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JPH06244269A - 半導体製造装置並びに半導体製造装置におけるウエハ真空チャック装置及びガスクリーニング方法及び窒化膜形成方法 - Google Patents

半導体製造装置並びに半導体製造装置におけるウエハ真空チャック装置及びガスクリーニング方法及び窒化膜形成方法

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JPH06244269A
JPH06244269A JP19756193A JP19756193A JPH06244269A JP H06244269 A JPH06244269 A JP H06244269A JP 19756193 A JP19756193 A JP 19756193A JP 19756193 A JP19756193 A JP 19756193A JP H06244269 A JPH06244269 A JP H06244269A
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JP
Japan
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wafer
gas
reaction
manufacturing apparatus
semiconductor manufacturing
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Application number
JP19756193A
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English (en)
Inventor
Yoshimi Kinoshita
儀美 木之下
Tomoyuki Kanda
智幸 神田
Katsuhisa Kitano
勝久 北野
Kazuo Yoshida
和夫 吉田
Hiroshi Onishi
寛 大西
Kenichiro Yamanishi
健一郎 山西
Shigeo Sasaki
茂雄 佐々木
Hideki Komori
秀樹 古森
Taizo Ejima
泰蔵 江島
Kouichirou Tsutahara
晃一郎 蔦原
Toshihiko Noguchi
利彦 野口
Susumu Takahama
享 高浜
Yoshihiko Kusakabe
嘉彦 草壁
Takeshi Iwamoto
猛 岩本
Noriyuki Kosaka
宣之 小坂
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハを減圧下で吸着固定できるウエハ真空
チャック装置、ウエハをクリーニングガスから保護する
クリーニング方法、ウエハを均一加熱、生産性を高める
ことができる半導体製造装置あるいは窒化膜形成方法を
得る。 【構成】 ウエハ吸着面に真空吸着用の溝を設け、ウエ
ハ１を覆ってクリーニングガスを流し、ウエハ１を加熱
する熱源室２１５と反応室２内の反応空間３とを分離す
る仕切り部材５を設け、この反応室２の手前に反応ガス
を生成する混合室５０３を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、反応ガスを用いてウ
エハ表面に薄膜を形成する半導体製造装置に関し、さら
にこのような半導体製造装置におけるウエハ真空チャッ
ク装置，ガスクリーニング方法あるいは各種窒化膜形成
方法に関するものである。なお、半導体製造装置の種類
としては減圧ＣＶＤ装置への適用が最も有効であるが、
その他の薄膜形成、加工等の半導体製造装置にも利用可
能である。
【０００２】
【従来の技術】以下、従来の半導体製造装置、並びに半
導体製造装置におけるウエハ真空チャック装置及びガス
クリーニング方法及び窒化膜形成方法について、それぞ
れ説明する。
【０００３】まず、図５４は例えば特開平２−６７７４
５号公報に示された従来のウエハ真空チャック装置の構
成を示す上面図、図５５は図５４におけるＶＩ−ＶＩ線
の断面図である。図５４において、１０１は真空チャッ
ク本体、１は吸着固定されるウエハ、１０３はウエハ吸
着面に形成され、吸着面全体で１つに連通した真空吸着
溝、１０４は吸着面の中心に形成された真空吸引口、１
０５は上記真空吸引口に開口しチャック本体１０１を貫
通する真空吸引路で、真空配管１０６で図示しない真空
ポンプに接続されている。
【０００４】上記のように構成された従来のウエハ真空
チャック装置において、真空チャック本体１０１の吸着
面にウエハ１を載せ、真空ポンプを起動して真空配管１
０６、真空吸引路１０５、真空吸引口１０４を介して真
空吸引溝１０３内の吸引を開始すると、真空吸引溝１０
３内の圧力と外部圧力との間に差圧が発生し、この差圧
によってウエハ１が吸着面に吸着固定される。
【０００５】次に、図５６，５７は例えば特公昭６０−
１０１０８号公報に示された窒化ケイ素膜の形成方法を
実施する半導体製造装置（いわゆるバッチ式）を示す図
である。図５６，５７において、１はウエハ、２は反応
室、４はウエハ加熱源、５０１，５０２は反応ガス供給
管である。
【０００６】この装置を使用した薄膜形成方法では、管
状反応室２内に処理するウエハ１を複数枚並べて保持
し、減圧下で反応ガス供給管５０１，５０２からジクロ
ルシランとアンモニアを流すことにより窒化ケイ素膜を
堆積させており、堆積温度は６５０〜８００℃の範囲を
使用する。
【０００７】そして、上記手法においては、複数のウエ
ハ１間において膜厚等の均一性を確保するため、反応ガ
スが消費されて堆積速度が低下することを補う目的で、
ガスの上流側から下流側に向けてウエハ１の温度が高く
なるように管状反応室２内の温度分布を制御している。
またウエハ１面内の膜厚均一性を確保するため、反応室
２の圧力は０．５Torr程度と低い圧力を使用している。
【０００８】次に、図５９は例えば特開昭５４−１６０
１７２号公報，特開平３−２９１３８１号公報等に示さ
れた半導体製造装置である。図５９において、７０１は
反応容器で、この反応容器７０１は、内部に筒状のイン
ナーチューブ７０２が内方に反応室３が設けられてい
る。７０４は、前記反応室７０３内に配置された基板支
持ボードで、この基板支持ボード７０４は半導体ウエハ
７０５を多数枚支持する構造になっている。７０６は前
記半導体ウエハ７０５を加熱するためのヒータで、この
ヒータ７０６は反応容器７０１の周壁に設けられてい
る。
【０００９】７０７は反応室７０３内に材料ガスである
ジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を導入するための材
料ガス管、７０８は別の材料ガスであるアンモニア（Ｎ
Ｈ3）を反応室７０３内に導入するための材料ガス供給
管である。これらの材料ガス供給管７０７，７０８は、
それぞれ反応容器７０１を貫通して設けられ、ガス流の
上流側が材料ガス供給源（図示せず）に接続されるとと
もに、下流側が反応室７０３の下部に開口している。
【００１０】７０９は反応容器７０１内のガスを排出す
るための排気管である。この排気管７０９は、一端が反
応容器７０１内におけるインナーチューブ７０２の外周
側となる空間に開口し、他端が不図示の排気装置に接続
されている。なお、反応容器７０１内は、この排気管７
０９を介して内部ガスを排出することにより一般に減圧
されている。
【００１１】このように構成された半導体製造装置にお
いては、まず、ヒータ７０６によって反応容器７０１の
周壁を介して半導体ウエハ７０５を加熱する。この時の
温度としては７００℃前後とされる。ついで、ジクロロ
シランおよびアンモニアを個別の材料ガス供給管７０
７，７０８から反応室７０３内に導入する。このように
反応室７０３内に供給された２種類の材料ガスは、加熱
された半導体ウエハ５に接する気相中で熱分解される。
そして、これにより生じた反応生成物が半導体ウエハ７
０５上に堆積し、窒化ケイ素膜が形成されることにな
る。
【００１２】次に、図６０は例えば特開平３−１８４３
２７号公報に示される従来の半導体製造装置（いわゆる
枚葉式）の概要を示す断面図である。図６０において、
１はウエハ、２はウエハ１を収容する反応室、５はウエ
ハ１を搭載する真空チャック、２０４は真空チャック５
に開口する真空引き孔、４は真空チャック５に内蔵され
ウエハ１を加熱するウエハ加熱源、６は反応室２に反応
ガスを供給するガスノズル、３は反応が行われる反応空
間、そして、７は反応室２内の反応後のガスを排気する
反応ガス排気路である。
【００１３】このような構成において薄膜を形成するに
は、先ず、搬送装置（図示せず）によってウエハ１を搬
送し真空チャック５に載置する。次に、真空チャック５
に開口している真空引き孔２０４から真空排気を行いウ
エハ１を吸着する。ガスノズル６から反応ガスを反応室
２内に供給する。このとき、ウエハ加熱源４によって真
空チャック５を介しウエハ１が加熱されているため、反
応ガスはウエハ１上で熱化学反応を起こしウエハ１上に
薄膜が形成される。
【００１４】なお、係る工程において、ウエハ１は高
温、例えば６００℃から８００℃の高温に加熱されなけ
ればならない。また、反応生成膜の膜質や成長速度がウ
エハ１の温度に依存するものであり、反応生成膜の膜質
および膜厚を均一に形成するためにはウエハ１を所定の
温度で均一に加熱する必要がある。また、ウエハ及びウ
エハ表面に形成される薄膜への汚染を防止する必要があ
る。
【００１５】次に、図６１は例えば特開平２−１４３５
２６号公報に引用されている従来の半導体製造装置（減
圧ＣＶＤ装置）における反応室のガスシール部の構造を
示す断面図である。図６６において、３０５はＯリン
グ、３１７はプロセスチューブ、３１８はキャップ、３
１９はマニホールドであり、３２０は、前記キャップ３
１８とマニホールド３１９の隙間部分と、プロセスチュ
ーブ３１７，キャップ３１８及びマニホールド３１９で
挟まれた隙間部分とに不活性ガス（Ｎ2 ）を導入するた
めの不活性ガス供給孔、３０６はマニホールド３１９に
形成された水冷部である。
【００１６】上記の構成において、プロセスチューブ３
１７内は高温に保たれ、導入された反応ガスは、プロセ
スチューブ３１７内のウエハ（図示せず）上で熱化学反
応を起こし薄膜が形成される。この際、Ｏリング３０５
は外部とのガスシールの役割をはたしており、熱による
損傷、シール機能の劣化を防ぐため水冷部３０６に通水
し、Ｏリング３０５を冷却し保護している。その結果Ｏ
リング３０５の周辺の温度が低下するが、この隙間部分
に不活性ガスを導入することによりＯリング３０５近傍
への反応ガスの侵入を阻止して反応副生成物の付着を防
止を図っている。
【００１７】次に、図６２により従来のガスクリ−ニグ
方法を説明する。一般に、半導体製造装置においては、
ウエハのみならず、反応室内に露出する装置の壁面やサ
セプタ（真空チャックを含むウエハ保持体の総称）等の
部材にも薄膜材料が堆積あるいは付着するので、特開平
３−４１１９９号公報に示されるように、エッチングガ
スを反応室内に流してこれを除去している。図６２はこ
のガスクリ−ニグ方法で、サセプタ等を構成する炭素材
料に悪影響を与えることなく余剰堆積物を除去させると
きの処理温度を示すものであるが、その温度は２００〜
３００℃が良いことを示している。
【００１８】次に、図６３により従来の半導体製造装置
における反応ガス供給構成について説明する。従来、枚
葉式減圧ＣＶＤで半導体用薄膜を形成する場合、例えば
特開平３−２８７７７０号公報に示すように、反応ガス
の流れを均一化して厚みの一定な薄膜を形成するために
単に多数の貫通孔を有する構成のノズルヘッドが用いら
れていた。
【００１９】例えば、図６３に２種類の反応ガスを加熱
されたウエハに導き、分解反応させて成膜する場合を示
す。図６３において、１はウエハ、５はサセプタ、４は
ウエハ加熱源、６０４は第１の反応ガス、６０５は第２
の反応ガス、６０６は混合ガス輸送路、６はガスノズ
ル、３は反応空間、７は反応ガス排気路である。
【００２０】この装置では、例えば６０４の第１の反応
ガスと６０５の第２の反応ガスを別々の配管によって混
合ガス輸送路６０６まで導き、その後ガスノズル６の多
数の貫通孔を通してウエハ１に向けて噴射供給される。
ウエハ１はウエハ加熱源４で加熱されたサセプタ５の上
に設置されており、供給された反応ガスはウエハ１上で
分解反応した後、反応ガス排気路７から排出され処理さ
れる。なお、ガスノズル６は貫通孔がウエハ１に直交す
るよう設けられる場合や、図６３のようにウエハ１に向
かって２０〜４５゜傾斜して設けられる場合があった。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置
並びに半導体製造装置におけるウエハ真空チャック装置
及びガスクリーニング方法及び窒化膜形成方法は以上の
ように構成されているので、特に図５４，５５に示す従
来のウエハ真空チャック装置は、前述したように差圧を
利用するものであり、通常大気圧中での使用を想定して
おり、差圧を得にくい減圧下でのチャッキングを考えて
いない。したがって減圧下でウエハの処理面を下方向に
して吸着固定する場合、吸着面へのゴミの付着、吸着面
の傷、ウエハの反り等によりウエハ周辺部の気密が破れ
ると吸着面全体で１つに連通した真空吸着溝１０３内全
域の真空度が低下し、しかも外部が減圧されているので
十分な差圧が得られずウエハは落下もしくは最初から吸
着できないという問題点があった。
【００２２】次に、図５６，５７又は図５９により説明
した従来のバッチ式半導体製造装置による窒化膜形成方
法では、以下の様な問題点が生じていた。
【００２３】まず、ジクロロシラン及びアンモニアの反
応で生成される副生成物（主に塩化アンモン）がダスト
のもととなり、半導体チップの生産性を著しく低下して
しまうという問題点があった。
【００２４】また、塩化アンモンの生成を抑えるために
反応室３内の圧力を１．０Torr未満の減圧雰囲気にし、
この雰囲気中でジクロロシランとアンモニアを混合させ
なければならなかった。しかも、塩化アンモンの反応室
壁への付着を防ぐために反応室壁を高温（２００℃以
上）に保持する必要があった。すなわち、成膜するとき
のプロセスが制約され、適正な装置構成や最適なプロセ
ス条件で成膜を行なうことができないという問題点があ
った。
【００２５】また、半導体などのキャパシタ膜は小さな
面積でキャパシタ容量を確保するため、膜厚が極めて薄
くなり、かつ表面積を確保するために、複雑な立体形状
に均一な膜厚で形成されることが求められている。また
半導体のコストを下げるため、１枚のウエハから、より
多くの半導体を取り出すべく、ウエハは大口径化してい
る。ところが、特公昭６０−１０１０８号公報等に示さ
れる手法で大口径ウエハを処理したとき、ウエハ内の膜
厚分布が増大してしまうという問題点があった。
【００２６】また、膜厚を再現よく実現するためには、
ウエハ温度と反応ガス量のバランスを制御する必要が
り、特公昭６０−１０１０８号公報等に示される手法、
すなわちバッチ式ＣＶＤ装置を用いた手法では、もとも
と複数ウエハ１の膜厚のばらつきを抑えるためにガスの
上流側から下流側に向けてウエハ温度が高くなるように
管状の反応室２内の温度分布を制御しているが、精度上
に限界があり、実際は１回に処理するウエハ１の数を減
らし、残りにダミーウエハと呼ばれるウエハ１を代設す
ることで凌いでおり、歩留りの低下すなわちコスト上昇
を招くという問題点があった。
【００２７】さらに、極めて薄い膜を再現よく形成する
ためには、キャパシタ膜を形成する下地部分の性状を精
密に制御することが必要となるが、一度に複数枚のウエ
ハ１を一括処理する特公昭６０−１０１０８号公報に示
される手法（いわゆるバッチ式）では、この制御ができ
ないという問題点があった。
【００２８】このような背景から近年は図６０により前
述した（特開平３−１８４３２７に示されるもの）枚葉
式と呼ばれるＣＶＤ装置が開発されてきた。ところが、
この枚葉式ＣＶＤ装置を用いる場合、従来のバッチ式Ｃ
ＶＤ装置を用いた時と同程度の生産性を確保するため
に、反応室圧力を従来の０．５Torrから数Torr〜数１０
Torrに高めることが必要となっているという問題点があ
った。
【００２９】また、ジクロルシランや四塩化チタンとア
ンモニアを反応ガスに用いたときに生成する塩化アンモ
ニウムは、図５８に示すような飽和蒸気圧特性を持って
いることから、前述のように反応室の壁温を高温に保持
しないと、塩化アンモニウムが固化し付着する。そし
て、反応室圧力が０．５Torrと低いときにはこの壁温は
１５０℃程度を保持すれば良かった。ところが、この反
応室圧力を数Torrから数１０Torrにあげると塩化アンモ
ニウムの固化を防ぐために必要な壁温は２５０℃にも達
し、通常真空保持に用いるゴム製の真空シール材（Ｏー
リング）が使用できなくなるという問題点や、最適なプ
ロセス条件で成膜を行なうことができないという問題点
があった。
【００３０】また枚葉式ＣＶＤ装置ではバッチ式ＣＶＤ
装置に比べ構造が複雑になるため、ＳＵＳ等の金属材料
を構造材に用いる必要性が高い。ところが金属材料は一
般的に高温では塩素により腐食される危険性が高く、例
えばインコネルのような耐腐食性の強い高価な金属材料
や石英等のガラス材に限定されるという問題点があっ
た。
【００３１】また、図６０に示す従来の枚葉式半導体製
造装置においては、真空チャック５の高温部が反応ガス
にさらされているため、高温部に膜が付着しダスト発生
の原因となり、反応ガスが腐食性ガスの場合、高温のウ
エハ加熱源４が腐食され故障の原因となっていた。ま
た、ウエハ加熱源４により加熱される高温部とウエハ１
が設置され反応が行われている反応空間３とが同じであ
るため、ウエハ加熱源４やその周辺の高温部からのウエ
ハ１及びウエハ表面に形成される薄膜への汚染が生ずる
という問題点があった。
【００３２】また、ウエハ保持機構が真空チャック５で
あるため、ウエハ１とウエハ保持機構との空間に真空層
ができて両者の間の熱抵抗が著しく大きくなり、成膜時
にウエハ１を高温（例えば６００℃から８００℃）に加
熱するためにはウエハ加熱源４の高温化を図らなければ
ならなかった。さらに、ウエハ加熱源４の発熱分布にバ
ラツキがある場合ウエハ１の温度分布を均一にすること
ができないという問題点があった。
【００３３】次に、図６１に示す従来のガスシール部を
有する半導体製造装置にあっては、特開平２−１４３５
２６号公報で示されているような数Torr程度の減圧下で
は反応ガスの拡散の効果が大きくなり、この拡散を阻止
して反応ガスの侵入を防ぐためには大量の不活性ガスの
導入が必要となる。そのうえ、その不活性ガスは狭い隙
間部分から反応室に導入される構成となっており、少量
でも反応副生成物が付着した場合には反応室内に吹き出
してしまうという問題点があった。
【００３４】次に、図６２により説明した従来のガスク
リーニング方法によると、サセプタの余剰堆積物の付着
していない面までエッチングしてしまう問題点があっ
た。というのは、一般に半導体製造装置において加熱源
であるヒ−タの次に温度が上がるのはサセプタであり、
そのサセプタの材質にはＳｉＣをコ−トしたカ−ボンが
使われることが多い。そして、クリ−ニング時にはクリ
−ニング時間を短縮するために装置内の温度を上げる
が、この場合当然サセプタの温度も上がることになる。
ところが、サセプタ面にはウエハと接触しているために
余剰堆積物が付着していない面があり、またそのすぐ周
囲には余剰堆積物が多く付着している部分が共存する。
したがって、クリ−ニング時間を短縮するために温度を
前述の２００〜３００℃以上にすると余剰堆積物の付着
していない面までエッチングしてしまう問題点があっ
た。
【００３５】次に、図６３に示した反応ガスの供給構成
では、例えばＳｉＨ2 Ｃｌ2 とＮＨ3 を反応ガスとして
用いてシリコン窒化膜を形成する場合、これらの反応ガ
スは室温で混合するだけで反応副生成物ＮＨ4 Ｃｌ（白
色固形物）を形成することになるため、２種の反応ガス
が混合する箇所、特に混合輸送路６０６に接続されてい
るＳｉＨ2 Ｃｌ2 の配管出口部分の目詰まりや、ウエハ
１上への異物付着の問題点がある。
【００３６】また、この２種の反応ガスを混ぜ合わせ、
ガスノズル６を通してウエハ１上に反応ガスを供給し薄
膜を形成した場合には、膜厚の均一性に問題があった。
例えば、図６４に上記装置により薄膜形成した６インチ
ウエハ面内膜厚分布のデータ例を示す。この成膜条件
は、全圧が３０Ｔｏｒｒ、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 流量／Ｎ2 希
釈ＮＨ3 流量がそれぞれ１０ｓｃｃｍ／５５０ｓｃｃｍ
希釈４０ｓｃｃｍ、ウエハ表面温度が７００℃である。
このデータは、面内膜厚分布は片だれのパタンを示して
おり、特にＳｉＨ2 Ｃｌ2 の配管側の膜厚が厚い。Ｓｉ
Ｈ2 Ｃｌ2 とＮＨ3 の反応ガスが十分均一に混合されて
いないことがわかる。
【００３７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、請求項１ないし８の発明
は、半導体ウエハを減圧下でしかも吸着固定面を下にし
て吸着固定できるウエハ真空チャック装置を得ることを
目的とする。
【００３８】請求項９ないし２１の発明は、ウエハ及び
ウエハ表面に形成される薄膜の汚染や高温部へのダスト
の付着を防止し、ウエハ保持機構が真空チャック方式の
場合、そのときのウエハとウエハ保持機構との温度差を
小さくし、ウエハ加熱源に発熱分布の不均一があっても
ウエハを均一に加熱できる半導体製造装置を提供するこ
とを目的とする。
【００３９】請求項２２ないし２５の発明は、ガスシー
ル面内側に反応ガスが拡散されてきても反応副生成物を
付着させないことにより、ダスト汚染が少なく、メンテ
ナンス時の作業が簡便な半導体製造装置を提供すること
を目的としている。
【００４０】請求項２６ないし２８の発明は、余剰堆積
物の付着してない半導体ウエハとサセプタの接触面をク
リ−ニングガスから保護してクリーニングできるガスク
リーニング方法を得ることを目的とする。
【００４１】請求項２９ないし３６の発明は、反応室内
に副生成物（ダスト）が生じるのを抑制し、生産性を高
めることができるとともに、プロセス条件等を最適にで
きる半導体製造装置あるいは薄膜形成方法を提供するこ
とを目的とする。
【００４２】請求項３７ないし４０の発明は、反応ガス
の混合を十分に行なうことにより、均一な膜厚分布を有
する半導体用薄膜を得るとともに、ノズル系を加熱制御
して発塵や反応ガス流路の目詰まりの原因となる反応副
生成物の形成を防止できる半導体製造装置を提供するこ
とを目的とする。
【００４３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る半導体製造装置における真空チャック装置は、半導体
ウエハを吸着固定する面に、ウエハ真空吸着用の溝をブ
ロック状に設けたものである。
【００４４】請求項２記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、半導体ウエハを吸着固定
する面に、ウエハ真空吸着用の溝をブロック状に設け、
各溝の排気抵抗を各々異ならせたものである。
【００４５】請求項３記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、半導体ウエハを吸着固定
する面に、ウエハ真空吸着用の溝をブロック状に設け、
内側の溝の排気抵抗と外側の溝の排気抵抗のうち、どち
らか一方を他方よりも大きくしたものである。
【００４６】請求項４記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、前記ブロック状の溝が円
周状の溝に形成したものである。
【００４７】請求項５記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、半導体ウエハを吸着固定
する面に、ウエハ外側部真空吸着用の外側溝およびウエ
ハ内側部真空吸着用の内側溝を設け、上記外側溝内を真
空排気する第１の真空吸引路、内側溝内を真空排気する
第２の真空吸引路、上記両真空吸引路を排気する配管を
備えると共に、上記第２の真空吸引路と配管で決まる排
気抵抗と、上記第１の真空吸引路と配管で決まる排気抵
抗でどちらか一方を他方よりも大きくしたものである。
【００４８】請求項６記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、前記溝を各々別のポンプ
で独立に排気できるものである。
【００４９】請求項７記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、前記溝を１台のポンプで
共通に排気できるものである。
【００５０】請求項８記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、真空チャックと対の位置
にあるガスノズルの孔に対応させて、真空チャックの真
空吸引孔を配設したものである。
【００５１】請求項９記載の発明に係る半導体製造装置
は、反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機構
と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱源とを有
し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウエハ上に
薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記ウエハ加
熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間とを分離す
る仕切り部材を設けたものである。
【００５２】請求項１０記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記熱源室内のガス種を単独に変えることができ
る構成としたものである。
【００５３】請求項１１記載の発明に係る半導体製造装
置は、反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機
構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱源とを有
し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウエハ上に
薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記ウエハ加
熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間とを分離す
る仕切り部材を設け、この仕切り部材に熱源室と反応空
間よりも圧力の低い領域を設けたものである。
【００５４】請求項１２記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記熱源室の圧力を可変としたものである。
【００５５】請求項１３記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記ウエハ保持機構が真空チャック方式であり、
真空チャックの排気を前記仕切り部材の低圧領域の排気
と兼ねたものである。
【００５６】請求項１４記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記ウエハ保持機構が真空チャック方式であり、
前記仕切り部材を真空チャック板で兼ねたものである。
【００５７】請求項１５記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記ウエハ保持機構が真空チャック方式であり、
真空チャック板ウエハ面側とウエハ間の圧力を前記反応
空間よりも低圧に可変としたものである。
【００５８】請求項１６記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記仕切り部材を熱伝導率の高い部材で構成した
ものである。
【００５９】請求項１７記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記仕切り部材を赤外線透過部材で構成したもの
である。
【００６０】請求項１８記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記仕切り部材に凹凸を設けたものである。
【００６１】請求項１９記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記ウエハ加熱源がヒータであり、このヒータと
前記仕切り部材との距離を可変としたものである。
【００６２】請求項２０記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記仕切り部材を少なくとも分離された２部材で
構成したものである。
【００６３】請求項２１記載の発明に係る半導体製造装
置は、反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機
構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱源とを有
し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウエハ上に
薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記ウエハ加
熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間とを分離す
る仕切り部材を設け、この仕切り部材と前記ウエハ加熱
源の少なくとも一方を回転駆動可能な構造としたもので
ある。
【００６４】請求項２２記載の発明に係る半導体製造装
置は、反応室内に装填された半導体ウエハに反応ガスを
用いて薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記反
応室のガスシール部内側全周にわたって溝を設け、この
溝を真空排気する構成としたものである。
【００６５】請求項２３記載の発明に係る半導体製造装
置は、反応室内に装填された半導体ウエハに反応ガスを
用いて薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記反
応室のガスシール部内側全周にわたって２重の溝を設
け、これら溝のうちガスシール部に近い第１の溝を真空
排気すると同時に他の第２の溝には不活性ガスを導入す
る構成としたものである。
【００６６】請求項２４記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記反応ガスとして副生成物を発生しやすいガ
ス、例えば塩素系ガスとアンモニアガスを用いたもので
ある。
【００６７】請求項２５記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記溝を真空排気するためのポンプを真空チャッ
ク用のポンプと兼ねたものである。
【００６８】請求項２６記載の発明に係る半導体製造装
置におけるガスクリーニング方法は、反応室内に半導体
ウエハを保持するウエハ保持機構と、前記反応室内に反
応ガスを供給するガスノズルとを有し、前記半導体ウエ
ハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、少なく
とも前記反応室内をクリ−ニングするためのガスクリー
ニング方法であって、余剰堆積物の付着していない前記
ウエハ保持機構のウエハ接触面を覆うようにカバ−をし
てクリ−ニングガスを流す構成としたものである。
【００６９】請求項２７記載の発明に係る半導体製造装
置におけるガスクリーニング方法は、反応室内に半導体
ウエハを保持するウエハ保持機構と、前記反応室内に反
応ガスを供給するガスノズルとを有し、前記半導体ウエ
ハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、余剰堆
積物の付着していない前記ウエハ保持機構のウエハ接触
面を前記ガスノズルで覆ってクリ−ニングガスを流す構
成としたものである。
【００７０】請求項２８記載の発明に係る半導体製造装
置におけるガスクリーニング方法は、前記ガスノズル又
はウエハ保持機構の少なくとも一方から不活性ガスを流
しながらクリ−ニングガスを流す構成としものである。
【００７１】請求項２９記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、反応室内に装填された半導体ウエハに反応ガスを
用いて窒化膜を形成する窒化膜形成方法において、窒化
膜の窒素以外の構成元素（Ｍ）と窒素と水素で構成され
る反応ガス（Ｍ−Ｎ−Ｈガス）とアンモニアを用い、前
記反応室の手前に設けた混合室で新たな反応ガスを生成
するものである。
【００７２】請求項３０記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、反応室内に装填された半導体ウエハに反応ガスを
用いて窒化膜を形成する窒化膜形成方法において、塩素
を配位子として含むドナーガスとアンモニアを、前記反
応室の手前に設けた混合室であらかじめ予混合し、新た
な反応ガス（ＭＮx Ｈy で構成されるガス）を生成して
前記反応室に輸送するとともに、塩化アンモニウム等の
副生成物を前記混合室でトラップして前記反応室へ輸送
されることを防ぐ構成としたものである。
【００７３】請求項３１記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記混合室の温度を３０℃以上１８０℃以下のあ
る一定温度Ｔ１に設定したものである。
【００７４】請求項３２記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記反応室圧力Ｐ２が２０Torr以下で使用される
ときに前記混合室の圧力Ｐ１を反応室の圧力Ｐ２に関係
なくＰ１＞２０Torrに設定したものである。
【００７５】請求項３３記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記混合室の温度を前記Ｔ１に設定し、前記混合
室以降トラップ室までの接ガス壁面を前記Ｔ１以上の温
度に保持する構成としたものである。
【００７６】請求項３４記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記混合室が２室で構成され、この２室のうちガ
ス導入側の１室の温度が２００℃以上の温度Ｔ３に設定
される構成としたものである。
【００７７】請求項３５記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記反応ガスにジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 ）とアンモニアを用いたものである。
【００７８】請求項３６記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記反応ガスに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とア
