JPH03196615A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は　反応室内にガスを導入して半導体装置を製造
する半導体製造装置に関すム 従来の技術 従来の平行平板型プラズマを用いた半導体製造装置の例
を第５図に示す。第５図（ａ）に示すよう凶　半導体製
造装置の反応室１内部には上部電極３や下部電極４等の
部品があり、加工しようとする基板５が設置してあム　
加工する際にはガスノズル２より反応ガスを導入すると
共に排気管６より排気することにより反応室１内の圧力
を最適の圧力に保ちつス　上下電極３，４間にプラズマ
を発生させも 一般に半導体製造装置で（よ　基板５を反応室ｌ内に設
置す・る服　外部の空気等の反応に不必要なガスが混入
するたべ　−旦反応室１内を真空に引いた後窒素ガスの
ような不活性ガスを導入し　混入したガスと共に排気す
るといった一連の作業を繰り返し行う。その微　反応室
ｌ内の混入ガスが除去できた段階で再度真空に引いた後
反応に必要なガスをガスノズル２より導入すム 従来の半導体製造装置で４上　前記不活性ガス及び反応
ガスを導入する胤　反応室ｌ内は真空状態であるのに対
し　ガス配管内は通常工ないし３気圧程度の圧力である
たべ　圧力差によってガスは高速で反応室１内に流れ込
も　第５図（ｂ）に示すように　高速で反応室１内に流
れ込んだガスは導入方向と垂直な方向に拡散し　反応室
１内壁や電極３．４その他の部品に接触することにより
高速の乱流７を生じていた 発明が解決しようとする課題 上記のようζへ　従来は反応室内にガスを導入する際　
反応室内壁や反応室内部の部品は高速のガス流にさらさ
れてい池　しかしなが収　薄膜形成装置やエツチング装
置などの半導体製造装置の内壁あるいは内部の部品の表
面に（よ　薄膜形成時に基板以外にも付着した膜東　エ
ツチング時に形成された生成物等が付着していも　これ
らの付着物が存在する場所が高速のガスの流れにさらさ
れると、一部の付着物は壁面あるいは部品の表面より剥
離し反応室内に浮遊し　それらの一部は半導体基板の表
面に付着すも　基板の表面に異物が付着すると、半導体
装置の不良の発生源となａ本発明法　上述の問題点に鑑
みてなされ　上記高速のガス流による異物の剥離及び基
板表面への付着による半導体装置の不良の発生を防ぐこ
とが可能な半導体製造装置を提供することを目的とする
。

課題を解決するための手段 本発明（友　上述の課題を解決するた八　反応室内のガ
スの導入口より導入されるガスの導入方向の延長線上に
排気管を設吹　かつ排気管の開口径を前記ガス導入口の
径よりも大きくすべ　あるいはガス配管とガスの反応室
内への導入口との間にガス流のガスの導入方向と直行す
る方向の成分の流れを取り除く機構を設け＆　あるいは
ガス配管の内径よりも大きい内径を有する管を通した微
反応室内部に前記ガスを導入することにより、反応室内
壁及び反応室内の部品周辺のガスの流速を遅くするもの
であａ 作用 細い配管から広い反応室に流れ込むガスは導入した方向
に直進するのみでなく横方向への拡散や障害物に当たる
ことにより乱流を生じも　ガスの配管内への導入速度ζ
友　反応室内と配管内の圧力の差によって決まり、かな
りの速さで吹き込むことにな翫　導入速度が速いと横方
向に広がる流速や発生する乱流の速度も速くなり、高速
のガスの流れが反応室壁面や内部の部品に吹き付けられ
ることになる。高速のガスの吹き付けによって壁面等に
付着していた生成物は剥離し基板に再付着することによ
り半導体装置の不良を生じもある大きさの内径を持った
導入口から吹き出されたガスの横方向への広がりＥ−Ｌ
　　導入口からの距離と共に広がり、距離が短い場合に
は広がりは小さくなム　一般に１よ　ガスの吹き出した
前方には壁面や部品があり、ガスの流れはそれらの障害
物に当たって周囲に乱流を生じも　そこ玄　ガスの吹き
出した前方へ　広がったガス流の径に近いあるいはそれ
以上の径を有する排気管を設けることにより、壁面への
ガス流の衝突による乱流の発生を防ぐことができ、周囲
への速いガスの流れ込みはなくなり拡散による低速のガ
スの流れのみが壁面あるいは部品等に接することになム
　また　導入する配管にマフラーのようなガスの横方向
の流れを除去する機構を設けることにより、さらに効果
は上かも 壁面等を吹き付けるガスの流速を低下させること！友　
上記の乱流をなくすあるいは横方向の流れを除去する以
外く　ガスの反応室内への導入速度を低下することによ
り実現できも　ガスの流速を決める要因として反応室内
の圧力とガス配管内の圧力の差が上げられる力ｔ　反応
室内の真空度及び配管内の圧力は反応の安定度に関与す
るためある限界値より圧力差を小さくすることは不可能
であ４　ガスの流速を決める他の要因として配管の径を
利用することができも　細い配管から太い配管に流れる
ガスの流速（上　各々の内径の比の自乗に反比例するの
六　太い配管内での流速は低下することになム　この様
に配管径を広げた流速緩和部分を通した後反応室にガス
を導入することにより、反応室内に導入されるガスの初
速度は遅くなり、壁面等に接するガスの流速も遅くする
ことが可能である。

