱炉を上方から見た断面平面図、図２は加熱炉を側方から見た断面図である。図示のＣＶＤ装置は、軸線をほぼ水平にして配置され両端が開放された扁平な反応管２と、該反応管２の内部にほぼ水平に上下２層に配置された矩形の支持板８と、該反応管２の上下に反応管２を挟んで対向して配置され加熱炉を形成する平板状のヒータ１と、前記反応管２の両端に結合されたフランジ９ａ，ｂと、該フランジ９ａ，ｂの肉厚内に前記反応管２の軸線と垂直方向にかつ中心から図上上方に向かって形成されたガス供給口４ａ、ｂと、同じくフランジ９ａ，ｂの中心から図上上方に向かって形成された排気口５ａ、ｂと、前記ヒータ１の外側に設けられた断熱材７と、前記フランジ９ａ、ｂの外側に結合され該フランジ９ａ、ｂの中心開口に当面するゲートバルブ１０ａ、ｂと、を含んで構成されている。
　【００２３】
　本装置では、反応管２の中にウエハ３が水平状態で挿入され、支持板８に載置される。載置されたウエハ３はヒータ１により加熱され、同時にガス供給口４ａ、ｂのいずれかからガスを供給しながら、同じく反応管２の両端に形成された排気口５ａ、ｂのいずれか（ガスが供給される側とウエハ３を挟んで反対側）から排気してウエハ３の表面に膜を生成したり、エピタキシャル成長を行う。支持板８は、上下２段に設けられており、各支持板８にはそれぞれ１枚のウェハが載置されるようになっていて、ウエハ３は１枚あるいは２枚同時に処理される。ガスはウエハ３の表面にほぼ平行に流れる。ヒータ１は複数に分割され、ウエハ３の温度分布が均一になるように各々発熱量が調整される。ヒータ１の外側には断熱材７が設けられ、周囲への放熱を減らし消費電力を低減するように考慮されている。
　【００２４】
　反応管２の両端にはフランジ９ａ、ｂを介してゲートバルブ１０ａ、ｂが設けられ、ウエハ３は一方のゲートバルブ１０ａを開いた状態で該ゲートバルブ１０ａを通してフォーク１１に載せられて反応管２の内部に挿入される。挿入されたウエハ３はフォーク１１から支持板８に移し換えられ、フォーク１１を引き抜いた後ゲートバルブ１０ａが閉じられてガスが流され、成膜が行われる。なお、支持板８はフォーク１１の動作範囲を切り欠いてある。
　【００２５】
　本実施例のようにウエハを２枚同時に処理する場合は、支持板８は透明な石英製が望ましい。ウエハを同時に１枚処理する場合はシリコン製、ＳｉＣ製、ＳｉＣあるいはポリシリコンがコーティングされた石英製などの不透明な材質でもよい。支持板８の下側には少なくとも３個の脚８ａ（図示せず）が、フォーク１１の動作範囲に干渉しない位置で、かつできるだけウエハ３から離れた位置に設けられる。ウエハを同時に２枚処理するときは、下の支持板８を反応管２の下側壁の内面に置き、その上に上の支持板８を置く。上下の支持板８は一体物として製作しともよい。また、上下のウエハの膜厚を等しくするには（温度が同じだと仮定して）、上側ウエハ３の表面から反応管２上壁内面までの距離と、下側ウエハ３の表面から上側支持板８の下の面までの距離を等しくすることが重要である。これは、ウエハ３の表面に形成される膜の成長速度が、膜が成長する面の面積とその周囲のガスが反応する空間の体積の比に依存するからである。したがって、支持板８の脚８ａの長さは、この条件が満たされる長さとなっている。
　【００２６】
　また、支持板８と反応管２の材質は同じにする方が望ましい（表面が同じ材質であればよい）。これは、材質によっては他の条件が同じでも成膜速度が異なる場合があるからで、支持板８と反応管２への成膜速度が異なれば、その付近の気体中のガス濃度が変わるから、結果として上下のウエハで成膜速度が変わってしまうことになる。
　【００２７】