ンモニア（ＮＨ3 ）と水素（Ｈ2 ）を用いたものであ
る。
【００７９】請求項３７記載の発明に係る半導体製造装
置は、半導体ウエハが装填された反応室にガスノズルを
介して複数種の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導
体製造装置において、前記ガスノズルの手前に、前記反
応ガスを混合するツイスト状流路を設けたものである。
【００８０】請求項３８記載の発明に係る半導体製造装
置は、半導体ウエハが装填された反応室にガスノズルを
介して複数種の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導
体製造装置において、前記ガスノズルの手前に、拡大部
と狭小部を有する第１の反応ガス流路と、この第１の反
応ガス流路に交差する方向から第２の反応ガスを導入す
る噴射口とを設けたものである。
【００８１】請求項３９記載の発明に係る半導体製造装
置は、半導体ウエハが装填された反応室にガスノズルを
介して複数種の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導
体製造装置において、前記ガスノズルの手前に、拡大部
と狭小部を有する第１の反応ガス流路と、この第１の反
応ガス流路を流れる第１の反応ガスに比べ流量の少ない
第２の反応ガスを、これに交差する方向から導入する噴
射口とを設けたものである。
【００８２】請求項４０記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記ガスノズルの手前の流路を１００℃以上６０
０℃以下に加熱する構成としたものである。
【００８３】
【作用】請求項１記載の発明におけるウエハ真空チャッ
ク装置は、ウエハ真空吸着用の溝がブロック状に設けら
れているから、例えばウエハの反り等により一部の溝の
気密が破れても、他の溝の真空度の低下を抑えることが
でき、ウエハの吸着状態を維持できる。
【００８４】請求項２記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ウエハ真空吸着用の溝がブロック状に設
けられ、しかも各溝の排気抵抗が異なるため、特に気密
の破れ易い溝の排気抵抗を小さくすることによって、例
えばウエハの反り等により一部の溝の気密が破れても、
他の溝の真空度の低下を抑えることができ、ウエハの吸
着状態を維持できる。
【００８５】請求項３記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ウエハ真空吸着用の溝がブロック状に設
けら、しかも内側ブロックの排気抵抗と外側ブロックの
排気抵抗でどちらか一方を他方よりも大きくしたため、
特に気密の破れ易い溝の排気抵抗を小さくすることによ
って、例えばウエハの反り等により一部の溝の気密が破
れても、他の溝の真空度の低下を抑えることができ、ウ
エハの吸着状態を維持できる。
【００８６】請求項４記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ウエハ真空吸着用の溝がブロック状に設
けられているから、例えばウエハの反り等により一部の
溝の気密が破れても、他の溝の真空度の低下を抑えるこ
とができ、ウエハの吸着状態を維持できる。
【００８７】請求項５記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ウエハ真空吸着用の外側溝と内側溝が独
立に設けらしかも排気抵抗が異なるため、特に気密の破
れ易い溝の排気抵抗を小さくすることによって、例えば
ウエハの反り等により一部の溝の気密が破れても、他の
溝の真空度の低下を抑えることができ、ウエハの吸着状
態を維持できる。
【００８８】請求項６記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ウエハ真空吸着用の各溝が独立に設けら
れ、しかも独立に排気されるため、例えばウエハの反り
等により一部の溝の気密が破れても、他の溝の真空度を
保持し、ウエハの吸着状態を確実に維持できる。
【００８９】請求項７記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、独立に設けられた各溝が共通のポンプで
排気されるから、高価な真空ポンプが１台ですむ。
【００９０】請求項８記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ガスノズルの孔に対応して真空チャック
の真空吸引孔が配設されているから、半導体ウエハにお
けるガスノズルの孔の付近の膜厚が比較的薄くなる性質
と、真空吸引孔の付近の膜厚が比較的薄くなる性質が打
消し合って、ウエハ上に形成される膜厚の均一度が向上
する。
【００９１】請求項９記載の発明における半導体製造装
置は、反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在する
熱源室との間に仕切り部材があるため、反応ガスの熱源
室への拡散や熱源室からの金属汚染を防ぐことができ
る。
【００９２】請求項１０記載の発明における半導体製造
装置は、反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在す
る熱源室との間に仕切り部材があるため、反応ガスの熱
源室への拡散や熱源室がらの金属汚染を防ぐことができ
る。また、熱源室の気体の種類を調整できるのでウエハ
加熱源と仕切り部材間の気体の熱伝導効果を増減するこ
とができる。
【００９３】請求項１１記載の発明における半導体製造
装置は、反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在す
る熱源室との間に仕切り部材があり、しかも両空間より
圧力の低い空間があるため、反応ガスの熱源室への拡散
や高温部からの金属汚染を防ぐことができる。
【００９４】請求項１２記載の発明における半導体製造
装置は、反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在す
る熱源室との間に仕切り部材があり、しかもその仕切り
部材に両空間より圧力の低い空間があるため、反応ガス
の熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐことが
できる。また、熱源室の気体の圧力を調整できるのでウ
エハ加熱源と仕切り部材間の気体の熱伝導効果を増減す
ることができる。
【００９５】請求項１３記載の発明における半導体製造
装置は、反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在す
る熱源室との間に仕切り部材があり、しかもその仕切り
部材に両空間より圧力の低い空間があるため、反応ガス
の熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐことが
できる。また、ウエハの保持機構が真空チャック方式で
あるため、熱源室と反応空間よりも圧力の低い空間の真
空排気と真空チャック方式の真空排気を兼ねることによ
りウエハを保持できる。
【００９６】請求項１４記載の発明における半導体製造
装置は、仕切り部材が真空チャック板で構成されるため
部材の供用化が図れる。
【００９７】請求項１５記載の発明における半導体製造
装置は、ウエハ保持機構が真空チャック方式であり、真
空チャック板とウエハ面間の圧力を変化することによ
り、真空チャック板とウエハ間の気体の熱伝導効果を増
大できるため、ウエハ加熱源の高温化を防止できる。
【００９８】請求項１６記載の発明における半導体製造
装置は、仕切り部材を熱伝導率の高い部材で構成してい
るため、仕切り部材面内の温度分布均一性が向上しウエ
ハ面内温度分布均一性が向上する。
【００９９】請求項１７記載の発明における半導体製造
装置は、ウエハ加熱源から放射される赤外線によりウエ
ハが直接加熱できるため、急速高温加熱ができる。
【０１００】請求項１８記載の発明における半導体製造
装置は、仕切り部材面内の熱抵抗を調整できるため仕切
り部材の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布
均一性が向上する。
【０１０１】請求項１９記載の発明における半導体製造
装置は、仕切り部材とウエハ加熱源であるヒータとの間
の面内の熱抵抗を調整でき、また、ヒータ側面から放射
される赤外線を取り込むことにより仕切り部材の温度分
布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。
【０１０２】請求項２０記載の発明における半導体製造
装置は、仕切り部材を少なくとも２部材で構成している
ため、仕切り部材面内の温度分布均一性が向上しウエハ
面内温度分布均一性が向上する。
【０１０３】請求項２１記載の発明における半導体製造
装置は、ウエハ加熱源と仕切り部材の少なくとも一方を
回転させることにより、ウエハ加熱源の円周方向の発熱
分布不均一を矯正し、仕切り部材の温度分布均一性が向
上しウエハ面内温度分布均一性が向上する。
【０１０４】請求項２２記載の発明における半導体製造
装置は、ガスシール部内側の溝を排気しているから、ガ
スシール部から反応室までの上下フランジ面の隙間部分
の圧力を、Ｏリング冷却のため低下した温度における反
応副生成物の飽和蒸気圧以下にすることができるので反
応副生成物を個体として付着させることなく、排出する
ことができる。
【０１０５】請求項２３記載の発明における半導体製造
装置は、ガスシール部内側のガスシール部に近い方の溝
を排気し、他方の溝には不活性ガスを導入しているか
ら、ガスシール部から反応室までの上下フランジ面の隙
間部分の圧力を、Ｏリング冷却のため低下した温度にお
ける反応副生成物の飽和蒸気圧以下にすることができる
うえに、反応室から流入する反応ガスの流入量を抑制し
つつ、反応副生成物を個体として付着させることなく、
排出することができる。
【０１０６】請求項２４記載の発明における半導体製造
装置は、反応ガスとして副生成物を発生しやすいガス、
例えば塩素系ガスとアンモニアガスを用いているため、
反応副生成物を個体として付着させることなく排出する
作用が特に顕著となる。
【０１０７】請求項２５記載の発明における半導体製造
装置は、ガスシール部内側に設けた溝を真空排気するた
めのポンプを真空チャック用のポンプと兼ねているか
ら、反応副生成物を個体として付着させることなく排出
する作用を奏するとともに、構成が簡単になる。
【０１０８】請求項２６記載の発明におけるガスクリー
ニング方法は、カバーが余剰堆積物の付着していないサ
セプタのウエハ接触面へのクリ−ニングガスの接触を阻
止する。
【０１０９】請求項２７記載の発明におけるガスクリー
ニング方法は、反応ガスヘッドが余剰堆積物の付着して
いないサセプタのウエハ接触面へのクリ−ニングガスの
接触を阻止する。
【０１１０】請求項２８記載の発明におけるガスクリー
ニング方法は、余剰堆積物の付着していないサセプタの
ウエハ接触面に不活性ガスを供給でき、サセプタのウエ
ハ接触面におけるクリーニングガス濃度を下げることが
できる。
【０１１１】請求項２９記載の発明における薄膜形成方
法は、混合室内で反応ガス（Ｍ−Ｎ−Ｈガス）とアンモ
ニアが反応して副生成物が生じ、反応室には副生成物が
除去された混合ガスが供給される。このため、反応室内
の副生成物の分圧が極めて低く抑えられて、副生成物の
固化，付着抑制のために反応室壁温の温度を高く設定す
る必要がなくなり、反応室の構造材に安価で加工し易い
金属材料が使用できるようになる。
【０１１２】請求項３０記載の発明における薄膜形成方
法は、混合室内でドナーガスとアンモニアがあらかじめ
反応し、副生成物が混合室でトラップされ、新たな反応
ガス（ＭＮx Ｈy で構成されるガス）が生成して反応室
に輸送される。このため、反応室内の副生成物の分圧が
極めて低く抑えられて、副生成物の固化，付着抑制のた
めに反応室壁温の温度を高く設定する必要がなくなり、
反応室の構造材に安価で加工し易い金属材料が使用でき
るようになる。
【０１１３】請求項３１記載の発明における薄膜形成方
法は、混合室及び反応室の温度を３０℃以上１８０℃以
下のある一定温度Ｔ１に設定したから、混合室において
ガス状態で安定なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物が生成され、成膜
された膜の膜厚再現性が良くなる。
【０１１４】請求項３２記載の発明における薄膜形成方
法は、混合室と反応室の間に圧力調整弁を具備して、混
合室と反応室の圧力を独立に制御でき、反応室圧力Ｐ２
が２０Torr以下で使用されるときに混合室の圧力Ｐ１を
反応室の圧力Ｐ２に関係なくＰ１＞２０Torrに設定する
から、反応室２の処理圧力Ｐ２が低い場合でも、混合室
内で多くのガス衝突を起こすことができ、十分なＳｉ−
Ｎ−Ｈ化合物の生成が可能になる。従って、比較的反応
室圧力が低い場合でも膜厚等が安定なＳｉＮ成膜が可能
となる。
【０１１５】請求項３３記載の発明における薄膜形成方
法は、反応室の後に３０℃以下に温度調節された接ガス
壁面を有するトラップ室を具備し、混合室の温度をＴ１
に設定し、混合室以降トラップ室までの接ガス壁面をＴ
１以上の温度に保持するから、混合室でトラップしきれ
なかった副生成物も反応室では固化せず、反応室の後の
トラップ室において補集される。
【０１１６】請求項３４記載の発明における薄膜形成方
法は、混合室が２室で構成され、ガス導入側の温度が２
００℃以上の温度Ｔ３に設定されるから、混合室のガス
導入側の１室で新たな反応ガスが十分に生成して反応室
に輸送され、一方副生成物は混合室の２室において補集
される。
【０１１７】請求項３５記載の発明における薄膜形成方
法は、反応ガスにジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）と
アンモニアを用いるから、特に副生成物が発生し易い。
【０１１８】請求項３６記載の発明における薄膜形成方
法は、反応ガスに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とアンモ
ニア（ＮＨ3 ）と水素（Ｈ2 ）を用いるから、特に副生
成物が発生し易い。
【０１１９】請求項３７記載の発明における半導体製造
装置は、反応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化
させることによりせん断力を働かせ、渦を形成して反応
ガスの混合を促進できるとともに、この流路をコンパク
トな容積の中に納められる。これにより複数の反応ガス
の十分な混合をガスノズル手前の小スペースの中に実現
して、均一な膜厚分布を有する薄膜が形成できる。
【０１２０】請求項３８記載の発明における半導体製造
装置は、反応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化
させることによりせん断力を働かせ、渦を形成して反応
ガスの混合を促進できるとともに、この流路をコンパク
トな容積の中に納められる。これにより複数の反応ガス
の十分な混合をコンパクトなガスノズル手前の小スペー
スの中に実現して、均一な膜厚分布を有する薄膜が形成
できる。
【０１２１】請求項３９記載の発明における半導体製造
装置は、特に流量の多い反応ガスの流れの中に流量の少
ない反応ガスを導入するから、双方の反応ガスが安定的
に反応空間に供給される。
【０１２２】請求項４０記載の発明における半導体製造
装置は、反応ガス混合時における副生成物の発生が阻止
される。
【０１２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。なお、従
来の半導体製造装置と同一または相当部分には同一符号
を付す。まず、各実施例を包含する半導体装置全体の概
略構成及び動作を図１により説明する。図１は本発明に
係わる半導体製造装置の断面図である。図において、１
はウエハ、２はウエハ１を収容する反応室、３は反応空
間、４はウエハ１を加熱するためのウエハ加熱源、５は
ウエハ１を搭載する真空チャック、６は反応室２に反応
ガスを供給するガスノズル、７は反応ガス排気路、８は
真空チャック排気路、９は反応ガス排気路７を通過して
きた反応後のガスから反応副生成物を取り除く後段トラ
ップである。
【０１２４】次に動作を説明する。ウエハ１は真空チャ
ック５に搭載された後、真空チャック５に開口している
真空チャック排気路８から真空排気され、反応空間３と
の差圧力によって吸着固定される。さらにウエハ１はウ
エハ加熱源４によって真空チャック５を介して高温に加
熱される。しかるのちガスノズル６から反応ガスを反応
室２内に供給すると、高温になっているウエハ１の表面
では熱化学反応によって薄膜が形成される。一方、反応
後のガスは反応ガス排気路７を経由して後段トラップ９
に至り、ここで反応副生成物を取除かれた上で排気され
る。
【０１２５】実施例１．以下、請求項１記載の発明の実
施例を図について説明する。図２はこの発明の実施例１
におけるウエハ真空チャック装置の断面図、図３は図２
におけるウエハ真空チャック装置の下面図である。図
２，３において、１０１は真空チャック本体でウエハ１
を吸着固定する面に複数のブロック溝１２５設け、各ブ
ロック溝１２５に対して各々のブロック溝１２５を真空
排気するための真空吸引路１０５が設けられている。１
０４は真空吸引口である。
【０１２６】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、減圧下で吸着固定面を下方向にして
ウエハ１を吸着固定したとき、吸着面へのごみの付着、
吸着面の傷、ウエハ１の反り等が原因してウエハ周辺部
の気密が破れて、その破れた部分のブロック溝１２５の
真空度が低下しても、ウエハ１を確実に吸着保持するこ
とができる。
【０１２７】すなわち、このとき各ブロック溝１２５
は、各々独立した空間で、各ブロック独立に真空吸引路
１０５を設けているので、ごみの付着等で真空度が低下
したブロック溝以外のブロックに与える真空度の低下を
防ぐことができる。したがって、減圧下であっても吸着
面全体では十分な差圧が得られ、ウエハ１を確実に吸着
保持することができる。また、この実施例ではブロック
溝形状を六角形にしたが吸着固定面が複数の空間（溝）
で分けられていればよく円等のような他の形状のもので
も良い。
【０１２８】実施例２．次に請求項２記載の発明の一実
施例を説明する。図４はこの実施例２におけるウエハ真
空チャック装置の断面図、図５は図４におけるウエハ真
空チャック装置の下面図である。図４，５において、真
空チャック本体１０１とブロック溝１２５、真空吸引路
１０５は上記実施例１と同様であるが、各ブロック溝に
連通した真空吸引路１０５の本数が異なる。つまり、真
空吸引路１０５の数を変えることによって各ブロック溝
１２５の排気抵抗を異ならせている。
【０１２９】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、各ブロックの排気抵抗を変えること
ができるので、特に気密の破れ易いブロック溝の排気抵
抗を小さくすることによって、万一気密が破れても真空
度の低下を防ぐことができる。したがって、減圧下であ
っても吸着面全体では十分な差圧が得られ、ウエハ１を
確実に吸着保持することができる。
【０１３０】実施例３．次に請求項３記載の発明の一実
施例を説明する。図６はこの実施例３におけるウエハ真
空チャック装置の下面図である。外周部に配置した外側
ブロック溝１２８と内側に配置した内側ブロック溝１２
９から吸着面が構成され、外側ブロック溝１２８に通連
した外側真空吸引口１２７と内側ブロック溝１２９に通
連した内側真空吸引路１３０が設けられている。外側真
空吸引口１２７と内側真空吸引口１３０の径は外側真空
吸引口１２７の方を大きくしている。
【０１３１】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、減圧下で吸着固定面を下方向にして
半導体ウエハ１を吸着固定したとき、吸着面へのごみの
付着、吸着面の傷、ウエハ１の反り等が原因してウエハ
周辺部の気密が破れて、外側ブロック溝１２８の真空度
が低下しても、外側真空吸引口１２７と内側真空吸引口
１３０の径は外側真空吸引口１２７の方を大きくしてい
るので、外側から流入した気体は外側ブロック溝１２８
内で大部分が排気され内側ブロック溝１２９内の真空度
を悪化させ難い。したがって、減圧下であっても内側ブ
ロック溝１２９の真空度によって十分な差圧が得られウ
エハを確実に吸着保持することができる。
【０１３２】実施例４．次に請求項３記載の発明の他の
実施例を説明する。図７はこの実施例４におけるウエハ
真空チャック装置の下面図である。実施例３とは逆に外
側真空吸引口１２７と内側真空吸引口１３０の径は外側
真空吸引口１２７の方を小さくしている。
【０１３３】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、外側真空吸引口１２７と内側真空吸
引口１３０の径は外側真空吸引口１２７の方を小さくし
ているので、内側真空吸引口１３０からの排気量が大き
くなっているためたとえ内側ブロック溝１２９内に気密
もれが生じても真空度を低下させることがなく、十分な
差圧が得られウエハを確実に吸着保持することができ
る。
【０１３４】実施例５．次に請求項４記載の発明の一実
施例を説明する。図８はこの実施例５におけるウエハ真
空チャック装置の下面図である。実施例１においてブロ
ック状の溝形状を特に円周状の溝にしたものである。す
なわち、図８において１０１は真空チャック本体でウエ
ハ１を吸着固定する面に複数の円周状ブロック溝１３
１，１３２設け、各ブロック溝１３１，１３２に対して
各々のブロック溝を真空排気するための真空吸引路１２
７，１３０が設けられている。
【０１３５】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっても、実施例１と同様にウエハを確実に吸
着保持できる。
【０１３６】実施例６．次に請求項４記載の発明の他の
実施例を説明する。図９はこの実施例６におけるウエハ
真空チャック装置の下面図である。実施例５と比べて内
側の円周溝の真空吸引口１３０の数を多くしてある。
【０１３７】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、実施例４と同様にウエハを確実に吸
着保持できる。
【０１３８】実施例７．次に請求項６記載の発明の一実
施例を説明する。図１０はこの実施例７におけるウエハ
真空チャック装置の断面図である。図１０において、１
１９は各ブロック溝１２５を独立に排気するポンプ、１
２０は各ブロック溝１２５に連通した真空吸引路１０５
に連通した配管である。
【０１３９】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、減圧下で吸着固定面を下方向にして
半導体ウエハ１を吸着固定したとき、吸着面へのごみの
付着、吸着面の傷、ウエハ１の反り等が原因してウエハ
周辺部の気密が破れて、外側ブロック溝の真空度が低下
したとしても、このとき各ブロック溝を独立に排気して
いるので他の配管１２０に影響を及ぼすことはなく、他
のブロック溝の真空度の低下を確実に防ぐことができ
る。したがって、減圧下であっても他のブロック溝１２
５の真空度によって十分な差圧が得られウエハを確実に
吸着保持することができる。
【０１４０】実施例８．次に請求項６記載の発明の一実
施例を説明する。図１１はこの発明の実施例８における
ウエハ真空チャック装置の断面図、図１２は図１１にお
けるウエハ真空チャック装置の下面図である。図１１，
１２において、１０１は真空チャック本体でウエハ１を
吸着固定する面にウエハ外側部真空吸着用の外側溝１０
７と、ウエハ内側部真空吸着用の内側溝１０８を設けら
れている。そして外側溝１０７は複数の同心円状の溝に
よって構成されている。
【０１４１】また、外側溝１０７内に真空吸引口１０９
が配置され、更にこの真空吸引口１０９からチャック本
体１０１を貫通する真空吸引路１１０およびこの第１の
真空吸引路１１０と真空ポンプ１１１とを結ぶ配管１１
２を備えて、外側溝１０７を独立に真空排気することが
できるように構成されている。
【０１４２】また、内側溝１０８内には真空吸引口１１
３が配設され、更にこの真空吸引口１１３からチャック
本体１０１を貫通する第２の真空吸引路１１４と真空ポ
ンプ１１５とを結ぶ配管１１６を備えて内側溝１０８を
独立に真空排気することができるように構成されてい
る。
【０１４３】なお、上記配管１１２と１１６とはバルブ
１１７が介設された配管１１８で連絡されている。この
バルブ１１７はウエハ１を真空チャック本体１０１の吸
着面から取り外す際に両配管１１２、１１６を連通さ
せ、外側溝１０７と内側溝１０８の圧力を均衡させるた
めのバイパスバルブである。
【０１４４】上記のように構成された ウエハ真空チャ
ック装置にあっては、減圧下で吸着固定面を下方向にし
てウエハ１を吸着固定したとき、吸着面へのごみの付
着、吸着面の傷、ウエハの反り等が原因してウエハ周辺
部の気密が破れて外側溝１０７内の真空度が低下する
と、外側溝用の配管１１２内の真空度も低下するが、こ
のときバルブ１１８が閉じているので内側溝１０８を独
立に真空排気している配管１１６に影響を及ぼすことは
なく内側溝１０８の真空度の低下を防ぐことができる。
したがって減圧下であっても内側溝１０８の真空度によ
って十分な差圧が得られ、ウエハ１を確実に吸着保持す
ることができる。ちなみに本実施例８の構成で実験の結
果８インチシリコンウエハの場合０．１８Ｔｏｒｒの減
圧でも所望の吸着保持が可能であった。
【０１４５】実施例９．次に請求項７記載の発明の一実
施例を説明する。図１３はこの実施例９におけるウエハ
真空チャック装置の断面図である。図１３において、１
１９は各ブロック溝１２５を排気する真空ポンプ、１２
３は各ブロック溝１２５に連通した真空吸引路１０５に
連通した配管である。本実施例は、配管１２３を分岐さ
せ、１台の真空ポン１１９で各ブロック溝を排気してい
る点で上記実施例７と異なる。
【０１４６】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、高価な真空ポンプが１台で構成され
ているので、低コストのウエハ真空チャック装置を提供
できる。
【０１４７】実施例１０．次に請求項５記載の発明の一
実施例を説明する。図１４はこの実施例１０におけるウ
エハ真空チャック装置の断面図、図１５は図１４におけ
るウエハ真空チャック装置の下面図である。図１４，１
５において、真空チャック本体１０１と外側溝１０７、
内側溝１０８、第１の真空吸引路１１０、第２の真空吸
引路１１４は上記実施例８と同様であるが、各真空吸引
路１１０、１１４を真空ポンプに連絡する配管構造が異
なる。つまり、この実施例では外側溝１０７と内側溝１
０８とを各配管１２０、１２１を介して１台の真空ポン
プ１１９で真空排気できる配管構造とし、しかも、上記
第２の真空吸引路１１４と配管１２１で決まる排気抵抗
を、上記第１の真空吸引路１１０と配管１２０で決まる
排気抵抗より小さくなるように、上記真空吸引路１１４
と真空ポンプを連絡する配管１２１の管径を大きくして
いる。
【０１４８】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、減圧下で吸着固定面を下方向にして
半導体ウエハを吸着したとき、吸着面へのゴミの付着、
吸着面の傷、ウエハの反り等が有った場合、外側溝１０
７側で気密が破れて真空度が低下しても、内側溝１０８
側では排気抵抗が、外側溝１０７側での排気抵抗より小
さく形成されているので、真空吸引路１１４からの排気
量が大きくなっている分だけより真空度を低下させるこ
とがなく、十分な差圧が得られウエハ１を確実に吸着保
持することができる。ちなみに本実施例１０の構成で実
験の結果８インチシリコンウエハの場合０．１８Ｔｏｒ
ｒの減圧でも所望の吸着保持が可能であった。
【０１４９】実施例１１．次に請求項５記載の発明の他
の実施例を説明する。すなわち、上記実施例１０では、
第２の真空吸引路１１４と真空ポンプ１１９を連絡する
配管１２１の管径を大きくすることによって、内側溝１
０８側の排気抵抗を外側溝１０７側での排気抵抗より小
さくなるように構成しているが、他の手段として第１の
真空吸引路１１０と真空ポンプ１１９を連絡する配管１
２０に排気量調節弁を介設するか、或いは真空吸引路１
１４の径を大きく、または数を増やすことによって行う
か、或いはこの配管１２０を第２の真空吸引路１１４と
真空ポンプ１１９を連絡する配管１２１より長く構成す
ることによって、上記実施例１０と同様の効果を得るこ
とができる。
【０１５０】実施例１２．次に請求項５記載の発明の他
の実施例を説明する。図１６はこの実施例１２における
ウエハ真空チャック装置の断面図、図１７は図１６にお
けるウエハ真空チャック装置の下面図である。図１６，
１７において、ウエハ真空吸着面に円周状の外周溝１０
７、真空吸引口１０９、第１の真空吸引路１１０を設け
たのは上記実施例１０と同様であるが、第１の真空吸引
路１１０を真空チャック本体上部に貫通させずに横へ貫
通させる外周横排気路１３３を設けたことが異なる。
【０１５１】また内周部には複数の真空吸引口１１３を
設け、真空吸引口１１３がこれまで記述の内側のブロッ
ク溝に対応している。真空吸引口１１３は第２の真空吸
引路１１４を通して真空チャック本体内に設けた薄い円
筒状の内周排気室１３５に貫通しており、内周排気室１
３５の周囲より真空チャック本体の側面に内周横排気路
１３４が貫通し、内周横排気路１３４と外周横排気路１
３３は配管１２３と連通し真空ポンプ１１９に接続され
ている。
【０１５２】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、真空吸引口１１３が数多く空けるこ
とができ、前述の排気抵抗設計の幅が広がる。また各排
気路を真空チャック本体の横に貫通させたことにより、
真空チャック本体の上部に自由な空間が確保でき、ウエ
ハ１を加熱させるためのヒ−タ等のウエハ加熱源を設置
することが可能となるという効果も奏する。
【０１５３】実施例１３．次に請求項５記載の発明の他
の実施例を説明する。図１８はこの実施例１３における
ウエハ真空チャック装置の断面図、図１９は図１８にお
けるウエハ真空チャック装置の下面図である。この実施
例１３は、実施例１０において実施例１２のように各排
気路を真空チャック本体の横に貫通させた場合で、真空
チャック本体の上部に自由な空間が確保でき、ウエハ１
を加熱させるためのヒ−タ等のウエハ加熱源を設置する
ことが可能となるという特有の効果も奏する。
【０１５４】実施例１４．次に請求項８記載の発明の一
実施例を説明する。図２０はこの実施例１４におけるウ
エハ真空チャック装置とガスノズルの断面図、図２１は
この実施例１４の真空チャック装置の効果を説明する図
である。図２０は、この実施例の真空チャック本体１０
１の下部にガスノズル６を設けて、反応ガス１３６をガ
スノズル６の孔１３７よりウエハ１に吹き付けている状
態を示している。ウエハ１は図示しないウエハ加熱源に
より、真空チャック本体１０１を通じて加熱されてい
る。そして、この実施例１４では各真空吸引口１１３の
配置を各ガスノズルの孔１３７の位置に対して、中間に
なるように構成してある。
【０１５５】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置によると、図２１において符合１４０で示すよう
に、均一な膜を得ることができる。というのは、真空吸
引口１１３の影響のみを考慮すると、図２１における曲
線１３８に示すようにウエハ上の真空吸引口１１３の周
辺が真空吸引口１１３があるため熱が伝わり難く、その
部分のウエハ温度が下がるために膜厚が薄くなる。ま
た、ガスノズルの孔１３７の影響のみを考慮すると、図
２０の曲線１３９に示すように、ガスノズルの孔１３７
上部に当たる部分は反応ガスの温度が低いために膜厚が
薄くなる。したがって真空吸引口１１３の配置をガスノ
ズルの孔１３７の位置に対して、中間になるように構成
することによって図２１の曲線１４０に示すように、均
一な膜を得ることができる。
【０１５６】なおこの実施例では真空吸引口１１３の配
置をガスノズルの孔１３７の位置に対して、中間になる
ように構成したが、反応条件によっては真空吸引口１１
３の配置をガスノズルの孔１３７の位置に対して、同位
置になるように構成したほうが良い場合もある。
【０１５７】実施例１５．次に請求項９〜１６記載の発
明の一実施例を説明する。図２２は、この実施例の半導
体製造装置を示す断面図である。この実施例において
は、ウエハ保持機構は真空チャック方式であり、真空チ
ャック板（仕切り部材）５は熱源室と反応空間を仕切る
仕切り部材を兼ねている。４はウエハ加熱源でありこの
場合ヒータである。ウエハ加熱源４は真空チャック板５
に近接もしくは密着して設置されている。２０８は真空
チャック板５の熱源室２１５と反応空間３との空間を隔
離するために設られたリング状空間隔離板、２１０は圧
力制御器、２１１は圧力測定器、２１２はガス供給部、
３は反応空間、２１４はリング状空間隔離板２０８と仕
切り部材５により分離された空間、２１５は熱源室であ
る。
【０１５８】反応室２のほぼ中央部にガスノズル６が真
上に向けて設置されている。ガスノズル６と真空チャッ
ク板５との間に、ウエハ１が処理面をガスノズル６に向
けて水平に設置され、このウエハ１は真空チャック板５
により真空吸着されている。真空チャック板５はリング
状空間隔離板２０８ａ、２０８ｂにより密着して保持さ
れている。リング状空間隔離板２０８は石英ガラスなど
の熱伝導率の低い材料により形成され、反応室２に密着
して保持されている。
【０１５９】真空チャック板５のチャック溝は独立した
２つの空間２０９ａ、２０９ｂに分割されており各々を
独立で排気するための真空排気孔２０４ａ、２０４ｂが
設けられている。真空排気孔２０４ａ、２０４ｂにはそ
れぞれ圧力制御器２１０ａ、２１０ｂおよび圧力測定器
２１１ａ、２１１ｂが設置され、２つの空間２０９ａ、
２０９ｂの圧力は独自に制御している。また、空間２１
４は圧力制御器２１０ａ、２１０ｂにより排気される。
【０１６０】なお、真空チャック板５は窒化シリコン、
炭化シリコン、窒化アルミニウム、カーボングラファイ
ト、カーボングラファイトに炭化シリコン膜をコーティ
ングしたものなどの熱伝導率の高い材料より形成されて
いる。
【０１６１】熱源室２１５には、圧力制御器２１０、圧
力測定器２１１、ガス供給部２１２が設けられ、熱源室
２１５の気体の種類及び圧力の調整が可能な構成となっ
ている。
【０１６２】このように構成された半導体製造装置の動
作について説明すると、まず、搬送装置（図示せず）に
よってウエハ１を搬送し、真空チャック板５に設置し圧
力制御器２１０ａ、２１０ｂにより真空排気しウエハ１
を吸着する。このとき空間２１４は反応空間３、熱源室
２１５より真空度が高くなるように設定される。この
後、ウエハ１の処理面に対向するガスノズル６より反応
ガスを噴出する。このとき、ウエハ加熱源４により真空