実施例 図面を用いて本発明の詳細な説明すも （実施例１） 本発明の第１の実施例を第１図に示も　第１図には平行
平板型のプラズマ半導体製造装置の例を示し九　第１図
（ａ）に示すように反応室１内に上部電極３と下部電極
４が有り、基板５を下部電極４上に設置した構造となっ
ていも　ここで、吹き出し口の内径ｒ１を有するガスノ
ズル２と該ガスノズルから出るガス流が進む方向の壁面
に内径ｒ２を有する排気管６を設けも　ここでｒ＋＜ｒ
ｔとしガスノズル２と排気管６との距離はＬ（１２）と
する。上記の構造の反応室１を真空に引いた後窒素ある
いは反応のためのＳ　ｉ　Ｈａ、　　Ｃ１＊、　　Ｎａ
ｐ。

ＣＦ４．　０２等のガスを導入すると、第１図（ｂ）に
示すようなガスの流れとなも　つまり、ガス流１５は排
気管６に向かつて流状　内壁あるいは電極等に吹き付け
ることなく排気されも　ガス流Ｉ５はガスノズル２の出
口での広がりｒｌに比べて、距離りを進むことによりＬ
に比例した広がりを持つ力丈　排気管の内径ｒ２をｒｌ
より大きくすることで、壁面に衝突して発生する乱流を
影響のない程度に抑えることができも　この様に大部分
のガスは排気管６を通じて排気される力叉　一部のガス
は拡散や流速の遅い乱流となって反応室内に充されるた
め反応には影響を与えな（〜 本実施例の構造を有することにより、ガスの導入時に生
じる高速の乱流あるいは横方向の流れの発生を防ぐこと
ができ、それらによる付着物の剥離及び基板への再付着
による半導体装置の不良を防ぐことが可能となａ （実施例２） 本発明の第２の実施例を第２図に示す。本実施例も平行
平板型プラズマ半導体製造装置で説明する。実施例１同
様（へ　ガスノズル２から導入されるガスの流れ１５が
進む方向にガスノズル２よりも内径の広い排気管６を設
けａ　ここて　ガス配管１３とガスノズル２との間にマ
フラー１６を設けることによりガス流の横方向へ広がる
成分を取り除く。このことによって、反応室１内に導入
されたガスの流れ１５は横方向への広がりが少なくなり
、乱流等による影響がより少なくなも　まな本実施例の
構造を用いることにより、ガス流１５の広がりが小さく
なるたべ　上下の電極間の距離や排気管６の内径を小さ
くしても乱流の発生を防ぐ事が可能となム　よって、電
極間や内部部品の配置及び排気管の設置等に与える制約
が少なくすることが可能であム （実施例３） 本発明の第３の実施例を第３図に示す。本例は反応室ｌ
内に下部電極４と上部電極３を有し　基板５を下部電極
上に設置した構造をもつ平行平板型プラズマを用いた半
導体製造装置の例であム第３図（ａ）に示すよう番、：
、ガスの導入口を反応室内が真空状態の時にガスを導入
するための導入時用ガスノズル１７と基板５上で反応発
生時に導入する反応時用ガスノズル１８とに分１す、ガ
ス流切り替えバルブ１９によって使用するノズルを選択
する機構を設ける。導入時用ガスノズル１７の前には実
施例２と同様にマフラー１６を設はガス流が広がるのを
防止すも　一方排気管６ｋ　ガスの導入時用排気管２０
と反応時用排気管２１に分１す、バルブ２２の開閉によ
り選択可能な構造とすも　ガス導入時用ガスノズル１７
と導入時用排気管２０とは対向するように設置け、導入
時用排気管２０の内径をノズル１７の内径より大きくす
も反応時用ガスノズル１８と反応時用排気管２１　Ｇ１
実際の反応時にガスの流れが安定かつ反応が均一になる
ような配置及び大きさを持つように設定する。

