(57)【要約】    【課題】  半導体製造装置からのノイズの発生を低減させ、又配線上での電力損失を低減し、省エネルギ化を図る。    【解決手段】  基板を処理する為の処理炉２９、搬入された基板を前記処理炉に装入する為の搬送部４，６を有する装置本体１と、前記処理炉に電力を供給する電源部１３とを具備し、該電源部は少なくとも整合器８、フィルタユニット１０を有し、前記整合器、前記フィルタユニットは前記処理炉に近接して設けられると共に電気的に密閉された筐体１５に収納された。    【選択図】          図２
2007221038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する為の処理炉、搬入された基板を前記処理炉に装入する為の搬送部を有する装置本体と、前記処理炉に電力を供給する電源部とを具備し、該電源部は少なくとも整合器、フィルタユニットを有し、前記整合器、前記フィルタユニットは前記処理炉に近接して設けられると共に電気的に密閉された筐体に収納されたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、アニール、エッチング等の処理を行い半導体装置を製造する半導体製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、アニール、エッチング等の処理を繰返し行うことで半導体装置を製造するものであり、又半導体製造装置としては、基板を一枚ずつ処理する枚葉式の半導体製造装置、所定枚数を一度に処理するバッチ式の半導体製造装置があり、更にバッチ式の半導体製造装置には縦型処理炉を具備し、処理炉内に基板を水平姿勢で多段に保持し処理を行う縦型半導体製造装置がある。
【０００３】
図１２、図１３により、縦型処理炉を具備した従来の半導体製造装置について概略を説明する。
【０００４】
図中、１は装置に搬入された基板を搬送する搬送部を収納する装置本体、２は処理ガスを供給する為の処理ガス供給系、電力を供給する為の電源部等から構成されるユーティリティを収納するユーティリティボックスを示している。
【０００５】
該ユーティリティボックス２は前記装置本体１の後方に離隔して配置され、前記ユーティリティボックス２と前記装置本体１とは電源線、ガス給排の為の配管等が挿通されている連結橋部３を介して連結されている。
【０００６】
前記装置本体１への基板の搬入搬出は、基板搬送容器に収納された状態で行われ、前記装置本体１内の前部はカセット搬送部４となっており、前記装置本体１内の後部上方には処理炉５が配設され、該処理炉５の下方は基板搬送部６となっている。該基板搬送部６では搬入された基板容器から基板を基板保持具に移載し、更に該基板保持具を前記処理炉５の反応室に装入する様になっている。
【０００７】
前記処理炉５は、前記反応室と、該反応室を囲繞する様に設けられ該反応室を加熱する加熱装置と、前記反応室内部に設けられ、処理ガスを励起し、プラズマを発生する電極とを具備している。
【０００８】
前記ユーティリティボックス２の内部には電源部１３及び処理ガス供給源（図示せず）が設けられており、前記電源部１３は高周波電源７、整合器８、トランス９、フィルタユニット１０等を具備し、前記高周波電源７から前記整合器８、更に高周波電力供給線１１を介し前記反応室内部の電極にプラズマ発生用の高周波電力が印加され、又前記トランス９、フィルタユニット１０、更に加熱電力供給線１２を介して前記加熱装置に加熱用電力が供給される様になっている。尚、前記フィルタユニット１０は前記加熱電力供給線１２にのった電極からのノイズをカットしている。
【０００９】
上記した従来の半導体製造装置では、前記装置本体１と、前記ユーティリティボックス２が前記連結橋部３で連結され、該連結橋部３には前記高周波電力供給線１１、前記加熱電力供給線１２が通過している。この為、前記高周波電力供給線１１、前記加熱電力供給線１２からノイズが発生し、前記半導体製造装置及び周辺機器の誤操作を招く虞れがあった。
【００１０】