チャック板５を介しウエハ１が加熱されているため、反
応ガスはウエハ１上で熱化学反応を起こし薄膜が形成さ
れる。
【０１６３】この際、真空チャック板５とリング状空間
隔離板２０８ａ、２０８ｂにより熱源室２１５と反応空
間３が仕切られ、しかも空間２１４の圧力を反応空間３
及び熱源室２１５よりも圧力を低く設定するため、反応
ガスが熱源室２１５に拡散することがなくヒータ４への
付着や反応ガスが腐食性ガスの場合のヒータ４や高温部
材の腐食を防止できる。また、ウエハ加熱源４によるウ
エハ１及びウエハ１表面に形成される薄膜への汚染を防
止することができる。
【０１６４】さらに、熱源室２１５の気体の種類を調整
できるとともに、熱源室２１５の気体の圧力を調整でき
るのでウエハ加熱源４と仕切り部材５間の気体の熱伝導
効果を増減することができる。また、空間２０９ａ、２
０９ｂに気体を導入するため気体の熱伝導効果があり、
真空チャック板５が熱伝導率の高い材料より形成されて
いることとあいまって、真空チャック板５とウエハ１間
の熱抵抗を小さくすることができる。このため、ウエハ
加熱源の高温化を防止できるとともに、仕切り部材５面
内の温度分布均一性が向上しウエハ１面内温度分布均一
性が向上するから、ひいては膜厚の均一性が向上する。
【０１６５】くわえて、本実施例の装置では、真空チャ
ック板によって仕切り部材を兼用でき、真空吸引用の排
気と仕切り部材内の空間の排気とが同一系統で行なわれ
るので、装置の小型かつ安価となる。
【０１６６】実施例１６．次に請求項１７記載の発明の
一実施例を説明する。図２３はこの実施例の半導体製造
装置を示す断面図であり、真空チャック板５は透明石英
ガラスや単結晶サファイアなどの赤外線透過部材により
形成されている。
【０１６７】この実施例の半導体製造装置においては、
ウエハ加熱源４から放射される赤外線によりウエハ１が
直接加熱できるため、急速高温加熱ができる。
【０１６８】実施例１７．次に請求項１８記載の発明の
一実施例を説明する。図２４は、この実施例の半導体製
造装置の断面図であり、図２４において、５は仕切り部
材であり、受熱面側にリング状の凹型溝５ａが設けられ
ている。また、ウエハ保持機構は例えば機械的な保持具
２１６により保持する構成とされている。
【０１６９】この半導体製造装置においては、仕切り部
材５面内の熱抵抗を調整できるため仕切り部材５の温度
分布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性が向上
する。
【０１７０】実施例１８．次に請求項１９記載の発明の
一実施例を説明する。図２５はこの実施例の半導体製造
装置の断面図であり、図２５において、５は仕切り部材
であり、ウエハ加熱源はヒータ４である。仕切り部材５
のヒータ面側に例えば凸部５ｂを設け、仕切り部材５と
ヒータ４間の距離をヒータ面内で調整している。また、
ウエハ保持機構は例えば機械的な保持具２１６により保
持する構成とされている。
【０１７１】この半導体製造装置であると、仕切り部材
５とウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗
を調整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を
取り込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向
上し、ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
【０１７２】実施例１９．次に請求項１９記載の発明の
他の実施例を説明する。図２６は、この実施例の半導体
製造装置の断面図であり、図２６において、５は仕切り
部材であり、ウエハ加熱源はヒータ４である。仕切り部
材５のヒータ面側に例えば凸部５ｃを設け、ヒータ４の
側面から放射される赤外線を受光している。また、ウエ
ハ支持機構は例えば機械的な保持具２１６により保持す
る構成とされている。
【０１７３】この半導体製造装置でも、仕切り部材５と
ウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗を調
整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を取り
込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向上
し、ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
【０１７４】実施例２０．次に請求項２０記載の発明の
一実施例を説明する。図２７は、この実施例の半導体製
造装置の断面図であり、図２７において、５ｄ、５ｅは
仕切り部材であり、ウエハ加熱源はヒータ４である。ま
た、ウエハ支持機構は例えば機械的な保持具２１６によ
り構成されている。
【０１７５】この実施例の半導体製造装置においては、
仕切り部材５を少なくとも２部材で構成しているため、
仕切り部材面内の温度分布均一性が向上しウエハ１の面
内温度分布均一性が向上する。
【０１７６】実施例２１．次に請求項２１記載の発明の
一実施例を説明する。図２８はこの実施例の半導体製造
装置の断面図であり、２２０はヒータ回転機構部であ
る。このヒータ回転機構部２２０によりヒータ４を仕切
り部材５と相対的に回転させることが可能である。ま
た、ウエハ支持機構は例えば機械的な保持具２１６によ
り構成されている。
【０１７７】この半導体製造装置においては、ウエハ加
熱源４を回転させることにより、ウエハ加熱源４の円周
方向の発熱分布不均一を矯正し、仕切り部材５の温度分
布均一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。
【０１７８】実施例２２．次に請求項９記載の発明の他
の実施例を説明する。図２９はこの実施例の半導体製造
装置の断面図であり、図２９において、５は仕切り部材
であり、熱源室２１５と反応空間３の空間を分離し気体
の出入りや不純物によるウエハの汚染防止を行ってい
る。この実施例においては、仕切り部材５と反応室２ａ
とのシールは２１７のＯリングやガスケットにより行わ
れている。
【０１７９】実施例２３．図次に請求項９記載の発明の
他の実施例を説明する。図３０この実施例の半導体製造
装置の断面図であり、図３０において、５は仕切り部材
である。この実施例においては、仕切り部材５と反応室
２ａ、２ｂとのシールは面シールにより行われている。
仕切り部材５を用いて熱源室２１５と反応空間３を分離
するためのシール方法は他の方法を用いても構わない。
【０１８０】実施例２４．次に請求項２２，２４記載の
発明の一実施例を説明する。図３１は本実施例の半導体
製造装置のガスシール部を示す断面図である。図３１に
おいて、１はウエハ、２は反応室、４はウエハ加熱源、
５は真空チャック（仕切り部材）である。３０４はフラ
ンジ、３０５はガスシールを行なうＯリング、３０６は
Ｏリング冷却用の水冷部、３０７はガスシール内側全周
にわたって設けられた溝であり、３０８は上記溝３０７
を真空排気するためのガス流路、７は反応ガス排気路、
８は真空チャック排気路である。
【０１８１】次いで動作について説明する。ウエハ１上
に薄膜を形成する場合、ウエハ１を反応室２内に搬入
し、反応室２内を例えば数１０Torr程度の減圧に保ち、
ウエハ加熱源４により、ウエハ１を加熱する一方、側壁
加熱用ヒータ（図示せず）によって側壁温度を２００℃
前後に制御する。一方、ガスシール部から反応室２まで
の上下フランジ面の隙間部分は、真空排気用溝３０７お
よび、ガス流路３０８を介して真空ポンプ（図示せず）
によって真空引きし、所定の圧力以下にする。しかる
後、反応ガスを反応室２内に導入し、ウエハ１上で熱化
学反応を起こし薄膜が形成される。
【０１８２】この際、反応室２の内壁を２１１℃以上に
制御しておけば、反応室２の内壁には塩化アンモニウム
は、個体として付着せずガスとして反応ガス排気路７を
介して反応室外に排出できる。というのは、図５８は、
前述したように、ナイトライド（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜を形成
する場合の、ジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）ガスと
アンモニア（ＮＨ3 ）ガスとの反応での反応副生成物で
ある塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）の飽和蒸気圧と温
度との関係を示すグラフであるが、飽和蒸気圧が反応室
２の圧力である１０Torrとなるのは約２１１℃であるか
らである。
【０１８３】また、水冷部３０６のの通水量を制御する
ことで、Ｏリング３０５近傍の温度を、Ｏリング使用範
囲の１００℃程度まで低下させることができる。しか
も、このように１００℃程度まで冷却しても、上記ガス
シール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分の圧
力を０．０２Torr以下に真空排気すれば、前述の塩化ア
ンモニウムの飽和蒸気圧特性より、このシール部分にも
塩化アンモニウムを個体として付着させることなく排出
することが可能となる。
【０１８４】なお、上記ガスシール部から反応室２まで
のフランジ面の隙間部分の真空排気を行なうと、反応室
２からの反応ガスの流入量の程度によって、反応圧力へ
の影響が懸念されるが、例えば、８インチサイズのウエ
ハを収納する反応室２において、フランジの金属面の摺
合わせでの平均隙間が５μｍ程度となることから、その
コンダクタンスを算出し、反応室２の圧力を１０Torr、
真空排気溝３０７の圧力を０．０２Torrとして、反応室
２からの反応ガスの流入量を下記式（１）によって算出
すると１．５４ＳＣＣＭと僅かな値となる。
【０１８５】 Ｑ ＝ Ｃ（Ｐ1 −Ｐ2 ） ・・・（１） この式（１）においてＰ1 は反応室２の圧力、Ｐ2 は真
空排気溝３０７の圧力であり、Ｃは反応室２から真空排
気溝３０７までの隙間部分のコンダクタンスである。
【０１８６】なお、１．５４ＳＣＣＭという値は反応室
２に導入する反応ガスの１／１００以下であることか
ら、反応圧力及び反応プロセスへの影響は無視すること
ができる。実際にこの装置で薄膜を形成したところ、反
応室圧力及び反応プロセスに悪影響を与えることなく、
ガスシール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分
に反応副生成物である塩化アンモニウムの付着は認めら
れなかった。
【０１８７】実施例２５．次に請求項２３記載の発明の
一実施例を説明する。図３２は本実施例の半導体製造装
置のガスシール部を示す断面図である。３１１は真空排
気溝３０７の更に内側全周に設けた不活性ガス導入溝、
３１２は不活性ガス導入路である。真空排気溝３０７か
ら排気されるガスの一部を不活性ガス導入溝３１１に導
入された不活性ガスで補給することにより、反応室２か
ら流入する反応ガスの量を抑制できる。このため、反応
室２の圧力が比較的高い場合や、使用する反応ガスの総
流入量が少ない場合に効果的に働く。
【０１８８】実施例２６．次に請求項２５記載の発明の
一実施例を説明する。図３３は本実施例の半導体製造装
置のガスシール部を示す断面図である。図３３におい
て、３１３は真空チャック排気路８を開閉する空気操作
弁、３１４、３１５は手動弁、３１６は真空チャックと
ガスシール部内側の溝の真空排気を兼ねた真空ポンプで
ある。このように真空チャック排気用ポンプと兼ねるこ
とにより、新たにポンプを設置する必要がなく、真空排
気系が複雑にならず、またコストを低減することが出来
る。
【０１８９】実施例２７．次に請求項２６記載の発明の
一実施例を説明する。図３４はこの実施例に使用する半
導体製造装置の断面図である。図３４において４０１
は、装置本体であり、４０２はサセプタ５１（ウエハ保
持機構）を介してウエハ１を加熱するためのヒ−タであ
る。４０４はサセプタ５１を断熱支持するリング状の断
熱材、６は薄膜の原料となる反応ガスをシャワ−状にウ
エハ１に供給するガスノズル、４０６はウエハ１を支持
する棒状の支持ピンでありウエハ１の外周部を押えるよ
うに他に図示しない３本がある。ベロ−ズ４０７ａの上
端はガスノズル６の下部と溶接により接続し、下端はフ
ランジ４２７ａと溶接してあり、図示しないガスケット
をはさんで装置本体４０１の下部にボルトで固定され
る。
【０１９０】４０８ａは支柱で、上端はおねじでめねじ
のあるフランジ４２７ａにねじ止めされ下端は図示しな
いナットでハウジング４１７を固定する。４０９はシリ
ンダ４１０のロッドで、中央部のツバがベロ−ズ４０７
ｂの上端と溶接され、ベロ−ズ４０７ｂの下端はフラン
ジ４２７ｂと溶接され図示しないガスケットをはさんで
装置本体４０１の下部にボルトで固定される。また、ロ
ッド４０９の上端には支持ピン４０６が固定されてい
る。
【０１９１】４１１はガスノズル６の原点位置を検出す
るためのスイッチであり、スイッチ取付け板４１２でハ
ウジング４１７に固定される。４１３はパルスモ−タで
支柱４０８ｂによりハウジング４１７にこていされ、パ
ルスモ−タ４１３の駆動軸の歯車４１４ｂは、ねじ軸４
１５と締結された歯車４１４ａとかみあっている。ねじ
軸４１５はハウジング４１７の中心に固定されたベアリ
ング４１６により支持され、ねじ軸４１５のねじ部はナ
ット４２８とかみあっている。ナット４２８はツバがあ
りこれがスイッチ４１１の接触子に当接するドグになっ
ている。ナット４２８はガスノズル６の下部に対して固
定されている。
【０１９２】４１８はクリ−ニングガスを装置内に導入
するクリ−ニングガス導入フランジで装置本体４０１の
下部にガスケットをはさんでボルトで固定される。クリ
−ニングガス導入フランジ４１８の装置内部側には継手
４１９ａが接続され、継手４１９ａに接続したフレキシ
ブルチュ−ブ４２０は継手４１９ｂを介してガスノズル
６の下部に接続される。ガスノズル６の上面にはリング
状の溝のクリ−ニングガスリングノズル４２１がありク
リ−ニングガス吹出し口が上に向って開口している。４
２６は反応ガス導入配管でガスノズル６の下部につなが
っており、４２５は反応ガスを排気する排気口である。
【０１９３】上記のように構成された半導体製造装置に
より、クリ−ニングガスを流したときウエハ１により余
剰堆積物の付着していないサセプタ５１のウエハ接触面
を覆うようにすれば、この接触面へのクリ−ニングガス
の接触を阻止できる。このため、余剰堆積物の付着して
いないサセプタ５１のウエハ接触面がクリーニング時に
エッチングされるという不具合が回避される。なおここ
で、ウエハ１はシリコンウエハでも、石英ウエハでもよ
い。
【０１９４】実施例２８．次に請求項２７記載の発明の
一実施例を説明する。図３５は実施例２７で説明した図
３４に示す半導体製造装置の別の動作状態を示す断面図
である。この実施例では、クリーニング時に、ウエハ１
を除去し、パルスモ−タ４１３を駆動してガスノズル６
を上昇させ、サセプタ５１の下面にガスノズル６の上面
を当てている。
【０１９５】このようにすれば、クリ−ニングガスを流
したときガスノズル６の上面が余剰堆積物の付着してい
ないサセプタ５１のウエハ接触面を覆ってクリ−ニング
ガスを極力接触させないようにするから、実施例２７と
同様の効果が得られる。
【０１９６】実施例２９．次に請求項２８記載の発明の
一実施例を説明する。図３６はこの実施例に使用する半
導体製造装置の断面図である。４２９ａはガスノズル６
の下部に接続した不活性ガス導入配管、４２９ｂはサセ
プタ５１，断熱材４０４により装置本体４０１が上下に
分離されたうちの上側の壁に接続した不活性ガス導入管
である。４３０はサセプタ５１のなかに空けた不活性ガ
スを流す不活性ガス導入路である。なお、他の構成は実
施例２７と同様である。
【０１９７】上記のように構成された半導体製造装置に
おいて、クリ−ニングガスを流したとき、不活性ガス導
入管４２９ｂに不活性ガスを供給すれば、不活性ガス導
入路４３０を介して余剰堆積物の付着してないサセプタ
５１のウエハ接触面周辺に不活性ガスを供給でき、サセ
プタ５１のウエハ接触面でのクリ−ニングガス濃度を下
げることができる。したがって、サセプタ５１のウエハ
接触面へのクリーニングガスの接触の確率あるいはその
程度をさらに低減できる。
【０１９８】実施例３０．次に請求項３０記載の発明の
一実施例を説明する。図３７は本実施例の半導体製造装
置の断面図である。なお、図５９に示す従来の装置と同
様の（あるいは相当する）構成要素については同符合を
付し説明を省略する。図３７において、７１１は予混合
装置である。この予混合装置７１１は、予混合室７１２
を形成する混合容器７１３と、この混合容器７１３を覆
い反応温度に加熱するマントルヒータ７１４と、予混合
室７１２の圧力をモニタする圧力ゲージ７１５等から構
成されている。
【０１９９】なお、７１６は予混合装置７１１からの混
合ガスを反応室７０３に送り込むための混合ガス供給管
で、この混合ガス供給管７１６には圧力調整バルブ７１
７が介装されている。すなわち、予混合装置７１１の予
混合室７１２は、混合ガス供給管７１６および圧力調整
バルブ７１７を介して反応容器７０１内の反応室７０３
に連通されることになる。また、混合容器７１３には材
料ガス供給管７０７，７０８が接続されている。これら
の材料ガス供給管７０７，７０８のガス導出口は予混合
室１２の下部にそれぞれ開口している。
【０２００】また図３７において、７１８は反応副生成
物を補集するための補集装置である。この補集装置７１
８は、混合容器７１３内に半隔璧７１９を間隔をおいて
複数枚配置することで、予混合室１２の下部から上部へ
向う反転式通路を形成して構成されている。
【０２０１】次にこの半導体製造装置の動作を説明す
る。まず、半導体ウエハ７０５が配置された反応室７０
３内を成膜に要する温度，圧力とするとともに、予混合
装置７１１の予混合室７１２内を材料ガスどうしが反応
する温度に高める。そして、材要ガスであるジクロロシ
ランおよびアンモニアを材料ガス供給管７０７，７０８
を介して予混合室７１２に導入する。
【０２０２】このようにすると、予混合室７１２の下部
から反転式通路を通って上部に向うガス流が生じる。す
ると、材料ガスどうしが予混合室７１２内で混合されて
反応し、ダストのもととなる塩化アンモンが生成され
る。この塩化アンモンは、予混合室７１２内で固化され
るとともに前記ガス流に乗って予混合室７１２内の反転
式通路を通され、半隔璧７１９に付着する。すなわち、
塩化アンモンが補集装置７１８によって補集された混合
ガスのみが、予混合装置７１１から混合ガス供給管７１
６および圧力調整バルブ７１７を通って反応室７０３に
供給されることになる。
【０２０３】そして、予混合装置７１１から反応室７０
３に前記混合ガスが導入されることによって、半導体ウ
エハ７０５に窒化ケイ素薄膜が形成されることになる
が、前述したようにこの混合ガスは、主にアンモニアお
よびシリラミン系（ＳｉＮx Ｈy ）に改質されているた
め、反応室７０３内のダストを従来よりも少なくし、し
かも反応室壁（反応容器７０１の壁）の温度を従来の装
置より低く設定することができるとともに、反応室７０
３内の圧力も従来よりも高めるというようにプロセス条
件を最適な条件に設定することができる。
【０２０４】実施例３１．次に請求項３０記載の発明の
他の実施例を説明する。図３８は本実施例の半導体製造
装置の断面図である。図３８において、７２１は予混合
室７１２内に生じる副生成物（塩化アンモン）を凝集さ
せる凝集装置である。この凝集装置７２１は、この場合
超音波発生器からなり、混合容器７１３の底部に密着し
て固定されている。
【０２０５】このように凝集装置７２１を混合容器７１
３に装着した本実施例であると、予混合室７１２内で生
成される塩化アンモン粒子が互に凝集し、その粒径が大
きくなるため、塩化アンモンを効率よく補集することが
できる。
【０２０６】実施例３２．次に請求項３０記載の発明の
他の実施例を説明する。図３９は本実施例の半導体製造
装置の断面図である。図３９において、７２２は反応室
７０３を迂回して混合ガス供給管７１６と排気管７０９
とを連通するバイパス管である。このバイパス管７２２
は、一端が三方弁７２３を介して混合ガス供給管７１６
に連通され、他端が排気管７０９に連通されている。前
記三方弁７２３は、予混合室７１２から流れ出た混合ガ
スを反応室７０３側とバイパス管７２２とに選択的に流
す従来周知の構造のものが採用されている。
【０２０７】このように構成すると、予混合室７１２内
に堆積した塩化アンモンを三方弁７２３およびバイパス
管７２２を介して排気系に排出させ、補集装置７１８の
機能を再生させることができる。すなわち、塩化アンモ
ンの堆積により混合ガスの流量が低下したとき、三方弁
７２３のバスをバイパス管７２２側へ切換え、この状態
で混合容器７１３をマントルヒータ７１４により２００
℃以上に加熱する。これによって、塩化アンモンが昇華
されて排気装置（排気ポンプ）によって装置外に排出さ
れる。したがって、補集装置７１８で副生成物補集機能
を長期にわたって維持できる。
【０２０８】実施例３３．次に請求項３０記載の発明の
他の実施例を説明する。図４０は本実施例の半導体製造
装置の断面図である。図４０において、７２４はガス滞
留槽で、このガス滞留槽７２４はその内部にガス室７２
５が形成されている。そして、混合ガス供給管７１６の
下流端がこのガス室７２５の下部に開口している。ま
た、ガス室７２５の上部は連通管７２６を介して反応室
７０３に連通している。
【０２０９】このようにガス滞留槽７２４を反応室７０
３と予混合装置７１１との間に介装すると、補集装置７
１８で補集しきれなかった微細粒子状の塩化アンモンが
ガス室７２５で沈降され除去される。したがって、塩化
アンモンは反応室３へ殆ど流入しなくなり、さらにダス
トの少ない良質な反応雰囲気を得ることができる。
【０２１０】実施例３４．次に請求項２９，３０，３５
記載の発明の一実施例を説明する。図４１はこの実施例
の窒化膜形成方法に使用する半導体製造装置である。図
４１において、５０１および５０２は反応ガス供給管、
５０３は反応室２の手前に設けられた混合室、５０７は
混合室用ヒータ、５０８は反応室壁加熱ヒータ、５０９
は水冷機構、５１１は反応室２と混合室５０３を連絡す
る管路に設けられた圧力調整弁である。
【０２１１】本例の窒化膜形成方法は、上記装置におい
て、まず混合室５０３の温度を例えば２０℃程度の低温
に保持し、反応室２の圧力を所定の処理圧力（通常１〜
１００Torr）に保ちつつ、反応ガス供給管５０１，５０
２から反応ガス、例えばジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）を流すことにより行なう。
【０２１２】すると、これらガスは混合室５０３で反応
し塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）とＳｉ−Ｎ−Ｈ化合
物を生成する。そしてほとんどの塩化アンモニウムが混
合室５０３内で固化し、Ｓｉ−Ｎ−Ｈ化合物を大部分と
するガスのみが反応室２に送られてウエハ加熱源４で加
熱されたウエハ１上もしくは反応空間３で分解されウエ
ハ１上に純度の高いＳｉＮ膜を形成する。このため、反
応室２の壁を高温に加熱しなくても、反応室２内に塩化
アンモニウムが付着することはなく、又、反応室２を塩
素により腐食される恐れのない高価な材料で構成する必
要がなくなる。
【０２１３】というのは、前述の図５８の飽和蒸気圧線
図からわかるように、塩化アンモニウムは、２０℃程度
の低温では１×１０ー4Torr程度の圧力でしかガス状態で
存在しない。すなわち通常枚葉式で用いる反応室圧力１
〜１００Torrではほとんどガス状態で存在できず混合室
５０３内で固化するのである。ところが、Ｓｉ−Ｎ−Ｈ
化合物はこの条件でも大部分がガス状態で存在し、反応
室２へ輸送されることになる。
【０２１４】図４２は、上記方法により反応室圧力３０
Torrの条件で作製されたＳｉＮ膜の組成をオージェ電子
分光分析法で分析した結果である。この図４２からわか
るように、塩素等の不純物を含まない良質なＳｉＮ膜が
形成されている。また、この膜の屈折率をエリプソメト
リーで評価した結果は、１．９８であり、化学量論組成
のＳｉ3 Ｎ4 膜と同程度であった。一方、図４３は、混
合室５０３に堆積した白色固形物をｘ線回折した結果で
あるが、大部分が塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）であ
ることを示している。
【０２１５】なお、ここで生成されるＳｉ−Ｎ−Ｈ化合
物は、ＳｉＮＨ5 、ＳｉＮ2 Ｈ6 、ＳｉＮ3 Ｈ7 、Ｓｉ
Ｎ4 Ｈ8 の単体や混合物であり、この生成物を別途作製
して貯蔵しておき、原料として用いても良い。また、精
製が不十分であると例えばＳｉＮＨ4 Ｃｌ、ＳｉＮＨ6
Ｃｌ、ＳｉＮ2 Ｈ7 Ｃｌ2 等が混じることもある。
【０２１６】実施例３５．次に請求項３１記載の発明の
一実施例を説明する。この実施例の窒化膜形成方法は、
図４１に示す装置を使用した実施例３４の方法におい
て、混合室５０３の温度を３０〜１８０℃のある一定温
度、例えば１００℃程度（Ｔ１）に保持して薄膜形成を
行なうものである。この方法であると、混合室５０３に
おいてガス状態で安定なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物が生成さ
れ、成膜された膜の膜厚再現性が良くなる。
【０２１７】というのは、図４４に示された加熱重量変
化の測定結果から分るように、実施例３４の方法により
混合室５０３に生成した白色固形物には、３００℃に加
熱しても気化しない固形物が２０％程存在する。赤外分
光分析で調査するとこの残った固形物はＳｉ化合物であ
る。ところが、図４５に示された加熱重量変化の測定結
果から分るように、本実施例の方法において混合室５０
３に生成した白色固形物は、３００℃に加熱すると全て
ガス化し固形物は残らなかった。
【０２１８】すなわち、少し加熱しながら混合すること
により、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 とＮＨ3 の反応が促進され、ガ
ス状態で安定なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物が形成できているの
である。そして、この条件で作製されたＳｉＮ膜の特性
は実施例３４の時と同じであるが、実施例３４では成膜
した膜の膜厚再現性があまり良くなかったのに対し、こ
の実施例では±１％以下のばらつきに抑えることができ
た。
【０２１９】実施例３６．次に請求項３３記載の発明の
一実施例を説明する。実施例３５の様に混合室５０３の
温度を上昇させるとガスとして存在できるＮＨ4 Ｃｌの
圧力が上昇し、混合室温度が２０℃の時と比較して多く
のＮＨ4 ＣｌがＮＨ3 ＋ＨＣｌの形で反応室に流入し、
反応室壁へのＮＨ4 Ｃｌの付着が発生する。そこで、本
実施例では、図４１の装置において、反応室壁温をヒー
タ５０８を用いて前記温度Ｔ１に保持しつつ、水冷機構
５０９で反応室２の排気側に設けられた後段トラップ９
の内壁を３０℃以下に保持して処理を行なう。
【０２２０】すると、混合室５０３より流入したＮＨ4
Ｃｌは反応室２内で固化すること無く後段トラップ９へ
輸送されて、この後段トラップ９で固化する。すなわ
ち、混合室５０３の温度を若干上昇させていながら、反
応室でのＮＨ4 Ｃｌ凝着をほぼ完全に防ぐことができる
ので、膜厚の再現性向上の高価とともに、連続的に基板
への成膜を実施してもＮＨ4 Ｃｌが基板上に飛散して膜
質に悪影響を及ぼすこともないという効果が得られる。
なお、温度Ｔ１は１８０℃以下であるため、この加熱を
行っても真空シールには従来通りＯーリング材を用いる
ことができるし、また反応室２を塩素により腐食される
恐れのない高価な材料で構成する必要もない。
【０２２１】実施例３７．次に請求項３２記載の発明の
一実施例を説明する。実施例３４において、例えば反応
室２の処理圧力Ｐ２が３Torr程度と比較的低い場合、混
合室５０３の圧力を反応室２の圧力と同程度に保持する
と混合室５０３内でのガス同志の衝突確率が低下し、十
分なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物の生成が行えなくなる。そこ
で、本実施例は、実施例３４の方法において、図４１の
装置における圧力調整弁５１１を作動させ、混合室５０
３の圧力Ｐ１を２０Torr以上、例えば３０Torrと高く保
持して薄膜形成処理を行なうものである。
【０２２２】この方法であると、反応室２の処理圧力Ｐ
２が低い場合でも、混合室内で多くのガス衝突を起こす
ことができ、十分なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物の生成が可能に
なる。従って、比較的反応室圧力が低い場合でも膜厚等
が安定なＳｉＮ成膜が可能となる。
【０２２３】実施例３８．次に請求項３４記載の発明の
一実施例を説明する。実施例３４において、例えば作製
したＳｉＮ膜の純度を向上させるためには、Ｓｉ−Ｃｌ
結合を十分に取り除く必要がある。また、例えば作製し
た膜の立体形状への被覆率を向上させるためには、反応
性に富む付着し易い成膜前駆体は取り除く必要がある。
【０２２４】そこで本実施例では、図４６に示すよう
に、図４１の装置における混合室を高温室５０３ａと低
温室５０３ｂの２室よりなる構成とし、高温混合室用ヒ
ータ５０７ａにより高温室５０３ａを２００℃以上の温
度に設定し、低温混合室用ヒータ５０７ｂにより低温室
５０３ｂを１８０℃以下の温度に設定して処理を行な
う。
【０２２５】このようにすると、反応ガスとアンモニア
は高温室５０３ａにおいて十分に混合されるとともに急
速に反応し、ほぼ１００％に近いＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物が
生成される。一方、低温室５０３ｂでは、極微量残った
反応性に富む物質等をトラップ除去する。従って、反応
室２における反応では、付き回り性の良い極めて高純度
な薄膜が作製され、しかも前述した実施例３４，３５等
の効果も維持される。
【０２２６】図４７は、高温室５０３ａの温度２５０
℃、低温室５０３ｂの温度１５０℃、反応室圧力３Torr
で作製したＳｉＮ膜の微小ホールへのＳｉＮ膜堆積結果
を示す断面写真を図面化したものである。微小ホールの
底でも表面の９７％以上の堆積量が確保できている。ま
た、この膜の不純物を調べてみた結果、きわめて高感度
なＳＩＭＳ分析でも、塩素（Ｃｌ）等が含まれていない
ことが判明した。
【０２２７】実施例３９．次に請求項２９〜３３記載の
発明における混合室の詳細な実施例を説明する。図４８
は実施例３４〜３７に用いる混合室５０３の内部構造の
一例を示す構造図である。図４８において、５１２は間
隔の大きな衝突板、５１３，５１５は多孔板、５１４は
トラップ部、５１６はガス吹出し口である。
【０２２８】この混合室において、反応ガス供給管５０
１，５０２より導入された反応ガスは間隔の大きな衝突
板５１２に当たりながら拡散し、多孔板５１３を通って
多数の衝突板が密集したトラップ部５１４に入る。トラ
ップ部５１４では、ガスはジグザグ状に衝突板に当た
り、塩化アンモニウムを固化させながら多孔板５１５に
進み、塩化アンモニウムを除去された状態でガス吹き出
し口５１６に達し、反応室２へ輸送される。この混合室
５０３の温度は、外周より加熱するマントルヒータ５０
７（混合室加熱用ヒータ）で温度制御される。
【０２２９】実施例４０．次に請求項３４記載の発明に
おける混合室の他の実施例を説明する。図４９はこの実
施例３８に用いる混合室５０３の内部構造の一例を示す
構造図である。図４８に示した混合室との違いはガス導
入部にある。すなわち、図４９において、５１７はガス
導入部に設けられたミキシング部（混合室を構成する１
室）、５１８はミキシング部を加熱する加熱ヒータであ
る。
【０２３０】この混合室では、反応ガス供給管５０１，
５０２より導入された反応ガスはまずミキシング部５１
７で十分に混合される。この際ミキシング部５１７は、
加熱ヒータ５１８により、混合室加熱ヒータ５０７とは
独立に２００℃以上に加熱できるので、実施例３８で説
明した同様の効果が奏される。
【０２３１】実施例４１．次に請求項２９〜３５記載の
発明に用いる半導体製造装置全体の詳細な実施例を説明
する。図５０は実施例３４〜４０に示したシステムに関
し、全体の内部構造の一例を示したものである。図５０
において、５０３は実施例４０にて説明した図４９に示
す混合室、５２１はこの混合室５０３のガス吹出し口を
ガスノズル６に接続する輸送配管、５１９は混合室５０
３内の圧力を計測する混合室圧力計、５２０は輸送配管
５２１を加熱する配管加熱ヒータである。また、９は前
述した後段トラップであり、５２３は冷却多孔板、５２
４は冷却衝突板である。
【０２３２】この装置では、圧力調整弁５１１と圧力計
５１９を用いて、混合室５０３の圧力を反応室２とは独
立に所望の値に制御できる。また、輸送配管５２１は塩
化アンモニウムが堆積しないように配管加熱ヒータ５２
０で混合室５０３より数度以上高い温度に制御できる。
【０２３３】そして、輸送されてきたガスはガスノズル
６を通して、ウエハ加熱源４で加熱されたサセプタ５１
に設置されたウエハ１に均一に吹き付けられ、窒化膜を
堆積する。反応後のガス及び反応しきれなかったガス
は、反応ガス排気路７を通じて後段トラップ９に入る。
後段トラップ９では、ガスが水冷機構で冷却された冷却
多孔板５２３および冷却衝突板５２４を通ることによっ
て、残った塩化アンモニウムが固化して除去される。こ
のトラップ機構は図４８に示した塩化アンモニウムのト
ラップと同一であるが、水冷により３０℃以下の低温に
保持された冷却多孔板５２３や冷却衝突板５２４を用い
ているので、図５８からわかるように、この後段トラッ
プ９を通した排気ガスに塩化アンモニウムはほとんど含
まれない。なお本実施例では、混合室５０３に図４９の
構造を用いたが、図４８の構造を用いても良い。
【０２３４】実施例４２．次に請求項３６記載の発明の
一実施例を説明する。実施例３４〜４０では、ジクロロ
シラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）を用
いてＳｉＮ膜を形成する場合を説明したが、本実施例
は、反応ガスとして四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とアン
モニア（ＮＨ3 ）を用いて、窒化チタニウム（ＴｉＮ）
膜を形成するものである。
【０２３５】この場合においても、上述した実施例３４
〜４０の方法で、良好なて窒化チタニウム（ＴｉＮ）膜
を形成することができる。ただし、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を出
発点とするＳｉＮ膜の場合と違い、ＴｉＣｌ4 には水素
（Ｈ）が含まれていないので、安定なＴｉ−Ｎ−Ｈ化合
物を形成するために、水素（Ｈ）ドナーとして水素ガス
を新たに加えることが必要である。
【０２３６】実施例４３．次に請求項３７〜４０記載の
発明の一実施例を説明する。図５１はこの実施例におけ
るガスノズルの構成を説明する断面図、図５２は図５１
