(57)【要約】【課題】基板が配置される位置による温度分布のばらつきを抑制させて、均一な膜厚での成膜を可能とする半導体製造装置、半導体製造方法及びプロセスチューブを提供すること。【解決手段】実施形態によれば、半導体製造装置は、チャンバ１、プロセスチューブ４、基板支持部５及びヒータ６を備える。ヒータ６は、プロセスチューブ４の周囲に設けられている。プロセスチューブ４の外表面の一部には、表面加工が施された表面加工領域８が設けられている。プロセスチューブ４は、表面加工が施されることで、表面加工領域８における熱の通過が、表面加工領域８以外の部分における熱の通過に対して抑制されている。表面加工領域８は、ヒータ６に対峙する外表面の部分のうち、ヒータ６の上下端と基板支持部５の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲内の位置に設けられている。【選択図】図１
2015072937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板への成膜のための反応ガスが導入されるチャンバと、
前記チャンバ内に設置され、前記反応ガスを使用する反応プロセスが実施される空間を構成するプロセスチューブと、
前記プロセスチューブ内の前記空間において前記基板を支持する基板支持部と、
前記プロセスチューブの周囲に設けられ、前記基板へ熱を供給するヒータと、を有し、
前記プロセスチューブの外表面の一部には、表面加工が施された表面加工領域が設けられ、
前記プロセスチューブは、前記表面加工が施されることで、前記表面加工領域における熱の通過が、前記表面加工領域以外の部分における熱の通過に対して抑制され、
前記表面加工領域は、前記ヒータに対峙する前記外表面の部分のうち、前記ヒータの上下端と前記基板支持部の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲内の位置に設けられていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記表面加工領域は、前記プロセスチューブを構成する材料の熱反射率に対し高い熱反射率をもつ反射膜が前記外表面に形成された領域とす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】
前記表面加工領域は、前記外表面に荒らし加工が施された領域とす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】
前記表面加工領域は、前記プロセスチューブを構成する材料の熱吸収率に対し高い熱吸収率をもつ吸収膜が前記外表面に形成された領域とす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５】
前記表面加工領域は、前記プロセスチューブの外周に沿って帯状に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記表面加工領域は、前記プロセスチューブの外周に沿う方向において一定のパターンをなして設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記表面加工領域は、縞状に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記表面加工領域には、前記プロセスチューブの外周に対し垂直な方向について前記熱の反射量を漸次変化させるグラデーションが施されていることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記プロセスチューブの前記外表面のうち、前記プロセスチューブの外周に沿う帯状をなす２以上の領域に、前記表面加工領域が設けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一つに記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
プロセスチューブ内の空間にて基板を保持し、
前記プロセスチューブの周囲に設けられたヒータから前記基板へ熱を供給し、
前記プロセスチューブ内の空間へ、前記基板への成膜のための反応ガスを導入し、
前記反応ガスを使用する反応プロセスを実施すること、を含み、
前記プロセスチューブの外表面の一部には、表面加工が施された表面加工領域が設けられ、
前記表面加工が施されることで、前記プロセスチューブのうち前記表面加工領域における熱の通過が、前記プロセスチューブのうち前記表面加工領域以外の部分における熱の通過に対して抑制され、
前記表面加工領域は、前記ヒータに対峙する前記外表面の部分のうち、前記ヒータの上下端と前記基板支持部の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲内の位置に設けられていることを特徴とする半導体製造方法。
【請求項１１】
基板への成膜のための反応ガスが導入されるチャンバ内に設けられ、前記反応ガスを使用する反応プロセスが実施される空間を構成するプロセスチューブであって、
前記プロセスチューブの外表面の一部には、表面加工が施された表面加工領域が設けられ、
