JPH10312997A

JPH10312997A - 常圧ｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH10312997A
Application number: JP9119485A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Kouzuki; 貴晶上月
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハ全面にわたり均一な膜厚になるよう
に、しかも歩留まり良く成膜されるようにした常圧ＣＶ
Ｄ装置を提供する。【解決手段】常圧ＣＶＤ装置は、ウエハの搬送方向に
対して直交向きの帯状のガス噴出口を有するインジェク
タを備えている。インジェクタは、プロセスガス、オゾ
ンガス及び非反応性ガスをそれぞれ輸送する第１、第２
及び第３流路２４ａ〜ｃを備えている。第１流路２４ａ
は、ガス噴出口の上方に、ガス噴出口に沿った帯状で、
長手方向に対して非直交の溝を有しているガス整流面６
２を有している。これにより、プロセスガスがガス噴出
口全面にわたり均一に噴出するので、プロセスガスとオ
ゾンガスとの反応する高さ位置は均一になり、ウエハ面
に均一な膜厚の膜が成膜される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に発明ウエハに
成膜するのに最適な常圧ＣＶＤ装置に関し、更に詳しく
は、ウエハ全面にわたり均一な膜厚で成膜されるように
した常圧ＣＶＤ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置を製造する際、ＴＥＯＳガス
等の成膜材料となるガプロセスガスとオゾンガスとを用
い、常圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によ
りウエハ上に成膜していることが多い。図７は、従来の
常圧ＣＶＤ装置の一例の構成概念を示す側面断面図であ
る。従来の常圧ＣＶＤ装置１０は、開口を下向きに有す
るチャンバ１２と、ウエハ１４を載せ、チャンバ１２の
下方にウエハを搬送する搬送ベルト１６とを備えてい
る。チャンバ１６内には、３種のガスを個別に導入し、
ウエハ１４に向けて反応ガスを吹き付けるインジェクタ
１８が設けられている。インジェクタ１８の下面には、
上記３種のガスを下方に吹き出すガス噴出口１９が形成
されている。

【０００３】図８（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、イン
ジェクタ１８の側面図、背面図及び階段状の拡大断面図
（図１３（ａ）の矢視Ｉ−Ｉ）であり、図９から図１２
は、それぞれ、インジェクタ１８の各構成部品の側面図
である。インジェクタ１８は、下方から順に積み重ねた
ベースプレート２０ａ、ボトムプレート２０ｂ、センタ
ープレート２０ｃ及びトッププレート２０ｄとから構成
される。各プレートの上下間は、それぞれ、ガス漏れ防
止のために、Ｏリングを介して互いにボルト締めされて
いる。例えば、トッププレート２０ｄとセンタープレー
ト２０ｃとの間には、Ｏリング１７（図１３（ａ）参
照）が設けられている。トッププレート２０には、成膜
材料源となるプロセスガス及びオゾンガス（以下、０₃
ガスと記載）をそれぞれ供給する第１供給管２２ａ及び
第２供給管２２ｂと、ガス噴出口１９の下方でのプロセ
スガス及び０₃ガスの反応位置を調整するために窒素ガ
ス（以下、Ｎ₂ガスと記載）を供給する第３供給管２２
ｃとが、何れも上方から取り付けられている。プロセス
ガスは、例えばＴＥＯＳガスを含むガスである。尚、各
プレート２０ａ〜ｄの側面図をそれぞれ図９〜図１２に
示す。ベースプレート２０ａは帯状の貫通孔２１（図８
（ｂ）参照）をプレート長手方向に有し、ボトムプレー
ト２０ｂは、ベースプレート２０ａを貫通する断面帯状
のガス導出管２３ｂを有し、センタープレート２０ｃ
は、ガス導出管２３ｂ内を貫通する断面帯状のガス導出
管２３ｃを有している。インジェクタ１８の下面には、
貫通孔２１、ガス導出管２３ｂ、及びガス導出管２３ｃ
により、プロセスガス、０３ガス及びＮ２ガスをそれぞ
れ吹き出す第１〜第３噴出口１９ａ〜ｃが形成されてい
る。

