【半導体製造プロセス入門】成膜装置の種類・分類と熱酸化装置 [成膜装置の基本①]
LSIは「膜」によって構成されています。
この膜を形成する「成膜装置」について4回にわたってご説明します。
今回は、成膜装置の分類（主な種類）の説明と、固相・気相成長装置である「熱酸化装置」を取り上げます。
１．成膜装置の分類（固相・気相成長/気相成長/液相成長）
LSIを構成する「膜」は、大きく分けると「半導体膜」、「配線膜」、「絶縁膜」です。
これらを組み合わせて一つのLSIが作られています。
膜の種類や組み合わせは多層に及びます。
フロントエンドでは半導体膜としてシリコン熱酸化膜、バックエンドでは配線膜として金属膜や絶縁膜（酸化シリコン）などがあり、成膜装置もこれらの種類に応じて様々なものがあります。
成膜装置を大きく分けると以下の３つの種類に分けられます。
（1）固相・気相成長装置
熱酸化装置
（2）気相成長装置
CVD（化学的気相成長）装置、PVD（物理的気相成長）装置、蒸着装置 など
（3）液相成長装置
メッキ装置、塗布装置など
なお、成膜装置は、熱処理装置や、エッチング装置と構造が似ています。
２．熱酸化装置とは？
固相・気相成長装置に分類される「熱酸化装置」は、シリコン熱酸化膜を形成する際に使用されます。
シリコンウエハーを空気中に放置していると空気中の酸素を取り込んで酸化シリコンの膜「自然酸化膜」ができます。「熱酸化装置」はこの酸化のプロセスを装置として行うものです。
具体的には、炉内でウエハーを高温で熱し、そこに水素ガスと酸素ガスを送り込んで燃焼させ、ウエハー表面に酸化シリコンの膜を形成するというものです。
真空状態や、加圧状態にする必要がなく安定した酸化膜を形成することができ、成膜装置の基本といえるものです。特にフロントエンドでは大変よく使用されています。
なお、昔のウエハーサイズの小さな時代では横置きの横型炉が主流でしたが、現在では図1のような縦置きの縦型炉が主流になっています。
【図１ 縦型炉へのウエハーのローディング概念図】
この縦型炉では、ウエハーのローディングを炉の下から入れるため、大変背の高い装置になります。
クリーンルームの天井の高さは、この縦型炉の高さに合わせて作らなければなりませんので、縦型炉の高さの短縮化は大変重要な課題の一つです。
次回は、成膜装置のうち、気相成長装置の「CVD装置」ついて解説します。
（アイアール技術者教育研究所 F・S）