前記表面加工が施されることで、前記プロセスチューブのうち前記表面加工領域における熱の通過が、前記プロセスチューブのうち前記表面加工領域以外の部分における熱の通過に対して抑制され、
前記表面加工領域は、前記ヒータに対峙する前記外表面の部分のうち、前記ヒータの上下端と前記基板支持部の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲内の位置に設けられていることを特徴とするプロセスチューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体製造装置、半導体製造方法及びプロセスチューブに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板上に結晶膜を気相成長させる半導体製造装置として、プロセスチューブ内に設置された複数の基板に対して一括して成膜処理を施すバッチ式の半導体製造装置が知られている。このバッチ式の半導体製造装置において、複数の基板に対して均一な温度分布を確保することが困難とされている。成膜反応の速度が温度に応じて異なることとなるため、基板が配置される位置による温度差が、生成される膜の厚さのばらつきを生じさせることになる。半導体製造装置には、チャンバ内の温度を制御するヒータが設けられている。しかし、このヒータは複数の基板が配置されている広い範囲に対する加熱を行うものであるため、基板が配置される位置ごとに対する高精度な温度調整を行うことが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３３３８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一つの実施形態は、基板が配置される位置による温度分布のばらつきを抑制させて、均一な膜厚での成膜を可能とする半導体製造装置、半導体製造方法及びプロセスチューブ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】
【０００５】
本発明の一つの実施形態によれば、半導体製造装置は、チャンバ、プロセスチューブ、基板支持部及びヒータを備える。チャンバには、基板への成膜のための反応ガスが導入される。プロセスチューブは、チャンバ内に設けられている。プロセスチューブは、反応ガスを使用する反応プロセスが実施される空間を構成する。基板支持部は、プロセスチューブ内の空間において基板を支持する。ヒータは、プロセスチューブの周囲に設けられている。ヒータは、基板へ熱を供給する。プロセスチューブの外表面の一部には、表面加工が施された表面加工領域が設けられている。プロセスチューブは、表面加工が施されることで、表面加工領域における熱の通過が、表面加工領域以外の部分における熱の通過に対して抑制されている。表面加工領域は、ヒータに対峙する外表面の部分のうち、ヒータの上下端と基板支持部の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲内の位置に設けられている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかる半導体製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は、表面加工領域が設けられているプロセスチューブの斜視図である。
【図３】図３は、第２の実施形態にかかる半導体製造装置に設置されるプロセスチューブの斜視図である。
【図４】図４は、表面加工が施されたプロセスチューブと、表面加工が施されていないプロセスチューブとにおける、膜厚差の変化について説明する図である。
【図５】図５は、第３の実施形態にかかる半導体製造装置に設置されるプロセスチューブの斜視図である。
【図６】図６は、第３の実施形態の第１変形例にかかる表面加工領域を示す平面図である。
【図７】図７は、第３の実施形態の第２変形例にかかる表面加工領域を示す平面図である。
【図８】図８は、第４の実施形態にかかる半導体製造装置に設置されるプロセスチューブのうち、表面加工領域を示す平面図である。
【図９】図９は、第５の実施形態にかかる半導体製造装置に設置されるプロセスチューブのうち、表面加工領域を示す平面図である。
【図１０】図１０は、第６の実施形態にかかる半導体製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図１１】図１１は、第７の実施形態にかかる半導体製造装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体製造装置、半導体製造方法及びプロセスチューブを詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる半導体製造装置の概略構成を示す断面図である。半導体製造装置は、チャンバ１、プロセスチューブ４、基板支持部５及びヒータ６を備える。半導体製造装置は、基板７上に結晶膜を気相成長させる。
【０００９】
プロセスチューブ４は、チャンバ１内に設置されている。プロセスチューブ４は、反応ガスを使用する反応プロセスが実施される空間を構成する。プロセスチューブ４は、例えば、石英部材を使用して構成されている。
【００１０】
