JPH09162129A - 半導体ウエハの処理装置及び半導体ウエハの処理方法並びに半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】低温部における反応副生成物の堆積量を、ウエ
ハ成膜に影響を与えることなく、少ないガスで効率良く
低減できる半導体ウエハの処理装置及び半導体ウエハの
処理方法並びに半導体素子を提供する。 【解決手段】反応管２内の所定位置に載置されたウエハ
３がヒータ１で加熱され、同時に、ガス供給口４ａから
成膜ガスを供給するとともに希釈ガス供給孔１３ｂから
Ｎ₂ガスが供給され、かつ排気口５ｂから排気すること
で、成膜ガスがウエハ３の表面に流され、熱反応によっ
てウエハ３の表面に薄膜が形成される。このとき成膜ガ
スがＮ₂ガスによって希釈されることにより、反応副生
成物の堆積に寄与する成膜ガスの分圧が低下するととも
に、Ｎ₂ガスが成膜ガスから反応管２壁面を保護するよ
うに流れ堆積を抑制する。よって、反応管２低温部（両
端開口部近傍）の表面に付着堆積する反応副生成物の堆
積速度を低下させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体製
造プロセスにおいて、ウエハに回路作成を行うために用
いられる半導体ウエハの処理装置に係わり、特に、処理
装置の反応管壁面に反応副生成物の付着堆積が生じ得る
半導体ウエハの処理装置及び処理方法並びにその処理方
法を用いて製造した半導体素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の製造において、ウエハに回
路作成を行うために、ＣＶＤ装置やエッチング装置等の
種々の真空処理装置が用いられている。

【０００３】ここで、一般に、この種の真空処理装置で
は、ウエハの処理過程において反応容器内に反応副生成
物等による微小塵埃が発生する場合があるが、この微小
塵埃がウエハ表面に付着すると、半導体素子の製造過程
の歩留まりや装置稼働率低下の主原因となることから、
これを防止するための方策を講じる必要がある。

【０００４】このような微小塵埃を低減する方法とし
て、従来、(1)反応管の壁面に堆積する反応副生成物の
量を低減する方法や、(2)剥がれにくい膜として堆積さ
せておいて適宜クリーニングする方法、等が提唱されて
いる。前者に関する公知技術としては、例えば以下のも
のがある。

【０００５】特開平２−２２４２２２号公報 この公知技術は、いわゆる縦型減圧気相成長装置におい
て、反応副生成物等が付着しやすい領域に非反応ガスを
導入することにより、この非反応ガスのカーテン・希釈
・冷却効果を利用して、壁面への反応副生成物等の付着
を低減するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年、いわゆる
枚葉ＣＶＤ装置といわれるＣＶＤ装置が提唱されてい
る。これに関する公知技術としては、例えば以下のもの
がある。

【０００７】特開平７−９４４１９号公報 この公知技術は、２枚の平行平板ヒータにより形成され
る加熱空間内に偏平な石英製などの反応管を設け、反応
管の長手方向の両端を開口し、その開口部に金属製のゲ
ートバルブや、フランジを取り付けた構造の枚葉ＣＶＤ
装置を提供するものである。

【０００８】ここで、上記公知技術のような枚葉ＣＶ
Ｄ装置においても、微小塵埃の発生を防止する必要があ
るが、上記公知技術による方法を適用しようとする場
合には、以下のような課題を生じる。これを図１０及び
図１１を用いて詳細に説明する。

【０００９】上記公知技術による枚葉ＣＶＤにおいて
は、反応管と、金属製のゲートバルブ・フランジとの接
触部の気密性の保持に、Ｏリングシールが用いられてい
る。Ｏリングの耐熱温度は、現状技術では、２００乃至
３００℃程度であることから、通常は、この部分を冷却
（例えば冷媒による液冷）し、シール部が高温にならな
いようにしている。したがって、反応管の開口部近傍領
域は、反応管中央部に比べ低温になる。反応管壁面の温
度分布の測定結果を図１０に示す。

【００１０】図１０は、上記公知技術に類似した構造
の枚葉ＣＶＤ装置に、長さが２００ｍｍであるウエハを
ガス流入側からの距離２００ｍｍ〜４００ｍｍの領域に
配置し、ウエハ領域設定温度が６００℃、７５０℃、８
００℃の３つの場合について壁面温度分布を測定した結
果である。なお横軸に反応管のガス流入側からの距離、
縦軸に反応管壁面温度をとって表している。図示のよう
に、反応管中央部に比べ、反応管開口部近傍の壁面温度
が低くなっていることがわかる。

