(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応管と、上端フランジを有し該上端フランジにシール部材を介して前記反応管を立設する管体継手部と、該管体継手部を塞ぐ蓋体とを有し、少なくとも前記反応管と前記シール部材と前記管体継手部と前記蓋体とより反応室が形成される半導体製造装置に於いて、前記上端フランジの上面と前記反応管との間を気密に接合する前記シール部材を冷却するよう前記上端フランジの内部に冷却媒体流通路が設けられ、該冷却媒体流通路と前記管体継手部の前記反応室内の反応ガスが接する内壁面との間であって前記上端フランジに前記反応室外部と連通する溝が設けられることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記溝には、ヒータが挿入されている請求項１の半導体製造装置。
【請求項３】
反応管と、上端フランジを有し該上端フランジにシール部材を介して前記反応管を立設する管体継手部と、該管体継手部を塞ぐ蓋体とを有し、少なくとも前記反応管と前記シール部材と前記管体継手部と前記蓋体とより反応室が形成される半導体製造装置に於いて、前記上端フランジの上面と前記反応管との間を気密に接合する前記シール部材を冷却するよう前記上端フランジの内部に冷却媒体流通路が設けられ、該冷却媒体流通路と前記管体継手部の前記反応室内の反応ガスが接する内壁面との間であって前記上端フランジに前記反応室外部と連通する溝が設けられる半導体製造装置を用いて処理する半導体素子の形成方法であって、
前記反応室内で被処理基板に成膜処理が成されている間、前記冷却媒体流通路に冷却媒体が循環される工程を有することを特徴とする半導体素子の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、反応管を設置する管体継手部のＯリング冷却構造を改良した半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置は、ウェーハ或いはガラス基板等の被処理基板に種々の薄膜を生成し、或はエッチング等を行い、被処理基板表面に多数の半導体素子を形成するものである。
【０００３】
斯かる半導体製造装置の一連の処理工程に於いて、被処理基板に成膜処理する工程があり、成膜処理を行う装置の一つに縦型炉がある。
【０００４】
縦型炉は、図３に示す様に、加熱装置である有天筒状のヒータ１、上端が閉塞し下端が開放された筒状のアウターチューブ２、上端が開放された筒状のインナーチューブ３、筒状のインレットフランジ４、蓋体である円盤状の炉口キャップ５により構成されており、また、前記アウターチューブ２、前記インナーチューブ３、前記インレットフランジ４、前記炉口キャップ５により反応室６を形成している。
【０００５】
被処理基板への成膜処理は、前記反応室６内を高温で、真空状態に維持して行う必要がある為、前記アウターチューブ２下端に前記インレットフランジ４がＯリングを介在させ気密に接合され、該インレットフランジ４下端は前記炉口キャップ５により気密に閉塞されているが、前記Ｏリングは熱で劣化する特性を有する。
【０００６】
従って、従来より前記インレットフランジ４内部に冷却水を流通させ、前記Ｏリングが熱により劣化するのを防止している。
【０００７】
上記したインレットフランジ４では、冷却水が循環されると、前記インレットフランジ４の内壁面も冷却され、前記反応室６内でウェーハ成膜時に生成される反応副生成物の一部は前記内壁面により冷却され固化し、排出されずに該内壁面に付着する。付着堆積した前記反応副生成物は剥離するとパーティクルとなって前記反応室６内に拡散し、前記ウェーハに付着して製品品質、歩留まりを低下させるという課題があった。
【０００８】
上記課題を解決すべく、特開平１１−４０５０５に開示される冷却構造が提案された。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この冷却構造では、冷却水路と管体継手部内壁面との間に遮断溝を設けており、管体継手部内壁面に反応副生成物が付着しなくなるが、発明者が鋭意研究した結果、反応管と前記管体継手部の間の微小な隙間から反応ガスが入り込み、冷却水路に近く低温となっている前記遮断溝に反応副生成物が溜まり、パーティクルが前記反応管と前記管体継手部との間を通って拡散するという新たな問題が発生していることを突き止めた。
【００１０】
