(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内に被処理体を載置して加熱するサセプタを設け、該サセプタと対向して処理ガスを供給するシャワーヘッドを設け、前記処理室の底部側に処理室内を減圧排気するための排気部を設け、前記処理室は上部が開放された処理室本体と、この処理室本体の上部開放部を閉塞する蓋体とから構成され、この蓋体には前記シャワーヘッドが設けられ、前記処理室本体の内側と前記サセプタの外側との間に前記排気部と連通する環状の排気通路が形成され、前記処理室本体の内面にこれを被覆するように石英製の被覆部材が設けられ、前記処理室本体と前記被覆部材との間に抵抗発熱体が設けられている枚葉式熱処理装置において、前記被覆部材の内面の下側隅部の断面が流線形に形成されていると共に、前記サセプタの外周面も前記被覆部材の内面の下側隅部の流線形に対応して断面が流線形に形成されていることを特徴とする枚葉式熱処理装置。
【請求項２】
前記シャワーヘッドおよび前記蓋体の少なくとも処理ガスと接する部分が石英により形成されていることを特徴とする請求項１記載の枚葉式熱処理装置。
【請求項３】
前記シャワーヘッドを含む前記蓋体に少なくとも処理ガスと接する部分を加熱制御する加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の枚葉式熱処理装置。
【請求項４】
前記シャワーヘッドに近接して液体原料の気化器および流量制御弁等を含むガス供給源が設けられていることを特徴とする請求項１記載の枚葉式熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、枚葉式熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、被処理体である例えば半導体ウエハに酸化、拡散、成膜、アニール等の処理を施すために、各種の熱処理装置が使用されている。この熱処理装置としては、一度に多数枚の半導体ウエハの処理が可能なバッチ式熱処理装置と、半導体ウエハを一枚ずつ処理する枚葉式熱処理装置とが知られている。特に、枚葉式熱処理装置は、半導体ウエハの面内均一な処理および急速な昇降温を要する処理が比較的容易に可能であることから、ウエハサイズの大型化および半導体素子の微細化に伴い多く使用されるようになってきている。
【０００３】
前記枚葉式熱処理装置は、処理室内に半導体ウエハを載置して加熱するサセプタを設け、このサセプタと対向して処理ガスを供給するシャワーヘッドを設け、前記処理室の底部側に処理室内を減圧排気するための排気部を設けて構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の枚葉式熱処理装置においては、前記処理室が金属例えばアルミニウムにより形成されているため、処理室内をクリーニングガスで洗浄する場合、処理室内が腐食される恐れがあった。また、アルミニウムには微量であるが銅等の金属が含まれており、その金属イオンや金属粒子によって半導体ウエハが汚染（金属汚染）される恐れがあった。更に、処理室内には処理ガスが滞留し易い部分が多く、その部分に反応副生成物が付着堆積し易く、これがパーティクルの発生源になり、そのパーティクルによって半導体ウエハが汚染（パーティクル汚染）される恐れがあった。また、前記処理室は、その壁面が加熱されていない、いわゆるコールドウォールタイプであるため、処理ガスが処理室の内壁に接すると、処理ガス成分が凝結して反応副生成物として内壁に付着し易く、これがパーティクルの発生源になり、半導体ウエハがパーティクル汚染される恐れがあった。
【０００５】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、処理室内の腐食および被処理体の汚染を防止することができる枚葉式熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、処理室内に被処理体を載置して加熱するサセプタを設け、該サセプタと対向して処理ガスを供給するシャワーヘッドを設け、前記処理室の底部側に処理室内を減圧排気するための排気部を設け、前記処理室は上部が開放された処理室本体と、この処理室本体の上部開放部を閉塞する蓋体とから構成され、この蓋体には前記シャワーヘッドが設けられ、前記処理室本体の内側と前記サセプタの外側との間に前記排気部と連通する環状の排気通路が形成され、前記処理室本体の内面にこれを被覆するように石英製の被覆部材が設けられ、前記処理室本体と前記被覆部材との間に抵抗発熱体が設けられている枚葉式熱処理装置において、前記被覆部材の内面の下側隅部の断面が流線形に形成されていると共に、前記サセプタの外周面も前記被覆部材の内面の下側隅部の流線形に対応して断面が流線形に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
