(57)【要約】【課題】ウェーハ保持部材の周辺部に至る迄、反応ガスをウェーハに全体に亘って均一に接触させる様にする。【解決手段】基板１１を処理する処理室４と、該処理室に収納され基板を保持する基板保持具２１と、前記処理室に反応ガスを基板主面に対して平行に供給する反応ガス供給手段１２とを具備する基板処理装置に於いて、前記基板保持具は、複数の基板保持部材２６と、該基板保持部材に形成され基板を保持する所要数の溝２８と、少なくとも１つの前記基板保持部材の前記溝に開口する様前記基板保持部材を貫通して設けられた通孔２９を有する。【選択図】        図１
2005032929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板保持部材が所要数の溝を有し、前記複数の基板保持部材に掛渡り前記溝に挿入された基板を保持する基板保持具に於いて、少なくとも１つの前記基板保持部材の前記溝に開口する様通孔が前記基板保持部材を貫通して設けられたことを特徴とする基板保持具。
【請求項２】
基板を処理する処理室と、該処理室に収納され基板を保持する基板保持具と、前記処理室に反応ガスを基板主面に対して平行に供給する反応ガス供給手段とを具備する基板処理装置に於いて、前記基板保持具は、複数の基板保持部材と、該基板保持部材に形成され基板を保持する所要数の溝と、少なくとも１つの前記基板保持部材の前記溝に開口する様前記基板保持部材を貫通して設けられた通孔を有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、特に、バッチ式縦型ホットウォール型減圧ＣＶＤ装置に関し、例えば、半導体装置の製造工程に於いて、半導体ウェーハ（以下、ウェーハ）にポリシリコンやシリコン窒化膜等を成膜するのに用いられる基板保持具及び基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程に於いて、被処理基板、例えば、ウェーハにポリシリコンやシリコン窒化膜等をＣＶＤ成膜法により成膜するのにバッチ式縦型ホットウォール型減圧ＣＶＤ装置が広く使用されている。
【０００３】
一般的なバッチ式縦型ホットウォール型減圧ＣＶＤ装置は、処理室を画成するインナチューブ及び該インナチューブを取囲むアウタチューブと、前記インナチューブ内に反応ガスを導入するガス導入ノズルと、該インナチューブ内でウェーハを水平姿勢で多段に保持する基板保持具（以下ボート）と、アウタチューブ内を真空排気する排気口と、前記アウタチューブを囲繞する様に設けられ、該アウタチューブ内を加熱するヒータとを備え、所要枚数のウェーハがボートによって保持された状態で前記インナチューブ内に下端の炉口から装入され、該インナチューブ内に反応ガスが前記ガス導入ノズルによって導入されると共に、前記ヒータによって前記アウタチューブ内が加熱されることにより、ウェーハにＣＶＤ膜を成膜する様に構成されている。
【０００４】
斯かる基板処理装置に於いて、成膜の均一性を図る為に反応ガスをウェーハに対して平行に流す、サイドフロー方式を採用している基板処理装置がある。
【０００５】
尚、従来のこの種の基板処理装置として、例えば特許文献１に記載されている基板処理装置がある。
【０００６】
図３により略述する。該基板処理装置では、アウタチューブ１内にインナチューブ２が同心に設けられ、該インナチューブ２と前記アウタチューブ１間には円筒状の空間３が形成される。前記アウタチューブ１を囲繞する様に、円筒状のヒータ１５が設けられている。前記インナチューブ２内は処理室４となっており、前記インナチューブ２の下端は炉口部５となっている。該炉口部５は、炉口蓋６によって気密に閉塞され、該炉口蓋６にはボート回転装置７が設けられ、前記炉口蓋６は図示しないボートエレベータにより昇降可能となっている。
【０００７】
該ボート回転装置７にボート保持台８を介してボート９が立設されている。該ボート９は、図４に見られる様に、所要数の柱状部材であるウェーハ保持部材１０を有し、該ウェーハ保持部材１０に所定間隔で刻設された溝１０ａにウェーハ１１を保持する様になっている。