【００１１】上記のような温度分布のもとで成膜ガスを
反応管の一方向から流しウエハに薄膜を成膜した場合
の、反応管壁面への反応副生成物の堆積速度分布の測定
結果を図１１に示す。図１１は、反応管圧力２００Ｐａ
と１００Ｐａの２つの場合についての結果を示してお
り、縦軸には堆積速度を無次元化したものをとって表し
ている。

【００１２】図１１において、ガスの流入側の開口部で
は、温度が低いことから堆積速度が遅いが、徐々に、成
膜ガスの熱分解が進展すると共に、堆積速度が増加し、
ウエハ領域でほぼ一定値になり、排気側の開口部に向か
って、堆積速度は、徐々に低下する。しかし、高温部で
生成された反応副生成物がガス流れにより下流側に移送
されることによって、低温部で再度堆積速度が高くなる
領域（ガス流入側からの距離５３０ｍｍ〜６００ｍｍ付
近）が存在する。そして、この低温部の堆積領域におい
ては、低い温度と高い堆積速度とにより、反応副生成物
が、ウエハ領域と同様の膜状の付着ではなく、剥がれて
飛散しやすい硝子破片状になって付着していることがわ
かった。

【００１３】図１１に示されるように、反応副生成物の
堆積速度自体はウエハ領域が最も大きく、ガラス破片状
の付着がある低温部は比較的小さい。ところが、ウエハ
領域は高温であることから、高い堆積速度であっても剥
がれにくい膜状の堆積状態であり、したがって、ある程
度堆積させておいて、例えば、数百回の成膜処理に１回
の割合で行う通常のクリーニング操作によって除去すれ
ば足りる。これに対して、低温部にガラス破片状に付着
した反応副生成物は、きわめて剥がれやすいことから、
上記した程度の頻度のクリーニング操作では対応できな
い。したがって、枚葉ＣＶＤ装置の場合には、この低温
部に対するガラス状反応副生成物の付着に対し、別途何
らかの手段を講じる必要がある。

【００１４】しかしながら、公知技術による反応副生
成物の付着防止方法を公知技術のような枚葉ＣＶＤ装
置に適用する場合、公知技術はウエハ領域よりも流れ
方向上流側に非反応ガスを導入する構成であることか
ら、上述したように枚葉ＣＶＤ装置で最も肝要である低
温部への付着を十分に防止することができない。したが
ってこの場合には、低温部に硝子破片状に付着した反応
副生成物が、ウエハの出し入れや、成膜ガスの切り替え
による圧力変動・ガス流れ方向変動等により、舞い上が
ったり落下したりして、ウエハに塵埃が付着し、装置稼
働率や歩留りが低下する可能性がある。

【００１５】あるいは逆に、公知技術による方法で十
分な付着防止効果を得ようとすると、大量の非反応ガス
を導入する必要があり、効率が悪くなるとともにコスト
高となる。また、ウエハ領域を非反応ガスが通過するこ
とから、ウエハ成膜の均一性に悪影響を与える可能性が
ある。

【００１６】本発明の目的は、低温部における反応副生
成物の堆積量を、ウエハ成膜に影響を与えることなく、
少ないガスで効率良く低減できる半導体ウエハの処理装
置及び半導体ウエハの処理方法並びに半導体素子を提供
することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の概念によれば、長手方向両端に開口
部を設けた略偏平な反応管と、この反応管両端の開口部
に設けられたフランジとを備えた反応容器の内部に半導
体ウエハを収納・加熱し、前記反応容器内に反応ガスを
供給しながら排気することにより、ウエハ表面への薄膜
形成及びエピタキシャル成長のいずれか一方の処理を行
う半導体ウエハの処理装置において、前記反応ガスを希
釈するための希釈ガスを、前記反応管内における前記ウ
エハ配置位置よりもガス流れ方向下流側に供給する希釈
ガス供給機構を設けたことを特徴とする半導体ウエハの
処理装置が提供される。