　図３にヒータ１の分割例を示す。図示の例ではヒータ１は、ウエハの中心に対面するＣヒータと、この手前側（ウエハを挿入する側）のＦヒータと、奥側のＢヒータと、Ｃヒータの両サイドのＳヒータから構成される。Ｆ、Ｂヒータは反応管２の両側に設けられた開口部からの放熱を補うために、Ｃヒータより発熱密度を高くしてある。また、両サイドのＳヒータは、Ｃヒータよりは高く、Ｆ、Ｂヒータよりは低い発熱密度にしてある。中央部のＣヒータは概略ウエハと同じ大きさにすることが望ましい。
　【００２８】
　図４に反応管形状の一例を示す。成膜中は反応管２の内部は数Ｔｏｒｒ以下に減圧されるため、反応管２は１気圧の外圧に耐えられなければならない。本実施例のＣＶＤ装置で径２００ｍｍのウエハ３を２枚同時に処理する場合、反応管２の内部寸法として幅３００ｍｍ×奥行き５００ｍｍ×高さ４０ｍｍ程度の大きさが必要となる。反応管２は石英で製作されることが多いが、この大きさで１気圧の外圧に耐えるには、反応管２の厚さは少なくとも１０ｍｍ以上必要である。しかも、１０ｍｍの厚さでは、側面中央に石英の引張強度とほぼ同じ引張応力が生ずるため安全率が１となり、製作時に欠陥があれば破損する恐れが高い。バッチ式と同程度の強度（バッチ式の縦形ＣＶＤ装置では反応管の形状を円筒状にできるため、４〜６ｍｍ程度の厚さで安全率３〜５程度の強度が容易に得られる）を得るには、反応管２の厚さを２０ｍｍ以上にしなければならなかった。しかし、このような厚い石英板を溶接して反応管２を製作することは実現困難であった。本実施例の反応管２は図４に示すように外側に一定間隔で石英の補強リブ２ａを環状に設け、石英製の反応管本体に溶接したものである。このような構造にすることによって、反応管２の側面に生ずる応力を低減できる。
　【００２９】
　図５に反応管２の内側に石英の補強板２１を入れた他の実施例を示す。補強板２１は石英の他、ＳｉＣ、Ｓｉ等の耐熱性材料で作ってもよい。補強板２１は平板状に形成され、その両端はフランジ９ａ、ｂに固定ブロック２２で固定され、補強板２１の反応管内面に対向する面に設けた突起２１ａが、反応管２の内面中央部に接触するように反応管内面に平行に保持される。補強板２１の厚さは使用する材料によって適当な厚さが選ばれる。外圧によって反応管２に生ずるたわみは中央部が最も大きくなるため、ここを補強板２１で支持することで反応管２の側面に生ずる応力を低減できる。
　【００３０】
　本発明の一つの要点である加熱炉を偏平な形状にする理由は、それによって開口部を小さくして放熱を低減し、小さな加熱炉でもウエハ３の温度を均一にできるからである。ここで、図１及び図２に示すＣＶＤ装置において、炉内長（ウエハの挿入方向に対して断熱材の内側から内側までの長さ）と開口部の高さの比が少なくとも５より大きくなる程度に開口部の高さを低くした偏平形状が望ましい。次に、開口部の高さを低くするための加熱炉構造について説明する。図６は本発明の加熱炉の構造を示す外形図である。一体型の加熱炉の場合、図４および５に示した反応管２を炉内に入れるためには、少なくとも補強リブが通る大きさの開口部が必要である。しかし、図６に示すように加熱炉を複数に分割することによって、開口部を補強リブより小さくすることができる。図６の（ａ）に示す実施例はヒータ１からなる加熱炉本体と、その軸方向両端に付けた断熱板１２から構成されており、断熱板１２は上下に２分割されている。反応管２は断熱板１２をはずした状態で炉内に挿入され、そのあとで断熱板１２が加熱炉本体１に固定金具１３により取り付けられる。上下の断熱板１２の隙間（炉口１４）は、補強リブ２ａを除いた反応管２本体が通る大きさにしてある。断熱板１２は固定金具１３により加熱炉本体に脱着可能に取り付けられる。図６（ｂ）は加熱炉本体が上下に２分割され、上側ヒータをはずし下側ヒータに反応管２を設置し、上から上側ヒータをかぶせて加熱炉を構成するようにした例である。