上記の構造を有する装置において、反応室１内を真空引
きした後、ガスを導入する際に（上　導入時用ガスノズ
ル１７よりガスを導入し導入時用排気管２０より排気す
ム　第３図（ｂ）に示すよう＆へ　この時のガスの流れ
１５は乱流や横方向の速い流れを生じることなく排気さ
れ４　次番ζ　ある程度反応室ｌ内にガスが流れ込み圧
力が上昇した時点で第３図（ｃ）に示すようへ　反応時
用ガスノズル１８からガスを導入し反応時用排気管２１
より排気すも　この際若干乱流が発生するパ　反応室１
内の圧力は上昇しており、ガスの導入速度ははじめの導
入時より遅くなっており影響はな（−本実施例の構造を
用いることにより、反応時には反応に最適なガス流を形
成でき、かつガス導入時には乱流等によるダストの発生
を防ぐことかで゛きも　また　本実施例玄　反応時用ガ
スノズル１８からガスを導入する阪　反応室ｌ内の圧力
を高めにし　ガス配管８内の圧力を一旦下げておくこと
によりさらに発生する乱流の速さは小さくなａ（実施例
４） 本発明の第４の実施例を第４図に示も　本例は反応室ｌ
内に下部電極４と上部電極３を有し　基板５を下部電極
上に設置した構造をもつ平行平板型プラズマを用いた半
導体製造装置の例であム第４図（ａ）に示すようく　ガ
ス配管８と反応室ｌとの間にガス配管８より内径の大き
いガス減速室９を設けも　この様な構造を用いることに
より、第４図（ｂ）に示すよう番ζ　ガス流の速度は配
管８の出口ではＶ＋であるのに対し　反応室１への導入
口ではｖｔとな７）ｃ、ｖｔとＶｌの大きさの比ｉｔ　
　ガス配管８の内径と減速室９の内径との比の自乗の逆
数となり、ｖｔはｖｌに比べて減速されも　この状態で
反応室に導入されたガス沫　横方向への広がりや乱流を
生じても速度が低下しているた数壁面等の付着物を遊離
することはなｔ〜発明の効果 本発明ζよ　反応室内のガスの導入口より導入されるガ
スの流れの導入方向の延長線上に排気管を設置　かつ排
気管の開口径を前記ガス導入口の径よりも大きくするこ
と、あるいはガス配管とガスの反応室内への導入口との
間にガス流のガスの導入方向と直行する方向の成分の流
れを取り除く機構を設けること、あるいはガス配管の内
径よりも大きい内径を有する管を通した喪　反応室内部
に該ガスを導入することにより、反応室にガスを導入す
る胤　咳反応室内壁または反応室内部の部品周辺のガス
の流速を該ガスの導入管内の流速より遅くａ　反応室壁
面あるいは内部の部品等から異物が剥離し基板に再付着
することを防ぐものであも

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例で示す平行平板型プラズマ
半導体製造装置の断面阻　第２図は本発明の第２実施例
で示す平行平板型プラズマ半導体製造装置の断面医　第
３図は本発明の第３実施例で示す平行平板型プラズマ半
導体製造装置の断面は　第４図は本発明の第４実施例で
示す平行平板型プラズマ半導体製造装置の断面医　第５
図は従来の平行平板型プラズマ半導体製造装置の断面図
である。 １・・・反応室　２・・・ガスノズ／ｌ、、　　３・・
・上部電極４・・・下部電極　５・・・基Ｋ　６・・・
排気箆　７・・・乱ぬ８・・・ガス配管、９・・・ガス
減速室　１３・・・ガス配徹１５・・・ガスｔ、１６・
・・マフラーＳ　１７・・・ガス導入時用ガスノズ７１
．，１８・・・反応時用ガスノズ）ｋ　　１９・・・ガ
ス流切り替えパルス　２０・・・ガス導入時用排気管、
　２１・・・反応時用排気管、２２・・・バルブ、ｖｌ
・・・ガス初ｚ　　ｗｅ・・・ガス導入速Ｉｔ　　ｒｌ
・・・ガスノズル内弧ｒ２・・・排気管内ａ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）反応室内にガスを導入する半導体製造装置におい
   て、反応室内のガスの導入口より導入されるガスの導入
   方向の延長線上に排気管を設置け、かつ排気管の開口径
   を前記ガス導入口の径よりも大きくすることを特徴とす
   る半導体製造装置。
2. （２）ガス配管とガスの反応室内への導入口との間に、
   ガス流のガスの導入方向と直行する方向の成分の流れを
   取り除く機構を設けることを特徴とした特許請求の範囲
   第１項記載の半導体製造装置。
3. （３）反応室内にガスを導入する半導体製造装置におい
   て、ガス配管の内径よりも大きい内径を有する管を通し
   た後、反応室内部に前記ガスを導入することを特徴とす
   る半導体製造装置。