【００１８】すなわち、ウエハに対し薄膜形成又はエピ
タキシャル成長を行った反応ガスは、例えば、反応管両
端開口部近傍に位置するガス供給孔を備えた希釈ガス供
給機構から供給される希釈ガス、例えば窒素等の不活性
ガスによって希釈され、反応副生成物の堆積に寄与する
反応ガスの分圧が低下するとともに、希釈ガスが反応ガ
スから反応管壁面を保護するように流れて堆積を抑制す
る。これにより、反応管低温部の表面に付着堆積する反
応副生成物の堆積速度を低下させることができ、結果と
して、低速で膜状に反応副生成物を堆積させることがで
きる。

【００１９】好ましくは、前記半導体ウエハの処理装置
において、前記希釈ガス供給機構は、前記反応管両端に
設けられた２つの開口部近傍に、複数箇所ずつ設けられ
たガス供給孔を備えていることを特徴とする半導体ウエ
ハの処理装置が提供される。

【００２０】また好ましくは、前記半導体ウエハの処理
装置において、前記希釈ガス供給機構は、希釈ガスとし
て不活性ガスを用いることを特徴とする半導体ウエハの
処理装置が提供される。

【００２１】さらに好ましくは、前記半導体ウエハの処
理装置において、前記希釈ガス供給機構は、不活性ガス
として窒素を用いることを特徴とする半導体ウエハの処
理装置が提供される。

【００２２】また上記目的を達成するために、本発明の
第２の概念によれば、長手方向両端に開口部を設けた略
偏平な反応管と、この反応管両端の開口部に設けられた
フランジとを備えた反応容器の内部に半導体ウエハを収
納・加熱し、前記反応容器内に反応ガスを供給しながら
排気することにより、ウエハ表面への薄膜形成及びエピ
タキシャル成長のいずれか一方の処理を行う半導体ウエ
ハの処理装置において、前記反応管内における前記ウエ
ハ配置位置よりもガス流れ方向下流側に、該ガス流れ方
向を略面方向とする複数のフィンを設けたことを特徴と
する半導体ウエハの処理装置が提供される。

【００２３】これにより、反応管低温部において反応副
生成物が付着堆積する際の表面積が増加するので、結果
的に反応管低温部の表面に付着堆積する反応副生成物の
堆積速度を低下させることができ、低速で膜状に反応副
生成物を堆積させることができる。

【００２４】また上記目的を達成するために、本発明の
第３の概念によれば、長手方向両端に開口部を設けた略
偏平な反応管と、この反応管両端の開口部に設けられた
フランジとを備えた反応容器の内部に半導体ウエハを収
納・加熱し、前記反応容器内に反応ガスを供給しながら
排気することにより、ウエハ表面への薄膜形成及びエピ
タキシャル成長のいずれか一方の処理を行う半導体ウエ
ハの処理方法において、前記反応ガスの分圧を１００Ｐ
ａ以下とすることを特徴とする半導体ウエハの処理方法
が提供される。

【００２５】すなわち、このような比較的低圧とするこ
とにより、反応副生成物の発生量を低減させることがで
きる。また、反応管内のガス流量、すなわち流速を増加
できるので、反応管両端開口部近傍の低温部にできてい
た高堆積領域をガス方向下流側に移行させ、反応管内の
より外側領域若しくは反応管外に高堆積領域を形成させ
ることができる。これらによって、結果的に、反応管低
温部の表面に付着堆積する反応副生成物の堆積速度を低
下させることができ、低速で膜状に反応副生成物を堆積
させることができる。

【００２６】また上記目的を達成するために、本発明の
第４の概念によれば、ゲート電極配線のポリシリコン
膜、リンドープポリシリコン膜、層間絶縁のための酸化
膜・リンガラス膜、及びキャパシタ絶縁のためのＳｉ₃
Ｎ₄膜のうち少なくとも１つの膜を備えた半導体素子に
おいて、前記少なくとも１つの膜を、上記半導体ウエハ
の処理装置を用いて成膜したことを特徴とする半導体素
子が提供される。

【００２７】また上記目的を達成するために、本発明の
第５の概念によれば、ゲート電極配線のポリシリコン
膜、リンドープポリシリコン膜、層間絶縁のための酸化
膜・リンガラス膜、及びキャパシタ絶縁のためのＳｉ₃
Ｎ₄膜のうち少なくとも１つの膜を備えた半導体素子に
おいて、前記少なくとも１つの膜を、上記半導体ウエハ
の処理方法により成膜したことを特徴とする半導体素子
が提供される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を図１〜
図４を用いて説明する。本実施形態は、いわゆるホット
ウォール式枚葉ＣＶＤ装置の実施形態である。