【０００８】
前記ボート９には所定枚数のウェーハ１１が装填され、前記ボート９はウェーハ１１が所定枚数装填された状態で前記処理室４に装入される様になっている。
【０００９】
前記インナチューブ２の内面に沿ってガス導入ノズル１２が立設され、該ガス導入ノズル１２には垂直方向に所要間隔で所要数のガス導入口１３が設けられている。前記インナチューブ２の前記ガス導入ノズル１２と対向した位置に排気孔１４が設けられ、前記ガス導入口１３から導入した反応ガスはウェーハ１１間を通って前記排気孔１４から排出され、更に前記空間３を経て排気口１６より排出される。而して、前記処理室４内にウェーハ成膜面（以下、ウェーハ主面）と平行の反応ガスの流れが形成される。
【００１０】
前記ヒータ１５により前記アウタチューブ１内を加熱し、前記ガス導入ノズル１２より反応ガスを供給し、前記ボート回転装置７で前記ボート９を回転してウェーハ１１に成膜処理を行う。
【００１１】
処理室内にウェーハ主面と平行な反応ガスの流れが形成され、ボート９を介してウェーハ１１が回転されるので、各ウェーハ主面の全面に亘り均一に反応ガスに接触させることができ、処理状態を均一化できるという利点を有している。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−３１１８６２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
然し乍ら、上記基板処理装置では更に以下の如き問題点を有している。
【００１４】
上記した様に、処理室内にウェーハ主面と平行な反応ガスの流れが形成されるる。又、前記ボート９はウェーハ１１を保持する為のウェーハ保持部材１０が必要である。図４で示される様に、前記ボート９が回転されると、前記ウェーハ保持部材１０が前記ガス導入口１３を通過する瞬間が発生するが、この瞬間には、前記ウェーハ保持部材１０の反応ガスの流れの下流側に影１７が生じ、該影１７の部分に反応ガスが行渡らない状況が発生する。
【００１５】
この為、前記ウェーハ１１には前記ウェーハ保持部材１０の周辺部に、膜厚の薄い部分が生じ易い傾向となっている。
【００１６】
本発明は斯かる実情に鑑み、ウェーハ保持部材の周辺部に至る迄、反応ガスをウェーハに全体に亘って均一に接触させる様にした基板処理装置を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、複数の基板保持部材が所要数の溝を有し、前記複数の基板保持部材に掛渡り前記溝に挿入された基板を保持する基板保持具に於いて、少なくとも１つの前記基板保持部材の前記溝に開口する様通孔が前記基板保持部材を貫通して設けられた基板保持具に係るものである。
【００１８】
又、本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室に収納され基板を保持する基板保持具と、前記処理室に反応ガスを基板主面に対して平行に供給する反応ガス供給手段とを具備する基板処理装置に於いて、前記基板保持具は、複数の基板保持部材と、該基板保持部材に形成され基板を保持する所要数の溝と、少なくとも１つの前記基板保持部材の前記溝に開口する様前記基板保持部材を貫通して設けられた通孔を有する基板処理装置に係るものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１、図２は本発明の実施の形態の一例を示しており、図１、図２中、図３、図４中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００２１】
有天筒状のアウタチューブ１が短筒状の炉口フランジ１８に立設され、前記アウタチューブ１内に有天筒状のインナチューブ２が同心に配設される。前記炉口フランジ１８は筐体等の構造部材に支持され、該炉口フランジ１８の内面には内フランジ部１９が形成され、前記インナチューブ２は前記内フランジ部１９に立設されている。該内フランジ部１９は分解着脱可能であり、該内フランジ部１９の一部を取外すことで前記アウタチューブ１、前記インナチューブ２が分解可能となっている。尚、該インナチューブ２には後述するガス導入ノズル１２が設けられる様、凹部２ａが形成されている。
