(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応管の中に、基板を保持した基板保持手段を配置し、この基板を保持した基板保持手段を前記反応管を封止するシールキャップを貫通して設けられた回転軸を介して回転させつつ前記反応管内にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3ガスとを流通させて前記基板に対してＳｉ3Ｎ4膜を生成する処理を行う半導体製造方法において、前記基板処理を行う際、ＮＨ3ガスを前記回転軸の周りに流通させて前記回転軸と前記シールキャップとの間から前記反応管内に導入することで前記回転軸をパージすることを特徴とする半導体製造方法。
【請求項２】
反応管の中に、基板を保持した基板保持手段を配置し、この基板を保持した基板保持手段を回転軸を介して回転機構により回転させつつ前記反応管内にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3ガスとを流通させて基板に対してＳｉ3Ｎ4膜を生成する処理を行う半導体製造方法において、前記回転軸は前記反応管を封止するシールキャップを貫通して設けられると共に、一端が前記回転機構に取り付けられ、他端が前記基板保持手段に取り付けられ、前記シールキャップと前記回転機構との間であって前記回転軸の周囲には筒状取り付け部材が設けられ、前記基板処理を行う際、ＮＨ3ガスを前記筒状取り付け部材内部の中空部に導入して、回転軸の周囲から反応管内に導入することを特徴とする半導体製造方法。
【請求項３】
内部にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3ガスとを流通させて基板に対してＳｉ3Ｎ4膜を生成する反応管と、前記反応管をシールするシールキャップと、前記反応管内部に挿入可能に設けられ、処理すべき基板を回転可能に保持する基板保持部材と、前記基板保持部材を回転させる回転機構と、前記シールキャップを貫通して設けられると共に、一端が前記回転機構に取り付けられ、他端が前記基板保持手段に取り付けられ、前記回転機構による回転を前記基板保持手段に伝達する回転軸と、前記反応管の内部にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスを流通させるガス流通手段と、ＮＨ3ガスを前記回転軸周辺に流通させて前記回転軸と前記シールキャップとの間から前記反応管内に導入することで前記回転軸をパージする回転軸パージ手段とを有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
内部にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3ガスとを流通させて基板に対してＳｉ3Ｎ4膜を生成する反応管と、前記反応管をシールするシールキャップと、前記反応管内部に挿入可能に設けられ、処理すべき基板を回転可能に保持する基板保持部材と、前記基板保持部材を回転させる回転機構と、前記シールキャップを貫通して設けられると共に、一端が前記回転機構に取り付けられ、他端が前記基板保持手段に取り付けられ、前記回転機構による回転を前記基板保持手段に伝達する回転軸と、前記反応管の内部にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスを流通させるガス流通手段と、前記シールキャップと前記回転機構との間であって前記回転軸の周囲に設けられる筒状取り付け部材とを有し、前記筒状取り付け部材内部の中空部内にＮＨ3ガスを導入して、回転軸の周囲から反応管内に導入するようにしたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、反応管の中に、半導体基板を回転可能に保持する基板保持手段を配置し、この基板保持手段を回転軸を介して回転させつつ基板処理用のガスを前記反応管に流通させて基板処理を行うとともに、回転軸パージ用のガスを前記回転軸の周りに流通させて、前記基板処理用のガスを前記回転軸の周辺からパージする半導体製造方法およびそれを用いた半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の半導体製造装置では、ＣＶＤ装置の場合において、反応管は例えば、上方から側面にかけてヒータに覆われている外側反応管と、外側反応管の内部に配置された内側反応管とから構成され、内側反応管の内部においてガスを用いた基板処理が行われる。前記内側反応管の中には、処理すべき基板を堆積し回転可能に保持する基板保持部材（ボート）が図示しないボート昇降機構により、外部反応管の底部をシールするシールキャップ等と共に、上昇，挿入されるようになっている。この基板保持部材は、筒状取り付け部材および回転軸シール部材を介して設けられた回転機構と、一端が前記回転機構に取り付けられ、他端が前記回転軸シール部材、前記筒状取り付け部材の中空部、前記シールキャップを貫通して前記内側反応管の内部に延び出し、前記基板保持手段に固定され、前記回転機構による回転を前記基板保持手段に伝達する回転軸とによって回転される。そして、基板を保持して前記基板保持手段が回転する前記反応管の内部に基板処理用のガスを流通させて基板を処理する際に、前記筒状部材の中空部に回転軸パージ用のガスを供給し、前記回転軸周辺から基板処理用のガスをパージして回転軸が基板処理用のガスによって悪影響を受けないように保護している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来の半導体製造装置においては、例えば、酸化拡散処理を行おうとする場合、反応管内の水蒸気および酸素ガスの雰囲気に対して、Ｎ2またはＡｒ等の不活性ガスを回転軸パージ用のガスとして使用している。