JPH04100223A - 半導体処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要〕 半導体製造にガスを用いるドライプロセスによる半導体
処理装置に関し、 半導体基板を回転させるための機械的接触を一切なくし
、パーティクルを発生させることな（該基板を回転させ
る装置及びその使用法を提供することを目的とし、 放射状に配列された複数個のガス吹き出し管を有し、そ
の先端を反応槽内に開口した第１のガス導入口から加熱
されたガスを半導体基板の下側から斜めに吹き出すこと
によって、半導体基板を浮上させて回転させる構造を持
つように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体製造にガスを用いるドライプロセスによ
る半導体処理装置及びその使用法に関する。

〔従来の技術〕

半導体基板の薄膜成長やエツチングにガスを用いたドラ
イプロセス装置が各種ある。これらの装置に共通してい
る基本的な構造は、反応ガスを励起させる励起源（たと
えば、熱、プラズマ、光等）と、反応を促進させる熱源
と、半導体基板を支える基板ホルダーと、ガスの導入口
、排気口を備え、励起種と半導体基板を反応させる場所
を提供する反応槽とから構成されている。

こういった装置の一つの課題は励起源や熱源のエネルギ
ー分布を受けて、薄膜成長やエツチングの半導体基板面
内分布が生じるのをいかに抑えるかということである。

面内分布を抑えるのに一番簡潔な方法は、半導体基板を
回転させる事であり、その回転のための機構は通常のド
ライプロセス装置に備えられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが反応槽内に回転軸受が存在すると、軸受の摩耗
により軸受は母材のパーティクルが発生し、プロセスに
悪影響を及ぼす。

また、軸受けを反応槽外に設置したとしても、回転する
軸と反応槽の間には樹脂、ケルメツト等のシールを気密
に配置する必要があるのでやはり同様にパーティクルが
発生する。

特に近年は半導体素子寸法が微細化しており、半導体基
板上の微量なパーティクルが原因で半導体素子が不動作
になることが問題になっている。

すなわち反応槽内には機械的に動作する部分をつくるこ
とは非常に問題になっている。

そこで本発明は、基板ホルダーの形状を工夫して、半導
体基板を回転させるための機械的な接触を−切な（し、
パーティクルを発生させることなく半導体基板を回転さ
せる半導体処理装置及びその使用法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〕

本発明に係る半導体処理装置は、放射状に配列された複
数個のガス吹き出し管を有し、その先端を反応槽内に開
口した第１のガス導入口から加熱されたガスを半導体基
板の下側から斜めに吹き出すことによって、半導体基板
を浮上させて回転させる構造を持つことを特徴とする。

必要により、第１のガス導入口とは別に反応槽に１個以
上の第２のガス導入口を第１のガス導入口より上方に設
けることができる。

半導体の通常の処理法において実施される上記装置の使
用法は以下のとおりである。

（１）第１のガス導入口からドライプロセスの反応ガス
をそのまま反応槽内に導入することによって、反応ガス
によって半導体基板を浮上させて回転させる。

（２）第１のガス導入口から反応ガスを不活性ガスで希
釈したガスを反応槽内に導入することによって半導体基
板を浮上させて回転させる。

（３）第２のガス導入口より反応ガスを導入し、第１の
ガス導入口より反応ガスのみ、反応ガスと不活性ガスあ
るいは不活性ガスのみを導入し、第１のガス導入口より
のガスにより半導体基板を浮上させて回転させる。

〔作用Ｊ 第１図（Ａ）は本発明の原理図である。図中、１は半導
体基板、２はガイドリング、３はガス吹出管、４はヒー
ター、５はガス導入管、６は基板ホルダーである。

基板ホルダー６は中心部に円形孔部を有する円盤であり
、その外周にガイドリング２が固着されている。

基板ホルダー６の下方にはこれと同心状にヒーター４が
配置されている。ヒーター４は中空円筒形状を有し、中
空部４ａを取り囲む内部に発熱体（図示せず）を配設し
ている。ヒーター４の中空部４ａにはガス導入管５の流
入側が位置しており、このガス導入管５は上方に向かっ
て分岐点７まで伸び、そこからガス吹出管３が多数放射
状に分岐している。ガス吹出管３は基板ホルダー６の下
側を水平に伸び、次に上向きに方向を転じ基板ホルダー
６の上面から突出している。ガス吹出管３の先端にある
ガス吹出口３ａは全てが基板ホルダー６面に対して角度
ｅをもって斜めに取りつけられている。したがって、ガ
ス導入管５から反応ガスを導入すると、ガスはガス吹出
口３ａから斜めに基板ホルダー表面に吹き出す。半導体
基板１を基板ホルダー上に水平に置くと、下からのガス
により半導体基板ｌは浮上し、ガスと半導体基板１裏面
の粘性により、半導体基板１は第１図（Ｂ）内の矢印方
向の回転方向に回転を行う。ガイドリング２により、回
転浮上中の半導体基板１が横にずれるのを防ぐ。更に導
入ガスはヒーター４により任意の温度で加熱されるので
、第一に熱いガスによる半導体基板１の加熱の効果が得
られ、第二に斜めに設置されたガス吹出口により反応チ
ャンバ内でガスが撹拌され、ガスと反応面での均一な反
応が可能となる。ガスによる反応面は半導体基板ｌの上
側でも下側でもよい。