のガスノズルを使って成膜した薄膜の膜厚分布を示すも
のである。図５１において、１はウエハ、５はサセプ
タ、４はウエハ加熱源、６０４は第１の反応ガスの流入
口、６０５は第２の反応ガスの流入口、６０６は混合ガ
ス輸送路、６はガスノズル、３は反応空間、７は反応ガ
ス排気路、６１０はツイスト状反応ガス混合部、６１１
は拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路、６１２
は第２の反応ガスの噴射口である。
【０２３７】次に動作を説明する。上記のように構成さ
れたシリコン窒化膜を形成するための枚葉式減圧ＣＶＤ
装置においては、例えば第１の反応ガスとしてＮ2 ガス
で希釈されたＮＨ3 ガスが用いられ、それぞれ流量とし
て例えば５５０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍが供給される。
そして、この第１の反応ガスは厚みが薄く絞られた拡大
部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１に導かれ
る。
【０２３８】第２の反応ガスとしてはＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガ
スが用いられ、流量として前記第１の反応ガスよりも少
ない流量（例えば１０ｓｃｃｍ）が供給される。この第
２の反応ガスは第２の反応ガスの噴射口６１２を通して
先の拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１
に供給され、第１の反応ガスと混合される。この混合さ
れた反応ガスは、さらに混合を促進するためにツイスト
状反応ガス混合部６１０に導入され、この後、混合ガス
輸送路６０６、ガスノズル６を通してウエハ１に向けて
噴射供給される。ウエハ１はウエハ加熱源４で７００℃
程度に加熱されたサセプタ５１の上に設置されており、
供給されたガスはウエハ１上で分解反応した後、反応ガ
ス排気路７から排出・処理される。
【０２３９】本装置によると、反応ガスの流れベクトル
や線流速を急激に変化させることによりせん断力を働か
せ、渦を形成して反応ガスの混合を促進できるととも
に、この流路をコンパクトな容積の中に納められる。こ
れにより複数の反応ガスの十分な混合をガスノズル手前
の小スペースの中に実現して、均一な膜厚分布を有する
薄膜が形成できる。
【０２４０】図５２は、反応圧力を３０Torrとして、上
記装置により成膜した６インチウエハの面内膜厚分布を
示している。従来のノズルにより成膜した時の膜厚分布
である図６４と比較して改善されていることがわかる。
【０２４１】なお、上記実施例では、拡大部・狭小部を
設けた第１の反応ガス流路６１１とこれに直交する方向
の第２の反応ガス６１２の噴射口からなるノズル系、お
よびツイスト状反応ガス混合部６１０からなるノズル系
から混合部を構成しているが、どちらか一方でもよい。
また、これらのノズル系はガスノズル６とともにウエハ
１に対向するように設置されているが、ウエハ１と平行
に設置して反応ガスを横方向からウエハ１に向けて流し
てもよい。
【０２４２】また、上記ノズル系は、副生成物のＮＨ4
Ｃｌがこのノズル系において固化せず、かつ主反応生成
物ＳｉＮがこのノズル系において形成されないように、
１００℃〜６００℃の範囲で加熱しておくことが好まし
い。
【０２４３】実施例４４．次に請求項３８記載の発明の
他の実施例を説明する。この実施例は、拡大部・狭小部
を設けた第１の反応ガス流路６１１と、これと交差する
方向の第２の反応ガスの噴射口６１２からなるノズル系
として、図５３に示す構造のノズルを用いたものであ
る。この場合も前記実施例４３と同様の作用効果が奏さ
れる。
【０２４４】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ウエハ真
空チャック装置におけるウエハ真空吸着用の溝がブロッ
ク状に設けられている構成としたので、例えばウエハの
反り等により一部の溝の気密が破れても、他の溝の真空
度の低下を抑えることができ、ウエハの吸着状態を維持
できる。このため、ウエハの落下等の不具合が防止され
るという効果がある。
【０２４５】請求項２記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるウエハ真空吸着用の溝がブロック
状に設けられ、しかも各溝の排気抵抗が異なる構成とし
たので、特に気密の破れ易い溝の排気抵抗を小さくする
ことによって、例えばウエハの反り等により一部の溝の
気密が破れても、他の溝の真空度の低下を抑えることが
でき、ウエハの吸着状態を維持できる。このため、ウエ
ハの落下等の不具合が防止されるという効果がある。
【０２４６】請求項３記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるウエハ真空吸着用の溝がブロック
状に設けられ、しかも内側ブロックの排気抵抗と外側ブ
ロックの排気抵抗でどちらか一方を他方よりも大きくし
たため、特に気密の破れ易い溝の排気抵抗を小さくする
ことによって、例えばウエハの反り等により一部の溝の
気密が破れても、他の溝の真空度の低下を抑えることが
でき、ウエハの吸着状態を維持できる。このため、ウエ
ハの落下等の不具合が防止されるという効果がある。
【０２４７】請求項４記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるウエハ真空吸着用の溝がブロック
状に設けられているから、例えばウエハの反り等により
一部の溝の気密が破れても、他の溝の真空度の低下を抑
えることができ、ウエハの吸着状態を維持できる。この
ため、ウエハの落下等の不具合が防止されるという効果
がある。
【０２４８】請求項５記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるウエハ真空吸着用の外側溝と内側
溝は、独立に設けらしかも排気抵抗が異なるため、特に
気密の破れ易い溝の排気抵抗を小さくすることによっ
て、例えばウエハの反り等により一部の溝の気密が破れ
ても、他の溝の真空度の低下を抑えることができ、ウエ
ハの吸着状態を維持できる。このため、ウエハの落下等
の不具合が防止されるという効果がある。
【０２４９】請求項６記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるウエハ真空吸着用の各溝が独立に
設けられ、しかも独立に排気されるため、例えばウエハ
の反り等により一部の溝の気密が破れても、他の溝の真
空度を保持し、ウエハの吸着状態を確実に維持できる。
このため、ウエハの落下等の不具合が防止されるという
効果がある。
【０２５０】請求項７記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置における独立に設けられた各溝が共通のポ
ンプで排気される構成としので、高価な真空ポンプが１
台ですむ。このため、ウエハの落下等の不具合が防止さ
れるとともに、装置を安価にできるという効果がある。
【０２５１】請求項８記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるガスノズルの孔に対応して真空チ
ャックの真空吸引孔が配設された構成としたので、半導
体ウエハにおけるガスノズルの孔の付近の膜厚が比較的
薄くなる性質と、真空吸引孔の付近の膜厚が比較的薄く
なる性質が打消し合って、ウエハ上に形成される膜厚の
均一度が向上する。このため、製造される半導体の歩留
り及び品質が向上するという効果がある。
【０２５２】請求項９記載の発明によれば、半導体製造
装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存
在する熱源室との間に仕切り部材を設けた構成としの
で、反応ガスの熱源室への拡散や熱源室からの金属汚染
を防ぐことができる。このため、製造される半導体の歩
留り及び品質が向上するという効果がある。
【０２５３】請求項１０記載の発明によれば、半導体製
造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温部が
存在する熱源室との間に仕切り部材を設けた構成とした
ので、反応ガスの熱源室への拡散や熱源室からの金属汚
染を防ぐことができる。また、熱源室の気体の種類を調
整できるのでウエハ加熱源と仕切り部材間の気体の熱伝
導効果を増減することができる。このため、膜材料の純
度の向上及びウエハの温度分布の均一化（膜厚の均一
化）を図って、半導体の歩留り及び品質を向上させるこ
とができるとともに、熱源の反応ガスによる腐食等の不
具合を防止できるという効果がある。
【０２５４】請求項１１記載の発明によれば、半導体製
造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温部が
存在する熱源室との間に仕切り部材を設け、しかも両空
間より圧力の低い空間を設けた構成としたので、反応ガ
スの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐこと
ができる。このため、膜材料の純度の向上を図って、半
導体の歩留り及び品質を向上させることができるととも
に、熱源の反応ガスによる腐食等の不具合を防止できる
という効果がある。
【０２５５】請求項１２記載の発明によれば、半導体製
造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温部が
存在する熱源室との間に仕切り部材を設け、しかもその
仕切り部材に両空間より圧力の低い空間を設けた構成と
したので、反応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金
属汚染を防ぐことができる。また、熱源室の気体の圧力
を調整できる構成としたのでウエハ加熱源と仕切り部材
間の気体の熱伝導効果を増減することができる。このた
め、膜材料の純度の向上及びウエハの温度分布の均一化
（膜厚の均一化）を図って、半導体の歩留り及び品質を
向上させることができるとともに、熱源の反応ガスによ
る腐食等の不具合を防止できるという効果がある。
【０２５６】請求項１３記載の発明によれば、半導体製
造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温部が
存在する熱源室との間に仕切り部材を設け、しかもその
仕切り部材に両空間より圧力の低い空間を形成した構成
としたので、反応ガスの熱源室への拡散や高温部からの
金属汚染を防ぐことができる。また、ウエハの保持機構
が真空チャック方式であるため、熱源室と反応空間より
も圧力の低い空間の真空排気と真空チャック方式の真空
排気を兼ねることによりウエハを保持できる。このた
め、膜材料の純度の向上を図って、半導体の歩留り及び
品質を向上させることができるとともに、装置の構成を
簡素にして半導体の生産コストを低減することができる
という効果がある。
【０２５７】請求項１４記載の発明によれば、半導体製
造装置における仕切り部材が真空チャック板で構成され
るため部材の供用化が図れる。このため、装置の構成を
簡素にして半導体の生産コストを低減することができる
という効果がある。
【０２５８】請求項１５記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるウエハ保持機構が真空チャック方式であ
り、真空チャック板とウエハ面間の圧力を変化すること
により、真空チャック板とウエハ間の気体の熱伝導効果
を増大できる構成としたので、ウエハ加熱源の高温化を
防止できる。このため、加熱のための消費電力を低減
し、また加熱源の寿命を増加させることができるという
効果がある。
【０２５９】請求項１６記載の発明によれば、半導体製
造装置における仕切り部材を熱伝導率の高い部材で構成
したので、仕切り部材面内の温度分布均一性が向上しウ
エハ面内温度分布均一性が向上する。このため、膜厚等
が均一で良質な半導体が得られるという効果がある。
【０２６０】請求項１７記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるウエハ加熱源から放射される赤外線によ
りウエハが直接加熱できる構成としたので、急速高温加
熱ができる。このため、処理時間を短縮し、半導体の生
産性を高めることができるという効果がある。
【０２６１】請求項１８記載の発明によれば、半導体製
造装置における仕切り部材面内の熱抵抗を調整できる構
成としたので、仕切り部材の温度分布均一性が向上し、
ウエハ面内温度分布均一性が向上する。このため、膜厚
等が均一で良質な半導体が得られるという効果がある。
【０２６２】請求項１９記載の発明によれば、半導体製
造装置における、仕切り部材とウエハ加熱源であるヒー
タとの間の面内の熱抵抗を調整でき、また、ヒータ側面
から放射される赤外線を取り込み可能な構成としたの
で、仕切り部材の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内
温度分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一で
良質な半導体が得られる。
【０２６３】請求項２０記載の半導体製造装置において
は、仕切り部材を少なくとも２部材で構成しているた
め、仕切り部材面内の温度分布均一性が向上しウエハ面
内温度分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一
で良質な半導体が得られるという効果がある。
【０２６４】請求項２１記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるウエハ加熱源と仕切り部材の少なくとも
一方を回転可能な構成としたので、ウエハ加熱源の円周
方向の発熱分布不均一を矯正し、仕切り部材の温度分布
均一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上する。
このため、膜厚等が均一で良質な半導体が得られるとい
う効果がある。
【０２６５】請求項２２記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるガスシール部内側の溝を排気しているか
ら、ガスシール部から反応室までの上下フランジ面の隙
間部分の圧力を、Ｏリング冷却のため低下した温度にお
ける反応副生成物の飽和蒸気圧以下にすることができる
構成としたので、反応副生成物を個体として付着させる
ことなく排出することができる。このため、反応副生成
物のガスシール部への目詰り等の不具合が回避されると
いう効果がある。
【０２６６】請求項２３記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるガスシール部内側のガスシール部に近い
方の溝を排気し、他方の溝には不活性ガスを導入できる
構成としたので、ガスシール部から反応室までの上下フ
ランジ面の隙間部分の圧力を、Ｏリング冷却のため低下
した温度における反応副生成物の飽和蒸気圧以下にする
ことができるうえに、反応室から流入する反応ガスの流
入量を抑制しつつ、反応副生成物を個体として付着させ
ることなく、排出することができる。このため、反応副
生成物のガスシール部への目詰り等の不具合をさらに信
頼性高く回避できるという効果がある。
【０２６７】請求項２４記載の発明によれば、半導体製
造装置における反応ガスとして副生成物を発生しやすい
ガス、例えば塩素系ガスとアンモニアガスを用いている
ため、反応副生成物を個体として付着させることなく排
出して目詰り等を防止する効果が特に顕著となるという
効果がある。
【０２６８】請求項２５記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるガスシール部内側に設けた溝を真空排気
するためのポンプを真空チャック用のポンプと兼ねた構
成としたので、反応副生成物を個体として付着させるこ
となく排出して目詰り等を防止する効果があるととも
に、構成が簡単になるという効果がある。
【０２６９】請求項２６記載の発明によるガスクリーニ
ング方法におけるカバーは、余剰堆積物の付着していな
いサセプタのウエハ接触面へのクリ−ニングガスの接触
を阻止する。このため、サセプタのクリーニングによる
腐食を防止し、装置の寿命を延すことができるという効
果がある。
【０２７０】請求項２７記載の発明によるガスクリーニ
ング方法における反応ガスヘッドは、余剰堆積物の付着
していないサセプタのウエハ接触面へのクリ−ニングガ
スの接触を阻止する。このため、サセプタのクリーニン
グによる腐食を防止し、装置の寿命を延すことができる
という効果がある。
【０２７１】請求項２８記載の発明によるガスクリーニ
ング方法では、余剰堆積物の付着していないサセプタの
ウエハ接触面に不活性ガスを供給でき、サセプタのウエ
ハ接触面におけるクリーニングガス濃度を下げることが
できる。このため、サセプタのクリーニングによる腐食
をさらに信頼性高く防止し、装置の寿命を延すことがで
きるという効果がある。
【０２７２】請求項２９記載の発明による薄膜形成方法
では、混合室内で反応ガス（Ｍ−Ｎ−Ｈガス）とアンモ
ニアが反応して副生成物が生じ、反応室には副生成物が
除去された混合ガスが供給される。このため、反応室内
の副生成物の分圧が極めて低く抑えられて、副生成物の
固化，付着抑制のために反応室壁温の温度を高く設定す
る必要がなくなり、反応室の構造材に安価で加工し易い
金属材料が使用できるようになる。したがって、半導体
の品質向上を図るとともに、生産コストを低減すること
ができるという効果がある。
【０２７３】請求項３０記載の発明による薄膜形成方法
では、混合室内でドナーガスとアンモニアがあらかじめ
反応し、副生成物が混合室でトラップされ、新たな反応
ガス（ＭＮx Ｈy で構成されるガス）が生成して反応室
に輸送される。このため、反応室内の副生成物の分圧が
極めて低く抑えられて、副生成物の固化，付着抑制のた
めに反応室壁温の温度を高く設定する必要がなくなり、
反応室の構造材に安価で加工し易い金属材料が使用でき
るようになる。したがって、半導体の品質向上を図ると
ともに、生産コストを低減することができるという効果
がある。
【０２７４】請求項３１記載の発明による薄膜形成方法
では、混合室及び反応室の温度を３０℃以上１８０℃以
下のある一定温度Ｔ１に設定したから、混合室において
ガス状態で安定なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物が生成され、成膜
された膜の膜厚再現性が良くなる。したがって、半導体
のさらなる品質向上を図ることができるという効果があ
る。
【０２７５】請求項３２記載の発明による薄膜形成方法
では、混合室と反応室の間に圧力調整弁を具備して、混
合室と反応室の圧力を独立に制御でき、反応室圧力Ｐ２
が２０Torr以下で使用されるときに混合室の圧力Ｐ１を
反応室の圧力Ｐ２に関係なくＰ１＞２０Torrに設定する
から、反応室２の処理圧力Ｐ２が低い場合でも、混合室
内で多くのガス衝突を起こすことができ、十分なＳｉ−
Ｎ−Ｈ化合物の生成が可能になる。従って、比較的反応
室圧力が低い場合でも膜厚等が安定なＳｉＮ成膜が可能
となる。したがって、半導体のさらなる品質向上を図る
ことができるという効果がある。
【０２７６】請求項３３記載の発明による薄膜形成方法
では、反応室の後に３０℃以下に温度調節された接ガス
壁面を有するトラップ室を具備し、混合室の温度をＴ１
に設定し、混合室以降トラップ室までの接ガス壁面をＴ
１以上の温度に保持するから、混合室でトラップしきれ
なかった副生成物も反応室では固化せず、反応室の後の
トラップ室において補集される。したがって、形成され
る薄膜のさらなる良質化、ひいては半導体のさらなる品
質向上を図ることができるという効果がある。
【０２７７】請求項３４記載の発明による薄膜形成方法
では、混合室が２室で構成され、ガス導入側の温度が２
００℃以上の温度Ｔ３に設定されるから、混合室のガス
導入側の１室で新たな反応ガスが十分に生成して反応室
に輸送され、一方副生成物は混合室の２室において補集
される。したがって、形成される薄膜のさらなる良質
化、ひいては半導体のさらなる品質向上を図ることがで
きるという効果がある。
【０２７８】請求項３５記載の発明による薄膜形成方法
では、反応ガスにジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）と
アンモニアを用いるから、特に副生成物が発生し易く、
半導体の品質向上等の効果がさらに顕著となるという効
果がある。
【０２７９】請求項３６記載の発明による薄膜形成方法
では、反応ガスに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とアンモ
ニア（ＮＨ3 ）と水素（Ｈ2 ）を用いるから、特に副生
成物が発生し易く、半導体の品質向上等の効果がさらに
顕著となるという効果がある。
【０２８０】請求項３７記載の発明による半導体製造装
置では、反応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化
させることによりせん断力を働かせ、渦を形成して反応
ガスの混合を促進できるとともに、この流路をコンパク
トな容積の中に納められる。これにより複数の反応ガス
の十分な混合をガスノズル手前の小スペースの中に実現
して、均一な膜厚分布を有する薄膜が形成できる。この
ため、生産コストを低く維持しつつ半導体の品質向上に
貢献できるという効果がある。
【０２８１】請求項３８記載の発明による半導体製造装
置では、反応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化
させることによりせん断力を働かせ、渦を形成して反応
ガスの混合を促進できるとともに、この流路をコンパク
トな容積の中に納められる構成としたので、これにより
複数の反応ガスの十分な混合をコンパクトなガスノズル
手前の小スペースの中に実現して、均一な膜厚分布を有
する薄膜が形成できる。このため、生産コストを低く維
持しつつ半導体の品質向上に貢献できるという効果があ
る。
【０２８２】請求項３９記載の発明による半導体製造装
置では、特に流量の多い反応ガスの流れの中に流量の少
ない反応ガスを導入する構成としたので、双方の反応ガ
スが安定的に反応空間に供給される。このため、生産コ
ストを低く維持しつつさらなる半導体の品質向上に貢献
できるという効果がある。
【０２８３】請求項４０記載の発明による半導体製造装
置では、反応ガス混合時における副生成物の発生が阻止
できる構成としたので、生産コストを低く維持しつつ半
導体の品質向上に貢献できるとともに、副生成物の除去
等のメンテナンス作業の容易化も図れるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の各実施例を包含する半導体装置全体
の概略構成を示す装置全体図である。
【図２】請求項１記載のウエハ真空チャック装置を示す
断面図である。
【図３】請求項１記載のウエハ真空チャック装置を示す
下面図である。
【図４】請求項２記載のウエハ真空チャック装置を示す
断面図である。
【図５】請求項２記載のウエハ真空チャック装置を示す
下面図である。
【図６】請求項３記載のウエハ真空チャック装置を示す
下面図である。
【図７】請求項３記載のウエハ真空チャック装置の他の
例を示す下面図である。
【図８】請求項４記載のウエハ真空チャック装置を示す
下面図である。
【図９】請求項４記載のウエハ真空チャック装置の他の
例を示す下面図である。
【図１０】請求項６記載のウエハ真空チャック装置を示
す断面図である。
【図１１】請求項６記載のウエハ真空チャック装置を示
す断面図である。
【図１２】請求項６記載のウエハ真空チャック装置を示
す下面図である。
【図１３】請求項７記載のウエハ真空チャック装置を示
す断面図である。
【図１４】請求項５記載のウエハ真空チャック装置を示
す断面図である。
【図１５】請求項５記載のウエハ真空チャック装置を示
す下面図である。
【図１６】請求項５記載のウエハ真空チャック装置の他
の例を示す断面図である。
【図１７】請求項５記載のウエハ真空チャック装置の他
の例を示す下面図である。
【図１８】請求項５記載のウエハ真空チャック装置の他
の例を示す断面図である。
【図１９】請求項５記載のウエハ真空チャック装置の他
の例を示す下面図である。
【図２０】請求項８記載のウエハ真空チャック装置の構
成を示す断面図である。
【図２１】請求項８記載の発明の効果を説明する図であ
る。
【図２２】請求項９〜１６記載の半導体製造装置を示す
断面図である。
【図２３】請求項１７記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図２４】請求項１８記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図２５】請求項１９記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図２６】請求項１９記載の半導体製造装置の他の例を
示す断面図である。
【図２７】請求項２０記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図２８】請求項２１記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図２９】請求項９記載の半導体製造装置の他の例を示
す断面図である。
【図３０】請求項９記載の半導体製造装置の他の例を示
す断面図である。
【図３１】請求項２２，２４記載の半導体製造装置を示
す断面図である。
【図３２】請求項２３記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図３３】請求項２５記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図３４】請求項２６記載のガスクリーニング方法に使
用する半導体製造装置を示す断面図である。
【図３５】請求項２７記載のガスクリーニング方法に使
用する半導体製造装置を示す断面図である。
【図３６】請求項２８記載のガスクリーニング方法に使
用する半導体製造装置を示す断面図である。
【図３７】請求項３０記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図３８】請求項３０記載の半導体製造装置の他の例を
示す断面図である。
【図３９】請求項３０記載の半導体製造装置の他の例を
示す断面図である。
【図４０】請求項３０記載の半導体製造装置の他の例を
示す断面図である。
【図４１】請求項２９〜３３記載の窒化膜形成方法に使
用する半導体製造装置を示す断面図である。
【図４２】請求項２９，３０記載の窒化膜形成方法によ
り形成されたシリコン窒化膜の組成分析結果を示す図で
ある。
【図４３】請求項２９，３０記載の窒化膜形成方法によ
りシリコン窒化膜を形成したとき、混合室に堆積した固
形物のｘ線回析結果を示す図である。
【図４４】請求項２９，３０記載の窒化膜形成方法によ
りシリコン窒化膜を形成したとき、混合室に堆積した固
形物の熱重量変化測定結果を示す図である。
【図４５】請求項３１記載の窒化膜形成方法によりシリ
コン窒化膜を形成したとき、混合室に堆積した固形物の
熱重量変化測定結果を示す図である。
【図４６】請求項３４記載の窒化膜形成方法に使用する
半導体製造装置における混合室を示す断面図である。
【図４７】請求項３４記載の窒化膜形成方法により形成
したシリコン窒化膜の微小ホールへの堆積状況を示す断
面図。
【図４８】請求項２９〜３３記載の窒化膜形成方法に使
用する混合室の内部構造の一例を示す構造図である。
【図４９】請求項３４記載の窒化膜形成方法に使用する
混合室の内部構造の一例を示す構造図である。
【図５０】請求項２９〜３５記載の窒化膜形成方法に使
用する半導体製造装置全体の内部構造の一例を示した図
である。
【図５１】請求項３７〜４０記載の半導体製造装置にお
けるガスノズル周辺の断面図である。
【図５２】請求項３７〜４０記載の半導体製造装置によ
り６インチウエハに形成したシリコン窒化膜の膜厚分布
の測定結果を示す図である。
【図５３】請求項３８，３９記載の半導体製造装置にお
ける第１のガス流路と第２のガス流路の構成を示す図で
ある。
【図５４】従来のウエハ真空チャックの上面図である。
【図５５】従来のウエハ真空チャックの下面図である。
【図５６】従来のバッチ式半導体製造装置を示す図であ
る。
【図５７】従来のバッチ式半導体製造装置における反応
室を示す図である。
【図５８】塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）の飽和蒸気
圧線図である。
【図５９】従来のバッチ式半導体製造装置の他の例を示
す図である。
【図６０】従来の枚葉式半導体製造装置を示す図であ
る。
【図６１】従来の半導体製造装置のガスシール構造を示
す図である。
【図６２】従来のガスクリーニング方法における処理温
度と重量増加率の関係を示す図である。
【図６３】従来の枚葉式半導体製造装置を示す図であ
る。
【図６４】従来の半導体製造装置により６インチウエハ
に形成したシリコン窒化膜の膜厚分布の測定結果を示す
図である。
【符号の説明】 １ 半導体ウエハ ２ 反応室 ３ 反応空間 ４ ウエハ加熱源 ５ 仕切り部材（真空チャック） ６ ガスノズル ９ 後段トラップ １０１ 真空チャック本体 １０７ 外側溝 １０８ 内側溝 １１０ 第１の真空吸引路 １１１，１１５，１１９ 真空ポンプ １１４ 第２の真空吸引路 １２０，１２１ 配管 １２５ ブロック溝 １２８ 外側ブロック溝 １２９ 内側ブロック溝 １３１ 外側円周溝 １３２ 内側円周溝 １３７ ガスノズルの孔（反応ガス吹出し口） ２０９ａ，２０９ｂ 圧力の低い領域 ２１５ 熱源室 ３０７，３１１ ガスシール部の溝 ３１６ 真空ポンプ ５０３ 混合室 ５１１ 圧力調整弁 ６１０ ツイスト状流路 ６１１ 反応ガス流路 ６１２ 噴射口 ７０３ 反応室 ７０５ 半導体ウエハ ７１１ 混合装置 ７１８ 補集装置
【手続補正書】
【提出日】平成５年１２月３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 半導体製造装置並びに半導体製造装置
におけるウエハ真空チャック装置及びガスクリーニング
方法及び窒化膜形成方法
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、反応ガスを用いてウ
エハ表面に薄膜を形成する半導体製造装置に関し、さら
にこのような半導体製造装置におけるウエハ真空チャッ
ク装置，ガスクリーニング方法あるいは各種窒化膜形成
方法に関するものである。なお、半導体製造装置の種類
としては減圧ＣＶＤ装置への適用が最も有効であるが、
その他の薄膜形成、加工等の半導体製造装置にも利用可
能である。
【０００２】
【従来の技術】以下、従来の半導体製造装置、並びに半
導体製造装置におけるウエハ真空チャック装置及びガス
クリーニング方法及び窒化膜形成方法について、それぞ
れ説明する。
【０００３】まず、図５４は例えば特開平２−６７７４
５号公報に示された従来のウエハ真空チャック装置の構
成を示す上面図、図５５は図５４におけるＶＩ−ＶＩ線
の断面図である。図５４において、１０１は真空チャッ
ク本体、１は吸着固定される半導体ウエハ、１０３はウ
エハ吸着面に形成され、吸着面全体で１つに連通した真
空吸着溝、１０４は吸着面の中心に形成された真空吸引
口、１０５は上記真空吸引口に開口しチャック本体１０
１を貫通する真空吸引路で、真空配管１０６で図示しな
い真空ポンプに接続されている。
【０００４】上記のように構成された従来のウエハ真空
チャック装置において、真空チャック本体１０１の吸着
面に半導体ウエハ１を載せ、真空ポンプを起動して真空
配管１０６、真空吸引路１０５、真空吸引口１０４を介
して真空吸引溝１０３内の吸引を開始すると、真空吸引
溝１０３内の圧力と外部圧力との間に差圧が発生し、こ
の差圧によって半導体ウエハ１が吸着面に吸着固定され
る。
【０００５】次に、図５６，５７は例えば特公昭６０−
１０１０８号公報に示された窒化ケイ素膜の形成方法を
実施する半導体製造装置（いわゆるバッチ式）を示す図
である。図５６，５７において、１は半導体ウエハ、２
は反応室、４はウエハ加熱源、５０１，５０２は反応ガ
ス供給管である。
【０００６】この装置を使用した薄膜形成方法では、管
状反応室２内に処理する半導体ウエハ１を複数枚並べて
保持し、減圧下で反応ガス供給管５０１，５０２からジ
クロロシランとアンモニアを流すことにより窒化ケイ素
膜を堆積させており、堆積温度は６５０〜８００℃の範
囲を使用する。
【０００７】そして、上記手法においては、複数の半導
体ウエハ１間において膜厚等の均一性を確保するため、
反応ガスが消費されて堆積速度が低下することを補う目
的で、ガスの上流側から下流側に向けて半導体ウエハ１
の温度が高くなるように管状反応室２内の温度分布を制
御している。また半導体ウエハ１面内の膜厚均一性を確
保するため、反応室２の圧力は０．５Torr程度と低い圧
力を使用している。
【０００８】次に、図５９は例えば特開昭５４−１６０
１７２号公報，特開平３−２９１３８１号公報等に示さ
れた半導体製造装置である。図５９において、７０１は
反応容器で、この反応容器７０１は、内部に筒状のイン
ナーチューブ７０２を有しその内方に反応空間３が設け
られている。７０４は、前記反応空間３内に配置された
基板支持ボードで、この基板支持ボード７０４は半導体
ウエハ１を多数枚支持する構造になっている。４は前記
半導体ウエハ１を加熱するためのウエハ加熱源で、この
ウエハ加熱源４は反応容器７０１の周壁に設けられてい
る。
【０００９】５０１は反応空間３内に反応ガスであるジ
クロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）を導入するための材料
ガス管、５０２は別の反応ガスであるアンモニア（ＮＨ
3 ）を反応空間３内に導入するための反応ガス供給管で
ある。これらの反応ガス供給管５０１，５０２は、それ
ぞれ反応容器７０１を貫通して設けられ、ガス流の上流
側が材料ガス供給源（図示せず）に接続されるととも
に、下流側が反応室２の下部に開口している。
【００１０】７は反応容器７０１内のガスを排出するた
めの反応ガス排気路である。この反応ガス排気路７は、
一端が反応容器７０１内におけるインナーチューブ７０
２の外周側となる空間に開口し、他端が不図示の排気装
置に接続されている。なお、反応容器７０１内は、この
反応ガス排気路７を介して内部ガスを排出することによ
り一般に減圧されている。
【００１１】このように構成された半導体製造装置にお
いては、まず、ウエハ加熱源４によって反応容器７０１
の周壁を介して半導体ウエハ１を加熱する。この時の温
度としては７００℃前後とされる。ついで、ジクロロシ
ランおよびアンモニアを個別の反応ガス供給管５０１，
５０２から反応空間３内に導入する。このように反応空
間３内に供給された２種類の反応ガスは、加熱された半
導体ウエハ１に接する気相中で熱分解される。そして、
これにより生じた反応生成物が半導体ウエハ１上に堆積
