JPH10209049A - 半導体成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベースプレートおよび排気口に反応生成物が
付着しにくく、付着した反応生成物は容易に除去するこ
とができ、製品の品質低下を防止し得ると共に、人手を
要する研磨作業を解消し、稼動率を向上させ得る半導体
薄膜形成装置を提供すること。 【解決手段】 ベルジャー型半導体薄膜形成装置１０に
おいて、ベースプレート２に形成されている下方への排
気口１４に対して、ベースプレート２にフランジ部１６
が支持され円筒部１７が排気口１４内に内挿される石英
製でフランジ付き円筒形状の排気口カバー１５を取り付
ける。また、ベースプレート２上に載置される石英製の
コイルカバー６Ａは外径を大にしてベースプレート２を
ほぼ覆う形状とし、ベースプレート２の材料ガスに対す
る露出面積を小にする。更には、ベースプレート２をメ
ッキし表面を滑らかにし反応生成物を拭き落とし易くす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体成膜装置に関
するものであり、更に詳しくは、反応生成物が排気口お
よびその周辺部に付着しにくく、かつ付着した反応生成
物の除去が容易な半導体成膜装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】材料ガスを熱分解し反応させて基板上に
半導体薄膜を形成させる装置は広く使用されている。例
えば、図４はベルジャー型半導体成膜装置２０を示し、
図４のＡはその縦断面図、図４のＢはベルジャー４を取
り外した場合の平面図である。基台１と一体的なステン
レス製のベースプレート２上に設置される同じくステン
レス製の外周リング３に石英製のベルジャー４を固定し
て薄膜形成チャンバー５が形成されている。薄膜形成チ
ャンバー５内においては、ベースプレート２上に取り外
し可能に設置された石英製のコイルカバー６Ｂ内に加熱
用の高周波コイル７が設けられており、基台１内の図示
しないモーターによって駆動される二重筒の外筒として
の回転軸筒８の上端に固定された炭化ケイ素被覆グラフ
ァイト製のサセプタ９に半導体薄膜を形成させるべき複
数枚のウエハ１１が載置される。また、材料ガスは回転
軸筒８の内側に内筒として設置される取り外し可能な石
英製の材料ガス吹き出し筒１２の吹き出し口１３から吹
き出され、ベースプレート２に設けられた４個の排気口
１４から排出されるようになっている。なお、サセプタ
９にはウエハ１１以外に試料を載置するための窪み１８
が設けられている。

【０００３】そして、図４に示す半導体成膜装置２０に
よって薄膜の形成を繰り返すと、薄膜形成チャンバー５
内に反応生成物が付着してくる。これを放置しておくと
ダストを発生してウエハ１１を汚染するので、付着した
反応生成物を除去するためのメンテナンス作業が定期的
に行われる。ベルジャー４、コイルカバー６Ｂ、その他
の着脱可能な石英部品は取り外し、薬品でエッチングし
て洗浄される。しかし、剛性構造体としてのベースプレ
ート２およびベースプレート２に形成されている排気口
１４は取り外せないので、サンドペーパーによる研磨が
行われる。その作業は先ずエタノールを使用して反応生
成物を拭き落とし、落としきれずに残る反応生成物をサ
ンドペーパーで研磨した後、再度エタノール拭きしてい
る。ちなみに、図５は図４のＡにおける［５］−［５］
線方向の断面図であり、コイルカバー６Ｂとの位置関係
のなかでのベースプレート２への反応生成物Ｄの付着状
況を示す。なお、コイルカバー６Ｂおよび外周リング３
にも反応生成物が付着するが、これらは半導体成膜装置
から取り外して反応生成物の除去が行なわれるので、コ
イルカバー６Ｂおよび外周リング３への付着物は図示し
ていない。

【０００４】メンテナンス作業は、研磨時に発生するダ
ストが隣接箇所へ飛散することを防ぐためのカバーカー
テン掛けを含む準備に１時間、研磨作業に２時間、また
反応生成物が付着したベルジャー４、サセプタ９、コイ
ルカバー６Ｂ、その他のエッチングに９時間、半導体成
膜装置２０を組み立てて薄膜形成を再開させるための条
件出しに５時間を要するなど時間を要し、人手を要する
極めて煩雑な作業となっている。 また、ベースプレー
ト２の表面はサンドペーパーによって研磨し得るが、排
気口１４内までは研磨はできずアルコールで拭き取るし
か方法はない。その故か、ウエハ１１の汚染は完全には
除去されず、またウエハ１１に‘くもり’が発生するな
ど、上述の定期的なメンテナンス作業は必ずしも十分な
対策とはなっておらず、半導体製品の品質低下ないしは
製品不良を招き易い。