又、前記連結橋部３の分だけ、前記高周波電力供給線１１、前記加熱電力供給線１２の配線長が長くなる。この為、電力損失も大きくなるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は斯かる実情に鑑み、半導体製造装置からのノイズの発生を低減させ、又配線上での電力損失を低減し、省エネルギ化を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、基板を処理する為の処理炉、搬入された基板を前記処理炉に装入する為の搬送部を有する装置本体と、前記処理炉に電力を供給する電源部とを具備し、該電源部は少なくとも整合器、フィルタユニットを有し、前記整合器、前記フィルタユニットは前記処理炉に近接して設けられると共に電気的に密閉された筐体に収納された半導体製造装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板を処理する為の処理炉、搬入された基板を前記処理炉に装入する為の搬送部を有する装置本体と、前記処理炉に電力を供給する電源部とを具備し、該電源部は少なくとも整合器、フィルタユニットを有し、前記整合器、前記フィルタユニットは前記処理炉に近接して設けられると共に電気的に密閉された筐体に収納されたので、ノイズによる当該半導体製造装置の誤動作、及び周辺機器の誤動作を防止でき、又電源供給線が短くなり、電力損失を低減できるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１５】
図１、図２は第１の実施の形態を示しており、図１、図２中、図１２、図１３中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００１６】
処理炉２９は装置本体１の筐体の一部である処理炉収納筐体１５に収納される。該処理炉収納筐体１５は、導電性の高い金属製パネルで構成された箱体であり、パネル間の接合部には導電パッキンが介設される、或はパネル間を電気的に接続する為の接点が設けられる等パネル間での導電性が確保され、前記処理炉収納筐体１５は電気的に密閉な空間となっている。
【００１７】
又、該処理炉収納筐体１５は、前記処理炉２９を収納して側方にユーティリティ収納空間１６が残置される形状、大きさを具備し、該ユーティリティ収納空間１６には高周波電源７、整合器８、トランス９、フィルタユニット１０が配設されている。前記ユーティリティ収納空間１６は遮熱板１７によって前記処理炉２９からの熱を遮断している。
【００１８】
前記トランス９は、前記フィルタユニット１０、加熱電力供給線１２を介して処理炉２９の加熱装置に加熱用電力を供給している。又、前記高周波電源７は、前記整合器８、高周波電力供給線１１を介してプラズマ発生用の電極に高周波電力を供給している。
【００１９】
前記高周波電力供給線１１、前記加熱電力供給線１２から発せられるノイズは、前記処理炉収納筐体１５に捕捉され、更に該処理炉収納筐体１５がリターンルートとなっているので、ノイズは前記処理炉収納筐体１５から漏れることがなく、半導体製造装置自体或は周辺の装置は誤動作を引起さない。又、ユーティリティは前記処理炉２９と共に同一の前記処理炉収納筐体１５に収納されており、前記高周波電力供給線１１、前記加熱電力供給線１２の配線長は短くなり、前記高周波電力供給線１１、前記加熱電力供給線１２での電力損失が低減される。
【００２０】
尚、前記ユーティリティを構成する各要素は、前記処理炉２９の上方に配置した場合、前記装置本体１の高さが高くなり好ましくなく、又下方は前記基板搬送部６となっているので設置スペースはなく、前記ユーティリティは前記処理炉２９の側方に配設されることが好ましい。又、前記処理炉収納筐体１５自体は、導電性材料でなくとも、内面に銅板等導電材料を内張りしたものであっても良い。
【００２１】
尚、前記処理炉２９から前記ユーティリティへの熱の影響が少ない場合、前記遮熱板１７は省略しても良い。又、前記高周波電力供給線１１、前記加熱電力供給線１２をシールド線とすることで、更に、ノイズの発生を低減できる。
【００２２】
図３、図４は第２の実施の形態を示すものである。
【００２３】
第２の実施の形態では、処理炉収納筐体１５は処理炉２９を収納し、ユーティリティは別途構成したユーティリティ収納筐体１８に収納される様にしたものであり、前記処理炉収納筐体１５は導電性材料から構成され、電気的に密閉された構造となっており、前記ユーティリティ収納筐体１８についても、導電性材料から構成され、材料の接合部は導電パッキンが介設される等され、導電性が確保され、前記ユーティリティ収納筐体１８は電気的に密閉構造となっている。尚、高周波電力供給線１１、加熱電力供給線１２が収納される前記ユーティリティ収納筐体１８のみが電気的密閉構造となっていても良い。該ユーティリティ収納筐体１８は前記処理炉収納筐体１５に隣接して設けられるので、前記高周波電力供給線１１、前記加熱電力供給線１２の配線長を短くできる。
【００２４】