【００２９】本実施形態によるＣＶＤ装置の構成を図１
〜図３に示す。図１は、本実施形態によるＣＶＤ装置の
全体構成を表す水平断面図であり、図２はその側断面図
であり、図３は希釈ガス供給孔部の詳細構造を表す図２
中III−III横断面図である。

【００３０】図１及び図２において、ホットウォール式
ＣＶＤ装置１００は、軸線をほぼ水平にして配置され、
両端が開放された偏平な形状を持ち、例えば石英で形成
された反応管２と、その反応管２の内部にほぼ水平に上
下２層に配置され、例えば長さが２００ｍｍのウエハ３
を載置する矩形の支持板８ａ，８ｂと、その反応管２の
上下に反応管２を挟んで対向して配置された加熱炉を形
成する平板状のヒータ１と、その反応管２の両端に結合
された金属製のフランジ９ａ，９ｂと、反応管２とフラ
ンジ９ａ，９ｂとの接触部のシールをそれぞれ行うＯリ
ング１８ａ，１８ｂと、フランジ９ａ，９ｂの肉厚内に
反応管２の軸線と垂直方向に配置され、中心から上方に
向かってそれぞれ形成されたガス供給口４ａ，４ｂ及び
中心から下方に向かってそれぞれ形成された排気口５
ａ，５ｂと、ヒータ１の径方向外側にヒータ１を覆うよ
うに設けられた断熱材７と、フランジ９ａ，９ｂの軸方
向外側に結合されそのフランジ９ａ，９ｂの中心開口に
それぞれ当接するゲートバルブ１０ａ，１０ｂと、反応
管２内に希釈ガス、例えばＮ₂ガスを供給するために反
応管２の壁面に周方向に複数個設けられた希釈ガス供給
孔１３ａ，１３ｂと、これら希釈ガス供給孔１３ａ，１
３ｂにＮ₂ガスをそれぞれ導くための希釈ガス供給管１
１ａ，１１ｂと、これら希釈ガス供給管１１ａ，１１ｂ
から導かれたＮ₂ガスを各希釈ガス供給孔１３ａ，ｂに
分配するためのガス溜１２ａ，１２ｂとから主として構
成されている。

【００３１】ヒータ１は、複数に分割可能な構造となっ
ており、ウエハ３（後述）の温度分布が均一になるよう
に、各々の発熱量が調整されて使用される。またこのヒ
ータ１の外側に設けられた断熱材７により、周囲への放
熱を減らし、消費電力を低減できるように配慮されてい
る。

【００３２】支持板８ａ，８ｂはフォーク１９が動く領
域が切り欠かれており、上下２段に設けられてそれぞれ
１枚のウエハが載置されるようになっている。すなわ
ち、ウエハ３は、１枚あるいは２枚が同時に処理され
る。

【００３３】次に、上記のような構成のＣＶＤ装置によ
る成膜方法の手順を説明する。まず、一方のゲートバル
ブ１０ａが開放された状態で、２枚のウエハ３，３（又
は１枚のウエハ３）が、その開放されたゲートバルブ１
０ａを通し、フォーク１９に載せられて反応管２の内部
に水平状態で挿入される。

【００３４】次に、挿入されたウエハ３が、フォーク１
９から支持板８ａ，８ｂに移し替えられ、例えばガス流
入側からの距離２００ｍｍ〜４００ｍｍの領域に配置さ
れる。その後、フォーク１９が引き抜かれて、ゲートバ
ルブ１０ａが閉められる。

【００３５】そして、載置されたウエハ３はヒータ１に
より加熱され、このとき同時に、ガス供給口４ａ（又は
４ｂ）から成膜ガスを供給するとともに成膜ガスが供給
される側とウエハ３を挟んで反対側に配置された希釈ガ
ス供給孔１３ｂ（又は１３ａ）からＮ₂ガスが供給さ
れ、さらに成膜ガスが供給される側とウエハ３を挟んで
反対側の排気口５ｂ（又は５ａ）から排気する。そして
反応管２内を所望の温度（例えばウエハ領域設定温度が
６００℃〜８００℃になるような温度）と圧力に調整す
ることで成膜ガスがウエハ３の表面にほぼ平行に白矢印
（又は黒矢印）のように流され、熱反応によってウエハ
３の表面に薄膜が形成される。