し、窒化ケイ素膜が形成されることになる。
【００１２】次に、図６０は例えば特開平３−１８４３
２７号公報に示される従来の半導体製造装置（いわゆる
枚葉式）の概要を示す断面図である。図６０において、
１は半導体ウエハ、２は半導体ウエハ１を収容する反応
室、５は半導体ウエハ１を搭載する真空チャック、２０
４は真空チャック５に開口する真空引き孔、４は真空チ
ャック５に内蔵され半導体ウエハ１を加熱するウエハ加
熱源、６は反応室２に反応ガスを供給するガスノズル、
３は反応が行われる反応空間、そして、７は反応室２内
の反応後のガスを排気する反応ガス排気路である。
【００１３】このような構成において薄膜を形成するに
は、先ず、搬送装置（図示せず）によって半導体ウエハ
１を搬送し真空チャック５に載置する。次に、真空チャ
ック５に開口している真空引き孔２０４から真空排気を
行い半導体ウエハ１を吸着する。ガスノズル６から反応
ガスを反応室２内に供給する。このとき、ウエハ加熱源
４によって真空チャック５を介し半導体ウエハ１が加熱
されているため、反応ガスは半導体ウエハ１上で熱化学
反応を起こし半導体ウエハ１上に薄膜が形成される。
【００１４】なお、係る工程において、半導体ウエハ１
は高温、例えば６００℃から８００℃の高温に加熱され
なければならない。また、反応生成膜の膜質や成長速度
が半導体ウエハ１の温度に依存するものであり、反応生
成膜の膜質および膜厚を均一に形成するためには半導体
ウエハ１を所定の温度で均一に加熱する必要がある。ま
た、ウエハ及びウエハ表面に形成される薄膜への汚染を
防止する必要がある。
【００１５】次に、図６１は例えば特開平２−１４３５
２６号公報に引用されている従来の半導体製造装置（減
圧ＣＶＤ装置）における反応室のガスシール部の構造を
示す断面図である。図６１において、３０５はＯリン
グ、３１７はプロセスチューブ、３１８はキャップ、３
１９はマニホールドであり、３２０は、前記キャップ３
１８とマニホールド３１９の隙間部分と、プロセスチュ
ーブ３１７，キャップ３１８及びマニホールド３１９で
挟まれた隙間部分とに不活性ガス（Ｎ2 ）を導入するた
めの不活性ガス供給孔、３０６はマニホールド３１９に
形成された水冷部である。
【００１６】上記の構成において、プロセスチューブ３
１７内は高温に保たれ、導入された反応ガスは、プロセ
スチューブ３１７内のウエハ（図示せず）上で熱化学反
応を起こし薄膜が形成される。この際、Ｏリング３０５
は外部とのガスシールの役割をはたしており、熱による
損傷、シール機能の劣化を防ぐため水冷部３０６に通水
し、Ｏリング３０５を冷却し保護している。その結果Ｏ
リング３０５の周辺の温度が低下するが、この隙間部分
に不活性ガスを導入することによりＯリング３０５近傍
への反応ガスの侵入を阻止して反応副生成物の付着を防
止を図っている。
【００１７】次に、図６２により従来のガスクリ−ニグ
方法を説明する。一般に、半導体製造装置においては、
ウエハのみならず、反応室内に露出する装置の壁面やサ
セプタ等の部材にも薄膜材料が堆積あるいは付着するの
で、特開平３−４１１９９号公報に示されるように、エ
ッチングガスを反応室内に流してこれを除去している。
図６２はこのガスクリ−ニグ方法で、サセプタ等を構成
する炭素材料に悪影響を与えることなく余剰堆積物を除
去させるときの処理温度を示すものであるが、その温度
は２００〜３００℃が良いことを示している。
【００１８】次に、図６３により従来の半導体製造装置
における反応ガス供給構成について説明する。従来、枚
葉式減圧ＣＶＤで半導体用薄膜を形成する場合、例えば
特開平３−２８７７７０号公報に示すように、反応ガス
の流れを均一化して厚みの一定な薄膜を形成するために
単に多数の貫通孔を有する構成のノズルヘッドが用いら
れていた。
【００１９】例えば、図６３に２種類の反応ガスを加熱
されたウエハに導き、分解反応させて成膜する場合を示
す。図６３において、１は半導体ウエハ、５１はサセプ
タ、４はウエハ加熱源、６０４は第１の反応ガス、６０
５は第２の反応ガス、６０６は混合ガス輸送路、６はガ
スノズル、３は反応空間、７は反応ガス排気路である。
【００２０】この装置では、例えば６０４の第１の反応
ガスと６０５の第２の反応ガスを別々の配管によって混
合ガス輸送路６０６まで導き、その後ガスノズル６の多
数の貫通孔を通して半導体ウエハ１に向けて噴射供給さ
れる。半導体ウエハ１はウエハ加熱源４で加熱されたサ
セプタ５の上に設置されており、供給された反応ガスは
半導体ウエハ１上で分解反応した後、反応ガス排気路７
から排出され処理される。なお、ガスノズル６は貫通孔
が半導体ウエハ１に直交するよう設けられる場合や、図
６３のように半導体ウエハ１に向かって２０〜４５゜傾
斜して設けられる場合があった。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置
並びに半導体製造装置におけるウエハ真空チャック装置
及びガスクリーニング方法及び窒化膜形成方法は以上の
ように構成されているので、特に図５４，５５に示す従
来のウエハ真空チャック装置は、前述したように差圧を
利用するものであり、通常大気圧中での使用を想定して
おり、差圧を得にくい減圧下でのチャッキングを考えて
いない。したがって減圧下で半導体ウエハ１の処理面を
下方向にして吸着固定する場合、吸着面へのゴミの付
着、吸着面の傷、半導体ウエハ１の反り等によりウエハ
周辺部の気密が破れへと吸着面全体で１つに連通した真
空吸着溝１０３内全域の真空度が低下し、しかも外部が
減圧されているので十分な差圧が得られず半導体ウエハ
１は落下もしくは最初から吸着できないという問題点が
あった。
【００２２】次に、図５６，５７又は図５９により説明
した従来のバッチ式半導体製造装置による窒化膜形成方
法では、以下の様な問題点が生じていた。
【００２３】まず、ジクロロシラン及びアンモニアの反
応で生成される副生成物（主に塩化アンモン）がダスト
のもととなり、半導体チップの生産性を著しく低下して
しまうという問題点があった。
【００２４】また、塩化アンモニウムの生成を抑えるた
めに反応室２内の圧力を１．０Torr未満の減圧雰囲気に
し、この雰囲気中でジクロロシランとアンモニアを混合
させなければならなかった。しかも、塩化アンモニウム
の反応室壁への付着を防ぐために反応室壁を高温（２０
０℃以上）に保持する必要があった。すなわち、成膜す
るときのプロセスが制約され、適正な装置構成や最適な
プロセス条件で成膜を行なうことができないという問題
点があった。
【００２５】また、半導体などのキャパシタ膜は小さな
面積でキャパシタ容量を確保するため、膜厚が極めて薄
くなり、かつ表面積を確保するために、複雑な立体形状
に均一な膜厚で形成されることが求められている。また
半導体のコストを下げるため、１枚の半導体ウエハ１か
ら、より多くの半導体を取り出すべく、半導体ウエハ１
は大口径化している。ところが、特公昭６０−１０１０
８号公報等に示される手法で大口径ウエハを処理したと
き、半導体ウエハ１内の膜厚分布が増大してしまうとい
う問題点があった。
【００２６】また、膜厚を再現よく実現するためには、
ウエハ温度と反応ガス量のバランスを制御する必要が
り、特公昭６０−１０１０８号公報等に示される手法、
すなわちバッチ式ＣＶＤ装置を用いた手法では、もとも
と複数の半導体ウエハ１の膜厚のばらつきを抑えるため
にガスの上流側から下流側に向けてウエハ温度が高くな
るように管状の反応室２内の温度分布を制御している
が、精度上に限界があり、実際は１回に処理する半導体
ウエハ１の数を減らし、残りにダミーウエハと呼ばれる
半導体ウエハ１を代設することで凌いでおり、歩留りの
低下すなわちコスト上昇を招くという問題点があった。
【００２７】さらに、極めて薄い膜を再現よく形成する
ためには、キャパシタ膜を形成する下地部分の性状を精
密に制御することが必要となるが、一度に複数枚の半導
体ウエハ１を一括処理する特公昭６０−１０１０８号公
報に示される手法（いわゆるバッチ式）では、この制御
ができないという問題点があった。
【００２８】このような背景から近年は図６０により前
述した（特開平３−１８４３２７号公報に示されるも
の）枚葉式と呼ばれるＣＶＤ装置が開発されてきた。と
ころが、この枚葉式ＣＶＤ装置を用いる場合、従来のバ
ッチ式ＣＶＤ装置を用いた時と同程度の生産性を確保す
るために、反応室圧力を従来の０．５Torrから数Torr〜
数１０Torrに高めることが必要となっているという問題
点があった。
【００２９】また、ジクロロシランや四塩化チタンとア
ンモニアを反応ガスに用いたときに生成する塩化アンモ
ニウムは、図５８に示すような飽和蒸気圧特性を持って
いることから、前述のように反応室２の壁温を高温に保
持しないと、塩化アンモニウムが固化し付着する。そし
て、反応室圧力が０．５Torrと低いときにはこの壁温は
１５０℃程度を保持すれば良かった。ところが、この反
応室圧力を数Torrから数１０Torrにあげると塩化アンモ
ニウムの固化を防ぐために必要な壁温は２５０℃にも達
し、通常真空保持に用いるゴム製の真空シール材（Ｏリ
ング）が使用できなくなるという問題点や、最適なプロ
セス条件で成膜を行なうことができないという問題点が
あった。
【００３０】また枚葉式ＣＶＤ装置ではバッチ式ＣＶＤ
装置に比べ構造が複雑になるため、ＳＵＳ等の金属材料
を構造材に用いる必要性が高い。ところが金属材料は一
般的に高温では塩素により腐食される危険性が高く、例
えばインコネルのような耐腐食性の強い高価な金属材料
や石英等のガラス材に限定されるという問題点があっ
た。
【００３１】また、図６０に示す従来の枚葉式半導体製
造装置においては、真空チャック５の高温部が反応ガス
にさらされているため、高温部に膜が付着しダスト発生
の原因となり、反応ガスが腐食性ガスの場合、高温のウ
エハ加熱源４が腐食され故障の原因となっていた。ま
た、ウエハ加熱源４により加熱される高温部と半導体ウ
エハ１が設置され反応が行われている反応空間３とが同
じであるため、ウエハ加熱源４やその周辺の高温部から
の半導体ウエハ１及びウエハ表面に形成される薄膜への
汚染が生ずるという問題点があった。
【００３２】また、ウエハ保持機構が真空チャック５で
あるため、半導体ウエハ１とウエハ保持機構との空間に
真空層ができて両者の間の熱抵抗が著しく大きくなり、
成膜時に半導体ウエハ１を高温（例えば６００℃から８
００℃）に加熱するためにはウエハ加熱源４の高温化を
図らなければならなかった。さらに、ウエハ加熱源４の
発熱分布にバラツキがある場合半導体ウエハ１の温度分
布を均一にすることができないという問題点があった。
【００３３】次に、図６１に示す従来のガスシール部を
有する半導体製造装置にあっては、特開平２−１４３５
２６号公報で示されているような数Torr程度の減圧下で
は反応ガスの拡散の効果が大きくなり、この拡散を阻止
して反応ガスの侵入を防ぐためには大量の不活性ガスの
導入が必要となる。そのうえ、その不活性ガスは狭い隙
間部分から反応室に導入される構成となっており、少量
でも反応副生成物が付着した場合には反応室内に吹き出
してしまうという問題点があった。
【００３４】次に、図６２により説明した従来のガスク
リーニング方法によると、サセプタの余剰堆積物の付着
していない面までエッチングしてしまう問題点があっ
た。というのは、一般に半導体製造装置において加熱源
であるヒ−タの次に温度が上がるのはサセプタであり、
そのサセプタの材質にはＳｉＣをコ−トしたカ−ボンが
使われることが多い。そして、クリ−ニング時にはクリ
−ニング時間を短縮するために装置内の温度を上げる
が、この場合当然サセプタの温度も上がることになる。
ところが、サセプタ面には半導体ウエハ１と接触してい
るために余剰堆積物が付着していない面があり、またそ
のすぐ周囲には余剰堆積物が多く付着している部分が共
存する。したがって、クリ−ニング時間を短縮するため
に温度を前述の２００〜３００℃以上にすると余剰堆積
物の付着していない面までエッチングしてしまう問題点
があった。
【００３５】次に、図６３に示した反応ガスの供給構成
では、例えばＳｉＨ2 Ｃｌ2 とＮＨ3 を反応ガスとして
用いてシリコン窒化膜を形成する場合、これらの反応ガ
スは室温で混合するだけで反応副生成物ＮＨ4 Ｃｌ（白
色固形物）を形成することになるため、２種の反応ガス
が混合する箇所、特に混合輸送路６０６に接続されてい
るＳｉＨ2 Ｃｌ2 の配管出口部分の目詰まりや、半導体
ウエハ１上への異物付着の問題点がある。
【００３６】また、この２種の反応ガスを混ぜ合わせ、
ガスノズル６を通して半導体ウエハ１上に反応ガスを供
給し薄膜を形成した場合には、膜厚の均一性に問題があ
った。例えば、図６４に上記装置により薄膜形成した６
インチウエハ面内膜厚分布のデータ例を示す。この成膜
条件は、全圧が３０Ｔｏｒｒ、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 流量／Ｎ
2 希釈ＮＨ3 流量がそれぞれ１０ｓｃｃｍ／５５０ｓｃ
ｃｍ希釈４０ｓｃｃｍ、ウエハ表面温度が７００℃であ
る。このデータは、面内膜厚分布は片だれのパタンを示
しており、特にＳｉＨ2 Ｃｌ2 の配管側の膜厚が厚い。
ＳｉＨ2 Ｃｌ2とＮＨ3 の反応ガスが十分均一に混合さ
れていないことがわかる。
【００３７】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたものであり、請求項１ないし８の発明
は、半導体ウエハを減圧下でしかも吸着固定面を下にし
て吸着固定できるウエハ真空チャック装置を得ることを
目的とする。
【００３８】請求項９ないし２１の発明は、ウエハ及び
ウエハ表面に形成される薄膜の汚染や高温部へのダスト
の付着を防止し、ウエハ保持機構が真空チャック方式の
場合、そのときのウエハとウエハ保持機構との温度差を
小さくし、ウエハ加熱源に発熱分布の不均一があっても
ウエハを均一に加熱できる半導体製造装置を提供するこ
とを目的とする。
【００３９】請求項２２ないし２５の発明は、ガスシー
ル面内側に反応ガスが拡散されてきても反応副生成物を
付着させないことにより、ダスト汚染が少なく、メンテ
ナンス時の作業が簡便な半導体製造装置を提供すること
を目的としている。
【００４０】請求項２６ないし２８の発明は、余剰堆積
物の付着してない半導体ウエハとサセプタの接触面をク
リ−ニングガスから保護してクリーニングできるガスク
リーニング方法を得ることを目的とする。
【００４１】請求項２９ないし３６の発明は、反応室内
に副生成物（ダスト）が生じるのを抑制し、生産性を高
めることができるとともに、プロセス条件等を最適にで
きる半導体製造装置あるいは薄膜形成方法を提供するこ
とを目的とする。
【００４２】請求項３７ないし４０の発明は、反応ガス
の混合を十分に行なうことにより、均一な膜厚分布を有
する半導体用薄膜を得るとともに、ノズル系を加熱制御
して発塵や反応ガス流路の目詰まりの原因となる反応副
生成物の形成を防止できる半導体製造装置を提供するこ
とを目的とする。
【００４３】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る半導体製造装置における真空チャック装置は、半導体
ウエハを吸着固定する面に、ウエハ真空吸着用の溝をブ
ロック状に設けたものである。
【００４４】請求項２記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、半導体ウエハを吸着固定
する面に、ウエハ真空吸着用の溝をブロック状に設け、
各溝の排気抵抗を各々異ならせたものである。
【００４５】請求項３記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、半導体ウエハを吸着固定
する面に、ウエハ真空吸着用の溝をブロック状に設け、
内側の溝の排気抵抗と外側の溝の排気抵抗のうち、どち
らか一方を他方よりも大きくしたものである。
【００４６】請求項４記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、前記ブロック状の溝が円
周状の溝に形成したものである。
【００４７】請求項５記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、半導体ウエハを吸着固定
する面に、ウエハ外側部真空吸着用の外側溝およびウエ
ハ内側部真空吸着用の内側溝を設け、上記外側溝内を真
空排気する第１の真空吸引路、内側溝内を真空排気する
第２の真空吸引路、上記両真空吸引路を排気する配管を
備えると共に、上記第２の真空吸引路と配管で決まる排
気抵抗と、上記第１の真空吸引路と配管で決まる排気抵
抗でどちらか一方を他方よりも大きくしたものである。
【００４８】請求項６記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、前記溝を各々別のポンプ
で独立に排気できるものである。
【００４９】請求項７記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、前記溝を１台のポンプで
共通に排気できるものである。
【００５０】請求項８記載の発明に係る半導体製造装置
における真空チャック装置は、真空チャックと対の位置
にあるガスノズルの孔に対応させて、真空チャックの真
空吸引孔を配設したものである。
【００５１】請求項９記載の発明に係る半導体製造装置
は、反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機構
と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱源とを有
し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウエハ上に
薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記ウエハ加
熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間とを分離す
る仕切り部材を設けたものである。
【００５２】請求項１０記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記熱源室内のガス種を単独に変えることができ
る構成としたものである。
【００５３】請求項１１記載の発明に係る半導体製造装
置は、反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機
構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱源とを有
し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウエハ上に
薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記ウエハ加
熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間とを分離す
る仕切り部材を設け、この仕切り部材に熱源室と反応空
間よりも圧力の低い領域を設けたものである。
【００５４】請求項１２記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記熱源室の圧力を可変としたものである。
【００５５】請求項１３記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記ウエハ保持機構が真空チャック方式であり、
真空チャックの排気を前記仕切り部材の低圧領域の排気
と兼ねたものである。
【００５６】請求項１４記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記ウエハ保持機構が真空チャック方式であり、
前記仕切り部材を真空チャック板で兼ねたものである。
【００５７】請求項１５記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記ウエハ保持機構が真空チャック方式であり、
真空チャック板ウエハ面側とウエハ間の圧力を前記反応
空間よりも低圧に可変としたものである。
【００５８】請求項１６記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記仕切り部材を熱伝導率の高い部材で構成した
ものである。
【００５９】請求項１７記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記仕切り部材を赤外線透過部材で構成したもの
である。
【００６０】請求項１８記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記仕切り部材に凹凸を設けたものである。
【００６１】請求項１９記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記ウエハ加熱源がヒータであり、このヒータと
前記仕切り部材との距離を可変としたものである。
【００６２】請求項２０記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記仕切り部材を少なくとも分離された２部材で
構成したものである。
【００６３】請求項２１記載の発明に係る半導体製造装
置は、反応室内に半導体ウエハを保持するウエハ保持機
構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱源とを有
し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウエハ上に
薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記ウエハ加
熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間とを分離す
る仕切り部材を設け、この仕切り部材と前記ウエハ加熱
源の少なくとも一方を回転駆動可能な構造としたもので
ある。
【００６４】請求項２２記載の発明に係る半導体製造装
置は、反応室内に装填された半導体ウエハに反応ガスを
用いて薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記反
応室のガスシール部内側全周にわたって溝を設け、この
溝を真空排気する構成としたものである。
【００６５】請求項２３記載の発明に係る半導体製造装
置は、反応室内に装填された半導体ウエハに反応ガスを
用いて薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記反
応室のガスシール部内側全周にわたって２重の溝を設
け、これら溝のうちガスシール部に近い第１の溝を真空
排気すると同時に他の第２の溝には不活性ガスを導入す
る構成としたものである。
【００６６】請求項２４記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記反応ガスとして副生成物を発生しやすいガ
ス、例えば塩素系ガスとアンモニアガスを用いたもので
ある。
【００６７】請求項２５記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記溝を真空排気するためのポンプを真空チャッ
ク用のポンプと兼ねたものである。
【００６８】請求項２６記載の発明に係る半導体製造装
置におけるガスクリーニング方法は、反応室内に半導体
ウエハを保持するウエハ保持機構と、前記反応室内に反
応ガスを供給するガスノズルとを有し、前記半導体ウエ
ハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、少なく
とも前記反応室内をクリ−ニングするためのガスクリー
ニング方法であって、余剰堆積物の付着していない前記
ウエハ保持機構のウエハ接触面を覆うようにカバ−をし
てクリ−ニングガスを流す構成としたものである。
【００６９】請求項２７記載の発明に係る半導体製造装
置におけるガスクリーニング方法は、反応室内に半導体
ウエハを保持するウエハ保持機構と、前記反応室内に反
応ガスを供給するガスノズルとを有し、前記半導体ウエ
ハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、余剰堆
積物の付着していない前記ウエハ保持機構のウエハ接触
面を前記ガスノズルで覆ってクリ−ニングガスを流す構
成としたものである。
【００７０】請求項２８記載の発明に係る半導体製造装
置におけるガスクリーニング方法は、前記ガスノズル又
はウエハ保持機構の少なくとも一方から不活性ガスを流
しながらクリ−ニングガスを流す構成としものである。
【００７１】請求項２９記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、反応室内に装填された半導体ウエハに反応ガスを
用いて窒化膜を形成する窒化膜形成方法において、窒化
膜の窒素以外の構成元素（Ｍ）と窒素と水素で構成され
る反応ガス（Ｍ−Ｎ−Ｈガス）とアンモニアを用いて窒
化膜を形成するものである。
【００７２】請求項３０記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、反応室内に装填された半導体ウエハに反応ガスを
用いて窒化膜を形成する窒化膜形成方法において、塩素
を配位子として含むドナーガスとアンモニアを、前記反
応室の手前に設けた混合室であらかじめ予混合し、新た
な反応ガス（ＭＮx Ｈy で構成されるガス）を生成して
前記反応室に輸送するとともに、塩化アンモニウム等の
副生成物を前記混合室でトラップして前記反応室へ輸送
されることを防ぐ構成としたものである。
【００７３】請求項３１記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記混合室の温度を３０℃以上１８０℃以下のあ
る一定温度Ｔ１に設定したものである。
【００７４】請求項３２記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記反応室圧力Ｐ２が２０Torr以下で使用される
ときに前記混合室の圧力Ｐ１を反応室の圧力Ｐ２に関係
なくＰ１＞２０Torrに設定したものである。
【００７５】請求項３３記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記混合室の温度を前記Ｔ１に設定し、前記混合
室以降トラップ室までの接ガス壁面を前記Ｔ１以上の温
度に保持する構成としたものである。
【００７６】請求項３４記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記混合室が２室で構成され、この２室のうちガ
ス導入側の１室の温度が２００℃以上の温度Ｔ３に設定
される構成としたものである。
【００７７】請求項３５記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記反応ガスにジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 ）とアンモニアを用いたものである。
【００７８】請求項３６記載の発明に係る窒化膜形成方
法は、前記反応ガスに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とア
ンモニア（ＮＨ3 ）と水素（Ｈ2 ）を用いたものであ
る。
【００７９】請求項３７記載の発明に係る半導体製造装
置は、半導体ウエハが装填された反応室にガスノズルを
介して複数種の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導
体製造装置において、前記ガスノズルの手前に、前記反
応ガスを混合するツイスト状流路を設けたものである。
【００８０】請求項３８記載の発明に係る半導体製造装
置は、半導体ウエハが装填された反応室にガスノズルを
介して複数種の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導
体製造装置において、前記ガスノズルの手前に、拡大部
と狭小部を有する第１の反応ガス流路と、この第１の反
応ガス流路に交差する方向から第２の反応ガスを導入す
る噴射口とを設けたものである。
【００８１】請求項３９記載の発明に係る半導体製造装
置は、半導体ウエハが装填された反応室にガスノズルを
介して複数種の反応ガスを供給して薄膜を形成する半導
体製造装置において、前記ガスノズルの手前に、拡大部
と狭小部を有する第１の反応ガス流路と、この第１の反
応ガス流路を流れる第１の反応ガスに比べ流量の少ない
第２の反応ガスを、これに交差する方向から導入する噴
射口とを設けたものである。
【００８２】請求項４０記載の発明に係る半導体製造装
置は、前記ガスノズルの手前の流路を１００℃以上６０
０℃以下に加熱する構成としたものである。
【００８３】
【作用】請求項１記載の発明におけるウエハ真空チャッ
ク装置は、ウエハ真空吸着用の溝がブロック状に設けら
れているから、例えばウエハの反り等により一部の溝の
気密が破れても、他の溝の真空度の低下を抑えることが
でき、ウエハの吸着状態を維持できる。
【００８４】請求項２記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ウエハ真空吸着用の溝がブロック状に設
けられ、しかも各溝の排気抵抗が異なるため、特に気密
の破れ易い溝の排気抵抗を小さくすることによって、例
えばウエハの反り等により一部の溝の気密が破れても、
他の溝の真空度の低下を抑えることができ、ウエハの吸
着状態を維持できる。
【００８５】請求項３記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ウエハ真空吸着用の溝がブロック状に設
けら、しかも内側ブロックの排気抵抗と外側ブロックの
排気抵抗でどちらか一方を他方よりも大きくしたため、
特に気密の破れ易い溝の排気抵抗を小さくすることによ
って、例えばウエハの反り等により一部の溝の気密が破
れても、他の溝の真空度の低下を抑えることができ、ウ
エハの吸着状態を維持できる。
【００８６】請求項４記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ウエハ真空吸着用の溝がブロック状に設
けられているから、例えばウエハの反り等により一部の
溝の気密が破れても、他の溝の真空度の低下を抑えるこ
とができ、ウエハの吸着状態を維持できる。
【００８７】請求項５記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ウエハ真空吸着用の外側溝と内側溝が独
立に設けらしかも排気抵抗が異なるため、特に気密の破
れ易い溝の排気抵抗を小さくすることによって、例えば
ウエハの反り等により一部の溝の気密が破れても、他の
溝の真空度の低下を抑えることができ、ウエハの吸着状
態を維持できる。
【００８８】請求項６記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ウエハ真空吸着用の各溝が独立に設けら
れ、しかも独立に排気されるため、例えばウエハの反り
等により一部の溝の気密が破れても、他の溝の真空度を
保持し、ウエハの吸着状態を確実に維持できる。
【００８９】請求項７記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、独立に設けられた各溝が共通のポンプで
排気されるから、高価な真空ポンプが１台ですむ。
【００９０】請求項８記載の発明におけるウエハ真空チ
ャック装置は、ガスノズルの孔に対応して真空チャック
の真空吸引孔が配設されているから、半導体ウエハにお
けるガスノズルの孔の付近の膜厚が比較的薄くなる性質
と、真空吸引孔の付近の膜厚が比較的薄くなる性質が打
消し合って、ウエハ上に形成される膜厚の均一度が向上
する。
【００９１】請求項９記載の発明における半導体製造装
置は、反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在する
熱源室との間に仕切り部材があるため、反応ガスの熱源
室への拡散や熱源室からの金属汚染を防ぐことができ
る。
【００９２】請求項１０記載の発明における半導体製造
装置は、反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在す
る熱源室との間に仕切り部材があるため、反応ガスの熱
源室への拡散や熱源室がらの金属汚染を防ぐことができ
る。また、熱源室の気体の種類を調整できるのでウエハ
加熱源と仕切り部材間の気体の熱伝導効果を増減するこ
とができる。
【００９３】請求項１１記載の発明における半導体製造
装置は、反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在す
る熱源室との間に仕切り部材があり、しかも両空間より
圧力の低い空間があるため、反応ガスの熱源室への拡散
や高温部からの金属汚染を防ぐことができる。
【００９４】請求項１２記載の発明における半導体製造
装置は、反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在す
る熱源室との間に仕切り部材があり、しかもその仕切り
部材に両空間より圧力の低い空間があるため、反応ガス
の熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐことが
できる。また、熱源室の気体の圧力を調整できるのでウ
エハ加熱源と仕切り部材間の気体の熱伝導効果を増減す
ることができる。
【００９５】請求項１３記載の発明における半導体製造
装置は、反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存在す
る熱源室との間に仕切り部材があり、しかもその仕切り
部材に両空間より圧力の低い空間があるため、反応ガス
の熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐことが
できる。また、ウエハの保持機構が真空チャック方式で
あるため、熱源室と反応空間よりも圧力の低い空間の真
空排気と真空チャック方式の真空排気を兼ねることによ
りウエハを保持できる。
【００９６】請求項１４記載の発明における半導体製造
装置は、仕切り部材が真空チャック板で構成されるため
部材の供用化が図れる。
【００９７】請求項１５記載の発明における半導体製造
装置は、ウエハ保持機構が真空チャック方式であり、真
空チャック板とウエハ面間の圧力を変化することによ
り、真空チャック板とウエハ間の気体の熱伝導効果を増
大できるため、ウエハ加熱源の高温化を防止できる。
【００９８】請求項１６記載の発明における半導体製造
装置は、仕切り部材を熱伝導率の高い部材で構成してい
るため、仕切り部材面内の温度分布均一性が向上しウエ
ハ面内温度分布均一性が向上する。
【００９９】請求項１７記載の発明における半導体製造
装置は、ウエハ加熱源から放射される赤外線によりウエ
ハが直接加熱できるため、急速高温加熱ができる。
【０１００】請求項１８記載の発明における半導体製造
装置は、仕切り部材面内の熱抵抗を調整できるため仕切