【０００５】なお、この様な材料ガスによる付着物に対
処するものとして、特開昭６２−５２９２２号公報に係
る「気相成長装置」には、単結晶をエピタキシャル成長
させる場合、基板上のほかに基板を載置するサセプタの
側面にも単結晶が成長することを防ぐために、サセプタ
の側面を脱着可能な石英製カバーで覆った気相成長装置
が開示されている。すなわち、図６はその気相成長装置
であり、図６のＡに示す管状の反応容器３１において、
導入口３３から原料ガス３８が送入されてサセプタ９上
の基板３４に薄膜が成長し、未反応ガスは排気口３９か
ら排出される。この反応容器３１において、回転軸３６
に支持され、高周波コイル３５によって加熱されるグラ
ファイト製のサセプタ３２の側面は結晶の成長を防ぐた
めの図６のＢの斜視図に示す交換可能な石英製カバー３
７によって覆われている。

【０００６】また、特開平５−１９０４５６号公報に係
る「ＣＶＤ装置」には、排気部に付着した生成物の除去
を怠っても、その生成物による被処理物の汚染を防止し
得る装置として、図７に示すようなＣＶＤ装置が開示さ
れている。石英管４１は周囲に誘導加熱コイル部４２が
配置され、一端側にはガス供給口４４を備えたフロント
キャップ４３、他端側にはガス排気管４８を備えたエン
ドキャップ４７が分離可能に取り付けられており、石英
管４１とエンドキャップ４７には気密を保つためのＯ−
リング４７Ｃ、Ｏ−リング４９が使用され、これを冷却
するための冷却手段４０がエンドキャップ４７の周囲に
形成されている。石英管４１内には、被処理物である半
導体ウエハ５１をその内部に載置するインナーチューブ
５２が同軸に交換可能に配置され、インナーチューブ５
２のエンドキャップ４７側の開口端に対して排気口５４
を備えたインナーキャップ５３を挿入した構成とされて
いる。

【０００７】そして、供給されるガスの大部分はインナ
ーキャップ５３を通過し排気口５４からガス排気管４８
を通じて排気されるので、エンドキャップ４７の外周に
設けられた冷却手段４０からの影響は少なく、ガスはほ
とんど温度低下されず固体化されることはなく、インナ
ーキャップ５３の内壁にはほとんど生成物が付着しな
い。また、インナーキャップ５３の外側、すなわち、エ
ンドキャップ４７の内壁には冷却されて固体化された生
成物が付着しても、インナーキャップ５３が障害となる
ので、石英管４１の中央部までは飛翔することはなく、
半導体ウエハ５１は汚染されないとしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題に
鑑みてなされ、半導体成膜装置において、ベースプレー
トやその排気口に反応生成物が付着しにくく、付着した
反応生成物は容易に除去することができ、製品の品質低
下ないしは製品不良を防止し得る半導体成膜装置を提供
することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は請求項１ま
たは請求項２、および請求項３、請求項４の構成によっ
て解決されるが、その解決手段を実施の形態によって例
示すれば、図１は本実施の形態のベルジャー型半導体成
膜装置１０を示し、図１のＡはその縦断面図、図１のＢ
はベルジャー４を取り外した場合の平面図であるが、ベ
ースプレート２の排気口１４には図２に示すような排気
口カバー１５が着脱可能に内挿されている。この排気口
カバー１５は反応生成物が付着しても取り外してエッチ
ング洗浄することができ、反応生成物を完全に除去し得
る。

【００１０】また、図３はベースプレート２とコイルカ
バー６Ａとを示す平面図であるが、コイルカバー６Ａの
外径を大にしてベースプレート２の材料ガスに対する露
出面積を小にしている。このことによって、ベースプレ
ート２に付着する反応生成物を少なくしている。コイル
カバー６Ａへ付着する反応生成物はエッチング洗浄され
る。

【００１１】更には、ベースプレート２の表面にメッキ
して表面を滑らかにし、サンドペーパーによる研磨前の
エタノール拭きによる拭き取りで反応生成物を拭き落と
し易くしている。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本実施の形態によるベルジ
ャー型半導体成膜装置１０を示し、図１のＡはその縦断
面図、図１のＢはベルジャー４を取り外した場合の平面
図である。その構成は従来例のベルジャー型半導体成膜
装置２０と基本的には同様である。すなわち、基台１と
一体的なステンレス製のベースプレート２上に設置され
る同じくステンレス製の外周リング３に石英製のベルジ
ャー４を固定して薄膜形成チャンバー５が形成されてい
る。薄膜形成チャンバー５内においては、ベースプレー
ト２上に取り外し可能に設置された石英製のコイルカバ
ー６Ａ内に加熱用の高周波コイル７が設けられており、
基台１内の図示しないモーターによって駆動される二重
筒の外筒としての回転軸筒８の上端に固定された炭化ケ
イ素被覆グラファイト製のサセプタ９に半導体薄膜を形
成させるべき複数枚のウエハ１１が載置される。また、
材料ガスは回転軸筒の内側に内筒として設置される取り
外し可能な石英製の材料ガス吹き出し筒１２の吹き出し
口１３から吹き出され、ベースプレート２に設けられた
４個の排気口１４から排出されるようになっている。

