(57)【要約】【課題】半導体装置の製造装置におけるプラズマを用いる減圧気相成長装置に用いられるプロセスチューブ内に設置された電極の酸化、電極長の収縮等に起因するプラズマ室のプラズマ状態の変化によるウェーハの膜厚、面内均一性、さらにウェーハ間の面間均一性等の悪化を防ぎ、半導体製造時の歩留りを向上させる。【解決手段】プラズマを用いる減圧気相成長装置を含む半導体装置の製造装置において、処理チャンバー４の周囲にヒータ６を設けると共に、前記処理チャンバー４の内部に保護管１１内に真空封止された導電性電極１２を設置した。【選択図】図１
2009191292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを用いた減圧気相成長装置を含む半導体装置の製造装置において、
前記減圧気相成長装置は、
処理チャンバーと、
前記処理チャンバーの周囲に形成されたヒータと、
前記処理チャンバーの内部に設置された導電性電極とを備え、
前記導電性電極は保護管内に挿入され、ほぼ真空状態で封止されていることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項２】
プラズマを用いた減圧気相成長装置を含む半導体装置の製造装置において、
前記減圧気相成長装置は、
処理チャンバーと、
前記処理チャンバーの周囲に形成されたヒータと、
前記処理チャンバーの内部に設置された導電性電極とを備え、
前記導電性電極はガラスによってカバーされた一体構造であることを特徴とする半導体装置の製造装置。
【請求項３】
前記導電性電極は平板形状であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体装置の製造装置。
【請求項４】
前記導電性電極は前記プロセスチューブに対して前記処理チャンバーを完全にシールすることができる着脱可能な保護キャップで取り付けられていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の半導体装置の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造装置、特にプラズマを用いた減圧気相成長装置を含む半導体装置の製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロセスの微細化にともない減圧気相成長装置においても低温での成膜が必要となっている。そのため、低温成膜処理においても生産性を落とすことなく成膜可能なプロセスを用いた減圧気相成膜装置が使用されている。
【０００３】
以下、本発明の背景技術となる従来の減圧気相成長装置について図５を参照しながら説明する。
【０００４】
図中、１は装置全体を示し、２はプロセスチューブ、３はウェーハ、４は処理チャンバー、５は炉口、６はヒータ、７は排気管、８はシールキャップ、９は回転軸、１０はボート、１１は保護管（１１ａは下方の曲げ形状）、１２は導電性電極、１３はプラズマ室、１４は隔壁、１５は吹出口、１６はガス供給管、１７は処理ガス、２０はプラズマ、２１は活性粒子であり、次のように配置され、動作するように構成されている。
【０００５】
この従来装置はバッチ式ホットウォール型リモートプラズマ装置として構成され、石英ガラス等の耐熱性の高い材料で作られた一端開口、他端閉塞の円筒形状に形成されたプロセスチューブ２を備え、更に、プロセスチューブ２内にはウェーハ３が収容される処理チャンバー４が形成されており、プロセスチューブ２の下端開口にはウェーハ３を出し入れするための炉口５が形成されている。プロセスチューブ２の外部には処理チャンバー４を全体にわたって均一に加熱するためのヒータ６がプロセスチューブ２の周囲を包囲するように同心円状に設置されており、ヒータ６は装置１の機枠（図示せず）に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。プロセスチューブ２の側壁の一部には排気管７の一端が接続されており、排気管７は他端が排気装置（図示せず）に接続されて処理チャンバー４を排気し得るように構成されている。プロセスチューブ２の下端面には下端開口を閉塞するシールキャップ８が円盤形状に形成されており、プロセスチューブ２の外部に垂直に設置されたエレベータ（図示せず）によって垂直方向に昇降されるように構成されている。シールキャップ８の中心線上には回転軸９が挿通されており、回転軸９はシールキャップ８と共に昇降し、かつ、回転駆動装置（図示せず）によって回転されるようになっている。回転軸９の上端には被処理物としてウェーハ３を保持するためのボート１０が垂直に立脚支持されるようになっている。複数枚のウェーハ３はボート１０に水平にかつ互いに中心を揃えられて整列されて保持されるようになっている。プロセスチューブ２の内周にはプラズマ室１３を形成する隔壁１４が両保護管１１を気密に取り囲むように設置されており、隔壁１４には複数個の吹出口１５が開設されている。さらに、プロセスチューブ２の側面下部のプラズマ室１３のガス供給可能な位置には、ガス供給管１６が設けられている。処理ガス１７をプラズマ室１３に供給し所定の圧力に維持した後に、高周波電力が両電極１２の間に高周波電源および整合器（図示省略）によって印加されると、プラズマ２０がプラズマ室１３に形成され、処理ガス１７は活性化される。そして、活性化した電気的に中性の粒子２１は隔壁１４に開設された吹出口１５から吹き出し処理チャンバー４に供給されることで、ボート１０に保持された各ウェーハ３に接触し、ウェーハ３に接触した活性な粒子２１はウェーハ３の表面を処理することになる。
【特許文献１】特許第３９７９８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この従来装置にあっては、図５に示すプロセスチューブ２が縦方向に長くプラズマ２０を発生させるための導電性電極１２は、プロセスチューブ２の内壁面に沿うように設けられた保護管１１内に挿入する必要がある。保護管１１はプロセスチューブ２の下方で曲形状１１ａとなっており、保護管１１内に挿入する導電性電極１２は柔らかく曲げることが可能なメッシュ構造の電極１２を用いる必要があり、また、この装置で処理したウェーハの出来映えを調査したところ、図６に示すように処理回数を重ねると面内均一性およびウェーハ間の面間均一性の悪化が見られた。図中、ＲＵＮ１乃至１８は処理１から１８までの処理回数を示している。前記現象を詳細に調査した結果、メッシュ構造の電極１２が保護管１１内の残留酸素と反応することによる長期間のプラズマ成膜によって酸化が進行しており、電極１２は酸化による電極長の収縮が発生、そのため電極１２の収縮によりプロセスチューブ２内に設置されたプラズマ室１３のプラズマ状態が変化し、これが図６に示す成膜結果のように処理回数に伴う、ウェーハの膜厚、面内均一性、さらにウェーハ間の面間均一性を悪化させる原因となっており、これら均一性の悪化による歩留り低下を引き起こす等種々の課題がある。