　【００３１】
　図７は図１に示した実施例のガス供給系と、排気系の系統図である。反応管２の軸方向両側にフランジ９ａ、ｂを設け、フランジ９ａにガス供給口４ａと排気口５ａが、フランジ９ｂにガス供給口４ｂと排気口５ｂが、それぞれ取り付けられている。ガス供給口４ａ、ｂはバルブ１７ａ、ｂを通してガス源１５に、排気口５ａ、ｂはバルブ１７ｃ、ｄを通して真空ポンプ１６に各々接続されている。ウエハ３は反応管２の中に挿入して加熱され、ウエハ３が所定の温度に達した後で所定時間ガスが流されて成膜が行われる。
　【００３２】
　成膜の前半では、バルブ１７ａ、１７ｄを開け、バルブ１７ｂ、１７ｃを閉じてガスが供給される。この時は反応ガスは図中の黒い矢印のように反応管２内を左から右に流れる。成膜の前半が終了したら次に、バルブ１７ａおよび１７ｄが閉じられ、バルブ１７ｂ、１７ｃが開かれる。その時、ガスは図中の白い矢印のように反応管２内を右から左に流れる。
　【００３３】
　成膜時間を短くするという点からは、バルブ１７ａ，ｂ，ｃ，ｄの開閉切り替えを短時間で行う方が望ましいが、反応管２内の圧力およびガスの流れが急激に変化して反応管２の開口部付近に付着した反応生成物が剥離するなどの問題が生ずる場合もある。この場合には以下の手順でガスを切り替える。
　【００３４】
　（１）排気口５ａを徐々に閉じ、排気口５ｂを徐々に開ける。
　【００３５】
　（２）排気口５ａが完全に閉じ、排気口５ｂが完全に開いたら、ガス供給口▲４▼ａを徐々に開け、ガス供給口４ｂを徐々に閉じる。
　【００３６】
　（３）この間、圧力センサ２３で反応管２内の圧力を測定し、ガスコントローラ２４は反応管２内の圧力が一定になるようにバルブ１７ａ、ｂ、ｃ、ｄの開度を調整する。
　【００３７】
　反応管内のガスの流れ方向を切り替えない場合の、ウエハに形成される膜の成膜速度分布を図８に示す。ＮＨ３とＳｉＨ２Ｃｌ２を用いてＳｉ３Ｎ４膜を付けた場合の、成膜速度分布を計算で求めた結果である。ｄｘはガス入り口からガス流れ方向に距離ｘの位置での膜厚、ｄｏはガス入り口での膜厚をそれぞれ示す。ガスの流速を早くして（流量を増やして）、供給したガスの中で反応で消費される割合を少なくすれば、例えば一点鎖線で示されるように、ほぼ均一な膜厚分布が得られるが、（１）ガスを多量に消費する。
　【００３８】
　（２）ガスでウエハが冷却され面内の温度均一性が損なわれる。
　【００３９】
等の問題がある。
　【００４０】
　ガスの流れを途中で切り替えた場合の同様の計算結果を図９に示す。図から成膜の前半と後半の成膜速度分布が重ね合わされることにより、より低いガス流量（流速１２．０ｍ／ｓｅｃ）で均一な厚さの膜が得られることがわかる。ここで特に膜厚分布を均一にするのに重要な点は、前半と後半の成膜速度分布を中心位置に対して対称にすることである。これには、装置の構造を対称にし、ガスの流れ、濃度、温度分布等を、ウェハの反応管軸方向中心位置に対して対称にすることが重要である。本実施例に示す枚葉ＣＶＤ装置では、ヒータ１および反応管２の構造が反応管軸方向中心位置に対して完全に対称になっているため、膜厚の均一性が従来より格段に良くなる。
　【００４１】
　ガスの切り替え周期は、仮にウェハ３の温度が定常に達していれば、成膜の前半と後半で切り替えるだけでよい。しかし後述するようにウェハ３の温度が成膜中にも変化していく場合には、より短い周期で切り替える必要がある。
　【００４２】