本発明は斯かる実情に鑑み、インレットフランジ等の管体継手部の遮断溝に反応副生成物が付着してパーティクルを発生するという課題を解決した半導体製造装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、反応管と、上端フランジを有し該上端フランジにシール部材を介して前記反応管を立設する管体継手部と、該管体継手部を塞ぐ蓋体とを有し、少なくとも前記反応管と前記シール部材と前記管体継手部と前記蓋体とより反応室が形成される半導体製造装置に於いて、前記上端フランジの上面と前記反応管との間を気密に接合する前記シール部材を冷却するよう前記上端フランジの内部に冷却媒体流通路が設けられ、該冷却媒体流通路と前記管体継手部の前記反応室内の反応ガスが接する内壁面との間であって前記上端フランジに前記反応室外部と連通する溝が設けられる半導体製造装置に係り、前記溝には、ヒータが挿入されている半導体製造装置に係り、また、本発明は、反応管と、上端フランジを有し該上端フランジにシール部材を介して前記反応管を立設する管体継手部と、該管体継手部を塞ぐ蓋体とを有し、少なくとも前記反応管と前記シール部材と前記管体継手部と前記蓋体とより反応室が形成される半導体製造装置に於いて、前記上端フランジの上面と前記反応管との間を気密に接合する前記シール部材を冷却するよう前記上端フランジの内部に冷却媒体流通路が設けられ、該冷却媒体流通路と前記管体継手部の前記反応室内の反応ガスが接する内壁面との間であって前記上端フランジに前記反応室外部と連通する溝が設けられる半導体製造装置を用いて処理する半導体素子の形成方法であって、前記反応室内で被処理基板に成膜処理が成されている間、前記冷却媒体流通路に冷却媒体が循環される工程を有する半導体素子の形成方法に係り、前記管体継手部内壁面から冷却水路への熱移動を遮断し、前記管体継手部内壁面を高温状態に維持し、更に前記遮断溝に反応ガスが接することを防ぐ。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照しつつ本発明の第１の実施の形態を説明する。尚、図１中、図３中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００１３】
図中２５は金属製で筒状の管体継手部であるインレットフランジを示し、該インレットフランジ２５は上部に顎状の上端フランジ２６、下部に下端フランジ２７を有し、内面に内顎２８を有し、前記上端フランジ２６の上面には凸部２９及び段差面３０を形成する。
前記凸部２９上面には下部クッション材４１が嵌入され、該下部クション材４１を介して石英又はＳｉＣ製の前記アウターチューブ２のフランジ部１４が立設され、該フランジ部１４と前記段差面３０で形成される下部空隙３５には前記凸部２９側から上端Ｏリング３６、側部クッション材３７が嵌入され、前記段差面３０外側上面には断面が逆Ｌ字形のカバー３８が前記フランジ部１４の外周部を全周に亘り覆う様に設けられ、又、前記フランジ部１４の上面と前記カバー３８の下面で形成される上部空隙３９に上部クッション材４０が嵌入され、前記アウターチューブ２と前記インレットフランジ２５は気密に接合されている。
【００１４】
前記上端Ｏリング３６及び側部クッション材３７下方の前記上端フランジ２６の内部には、前記上端Ｏリング３６及び側部クッション材３７を冷却するための第１の冷却水路が設けられ、該第１の冷却水路は断面形状が横長短冊状の円環状であり、前記インレットフランジ２５と同心に設けられている。また、前記カバー３８には前記上部クッション材４０を冷却するための第２の冷却水路４２が設けられている。
【００１５】
前記第１の冷却水路３１と前記インレットフランジ２５の内壁面３３との間であって、上端フランジ２６の下面より遮断溝３４が刻設される。該遮断溝３４は反応室６の外側と連通し、即ち大気雰囲気に開放される。また前記遮断溝３４は断面形状が縦長短冊形状であり、前記冷却水路３１と同心に全周に亘り設けられている。好ましくは、該遮断溝３４の上端は前記冷却水路３１の上端と同一、若しくは更に上方まで伸びている。
【００１６】
前記下端フランジ２７の下面は前記炉口キャップ５により下端Ｏリング２１を介在させて気密に閉塞され、前記内顎２８には円環状のインナーチューブ受け２２が下側から内嵌され、該インナーチューブ受け２２には前記インナーチューブ３が立設されている。
【００１７】