ドライプロセスはガス圧力、流量などが所望のエツチン
グもしくは成膜により著しく相違するので、上記したガ
ス導入口３ａから流入するガス量では所望のエツチング
もしくは成膜が出来ない事があるので、半導体基板１の
回転浮上には寄与しないガスの導入（第２のガス導入口
）を設ける（請求項２）。

さらにドライプロセスの条件により第１のガス導入口お
よび第２のガス導入口から導入するガスの種類を変化さ
せる（Ｍｌ求項３〜５）。

以下、実施例によりさらに詳しく本発明を説明する。

〔実施例〕

本発明は、反応槽内の圧力の大小や反応ガスが必要とす
る流量により、反応ガスの導入の方法が幾通りか考えら
れる。光励起プロセスを例にとって挙げてみる。

まず第２図に示す始めの実施例は、基板ホルダー６から
導入するガスに反応ガスＸをそのまま導入する場合であ
る。第２図のように、基板ホルダー６の上方向にはガス
を励起されせ紫外線ランプ１０を配置する。ガス導入管
５を囲むようにガスを加熱するヒーター４を配置させる
。排気口１１は反応槽１２の上部側面の適当な位置に設
ける。

この方法は、反応ガスの必要とする圧力が数百ｔｏｒｒ
から数＋ｔｏｒｒと定圧から減圧の比較的高い圧力領域
で有効であり、半導体基板１は効果的に加熱され、浮上
、回転する。

ヒーター４により加熱されたガスからの熱だけでは十分
な温度が得られないようなプロセスにおいては、半導体
基板を加熱する赤外線ヒーター（図示せず）を反応槽１
２外に配置してもよい。

この場合−つのヒーターでガスと半導体基板の両方を加
熱できる形状、配置にしてもよい。

第３図に示す実施例は、必要とする反応ガスの圧力が小
さい場合に有効である０反応槽１２内の圧力が低い場合
半導体基板１を回転させるガスの流量を少なく、流速を
速（する必要がある。ところが、それでも半導体基板１
の浮上させるのに充分な力が得られない場合は、第３図
のように、基板ホルダー６から導入するガスとして反応
ガスＸを不活性なＡｒガス等で希釈したものを用いる。

反応ガスの分圧が必要とする圧力になるように混合比を
決定すればよく、どのように小さな減圧条件でも、基板
を効果的に浮上、回転させることができる。

最後に、第４図のように基板ホルダー６からのガス導入
管５とは別に、反応槽１２にガス導入管５を設ける場合
を示す。

これは、第２図の前提（基板を浮上させるガス量岬ドラ
イプロセスの反応に必要なガス量）とは逆に、ガス導入
量が大量に必要とされるプロセスにおいては、基板ホル
ダー６から全てのガスを導入させると、半導体基板１が
基板ホルダー６から外れてしまうことが想定される。こ
の場合はガス導入管５かも反応ガスの一部を導入し、別
のガス導入管１３から反応ガスを分けて導入すれば良い
。

さらに、基板ホルダー６からは浮上ガスとじてＡｒガス
のみを導入し、ガス導入管１３からは必要量の反応ガス
を導入する方法や、基板ホルダー６とガス導入管１３の
両方から分割して同時に反応ガスを導入する方法が考え
られる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、非接触で半導体基板を回転させること
ができ、更に加熱されたガスが撹拌されるため、パーテ
ィクルフリーで均一なドライプロセスが実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明の原理図で、特に基板ホルダーと
ガス導入管の構造説明図、 第１図（Ｂ）は本発明の原理図で、特にガスの流れの説
明図、 第２図〜第４図は本発明の詳細な説明図である。 ｌ・・・・・半導体基板、 ２・・・・・ガイドリンク、 ３・・・・・ガス吹出管、 ４・・・・・ガス管導入口 Ｘ養明の原理図 第１図（Ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、放射状に配列された複数個のガス吹き出し管を有し
   、その先端を反応槽内に開口してなる第１のガス導入口
   から加熱されたガスを半導体基板の下側から斜めに吹き
   出すことによって、半導体基板を浮上させて回転させる
   構造を持つドライプロセスによる半導体処理装置。 ２、第１のガス導入口とは別に前記反応槽に１個以上の
   第２のガス導入口を前記第１のガス導入口より上方に設
   けたことを特徴とする請求項１記載の半導体処理装置。 ３、請求項１に記載された第１のガス導入口からドライ
   プロセスの反応ガスをそのまま反応槽内に導入すること
   によって、反応ガスによって前記半導体基板を浮上させ
   て回転させることを特徴とするドライプロセスによる半
   導体処理方法。 ４、請求項１に記載された第１のガス導入口からドライ
   プロセスの反応ガスを不活性ガスで希釈したガスを反応
   槽内に導入することによって前記半導体基板を浮上させ
   て回転させることを特徴とするドライプロセスによる半
   導体処理方法。 ５、請求項２記載の第２のガス導入口よりドライプロセ
   スの反応ガスを導入し、請求項１記載の第１のガス導入
   口より該反応ガスのみ、反応ガスと不活性ガスあるいは
   不活性ガスのみを導入し、第１のガス導入口よりのガス
   により半導体基板を浮上させて回転させることを特徴と
   するドライプロセスによる半導体処理方法。