り部材の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布
均一性が向上する。
【０１０１】請求項１９記載の発明における半導体製造
装置は、仕切り部材とウエハ加熱源であるヒータとの間
の面内の熱抵抗を調整でき、また、ヒータ側面から放射
される赤外線を取り込むことにより仕切り部材の温度分
布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。
【０１０２】請求項２０記載の発明における半導体製造
装置は、仕切り部材を少なくとも２部材で構成している
ため、仕切り部材面内の温度分布均一性が向上しウエハ
面内温度分布均一性が向上する。
【０１０３】請求項２１記載の発明における半導体製造
装置は、ウエハ加熱源と仕切り部材の少なくとも一方を
回転させることにより、ウエハ加熱源の円周方向の発熱
分布不均一を矯正し、仕切り部材の温度分布均一性が向
上しウエハ面内温度分布均一性が向上する。
【０１０４】請求項２２記載の発明における半導体製造
装置は、ガスシール部内側の溝を排気しているから、ガ
スシール部から反応室までの上下フランジ面の隙間部分
の圧力を、Ｏリング冷却のため低下した温度における反
応副生成物の飽和蒸気圧以下にすることができるので反
応副生成物を個体として付着させることなく、排出する
ことができる。
【０１０５】請求項２３記載の発明における半導体製造
装置は、ガスシール部内側のガスシール部に近い方の溝
を排気し、他方の溝には不活性ガスを導入しているか
ら、ガスシール部から反応室までの上下フランジ面の隙
間部分の圧力を、Ｏリング冷却のため低下した温度にお
ける反応副生成物の飽和蒸気圧以下にすることができる
うえに、反応室から流入する反応ガスの流入量を抑制し
つつ、反応副生成物を個体として付着させることなく、
排出することができる。
【０１０６】請求項２４記載の発明における半導体製造
装置は、反応ガスとして副生成物を発生しやすいガス、
例えば塩素系ガスとアンモニアガスを用いているため、
反応副生成物を個体として付着させることなく排出する
作用が特に顕著となる。
【０１０７】請求項２５記載の発明における半導体製造
装置は、ガスシール部内側に設けた溝を真空排気するた
めのポンプを真空チャック用のポンプと兼ねているか
ら、反応副生成物を個体として付着させることなく排出
する作用を奏するとともに、構成が簡単になる。
【０１０８】請求項２６記載の発明におけるガスクリー
ニング方法は、カバーが余剰堆積物の付着していないサ
セプタのウエハ接触面へのクリ−ニングガスの接触を阻
止する。
【０１０９】請求項２７記載の発明におけるガスクリー
ニング方法は、反応ガスヘッドが余剰堆積物の付着して
いないサセプタのウエハ接触面へのクリ−ニングガスの
接触を阻止する。
【０１１０】請求項２８記載の発明におけるガスクリー
ニング方法は、余剰堆積物の付着していないサセプタの
ウエハ接触面に不活性ガスを供給でき、サセプタのウエ
ハ接触面におけるクリーニングガス濃度を下げることが
できる。
【０１１１】請求項２９記載の発明における薄膜形成方
法は、あらかじめ塩素を含まない反応ガス（Ｍ−Ｎ−Ｈ
ガス）とアンモニアを用いるため、塩化アンモニウムの
ような副生成物の固化，付着抑制のために反応室壁温の
温度を高く設定する必要がなくなり、反応室の構造材に
安価で加工し易い金属材料が使用できるようになる。
【０１１２】請求項３０記載の発明における薄膜形成方
法は、混合室内で塩素を含むドナーガスとアンモニアが
あらかじめ反応をさぐることにより、副生成物が混合室
でトラップされ、新たな反応ガス（ＭＮx Ｈy で構成さ
れるガス）が生成して反応室に輸送される。このため、
反応室内の副生成物の分圧が極めて低く抑えられて、副
生成物の固化，付着抑制のために反応室壁温の温度を高
く設定する必要がなくなり、反応室の構造材に安価で加
工し易い金属材料が使用できるようになる。
【０１１３】請求項３１記載の発明における薄膜形成方
法は、混合室及び反応室の温度を３０℃以上１８０℃以
下のある一定温度Ｔ１に設定したから、混合室において
ガス状態で安定なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物が生成され、成膜
された膜の膜厚再現性が良くなる。
【０１１４】請求項３２記載の発明における薄膜形成方
法は、混合室と反応室の間に圧力調整弁を具備して、混
合室と反応室の圧力を独立に制御でき、反応室圧力Ｐ２
が２０Torr以下で使用されるときに混合室の圧力Ｐ１を
反応室の圧力Ｐ２に関係なくＰ１＞２０Torrに設定する
から、反応室２の処理圧力Ｐ２が低い場合でも、混合室
内で多くのガス衝突を起こすことができ、十分なＳｉ−
Ｎ−Ｈ化合物の生成が可能になる。従って、比較的反応
室圧力が低い場合でも膜厚等が安定なＳｉＮ成膜が可能
となる。
【０１１５】請求項３３記載の発明における薄膜形成方
法は、反応室の後に３０℃以下に温度調節された接ガス
壁面を有するトラップ室を具備し、混合室の温度をＴ１
に設定し、混合室以降トラップ室までの接ガス壁面をＴ
１以上の温度に保持するから、混合室でトラップしきれ
なかった副生成物も反応室では固化せず、反応室の後の
トラップ室において補集される。
【０１１６】請求項３４記載の発明における薄膜形成方
法は、混合室が２室で構成され、ガス導入側の温度が２
００℃以上の温度Ｔ３に設定されるから、混合室のガス
導入側の１室で新たな反応ガスが十分に生成して反応室
に輸送され、一方副生成物は混合室の２室において補集
される。
【０１１７】請求項３５記載の発明における薄膜形成方
法は、反応ガスにジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）と
アンモニアを用いるから、特に副生成物が発生し易い。
【０１１８】請求項３６記載の発明における薄膜形成方
法は、反応ガスに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とアンモ
ニア（ＮＨ3 ）と水素（Ｈ2 ）を用いるから、特に副生
成物が発生し易い。
【０１１９】請求項３７記載の発明における半導体製造
装置は、反応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化
させることによりせん断力を働かせ、渦を形成して反応
ガスの混合を促進できるとともに、この流路をコンパク
トな容積の中に納められる。これにより複数の反応ガス
の十分な混合をガスノズル手前の小スペースの中に実現
して、均一な膜厚分布を有する薄膜が形成できる。
【０１２０】請求項３８記載の発明における半導体製造
装置は、反応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化
させることによりせん断力を働かせ、渦を形成して反応
ガスの混合を促進できるとともに、この流路をコンパク
トな容積の中に納められる。これにより複数の反応ガス
の十分な混合をコンパクトなガスノズル手前の小スペー
スの中に実現して、均一な膜厚分布を有する薄膜が形成
できる。
【０１２１】請求項３９記載の発明における半導体製造
装置は、特に流量の多い反応ガスの流れの中に流量の少
ない反応ガスを導入するから、双方の反応ガスが安定的
に反応空間に供給される。
【０１２２】請求項４０記載の発明における半導体製造
装置は、反応ガス混合時における副生成物の発生が阻止
される。
【０１２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。なお、従
来の半導体製造装置と同一または相当部分には同一符号
を付す。まず、各実施例を包含する半導体装置全体の概
略構成及び動作を図１により説明する。図１は本発明に
係わる半導体製造装置の断面図である。図において、１
は半導体ウエハ、２は半導体ウエハ１を収容する反応
室、３は反応空間、４は半導体ウエハ１を加熱するため
のウエハ加熱源、５は半導体ウエハ１を搭載する真空チ
ャック、６は反応室２に反応ガスを供給するガスノズ
ル、７は反応ガス排気路、８は真空チャック排気路、９
は反応ガス排気路７を通過してきた反応後のガスから反
応副生成物を取り除く後段トラップである。
【０１２４】次に動作を説明する。半導体ウエハ１は真
空チャック５に搭載された後、真空チャック５に開口し
ている真空チャック排気路８から真空排気され、反応空
間３との差圧力によって吸着固定される。さらに半導体
ウエハ１はウエハ加熱源４によって真空チャック５を介
して高温に加熱される。しかるのちガスノズル６から反
応ガスを反応室２内に供給すると、高温になっている半
導体ウエハ１の表面では熱化学反応によって薄膜が形成
される。一方、反応後のガスは反応ガス排気路７を経由
して後段トラップ９に至り、ここで反応副生成物を取除
かれた上で排気される。
【０１２５】実施例１．以下、請求項１記載の発明の実
施例を図について説明する。図２はこの発明の実施例１
におけるウエハ真空チャック装置の断面図、図３は図２
におけるウエハ真空チャック装置の下面図である。図
２，３において、１０１は真空チャック本体で半導体ウ
エハ１を吸着固定する面に複数のブロック溝１２５設
け、各ブロック溝１２５に対して各々のブロック溝１２
５を真空排気するための真空吸引路１０５が設けられて
いる。１０４は真空吸引口である。
【０１２６】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、減圧下で吸着固定面を下方向にして
半導体ウエハ１を吸着固定したとき、吸着面へのごみの
付着、吸着面の傷、半導体ウエハ１の反り等が原因して
ウエハ周辺部の気密が破れて、その破れた部分のブロッ
ク溝１２５の真空度が低下しても、半導体ウエハ１を確
実に吸着保持することができる。
【０１２７】すなわち、このとき各ブロック溝１２５
は、各々独立した空間で、各ブロック独立に真空吸引路
１０５を設けているので、ごみの付着等で真空度が低下
したブロック溝以外のブロックに与える真空度の低下を
防ぐことができる。したがって、減圧下であっても吸着
面全体では十分な差圧が得られ、半導体ウエハ１を確実
に吸着保持することができる。また、この実施例ではブ
ロック溝形状を六角形にしたが吸着固定面が複数の空間
（溝）で分けられていればよく円等のような他の形状の
ものでも良い。ブロック溝１２５と真空吸引口１０４と
は同寸法で連続する一つの通路で一体に構成しても良
い。
【０１２８】実施例２．次に請求項２記載の発明の一実
施例を説明する。図４はこの実施例２におけるウエハ真
空チャック装置の断面図、図５は図４におけるウエハ真
空チャック装置の下面図である。図４，５において、真
空チャック本体１０１とブロック溝１２５、真空吸引路
１０５は上記実施例１と同様であるが、各ブロック溝に
連通した真空吸引路１０５の本数が異なる。つまり、真
空吸引路１０５の数を変えることによって各ブロック溝
１２５の排気抵抗を異ならせている。
【０１２９】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、各ブロックの排気抵抗を変えること
ができるので、特に気密の破れ易いブロック溝の排気抵
抗を小さくすることによって、万一気密が破れても真空
度の低下を防ぐことができる。したがって、減圧下であ
っても吸着面全体では十分な差圧が得られ、半導体ウエ
ハ１を確実に吸着保持することができる。
【０１３０】実施例３．次に請求項３記載の発明の一実
施例を説明する。図６はこの実施例３におけるウエハ真
空チャック装置の下面図である。外周部に配置した外側
ブロック溝１２８と内側に配置した内側ブロック溝１２
９から吸着面が構成され、外側ブロック溝１２８に通連
した外側真空吸引口１２７と内側ブロック溝１２９に通
連した内側真空吸引路１３０が設けられている。外側真
空吸引口１２７と内側真空吸引口１３０の径は外側真空
吸引口１２７の方を大きくしている。
【０１３１】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、減圧下で吸着固定面を下方向にして
半導体ウエハ１を吸着固定したとき、吸着面へのごみの
付着、吸着面の傷、半導体ウエハ１の反り等が原因して
ウエハ周辺部の気密が破れて、外側ブロック溝１２８の
真空度が低下しても、外側真空吸引口１２７と内側真空
吸引口１３０の径は外側真空吸引口１２７の方を大きく
しているので、外側から流入した気体は外側ブロック溝
１２８内で大部分が排気され内側ブロック溝１２９内の
真空度を悪化させ難い。したがって、減圧下であっても
内側ブロック溝１２９の真空度によって十分な差圧が得
られウエハを確実に吸着保持することができる。
【０１３２】実施例４．次に請求項３記載の発明の他の
実施例を説明する。図７はこの実施例４におけるウエハ
真空チャック装置の下面図である。実施例３とは逆に外
側真空吸引口１２７と内側真空吸引口１３０の径は外側
真空吸引口１２７の方を小さくしている。
【０１３３】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、外側真空吸引口１２７と内側真空吸
引口１３０の径は外側真空吸引口１２７の方を小さくし
ているので、内側真空吸引口１３０からの排気量が大き
くなっているためたとえ外側ブロック溝１２８内に気密
もれが生じても真空度を低下させることがなく、十分な
差圧が得られウエハを確実に吸着保持することができ
る。
【０１３４】実施例５．次に請求項４記載の発明の一実
施例を説明する。図８はこの実施例５におけるウエハ真
空チャック装置の下面図である。実施例１においてブロ
ック状の溝形状を特に円周状の溝にしたものである。す
なわち、図８において１０１は真空チャック本体で半導
体ウエハ１を吸着固定する面に複数の円周状ブロック溝
１３１，１３２設け、各ブロック溝１３１，１３２に対
して各々のブロック溝を真空排気するための真空吸引路
１２７，１３０が設けられている。
【０１３５】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっても、実施例１と同様にウエハを確実に吸
着保持できる。
【０１３６】実施例６．次に請求項４記載の発明の他の
実施例を説明する。図９はこの実施例６におけるウエハ
真空チャック装置の下面図である。実施例５と比べて内
側の円周溝の真空吸引口１３０の数を多くしてある。
【０１３７】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、実施例４と同様にウエハを確実に吸
着保持できる。
【０１３８】実施例７．次に請求項６記載の発明の一実
施例を説明する。図１０はこの実施例７におけるウエハ
真空チャック装置の断面図である。図１０において、１
１９は各ブロック溝１２５を独立に排気するポンプ、１
２０は各ブロック溝１２５に連通した真空吸引路１０５
に連通した配管である。
【０１３９】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、減圧下で吸着固定面を下方向にして
半導体ウエハ１を吸着固定したとき、吸着面へのごみの
付着、吸着面の傷、半導体ウエハ１の反り等が原因して
ウエハ周辺部の気密が破れて、外側ブロック溝の真空度
が低下したとしても、このとき各ブロック溝を独立に排
気しているので他の配管１２０に影響を及ぼすことはな
く、他のブロック溝の真空度の低下を確実に防ぐことが
できる。したがって、減圧下であっても他のブロック溝
１２５の真空度によって十分な差圧が得られウエハを確
実に吸着保持することができる。
【０１４０】実施例８．次に請求項６記載の発明の一実
施例を説明する。図１１はこの発明の実施例８における
ウエハ真空チャック装置の断面図、図１２は図１１にお
けるウエハ真空チャック装置の下面図である。図１１，
１２において、１０１は真空チャック本体で半導体ウエ
ハ１を吸着固定する面にウエハ外側部真空吸着用の外側
溝１０７と、ウエハ内側部真空吸着用の内側溝１０８を
設けられている。そして外側溝１０７は複数の同心円状
の溝によって構成されている。
【０１４１】また、外側溝１０７内に真空吸引口１０９
が配置され、更にこの真空吸引口１０９からチャック本
体１０１を貫通する真空吸引路１１０およびこの第１の
真空吸引路１１０と真空ポンプ１１１とを結ぶ配管１１
２を備えて、外側溝１０７を独立に真空排気することが
できるように構成されている。
【０１４２】また、内側溝１０８内には真空吸引口１１
３が配設され、更にこの真空吸引口１１３からチャック
本体１０１を貫通する第２の真空吸引路１１４と真空ポ
ンプ１１５とを結ぶ配管１１６を備えて内側溝１０８を
独立に真空排気することができるように構成されてい
る。
【０１４３】なお、上記配管１１２と１１６とはバルブ
１１７が介設された配管１１８で連絡されている。この
バルブ１１７は半導体ウエハ１を真空チャック本体１０
１の吸着面から取り外す際に両配管１１２、１１６を連
通させ、外側溝１０７と内側溝１０８の圧力を均衡させ
るためのバイパスバルブである。
【０１４４】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、減圧下で吸着固定面を下方向にして
半導体ウエハ１を吸着固定したとき、吸着面へのごみの
付着、吸着面の傷、ウエハの反り等が原因してウエハ周
辺部の気密が破れて外側溝１０７内の真空度が低下する
と、外側溝用の配管１１２内の真空度も低下するが、こ
のときバルブ１１８が閉じているので内側溝１０８を独
立に真空排気している配管１１６に影響を及ぼすことは
なく内側溝１０８の真空度の低下を防ぐことができる。
したがって減圧下であっても内側溝１０８の真空度によ
って十分な差圧が得られ、半導体ウエハ１を確実に吸着
保持することができる。ちなみに本実施例８の構成で実
験の結果８インチシリコンウエハの場合０．１８Ｔｏｒ
ｒの減圧でも所望の吸着保持が可能であった。
【０１４５】実施例９．次に請求項７記載の発明の一実
施例を説明する。図１３はこの実施例９におけるウエハ
真空チャック装置の断面図である。図１３において、１
１９は各ブロック溝１２５を排気する真空ポンプ、１２
３は各ブロック溝１２５に連通した真空吸引路１０５に
連通した配管である。本実施例は、配管１２３を分岐さ
せ、１台の真空ポン１１９で各ブロック溝を排気してい
る点で上記実施例７と異なる。
【０１４６】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、高価な真空ポンプが１台で構成され
ているので、低コストのウエハ真空チャック装置を提供
できる。
【０１４７】実施例１０．次に請求項５記載の発明の一
実施例を説明する。図１４はこの実施例１０におけるウ
エハ真空チャック装置の断面図、図１５は図１４におけ
るウエハ真空チャック装置の下面図である。図１４，１
５において、真空チャック本体１０１と外側溝１０７、
内側溝１０８、第１の真空吸引路１１０、第２の真空吸
引路１１４は上記実施例８と同様であるが、各真空吸引
路１１０、１１４を真空ポンプに連絡する配管構造が異
なる。つまり、この実施例では外側溝１０７と内側溝１
０８とを各配管１２０、１２１を介して１台の真空ポン
プ１１９で真空排気できる配管構造とし、しかも、上記
第２の真空吸引路１１４と配管１２１で決まる排気抵抗
を、上記第１の真空吸引路１１０と配管１２０で決まる
排気抵抗より小さくなるように、上記真空吸引路１１４
と真空ポンプを連絡する配管１２１の管径を大きくして
いる。
【０１４８】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、減圧下で吸着固定面を下方向にして
半導体ウエハを吸着したとき、吸着面へのゴミの付着、
吸着面の傷、ウエハの反り等が有った場合、外側溝１０
７側で気密が破れて真空度が低下しても、内側溝１０８
側では排気抵抗が、外側溝１０７側での排気抵抗より小
さく形成されているので、真空吸引路１１４からの排気
量が大きくなっている分だけより真空度を低下させるこ
とがなく、十分な差圧が得られ半導体ウエハ１を確実に
吸着保持することができる。ちなみに本実施例１０の構
成で実験の結果８インチシリコンウエハの場合０．１８
Ｔｏｒｒの減圧でも所望の吸着保持が可能であった。
【０１４９】実施例１１．次に請求項５記載の発明の他
の実施例を説明する。すなわち、上記実施例１０では、
第２の真空吸引路１１４と真空ポンプ１１９を連絡する
配管１２１の管径を大きくすることによって、内側溝１
０８側の排気抵抗を外側溝１０７側での排気抵抗より小
さくなるように構成しているが、他の手段として第１の
真空吸引路１１０と真空ポンプ１１９を連絡する配管１
２０に排気量調節弁を介設するか、或いは真空吸引路１
１４の径を大きく、または数を増やすことによって行う
か、或いはこの配管１２０を第２の真空吸引路１１４と
真空ポンプ１１９を連絡する配管１２１より長く構成す
ることによって、上記実施例１０と同様の効果を得るこ
とができる。
【０１５０】実施例１２．次に請求項５記載の発明の他
の実施例を説明する。図１６はこの実施例１２における
ウエハ真空チャック装置の断面図、図１７は図１６にお
けるウエハ真空チャック装置の下面図である。図１６，
１７において、ウエハ真空吸着面に円周状の外周溝１０
７、真空吸引口１０９、第１の真空吸引路１１０を設け
たのは上記実施例１０と同様であるが、第１の真空吸引
路１１０を真空チャック本体上部に貫通させずに横へ貫
通させる外周横排気路１３３を設けたことが異なる。
【０１５１】また内周部には複数の真空吸引口１１３を
設け、真空吸引口１１３がこれまで記述の内側のブロッ
ク溝に対応している。真空吸引口１１３は第２の真空吸
引路１１４を通して真空チャック本体内に設けた薄い円
筒状の内周排気室１３５に貫通しており、内周排気室１
３５の周囲より真空チャック本体の側面に内周横排気路
１３４が貫通し、内周横排気路１３４と外周横排気路１
３３は配管１２３と連通し真空ポンプ１１９に接続され
ている。
【０１５２】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置にあっては、真空吸引口１１３が数多く空けるこ
とができ、前述の排気抵抗設計の幅が広がる。また各排
気路を真空チャック本体の横に貫通させたことにより、
真空チャック本体の上部に自由な空間が確保でき、半導
体ウエハ１を加熱させるためのヒ−タ等のウエハ加熱源
を設置することが可能となるという効果も奏する。
【０１５３】実施例１３．次に請求項５記載の発明の他
の実施例を説明する。図１８はこの実施例１３における
ウエハ真空チャック装置の断面図、図１９は図１８にお
けるウエハ真空チャック装置の下面図である。この実施
例１３は、実施例１０において実施例１２のように各排
気路を真空チャック本体の横に貫通させた場合で、真空
チャック本体の上部に自由な空間が確保でき、半導体ウ
エハ１を加熱させるためのヒ−タ等のウエハ加熱源を設
置することが可能となるという特有の効果も奏する。
【０１５４】実施例１４．次に請求項８記載の発明の一
実施例を説明する。図２０はこの実施例１４におけるウ
エハ真空チャック装置とガスノズルの断面図、図２１は
この実施例１４の真空チャック装置の効果を説明する図
である。図２０は、この実施例の真空チャック本体１０
１の下部にガスノズル６を設けて、反応ガス１３６をガ
スノズル６の孔１３７より半導体ウエハ１に吹き付けて
いる状態を示している。半導体ウエハ１は図示しないウ
エハ加熱源により、真空チャック本体１０１を通じて加
熱されている。そして、この実施例１４では各真空吸引
口１１３の配置を各ガスノズルの孔１３７の位置に対し
て、中間になるように構成してある。
【０１５５】上記のように構成されたウエハ真空チャッ
ク装置によると、図２１において符合１４０で示すよう
に、均一な膜を得ることができる。というのは、真空吸
引口１１３の影響のみを考慮すると、図２１における曲
線１３８に示すようにウエハ上の真空吸引口１１３の周
辺が真空吸引口１１３があるため熱が伝わり難く、その
部分のウエハ温度が下がるために膜厚が薄くなる。ま
た、ガスノズルの孔１３７の影響のみを考慮すると、図
２０の曲線１３９に示すように、ガスノズルの孔１３７
上部に当たる部分は反応ガスの温度が低いために膜厚が
薄くなる。したがって真空吸引口１１３の配置をガスノ
ズルの孔１３７の位置に対して、中間になるように構成
することによって図２１の曲線１４０に示すように、均
一な膜を得ることができる。
【０１５６】なおこの実施例では真空吸引口１１３の配
置をガスノズルの孔１３７の位置に対して、中間になる
ように構成したが、反応条件によっては真空吸引口１１
３の配置をガスノズルの孔１３７の位置に対して、同位
置になるように構成したほうが良い場合もある。
【０１５７】実施例１５．次に請求項９〜１６記載の発
明の一実施例を説明する。図２２は、この実施例の半導
体製造装置を示す断面図である。この実施例において
は、ウエハ保持機構は真空チャック方式であり、真空チ
ャック板（仕切り部材）５は熱源室と反応空間を仕切る
仕切り部材を兼ねている。４はウエハ加熱源でありこの
場合ヒータである。ウエハ加熱源４は真空チャック板５
に近接もしくは密着して設置されている。２０８は真空
チャック板５の熱源室２１５と反応空間３との空間を隔
離するために設られたリング状空間隔離板、２１０は圧
力制御器、２１１は圧力測定器、２１２はガス供給部、
３は反応空間、２１４はリング状空間隔離板２０８と仕
切り部材５により分離された空間、２１５は熱源室であ
る。
【０１５８】反応室２のほぼ中央部にガスノズル６が真
上に向けて設置されている。ガスノズル６と真空チャッ
ク板５との間に、半導体ウエハ１が処理面をガスノズル
６に向けて水平に設置され、この半導体ウエハ１は真空
チャック板５により真空吸着されている。真空チャック
板５はリング状空間隔離板２０８ａ、２０８ｂにより密
着して保持されている。リング状空間隔離板２０８は石
英ガラスなどの熱伝導率の低い材料により形成され、反
応室２に密着して保持されている。
【０１５９】真空チャック板５のチャック溝は独立した
２つの空間２０９ａ、２０９ｂに分割されており各々を
独立で排気するための真空排気孔２０４ａ、２０４ｂが
設けられている。真空排気孔２０４ａ、２０４ｂにはそ
れぞれ圧力制御器２１０ａ、２１０ｂおよび圧力測定器
２１１ａ、２１１ｂが設置され、２つの空間２０９ａ、
２０９ｂの圧力は独自に制御している。また、空間２１
４は圧力制御器２１０ａ、２１０ｂにより排気される。
【０１６０】なお、真空チャック板５は窒化シリコン、
炭化シリコン、窒化アルミニウム、カーボングラファイ
ト、カーボングラファイトに炭化シリコン膜をコーティ
ングしたものなどの熱伝導率の高い材料より形成されて
いる。
【０１６１】熱源室２１５には、圧力制御器２１０、圧
力測定器２１１、ガス供給部２１２が設けられ、熱源室
２１５の気体の種類及び圧力の調整が可能な構成となっ
ている。
【０１６２】このように構成された半導体製造装置の動
作について説明すると、まず、搬送装置（図示せず）に
よって半導体ウエハ１を搬送し、真空チャック板５に設
置し圧力制御器２１０ａ、２１０ｂにより真空排気し半
導体ウエハ１を吸着する。このとき空間２１４は反応空
間３、熱源室２１５より真空度が高くなるように設定さ
れる。この後、半導体ウエハ１の処理面に対向するガス
ノズル６より反応ガスを噴出する。このとき、ウエハ加
熱源４により真空チャック板５を介し半導体ウエハ１が
加熱されているため、反応ガスは半導体ウエハ１上で熱
化学反応を起こし薄膜が形成される。
【０１６３】この際、真空チャック板５とリング状空間
隔離板２０８ａ、２０８ｂにより熱源室２１５と反応空
間３が仕切られ、しかも空間２１４の圧力を反応空間３
及び熱源室２１５よりも圧力を低く設定するため、反応
ガスが熱源室２１５に拡散することがなくヒータ４への
付着や反応ガスが腐食性ガスの場合のヒータ４や高温部
材の腐食を防止できる。また、ウエハ加熱源４による半
導体ウエハ１及び半導体ウエハ１表面に形成される薄膜
への汚染を防止することができる。
【０１６４】さらに、熱源室２１５の気体の種類を調整
できるとともに、熱源室２１５の気体の圧力を調整でき
るのでウエハ加熱源４と仕切り部材５間の気体の熱伝導
効果を増減することができる。また、空間２０９ａ、２
０９ｂに気体を導入するため気体の熱伝導効果があり、
真空チャック板５が熱伝導率の高い材料より形成されて
いることとあいまって、真空チャック板５と半導体ウエ
ハ１間の熱抵抗を小さくすることができる。このため、
ウエハ加熱源の高温化を防止できるとともに、仕切り部
材５面内の温度分布均一性が向上し半導体ウエハ１面内
温度分布均一性が向上するから、ひいては膜厚の均一性
が向上する。
【０１６５】くわえて、本実施例の装置では、真空チャ
ック板によって仕切り部材を兼用でき、真空吸引用の排
気と仕切り部材内の空間の排気とが同一系統で行なわれ
るので、装置の小型かつ安価となる。
【０１６６】実施例１６．次に請求項１７記載の発明の
一実施例を説明する。図２３はこの実施例の半導体製造
装置を示す断面図であり、真空チャック板５は透明石英
ガラスや単結晶サファイアなどの赤外線透過部材により
形成されている。
【０１６７】この実施例の半導体製造装置においては、
ウエハ加熱源４から放射される赤外線により半導体ウエ
ハ１が直接加熱できるため、急速高温加熱ができる。
【０１６８】実施例１７．次に請求項１８記載の発明の
一実施例を説明する。図２４は、この実施例の半導体製
造装置の断面図であり、図２４において、５は仕切り部
材であり、受熱面側にリング状の凹型溝５ａが設けられ
ている。また、ウエハ保持機構は例えば機械的な保持具
２１６により保持する構成とされている。
【０１６９】この半導体製造装置においては、仕切り部
材５面内の熱抵抗を調整できるため仕切り部材５の温度
分布均一性が向上し、ウエハ面内温度分布均一性が向上
する。
【０１７０】実施例１８．次に請求項１９記載の発明の
一実施例を説明する。図２５はこの実施例の半導体製造
装置の断面図であり、図２５において、５は仕切り部材
であり、ウエハ加熱源はヒータ４である。仕切り部材５
のヒータ面側に例えば凸部５ｂを設け、仕切り部材５と
ヒータ４間の距離をヒータ面内で調整している。また、
ウエハ保持機構は例えば機械的な保持具２１６により保
持する構成とされている。
【０１７１】この半導体製造装置であると、仕切り部材
５とウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗
を調整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を
取り込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向
上し、半導体ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
【０１７２】実施例１９．次に請求項１９記載の発明の
他の実施例を説明する。図２６は、この実施例の半導体
製造装置の断面図であり、図２６において、５は仕切り
部材であり、ウエハ加熱源はヒータ４である。仕切り部
材５のヒータ面側に例えば凸部５ｃを設け、ヒータ４の
側面から放射される赤外線を受光している。また、ウエ
ハ支持機構は例えば機械的な保持具２１６により保持す
る構成とされている。
【０１７３】この半導体製造装置でも、仕切り部材５と
ウエハ加熱源であるヒータ４との間の面内の熱抵抗を調
整でき、また、ヒータ側面から放射される赤外線を取り
込むことにより仕切り部材５の温度分布均一性が向上
し、ウエハ１面内温度分布均一性が向上する。
【０１７４】実施例２０．次に請求項２０記載の発明の
一実施例を説明する。図２７は、この実施例の半導体製
造装置の断面図であり、図２７において、５ｄ、５ｅは
仕切り部材であり、ウエハ加熱源はヒータ４である。ま
た、ウエハ支持機構は例えば機械的な保持具２１６によ
り構成されている。
【０１７５】この実施例の半導体製造装置においては、
仕切り部材５を少なくとも２部材で構成しているため、
仕切り部材面内の温度分布均一性が向上し半導体ウエハ
１の面内温度分布均一性が向上する。
【０１７６】実施例２１．次に請求項２１記載の発明の
一実施例を説明する。図２８はこの実施例の半導体製造
装置の断面図であり、２２０はヒータ回転機構部であ
る。このヒータ回転機構部２２０によりヒータ４を仕切
り部材５と相対的に回転させることが可能である。ま
た、ウエハ支持機構は例えば機械的な保持具２１６によ
り構成されている。
【０１７７】この半導体製造装置においては、ウエハ加
熱源４を回転させることにより、ウエハ加熱源４の円周
方向の発熱分布不均一を矯正し、仕切り部材５の温度分
布均一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上す
る。
【０１７８】実施例２２．次に請求項９記載の発明の他
の実施例を説明する。図２９はこの実施例の半導体製造
装置の断面図であり、図２９において、５は仕切り部材
であり、熱源室２１５と反応空間３の空間を分離し気体
の出入りや不純物によるウエハの汚染防止を行ってい
る。この実施例においては、仕切り部材５と反応室２ａ
とのシールは２１７のＯリングやガスケットにより行わ
れている。
【０１７９】実施例２３．図次に請求項９記載の発明の
他の実施例を説明する。図３０この実施例の半導体製造
装置の断面図であり、図３０において、５は仕切り部材
である。この実施例においては、仕切り部材５と反応室
２ａ、２ｂとのシールは面シールにより行われている。
仕切り部材５を用いて熱源室２１５と反応空間３を分離
するためのシール方法は他の方法を用いても構わない。
【０１８０】実施例２４．次に請求項２２，２４記載の
発明の一実施例を説明する。図３１は本実施例の半導体
製造装置のガスシール部を示す断面図である。図３１に
おいて、１は半導体ウエハ、２は反応室、４はウエハ加
熱源、５は真空チャック（仕切り部材）である。３０４
はフランジ、３０５はガスシールを行なうＯリング、３
０６はＯリング冷却用の水冷部、３０７はガスシール内
側全周にわたって設けられた溝であり、３０８は上記溝
３０７を真空排気するためのガス流路、７は反応ガス排
気路、８は真空チャック排気路である。
【０１８１】次いで動作について説明する。半導体ウエ
ハ１上に薄膜を形成する場合、半導体ウエハ１を反応室
２内に搬入し、反応室２内を例えば数１０Torr程度の減
圧に保ち、ウエハ加熱源４により、半導体ウエハ１を加
熱する一方、側壁加熱用ヒータ（図示せず）によって側
壁温度を２００℃前後に制御する。一方、ガスシール部
から反応室２までの上下フランジ面の隙間部分は、真空
排気用溝３０７および、ガス流路３０８を介して真空ポ
ンプ（図示せず）によって真空引きし、所定の圧力以下
にする。しかる後、反応ガスを反応室２内に導入し、ウ
エハ１上で熱化学反応を起こし薄膜が形成される。
【０１８２】この際、反応室２の内壁をある一定温度
（Ｔx ）以上に制御しておけば、反応室２の内壁には塩
化アンモニウムは、個体として付着せずガスとして反応
ガス排気路７を介して反応室外に排出できる。図５８
は、前述したように、窒化ケイ素膜（Ｓｉ3 Ｎ4 ）を形
成する場合の、ジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）ガス
とアンモニア（ＮＨ3 ）ガスとの反応による反応副生成