プロセスチューブ４には、ガス排出口２を構成する開口と、ガス導入口３を構成する開口とが設けられている。ガス導入口３は、プロセスチューブ４の側壁のうち、チャンバ１の底面に近い部分に設けられている。ガス排出口２は、プロセスチューブ４の上端に設けられている。基板７への成膜のための反応ガスは、ガス導入口３から、チャンバ１内のプロセスチューブ４へ導入される。プロセスチューブ４へ導入された反応ガスは、ガス排出口２からチャンバ１外へ排出される。
【００１１】
基板支持部５は、チャンバ１内に設置されたプロセスチューブ４の内部に配置されている。基板支持部５は、プロセスチューブ４内の、反応プロセスが実施される空間において、基板７を保持する。基板支持部５は、水平姿勢とされた複数の基板７を載置可能な多段棚構造を備える。基板支持部５は、複数の基板７を鉛直方向へ配列させた状態で保持する。プロセスチューブ４は、チャンバ１内において、基板７に対する反応プロセスが実施される反応空間と、反応空間の周囲の、ヒータ６が設けられている空間とを隔てる。
【００１２】
ヒータ６は、プロセスチューブ４の周囲に設けられている。ヒータ６は、プロセスチューブ４の側壁を介して、基板７へ熱を供給する。本実施形態にかかる半導体製造装置は、反応ガスとして、例えばＳｉＨ４等をガス導入口３から導入する。反応ガスを使用する反応プロセスがプロセスチューブ４内の空間で実施されることで、ヒータ６を使用して加熱されている基板７上に膜が生成される。半導体製造装置は、プロセスチューブ４内に設置された複数の基板７に対して一括して成膜処理を施す。
【００１３】
プロセスチューブ４の外表面には、表面加工領域８が設けられている。表面加工領域８には、ヒータ６からプロセスチューブ４内への熱の通過を、プロセスチューブ４を構成する材料における熱の通過に対し抑制する表面加工が施されている。プロセスチューブ４は、表面加工が施されることで、表面加工領域８における熱の通過が、表面加工領域８以外の部分における熱の通過に対して抑制されている。表面加工領域８には、例えば、熱の反射を促進させる表面加工が施されている。表面加工領域８にて熱の反射を促進させることで、プロセスチューブ４の外表面から内部への輻射熱の通過を抑制させることができる。
【００１４】
熱の反射を促進させる表面加工は、例えば、熱を反射させる反射膜を形成するための加工、荒らし加工などのいずれかとする。表面加工領域８は、例えば、熱反射性を持つ反射膜が外表面に形成された領域、あるいは外表面に荒らし加工が施された領域のいずれとする。
【００１５】
反射膜は、プロセスチューブ４を構成する材料の熱反射率に対し高い熱反射率をもつ。反射膜としては、例えば金属膜を使用する。金属膜は、例えば、金やアルミニウムの蒸着により形成されたもの、めっき処理により形成されたものなどとする。反射膜は、シリコンあるいは窒化ケイ素などのセラミック材料であっても良い。反射膜は、本実施形態で説明する以外に、熱の反射を促進可能ないずれの物質からなるものとしても良い。
【００１６】
荒らし加工は、例えばサンドブラスト加工とする。この他、荒らし加工は、例えば、砂刷り加工、化学エッチングによる加工などのいずれかとしても良い。
【００１７】
表面加工領域８は、プロセスチューブ４の外表面の一部に設けられている。表面加工領域８は、鉛直方向における範囲Ｈ内の位置に設けられている。範囲Ｈは、プロセスチューブ４の外表面のうち、ヒータ６に対峙する部分に含まれている。範囲Ｈは、ヒータ６に対峙する外表面の部分のうち、ヒータ６の上下端と基板支持部５の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲とする。
【００１８】
図１に示す断面図において、鉛直方向における範囲Ｈの上端は、ヒータ６の上端と、基板支持部５のうち最上部に配置された基板７の端とを結ぶ直線と、プロセスチューブ４の外表面との交点である。鉛直方向における範囲Ｈの下端は、ヒータ６の下端と、基板支持部５のうち最下部に配置された基板７の端とを結ぶ直線と、プロセスチューブ４の外表面との交点である。
【００１９】
さらに、本実施形態では、鉛直方向において表面加工領域８が設けられている範囲は、基板支持部５が複数の基板７を配列させている鉛直方向の範囲に含まれている。表面加工領域８は、プロセスチューブ４のうち、基板支持部５の一部に対峙させて設けられている。
【００２０】
図２は、表面加工領域が設けられているプロセスチューブの斜視図である。表面加工領域８は、プロセスチューブ４のうち円筒部分の一部を外周に沿って覆うように、帯状に設けられている。表面加工領域８は、反射膜が形成された領域、荒らし加工が施された領域のいずれとしても良い。
【００２１】
半導体製造装置は、ヒータ６の制御のみによって、複数の基板７に対して均一な温度分布を確保することは困難である。基板７における温度が高いほど、膜の生成速度が速くなることで、膜の厚みが増すこととなる。半導体製造装置は、鉛直方向における基板７の配置位置による温度差が要因となって、生成される膜の厚さにばらつきを生じさせることとなる。
【００２２】
本実施形態の半導体製造装置は、プロセスチューブ４のうち表面加工領域８を設ける位置及び範囲を、例えば、成膜試験から把握された膜厚分布に応じて決定可能であるものとする。表面加工領域８は、ヒータ６の位置と、基板支持部６のうち膜の厚みが増大していることが確認された部分とを結ぶ直線上の位置を含む範囲に施される。