　図１０は本発明の第２の実施例を示し、縦形ＣＶＤ装置において、開口部を２つ有し加熱炉および反応管２の構造を上下対称とした例である。図１０に示す実施例は反応管２の上側にも下側と同様に開口部を設け、上側開口部と下側開口部にキャップ１８が取り付けられている。ウエハ３は従来の装置と同様に下から挿入され、その下には上側と同じキャップ１８が取り付けられる。ヒータは例えば４ゾーン分割とし、中央部の２ゾーンと端の２ゾーンに分け、ウエハの温度分布が上下対称になるようにしている。また、ガスの流れは前半下から上へ流れるようにした場合、後半は上から下へ流れるようにする。構造が上下対称になっているので重力の影響以外は全く上下対称の流れである（低圧プロセスであるため重力の影響は小さい）。これによって先に示した第１の実施例の枚葉ＣＶＤ装置と同様にウエハ間の膜厚均一性が向上する。
　【００４３】
　なお、上記の二つの実施例では反応管２に２つの開口部がある場合について説明したが、開口部が３箇所以上あって適時ガスの供給口および排気口をかえ、ガスの流れ方向を３方向以上に変化させてもよい。例えば、中央にガス供給口４ｃを設け、このガス供給口４ｃからガスを供給し、両端の排気口５ａ、ｂから排気する工程を前記の２つの工程に加えてもよい。これによってウエハ３中央での膜厚の低下を補正し、さらに膜厚分布を均一にできる。
　【００４４】
　また、ガスの拡散が速い場合には、枚葉ＣＶＤ装置では図１１に示すように、バルブ１７ａ、ｂ、ｃ、ｄを全て開放し、ガス供給口４ａ、４ｂから導入したガスが排気口５ａ、５ｂからすぐに排気されるようにし、ウエハ３へは拡散だけでガスが供給されるようにしてもウエハ３面内の膜厚は均一になる。
　【００４５】
　さらに、本実施例では図１に示すように支持板８が矩形であるため、ガスの流れ及び流れに沿ったガス濃度の分布がウエハ中央と端（図１では上側あるいは下側）でほぼ同じになる。このため、流れに垂直な断面におけるウエハ面内の膜厚分布が小さくなる。また、先に説明したように、２枚のウエハ３を同時に処理する場合、上側ウエハ３の上面と反応管２の上壁内面と、下側ウエハ３の上面と上側支持板８の下面の間隔を等しくする必要がある。これにより、上下のウエハ３に対するガス流れ及びガス濃度がほぼ同じになり、２枚のウエハの膜厚差を小さくできる。
　【００４６】
　次に、ウエハ面内の温度分布を低減する方法について説明する。図１に示す枚葉ＣＶＤ装置内にウエハ３を挿入した時のウエハの温度（図の（ａ））と、ヒータの温度（図の（ｂ））およびウエハの中央を基準にした温度差（図の（ｃ））の時間変化を図１２に示す（径２００ｍｍのウエハを炉内に挿入し、定常状態に達した時点でウエハ温度偏差が所定温度に対し±１℃の範囲に入るようにヒータ設定温度を調整した場合）。ウエハ３の温度は加熱炉内に挿入した直後は急激に上昇し、約１分でほぼ定常温度に達し、さらにこの後徐々に上昇して炉内温度に近づく。ヒータは冷たいウエハ３が挿入されるため一旦温度が下がり、数分間経過した後で元の温度に回復している。ここでウエハ３に直接正対するＣヒータの温度低下が最も大きい。これらが原因となってウエハ３は奥および側方の温度上昇が速く、続いて手前、中央と言う順序になる。
　【００４７】
　ウエハ３の温度分布を低減するには、中央の温度上昇を速くすることが効果的である。したがって、例えばウエハ３が挿入される時点まで、Ｃヒータの設定温度を高くしておく、あるいはＢ、Ｓヒータの設定温度を低くしておくとよい。このような温度制御を行った場合のウエハ３の温度変化を図１３に示す。ウエハ中央の温度上昇が速くなり、成膜を開始する時点でのウエハ面内の温度分布が小さくなっている。
　【００４８】
　ここでは各ヒータの設定温度をウエハ３を挿入する時点で切り替える例について述べたが、これ以外の時点でもよく、また１回の処理中に複数回ヒータ設定温度変更を行ってもよい。
　【００４９】
　その一例を図１４〜１７に示す（１サイクル＝６分３０秒）。