物である塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）の飽和蒸気圧
と温度との関係を示すグラフである。この飽和蒸気圧が
反応室２の圧力である１０Torrと等しくなるような時に
Ｔx は約２１１℃となるので内壁をＴx 以上に制御すれ
ば良い。
【０１８３】また、水冷部３０６のの通水量を制御する
ことで、Ｏリング３０５近傍の温度を、Ｏリング使用範
囲の１００℃程度まで低下させることができる。しか
も、このように１００℃程度まで冷却しても、上記ガス
シール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分の圧
力を０．０２Torr以下に真空排気すれば、前述の塩化ア
ンモニウムの飽和蒸気圧特性より、このシール部分にも
塩化アンモニウムを個体として付着させることなく排出
することが可能となる。
【０１８４】なお、上記ガスシール部から反応室２まで
のフランジ面の隙間部分の真空排気を行なうと、反応室
２からの反応ガスの流入量の程度によって、反応圧力へ
の影響が懸念されるが、例えば、８インチサイズのウエ
ハを収納する反応室２において、フランジの金属面の摺
合わせでの平均隙間が５μｍ程度となることから、その
コンダクタンスを算出し、反応室２の圧力を１０Torr、
真空排気溝３０７の圧力を０．０２Torrとして、反応室
２からの反応ガスの流入量を下記式（１）によって算出
すると１．５４ＳＣＣＭと僅かな値となる。
【０１８５】 Ｑ ＝ Ｃ（Ｐ1 −Ｐ2 ） ・・・（１） この式（１）においてＰ1 は反応室２の圧力、Ｐ2 は真
空排気溝３０７の圧力であり、Ｃは反応室２から真空排
気溝３０７までの隙間部分のコンダクタンスである。
【０１８６】なお、１．５４ＳＣＣＭという値は反応室
２に導入する反応ガスの１／１００以下であることか
ら、反応圧力及び反応プロセスへの影響は無視すること
ができる。実際にこの装置で薄膜を形成したところ、反
応室圧力及び反応プロセスに悪影響を与えることなく、
ガスシール部から反応室２までのフランジ面の隙間部分
に反応副生成物である塩化アンモニウムの付着は認めら
れなかった。
【０１８７】実施例２５．次に請求項２３記載の発明の
一実施例を説明する。図３２は本実施例の半導体製造装
置のガスシール部を示す断面図である。３１１は真空排
気溝３０７の更に内側全周に設けた不活性ガス導入溝、
３１２は不活性ガス導入路である。真空排気溝３０７か
ら排気されるガスの一部を不活性ガス導入溝３１１に導
入された不活性ガスで補給することにより、反応室２か
ら流入する反応ガスの量を抑制できる。このため、反応
室２の圧力が比較的高い場合や、使用する反応ガスの総
流入量が少ない場合に効果的に働く。
【０１８８】実施例２６．次に請求項２５記載の発明の
一実施例を説明する。図３３は本実施例の半導体製造装
置のガスシール部を示す断面図である。図３３におい
て、３１３は真空チャック排気路８を開閉する空気操作
弁、３１４、３１５は手動弁、３１６は真空チャックと
ガスシール部内側の溝の真空排気を兼ねた真空ポンプで
ある。このように真空チャック排気用ポンプと兼ねるこ
とにより、新たにポンプを設置する必要がなく、真空排
気系が複雑にならず、またコストを低減することが出来
る。
【０１８９】実施例２７．次に請求項２６記載の発明の
一実施例を説明する。図３４はこの実施例に使用する半
導体製造装置の断面図である。図３４において４０１
は、装置本体であり、４０２はサセプタ５１（ウエハ保
持機構）を介して半導体ウエハ１を加熱するためのヒ−
タである。４０４はサセプタ５１を断熱支持するリング
状の断熱材、６は薄膜の原料となる反応ガスをシャワ−
状に半導体ウエハ１に供給するガスノズル、４０６は半
導体ウエハ１を支持する棒状の支持ピンであり半導体ウ
エハ１の外周部を押えるように他に図示しない３本があ
る。ベロ−ズ４０７ａの上端はガスノズル６の下部と溶
接により接続し、下端はフランジ４２７ａと溶接してあ
り、図示しないガスケットをはさんで装置本体４０１の
下部にボルトで固定される。
【０１９０】４０８ａは支柱で、上端はおねじでめねじ
のあるフランジ４２７ａにねじ止めされ下端は図示しな
いナットでハウジング４１７を固定する。４０９はシリ
ンダ４１０のロッドで、中央部のツバがベロ−ズ４０７
ｂの上端と溶接され、ベロ−ズ４０７ｂの下端はフラン
ジ４２７ｂと溶接され図示しないガスケットをはさんで
装置本体４０１の下部にボルトで固定される。また、ロ
ッド４０９の上端には支持ピン４０６が固定されてい
る。
【０１９１】４１１はガスノズル６の原点位置を検出す
るためのスイッチであり、スイッチ取付け板４１２でハ
ウジング４１７に固定される。４１３はパルスモ−タで
支柱４０８ｂによりハウジング４１７に固定され、パル
スモ−タ４１３の駆動軸の歯車４１４ｂは、ねじ軸４１
５と締結された歯車４１４ａとかみあっている。ねじ軸
４１５はハウジング４１７の中心に固定されたベアリン
グ４１６により支持され、ねじ軸４１５のねじ部はナッ
ト４２８とかみあっている。ナット４２８はツバがあり
これがスイッチ４１１の接触子に当接するドグになって
いる。ナット４２８はガスノズル６の下部に対して固定
されている。
【０１９２】４１８はクリ−ニングガスを装置内に導入
するクリ−ニングガス導入フランジで装置本体４０１の
下部にガスケットをはさんでボルトで固定される。クリ
−ニングガス導入フランジ４１８の装置内部側には継手
４１９ａが接続され、継手４１９ａに接続したフレキシ
ブルチュ−ブ４２０は継手４１９ｂを介してガスノズル
６の下部に接続される。ガスノズル６の上面にはリング
状の溝のクリ−ニングガスリングノズル４２１がありク
リ−ニングガス吹出し口が上に向って開口している。４
２６は反応ガス導入配管でガスノズル６の下部につなが
っており、４２５は反応ガスを排気する排気口である。
【０１９３】上記のように構成された半導体製造装置に
より、クリ−ニングガスを流したとき半導体ウエハ１に
より余剰堆積物の付着していないサセプタ５１のウエハ
接触面を覆うようにすれば、この接触面へのクリ−ニン
グガスの接触を阻止できる。このため、余剰堆積物の付
着していないサセプタ５１のウエハ接触面がクリーニン
グ時にエッチングされるという不具合が回避される。な
おここで、半導体ウエハ１はシリコンウエハでも、石英
ウエハでもよい。
【０１９４】実施例２８．次に請求項２７記載の発明の
一実施例を説明する。図３５は実施例２７で説明した図
３４に示す半導体製造装置の別の動作状態を示す断面図
である。この実施例では、クリーニング時に、半導体ウ
エハ１を除去し、パルスモ−タ４１３を駆動してガスノ
ズル６を上昇させ、サセプタ５１の下面にガスノズル６
の上面を当てている。
【０１９５】このようにすれば、クリ−ニングガスを流
したときガスノズル６の上面が余剰堆積物の付着してい
ないサセプタ５１のウエハ接触面を覆ってクリ−ニング
ガスを極力接触させないようにするから、実施例２７と
同様の効果が得られる。
【０１９６】実施例２９．次に請求項２８記載の発明の
一実施例を説明する。図３６はこの実施例に使用する半
導体製造装置の断面図である。４２９ａはガスノズル６
の下部に接続した不活性ガス導入配管、４２９ｂはサセ
プタ５１，断熱材４０４により装置本体４０１が上下に
分離されたうちの上側の壁に接続した不活性ガス導入管
である。４３０はサセプタ５１のなかに空けた不活性ガ
スを流す不活性ガス導入路である。なお、他の構成は実
施例２７と同様である。
【０１９７】上記のように構成された半導体製造装置に
おいて、クリ−ニングガスを流したとき、不活性ガス導
入管４２９ｂに不活性ガスを供給すれば、不活性ガス導
入路４３０を介して余剰堆積物の付着してないサセプタ
５１のウエハ接触面周辺に不活性ガスを供給でき、サセ
プタ５１のウエハ接触面でのクリ−ニングガス濃度を下
げることができる。したがって、サセプタ５１のウエハ
接触面へのクリーニングガスの接触の確率あるいはその
程度をさらに低減できる。
【０１９８】実施例３０．次に請求項３０記載の発明の
一実施例を説明する。図３７は本実施例の半導体製造装
置の断面図である。なお、図５９に示す従来の装置と同
様の（あるいは相当する）構成要素については同符合を
付し説明を省略する。図３７において、混合室５０３
と、この混合室５０３を覆い反応温度に加熱する混合室
用ヒータ５０７と、混合室の圧力をモニタする圧力ゲー
ジ７１５等から構成されている。
【０１９９】なお、７１６は混合室５０３からの混合ガ
スを反応空間３に送り込むための混合ガス供給管で、こ
の混合ガス供給管７１６には圧力調整弁５１１が介装さ
れている。すなわち、混合室５０３は、混合ガス供給管
７１６および圧力調整弁５１１を介して反応室２内の反
応空間３に連通されることになる。また、混合室５０３
には反応ガス供給管５０１，５０２が接続されている。
これらの反応ガス供給管５０１，５０２のガス導出口は
混合室５０３の下部にそれぞれ開口している。
【０２００】また図３７において、混合室５０３内に衝
突板５１２を間隔をおいて複数枚配置することで、混合
室５０３の下部から上部へ向う反転式通路を形成して構
成されている。
【０２０１】次にこの半導体製造装置の動作を説明す
る。まず、半導体ウエハ１が配置された反応空間３内を
成膜に要する温度，圧力とするとともに、混合室５０３
内を反応ガスどうしが反応する温度に高める。そして、
反応ガスであるジクロロシランおよびアンモニアを反応
ガス供給管５０１，５０２を介して混合室５０３に導入
する。
【０２０２】このようにすると、混合室５０３から反転
式通路を通って上部に向うガス流が生じる。すると、反
応ガスどうしが混合室５０３内で混合されて反応し、ダ
ストのもととなる塩化アンモニウムが生成される。この
塩化アンモニウムは、混合室５０３内で固化されるとと
もに前記ガス流に乗って混合室５０３内の反転式通路を
通され、衝突板５１２に付着する。すなわち、塩化アン
モニウムが衝突板５１２によって補集された後の混合ガ
スのみが、混合室５０３から混合ガス供給管７１６およ
び圧力調整弁５１１を通って反応空間３に供給されるこ
とになる。
【０２０３】そして、混合室５０３から反応空間３に前
記混合ガスが導入されることによって、半導体ウエハ１
に窒化ケイ素膜が形成されることになるが、前述したよ
うにこの混合ガスは、主にアンモニアおよびシリラミン
系（ＳｉＮx Ｈy ）に改質されているため、反応空間３
内のダストを従来よりも少なくし、しかも反応室壁（反
応室２の壁）の温度を従来の装置より低く設定すること
ができるとともに、反応空間３内の圧力も従来よりも高
めるというようにプロセス条件を最適な条件に設定する
ことができる。
【０２０４】実施例３１．次に請求項３０記載の発明の
他の実施例を説明する。図３８は本実施例の半導体製造
装置の断面図である。図３８において、７２１は混合室
５０３内に生じる副生成物（塩化アンモニウム）を凝集
させる凝集装置である。この凝集装置７２１は、この場
合超音波発生器からなり、混合室５０３の底部に密着し
て固定されている。
【０２０５】このように凝集装置７２１を混合室５０３
に装着した本実施例であると、混合室５０３内で生成さ
れる塩化アンモニウム粒子が互に凝集し、その粒径が大
きくなるため、塩化アンモニウムを効率よく補集するこ
とができる。
【０２０６】実施例３２．次に請求項３０記載の発明の
他の実施例を説明する。図３９は本実施例の半導体製造
装置の断面図である。図３９において、７２２は反応空
間３を迂回して混合ガス供給管７１６と反応ガス排気路
７とを連通するバイパス管である。このバイパス管７２
２は、一端が三方弁７２３を介して混合ガス供給管７１
６に連通され、他端が反応ガス排気路７に連通されてい
る。前記三方弁７２３は、混合室５０３から流れ出た混
合ガスを反応空間３側とバイパス管７２２とに選択的に
流す従来周知の構造のものが採用されている。
【０２０７】このように構成すると、混合室５０３内に
堆積した塩化アンモニウムを三方弁７２３およびバイパ
ス管７２２を介して排気系に排出させ、補集機能を再生
させることができる。すなわち、塩化アンモニウムの堆
積により混合ガスの流量が低下したとき、三方弁７２３
のバスをバイパス管７２２側へ切換え、この状態で混合
室５０３を混合室用ヒータ５０７により２００℃以上に
加熱する。これによって、塩化アンモニウムが昇華され
て排気装置（排気ポンプ）によって装置外に排出され
る。したがって、混合室５０３で副生成物補集機能を長
期にわたって維持できる。
【０２０８】実施例３３．次に請求項３０記載の発明の
他の実施例を説明する。図４０は本実施例の半導体製造
装置の断面図である。図４０において、７２４はガス滞
留槽である。そして、混合ガス供給管７１６の下流端が
このガス滞留槽７２４の下部に開口している。また、ガ
ス滞留槽７２４の上部は連通管７２６を介して反応空間
３に連通している。
【０２０９】このようにガス滞留槽７２４を反応空間３
と混合室５０３との間に介装すると、補集しきれなかっ
た微細粒子状の塩化アンモニウムがガス滞留槽７２４で
沈降され除去される。したがって、塩化アンモニウムは
反応空間３へ殆ど流入しなくなり、さらにダストの少な
い良質な反応雰囲気を得ることができる。
【０２１０】実施例３４．次に請求項２９，３０，３５
記載の発明の一実施例を説明する。図４１はこの実施例
の窒化膜形成方法に使用する半導体製造装置である。図
４１において、５０１および５０２は反応ガス供給管、
５０３は反応室２の手前に設けられた混合室、５０７は
混合室用ヒータ、５０８は反応室壁加熱ヒータ、５０９
は水冷機構、５１１は反応室２と混合室５０３を連絡す
る管路に設けられた圧力調整弁である。
【０２１１】本例の窒化膜形成方法は、上記装置におい
て、まず混合室５０３の温度を例えば２０℃程度の低温
に保持し、反応室２の圧力を所定の処理圧力（通常１〜
１００Torr）に保ちつつ、反応ガス供給管５０１，５０
２から反応ガス、例えばジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ
2 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）を流すことにより行なう。
【０２１２】すると、これらガスは混合室５０３で反応
し塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）とＳｉ−Ｎ−Ｈ化合
物を生成する。そしてほとんどの塩化アンモニウムが混
合室５０３内で固化し、Ｓｉ−Ｎ−Ｈ化合物を大部分と
するガスのみが反応室２に送られてウエハ加熱源４で加
熱された半導体ウエハ１上もしくは反応空間３で分解さ
れ半導体ウエハ１上に純度の高いＳｉＮ膜を形成する。
このため、反応室２の壁を高温に加熱しなくても、反応
室２内に塩化アンモニウムが付着することはなく、又、
反応室２を塩素により腐食される恐れのない高価な材料
で構成する必要がなくなる。
【０２１３】というのは、前述の図５８の飽和蒸気圧線
図からわかるように、塩化アンモニウムは、２０℃程度
の低温では１×１０ー4Torr程度の圧力でしかガス状態で
存在しない。すなわち通常枚葉式で用いる反応室圧力１
〜１００Torrではほとんどガス状態で存在できず混合室
５０３内で固化するのである。ところが、Ｓｉ−Ｎ−Ｈ
化合物はこの条件でも大部分がガス状態で存在し、反応
室２へ輸送されることになる。
【０２１４】図４２は、上記方法により反応室圧力３０
Torrの条件で作製されたＳｉＮ膜の組成をオージェ電子
分光分析法で分析した結果である。この図４２からわか
るように、塩素等の不純物を含まない良質なＳｉＮ膜が
形成されている。また、この膜の屈折率をエリプソメト
リーで評価した結果は、１．９８であり、化学量論組成
のＳｉ3 Ｎ4 膜と同程度であった。一方、図４３は、混
合室５０３に堆積した白色固形物をｘ線回折した結果で
あるが、大部分が塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）であ
ることを示している。
【０２１５】なお、ここで生成されるＳｉ−Ｎ−Ｈ化合
物は、ＳｉＮＨ5 、ＳｉＮ2 Ｈ6 、ＳｉＮ3 Ｈ7 、Ｓｉ
Ｎ4 Ｈ8 の単体や混合物であり、この生成物を別途作製
して貯蔵しておき、原料として用いても良い。また、精
製が不十分であると例えばＳｉＮＨ4 Ｃｌ、ＳｉＮＨ6
Ｃｌ、ＳｉＮ2 Ｈ7 Ｃｌ2 等が混じることもある。
【０２１６】実施例３５．次に請求項３１記載の発明の
一実施例を説明する。この実施例の窒化膜形成方法は、
図４１に示す装置を使用した実施例３４の方法におい
て、混合室５０３の温度を３０〜１８０℃のある一定温
度、例えば１００℃程度（Ｔ１）に保持して薄膜形成を
行なうものである。この方法であると、混合室５０３に
おいてガス状態で安定なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物が生成さ
れ、成膜された膜の膜厚再現性が良くなる。
【０２１７】というのは、図４４に示された加熱重量変
化の測定結果から分るように、実施例３４の方法により
混合室５０３に生成した白色固形物には、３００℃に加
熱しても気化しない固形物が２０％程存在する。赤外分
光分析で調査するとこの残った固形物はＳｉ化合物であ
る。ところが、図４５に示された加熱重量変化の測定結
果から分るように、本実施例の方法において混合室５０
３に生成した白色固形物は、３００℃に加熱すると全て
ガス化し固形物は残らなかった。
【０２１８】すなわち、少し加熱しながら混合すること
により、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 とＮＨ3 の反応が促進され、ガ
ス状態で安定なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物が形成できているの
である。そして、この条件で作製されたＳｉＮ膜の特性
は実施例３４の時と同じであるが、実施例３４では成膜
した膜の膜厚再現性があまり良くなかったのに対し、こ
の実施例では±１％以下のばらつきに抑えることができ
た。
【０２１９】実施例３６．次に請求項３３記載の発明の
一実施例を説明する。実施例３５の様に混合室５０３の
温度を上昇させるとガスとして存在できるＮＨ4 Ｃｌの
圧力が上昇し、混合室温度が２０℃の時と比較して多く
のＮＨ4 ＣｌがＮＨ3 ＋ＨＣｌの形で反応室に流入し、
反応室壁へのＮＨ4 Ｃｌの付着が発生する。そこで、本
実施例では、図４１の装置において、反応室壁温をヒー
タ５０８を用いて前記温度Ｔ１に保持しつつ、水冷機構
５０９で反応室２の排気側に設けられた後段トラップ９
の内壁を３０℃以下に保持して処理を行なう。
【０２２０】すると、混合室５０３より流入したＮＨ4
Ｃｌは反応室２内で固化すること無く後段トラップ９へ
輸送されて、この後段トラップ９で固化する。すなわ
ち、混合室５０３の温度を若干上昇させていながら、反
応室でのＮＨ4 Ｃｌ凝着をほぼ完全に防ぐことができる
ので、膜厚の再現性向上の効果とともに、連続的に基板
への成膜を実施してもＮＨ4 Ｃｌが基板上に飛散して膜
質に悪影響を及ぼすこともないという効果が得られる。
なお、温度Ｔ１は１８０℃以下であるため、この加熱を
行っても真空シールには従来通りＯーリング材を用いる
ことができるし、また反応室２を塩素により腐食される
恐れのない高価な材料で構成する必要もない。
【０２２１】実施例３７．次に請求項３２記載の発明の
一実施例を説明する。実施例３４において、例えば反応
室２の処理圧力Ｐ２が３Torr程度と比較的低い場合、混
合室５０３の圧力を反応室２の圧力と同程度に保持する
と混合室５０３内でのガス同志の衝突確率が低下し、十
分なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物の生成が行えなくなる。そこ
で、本実施例は、実施例３４の方法において、図４１の
装置における圧力調整弁５１１を作動させ、混合室５０
３の圧力Ｐ１を２０Torr以上、例えば３０Torrと高く保
持して薄膜形成処理を行なうものである。
【０２２２】この方法であると、反応室２の処理圧力Ｐ
２が低い場合でも、混合室内で多くのガス衝突を起こす
ことができ、十分なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物の生成が可能に
なる。従って、比較的反応室圧力が低い場合でも膜厚等
が安定なＳｉＮ成膜が可能となる。
【０２２３】実施例３８．次に請求項３４記載の発明の
一実施例を説明する。実施例３４において、例えば作製
したＳｉＮ膜の純度を向上させるためには、Ｓｉ−Ｃｌ
結合を十分に取り除く必要がある。また、例えば作製し
た膜の立体形状への被覆率を向上させるためには、反応
性に富む付着し易い成膜前駆体は取り除く必要がある。
【０２２４】そこで本実施例では、図４６に示すよう
に、図４１の装置における混合室を高温室５０３ａと低
温室５０３ｂの２室よりなる構成とし、高温混合室用ヒ
ータ５０７ａにより高温室５０３ａを２００℃以上の温
度に設定し、低温混合室用ヒータ５０７ｂにより低温室
５０３ｂを１８０℃以下の温度に設定して処理を行な
う。
【０２２５】このようにすると、反応ガスとアンモニア
は高温室５０３ａにおいて十分に混合されるとともに急
速に反応し、ほぼ１００％に近いＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物が
生成される。一方、低温室５０３ｂでは、極微量残った
反応性に富む物質等をトラップ除去する。従って、反応
室２における反応では、付き回り性の良い極めて高純度
な薄膜が作製され、しかも前述した実施例３４，３５等
の効果も維持される。
【０２２６】図４７は、高温室５０３ａの温度２５０
℃、低温室５０３ｂの温度１５０℃、反応室圧力３Torr
で作製したＳｉＮ膜の微小ホールへのＳｉＮ膜堆積結果
を示す断面写真を図面化したものである。微小ホールの
底でも表面の９７％以上の堆積量が確保できている。ま
た、この膜の不純物を調べてみた結果、きわめて高感度
なＳＩＭＳ分析でも、塩素（Ｃｌ）等が含まれていない
ことが判明した。
【０２２７】実施例３９．次に請求項２９〜３３記載の
発明における混合室の詳細な実施例を説明する。図４８
は実施例３４〜３７に用いる混合室５０３の内部構造の
一例を示す構造図である。図４８において、５１２は間
隔の大きな衝突板、５１３，５１５は多孔板、５１４は
トラップ部、５１６はガス吹出し口である。
【０２２８】この混合室において、反応ガス供給管５０
１，５０２より導入された反応ガスは間隔の大きな衝突
板５１２に当たりながら拡散し、多孔板５１３を通って
多数の衝突板が密集したトラップ部５１４に入る。トラ
ップ部５１４では、ガスはジグザグ状に衝突板に当た
り、塩化アンモニウムを固化させながら多孔板５１５に
進み、塩化アンモニウムを除去された状態でガス吹き出
し口５１６に達し、反応室２へ輸送される。この混合室
５０３の温度は、外周より加熱するマントルヒータ５０
７（混合室加熱用ヒータ）で温度制御される。
【０２２９】実施例４０．次に請求項３４記載の発明に
おける混合室の他の実施例を説明する。図４９はこの実
施例３８に用いる混合室５０３の内部構造の一例を示す
構造図である。図４８に示した混合室との違いはガス導
入部にある。すなわち、図４９において、５１７はガス
導入部に設けられたミキシング部（混合室を構成する１
室）、５１８はミキシング部を加熱する加熱ヒータであ
る。
【０２３０】この混合室では、反応ガス供給管５０１，
５０２より導入された反応ガスはまずミキシング部５１
７で十分に混合される。この際ミキシング部５１７は、
加熱ヒータ５１８により、混合室加熱ヒータ５０７とは
独立に２００℃以上に加熱できるので、実施例３８で説
明した同様の効果が奏される。
【０２３１】実施例４１．次に請求項２９〜３５記載の
発明に用いる半導体製造装置全体の詳細な実施例を説明
する。図５０は実施例３４〜４０に示したシステムに関
し、全体の内部構造の一例を示したものである。図５０
において、５０３は実施例４０にて説明した図４９に示
す混合室、５２１はこの混合室５０３のガス吹出し口を
ガスノズル６に接続する輸送配管、５１９は混合室５０
３内の圧力を計測する混合室圧力計、５２０は輸送配管
５２１を加熱する配管加熱ヒータである。また、９は前
述した後段トラップであり、５２３は冷却多孔板、５２
４は冷却衝突板である。
【０２３２】この装置では、圧力調整弁５１１と圧力計
５１９を用いて、混合室５０３の圧力を反応室２とは独
立に所望の値に制御できる。また、輸送配管５２１は塩
化アンモニウムが堆積しないように配管加熱ヒータ５２
０で混合室５０３より数度以上高い温度に制御できる。
【０２３３】そして、輸送されてきたガスはガスノズル
６を通して、ウエハ加熱源４で加熱されたサセプタ５１
に設置された半導体ウエハ１に均一に吹き付けられ、窒
化膜を堆積する。反応後のガス及び反応しきれなかった
ガスは、反応ガス排気路７を通じて後段トラップ９に入
る。後段トラップ９では、ガスが水冷機構で冷却された
冷却多孔板５２３および冷却衝突板５２４を通ることに
よって、残った塩化アンモニウムが固化して除去され
る。このトラップ機構は図４８に示した塩化アンモニウ
ムのトラップと同一であるが、水冷により３０℃以下の
低温に保持された冷却多孔板５２３や冷却衝突板５２４
を用いているので、図５８からわかるように、この後段
トラップ９を通した排気ガスに塩化アンモニウムはほと
んど含まれない。なお本実施例では、混合室５０３に図
４９の構造を用いたが、図４８の構造を用いても良い。
【０２３４】実施例４２．次に請求項３６記載の発明の
一実施例を説明する。実施例３４〜４０では、ジクロロ
シラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）を用
いてＳｉＮ膜を形成する場合を説明したが、本実施例
は、反応ガスとして四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とアン
モニア（ＮＨ3 ）を用いて、窒化チタニウム（ＴｉＮ）
膜を形成するものである。
【０２３５】この場合においても、上述した実施例３４
〜４０の方法で、良好なて窒化チタニウム（ＴｉＮ）膜
を形成することができる。ただし、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 を出
発点とするＳｉＮ膜の場合と違い、ＴｉＣｌ4 には水素
（Ｈ）が含まれていないので、安定なＴｉ−Ｎ−Ｈ化合
物を形成するために、水素（Ｈ）ドナーとして水素ガス
を新たに加えることが必要である。
【０２３６】実施例４３．次に請求項３７〜４０記載の
発明の一実施例を説明する。図５１はこの実施例におけ
るガスノズルの構成を説明する断面図、図５２は図５１
のガスノズルを使って成膜した薄膜の膜厚分布を示すも
のである。図５１において、１は半導体ウエハ５１はサ
セプタ、４はウエハ加熱源、６０４は第１の反応ガスの
流入口、６０５は第２の反応ガスの流入口、６０６は混
合ガス輸送路、６はガスノズル、３は反応空間、７は反
応ガス排気路、６１０はツイスト状反応ガス混合部、６
１１は拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路、６
１２は第２の反応ガスの噴射口である。
【０２３７】次に動作を説明する。上記のように構成さ
れたシリコン窒化膜を形成するための枚葉式減圧ＣＶＤ
装置においては、例えば第１の反応ガスとしてＮ2 ガス
で希釈されたＮＨ3 ガスが用いられ、それぞれ流量とし
て例えば５５０ｓｃｃｍ、４０ｓｃｃｍが供給される。
そして、この第１の反応ガスは厚みが薄く絞られた拡大
部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１に導かれ
る。
【０２３８】第２の反応ガスとしてはＳｉＨ2 Ｃｌ2 ガ
スが用いられ、流量として前記第１の反応ガスよりも少
ない流量（例えば１０ｓｃｃｍ）が供給される。この第
２の反応ガスは第２の反応ガスの噴射口６１２を通して
先の拡大部・狭小部を設けた第１の反応ガス流路６１１
に供給され、第１の反応ガスと混合される。この混合さ
れた反応ガスは、さらに混合を促進するためにツイスト
状反応ガス混合部６１０に導入され、この後、混合ガス
輸送路６０６、ガスノズル６を通して半導体ウエハ１に
向けて噴射供給される。半導体ウエハ１はウエハ加熱源
４で７００℃程度に加熱されたサセプタ５１の上に設置
されており、供給されたガスは半導体ウエハ１上で分解
反応した後、反応ガス排気路７から排出・処理される。
【０２３９】本装置によると、反応ガスの流れベクトル
や線流速を急激に変化させることによりせん断力を働か
せ、渦を形成して反応ガスの混合を促進できるととも
に、この流路をコンパクトな容積の中に納められる。こ
れにより複数の反応ガスの十分な混合をガスノズル手前
の小スペースの中に実現して、均一な膜厚分布を有する
薄膜が形成できる。
【０２４０】図５２は、反応圧力を３０Torrとして、上
記装置により成膜した６インチウエハの面内膜厚分布を
示している。従来のノズルにより成膜した時の膜厚分布
である図６４と比較して改善されていることがわかる。
【０２４１】なお、上記実施例では、拡大部・狭小部を
設けた第１の反応ガス流路６１１とこれに直交する方向
の第２の反応ガス６１２の噴射口からなるノズル系、お
よびツイスト状反応ガス混合部６１０からなるノズル系
から混合部を構成しているが、どちらか一方でもよい。
また、これらのノズル系はガスノズル６とともに半導体
ウエハ１に対向するように設置されているが、半導体ウ
エハ１と平行に設置して反応ガスを横方向から半導体ウ
エハ１に向けて流してもよい。
【０２４２】また、上記ノズル系は、副生成物のＮＨ4
Ｃｌがこのノズル系において固化せず、かつ主反応生成
物ＳｉＮがこのノズル系において形成されないように、
１００℃〜６００℃の範囲で加熱しておくことが好まし
い。
【０２４３】実施例４４．次に請求項３８記載の発明の
他の実施例を説明する。この実施例は、拡大部・狭小部
を設けた第１の反応ガス流路６１１と、これと交差する
方向の第２の反応ガスの噴射口６１２からなるノズル系
として、図５３に示す構造のノズルを用いたものであ
る。この場合も前記実施例４３と同様の作用効果が奏さ
れる。
【０２４４】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ウエハ真
空チャック装置におけるウエハ真空吸着用の溝がブロッ
ク状に設けられている構成としたので、例えばウエハの
反り等により一部の溝の気密が破れても、他の溝の真空
度の低下を抑えることができ、ウエハの吸着状態を維持
できる。このため、ウエハの落下等の不具合が防止され
るという効果がある。
【０２４５】請求項２記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるウエハ真空吸着用の溝がブロック
状に設けられ、しかも各溝の排気抵抗が異なる構成とし
たので、特に気密の破れ易い溝の排気抵抗を小さくする
ことによって、例えばウエハの反り等により一部の溝の
気密が破れても、他の溝の真空度の低下を抑えることが
でき、ウエハの吸着状態を維持できる。このため、ウエ
ハの落下等の不具合が防止されるという効果がある。
【０２４６】請求項３記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるウエハ真空吸着用の溝がブロック
状に設けられ、しかも内側ブロックの排気抵抗と外側ブ
ロックの排気抵抗でどちらか一方を他方よりも大きくし
たため、特に気密の破れ易い溝の排気抵抗を小さくする
ことによって、例えばウエハの反り等により一部の溝の
気密が破れても、他の溝の真空度の低下を抑えることが
でき、ウエハの吸着状態を維持できる。このため、ウエ
ハの落下等の不具合が防止されるという効果がある。
【０２４７】請求項４記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるウエハ真空吸着用の溝がブロック
状に設けられているから、例えばウエハの反り等により
一部の溝の気密が破れても、他の溝の真空度の低下を抑
えることができ、ウエハの吸着状態を維持できる。この
ため、ウエハの落下等の不具合が防止されるという効果
がある。
【０２４８】請求項５記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるウエハ真空吸着用の外側溝と内側
溝は、独立に設けらしかも排気抵抗が異なるため、特に
気密の破れ易い溝の排気抵抗を小さくすることによっ
て、例えばウエハの反り等により一部の溝の気密が破れ
ても、他の溝の真空度の低下を抑えることができ、ウエ
ハの吸着状態を維持できる。このため、ウエハの落下等
の不具合が防止されるという効果がある。
【０２４９】請求項６記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるウエハ真空吸着用の各溝が独立に
設けられ、しかも独立に排気されるため、例えばウエハ
の反り等により一部の溝の気密が破れても、他の溝の真
空度を保持し、ウエハの吸着状態を確実に維持できる。
このため、ウエハの落下等の不具合が防止されるという
効果がある。
【０２５０】請求項７記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置における独立に設けられた各溝が共通のポ
ンプで排気される構成としので、高価な真空ポンプが１
台ですむ。このため、ウエハの落下等の不具合が防止さ
れるとともに、装置を安価にできるという効果がある。
【０２５１】請求項８記載の発明によれば、ウエハ真空
チャック装置におけるガスノズルの孔に対応して真空チ
ャックの真空吸引孔が配設された構成としたので、半導
体ウエハにおけるガスノズルの孔の付近の膜厚が比較的
薄くなる性質と、真空吸引孔の付近の膜厚が比較的薄く
なる性質が打消し合って、ウエハ上に形成される膜厚の
均一度が向上する。このため、製造される半導体の歩留
り及び品質が向上するという効果がある。
【０２５２】請求項９記載の発明によれば、半導体製造
装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温部が存
在する熱源室との間に仕切り部材を設けた構成としの
で、反応ガスの熱源室への拡散や熱源室からの金属汚染
を防ぐことができる。このため、製造される半導体の歩
留り及び品質が向上するという効果がある。
【０２５３】請求項１０記載の発明によれば、半導体製
造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温部が
存在する熱源室との間に仕切り部材を設けた構成とした
ので、反応ガスの熱源室への拡散や熱源室からの金属汚
染を防ぐことができる。また、熱源室の気体の種類を調
整できるのでウエハ加熱源と仕切り部材間の気体の熱伝
導効果を増減することができる。このため、膜材料の純
度の向上及びウエハの温度分布の均一化（膜厚の均一
化）を図って、半導体の歩留り及び品質を向上させるこ
とができるとともに、熱源の反応ガスによる腐食等の不
具合を防止できるという効果がある。
【０２５４】請求項１１記載の発明によれば、半導体製