【００１３】本実施の形態の半導体成膜装置１０が従来
例の半導体成膜装置２０と異なるところは、ベースプレ
ート２の排気口１４に石英製の排気口カバー１５が着脱
可能に内挿されていることにある。図２はその排気口カ
バー１５を示す斜視図であるが、排気口カバー１５は平
板状のフランジ部１６と円筒部１７とからなり、フラン
ジ部１６がベースプレート２の表面に支持され、円筒部
１７が排気口１４に内挿される。半導体薄膜の形成が繰
り返されて、排気口カバー１５のフランジ部１６の表面
や円筒部１７の内面に反応生成物が付着しても、メンテ
ナンス時に排気口カバー１５を取り外してエッチング洗
浄することができ、反応生成物は完全に除去される。

【００１４】また、図３は図１のＡにおける［３］−
［３］線方向の断面図であり、従来例の図５に対応する
図である。すなわち、ベースプレート２とコイルカバー
６Ａとの位置関係を示すが、一点鎖線で示す従来例のコ
イルカバー６Ｂと比較して、本実施の形態におけるコイ
ルカバー６Ａは、排気口１４の周囲を除いてその外径を
大にし、ベースプレート２の材料ガスに対する露出面積
を小にしている。従って、ベースプレート２に対する反
応生成物の付着面積が限定され、メンテナンス時におけ
る反応生成物の研磨作業が軽減される。コイルカバー６
Ａに付着する反応生成物は、メンテナンス時にコイルカ
バー６Ａを取り外して反応生成物を完全にエッチング洗
浄することができるので問題は生じない。

【００１５】更には、ベースプレート２にニッケルの無
電解メッキを施している。ステンレス面の細かい窪みに
も一様にメッキされ滑らかな表面が得られるので、エタ
ノールを使用する拭き取りだけで反応生成物を拭き取る
ことができるようになり、その後のサンドペーパーによ
る研磨が不要になる。従ってまた、サンドペーパー研磨
することによるベースプレート２の表面の粗面化を回避
し得るので、その後に付着する反応生成物は容易に除去
し得るという好ましい循環が得られる。これらの結果と
して、メンテナンス時における作業が軽減され、所要時
間も短縮されることから、労務工数の削減、半導体成膜
装置の稼働率の向上に大きく寄与する。

【００１６】本実施の形態の半導体成膜装置１０は以上
のように構成されるが、この半導体成膜装置１０を使用
して薄膜形成を繰り返した結果、従来例において見られ
た付着反応生成物のダスト化によるウエハ１１の汚染が
防がれると共に、ウエハ１１の‘くもり’も解消され
た。ウエハ１１の‘くもり’が解消された原因は定かで
ないが、従来例の半導体成膜装置２０においては、メン
テナンス時にも除去されないで残る反応生成物、例えば
排気口１４内に付着した反応生成物、ないしはベースプ
レート２の表面の微細な凹凸に残る反応生成物内にエタ
ノールが残留し、このエタノールがウエハ１１に‘くも
り’を生じていたと考えられるに対して、本実施の形態
の半導体成膜装置１０においては、メンテナンス時にお
いてベースプレート２の表面、排気口１４の内面に反応
生成物が残らないので、エタノールが吸蔵され残留する
ようなこともなく、その結果として‘くもり’を生じな
くなったのではないかと考えられる。

【００１７】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明
の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００１８】例えば本実施の形態においては、排気口カ
バー１５のフランジ部１６の形状を円形としたが、フラ
ンジ部１６はベースプレート２の表面に接する平板状で
ある限りにおいて、その形状は限定されず、例えばコイ
ルカバー６Ａを使用せずに従来例のコイルカバー６Ｂを
使用する場合には、コイルカバー６Ｂの外周形状に整合
させた扇状としてもよい。

【００１９】また本実施の形態においては、排気口カバ
ー１５の円筒部１７の長さをベースプレート２の厚さ程
度としたが、必要に応じて更に長くしてもよい。

【００２０】また本実施の形態においては、ベースプレ
ート２の表面にニッケルの無電解メッキを施したが、ニ
ッケル以外の金属をメッキしてもよく、また滑らかな表
面が得られる限りにおいて、電解メッキしてもしてもよ
い。