前記高周波電力供給線１１、前記加熱電力供給線１２から発せられたノイズは、前記処理炉収納筐体１５、前記ユーティリティ収納筐体１８に捕捉され、外部に漏れることはない。又、第２の実施の形態では、前記ユーティリティが前記ユーティリティ収納筐体１８に個別に収納されるので、前記ユーティリティが前記処理炉２９からの熱を受け難く、耐熱性が向上する。又、第１の実施の形態と同様、前記高周波電力供給線１１、前記加熱電力供給線１２が短くなるので、電送時に於ける電力損失を低減できる。
【００２５】
又、前記処理炉収納筐体１５は熱排気を行うことが一般的であるが、前記処理炉２９を個別に収納したことで、前記処理炉収納筐体１５の容積が小さくなり、排熱効率が向上する。
【００２６】
図５、図６は第３の実施の形態を示すものである。
【００２７】
処理炉収納筐体１５は処理炉２９単体を収納し、前記処理炉収納筐体１５に隣接して電源供給収納ボックス１９を設け、該電源供給収納ボックス１９を介して前記処理炉２９に近接してユーティリティ収納筐体１８が取付けられる。該ユーティリティ収納筐体１８は前記電源供給収納ボックス１９に取外し可能に設けられており、特に前記ユーティリティ収納筐体１８が突出した状態（図示では後方に突出した例を示している）で外部から取付け作業が可能な様に取付けられる。
【００２８】
前記処理炉収納筐体１５、前記電源供給収納ボックス１９、前記ユーティリティ収納筐体１８はそれぞれ、導電性材料から構成され、電気的に密閉された構造となっており、或は少なくとも、前記電源供給収納ボックス１９は導電性材料から構成され、電気的に密閉された構造となっている。
【００２９】
高周波電力供給線１１、加熱電力供給線１２を介して前記ユーティリティ収納筐体１８、前記電源供給収納ボックス１９、前記処理炉収納筐体１５内部でノイズが発生した場合、前記ユーティリティ収納筐体１８、前記電源供給収納ボックス１９、前記処理炉収納筐体１５それぞれでノイズが捕捉され、装置外部にノイズが漏出することがない。
【００３０】
又、前記ユーティリティ収納筐体１８は突出した状態で取付けられているので、内部の保守性が向上する。或は、前記ユーティリティ収納筐体１８が取外せるので、個別の保守、調整が可能であり、作業性が向上する。
【００３１】
図７、図８は第４の実施の形態を示すものである。
【００３２】
第４の実施の形態では、第３の実施の形態に対し、ユーティリティ収納筐体１８に隣接してＳＣＲ等の電装品１４を収納する電装品収納筐体２０を設けたものである。図示では、前記ユーティリティ収納筐体１８の下方に隣接して設けた例を示している。尚、図７中、破線で示す様に、前記ユーティリティ収納筐体１８の後方に隣接して設けても良い。
【００３３】
次に、本発明が実施される半導体製造装置の概略を図９を参照して説明する。
【００３４】
該半導体製造装置の概略構成は、筐体２１の前部にカセット搬送部４が収納され、後部上側には処理炉２９が配設され、前記カセット搬送部４と前記処理炉２９間に基板搬送部６が配設される構成となっている。
【００３５】
前記筐体２１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット２２の授受を行う容器授受手段としてのカセットステージ２３が設けられ、該カセットステージ２３の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ２４が設けられ、該カセットエレベータ２４にはカセット搬送手段としてのカセット搬送機２５が取付けられている。又、前記カセットエレベータ２４の後側には、前記カセット２２の収納手段としてのカセット棚２６が設けられると共に前記カセットステージ２３の上方にもカセット収納手段である予備カセット棚２７が設けられている。該予備カセット棚２７の上方にはファン、防塵フィルタで構成されたクリーンユニット２８が設けられ、クリーンエアを前記筐体２１の内部、例えば前記カセット２２が搬送される領域を流通させる様に構成されている。
【００３６】
前記筐体２１の後部上方には、前記処理炉２９が設けられ、該処理炉２９の下方には基板としてのウェーハ３１を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート３２を前記処理炉２９に装入、引出しする昇降手段としてのボートエレベータ３３が設けられ、該ボートエレベータ３３に取付けられた昇降部材３４の先端部には前記処理炉２９の炉口部を閉塞する蓋体としてのシールキャップ３５が取付けられ、該シールキャップ３５に前記ボート３２が垂直に支持され、該ボート３２は後述するウェーハ３１を水平姿勢で多段に保持する。
【００３７】