【００３６】成膜処理が終了したら、ゲートバルブ１０
ａを開放し、そのゲートバルブ１０ａを通してフォーク
１９が反応管２の内部に再び挿入され、ウエハ３が支持
板８からフォーク１９に移し替えられた後にフォーク１
９が引き抜かれ、ウエハ３が反応管２から取り出され
る。

【００３７】以上のような本実施形態の成膜における作
用を以下に説明する。上記構成のＣＶＤ装置１００にお
ける反応管２の壁面温度分布（すなわちガスの温度分
布）は、前述したように図１０で示したような分布とな
る。すなわち、Ｏリングの耐熱温度以下にシール部の温
度を下げるべくフランジ９ａ，９ｂが冷却されているこ
とから、反応管２の軸方向中央部分に比べ、反応管２の
開口部近傍の温度が低くなっている。

【００３８】ここで本実施形態のＣＶＤ装置１００にお
いては、このような温度分布のもとでウエハ３に成膜を
行う際に、成膜ガスが反応管２両端開口部近傍に位置す
る希釈ガス供給孔１３ａ，１３ｂから供給されるＮ₂ガ
スによって希釈されることにより、反応副生成物の堆積
に寄与する成膜ガスの分圧が低下するとともに、Ｎ₂ガ
スが成膜ガスから反応管２壁面を保護するように流れて
堆積を抑制する。これによって、反応管２低温部（両端
開口部近傍）の表面に付着堆積する反応副生成物の堆積
速度を低下させることができ、結果として、低速で膜状
に反応副生成物を堆積させることができる。このことを
図４に示す。

【００３９】図４は、前述した図１１と同様、ＣＶＤ装
置１００において成膜ガスを反応管２の一方向から流し
ウエハ３に薄膜を成膜した場合の、反応管２壁面への反
応副生成物の堆積速度分布の測定結果を示したものであ
り、反応管２内圧力２００Ｐａと１００Ｐａの２つの場
合についての結果を、縦軸に無次元化堆積速度をとって
表している。

【００４０】図４において、従来技術における図１１と
同様、温度の低いガスの流入側の開口部近傍（ガス流入
側からの距離０ｍｍ〜１００ｍｍ付近）では堆積速度が
遅いが、成膜ガスの熱分解が進展すると共に堆積速度が
増加し、ウエハ領域（ガス流入側からの距離２００ｍｍ
〜４００ｍｍ）でほぼ一定値となる。そして、排気側の
開口部に向かって堆積速度は徐々に低下する。このと
き、図１１に示した従来構造では、高温部で生成された
反応副生成物がガス流れにより下流側に移送されること
で、ガス流入側からの距離５３０ｍｍ〜６００ｍｍ付近
の低温部領域で再度堆積速度が高くなり、反応副生成物
が剥がれて飛散しやすい硝子破片状になって付着してい
た。しかしながら、本実施形態のＣＶＤ装置１００にお
いては、上述のように希釈ガス供給孔１３ａ，１３ｂか
ら供給されるＮ₂ガスの作用により、低温部領域の堆積
速度増加が抑制される結果、排気側開口部に向かって堆
積速度はほぼ単調減少していることがわかる。

【００４１】したがって、ウエハ３の出し入れや、成膜
ガスの切り替えによる圧力変動・ガス流れ方向の変動
で、堆積物が舞い上がったり、落下したりすることがな
くなり、ウエハ３への塵埃の付着を防止でき、歩留まり
や装置稼動率の低下を防止することができる。

【００４２】なお、上記第１の実施形態では、希釈ガス
供給孔１３ａ（又は１３ｂ）を反応管２の壁面に複数箇
所に設けたが、これに限られない。すなわち、反応管２
壁面の１箇所のみに設ける構造でもよい。この場合も同
様の効果を得る。

【００４３】また、上記第１の実施形態では、不活性ガ
スの例としてＮ₂ガスを用いたが、これに限られるもの
ではなく、他のガスを用いてもよい。この場合も同様の
効果を得る。