前記シャワーヘッドおよび前記蓋体の少なくとも処理ガスと接する部分が石英により形成されていることが好ましい。
【００１０】
前記シャワーヘッドを含む前記蓋体に少なくとも処理ガスと接する部分を加熱制御する加熱手段が設けられていることが好ましい。
【００１１】
前記シャワーヘッドに近接して液体原料の気化器および流量制御弁等を含むガス供給源が設けられていることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。
【００１３】
図１において、１は枚葉式熱処理装置例えば枚葉式ＣＶＤ装置の処理室（チャンバ）であり、この処理室１は上部が開放された箱ないし容器状の処理室本体（チャンバ本体）２と、この処理室本体２の上部開放部を閉塞する蓋体３とから密閉容器状に構成されている。処理室１内には、被処理体例えば半導体ウエハｗを載置して加熱するするサセプタ（被処理体保持体）４が設けられている。なお、処理室１の側壁には半導体ウエハｗを搬入搬出する出入口が設けられ、その出入口には半導体ウエハｗの搬送を行なう搬送アームを備えた搬送室がゲートバルブを介して連結されている（図示省略）。
【００１４】
前記蓋体３には、前記サセプタ４の上面ないしサセプタ４上の半導体ウエハｗに対向して処理ガスを噴射供給するためのシャワーヘッド５が設けられている。このシャワーヘッド５は、蓋体３の中央に半導体ウエハｗの直径よりも十分に大きい円形の凹部６を形成し、この凹部６の上部をシャワヘッド蓋７で密閉し、凹部６の底部に多数のガス噴射孔８を形成して構成されている。シャワーヘッド５の下面は、シャワヘッド５の周囲に処理ガスの滞留ないし澱みが生じないように蓋体３の下面と面一に形成されていることが好ましい。
【００１５】
前記シャワヘッド蓋７には、シャワヘッド５に処理ガスを供給する処理ガス供給管が接続されている（図示省略）。前記凹部６内には、処理ガスを均一に分散させるための多孔板が適宜枚数取付けられていることが好ましい（図示省略）。
【００１６】
前記処理室１の底部側、図示例では底部には、処理室１内を減圧排気するための排気部（排気口）９が設けられ、この排気部９には処理室１内を所定の圧力例えば数Ｔｏｒｒに減圧可能な真空ポンプや圧力制御機構を備えたを排気系が接続されている（図示省略）。前記サセプタ４は、図示例では上面が半導体ウエハｗの直径よりも十分に大きい円形の平面状に形成されており、下部側に縮径された首部１０を有している。
【００１７】
サセプタ４は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）により形成されており、上面側の内部に発熱体例えばセラミックヒータが設けられ、半導体ウエハｗを面内均一に加熱し得るようになっている。サセプタ４の首部１０は、処理室１の底部を貫通して処理室外の図示しない支持部に支持されている。サセプタ４の首部には、サセプタ４の昇降機構や回転機構が接続されていても良い。前記排気部９は、サセプタ４の首部１０が貫通する部分にその首部１０を囲繞する如く形成されている。
【００１８】
前記処理室１の少なくとも内面は、クリーニングガスによる腐食および半導体ウエハｗの金属汚染を防止するために、石英により形成されていることが好ましい。図示例の処理室１を構成する処理室本体２およびシャワヘッド５を含む蓋体３は通常のアルミニウムにより形成されているため、その処理室本体２の内面にこれを被覆するように石英製の被覆部材１１が設けられている。この被覆部材１１は、石英によって処理室本体２の内面を覆う容器状に形成されている。
【００１９】
前記処理室本体２の内側（内周）とサセプタ４の外側（外周）との間には、前記排気部９と連通する環状の排気通路１２が形成されている。処理室１の下側隅部は、処理ガスを滞留させないように円滑に排出させるために、前記石英によって流線形（曲面状）１３に形成されていることが好ましい。すなわち、前記被覆部材１１の内面隅部が流線形ないし曲面状１３に形成されている。また、サセプタ４の外周面も、被覆部材１１の内面に対応して流線形ないし曲面状に形成されていることが好ましい。
【００２０】
前記シャワーヘッド５および蓋体３の少なくとも処理ガスと接する部分、図示例では蓋体３の内面およびシャワーヘッド５内（凹部６およびシャワヘッド蓋７の内面）は、クリーニングガスによる腐食および半導体ウエハの金属汚染を防止するために、石英により形成もしくは被覆されていることが好ましい（図示省略）。
【００２１】
前記処理室１には、処理ガス成分の凝結による反応副生成物の付着を抑制するために、その内面温度を所定の温度に加熱制御するための加熱手段例えば抵抗発熱体１４が設けられている。この抵抗発熱体１４は、例えば処理室本体２と被覆部材１１の間に設けられていることが好ましい。
【００２２】