前記ボートエレベータ３３と前記カセット棚２６との間には昇降手段としての移載エレベータ３６が設けられ、該移載エレベータ３６には基板移載手段としてのウェーハ移載機３７が取付けられている。該ウェーハ移載機３７は、基板を載置する所要枚数（例えば５枚）の基板搬送プレート４０を有し、該基板搬送プレート４０は進退、回転可能となっており、降下状態のボート３２と前記カセット棚２６の内移載棚３９にあるカセット２２との間でウェーハ３１を移載する。
【００３８】
又、前記処理炉２９下部近傍には、開閉機構を持ち前記処理炉２９の炉口を塞ぐ遮蔽部材としての炉口シャッタ３８が設けられている。
【００３９】
前記移載エレベータ３６と対向する前記筐体２１の側面には、ファン、防塵フィルタで構成されたクリーンユニット３０が設けられ、該クリーンユニット３０から送出されたクリーンエアは、前記ウェーハ移載機３７、前記ボート３２、前記ボートエレベータ３３を含む領域を流通した後、図示しない排気装置により前記筐体２１の外部に排気される様になっている。
【００４０】
前記カセット搬送機２５、前記ウェーハ移載機３７、前記ボートエレベータ３３等の駆動制御、前記処理炉２９の加熱制御等は制御部４１により行われる。
される。
【００４１】
前記処理炉２９について、図１０、図１１により説明する。
【００４２】
本実施の形態で用いられる半導体製造装置は制御部４１を備え、該制御部４１により基板処理装置及び処理炉を構成する各部の動作等が制御される。
【００４３】
加熱装置（加熱手段）であるヒータ４５の内側に、ウェーハ３１を処理する反応容器として反応管４６が設けられ、該反応管４６の下端開口は炉口部４７を形成し、該炉口部４７は蓋体であるシールキャップ３５によりシール部材であるＯリング４８を介して気密に閉塞される。前記反応管４６、前記シールキャップ３５により処理室４９が画成される。前記シールキャップ３５にはボート支持台５１を介して基板保持具であるボート３２が立設される。該ボート３２にはバッチ処理される複数のウェーハ３１が水平姿勢で多段に装填され、前記ボート３２はウェーハ３１を保持した状態で前記処理室４９に装入される。前記ヒータ４５は前記処理室４９に装入されたウェーハ３１を所定の温度に加熱する。
【００４４】
前記処理室４９へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給する供給経路としての２本の第１ガス供給管５２、第２ガス供給管５３が設けられる。前記第１ガス供給管５２からは流量制御手段である第１マスフローコントローラ５４及び開閉弁である第１バルブ５５を介し、更に前記反応管４６内に形成されたバッファ室５６（後述）を介して前記処理室４９に反応ガスが供給され、前記第２ガス供給管５３からは流量制御手段である第２マスフローコントローラ５７、開閉弁である第２バルブ５８、ガス溜め５９、及び開閉弁である第３バルブ６１、ガス供給部６２（図１１参照）を介して前記処理室４９に反応ガスが供給される。
【００４５】
該処理室４９はガスを排気するガス排気管６３により第４バルブ６４を介して排気手段である真空ポンプ６５に接続され、真空排気される様になっている。前記第４バルブ６４は開閉して前記処理室４９の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている。
【００４６】
前記反応管４６の内壁とウェーハ３１との間に形成される空間には、前記反応管４６内壁の下部より上部に亘って、ガス分散空間である前記バッファ室５６が設けられており、該バッファ室５６のウェーハ３１と対峙する面にはガスを供給する第１ガス供給孔６６が設けられている。該第１ガス供給孔６６は前記反応管４６の中心へ向けて開口している。前記第１ガス供給孔６６は、下部から上部に亘ってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
【００４７】
前記バッファ室５６の前記第１ガス供給孔６６が設けられた端部と反対側の端部には、ノズル６７が、前記反応管４６の下部より上部に亘りウェーハ３１の積載方向に沿って設けられている。前記ノズル６７にはガスを供給する第２ガス供給孔６８が複数に設けられている。該第２ガス供給孔６８の開口面積は、前記バッファ室５６と前記処理室４９の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側迄同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。
【００４８】
本実施の形態に於いては、前記第２のガス供給孔６８の開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。この様に構成することで、ガスの流速の差はあるが、流量は略同量であるガスを前記第２ガス供給孔６８より前記バッファ室５６に噴出させている。