　【００５０】
　これは、（１）１枚目のウエハが入る前に設定温度を変更する。（周辺ヒータＢ、Ｆ、Ｓの温度を下げ、中央ヒータＣの温度を上げる。）
（２）ウエハが挿入されてから一定時間経過後設定温度を元に戻す。
　【００５１】
（３）ウエハ引出の一定時間前（２枚目のウエハが入る前）に、１枚目のウエハが入る前と同様に設定温度を変更する。
　【００５２】
（４）上記（１）から（２）の手順を繰り返す。
　【００５３】
という手順（以後、この手順に基づいてヒータ設定温度を変更した場合において、それぞれ設定温度が一定の間をイベントと呼ぶ）からなり、あらかじめ各ヒータの設定温度の変更パターンは決めておく（フィードフォワード制御）。
　【００５４】
　また、図１２よりウエハを挿入した後、ヒータ温度が定常状態に回復するのに５〜６分かかることがわかる。これ以下の時間で処理が繰り返されると、２回目以降の処理では徐々に炉内温度が変化する（多くの場合は下がる。）。このため、処理回数によってヒータの設定温度を徐々に上げ、処理温度の低下を補正する必要がある。この方法の一例を図１８に示す。ただし、Ｐ（ｉ，ｊ）は第ｉ枚目のウエハに対する処理、第ｊ番目のイベントを指すものとする。
　【００５５】
　設定温度の決め方は、（１）処理ｎ、イベントｊ−１の終了時点でのヒータ温度Ｔｍ（ｎ，ｊ−１）と、１枚目のウエハの処理の同時点におけるヒータ温度Ｔｍ（１，ｊ−１）の差ΔＴｍ（ｎ，ｊ−１）を求める。
　【００５６】
　（２）上記の温度差ΔＴｍ（ｎ，ｊ−１）から適当な係数ａ（ｊ），ｂ（ｊ）を用いて、次式より補正値ΔＴｓｅｔ（ｎ，ｊ）（最終イベントではΔＴｓｅｔ（ｎ＋１，１））を求め、これに続くイベントＰ（ｎ，ｊ）（最終イベントではＰ（ｎ＋１，１））の設定温度Ｔｓｅｔ（ｎ，ｊ）（最終イベントではＴｓｅｔ（ｎ＋１，１））を求める。
　【００５７】
　となり、式で表せばＴｓｅｔ（ｎ，ｊ）＝Ｔｓｅｔ（１，ｊ）＋ΔＴｓｅｔ（ｎ，ｊ）＝Ｔｓｅｔ（１，ｊ）＋ａ（ｊ）×ΔＴｍ（ｎ，ｊ−１）＋ｂ（ｊ）となる。
　【００５８】
　図１８はＢ（奥側）ヒータに対し第２および第４イベント終了時点で上記の制御を行った例であり、他のヒータについても同様の制御を行えばよい。
　【００５９】
　次に、熱ＣＶＤ装置以外に本発明のガス供給方法を適用した実施例を示す。図１９に本発明によるプラズマＣＶＤ装置の断面を示す。図示の装置は、両端が閉じられた円筒状をなし軸線を縦にして配置された反応室２６と、該反応室２６にウェハ載置面を水平にして内装されたサセプタ２６と、該サセプタ２６のウェハ載置面に電極面を対向させて配置された上部電極２７と、該上部電極２７の電極面の延長面とサセプタ２６のウェハ載置面の延長面が反応室２６の壁面と交わる線で挟まれた反応室２６の壁面部分に形成された複数の開口と、該複数の開口それぞれに接続されたガス供給口４ａ，ｂ，ｃ，ｄ，…及び排気口５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，…とを含んで構成されている。サセプタ２６のウェハ載置面の下方には、ヒータ１が配置されている。
　【００６０】
　上記構成の装置において、ヒータ１を組み込んだサセプタ２５の上（ウェハ載置面）にウエハ３を載せてヒータ１で加熱し、反応室２６の側壁に設けたガス供給口４ａからガスを供給し、排気口５ｂから排気し、上部電極２７とウエハ３の間に高周波電圧を供給してプラズマを発生させて、ガスを分解しウエハ３の表面に膜を形成する。成膜の途中でガス供給口４ｂからガスを供給し、排気口５ａから排気するようにガスの流れを切り替える。これにより、ウエハ３上のガスの流れにより反応に伴って発生する反応生成物を速やかに排気することができ、さらにウエハ３面内の膜厚分布も小さくできる。