【００２３】
プロセスチューブ４は、外表面のうち表面加工領域８を設けた部分にて輻射熱の反射率を向上させる。表面加工領域８を設けた部分で輻射熱の反射を促進させることで、プロセスチューブ４は、表面加工領域８から基板７への輻射熱の進行を抑制させる。プロセスチューブ４は、基板支持部６のうち、ヒータ６の位置と表面加工領域８の位置とを結ぶ直線上の位置を含む範囲内の基板７については、到達する輻射熱のエネルギーを減少させることで、温度の上昇を抑制させることができる。
【００２４】
第１の実施形態によると、半導体製造装置は、表面加工領域８を通じて熱が到達する基板７について、その他の基板７よりも温度の上昇を抑制させる。半導体製造装置は、表面加工領域８を通じて熱が到達する基板７については、その他の基板７よりも膜の成長速度を遅らせる。半導体製造装置は、基板７が配置される位置による温度分布のばらつきが少なくなるように表面加工領域８を設けることで、均一な膜厚での成膜を実施することができる。
【００２５】
半導体製造装置は、輻射熱の通過を抑制させる表面加工領域８を、プロセスチューブ４の外表面に施す。プロセスチューブ４の外表面に表面加工領域８を施すことで、半導体製造装置は、プロセスチューブ４の周囲のヒータ６から基板７へ向けての輻射熱の伝播を効果的に抑止できる。
【００２６】
仮に、プロセスチューブ４の内表面に表面加工領域８を設けることとした場合、表面加工領域８付近での反応ガスの消費量の変化などにより、反応プロセスに影響が及ぶことがあり得る。プロセスチューブ４の外表面に表面加工領域８を施すことで、反応プロセスへ影響が及ぶという問題を回避できる。
【００２７】
また、プロセスチューブ４の内表面に表面加工領域８を設けることとした場合、表面加工に起因するダストが発生した場合に、当該ダストが基板７に付着することが問題となる。プロセスチューブ４の外表面に表面加工領域８を施すことで、ダストの付着という問題を回避できる。
【００２８】
また、プロセスチューブ４の内表面に反射膜などの表面加工を施した場合、金属不純物や化学汚染物質がデバイスの歩留まりや信頼性に影響を及ぼす可能性がある。プロセスチューブ４の外表面に表面加工領域８を施すことで、金属不純物や化学汚染物質がデバイスの製造に影響を及ぼすという問題を回避できる。このように、反応ガスが流れる空間以外の位置に表面加工領域８を施すことで、プロセスへの悪影響を回避することができる。
【００２９】
表面加工領域８は、熱の反射を促進させる表面加工が施されたものであるほか、例えば、熱の吸収を促進させる表面加工が施されたものであっても良い。表面加工領域８にて熱の吸収を促進させることで、プロセスチューブ４の外表面から内部への輻射熱の通過を抑制させることができる。
【００３０】
熱の吸収を促進させる表面加工は、例えば、熱を吸収する吸収膜の蒸着とする。この場合、表面加工領域８は、熱吸収性を持つ吸収膜が外表面に形成された領域とする。吸収膜は、プロセスチューブ４を構成する材料の熱吸収率に対し高い熱吸収率をもつ。吸収膜は、プロセスチューブ４を構成する部材に対して熱の吸収を促進可能ないずれの物質からなるものとしても良い。
【００３１】
表面加工領域８を設けた部分で輻射熱の吸収を促進させることで、プロセスチューブ４は、表面加工領域８から基板７への輻射熱の進行を抑制させる。プロセスチューブ４は、基板支持部６のうち、ヒータ６の位置と表面加工領域８の位置とを結ぶ直線上の位置を含む範囲内の基板７については、到達する輻射熱のエネルギーを減少させることで、温度の上昇を抑制させることができる。
【００３２】
表面加工領域８は、ヒータ６に対峙する外表面の部分のうち、ヒータ６の上下端と基板支持部５の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲Ｈ内のいずれの位置に設けられたものであっても良い。
【００３３】
プロセスチューブ４は、石英部材以外を使用して構成されたものであっても良い。プロセスチューブ４は、例えば、カーボン、炭化ケイ素等の物質を使用して構成されたものであっても良い。カーボンあるいは炭化ケイ素を使用して構成されたプロセスチューブ４についても、外表面に表面加工領域８を施すことで、石英部材を使用して構成されたプロセスチューブ４の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
半導体製造装置は、例えば、各種ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposit）装置及び拡散装置のいずれかであっても良い。プロセスチューブ４は、例えば、各種ＣＶＤ装置及び拡散装置のいずれに使用されるものであっても良い。
【００３５】
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態にかかる半導体製造装置に設置されるプロセスチューブの斜視図である。第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。第２の実施形態では、プロセスチューブ４は、帯状に設けられた２つの表面加工領域１１を備える。
【００３６】