【００４９】
該バッファ室５６内に於いて、各第２ガス供給孔６８より噴出したガスの粒子速度が平均化された後、前記第１ガス供給孔６６より前記処理室４９に噴出させている。従って、各第２ガス供給孔６８より噴出したガスは、各第１ガス供給孔６６より噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができる。
【００５０】
前記バッファ室５６に、細長い構造を有する第１の電極である第１棒状電極６９及び第２の電極である第２棒状電極７０が上部より下部に亘って電極を保護する保護管である電極保護管７１，７１に保護されて配設され、前記第１棒状電極６９又は前記第２棒状電極７０のいずれか一方は整合器８を介して高周波電源７に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、前記第１棒状電極６９及び前記第２棒状電極７０間のプラズマ生成領域７２にプラズマが生成される。
【００５１】
前記電極保護管７１は、前記第１棒状電極６９及び前記第２棒状電極７０のそれぞれを前記バッファ室５６の雰囲気と隔離した状態で該バッファ室５６に挿入できる構造となっている。前記電極保護管７１の内部は外気（大気）と同一雰囲気であると、該電極保護管７１，７１にそれぞれ挿入された前記第１棒状電極６９及び前記第２棒状電極７０は前記ヒータ４５の加熱で酸化されてしまう。そこで、前記電極保護管７１の内部には、窒素等の不活性ガスを充填或はパージし、酸素濃度を充分低く抑えて前記第１棒状電極６９又は前記第２棒状電極７０の酸化を防止する為の不活性ガスパージ機構が設けられる。
【００５２】
前記第１ガス供給孔６６の位置より、前記反応管４６の内周を１２０°程度回った内壁に、前記ガス供給部６２が設けられている。該ガス供給部６２は、ＡＬＤ法による成膜に於いてウェーハ３１へ複数種類のガスを１種類ずつ交互に供給する際に、前記バッファ室５６とガス供給種を分担する供給部である。
【００５３】
前記ガス供給部６２も前記バッファ室５６と同様にウェーハ３１と隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔である第３ガス供給孔７３を有し、前記ガス供給部６２の下部には前記第２ガス供給管５３が接続されている。
【００５４】
前記第３ガス供給孔７３の開口面積は前記ガス供給部６２内と前記処理室４９内の差圧が小さい場合には、ガスの上流側から下流側迄同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくすると良い。
【００５５】
本実施の形態に於いては、前記第３ガス供給孔７３の開口面積を上流側から下流側にかけて徐々に大きくしている。
【００５６】
前記反応管４６内の中央部には所定数のウェーハ３１を多段に保持する前記ボート３２が前記ボートエレベータ３３によって装脱される（図９参照）。又処理の均一性を向上する為に前記ボート３２を回転する為の回転装置（回転手段）であるボート回転機構７４が設けてあり、該ボート回転機構７４により、前記ボート支持台５１に立設された前記ボート３２を回転する様になっている。
【００５７】
制御手段である前記制御部４１は、前記第１、第２のマスフローコントローラ５４，５７、前記第１〜第４のバルブ５５，５８，６１，６４、前記ヒータ４５、前記真空ポンプ６５、前記ボート回転機構７４、前記ボートエレベータ３３、前記高周波電源７、前記整合器８に接続されており、前記第１、第２のマスフローコントローラ５４，５７の流量調整、前記第１〜第３のバルブ５５，５８，６１の開閉動作、前記第４バルブ６４の開閉及び圧力調整動作、前記ヒータ４５の温度調節、前記真空ポンプ６５の起動・停止、前記ボート回転機構７４の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御、前記高周波電源７の電力供給制御、前記整合器８によるインピーダンス制御が行われる。
【００５８】
次にＡＬＤ法による成膜例について、半導体デバイスの製造工程の一つである、ＤＣＳ及びＮＨ3 ガスを用いてＳｉＮ膜を成膜する例で説明する。
【００５９】
ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の中の１つであるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法は、ある成膜条件（温度、時間等）の下で、成膜に用いる２種類（又はそれ以上）の原料となる処理ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。