【０００７】
本発明は前記課題を解決し、半導体装置の製造装置に含まれるプラズマを発生させる導電性電極を有する減圧気相成長装置において、導電性電極の酸化による電極の収縮を抑え、処理ウェーハの膜厚、面内均一性、さらにウェーハ間の面間均一性の悪化を抑制することができる半導体装置の製造装置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】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、プラズマを用いた減圧気相成長装置を含む半導体装置の製造装置において、処理チャンバーと、前記処理チャンバーの周囲に形成されたヒータと、前記処理チャンバーの内部に設置された導電性電極とを備え、前記導電性電極は保護管内に挿入され、ほぼ真空状態で封止されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る半導体装置の製造装置を用いることにより、導電性電極の酸化を抑えることができるので、処理ウェーハの膜厚、面内均一性、さらにウェーハ間の面間均一性の悪化を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明の各実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における減圧気相成長装置要部の縦断面図、図２は同横断面図を示す。なお、図５に示した従来の減圧気相成長装置と同一の部分については同一の符号を用い、その詳細な説明は省略する。なお、図中、１８は高周波電力、１９は整合器、２２は電極端部、２３はシーリング、２４は保護キャップを示す。
【００１２】
本実施の形態にあっては、図２に示すようにプロセスチューブ２の内壁面に沿うように垂直に設けられた一対の保護管１１、１１が図１に示すように下方でプロセスチューブ２の側面を貫通しており、保護管１１は管内に導電材料を使用した棒状の電極１２、もしくはメッシュ構造の電極１２が保護管１１内に真空封じされている。電極１１は電極端部２２により保護管１２内を完全に真空保持できる一体構造となっている。さらに、プロセスチューブ２の洗浄時には、電極端部２２を完全にシール可能とするシーリング２３により保護キャップ２４を締め込みシールできる構造としたことで、プロセスチューブ２と保護管１１および電極１２が一体構造であっても洗浄可能となっている。
【００１３】
この構成によれば電極１２は保護管１１内に真空封じされており、保護管内の残留酸素による電極１２の酸化を抑えることができ、導電性電極の酸化による電極の収縮を抑え、処理ウェーハの膜厚、面内均一性、さらにウェーハ間の面間均一性の悪化を抑制することができる。更に、電極端部２３を保護できる構造にすることで、電極１２と保護管１１およびプロセスチューブ２とが一体構造であっても、電極端部２３を保護キャップ２４によってシールすればプロセスチューブの洗浄が可能となる。
【００１４】
（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２における減圧気相成長装置要部の縦断面図である。この実施の形態に示すものは、図１、図２に例示した一対の導電性電極１１として、プロセスチューブ２に一対の導電性電極１２Ａを硝子封じし、保護管１１Ａと電極１２Ａを完全に一体構造としたもので、電極１２Ａは保護管１１内に密封された状態になっており、実施の形態１に示したものと同様、保護管内の残留酸素による電極１２の酸化を抑えることができ、導電性電極の酸化による電極の収縮を抑え、処理ウェーハの膜厚、面内均一性、さらにウェーハ間の面間均一性の悪化を抑制することができる。
【００１５】
図４に示すものは、図３に示したものの変形例を示すものであり、プロセスチューブ２に細長い平板形状に形成された一対の電極１２Ｂを硝子封じし、保護管１１Ａと電極１２Ｂを完全に一体構造としたものであって前記同様の特徴を有する。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は半導体装置の製造装置におけるプラズマを用いた縦型の減圧気相成長装置に適用され、導電性電極の酸化抑止手段として実施することにより、被処理物であるウェーハの膜厚、面間均一性、さらにウェーハ間の面間均一性の悪化を抑制することを可能とし、半導体製造における品質向上と不良率の低減を図ることができ有効である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の半導体装置の製造装置の実施の形態１における減圧気相成長装置要部の縦断面図
【図２】図１に示す減圧気相成長装置要部の横断面図
【図３】本発明の半導体装置の製造装置の実施の形態２における減圧気相成長装置要部の縦断面図
【図４】図３に示す減圧気相成長装置の一部変形例を示す縦断面図
【図５】従来の半導体装置の製造装置における減圧気相成長装置要部の縦断面図
【図６】図５に示す従来の減圧気相成長装置における処理回数と成膜結果の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００１８】
１  装置
２  プロセスチューブ
３  ウェーハ
４  処理チャンバー
５  炉口
６  ヒータ
７  排気管
８  シールキャップ
９  回転軸
１０  ボート
１１  保護管
１２  導電性電極
１３  プラズマ室
１４  隔壁
１５  吹出口
１６  ガス供給管
１７  処理ガス
１８  高周波電力
１９  整合器
２０  プラズマ
２１  活性粒子
２２  電極端部
２３  シーリング
２４  保護キャップ
【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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