【０００４】インジェクタ１８内には、プロセスガス、
０₃ガス及びＮ₂ガスをそれぞれ流す第１流路２４ａ、第
２流路２４ｂ及び第３流路２４ｃが形成されている（図
８（ｃ）参照）。第１流路２４ａは、トッププレート２
０ｄ内に形成された断面円形状の４本の上流路２６ａｘ
と、トッププレート２０ｄ下面及びセンタープレート２
０ｃ上面によって長手方向に帯状に形成され、トッププ
レート下面の長手方向の中心線２７に向けてガスを流す
中流路２６ａｙと、中心線２７に沿って形成された中流
路下流端から下方に向け、ガス噴出口２０に連通する断
面帯状の下流路２６ａｚとから構成される。中流路２６
ａｙの下流端と中心線両側の上流端との間には、中心線
２７に沿って沿在し、それぞれの側の上流端に連通する
プレナムチャンバ２８ａ、ｂが形成されており、中流路
２６ａｙのうち、プレナムチャンバ２８ａ、ｂの間は、
プレナムチャンバ２８ａ、ｂの天井高さよりも低い天井
壁を有する帯状の連通路２９に形成されている。第２、
第３流路２４ｂ、ｃの構成も、第１流路２４ａと同様で
ある。

【０００５】図１３（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、ト
ッププレート２０ｄの背面図、部分拡大背面図、及び部
分拡大斜視図である。中流路２６ａｙ上面を形成してい
るトッププレート２０ｄ下面部分、すなわち連通路２９
の天井面は、中心線２７に直交する複数の溝３０が、ガ
スを流し易くするために、互いに等間隔で帯状に形成さ
れている。尚、溝３０が形成されていないと、ガスが流
れ難くなり、好ましくない。

【０００６】常圧ＣＶＤ装置１０を用いてウエハ１４に
成膜するには、第１〜第３供給管２２ａ〜ｃにより、プ
ロセスガス、０₃ガス及びＮ₂ガスをインジェクタ１８に
導入する。プロセスガスとしては、例えばＴＥＯＳガス
を含むガスである。この結果、これらのガスが、それぞ
れ第１〜第３噴出口１９ａ〜ｃから噴出し、搬送されて
きたウエハ１４上で化学反応を起こして成膜する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の常圧
ＣＶＤ装置では、ウエハ上に成膜された膜の厚みが、ウ
エハ面内で不均一であるという第１の問題があった。ま
た、固形の反応生成物が、成膜過程でダストとしてウエ
ハ上に落下することが多く、このため、成膜不良が生じ
て歩留まりが良くないという第２の問題もあった。尚、
第１、第２の問題は、プロセスガスの噴出口と０₃ガス
の噴出口が、離隔していても生じていた。以上のような
事情に照らして、本発明の目的は、ウエハ全面にわたり
均一な膜厚になるように、しかも歩留まり良く成膜され
るようにした常圧ＣＶＤ装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記問題の
生じる原因を検討した。そして、インジェクタのガス噴
出口から噴出されるプロセスガスの流れが、時間的、空
間的に不均一で、このため、ウエハ上でのプロセスガス
とオゾンガスとの反応量が不均一になり、第１の問題が
生じていることを見い出した。また、プロセスガスとオ
ゾンガスとの反応量が時間的、空間的に不均一なため、
ウエハ上での化学反応の生じる高さ位置が時間的、空間
的に不均一になり、更には装置内の意図しない部分に反
応生成物が付着し、このため、第２の問題が発生してい
ることを突き止めた。本発明者は、更に、インジェクタ
から噴出されるプロセスガスの流れが、時間的、空間的
に不均一になる原因を検討した。そして、連通路の天井
面の溝が、中流路の長手方向に対して直交方向、すなわ
ちガス流れ方向に対して同じ方向に形成され、しかも溝
同士の間隔が等間隔であることが原因であることを突き
止めた。そこで、本発明者は、プロセスガスがインジェ
クタから時間的、空間的に均一に噴出されるようにする
ことを検討し、プロセスガス流れ方向と溝の長手方向と
のなす角度を変えることを考え付き、本発明を完成する
に至った。