以上の構成からなる枚葉式熱処理装置によれば、処理室１内に被処理体である半導体ウエハｗを載置して加熱するサセプタ４を設け、このサセプタ４と対向して処理ガスを供給するシャワーヘッド５を設け、前記処理室１の底部側に処理室１内を減圧排気するための排気部９を設けてなる枚葉式熱処理装置において、前記処理室１の少なくとも内面が石英により形成されているため、クリーニングガスによる処理室１内面の腐食を防止できると共に、アルミニウムの腐食に起因する含有金属（銅等）による半導体ウエハｗの金属汚染を防止することができる。
【００２３】
しかも、処理室１内の底部側隅部が流線形１３に形成されているため、処理ガスの滞留を抑制することができる。これにより、処理ガスの滞留による反応副生成物の付着堆積を抑制することができるため、反応副生成物の剥離飛散による半導体ウエハｗのパーティクル汚染を防止することができる。また、前記処理室１にはその内面温度を加熱制御する加熱手段例えば抵抗発熱体１４が設けられているため、処理ガス成分の凝結による反応副生成物の付着を抑制することができ、半導体ウエハｗのパーティクル汚染を防止することができる。また、前記シャワーヘッド５の少なくとも処理ガスと接する部分が石英により形成されているため、クリーニングガスによる腐食を防止できると共に、腐食に起因する半導体ウエハの金属汚染を防止することができる。
【００２４】
図２は、サセプタの変形例を示している。このサセプタ４は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）もしくは窒化アルミ（ＡｌＮ）により皿状に形成されており、その周囲には例えばアルミナ（Ａｌ2〇3）製の環状の整流板１５が取付けられている。前記サセプタ４は、下方から加熱ランプ１６によって加熱され、半導体ウエハｗを面内均一に加熱し得るようになっている。前記整流板１５には、多数の通気孔（図示省略）が設けられており、ガスの流れを均一にし得るようになっている。このサセプタ４を使用すれば、加熱温度およびガスの流れを均一（等方性）にすることができ、ＣＶＤ処理における膜圧の均一性の向上が図れる。
【００２５】
図３は、本発明の他の実施の形態でない枚葉式熱処理装置の参考例を示す断面図である。本実施の形態において、前記実施の形態と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態の枚葉式熱処理装置においては、処理室１が金属製例えばアルミニウム製の外容器１７と、この外容器１７の内側に収容された石英製の内容器１８とからなり、この内容器１８が実質的な処理室を形成している。外容器１７は、前記実施の形態の処理室本体２と同様、上部が開放された有底箱状に形成されており、内容器１８も外容器１７と同様に上部が開放された有底箱状に形成されている。
【００２６】
外容器１７の底部の上面に内容器１８の底部の下面が載置されている。外容器１７の上縁部および内容器１８の上縁部には、外向きのフランジ部１９，２０が形成されており、外容器１７のフランジ部１９の上面に内容器１８のフランジ部２０が載置されている。内容器１８のフランジ部２０は、外容器１７のフランジ部１９にフランジ押え２１により固定されている。
【００２７】
前記内容器１８の底部の上面には、サセプタ４が設置されている。内容器１８の底部と外容器１７の底部には、両者を貫通するように排気部９が設けられており、この排気部９に図示しない排気系が接続されている。内容器１８の下側隅部は、処理ガスが円滑に流れ易いように流線形ないし曲面状１３に形成されている。
【００２８】
前記外容器１７の側壁と内容器１８の側壁との間には、隙間２２が設けられており、内容器１８の内外の圧力をバランスさせるための圧力バランス手段として内容器１８の側壁上側には内外を連通する連通孔２３が設けられている。また、処理ガスが内容器１８内から連通孔２３を通って隙間２２に侵入することにより反応副生成物が付着するのを抑制するために、前記隙間２２に不活性ガス例えば窒素ガスを供給して侵入処理ガスを希釈化する不活性ガス供給管２４が外容器１７に接続されている。
【００２９】
このように構成された枚葉式熱処理装置によれば、前記処理室１が金属製例えばアルミニウム製の外容器１７と、この外容器１７の内側に収容された石英製の内容器１８とからなり、内容器１８の内外の圧力をバランスさせるための圧力バランス手段例えば連通孔２３が内容器１８に設けられているため、石英製内容器１８の内外の圧力差による破損を防止することができる。また、石英製内容器１８により実質的な処理室を形成しているため、クリーニングガスによる腐食を防止できると共に、半導体ウエハｗの金属汚染を防止することができる。
【００３０】
図４は、シャワーヘッド部分の変形例を示す断面図である。このシャワーヘッド５には、液体原料の気化器２５および流量制御弁２６等を含むガス供給源であるガス供給システム２７が近接して設けられている。ガス供給システム２７は、シャワヘッド蓋７もしくは処理室１の蓋体３に設けられる。
【００３１】