２つの表面加工領域１１は、ヒータ６に対峙する外表面の部分のうち、ヒータ６の上下端と基板支持部５の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲Ｈ（図１参照）内の位置に設けられている。２つの表面加工領域１１は、間隔を持たせて配置されている。表面加工領域１１は、反射膜が形成された領域、荒らし加工が施された領域、吸収膜が形成された領域のいずれであっても良い。
【００３７】
図４は、表面加工が施されたプロセスチューブと、表面加工が施されていないプロセスチューブとにおける、膜厚差の変化について説明する図である。図示するグラフにおいて、縦軸は膜厚差、横軸は鉛直方向における位置を表す。膜厚差とは、設計上における膜厚の理想値と、実際の成膜による膜厚の実測値との差とする。横軸は、プロセスチューブ４内の鉛直方向における位置を表すものとする。例えば、横軸の左方向はプロセスチューブ４における鉛直下方向を表し、横軸の右方向はプロセスチューブ４における鉛直上方向を表すものとする。
【００３８】
表面加工が施されていない、すなわち表面加工領域１１が無いプロセスチューブ４を使用して成膜を行った場合、プロセスチューブ４のうち基板支持部５が基板７を支持可能とする位置範囲のうち、例えば鉛直上側部分と鉛直下側部分とにおいて膜厚差が大きくなる。
【００３９】
これに対し、プロセスチューブ４のうち、膜厚差が大きくなることが認められた鉛直上側部分と鉛直下側部分とに、表面加工領域１１を設けたとする。かかる表面加工が施されたプロセスチューブ４を使用して成膜を行うことで、鉛直上側部分と鉛直下側部分とにおける膜厚差を低減させることが可能となる。
【００４０】
プロセスチューブ４は、鉛直上側部分と鉛直下側部分とで、輻射熱の反射を促進させて、温度の上昇を抑制させる。半導体製造装置は、鉛直上側部分と鉛直下側部分とにおいて膜の成長速度を遅らせることで、鉛直上側部分と鉛直下側部分とで膜厚差を小さくすることができる。
【００４１】
第２の実施形態によれば、半導体製造装置は、基板７が配置される位置による温度分布のばらつきを抑制させて、均一な膜厚での成膜を実施することができる。また、膜厚差の増大が２箇所以上において認められた場合、各箇所に対して表面加工領域１１を設けることで、膜厚分布を効果的に均一化することができる。プロセスチューブ４には、３つ以上の表面加工領域１１を設けることとしても良い。
【００４２】
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態にかかる半導体製造装置に設置されるプロセスチューブの斜視図である。第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００４３】
表面加工領域１２は、ヒータ６に対峙する外表面の部分のうち、ヒータ６の上下端と基板支持部５の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲Ｈ（図１参照）内の位置に設けられている。
【００４４】
第３の実施形態では、表面加工領域１２は、プロセスチューブ４の外周に沿う方向において一定のパターンをなして設けられている。例えば、プロセスチューブ４は、縞状に設けられた表面加工領域１２を備える。表面加工領域１２は、プロセスチューブ４のうち２つの帯状の領域において、それぞれ縞状に設けられている。表面加工領域１２は、帯状の領域の中で、一定の幅の縦縞をなしている。表面加工領域１２は、例えば、反射膜が形成された領域とする。
【００４５】
表面加工領域１２は、第２の実施形態において表面加工領域１１（図３参照）が設けられる領域と同様に、帯状の領域であるものとする。かかる帯状の領域では、表面加工領域１２をパターン状に設けることで、帯状の領域の全体を表面加工領域１２とする場合に比べて、膜厚の減少度合いを緩和させることができる。
【００４６】
基板７への成膜は、プロセスチューブ４の外周に沿う方向に基板７を回転させながら行われる。基板７に到達する輻射熱のエネルギーは、外周に沿う方向において表面加工領域１２が設けられている部分の割合に応じて調整されることとなる。外周に沿う方向における表面加工領域１２の間隔を広くするほど、表面加工領域１２を設けない場合の膜厚に近くなる。
【００４７】
第３の実施形態によれば、半導体製造装置は、基板７が配置される位置による温度分布のばらつきを抑制させて、均一な膜厚での成膜を実施することができる。また、表面加工領域１２をパターン状に設けることで、表面加工領域１２の間隔に応じて膜厚を調整することができる。
【００４８】
図６は、第３の実施形態の第１変形例にかかる表面加工領域を示す平面図である。図５に示す各表面加工領域１２が長方形をなしているのに対して、第１変形例にかかる表面加工領域１３は、鉛直下側へ底辺が向けられた三角形をなしている。本変形例においても、表面加工領域１３は、プロセスチューブ４の外周に沿う方向において一定のパターンをなして設けられている。表面加工領域１３は、例えば、反射膜が形成された領域とする。
【００４９】