【０００９】上記目的を達成するために、本発明に係る
常圧ＣＶＤ装置は、インジェクタからプロセスガスを吹
きつけてウエハ上にＣＶＤ膜を成膜する常圧ＣＶＤ装置
において、インジェクタが、プロセスガスをインジェク
タに導入する２個の導入孔と、導入孔を介して導入され
たプロセスガスを下方のウエハに向けて導出する帯状導
出口を下端で導入孔間に開口し、導出口からインジェク
タ内を上方に延びる帯状断面の導出孔と、導入孔と導出
孔との間で導出孔の帯状断面の長手方向に沿って導出孔
の両側に延在し、対応する１個の導入孔とそれぞれ連通
する２個のプレナムチャンバと、双方のプレナムチャン
バの間に位置して、各プレナムチャンバと導出口の上端
とを連通させると共にプレナムチャンバ同士を連通させ
る共通流路を有する連通部とを備え、連通部の共通流路
はプレナムチャンバの高さより低い天井壁を有し、天井
壁には、導出孔の長手方向に対して非直交方向に一方の
プレナムチャンバから他方のプレナムチャンバまで延び
る複数本の溝が形成されていることを特徴としている。

【００１０】プロセスガスは、例えばＴＥＯＳを含むガ
スであり、キャリアガスは、例えばＮ₂ガスである。溝
は、Ｖ字型、Ｕ字型やコの字型でもよく、特に形状を限
定しない。溝の幅、深さ、溝間隔などの溝形状や、連通
路の断面形状は、プロセスガスのガス種、成膜する膜の
組成等、種々のパラメータに応じて決定する。

【００１１】好適には、溝と導出孔の長手方向とのなす
角度が、０°〜３０°の範囲内である。また、本発明の
好適な実施態様としては、Ｏ₃・ＴＥＯＳ膜を成膜する
常圧ＣＶＤ装置であって、インジェクタが、プロセスガ
スの導出口の外周に沿って、オゾンガスの導出口と、キ
ャリアガスの導出口とを備えている。成膜する膜の材質
は、例えばＮＳＧ、ＢＰＳＧ、ＰＳＧである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、実施例を挙げ、添付図面
を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより詳細
に説明する。実施例本実施例は、本発明の一実施例である。図１は、本実施
例の模式的なフローシートである。図１で、本実施例の
常圧ＣＶＤ装置３８は、常圧ＣＶＤ装置３８は、チャン
バ４０と、チャンバ４０の下方にウエハを搬送する搬送
ベルト４２と、チャンバ４０の下部及び搬送ベルト４２
を搬送ベルト長手方向に囲う筒状のマッフル４３と、搬
送ベルト４２を洗浄するフッ化水素蒸気収容容器４４と
を備えている。また、図１で、４６はウエハを収納して
いるカセットであり、本実施例では、カセット４６から
ウエハを取り出し、位置Ｐで搬送ベルト４２上にウエハ
を載置し、成膜されたウエハを位置Ｑで取り出し、カセ
ット４６に再度収納する搬送ロボット４７（図２参照）
が設けられている。尚、搬送ベルト４２は、インコネル
製で、直径０．５mmφの丸芯を並べて上下を同じ径の丸
芯で編んだものである。また、４８は常圧ＣＶＤ装置３
８のチャンバ４０にプロセスガスを供給する第１ガス系
統であり、第１ガス系統４８は、液状のＴＥＯＳを窒素
ガスによりバブリングしてチャンバ４０にガス状態で供
給するバブラ５０を備えている。尚、バブラ５０は、Ｔ
ＥＢ及びＴＭＰをそれぞれバブリングする機構も有して
いる。４９はチャンバ４０に０₃ガスを供給するオゾン
発生装置、５１は、バブラ５０及びチャンバ４０にＮ₂
ガスを供給するＮ₂ガス供給源である。尚、バブラー５
０からチャンバ４０までのガス供給管には、プロセスガ
スが液化することを防止するヒータ（図示せず）が取り
付けられている。