【００６０】
利用する化学反応は、例えばＳｉＮ（窒化珪素）膜形成の場合、ＡＬＤ法ではＤＣＳ（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 、ジクロルシラン）とＮＨ3 （アンモニア）を用いて３００〜６００℃の低温で高品質の成膜が可能である。又、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを１種類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。（例えば、成膜速度が１Å／サイクルとすると、２０Åの膜を形成する場合、処理を２０サイクル行う）。
【００６１】
成膜しようとするウェーハ３１を前記ボート３２に装填し、前記処理室４９に搬入する。搬入後、次の３つのステップを順次実行する。
【００６２】
（ステップ１）
ステップ１では、プラズマ励起の必要なＮＨ3 ガスと、プラズマ励起の必要のないＤＣＳガスとを並行して流す。先ず前記第１バルブ５５、及び前記第４バルブ６４を共に開けて、前記第１マスフローコントローラ５４により流量調整されたＮＨ3 ガスを前記ノズル６７の前記第２ガス供給孔６８から前記バッファ室５６へ噴出し、前記第１棒状電極６９及び前記第２棒状電極７０間に前記高周波電源７から前記整合器８を介して高周波電力を印加してＮＨ3 をプラズマ励起し、活性種として前記処理室４９に供給しつつ前記ガス排気管６３から排気する。
【００６３】
ＮＨ3 ガスをプラズマ励起することにより活性種として流す時は、前記第４バルブ６４を適正に調整して前記処理室４９内圧力を１０〜１００Ｐａの範囲の所定の値に維持する。前記第１マスフローコントローラ５４で制御するＮＨ3 の供給流量は１〜１０ｓｌｍの範囲の所定の値で供給される。ＮＨ3 をプラズマ励起することにより得られた活性種にウェーハ３１を晒す時間は２〜１２０秒間である。この時の前記ヒータ４５の温度はウェーハ３１が３００〜６００℃の範囲の所定の値になる様設定してある。ＮＨ3 は反応温度が高い為、上記ウェーハ温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流す様にしており、この為ウェーハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。
【００６４】
ＮＨ3 をプラズマ励起することにより活性種として供給している時、上流側の前記第２バルブ５８を開け、下流側の前記第３バルブ６１を閉め、ＤＣＳも流す様にする。これにより前記ガス溜め５９にＤＣＳを溜める。この時、前記処理室４９内に流しているガスはＮＨ3 をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、ＤＣＳは存在しない。従って、ＮＨ3 は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種となったＮＨ3 はウェーハ３１上の下地膜等の表面部分と表面反応（化学吸着）する。
【００６５】
（ステップ２）
ステップ２では、前記第１バルブ５５を閉め、ＮＨ3 の供給を止めるが、引続き前記ガス溜め５９へ供給を継続する。該ガス溜め５９に所定圧、所定量のＤＣＳが溜まったら前記第２バルブ５８も閉め、前記ガス溜め５９にＤＣＳを閉込めておく。前記第４バルブ６４は開いたままにし前記真空ポンプ６５により、前記処理室４９を２０Ｐａ以下に排気し、残留ＮＨ3 を該処理室４９から排除する。又、この時にはＮ2 等の不活性ガスを該処理室４９に供給すると、更に残留ＮＨ3 を排除する効果が高まる。
【００６６】
前記ガス溜め５９内には、圧力が２００００Ｐａ以上になる様にＤＣＳを溜める。又、該ガス溜め５９と前記処理室４９との間のコンダクタンスが１．５×１０−３ｍ３／ｓ以上になる様に装置を構成する。又、前記反応管４６の容積とこれに対する必要な前記ガス溜め５９の容積との比として考えると、前記反応管４６の容積１００ｌ（リットル）の場合に於いては、１００〜３００ｃｃであることが好ましく、容積比としては前記ガス溜め５９は前記処理室４９の容積の１／１０００〜３／１０００倍とすることが好ましい。
【００６７】
（ステップ３）