【００２１】また、本実施の形態においては、半導体成
膜装置１０において、排気口カバー１５を設けると共
に、外径の大きいコイルカバー６Ａを使用し、更にはベ
ースプレート２を無電解メッキしたものとしたが、排気
口カバー１５を設けるだけでも、従来は反応生成物の除
去が及ばなかった排気口１４の内部まで反応生成物が残
らないので、半導体製品の品質向上に対する効果は極め
て大きい。

【００２２】また、本実施の形態においては、使用され
ているベルジャー４やコイルカバー６Ａが石英製である
ことから、同じく耐熱性の石英製の排気口カバー１５を
採用したが、薄膜形成条件によっては石英に代えてセラ
ミックス製や耐熱性ガラス製とすることも可能である。

【００２３】また本実施の形態においては、ベルジャー
型半導体成膜装置１０について説明したが、本発明の半
導体成膜装置はこれに限られることなく、垂直円筒型、
横円筒型、その他、通常的に使用されている半導体成膜
装置が全て含まれることは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】本発明は以上に説明したような形態で実
施され、次ぎに記載するような効果を奏する。

【００２５】本発明の半導体成膜装置によれば、研磨作
業が及びにくい排気口に対して着脱可能な排気口カバー
を内挿するので、脱着できない排気口自体の内面には反
応生成物は付着せず、排気口カバーはメンテナンス時に
取り外してエッチング洗浄して、反応生成物を完全に除
去し得る。そしてその結果として、ウエハは反応生成物
からのダストによる汚染を受けず、また‘くもり’の発
生も解消され、ウエハの品質低下、製品不良の問題が解
決される。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態の半導体成膜装置を示し、Ａは縦断
面図、Ｂは石英ベルジャーを取り外した場合の平面図で
ある。

【図２】排気口カバーの斜視図である。

【図３】図１のＡにおける［３］−［３］線方向の断面
図である。

【図４】従来例の半導体成膜装置を示し、Ａは縦断面
図、Ｂは石英ベルジャーを取り外した場合の平面図であ
る。

【図５】図４のＡにおける［５］−［５］線方向の断面
図である。

【図６】先行技術の気相成長装置を示す図であり、Ａは
その断面図、Ｂはその気相成長装置に使用される石英製
カバーの斜視図である。

【図７】他の先行技術におけるＣＶＤ装置の断面図であ
る。

【符号の説明】

１……基台、２……ベースプレート、３……外周リン
グ、４……ベルジャー、５……薄膜形成チャンバー、６
Ａ、６Ｂ……コイルカバー、７……高周波コイル、８…
…回転軸筒、９……サセプタ、１０……実施の形態の半
導体成膜装置、１１……ウエハ、１２……材料ガス吹き
出し筒、１３……吹き出し口、１４……排気口、１５…
…排気口カバー、１６……フランジ部、１７……円筒
部、２０……従来例の半導体成膜装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料ガスをチャンバー内に導入して基板
   上に薄膜を形成させ、余剰な前記材料ガスは排気口から
   排気する半導体薄膜形成装置において、 前記排気口の周囲および前記排気口の内面を覆うフラン
   ジ付き筒状カバーが前記排気口へ着脱可能に内挿されて
   おり、 前記材料ガスによる反応生成物が前記排気口の周囲およ
   び前記排気口の内面に付着することが阻止され、前記反
   応生成物が付着する前記フランジ付き筒状カバーは定期
   的に取り外して薬品洗浄されることを特徴とする半導体
   成膜装置。
2. 【請求項２】 前記半導体成膜装置がベルジャー型半導
   体成膜装置であり、剛性構造体としてのベースプレート
   上に形成される前記チャンバー内において、前記ベース
   プレートと同軸上に下方から順に、前記基板を加熱する
   ための誘導加熱コイル、外周壁が前記ベースプレート上
   に載置される誘導加熱コイルカバー、前記基板を固定し
   たサセプタが配置されており、前記排気口が前記誘導加
   熱コイルカバーの外周側となる前記ベースプレートの周
   縁部から下方へ穿設されたものであることを特徴とする
   請求項１に記載の半導体成膜装置。
3. 【請求項３】 前記排気口部分を除いて前記誘導加熱コ
   イルカバーの外径が前記ベースプレートに近い外径とさ
   れており、 前記ベースプレートの前記材料ガスに対する露出面積が
   小とされ、前記ベースプレートに対する前記反応生成物
   の付着面積が小とされていることを特徴とする請求項２
   に記載の半導体成膜装置。
4. 【請求項４】 前記ベースプレートの表面がメッキによ
   って平滑化されており、付着した前記反応生成物が容易
   に除去されることを特徴とする請求項２または請求項３
   に記載の半導体成膜装置。
5. 【請求項５】 前記カバーが石英製であることを特徴と
   する請求項１から請求項４までの何れかに記載の半導体
   成膜装置。