したがって、基板処理用のガスとは異なったガスが混入されることとなり、基板上の生成膜の膜厚が不活性ガスの影響を受けて均一にならないという問題がある。また、ＣＶＤ処理を行う場合、回転軸シール部材が劣化防止のために冷却されているので、回転軸シール部材の周辺は温度が低く、この辺りの回転軸の付近には、反応副生成物の付着や蒸気圧の低いガスによる付着が発生し易い。そして、これらの付着は、パーティクル発生の原因となり、また、回転軸周辺に腐食性ガス（例：Ｃｌ）の残留があると、大気と触れた場合に金属部分を腐食させる物質（ＨＣｌ）となり、金属部分を腐食させパーティクル発生の原因となるので、やはり回転軸パージが必要であるが、この場合にも、不活性ガスを使用すると回転軸周辺において基板上の生成膜の膜厚の不均一をもたらし、ひいてはウェーハの歩留まりを悪化させるという問題がある。
【０００４】
この発明は、上記問題を解決すべく、回転軸の周辺から基板処理用のガスをパージでき、かつ、膜厚の不均一を発生させず、ウェーハの歩留まりを向上させることができる半導体製造方法およびそれを用いた装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、反応管の中に、基板を保持した基板保持手段を配置し、この基板を保持した基板保持手段を前記反応管を封止するシールキャップを貫通して設けられた回転軸を介して回転させつつ前記反応管内にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3ガスとを流通させて前記基板に対してＳｉ3Ｎ4膜を生成する処理を行う半導体製造方法において、前記基板処理を行う際、ＮＨ3ガスを前記回転軸の周りに流通させて前記回転軸と前記シールキャップとの間から前記反応管内に導入することで前記回転軸をパージすることを特徴とする半導体製造方法である。
請求項２の発明は、反応管の中に、基板を保持した基板保持手段を配置し、この基板を保持した基板保持手段を回転軸を介して回転機構により回転させつつ前記反応管内にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3ガスとを流通させて基板に対してＳｉ3Ｎ4膜を生成する処理を行う半導体製造方法において、前記回転軸は前記反応管を封止するシールキャップを貫通して設けられると共に、一端が前記回転機構に取り付けられ、他端が前記基板保持手段に取り付けられ、前記シールキャップと前記回転機構との間であって前記回転軸の周囲には筒状取り付け部材が設けられ、前記基板処理を行う際、ＮＨ3ガスを前記筒状取り付け部材内部の中空部に導入して、回転軸の周囲から反応管内に導入することを特徴とする半導体製造方法である。
請求項３の発明は、内部にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3ガスとを流通させて基板に対してＳｉ3Ｎ4膜を生成する反応管と、前記反応管をシールするシールキャップと、前記反応管内部に挿入可能に設けられ、処理すべき基板を回転可能に保持する基板保持部材と、前記基板保持部材を回転させる回転機構と、前記シールキャップを貫通して設けられると共に、一端が前記回転機構に取り付けられ、他端が前記基板保持手段に取り付けられ、前記回転機構による回転を前記基板保持手段に伝達する回転軸と、前記反応管の内部にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスを流通させるガス流通手段と、ＮＨ3ガスを前記回転軸周辺に流通させて前記回転軸と前記シールキャップとの間から前記反応管内に導入することで前記回転軸をパージする回転軸パージ手段とを有することを特徴とする半導体製造装置である。
請求項４の発明は、内部にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスとＮＨ3ガスとを流通させて基板に対してＳｉ3Ｎ4膜を生成する反応管と、前記反応管をシールするシールキャップと、前記反応管内部に挿入可能に設けられ、処理すべき基板を回転可能に保持する基板保持部材と、前記基板保持部材を回転させる回転機構と、前記シールキャップを貫通して設けられると共に、一端が前記回転機構に取り付けられ、他端が前記基板保持手段に取り付けられ、前記回転機構による回転を前記基板保持手段に伝達する回転軸と、前記反応管の内部にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスを流通させるガス流通手段と、前記シールキャップと前記回転機構との間であって前記回転軸の周囲に設けられる筒状取り付け部材とを有し、前記筒状取り付け部材内部の中空部内にＮＨ3ガスを導入して、回転軸の周囲から反応管内に導入するようにしたことを特徴とする半導体製造装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係わる半導体製造装置を示す断面図、図２は図１の下方の要部を示す拡大断面図である。この半導体製造装置１００において、反応管は、上下が開口状態になっている内側反応管１０と、内側反応管１０との間に所定間隔をもって内側反応管１０を上方からドーム状に覆うように配置され、底部が板状のシールキャップ２１で封止された外側反応管２０とから構成されている。外側反応管２０の外側には、外側反応管２０との間に所定間隔をもって外側反応管２０を上方からドーム状に覆うようにヒータ３０が配置されている。
【００１２】