ステップ３では、前記処理室４９の排気が終わったら前記第４バルブ６４を閉じて排気を止め、前記第３バルブ６１を開く。これにより前記ガス溜め５９に溜められたＤＣＳが前記処理室４９に一気に供給される。この時前記第４バルブ６４が閉じられているので、前記処理室４９内の圧力は急激に上昇して約９３１Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）迄昇圧される。ＤＣＳを供給する為の時間は２〜４秒に設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を２〜４秒に設定し、合計６秒とした。この時のウェーハ温度はＮＨ3 の供給時と同じく、３００〜６００℃の範囲内の所望の温度で維持される。ＤＣＳの供給により、ウェーハ３１の表面に化学吸着したＮＨ3 とＤＣＳとが表面反応（化学吸着）して、ウェーハ３１上にＳｉＮ膜が成膜される。成膜後、前記第３バルブ６１を閉じ、前記第４バルブ６４を開けて前記処理室４９を真空排気し、残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを排除する。又、この時にはＮ2 等の不活性ガスを前記処理室４９に供給すると、更に残留するＤＣＳの成膜に寄与した後のガスを前記処理室４９から排除する効果が高まる。又前記第２バルブ５８を開いて前記ガス溜め５９へのＤＣＳの供給を開始する。
【００６８】
上記ステップ１〜３を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰返すことによりウェーハ３１上に所定膜厚のＳｉＮ膜を成膜する。
【００６９】
ＡＬＤ装置では、ガスはウェーハ３１の表面部分に化学吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させる為には、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、前記第４バルブ６４を閉めた上で、前記ガス溜め５９内に溜めたＤＣＳを瞬間的に供給しているので、前記処理室４９内のＤＣＳの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。
【００７０】
又、本実施の形態では、前記ガス溜め５９にＤＣＳを溜めている間に、ＡＬＤ法で必要なステップであるＮＨ3 ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給し、及び前記処理室４９の排気をしているので、ＤＣＳを溜める為の特別なステップを必要としない。又、該処理室４９内を排気してＮＨ3 ガスを除去してからＤＣＳを流すので、両者はウェーハ３１に向かう途中で反応しない。供給されたＤＣＳは、ウェーハ３１に吸着しているＮＨ3 とのみ有効に反応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図２】第１の実施の形態の要部を示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図４】第２の実施の形態の要部を示す概略ブロック図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図６】第３の実施の形態の要部を示す概略ブロック図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図８】第４の実施の形態の要部を示す概略ブロック図である。
【図９】本発明に係る半導体製造装置の概略を示す斜視図である。
【図１０】本発明で用いられる処理炉の一例を示す概略立断面図である。
【図１１】該処理炉の概略平断面図である。
【図１２】従来例を示す概略斜視図である。
【図１３】従来例の要部を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】
１              装置本体
２              ユーティリティボックス
４              カセット搬送部
６              基板搬送部
７              高周波電源
８              整合器
９              トランス
１０            フィルタユニット
１３            電源部
１８            ユーティリティ収納筐体
１９            電源供給収納ボックス
２１            筐体
２９            処理炉
【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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