【００４４】本発明の第２の実施形態を図５〜図８を用
いて説明する。本実施形態は、低温部の堆積速度低減手
段として、多数のフィンを備えた堆積物吸着機構を設け
た実施形態である。第１の実施形態と同等の部材には同
一の符号を付す。本実施形態によるホットウォール式Ｃ
ＶＤ装置２００の構成を図５〜図７に示す。図５はＣＶ
Ｄ装置２００の構成を表す側断面図であり、図６はフィ
ン設置部分の詳細構造を表す図５中VI−VI横断面図であ
り、図７は図６から副生成物吸着機構（後述）のみを取
り出して示した斜視図である。

【００４５】図５〜図７において、ホットウォール式Ｃ
ＶＤ装置２００が、第１の実施形態のＣＶＤ装置１００
と異なる点は、低温部の堆積速度低減手段として、希釈
ガス供給孔１３ａ，１３ｂ、希釈ガス供給管１１ａ，１
１ｂ、及びガス溜１２ａ，１２ｂに代わり、反応管２両
端開口部近傍に、副生成物吸着機構２１４ａ，２１４ｂ
が設けられていることである。これら副生成物吸着機構
２１４ａ，２１４ｂは、図７に副生成物吸着機構２１４
ａを例に取って示すように、反応副生成物が付着堆積す
る表面積を増加するための、流れ方向を略面方向とする
複数枚のフィン２１５を備えている。なお特に図示しな
いが、副生成物吸着機構２１４ｂも、副生成物吸着機構
２１４ａと同様の構造となっている。

【００４６】その他の構成は第１の実施形態のＣＶＤ装
置１００とほぼ同様である。

【００４７】また、上記構成のＣＶＤ装置２００による
成膜方法の手順は、Ｎ₂ガスが供給されない以外は、第
１の実施形態のＣＶＤ装置による成膜手順とほぼ同様で
ある。

【００４８】本実施形態によれば、従来構造で図１１に
示したように堆積速度が再度増加する低温部領域に副生
成物吸着機構２１４ａ（又は２１４ｂ）が配置され、反
応副生成物が付着堆積する表面積が増加する。すなわち
例えば、ガス供給口４ａから成膜ガスを供給するととも
に排気口５ｂから排気して成膜ガスを白矢印のように流
すときには副生成物吸着機構２１４ｂのはたらきによ
り、ガス供給口４ｂから成膜ガスを供給するとともに排
気口５ａから排気して成膜ガスを黒矢印のように流すと
きには副生成物吸着機構２１４ａのはたらきにより、反
応管２の低温部の表面に付着堆積する反応副生成物の堆
積速度を低下させることができるので、結果として、低
速で膜状に反応副生成物を堆積させることができる。

【００４９】したがって、ウエハ３の出し入れや、成膜
ガスの切り替えによる圧力変動・ガス流れ方向の変動
で、堆積物が舞い上がったり、落下したりすることがな
くなり、ウエハ３への塵埃の付着を防止でき、歩留まり
や装置稼動率の低下を防止することができる。

【００５０】なお、上記の第２実施形態では、図７に示
した複数枚のフィン２１５を備えて成る副生成物吸着機
構２１４ａ（又は２１４ｂ）を用いたが、これに限られ
ない。すなわち、例えば図８に示すように、板面方向が
略水平方向となっている複数枚のフィン２１５に加え、
板面方向が略鉛直方向となっている複数枚のフィン２１
７を備えた副生成物吸着機構２１６を用いてもよい。こ
の場合も同様の効果が得られる。

【００５１】本発明の第３の実施形態を図９及び図１１
により説明する。本実施形態は、低温部の堆積速度低減
のための部材を特に設けず、反応管内における圧力を制
御することにより低温部堆積速度を低下させる実施形態
である。第１及び第２の実施形態と同等の部材には同一
の符号を付す。

【００５２】本実施形態によるホットウォール式ＣＶＤ
装置３００の構成を表す側断面図を図９に示す。図９に
おいて、ホットウォール式ＣＶＤ装置３００が、第２の
実施形態のＣＶＤ装置２００と異なる点は、反応管２両
端開口部近傍の副生成物吸着機構２１４ａ，２１４ｂが
除かれていることである。その他の構成は第２の実施形
態のＣＶＤ装置２００とほぼ同様である。すなわち、Ｃ
ＶＤ装置３００には、反応管２両端開口部近傍の低温部
堆積速度低減のための部材は特に設けられない。