【００２２】
前記インナチューブ２と前記アウタチューブ１間には円筒状の空間３が形成され、前記インナチューブ２の内部には処理室４が画成される。該処理室４には図示しないボートエレベータにより前記炉口フランジ１８を通してボート２１が装入される様になっている。該ボート２１はウェーハ１１を水平姿勢で所要間隔で保持する。
【００２３】
前記アウタチューブ１、前記インナチューブ２、前記ボート２１等は耐熱材料でウェーハを汚染しない材質、例えば石英が使用される。
【００２４】
前記アウタチューブ１と同心に該アウタチューブ１を囲繞する様に、円筒状のヒータ１５がヒータベース２２に設けられている。前記インナチューブ２の下端は炉口部５となっており、該炉口部５は炉口蓋６によって気密に閉塞され、該炉口蓋６にはボート回転装置７が設けられ、該ボート回転装置７に前記ボート２１が立設される様になっている。前記炉口蓋６は図示しないボートエレベータに支持され、該ボートエレベータにより前記炉口蓋６を介して前記ボート２１が前記処理室４に装入引出しされる。
【００２５】
ガス導入ノズル１２が前記炉口フランジ１８を貫通して設けられ、前記ガス導入ノズル１２は前記インナチューブ２の内面に沿って立設され、前記炉口フランジ１８に排気口２３が設けられ、該排気口２３は前記ガス導入ノズル１２と対向する位置に配置され、前記空間３と連通している。前記ガス導入ノズル１２は図示しない反応ガス供給ラインを介して反応ガス供給源に接続され、前記排気口２３は図示しない排気ラインを介して排気装置に接続されている。
【００２６】
前記ガス導入ノズル１２の前記ボート２１と対向した面に、ガス導入口１３が所要数（例えば前記ボート２１に装填されるウェーハ１１の数に対応した数）穿設され、前記ガス導入口１３は前記ボート２１で保持されたウェーハ１１とウェーハ１１の間に位置する様に設けられている。
【００２７】
前記インナチューブ２の前記ガス導入ノズル１２と対向した位置、好ましくは１８０度離れた位置には、即ち前記排気口２３の上方に排気孔１４が穿設されている。該排気孔１４は例えば上下方向に長いスリット形状であり、前記ボート２１にウェーハ１１が装填される範囲に掛渡る長さを有している。
【００２８】
前記ボート２１について説明する。
【００２９】
該ボート２１は底板２５、該底板２５に立設された所要数の柱状部材、例えば３本のウェーハ保持部材２６、該ウェーハ保持部材２６の上端に設けられた天板２７から主に構成され、前記ウェーハ保持部材２６は前記ボート２１の中心側から水平に刻設されたウェーハ保持溝２８を有している。
【００３０】
前記ウェーハ保持部材２６には各ウェーハ保持溝２８と同数の通孔２９が穿設され、該通孔２９は前記ウェーハ１１の主面に対して平行であり、前記ボート２１の中心に向う半径方向に穿設され、前記ウェーハ保持溝２８に開口している。前記通孔２９は末広がりでもよいし、尻すぼみでもよい。又、前記ガス導入ノズル１２の向き（ガス流）に対して平行でもよい。
【００３１】
以下、作用を説明する。
【００３２】
前記ボート２１が降下状態で、図示しないウェーハ移載機によりウェーハ１１が前記ウェーハ保持部材２６のウェーハ保持溝２８に順次挿入される。所定枚数のウェーハ１１が装填された前記ボート２１は、ボートエレベータ（図示せず）により上昇され、前記処理室４内に装入される。
【００３３】
前記炉口蓋６により前記炉口部５が気密に閉塞された状態で、前記排気口２３を介して排気装置（図示せず）により前記アウタチューブ１内が真空排気され、所定の真空度、例えば数Ｔｏｒｒとされる。前記ヒータ１５により前記アウタチューブ１内が所定の温度、例えば４００℃に均一加熱される。又、前記ボート回転装置７により、前記ボート２１が回転される。
【００３４】
反応ガス供給ライン（図示せず）から前記ガス導入ノズル１２に反応ガス、例えば、ドープドポリシリコンが拡散される場合には、反応ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ４  ）及びホスフィン（ＰＨ３  ）が供給される。