図６における紙面横方向は、プロセスチューブ４の外周に沿う方向を示す。また、紙面縦方向は、プロセスチューブ４における鉛直方向を示す。表面加工領域１３が設けられている帯状の領域のうちの鉛直最下部は、外周に沿う方向の全体を表面加工領域１３が占めている。また、その帯状の領域のうち鉛直最上部は、外周に沿う方向において表面加工領域１３が占める部分は僅かとされている。この帯状の領域では、鉛直下側から鉛直上側へ向かうにしたがい、表面加工領域１２を設けない場合の膜厚に近くなるような調整がなされる。
【００５０】
図７は、第３の実施形態の第２変形例にかかる表面加工領域を示す平面図である。第２変形例にかかる表面加工領域１４は、楕円形をなしている。本変形例においても、表面加工領域１４は、プロセスチューブ４の外周に沿う方向において一定のパターンをなして設けられている。表面加工領域１４は、例えば、反射膜が形成された領域とする。本変形例においても、外周に沿う方向において表面加工領域１４が占める割合が多くなるほど、膜厚が減少することとなる。
【００５１】
第１及び第２変形例によれば、半導体製造装置は、表面加工領域１３，１４が設けられている帯状の領域の中で、表面加工領域１３，１４の形状に応じて、鉛直方向における位置ごとにおける膜厚を調整することができる。
【００５２】
パターンをなすように設けられる表面加工領域の形状、大きさ、位置は、所望とする膜厚の調整を行い得るように、適宜決定することができる。第３の実施形態の各表面加工領域は、プロセスチューブ４のうち１つの帯状の領域に設けることとしても良い。あるいは、表面加工領域は、プロセスチューブ４のうち３つ以上の帯状の領域のそれぞれに設けることとしても良い。
【００５３】
第３の実施形態の各表面加工領域は、一定なパターンをなす場合に限られず、ランダムなパターンをなすように変形させても良い。プロセスチューブ４において、各表面加工領域は、形状、大きさ、間隔、位置などの少なくとも１つを異ならせて設けられたものとしても良い。第３の実施形態の各表面加工領域は、反射膜が形成された領域とするほか、荒らし加工が施された領域、吸収膜が形成された領域のいずれかとしても良い。
【００５４】
（第４の実施形態）
図８は、第４の実施形態にかかる半導体製造装置に設置されるプロセスチューブのうち、表面加工領域を示す平面図である。第４の実施形態では、表面加工領域１５には、プロセスチューブ４の外周に対し垂直な方向について輻射熱の反射量を漸次変化させるグラデーションが施されている。
【００５５】
表面加工領域１５は、ヒータ６に対峙する外表面の部分のうち、ヒータ６の上下端と基板支持部５の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲Ｈ（図１参照）内の位置に設けられている。
【００５６】
図８における紙面横方向は、プロセスチューブ４の外周に沿う方向を示す。また、紙面縦方向は、プロセスチューブ４における鉛直方向を示す。表面加工領域１５は、プロセスチューブ４の外周に沿って帯状に設けられている。
【００５７】
例えば、荒らし加工による表面加工を施す場合、プロセスチューブ４の外表面における表面粗さを変化させることによって、表面加工領域１５におけるグラデーションが付与されている。図８では、表面加工領域１５のうち鉛直方向の上下両端から中央へ向かうに従い、表面粗さが大きくなることを示している。
【００５８】
表面加工領域１５では、鉛直方向の上下両端から中央へ向かうに従い、熱反射率が高くなる。表面加工領域１５では、その中央から鉛直上側へ向かうに従い、また中央から鉛直下側へ向かうに従い、表面加工領域１３を設けない場合における成膜の場合の膜厚と近い膜厚となるような調整がなされる。
【００５９】
第４の実施形態によれば、半導体製造装置は、基板７が配置される位置による温度分布のばらつきを抑制させて、均一な膜厚での成膜を実施することができる。また、表面加工領域１５にグラデーションを施すことで、表面加工領域１５の中で、グラデーションの付け方に応じて、鉛直方向における位置ごとにおける膜厚を調整することができる。
【００６０】
グラデーションは、荒らし加工によって付与されるものに限られない。例えば、反射膜あるいは吸収膜の蒸着による表面加工を施す場合、半透過性の膜を使用することとし、熱の透過率を漸次変化させることで、表面加工領域１５におけるグラデーションを付与することとしても良い。
【００６１】
第４の実施形態の表面加工領域１５は、プロセスチューブ４のうち１つの帯状の領域に設けることとしても良い。あるいは、表面加工領域１５は、プロセスチューブ４のうち３つ以上の帯状の領域のそれぞれに設けることとしても良い。
【００６２】
（第５の実施形態）
図９は、第５の実施形態にかかる半導体製造装置に設置されるプロセスチューブのうち、表面加工領域を示す平面図である。第５の実施形態では、表面加工領域１６は、プロセスチューブ４の外周に垂直な方向である鉛直方向において任意のパターンの縞状に設けられている。表面加工領域１６は、帯状の領域の中で、幅をランダムとした横縞をなしている。表面加工領域１６は、例えば、反射膜が形成された領域とする。
【００６３】
表面加工領域１６は、ヒータ６に対峙する外表面の部分のうち、ヒータ６の上下端と基板支持部５の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲Ｈ（図１参照）内の位置に設けられている。
【００６４】