前記反応室６内で成膜処理が行われている間、前記第１の冷却水路３１及び第２の冷却水路４２には図示しない冷却水配管を介して冷却水が循環され、該冷却水により前記上端Ｏリング３６、側部クッション材３７、及び上部クション材３９が冷却される。一方、前記反応室６内は前記ヒータ１により加熱され高温となり、前記インレットフランジ２５の内壁面３３も高温となる。高温となった該内壁面３３から前記冷却水路３１方向への熱移動は、前記内壁面３３と冷却水３１間の距離が延長されたことにより困難となると共に、前記遮断溝３４により効果的に遮断される。
【００１８】
尚、高温となった前記内壁面３３から逆Ｌ字形のカバー３８内の第２の冷却水路４２方向への熱移動は距離が離れている分、影響は小さいので、この間には遮断溝３４が設けられていないが、冷却の効果が大きければ前記内壁面３３と第２の冷却水路の間となる位置にインレットフランジ２５の反応室６の外側から遮断溝を刻設することも可能である。
【００１９】
また、前記第１の冷却水路３１、第２の冷却水路４２には冷却水を流す例を説明したが、冷却水に限らず、他の冷却するための液体や気体の冷却媒体を流すことができる。
【００２０】
従って、前記内壁面３３に対する前記冷却水路３１を流通する冷却水による冷却効果が大幅に減少し、前記内壁面３３は高温状態に維持され、該内壁面３３には反応副生成物の付着が防止され、また、前記遮断溝３４は反応室６とは連通せず大気雰囲気に開放されている状態であるので、反応ガスによる反応副生成物の付着が完全になくなった。
【００２１】
以上述べた如く本発明の第１の実施の形態によれば、反応室内でウェーハ成膜時に生成される反応副生成物は第１の冷却水路３１が形成されたインレットフランジ２５等の管体継手部の内壁面より冷却されず固化しない為、管体継手部の内壁面に付着することなく外部に排出され、また、第１の冷却水路に近く冷却され易い遮断溝３４には反応ガスが流入しない構造とした。従って、反応副生成物が管体継手部の内壁面や遮断溝３４から反応副生成物が剥離してパーティクルとなって反応室６内に拡散し、ウェーハに付着することもなく、製品の品質、歩留まりを向上させることができる。又、管体継手部の内壁面や遮断溝３４に反応副生成物が付着しない為、管体継手部のメンテナンス時の作業が容易となり、更に管体継手部のメンテナンスサイクルを延長でき、装置の稼働率が向上する。更に、反応副生成物が腐食性のものであっても管体継手部内壁面や遮断溝３４の腐食を防止でき、管体継手部の耐用年数を延長することが可能となる等、種々の優れた効果を発揮する。
【００２２】
以下、図２を参照しつつ本発明の第２の実施の形態を説明する。図２では図１の装置を部分的に拡大しており、図２中、図１中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００２３】
本発明の第２の実施の形態は、前記第１の実施の形態の遮断溝３４に対して、更にヒータを挿入した装置である。この装置によれば、前記遮断溝３４に例えば帯状ヒータ４３を巻きつけ、例えば反応ガスにジクロルシランとアンモニアにより窒化膜を形成する場合には反応副生成物は塩化アンモニウムであり、この場合には１２０℃以上に加熱して反応副生成物である塩化アンモニウムが生成しない温度として塩化アンモニウムの付着を防止し、また加熱温度の上限値としては、Ｏリングの耐熱温度以下、例えば耐熱性Ｏリングを用いて２００℃以下の範囲で加熱するとよい。この第２の実施の形態では、冷却水の冷却効率の変動や、管体継手のヒータからの加熱量が変動した場合であって、管体継手部の温度低下が生じるようなことが起きても、確実に管体継手部内壁面に反応副生成物の付着が防止されるようになる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、インレットフランジ等の管体継手部の遮断溝に反応副生成物が付着してパーティクルが発生するという課題を解決することができ、製品である半導体装置の品質、歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す正断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す正断面図である。
【図３】縦型炉についての概略説明図である。
【符号の説明】
５    炉口キャップ
６    反応室
２５    インレットフランジ
２６    上端フランジ
２９    凸部
３０    段差面
３１    第１の冷却水路
３３    内壁面
３４    遮断溝
３６    上端Ｏリング
【図１】
0003877656.tif 000002
【図２】
0003877656.tif 000003
【図３】
0003877656.tif 000004