【００３５】
反応ガス３１は、前記各ガス導入口１３より前記処理室４に分散導入され、前記ボート回転装置７により回転されている前記ウェーハ１１とウェーハ１１間を水平方向に流れ、前記排気孔１４を通って前記空間３に流出し、更に前記排気口２３を介して排気装置（図示せず）により排気される。
【００３６】
ここで、前記ガス導入ノズル１２と前記排気孔１４とは互いに１８０度離れて対向する様に配置されており、前記ガス導入ノズル１２の前記各ガス導入口１３からそれぞれ流出された前記反応ガス３１は前記処理室４を前記排気孔１４に向かって略直線的に緩やかに流れる為、各ウェーハ１１の主面に対してそれぞれ平行に緩やかに流れて層流状態になる。更に前記ウェーハ１１が回転されていることから、前記反応ガス３１は各ウェーハ１１の主面全体に良好に拡散し、各ウェーハ１１の主面全体に亘ってそれぞれに均一に接触する。
【００３７】
前記ボート２１の回転により、前記ウェーハ保持部材２６が前記ガス導入口１３の前を通過する瞬間が発生する。この時の状態は、図２によって示されている。
【００３８】
前記ガス導入口１３より流出した前記反応ガス３１は前記ウェーハ保持部材２６を回り込むと共に一部が前記通孔２９を通過する。従って、前記ウェーハ保持部材２６を回り込んで生じる影の部分に前記通孔２９を通過した前記反応ガス３１が流通し、前記ウェーハ保持部材２６が前記ガス導入口１３の前を通過した場合にも、前記ウェーハ保持部材２６の周囲に前記反応ガス３１の希薄な部分が発生するのが防止される。
【００３９】
ウェーハ１１の主面に接触しながら上下のウェーハ１１，１１との間の空間を平行に流れて行く前記反応ガス３１のＣＶＤ反応によって、ウェーハ１１の表面にはＣＶＤ膜が堆積する。例えば、モノシラン（ＳｉＨ４  ）とホスフィン（ＰＨ３  ）とがそれぞれ導入された場合には、ドープドポリシリコン膜がウェーハ１１の主面に堆積される。
【００４０】
前記反応ガス３１は各ウェーハ１１内の全面に亘ってそれぞれ均一に接触する為、ＣＶＤ膜の堆積状態は各ウェーハ１１主面内に於いて全体に亘って膜厚及び膜質共に均一になる。ＣＶＤ膜の膜厚がウェーハ１１内に於いて全体的に均一に形成されるということは、膜厚不足箇所の発生を考慮しなくて済む為、成膜速度を相対的に向上させる。更に、前記ウェーハ保持部材２６周辺部についても膜厚を均一化できるので、歩留りが向上する。
【００４１】
尚、ＣＶＤ膜の堆積膜厚は処理時間によって制御することができる。又、化学反応の進行程度は、反応ガスの流量や流速、濃度、ヒータ１５による加熱温度、アウタチューブ１内の真空度等の調整によって制御することができる。
【００４２】
上記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００４３】
反応ガスを各ウェーハにそれぞれ平行に層流状態で流すことにより、又通孔２９を通してウェーハ保持部材２６の影の部分にも反応ガスを供給できるので、反応ガスを各ウェーハの全面特に周辺部に至る迄、良好に拡散させてウェーハ内に於いて全体に亘って均一に接触させることができる為、ＣＶＤ膜の堆積状態をウェーハ内に於いて全体に亘って膜厚および膜質共に均一化することができ、成膜速度を相対的に向上させることができる。
【００４４】
反応ガスを処理室内に導入するガス導入ノズルに形成された複数個のガス導入口１３のそれぞれを上下で隣合うウェーハ同士の間の空間に対向するように配置することにより、各ガス導入口１３から噴出された反応ガスを上下で隣合うウェーハ同士の間の空間にそれぞれに流れの屈曲なく流通させることができる為、反応ガスをウェーハに対して確実に平行に層流状態で緩やかに流すことができ、反応ガスをウェーハ内の全面により良好に拡散させ、均一に接触させることができる。
【００４５】
尚、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることは言う迄もない。
【００４６】