【００５３】本実施形態の要部は、成膜方法の手順にお
いて、反応管２内の圧力を制御する点にある。すなわ
ち、ウエハ３表面への薄膜成膜時の成膜ガス分圧を、概
ね１００Ｐａ以下になるように反応管２内の圧力を制御
しつつ成膜を行う。その他の成膜手順は、第２の実施形
態の成膜手順とほぼ同様である。

【００５４】前述した図１１でも示したように、反応管
２内を低圧にするほど反応管２内の反応副生成物の発生
量を低減させることができ、また、反応管２内のガス流
量、すなわち流速を増加できることから、反応管２両端
開口部近傍の低温部にできていた高堆積領域をガス方向
下流側に移行させ、反応管２内のより外側領域（例えば
ガス流入側からの距離５７０ｍｍ〜６００ｍｍ付近）若
しくは反応管外（例えばガス流入側からの距離６００ｍ
ｍ以遠）に高堆積領域を形成させることができる。これ
らによって、結果的に、反応管２低温部の表面に付着堆
積する反応副生成物の堆積速度を低下させることがで
き、低速で膜状に反応副生成物を堆積させることができ
る。そしてこのとき、本願発明者等は、図１１に示され
た結果から、反応管２内圧力が１００Ｐａ以下であれ
ば、十分な堆積速度低下作用効果が得られると判断し
た。

【００５５】よって、ウエハ３の出し入れや、成膜ガス
の切り替えによる圧力変動・ガス流れ方向の変動で、堆
積物が舞い上がったり、落下したりすることがなくな
り、ウエハ３への塵埃の付着を防止でき、歩留まりや装
置稼働率の低下を防止することができる。

【００５６】なお、上記第１〜第３の実施形態は、ＣＶ
Ｄ装置の実施形態であったが、これに限られず、例えば
ウエハ３の表面にエピタキシャル成長を行わせるエピタ
キシャル成長装置等に適用してもよく、これらの場合も
同様の効果を得る。

【００５７】また、当然のことながら、上記した第１の
実施形態、第２の実施形態、及び第３実施形態のうち、
少なくとも２つの装置構成の装置構成・成膜方法を併用
してもよく、これらの場合、これら組み合わせた各実施
形態による作用効果を合わせた効果が得られる。

【００５８】さらに、その他の実施形態として、上記第
１〜第３の実施形態のＣＶＤ装置１００，２００，３０
０を用いて製作した半導体素子のゲート電極配線のポリ
シリコン膜、リンドープポリシリコン膜、層間絶縁膜の
ための酸化膜・リンガラス膜、及びキャパシタ絶縁膜の
ためのＳｉ₃Ｎ₄膜等を備えた半導体素子を用いれば、ウ
エハ３への塵埃の付着がきわめて少ない、良好な品質を
確保することができる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、反応管低温部の表面に
付着堆積する反応副生成物の堆積速度を低下させること
ができ、結果として、低速で膜状に反応副生成物を堆積
させることができる。したがって、ウエハの出し入れ
や、反応ガスの切り替えによる圧力の変動又はガス流れ
方向の変動で、堆積物が舞い上がったり、落下したりす
ることがなくなり、ウエハへの塵埃の付着を防止でき、
歩留まりや装置稼動率の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態によるＣＶＤ装置の全
体構成を表す水平断面図である。