造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温部が
存在する熱源室との間に仕切り部材を設け、しかも両空
間より圧力の低い空間を設けた構成としたので、反応ガ
スの熱源室への拡散や高温部からの金属汚染を防ぐこと
ができる。このため、膜材料の純度の向上を図って、半
導体の歩留り及び品質を向上させることができるととも
に、熱源の反応ガスによる腐食等の不具合を防止できる
という効果がある。
【０２５５】請求項１２記載の発明によれば、半導体製
造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温部が
存在する熱源室との間に仕切り部材を設け、しかもその
仕切り部材に両空間より圧力の低い空間を設けた構成と
したので、反応ガスの熱源室への拡散や高温部からの金
属汚染を防ぐことができる。また、熱源室の気体の圧力
を調整できる構成としたのでウエハ加熱源と仕切り部材
間の気体の熱伝導効果を増減することができる。このた
め、膜材料の純度の向上及びウエハの温度分布の均一化
（膜厚の均一化）を図って、半導体の歩留り及び品質を
向上させることができるとともに、熱源の反応ガスによ
る腐食等の不具合を防止できるという効果がある。
【０２５６】請求項１３記載の発明によれば、半導体製
造装置における反応空間とウエハ加熱源などの高温部が
存在する熱源室との間に仕切り部材を設け、しかもその
仕切り部材に両空間より圧力の低い空間を形成した構成
としたので、反応ガスの熱源室への拡散や高温部からの
金属汚染を防ぐことができる。また、ウエハの保持機構
が真空チャック方式であるため、熱源室と反応空間より
も圧力の低い空間の真空排気と真空チャック方式の真空
排気を兼ねることによりウエハを保持できる。このた
め、膜材料の純度の向上を図って、半導体の歩留り及び
品質を向上させることができるとともに、装置の構成を
簡素にして半導体の生産コストを低減することができる
という効果がある。
【０２５７】請求項１４記載の発明によれば、半導体製
造装置における仕切り部材が真空チャック板で構成され
るため部材の供用化が図れる。このため、装置の構成を
簡素にして半導体の生産コストを低減することができる
という効果がある。
【０２５８】請求項１５記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるウエハ保持機構が真空チャック方式であ
り、真空チャック板とウエハ面間の圧力を変化すること
により、真空チャック板とウエハ間の気体の熱伝導効果
を増大できる構成としたので、ウエハ加熱源の高温化を
防止できる。このため、加熱のための消費電力を低減
し、また加熱源の寿命を増加させることができるという
効果がある。
【０２５９】請求項１６記載の発明によれば、半導体製
造装置における仕切り部材を熱伝導率の高い部材で構成
したので、仕切り部材面内の温度分布均一性が向上しウ
エハ面内温度分布均一性が向上する。このため、膜厚等
が均一で良質な半導体が得られるという効果がある。
【０２６０】請求項１７記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるウエハ加熱源から放射される赤外線によ
りウエハが直接加熱できる構成としたので、急速高温加
熱ができる。このため、処理時間を短縮し、半導体の生
産性を高めることができるという効果がある。
【０２６１】請求項１８記載の発明によれば、半導体製
造装置における仕切り部材面内の熱抵抗を調整できる構
成としたので、仕切り部材の温度分布均一性が向上し、
ウエハ面内温度分布均一性が向上する。このため、膜厚
等が均一で良質な半導体が得られるという効果がある。
【０２６２】請求項１９記載の発明によれば、半導体製
造装置における、仕切り部材とウエハ加熱源であるヒー
タとの間の面内の熱抵抗を調整でき、また、ヒータ側面
から放射される赤外線を取り込み可能な構成としたの
で、仕切り部材の温度分布均一性が向上し、ウエハ面内
温度分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一で
良質な半導体が得られる。
【０２６３】請求項２０記載の半導体製造装置において
は、仕切り部材を少なくとも２部材で構成しているた
め、仕切り部材面内の温度分布均一性が向上しウエハ面
内温度分布均一性が向上する。このため、膜厚等が均一
で良質な半導体が得られるという効果がある。
【０２６４】請求項２１記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるウエハ加熱源と仕切り部材の少なくとも
一方を回転可能な構成としたので、ウエハ加熱源の円周
方向の発熱分布不均一を矯正し、仕切り部材の温度分布
均一性が向上しウエハ面内温度分布均一性が向上する。
このため、膜厚等が均一で良質な半導体が得られるとい
う効果がある。
【０２６５】請求項２２記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるガスシール部内側の溝を排気しているか
ら、ガスシール部から反応室までの上下フランジ面の隙
間部分の圧力を、Ｏリング冷却のため低下した温度にお
ける反応副生成物の飽和蒸気圧以下にすることができる
構成としたので、反応副生成物を個体として付着させる
ことなく排出することができる。このため、反応副生成
物のガスシール部への目詰り等の不具合が回避されると
いう効果がある。
【０２６６】請求項２３記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるガスシール部内側のガスシール部に近い
方の溝を排気し、他方の溝には不活性ガスを導入できる
構成としたので、ガスシール部から反応室までの上下フ
ランジ面の隙間部分の圧力を、Ｏリング冷却のため低下
した温度における反応副生成物の飽和蒸気圧以下にする
ことができるうえに、反応室から流入する反応ガスの流
入量を抑制しつつ、反応副生成物を個体として付着させ
ることなく、排出することができる。このため、反応副
生成物のガスシール部への目詰り等の不具合をさらに信
頼性高く回避できるという効果がある。
【０２６７】請求項２４記載の発明によれば、半導体製
造装置における反応ガスとして副生成物を発生しやすい
ガス、例えば塩素系ガスとアンモニアガスを用いている
ため、反応副生成物を個体として付着させることなく排
出して目詰り等を防止する効果が特に顕著となるという
効果がある。
【０２６８】請求項２５記載の発明によれば、半導体製
造装置におけるガスシール部内側に設けた溝を真空排気
するためのポンプを真空チャック用のポンプと兼ねた構
成としたので、反応副生成物を個体として付着させるこ
となく排出して目詰り等を防止する効果があるととも
に、構成が簡単になるという効果がある。
【０２６９】請求項２６記載の発明によるガスクリーニ
ング方法におけるカバーは、余剰堆積物の付着していな
いサセプタのウエハ接触面へのクリ−ニングガスの接触
を阻止する。このため、サセプタのクリーニングによる
腐食を防止し、装置の寿命を延すことができるという効
果がある。
【０２７０】請求項２７記載の発明によるガスクリーニ
ング方法における反応ガスヘッドは、余剰堆積物の付着
していないサセプタのウエハ接触面へのクリ−ニングガ
スの接触を阻止する。このため、サセプタのクリーニン
グによる腐食を防止し、装置の寿命を延すことができる
という効果がある。
【０２７１】請求項２８記載の発明によるガスクリーニ
ング方法では、余剰堆積物の付着していないサセプタの
ウエハ接触面に不活性ガスを供給でき、サセプタのウエ
ハ接触面におけるクリーニングガス濃度を下げることが
できる。このため、サセプタのクリーニングによる腐食
をさらに信頼性高く防止し、装置の寿命を延すことがで
きるという効果がある。
【０２７２】請求項２９記載の発明による薄膜形成方法
では、混合室内で反応ガス（Ｍ−Ｎ−Ｈガス）とアンモ
ニアが反応して副生成物が生じ、反応室には副生成物が
除去された混合ガスが供給される。このため、反応室内
の副生成物の分圧が極めて低く抑えられて、副生成物の
固化，付着抑制のために反応室壁温の温度を高く設定す
る必要がなくなり、反応室の構造材に安価で加工し易い
金属材料が使用できるようになる。したがって、半導体
の品質向上を図るとともに、生産コストを低減すること
ができるという効果がある。
【０２７３】請求項３０記載の発明による薄膜形成方法
では、混合室内でドナーガスとアンモニアがあらかじめ
反応し、副生成物が混合室でトラップされ、新たな反応
ガス（ＭＮx Ｈy で構成されるガス）が生成して反応室
に輸送される。このため、反応室内の副生成物の分圧が
極めて低く抑えられて、副生成物の固化，付着抑制のた
めに反応室壁温の温度を高く設定する必要がなくなり、
反応室の構造材に安価で加工し易い金属材料が使用でき
るようになる。したがって、半導体の品質向上を図ると
ともに、生産コストを低減することができるという効果
がある。
【０２７４】請求項３１記載の発明による薄膜形成方法
では、混合室及び反応室の温度を３０℃以上１８０℃以
下のある一定温度Ｔ１に設定したから、混合室において
ガス状態で安定なＳｉ−Ｎ−Ｈ化合物が生成され、成膜
された膜の膜厚再現性が良くなる。したがって、半導体
のさらなる品質向上を図ることができるという効果があ
る。
【０２７５】請求項３２記載の発明による薄膜形成方法
では、混合室と反応室の間に圧力調整弁を具備して、混
合室と反応室の圧力を独立に制御でき、反応室圧力Ｐ２
が２０Torr以下で使用されるときに混合室の圧力Ｐ１を
反応室の圧力Ｐ２に関係なくＰ１＞２０Torrに設定する
から、反応室２の処理圧力Ｐ２が低い場合でも、混合室
内で多くのガス衝突を起こすことができ、十分なＳｉ−
Ｎ−Ｈ化合物の生成が可能になる。従って、比較的反応
室圧力が低い場合でも膜厚等が安定なＳｉＮ成膜が可能
となる。したがって、半導体のさらなる品質向上を図る
ことができるという効果がある。
【０２７６】請求項３３記載の発明による薄膜形成方法
では、反応室の後に３０℃以下に温度調節された接ガス
壁面を有するトラップ室を具備し、混合室の温度をＴ１
に設定し、混合室以降トラップ室までの接ガス壁面をＴ
１以上の温度に保持するから、混合室でトラップしきれ
なかった副生成物も反応室では固化せず、反応室の後の
トラップ室において補集される。したがって、形成され
る薄膜のさらなる良質化、ひいては半導体のさらなる品
質向上を図ることができるという効果がある。
【０２７７】請求項３４記載の発明による薄膜形成方法
では、混合室が２室で構成され、ガス導入側の温度が２
００℃以上の温度Ｔ３に設定されるから、混合室のガス
導入側の１室で新たな反応ガスが十分に生成して反応室
に輸送され、一方副生成物は混合室の２室において補集
される。したがって、形成される薄膜のさらなる良質
化、ひいては半導体のさらなる品質向上を図ることがで
きるという効果がある。
【０２７８】請求項３５記載の発明による薄膜形成方法
では、反応ガスにジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）と
アンモニアを用いるから、特に副生成物が発生し易く、
半導体の品質向上等の効果がさらに顕著となるという効
果がある。
【０２７９】請求項３６記載の発明による薄膜形成方法
では、反応ガスに四塩化チタン（ＴｉＣｌ4 ）とアンモ
ニア（ＮＨ3 ）と水素（Ｈ2 ）を用いるから、特に副生
成物が発生し易く、半導体の品質向上等の効果がさらに
顕著となるという効果がある。
【０２８０】請求項３７記載の発明による半導体製造装
置では、反応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化
させることによりせん断力を働かせ、渦を形成して反応
ガスの混合を促進できるとともに、この流路をコンパク
トな容積の中に納められる。これにより複数の反応ガス
の十分な混合をガスノズル手前の小スペースの中に実現
して、均一な膜厚分布を有する薄膜が形成できる。この
ため、生産コストを低く維持しつつ半導体の品質向上に
貢献できるという効果がある。
【０２８１】請求項３８記載の発明による半導体製造装
置では、反応ガスの流れベクトルや線流速を急激に変化
させることによりせん断力を働かせ、渦を形成して反応
ガスの混合を促進できるとともに、この流路をコンパク
トな容積の中に納められる構成としたので、これにより
複数の反応ガスの十分な混合をコンパクトなガスノズル
手前の小スペースの中に実現して、均一な膜厚分布を有
する薄膜が形成できる。このため、生産コストを低く維
持しつつ半導体の品質向上に貢献できるという効果があ
る。
【０２８２】請求項３９記載の発明による半導体製造装
置では、特に流量の多い反応ガスの流れの中に流量の少
ない反応ガスを導入する構成としたので、双方の反応ガ
スが安定的に反応空間に供給される。このため、生産コ
ストを低く維持しつつさらなる半導体の品質向上に貢献
できるという効果がある。
【０２８３】請求項４０記載の発明による半導体製造装
置では、反応ガス混合時における副生成物の発生が阻止
できる構成としたので、生産コストを低く維持しつつ半
導体の品質向上に貢献できるとともに、副生成物の除去
等のメンテナンス作業の容易化も図れるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の各実施例を包含する半導体装置全体
の概略構成を示す装置全体図である。
【図２】請求項１記載のウエハ真空チャック装置を示す
断面図である。
【図３】請求項１記載のウエハ真空チャック装置を示す
下面図である。
【図４】請求項２記載のウエハ真空チャック装置を示す
断面図である。
【図５】請求項２記載のウエハ真空チャック装置を示す
下面図である。
【図６】請求項３記載のウエハ真空チャック装置を示す
下面図である。
【図７】請求項３記載のウエハ真空チャック装置の他の
例を示す下面図である。
【図８】請求項４記載のウエハ真空チャック装置を示す
下面図である。
【図９】請求項４記載のウエハ真空チャック装置の他の
例を示す下面図である。
【図１０】請求項６記載のウエハ真空チャック装置を示
す断面図である。
【図１１】請求項６記載のウエハ真空チャック装置を示
す断面図である。
【図１２】請求項６記載のウエハ真空チャック装置を示
す下面図である。
【図１３】請求項７記載のウエハ真空チャック装置を示
す断面図である。
【図１４】請求項５記載のウエハ真空チャック装置を示
す断面図である。
【図１５】請求項５記載のウエハ真空チャック装置を示
す下面図である。
【図１６】請求項５記載のウエハ真空チャック装置の他
の例を示す断面図である。
【図１７】請求項５記載のウエハ真空チャック装置の他
の例を示す下面図である。
【図１８】請求項５記載のウエハ真空チャック装置の他
の例を示す断面図である。
【図１９】請求項５記載のウエハ真空チャック装置の他
の例を示す下面図である。
【図２０】請求項８記載のウエハ真空チャック装置の構
成を示す断面図である。
【図２１】請求項８記載の発明の効果を説明する図であ
る。
【図２２】請求項９〜１６記載の半導体製造装置を示す
断面図である。
【図２３】請求項１７記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図２４】請求項１８記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図２５】請求項１９記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図２６】請求項１９記載の半導体製造装置の他の例を
示す断面図である。
【図２７】請求項２０記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図２８】請求項２１記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図２９】請求項９記載の半導体製造装置の他の例を示
す断面図である。
【図３０】請求項９記載の半導体製造装置の他の例を示
す断面図である。
【図３１】請求項２２，２４記載の半導体製造装置を示
す断面図である。
【図３２】請求項２３記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図３３】請求項２５記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図３４】請求項２６記載のガスクリーニング方法に使
用する半導体製造装置を示す断面図である。
【図３５】請求項２７記載のガスクリーニング方法に使
用する半導体製造装置を示す断面図である。
【図３６】請求項２８記載のガスクリーニング方法に使
用する半導体製造装置を示す断面図である。
【図３７】請求項３０記載の半導体製造装置を示す断面
図である。
【図３８】請求項３０記載の半導体製造装置の他の例を
示す断面図である。
【図３９】請求項３０記載の半導体製造装置の他の例を
示す断面図である。
【図４０】請求項３０記載の半導体製造装置の他の例を
示す断面図である。
【図４１】請求項２９〜３３記載の窒化膜形成方法に使
用する半導体製造装置を示す断面図である。
【図４２】請求項２９，３０記載の窒化膜形成方法によ
り形成されたシリコン窒化膜の組成分析結果を示す図で
ある。
【図４３】請求項２９，３０記載の窒化膜形成方法によ
りシリコン窒化膜を形成したとき、混合室に堆積した固
形物のｘ線回析結果を示す図である。
【図４４】請求項２９，３０記載の窒化膜形成方法によ
りシリコン窒化膜を形成したとき、混合室に堆積した固
形物の熱重量変化測定結果を示す図である。
【図４５】請求項３１記載の窒化膜形成方法によりシリ
コン窒化膜を形成したとき、混合室に堆積した固形物の
熱重量変化測定結果を示す図である。
【図４６】請求項３４記載の窒化膜形成方法に使用する
半導体製造装置における混合室を示す断面図である。
【図４７】請求項３４記載の窒化膜形成方法により形成
したシリコン窒化膜の微小ホールへの堆積状況を示す断
面図。
【図４８】請求項２９〜３３記載の窒化膜形成方法に使
用する混合室の内部構造の一例を示す構造図である。
【図４９】請求項３４記載の窒化膜形成方法に使用する
混合室の内部構造の一例を示す構造図である。
【図５０】請求項２９〜３５記載の窒化膜形成方法に使
用する半導体製造装置全体の内部構造の一例を示した図
である。
【図５１】請求項３７〜４０記載の半導体製造装置にお
けるガスノズル周辺の断面図である。
【図５２】請求項３７〜４０記載の半導体製造装置によ
り６インチウエハに形成したシリコン窒化膜の膜厚分布
の測定結果を示す図である。
【図５３】請求項３８，３９記載の半導体製造装置にお
ける第１のガス流路と第２のガス流路の構成を示す図で
ある。
【図５４】従来のウエハ真空チャックの上面図である。
【図５５】従来のウエハ真空チャックの下面図である。
【図５６】従来のバッチ式半導体製造装置を示す図であ
る。
【図５７】従来のバッチ式半導体製造装置における反応
室を示す図である。
【図５８】塩化アンモニウム（ＮＨ4 Ｃｌ）の飽和蒸気
圧線図である。
【図５９】従来のバッチ式半導体製造装置の他の例を示
す図である。
【図６０】従来の枚葉式半導体製造装置を示す図であ
る。
【図６１】従来の半導体製造装置のガスシール構造を示
す図である。
【図６２】従来のガスクリーニング方法における処理温
度と重量増加率の関係を示す図である。
【図６３】従来の枚葉式半導体製造装置を示す図であ
る。
【図６４】従来の半導体製造装置により６インチウエハ
に形成したシリコン窒化膜の膜厚分布の測定結果を示す
図である。
【符号の説明】 １ 半導体ウエハ ２ 反応室 ３ 反応空間 ４ ウエハ加熱源 ５ 仕切り部材（真空チャック） ６ ガスノズル ９ 後段トラップ １０１ 真空チャック本体 １０７ 外側溝 １０８ 内側溝 １１０ 第１の真空吸引路 １１１，１１５，１１９ 真空ポンプ １１４ 第２の真空吸引路 １２０，１２１ 配管 １２５ ブロック溝 １２８ 外側ブロック溝 １２９ 内側ブロック溝 １３１ 外側円周溝 １３２ 内側円周溝 １３７ ガスノズルの孔（反応ガス吹出し口） ２０９ａ，２０９ｂ 圧力の低い領域 ２１５ 熱源室 ３０７，３１１ ガスシール部の溝 ３１６ 真空ポンプ ５０３ 混合室 ５１１ 圧力調整弁 ６１０ ツイスト状流路 ６１１ 反応ガス流路 ６１２ 噴射口
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３７】
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３８】
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３９】
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４０】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５９
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５９】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 和夫 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 大西 寛 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 山西 健一郎 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 佐々木 茂雄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 古森 秀樹 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 江島 泰蔵 福岡市西区今宿東一丁目１番１号 三菱電 機株式会社福岡製作所内 (72)発明者 蔦原 晃一郎 伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機株式会 社北伊丹製作所内 (72)発明者 野口 利彦 福岡市西区今宿東一丁目１番１号 三菱電 機株式会社福岡製作所内 (72)発明者 高浜 享 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 草壁 嘉彦 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 岩本 猛 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内 (72)発明者 小坂 宣之 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術研究所内

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエハを吸着固定する面に、ウエ
    ハ真空吸着用の溝をブロック状に設けたことを特徴とす
    る半導体製造装置における真空チャック装置。
  2. 【請求項２】 半導体ウエハを吸着固定する面に、ウエ
    ハ真空吸着用の溝をブロック状に設け、各溝の排気抵抗
    を各々異ならせたことを特徴とする半導体製造装置にお
    ける真空チャック装置。
  3. 【請求項３】 半導体ウエハを吸着固定する面に、ウエ
    ハ真空吸着用の溝をブロック状に設け、内側の溝の排気
    抵抗と外側の溝の排気抵抗の、どちらか一方を他方より
    も大きくしたことを特徴とする半導体製造装置における
    真空チャック装置。
  4. 【請求項４】 前記ブロック状の溝が円周状の溝である
    ことを特徴とする請求項３項記載の半導体製造装置にお
    ける真空チャック装置。
  5. 【請求項５】 半導体ウエハを吸着固定する面に、ウエ
    ハ外側部真空吸着用の外側溝およびウエハ内側部真空吸
    着用の内側溝を設け、上記外側溝内を真空排気する第１
    の真空吸引路、内側溝内を真空排気する第２の真空吸引
    路、上記両真空吸引路を排気する配管を備え、上記第２
    の真空吸引路と配管で決まる排気抵抗と、上記第１の真
    空吸引路と配管で決まる排気抵抗のどちらか一方を他方
    よりも大きくしたことを特徴とする半導体製造装置にお
    ける真空チャック装置。
  6. 【請求項６】 前記溝を各々別のポンプで独立に排気す
    ることを特徴とする請求項３または４記載の半導体製造
    装置における真空チャック装置。
  7. 【請求項７】 前記溝を１台のポンプで共通に排気する
    ことを特徴とする請求項３または４記載の半導体製造装
    置における真空チャック装置。
  8. 【請求項８】 真空チャックと対の位置にあるガスノズ
    ルの孔に対応させて、真空チャックの真空吸引孔を配設
    したことを特徴とする半導体製造装置における真空チャ
    ック装置。
  9. 【請求項９】 反応室内に半導体ウエハを保持するウエ
    ハ保持機構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加熱
    源とを有し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体ウ
    エハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、前記
    ウエハ加熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間と
    を分離する仕切り部材を設けたことを特徴とする半導体
    製造装置。
  10. 【請求項１０】 前記熱源室内のガス種を単独に変える
    ことができる構成としたことを特徴とする請求項９記載
    の半導体製造装置。
  11. 【請求項１１】 反応室内に半導体ウエハを保持するウ
    エハ保持機構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加
    熱源とを有し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体
    ウエハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、前
    記ウエハ加熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間
    とを分離する仕切り部材を設け、この仕切り部材に熱源
    室と反応空間よりも圧力の低い領域を設けたことを特徴
    とする半導体製造装置。
  12. 【請求項１２】 前記熱源室の圧力を可変としたことを
    特徴とする請求項１１記載の半導体製造装置。
  13. 【請求項１３】 前記ウエハ保持機構が真空チャック方
    式であり、真空チャックの排気を前記仕切り部材の低圧
    領域の排気と兼ねたことを特徴とする請求項１１記載の
    半導体製造装置。
  14. 【請求項１４】 前記ウエハ保持機構が真空チャック方
    式であり、前記仕切り部材を真空チャック板で兼ねたこ
    とを特徴とする請求項１１または１３記載の半導体製造
    装置。
  15. 【請求項１５】 前記ウエハ保持機構が真空チャック方
    式であり、真空チャック板ウエハ面側とウエハ間の圧力
    を前記反応空間よりも低圧に可変としたことを特徴とす
    る請求項１３記載の半導体製造装置。
  16. 【請求項１６】 前記仕切り部材を熱伝導率の高い部材
    で構成したことを特徴とする請求項１１または１３記載
    の半導体製造装置。
  17. 【請求項１７】 前記仕切り部材を赤外線透過部材で構
    成したことを特徴とする請求項１１または１３記載の半
    導体製造装置。
  18. 【請求項１８】 前記仕切り部材に凹凸を設けたことを
    特徴とする請求項第１１または１３記載の半導体製造装
    置。
  19. 【請求項１９】 前記ウエハ加熱源がヒータであり、こ
    のヒータと前記仕切り部材との距離を可変としたことを
    特徴とする請求項１１または１３記載の半導体製造装
    置。
  20. 【請求項２０】 前記仕切り部材を少なくとも分離され
    た２部材で構成したことを特徴とする請求項１１または
    １３記載の半導体製造装置。
  21. 【請求項２１】 反応室内に半導体ウエハを保持するウ
    エハ保持機構と、前記半導体ウエハを加熱するウエハ加
    熱源とを有し、前記反応室に反応ガスを供給して半導体
    ウエハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置において、前
    記ウエハ加熱源のある熱源室と前記反応室内の反応空間
    とを分離する仕切り部材を設け、この仕切り部材と前記
    ウエハ加熱源の少なくとも一方を回転駆動可能としたこ
    とを特徴とする半導体製造装置。
  22. 【請求項２２】 反応室内に装填された半導体ウエハに
    反応ガスを用いて薄膜形成を行う半導体製造装置におい
    て、前記反応室のガスシール部内側全周にわたって溝を
    設け、この溝を真空排気する構成としたことを特徴とす
    る半導体製造装置。
  23. 【請求項２３】 反応室内に装填された半導体ウエハに
    反応ガスを用いて薄膜形成を行う半導体製造装置におい
    て、前記反応室のガスシール部内側全周にわたって２重
    の溝を設け、これら溝のうちガスシール部に近い第１の
    溝を真空排気すると同時に他の第２の溝には不活性ガス
    を導入する構成としたことを特徴とする半導体製造装
    置。
  24. 【請求項２４】 前記反応ガスとして副生成物を発生し
    やすいガスを用いたこと特徴とする請求項２３記載の半
    導体製造装置。
  25. 【請求項２５】 前記溝を真空排気するためのポンプを
    真空チャック用のポンプと兼ねたことを特徴とする請求
    項２３記載の半導体製造装置。
  26. 【請求項２６】 反応室内に半導体ウエハを保持するウ
    エハ保持機構と、前記反応室内に反応ガスを供給して、
    前記半導体ウエハ上に薄膜形成を行う半導体製造装置に
    おいて、余剰堆積物の付着していない前記ウエハ保持機
    構のウエハ接触面を覆うようにカバ−をしてクリ−ニン
    グガスを流すことを特徴とする半導体製造装置における
    ガスクリーニング方法。
  27. 【請求項２７】 反応室内に半導体ウエハを保持するウ
    エハ保持機構と、前記反応室内に反応ガスを供給するガ
    スノズルとを有し、前記半導体ウエハ上に薄膜形成を行
    う半導体製造装置において、余剰堆積物の付着していな
    い前記ウエハ保持機構のウエハ接触面を前記ガスノズル
    で覆ってクリ−ニングガスを流すことを特徴とする半導
    体製造装置におけるガスクリーニング方法。
  28. 【請求項２８】 前記ガスノズル又はウエハ保持機構の
    少なくとも一方から不活性ガスを流しながらクリ−ニン
    グガスを流すことを特徴とする請求項２６または２７記
    載の半導体製造装置におけるガスクリーニング方法。
  29. 【請求項２９】 反応室内に装填された半導体ウエハに
    反応ガスを用いて窒化膜を形成する窒化膜形成方法にお
    いて、窒化膜の窒素以外の構成元素（Ｍ）と窒素と水素
    で構成される反応ガス（Ｍ−Ｎ−Ｈガス）とアンモニア
    を用い、前記反応室の手前に設けた混合室で前記反応ガ
    スを生成することを特徴とした窒化膜形成方法。
  30. 【請求項３０】 反応室内に装填された半導体ウエハに
    反応ガスを用いて窒化膜を形成する窒化膜形成方法にお
    いて、塩素を配子として含むドナーガスとアンモニアを
    前記反応室の手前に設けた混合室であらかじめ予混合
    し、新たな反応ガス（ＭＮx Ｈy で構成されるガス）を
    生成して前記反応室に輸送するとともに、塩化アンモニ
    ウム等の副生成物を前記混合室でトラップして前記反応
    室へ輸送されることを防ぐことを特徴とする窒化膜形成
    方法。
  31. 【請求項３１】 前記混合室の温度を３０℃以上１８０
    ℃以下のある一定温度Ｔ１に設定したことを特徴とする
    請求項３３記載の窒化膜形成方法。
  32. 【請求項３２】 前記反応室圧力Ｐ２が２０Torr以下で
    使用されるときに前記混合室の圧力Ｐ１を反応室の圧力
    Ｐ２に関係なくＰ１＞２０Torrに設定したことを特徴と
    する請求項３０記載の窒化膜形成方法。
  33. 【請求項３３】 前記混合室の温度を前記Ｔ１に設定
    し、前記混合室以降トラップ室までの接ガス壁面を前記
    Ｔ１以上の温度に保持することを特徴とする請求項３０
    記載の窒化膜形成方法。
  34. 【請求項３４】 前記混合室が２室で構成され、この２
    室のうちガス導入側の１室の温度が２００℃以上の温度
    Ｔ３に設定されることを特徴とした請求項３０記載の窒
    化膜形成方法。
  35. 【請求項３５】 前記反応ガスにジクロロシラン（Ｓｉ
    Ｈ2 Ｃｌ2 ）とアンモニアを用いることを特徴とした請
    求項３０記載の窒化膜形成方法。
  36. 【請求項３６】 前記反応ガスに四塩化チタン（ＴｉＣ
    ｌ4 ）とアンモニア（ＮＨ3 ）と水素（Ｈ2 ）を用いる
    ことを特徴とした請求項３０記載の窒化膜形成方法。
  37. 【請求項３７】 半導体ウエハが装填された反応室にガ
    スノズルを介して複数種の反応ガスを供給して薄膜を形
    成する半導体製造装置において、前記ガスノズルの手前
    に、前記反応ガスを混合するツイスト状流路を設けたこ
    とを特徴とする半導体製造装置。
  38. 【請求項３８】 半導体ウエハが装填された反応室にガ
    スノズルを介して複数種の反応ガスを供給して薄膜を形
    成する半導体製造装置において、前記ガスノズルの手前
    に、拡大部と狭小部を有する第１の反応ガス流路と、こ
    の第１の反応ガス流路に交差する方向から第２の反応ガ
    スを導入する噴射口とを設けたことを特徴とする半導体
    製造装置。
  39. 【請求項３９】 半導体ウエハが装填された反応室にガ
    スノズルを介して複数種の反応ガスを供給して薄膜を形
    成する半導体製造装置において、前記ガスノズルの手前
    に、拡大部と狭小部を有する第１の反応ガス流路と、こ
    の第１の反応ガス流路を流れる第１の反応ガスに比べ流
    量の少ない第２の反応ガスを、これに交差する方向から
    導入する噴射口とを設けたことを特徴とする半導体製造
    装置。
  40. 【請求項４０】 前記ガスノズルの手前の流路を１００
    ℃以上６００℃以下に加熱する構成としたことを特徴と
    する請求項３７から３９いずれか１項記載の半導体製造
    装置。
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