内側反応管２０の最下部には、中心部が回転軸５２の上端に回転可能に支持されたプレート状の設置台１１が設けられている。設置台１１の上には、多数の処理されるべき基板１３を一定間隔をあけて平行に保持するための基板保持手段であるボート１２が上方に延びるように垂直に取り付けられている。多数の基板１３は、外縁がボート１２の内側に穿設された溝にはめられ互いに平行に保持される。外側反応管２０の最下端は、フランジ状に形成され、シールキャップ２１の上面には、外周に沿って環状の溝が形成され、その溝の中にはＯリング２２が配置され、図示しないボート昇降機構によりボート，シールキャップ，筒状取付部材，回転機構等が上昇し、シールキャップ２１が外側反応管２０の底部に当接するとき、Ｏリング２２は、外側反応管２０の最下端のフランジ面に当接して、外側反応管２０とシールキャップ２１との間を気密を保持するようにシールしている。
【００１３】
筒状取り付け部材４０は、両端にフランジを有し、その一方のフランジがシールキャップ２１の下面に当接して取り付けられている。筒状取り付け部材４０の他方のフランジには、回転軸シール部材５１（磁性流体シール）を介して回転機構５０が取り付けられている。この場合、回転軸シール部材５１は、温度を下げて劣化を防止するために冷却されている。回転機構５０は、回転機構５０から回転軸シール部材５１と、シールキャップ２１とを貫通して上方に突出している回転軸５２を回転させて、回転軸５２の先端に取り付けられ基板１３を担持するボートを載置した設置台１１を回転させる。
【００１４】
基板処理用のガス（反応ガス）は、外側反応管２０の底部近くの側壁に設けられたガス導入口２５から内側反応管１０の中に導入され、ボート１２に配置された基板１３を処理した後に、内側反応管１０の上部から出て、内側反応管１０と外側反応管２０との間を通り、外側反応管２０の底部近くでガス導入口２５に対抗する位置の外側反応管２０の側壁に設けられたガス排気口２６から排気される。回転軸パージ用のガスは、筒状取り付け部材４０の側壁に設けられたパージ用ポート４１から筒状取り付け部材４０の内部の中空部に矢印ＰＧで示されるように導入され、内側反応管１０に徐々に入り、基板処理用のガスに混入して、内側反応管１０と外側反応管２０との間を通り、ガス排気口２６から排気される。この間に、回転軸パージ用のガスは、回転軸５２の周囲から基板処理用のガスをパージし、回転軸５２が基板処理用のガスから悪影響を受けるのを防止する。
【００１５】
この場合、回転軸パージ用のガスは、基板処理用のガスを構成するガスの中から回転軸５２に化学的変化（例えば、回転軸５２の腐食あるいは回転軸５２への反応副生成物の付着）を最も発生させにくいガスを選択する。したがって、選択された回転軸パージ用のガスは、回転軸５２を化学的変化から保護するとともに、基板処理用のガスに混入しても、基板処理用のガスの構成成分のガスと同じであるので、従来のように基板の膜厚に不均一な部分を生成するような悪影響を与えない。具体的には、例えば、半導体製造装置１００の中で基板に対して酸化拡散処理を行おうとして、内側反応室１０が酸素ガスと水蒸気の雰囲気に保たれている場合に、回転軸パージ用のガスとして酸素ガスを供給する。したがってＮ2またはＡｒ等の不活性ガスで回転軸パージを行う従来例による場合には、不活性ガスの混入による基板の膜厚の不均一が生じるが、この例の場合には、そのような不均一は生じない。
【００１６】
その他、半導体製造装置１００の中でＣＶＤ処理等の種々の処理が行われる場合について、典型的な例を下記の表に示しておく。
【００１７】
【表１】
0003812767.tif 000002
【００１８】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明に係わる半導体製造方法によれば、前記回転軸が基板処理用のガスにより腐食されたりしてパーティクルの原因とならないように、前記基板処理用のガスを前記回転軸の周辺からパージできるとともに、回転軸パージ用のガスが基板処理用のガスに混入しても、回転軸パージ用のガスが基板処理用のガスの中の成分と同じなので、従来の不活性ガス等に比較し、基板上の生成膜の膜厚を不均一にさせることが少なくなるという効果を奏する。
【００１９】
また、具体的には、ＳｉＨ2Ｃｌ2−ＮＨ3系のガスを用いたＳｉ3Ｎ4膜生成処理が行われる場合には、ＮＨ3ガスが使用されるので入手および管理が容易である。
【００２０】
さらに、本発明の半導体製造装置によれば、前記回転軸が基板処理用のガスにより酸化されたり、前記回転軸に副生成物が付着したりしてパーティクルの原因とならないように、前記基板処理用のガスを前記回転軸の周辺からパージできるとともに、回転軸パージ用のガスが基板処理用のガスに混入しても、回転軸パージ用のガスが基板処理用のガスの中の成分と同じなので、従来の不活性ガス等に比較し、基板上の生成膜の膜厚を不均一にさせることが少なく、ひいては、ウェーハの歩留まりを向上させることができる半導体製造装置を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係わる半導体製造装置を示す断面図である。
【図２】図１の半導体製造装置の下方の要部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１０    内側反応管
１１    設置台
１２    ボート
１３    基板
２０    外側反応管
２１    シールキャップ
２２    Ｏリング
２５    ガス導入口
２６    ガス排気口
３０    ヒータ
４０    筒状取り付け部材
４１    パージ用ポート
５０    回転機構
５１    回転軸シール部材
５２    回転軸
１００    半導体製造装置
【図１】
0003812767.tif 000003
【図２】
0003812767.tif 000004