【図２】図１に示されたＣＶＤ装置の側断面図である。

【図３】図２中III−III横断面図である。

【図４】図１に示されたＣＶＤ装置において薄膜を成膜
した場合の、反応管壁面への反応副生成物の堆積速度分
布の測定結果を示した図である。

【図５】本発明の第２の実施形態によるＣＶＤ装置の全
体構成を表す側断面図である。

【図６】図５中VI−VI横断面図である。

【図７】図６から副生成物吸着機構のみを取り出して示
した斜視図である。

【図８】副生成物吸着機構の変形例を表す斜視図であ
る。

【図９】本発明の第３の実施形態によるＣＶＤ装置の構
成を表す側断面図である。

【図１０】従来構造のＣＶＤ装置における、反応管壁面
の温度分布の測定結果を示した図である。

【図１１】従来構造のＣＶＤ装置において薄膜を成膜し
た場合の、反応管壁面への反応副生成物の堆積速度分布
の測定結果を示した図である。

【符号の説明】

１ ヒータ ２ 反応管 ３ ウエハ ４ａ，ｂ ガス供給口 ５ａ，ｂ 排気口 ７ 断熱材 ８ａ，ｂ 支持板 ９ａ，ｂ フランジ １０ａ，ｂ ゲートバルブ １１ａ，ｂ 希釈ガス供給管 １２ａ，ｂ ガス溜 １３ａ，ｂ 希釈ガス供給孔 １８ａ，ｂ Ｏリング １００ ＣＶＤ装置 ２００ ＣＶＤ装置 ２１４ａ，ｂ 副生成物吸着機構 ２１５ フィン ２１６ 副生成物吸着機構 ２１７ フィン ３００ ＣＶＤ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西内 浩世 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向両端に開口部を設けた略偏平な
   反応管と、この反応管両端の開口部に設けられたフラン
   ジとを備えた反応容器の内部に半導体ウエハを収納・加
   熱し、前記反応容器内に反応ガスを供給しながら排気す
   ることにより、ウエハ表面への薄膜形成及びエピタキシ
   ャル成長のいずれか一方の処理を行う半導体ウエハの処
   理装置において、 前記反応ガスを希釈するための希釈ガスを、前記反応管
   内における前記ウエハ配置位置よりもガス流れ方向下流
   側に供給する希釈ガス供給機構を設けたことを特徴とす
   る半導体ウエハの処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体ウエハの処理装置
   において、前記希釈ガス供給機構は、前記反応管両端に
   設けられた２つの開口部近傍に、複数箇所ずつ設けられ
   たガス供給孔を備えていることを特徴とする半導体ウエ
   ハの処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体ウエハの処理装置
   において、前記希釈ガス供給機構は、希釈ガスとして不
   活性ガスを用いることを特徴とする半導体ウエハの処理
   装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体ウエハの処理装置
   において、前記希釈ガス供給機構は、不活性ガスとして
   窒素を用いることを特徴とする半導体ウエハの処理装
   置。
5. 【請求項５】 長手方向両端に開口部を設けた略偏平な
   反応管と、この反応管両端の開口部に設けられたフラン
   ジとを備えた反応容器の内部に半導体ウエハを収納・加
   熱し、前記反応容器内に反応ガスを供給しながら排気す
   ることにより、ウエハ表面への薄膜形成及びエピタキシ
   ャル成長のいずれか一方の処理を行う半導体ウエハの処
   理装置において、 前記反応管内における前記ウエハ配置位置よりもガス流
   れ方向下流側に、該ガス流れ方向を略面方向とする複数
   のフィンを設けたことを特徴とする半導体ウエハの処理
   装置。
6. 【請求項６】 長手方向両端に開口部を設けた略偏平な
   反応管と、この反応管両端の開口部に設けられたフラン
   ジとを備えた反応容器の内部に半導体ウエハを収納・加
   熱し、前記反応容器内に反応ガスを供給しながら排気す
   ることにより、ウエハ表面への薄膜形成及びエピタキシ
   ャル成長のいずれか一方の処理を行う半導体ウエハの処
   理方法において、 前記反応ガスの分圧を１００Ｐａ以下とすることを特徴
   とする半導体ウエハの処理方法。
7. 【請求項７】 ゲート電極配線のポリシリコン膜、リン
   ドープポリシリコン膜、層間絶縁のための酸化膜・リン
   ガラス膜、及びキャパシタ絶縁のためのＳｉ₃Ｎ₄膜のう
   ち少なくとも１つの膜を備えた半導体素子において、 前記少なくとも１つの膜を、請求項１又は５記載の半導
   体ウエハの処理装置を用いて成膜したことを特徴とする
   半導体素子。
8. 【請求項８】 ゲート電極配線のポリシリコン膜、リン
   ドープポリシリコン膜、層間絶縁のための酸化膜・リン
   ガラス膜、及びキャパシタ絶縁のためのＳｉ₃Ｎ₄膜のう
   ち少なくとも１つの膜を備えた半導体素子において、 前記少なくとも１つの膜を、請求項６記載の半導体ウエ
   ハの処理方法により成膜したことを特徴とする半導体素
   子。