例えば、ウェーハ保持部材の数はここでは３本としたが、４本以上でもよい。材質は、好ましくは石英やＳｉＣや、ポリシリコン等の耐熱性及び不純物の少ないものがよい。ボートの形状は、例えばリングボートでもよい。
【００４７】
通孔は下流に向って流路断面が大きくなる様にしてもよく、或は下流に向って流路断面が小さくなる様にしてもよく、更に通孔の方向はガス導入口１３の向きと平行或はガス流に対して平行でもよい。
【００４８】
インナチューブの側壁に開設する排気孔は上中下方向に所要数に分割して設けても良く、スリット形状に限らず、円形状、長円形状や多角形状であってもよい。
【００４９】
ガス導入ノズルに設けるガス導入口１３の個数は、処理するウェーハの枚数に一致させるに限らず、処理するウェーハの枚数に対応して増減することができる。例えば、ガス導入口１３は上下で隣合うウェーハ同士間にそれぞれ対向して配置するに限らず、２枚や３枚置きに配設してもよい。
【００５０】
ガス導入ノズルはアウタチューブ内に１本配置するに限らず、導入するガスの種類に応じて２本以上配置することができる。
【００５１】
アウタチューブ内を排気する排気口は、炉口フランジ１８に設けるに限らず、アウタチューブに開設してもよい。
【００５２】
ボート回転装置を設ける様にしたが、ボート回転装置を設けずちょうど図２のガス導入ノズルと近隣している基板保持部材のみ通孔を設けてもよい。
【００５３】
前記実施の形態では、ドープドポリシリコン膜の堆積について説明したが、本発明に係るＣＶＤ技術はドープドポリシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等のＣＶＤ膜の形成技術全般に適用することができる。又、本発明に係る基板処理技術は拡散技術や熱処理技術等の基板処理技術全般に適用することができる。
【００５４】
前記実施の形態ではウェーハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００５５】
前記実施の形態ではバッチ式縦型ホットウォール型減圧ＣＶＤ装置に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、横型ホットウォール型減圧ＣＶＤ装置や拡散装置、酸化膜形成装置及び熱処理装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、基板を処理する処理室と、該処理室に収納され基板を保持する基板保持具と、前記処理室に反応ガスを基板主面に対して平行に供給する反応ガス供給手段とを具備し、前記基板保持具は、複数の基板保持部材と、該基板保持部材に形成され基板を保持する所要数の溝と、少なくとも１つの前記基板保持部材の前記溝に開口する様前記基板保持部材を貫通して設けられた通孔を有するので、処理された基板の前記基板保持部材の周辺部迄均一な成膜が可能となり、処理品質の向上、歩留りの向上が図れるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の要部を示す立断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の要部を示す平断面図である。
【図３】従来例の要部を示す立断面図である。
【図４】従来例の要部を示す平断面図である。
【符号の説明】
１          アウタチューブ
２          インナチューブ
３          空間
４          処理室
７          ボート回転装置
１１        ウェーハ
１２        ガス導入ノズル
１３        ガス導入口
１４        排気孔
１５        ヒータ
２１        ボート
２３        排気口
２６        ウェーハ保持部材
２８        ウェーハ保持溝
２９        通孔
【図１】
2005032929.tif 000003
【図２】
2005032929.tif 000004
【図３】
2005032929.tif 000005
【図４】
2005032929.tif 000006