さらに、ガスをガス供給口４ｃから供給し、手前右側に位置する排気口５ｆ（図示せず）から排気する行程、ガス供給口４ｄから供給し、手前左側に位置する排気口５ｅ（図示せず）から排気する行程、および各々その反対方向にガスを流す行程を追加してもよく、特にガス供給口および排気口の数を限定するものではない。なお、何らかの理由でホットウォール式のＣＶＤ装置が利用できないプロセスには、図１０に示すプラズマＣＶＤ装置から上部電極２７を除いた熱ＣＶＤ装置を用いれば膜厚の均一化に効果がある。
　【００６１】
　図２０は本発明による平行平板形プラズマエッチング装置の断面を示す図である。図示の装置は、図１９に示した装置のサセプタ２６に代えて、上面をウェハ載置面を兼ねる電極面とした下部電極２８を設けたもので、該ウェハ載置面下方の下部電極内に、冷媒流路２９が形成されている。他の構成は図１９に示した装置と同様なので同様の符号を付し、説明は省略する。上記構成の装置において、下部電極２８のウェハ載置面（電極面）にウエハ３を載せ、反応室２６の側壁に設けたガス供給口４ａからエッチングガスを供給し、排気口５ｂから排気し、上部電極２７とウエハ３の間に高周波を供給してプラズマ発生させて、エッチングガスを分解しウエハ３の表面に形成された膜をエッチングする。下部電極２８に設けられた冷媒流路２９に冷媒が流され、ウエハ３が所定の温度になるように冷却される。エッチングの途中でガス供給口４ｂからエッチングを供給し、排気口５ａから排気するようにガスの流れを切り替える。これにより、プラズマＣＶＤ装置と同様に反応生成物を速やかに排気でき、ウエハ３面内のエッチング速度の分布も小さくなる。さらに、プラズマＣＶＤ装置の実施例で述べたように、これとは異なった方向からガスを流す行程を加えてもよい。
　【００６２】
　図２１はＳＴＣ（Ｓｔａｃｋｅｄ　Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）構造のＤＲＡＭセルの模式図である。このようなＤＲＡＭの製造プロセスにおいて、本発明による熱ＣＶＤ装置を用いて形成される膜には、ゲート電極配線に用いられるポリシリコン膜あるいはリンドープポリシリコン膜、層間絶縁膜として用いられるリンガラス膜、キャパシタ絶縁膜として用いられるＳｉ３Ｎ４膜などがある。この中で特に最近膜厚の均一化が必要になっているのはキャパシタの形成行程で、絶縁膜Ｓｉ３Ｎ４の薄膜化と自然酸化膜を抑制することが重要な課題になっている。本発明による成膜装置、エッチング装置を用いて、このキャパシタの形成行程に対する有効性について説明する。本発明による枚葉熱ＣＶＤ装置の基本性能として、従来の装置よりウエハ間の温度やガス濃度のばらつきによる膜厚の不均一が小さいため、キャパシタ膜の厚さをより薄く設計しキャパシタの蓄電容量を増やすことができる。さらに、本発明によるＣＶＤ装置、エッチング装置を組み合わせてマルチチャンバ装置（複数の処理装置を中央チャンバに接続し、その中に配置されたハンドリングロボットによってウエハを各処理装置に挿入し、成膜やエッチング等の処理を連続して行う装置。ウエハを大気にさらすことなく連続して処理を行える。）を構成し、（１）熱ＣＶＤ装置で第２層ゲート電極配線のポリシリコンの成膜を行い、（２）エッチング装置で第２層ゲート電極配線を所定のパターンにエッチングし、（３）その上に熱ＣＶＤ装置でキャパシタ絶縁膜Ｓｉ３Ｎ４膜の成膜を行い、（４）さらに次の反応室で第３層ゲート電極配線のポリシリコンの成膜を行う、という手順でウエハを大気に触れさせずにキャパシタを形成することにより、ポリシリコンゲート電極配線とキャパシタ絶縁膜Ｓｉ３Ｎ４の間に自然酸化膜が成長せず、さらにキャパシタの蓄電容量のばらつきを小さくするのに効果的である。このように、本発明による成膜あるいはエッチング装置を用いることにより、キャパシタの蓄電容量を増やすことが可能になり、これによってＤＲＡＭ動作時のＳＮ比が向上し、かつリフレッシュ時間を長くすることができる。