表面加工領域１６が設けられている帯状の領域は、第２の実施形態において表面加工領域１１（図３参照）が設けられる領域と同様であるものとする。かかる帯状の領域では、表面加工領域１６をパターン状に設けることで、帯状の領域の全体を表面加工領域１６とする場合に比べて、膜厚の減少度合いを緩和させることができる。
【００６５】
第５の実施形態によれば、半導体製造装置は、基板７が配置される位置による温度分布のばらつきを抑制させて、均一な膜厚での成膜を実施することができる。また、半導体製造装置は、表面加工領域１６が設けられている帯状の領域の中で、表面加工領域１６の位置及び幅を適宜設置することで、鉛直方向における位置ごとに膜厚を調整することができる。
【００６６】
第５の実施形態の表面加工領域１６は、プロセスチューブ４のうち１つの帯状の領域に設けることとしても良い。あるいは、表面加工領域１６は、プロセスチューブ４のうち３つ以上の帯状の領域のそれぞれに設けることとしても良い。
【００６７】
第５の実施形態の各表面加工領域１６は、幅、間隔、数などをいずれもランダムとして設けるものとしても良い。プロセスチューブ４において、各表面加工領域１６は、幅、間隔、数などの少なくとも１つを共通としたパターンをなすように変形させても良い。第５の実施形態の表面加工領域１６は、反射膜が形成された領域とするほか、荒らし加工が施された領域、吸収膜が形成された領域のいずれかとしても良い。
【００６８】
（第６の実施形態）
図１０は、第６の実施形態にかかる半導体製造装置の概略構成を示す断面図である。第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００６９】
第６の実施形態にかかる半導体製造装置は、二重に配置されたプロセスチューブを備える。インナーチューブ２３は、二重に配置されたうちの内側のプロセスチューブである。アウターチューブ２４は、二重に配置されたうちの外側のプロセスチューブである。
【００７０】
インナーチューブ２３及びアウターチューブ２４は、チャンバ１内に設置されている。このうちインナーチューブ２３は、反応ガスを使用する反応プロセスが実施される空間を構成する。インナーチューブ２３及びアウターチューブ２４は、例えば、石英部材を使用して構成されている。
【００７１】
インナーチューブ２３には、ガス導入口２１を構成する開口が設けられている。ガス導入口２１は、インナーチューブ２３の側壁のうち、チャンバ１の底面に近い部分に設けられている。アウターチューブ２４には、ガス排出口２２を構成する開口が設けられている。ガス排出口２２は、アウターチューブ２４の側壁のうち、チャンバ１の底面に近い部分に設けられている。
【００７２】
基板７の成膜のための反応ガスは、ガス導入口２１から、チャンバ１内のインナーチューブ２３へ導入される。インナーチューブ２３へ導入された反応ガスは、アウターチューブ２４へ進行してから、ガス排出口２２からチャンバ１外へ排出される。
【００７３】
基板支持部５は、チャンバ１内に設置されたインナーチューブ２３の内部に配置されている。基板支持部５は、インナーチューブ２３内の、反応プロセスが実施される空間において、基板７を保持する。
【００７４】
ヒータ６は、アウターチューブ２４の周囲に設けられている。ヒータ６は、インナーチューブ２３の側壁及びアウターチューブ２４の側壁を介して、基板７へ熱を供給する。反応ガスを使用する反応プロセスがインナーチューブ２３内の空間で実施されることで、ヒータ６を使用して加熱されている基板７上に膜が生成される。半導体製造装置は、インナーチューブ２３内に設置された複数の基板７に対して一括して成膜処理を施す。
【００７５】
アウターチューブ２４の外表面の一部には、表面加工領域８が設けられている。表面加工領域８には、ヒータ６からアウターチューブ２４内への熱の通過を、アウターチューブ２４を構成する材料における熱の通過に対し抑制する表面加工が施されている。アウターチューブ２４は、表面加工が施されることで、表面加工領域８における熱の通過が、表面加工領域８以外の部分における熱の通過に対して抑制されている。表面加工領域８は、反射膜が形成された領域、荒らし加工が施された領域、吸収膜が形成された領域のいずれであっても良い。
【００７６】
表面加工領域８は、ヒータ６に対峙する外表面の部分のうち、ヒータ６の上下端と基板支持部５の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲Ｈ内の位置に設けられている。表面加工領域８にて熱の反射あるいは吸収を促進させることで、アウターチューブ２４の外表面からアウターチューブ２４の内部への輻射熱の通過を抑制させることができる。
【００７７】
仮に、インナーチューブ２３の内表面や外表面、アウターチューブ２４の内表面に表面加工領域８を設けることとした場合、表面加工領域８付近での反応ガスの消費量の変化などにより、反応プロセスに影響が及ぶことがあり得る。アウターチューブ２４の外表面に表面加工領域８を施すことで、反応プロセスへ影響が及ぶという問題を回避できる。
【００７８】
また、インナーチューブ２３の内表面に表面加工領域８を設けることとした場合、表面加工に起因するダストが発生した場合に、当該ダストが基板７に付着することが問題となる。アウターチューブに表面加工領域８を施すことで、ダストの付着という問題を回避できる。