ガス供給システム２７が設けられるシャワヘッド蓋７もしくは処理室１の蓋体３には、処理ガスの液化ないし凝結を防止するために加熱制御する加熱手段２８が設けられていることが好ましい。加熱手段２８としては、抵抗発熱体でも良いが、熱媒体（液体）を循環させて温度管理を行なうものであっても良い。
【００３２】
前記ガス供給システム２７は、例えば酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）等の液体原料を原料供給部２９から配管３０を介して導入される入口弁３１と、この入口弁３１を介して導入される液体原料を気化する気化器２５と、この気化器２５から供給される処理ガスの流量を制御する出口弁（流量制御弁）２６とから主に構成されている。入口弁３１と気化器２５の間、および気化器２５と出口弁２６の間は、シャワヘッド蓋７もしくは処理室１の蓋体３に形成された図示しない通路を介して接続されている。
【００３３】
出口弁２６からシャワヘッド蓋７もしくは処理室１の蓋体３に形成されたガス通路３２を介して処理ガスがシャワヘッド５内に供給されるようになっている。シャワヘッド蓋７もしくは処理室１の蓋体３には、ガス種に応じてガス供給システム２７が複数設けられ、これらガス供給システム２７はカバーで覆われていることが好ましい。
【００３４】
このように構成された枚葉式熱処理装置によれば、前記シャワーヘッド５に近接して液体原料の気化器２５および流量制御弁２６等を含むガス供給源２７が設けられているため、ガス配管が短縮され、装置のコンパクト化が図れると共に、ガス供給の応答性が向上し、成膜処理での膜厚および膜質の向上が図れる。
【００３５】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、処理室の出入口に不活性ガスのエアカーテンを設けてゴミの侵入を防止するようにしてもよい。また、処理室の出入口に設けられたゲートバルブへの反応副生成物の付着を抑制するために、ゲートバルブを熱媒体（液体）等で温度コントロールするようにしても良い。
【００３６】
また、反応副生成物の付着を抑制するために、処理室全体や排気系を熱媒体（液体）あるいはゼーベック効果等の電子的熱作用により温度コントロールするようにしても良い。更に、プラットフォーム側である搬送室やカセット室における結露防止対策としてこれらを温度コントロールするようにしても良い。排気系の配管（排気管）としては、被処理体の金属汚染を防止するためにガラスライニング管が好ましい。シャワーヘッドの少なくとも処理ガスと接する部分は、被処理体の金属汚染を防止するために石英により形成されていることが好ましいが、純アルミニウムにより形成されていても良い。被処理体としては、半導体ウエハ以外に例えばガラス基板、ＬＣＤ基板等が適用可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上要する本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００３８】
本発明によれば、処理室本体の内面にこれを被覆するように石英製の被覆部材が設けられ、前記処理室本体と前記被覆部材との間に抵抗発熱体が設けられているため、クリーニングガスによる処理室本体内面の腐食を防止できると共に、処理ガス成分の凝結による反応副生成物の付着堆積を抑制することができ、被処理体の金属汚染及びパーティクル汚染を防止することができ、しかも、前記被覆部材の内面の下側隅部の断面が流線形に形成されていると共に、前記サセプタの外周面も前記被覆部材の内面の下側隅部の流線形に対応して断面が流線形に形成されているため、処理ガスの滞留による反応副生成物の付着堆積を抑制することができ、反応副生成物の剥離飛散による被処理体のパーティクル汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態である枚葉式熱処理装置を示す断面図である。
【図２】  サセプタ部分の変形例を示す断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態でない枚葉式熱処理装置の参考例を示す断面図である。
【図４】  シャワーヘッド部分の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  処理室
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
４  サセプタ
５  シャワーヘッド
９  排気部
１４  抵抗発熱体（加熱手段）
１７  外容器
１８  内容器
２３  連通孔（圧力バランス手段）
２５  気化器
２６  流量制御弁
２７  ガス供給システム（ガス供給源）
２８  加熱手段
【図１】
0004286981.tif 000002
【図２】
0004286981.tif 000003
【図３】
0004286981.tif 000004
【図４】
0004286981.tif 000005