　【００６３】
　【発明の効果】
　本発明によれば、ＣＶＤプロセスにおける成膜時のウエハ面内およびウエハ間の膜厚の均一性、膜質の均一性を向上できる。また、原料ガスおよび電力の消費量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　本発明の第１の実施例の加熱炉を上方から見た水平断面図である。
　【図２】
　本発明の第１の実施例の加熱炉を側方から見た縦断面図である。
　【図３】
　本発明の第１の実施例のヒータ分割を示す斜視図である。
　【図４】
　本発明の第１の実施例の反応管の形状を示す斜視図である。
　【図５】
　本発明の第１の実施例の反応管の形状の他の例を示す斜視図である。
　【図６】
　本発明の第１の実施例の加熱炉の構造例を示す平面図及び側面図である。
　【図７】
　本発明の第１の実施例のガス供給系と、排気系の系統図である。
　【図８】
　本発明の第１の実施例においてガスの流れを成膜の途中で切り換えない場合のウエハに形成される膜厚分布を計算した結果を示すグラフである。
　【図９】
　本発明の第１の実施例においてガスの流れを成膜の途中で切り替えた場合のウエハに形成される膜厚分布を計算した結果を示すグラフである。
　【図１０】
　本発明の第２の実施例である、ガスの流れを成膜の途中で切り替える縦形ＣＶＤ装置の断面図である。
　【図１１】
　本発明の第１の実施例において拡散が速い場合のガスの供給方法の例を示す図である。
　【図１２】
　本発明の第１の実施例におけるウエハおよびヒータの温度変化の例を示すグラフである。
　【図１３】
　本発明の第１の実施例においてフィードフォワード制御を行った場合のウエハおよびヒータの温度変化の例を示すグラフである。
　【図１４】
　本発明の第１の実施例におけるフィードフォワード制御の奥側ヒータの温度パターン例を示すグラフである。
　【図１５】
　本発明の第１の実施例におけるフィードフォワード制御の中央ヒータの温度パターン例を示すグラフである。
　【図１６】
　本発明の第１の実施例におけるフィードフォワード制御の手前側ヒータの温度パターン例を示すグラフである。
　【図１７】
　本発明の第１の実施例におけるフィードフォワード制御の横側ヒータの温度パターン例を示すグラフである。
　【図１８】
　本発明の第１の実施例における連続処理の場合の温度制御パターン例を示すグラフである。
　【図１９】
　本発明をプラズマＣＶＤ装置に適用した実施例の断面図である。
　【図２０】
　本発明を平行平板形プラズマエッチング装置に適用した実施例の断面図である。
　【図２１】
　ＳＴＣ（Ｓｔａｃｋｅｄ　Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）構造のＤＲＡＭセルの模式図である。
　【符号の説明】
　１　ヒータ　２　反応管
　２ａ　補強リブ　３　ウエハ
　４ａ、ｂ、ｃ、ｄ　ガス供給口
　５ａ、ｂ、ｃ、ｄ　排気口
　６　ＳｉＣ板
　７　断熱材
　８　支持板
　９ａ、ｂ　フランジ
　１０ａ、ｂ　ゲートバルブ
　１１　フォーク
　１２　断熱板
　１３　固定金具
　１４　炉口
　１５　ガス源
　１６　真空ポンプ
　１７ａ、ｂ、ｃ、ｄ　バルブ
　１８　キャップ
　２１　補強板
　２１ａ　突起
　２２　固定ブロック
　２３　圧力センサ
　２４　ガスコントローラ
　２５　サセプタ
　２６　反応室
　２７　上部電極
　２８　下部電極
　２９　冷媒流路