【００７９】
また、インナーチューブ２３の内表面や外表面、アウターチューブ２４の内表面に反射膜などの表面加工を施した場合、金属不純物や化学汚染物質がデバイスの歩留まりや信頼性に影響を及ぼす可能性がある。アウターチューブ２４の外表面に表面加工領域８を施すことで、金属不純物や化学汚染物質がデバイスの製造に影響を及ぼすという問題を回避できる。このように、反応ガスが流れる空間以外の位置に表面加工領域８を施すことで、プロセスへの悪影響を回避することができる。
【００８０】
第６の実施形態によれば、半導体製造装置は、基板７が配置される位置による温度分布のばらつきを抑制させて、均一な膜厚での成膜を実施することができる。アウターチューブ２４は、第１の実施形態と同様の表面加工領域８を備えるほか、第２から第５の実施形態の各表面加工領域のいずれかを備えることとしても良い。
【００８１】
（第７の実施形態）
図１１は、第７の実施形態にかかる半導体製造装置の概略構成を示す断面図である。第１の実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。
【００８２】
第７の実施形態にかかる半導体製造装置は、均熱管３３及びプロセスチューブ３４を備える。均熱管３３及びプロセスチューブ３４は、チャンバ１内に設置されている。均熱管３３は、ヒータ６からの熱を均一化する。
【００８３】
プロセスチューブ３４は、均熱管３３内の空間に設置されている。プロセスチューブ３４は、反応ガスを使用する反応プロセスが実施される空間を構成する。プロセスチューブ３４は、例えば、石英部材を使用して構成されている。
【００８４】
プロセスチューブ３４には、ガス管３５を介してガス導入口３１に接続される開口と、ガス排出口３２を構成する開口とが設けられている。ガス導入口３１に接続される開口は、プロセスチューブ３４の上端に設けられている。ガス排出口３２は、プロセスチューブ３４の側壁のうち、チャンバ１の底面に近い部分に設けられている。
【００８５】
基板７の成膜のための反応ガスは、ガス導入口３１から、チャンバ１内のガス管３５を経て、チャンバ１内のプロセスチューブ３４へ導入される。プロセスチューブ３４へ導入された反応ガスは、ガス排出口３２からチャンバ１外へ排出される。
【００８６】
基板支持部５は、チャンバ１内に設置されたプロセスチューブ３４の内部に配置されている。基板支持部５は、プロセスチューブ３４内の、反応プロセスが実施される空間において、基板７を保持する。
【００８７】
ヒータ６は、均熱管３３の周囲に設けられている。ヒータ６からの熱は、均熱管３３において均一化されてから、プロセスチューブ３４へ伝播する。ヒータ６は、均熱管３３の側壁及びプロセスチューブ３４の側壁を介して、基板７へ熱を供給する。反応ガスを使用する反応プロセスがプロセスチューブ３４内の空間で実施されることで、ヒータ６を使用して加熱されている基板７上に膜が生成される。半導体製造装置は、プロセスチューブ３４内に設置された複数の基板７に対して一括して成膜処理を施す。
【００８８】
プロセスチューブ３４の外表面の一部には、表面加工領域８が設けられている。表面加工領域８には、ヒータ６からプロセスチューブ３４内への熱の通過を、プロセスチューブ３４を構成する材料における熱の通過に対し抑制する表面加工が施されている。プロセスチューブ３４は、表面加工が施されることで、表面加工領域８における熱の通過が、表面加工領域８以外の部分における熱の通過に対して抑制されている。表面加工領域８は、反射膜が形成された領域、荒らし加工が施された領域、吸収膜が形成された領域のいずれであっても良い。
【００８９】
表面加工領域８は、ヒータ６に対峙する外表面の部分のうち、ヒータ６の上下端と基板支持部５の上下端とをそれぞれ結ぶ二つの直線で挟まれる範囲Ｈ内の位置に設けられている。表面加工領域８にて熱の反射あるいは吸収を促進させることで、プロセスチューブ３４の外表面からプロセスチューブ３４の内部への輻射熱の通過を抑制させることができる。
【００９０】
第７の実施形態によれば、半導体製造装置は、基板７が配置される位置による温度分布のばらつきを抑制させて、均一な膜厚での成膜を実施することができる。プロセスチューブ３４は、第１の実施形態と同様の表面加工領域８を備えるほか、第２から第５の実施形態の各表面加工領域のいずれかを備えることとしても良い。
【００９１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９２】
１  チャンバ、４  プロセスチューブ、５  基板支持部、６  ヒータ、７  基板、８，１１，１２，１３，１４，１５，１６  表面加工領域、２３  インナーチューブ、２４  アウターチューブ、３３  均熱管、３４  プロセスチューブ。
【図９】
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【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】
2015072937.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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