【００１３】図２は、マッフル４３の平面図、図３
（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、マッフル４３の構成を
示す部分側面断面図、及びチャンバ４０の構成を示す側
面断面図である。マッフル４３内には、空気の混入を防
止するために、上方からＮ₂ガスが供給されている。
尚、図４は、矢視ＩＩ−ＩＩの断面図であり、マッフル
４３は、マッフル内を加温するヒータ５３を備えてい
る。

【００１４】チャンバ４０は、ウエハに向けて成膜材料
源となるガスを吹き付けるインジェクタ５２と、インジ
ェクタ５２の周囲に設けられ、マッフル４３内を流れる
Ｎ₂ガス及びインジェクタからのガスのうちの残留ガス
を排出するためのガス案内用の円管５４とを備えてい
る。搬送されたウエハとインジェクタ下面との距離Ｄは
３mm〜２０mmの範囲内に設定されており、距離Ｄは調整
可能である。

【００１５】図５（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、イン
ジェクタ５２の側面図、背面図及び階段状の拡大断面図
（図６（ａ）の矢視ＩＩＩ−ＩＩＩ）である。インジェ
クタ５２は、従来のインジェクタ１８に比べ、トッププ
レート２０ｄに代えて、第１流路の中流路の溝形状が異
なるトッププレート５８を備えている。以下、トッププ
レート５８の説明では、トッププレート２４ｄと同じ部
位、部品には同じ符号を付してその説明を省略する。図
６（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、トッププレート５８
の背面図、部分拡大背面図、及び部分拡大斜視図であ
る。連通路２９の天井面は、溝３０に代えて、中心線２
７に対して角度θが０°から４５°の範囲内に形成され
た溝６０を有しており、プロセスガス流れを整流するガ
ス整流面６２として形成されている。溝６０はＶ字型
で、溝の開口幅ｂ₁は１mm〜２mm、深さｄ₁は２mm〜５m
m、溝と隣り合う溝との間隔ｌは５mm〜１０mmである。
ガス整流面６２の短幅ｗは８mm〜１５mmである。また、
本実施例では、プレナムチャンバ２８ａ、ｂの長手方向
に直交する断面の形状は、何れも、幅ｂ₂が１０mm（図
５（ｃ）参照）、高さｈ₂が５mm〜１０mmであり、連通
路２９の高さｈ₃は１mm〜２mm、第１噴出口１９ａの短
幅ｂ₃は８mm〜１５mmである。連通路２９の長手方向長
さは、第１噴出口１９ａの断面の長手方向長さとほぼ同
じである。尚、０₃ガス流れやＮ₂ガス流れを整流するた
めに、センタープレートやボトムプレートにも同様の溝
を形成してもよい。

【００１６】常圧ＣＶＤ装置３８を用いてウエハに成膜
するには、インジェクタ５２に、プロセスガス、０₃ガ
ス及びＮ₂ガスをそれぞれ０．２l/min〜１．０l/min、
３l/min〜１５l/min、及び３l/min〜１５l/minで流入す
る。この結果、プロセスガスは、ガス整流面６２により
整流され、第１噴出口１９ａから、時間的、空間的に均
一な流速で噴出され、０₃ガスと化学反応する高さ位置
は、時間的、空間的に一定である次いで、搬送ロボット
４７によりウエハを順次搬送ベルト４２上に載置し、所
定の一定速度でチャンバ４０の下方にウエハを搬送す
る。

【００１７】これにより、搬送された全てのウエハ上
に、全面にわたり均一な膜厚で成膜される。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハに成膜するイン
ジェクタは、プロセスガスをインジェクタに導入する２
個の導入孔と、帯状の導出口を下端で導入孔間に開口し
た断面帯状の導出孔と、導入孔と導出孔との間で導出孔
の長手方向に沿って導出孔の両側に延在し、対応する１
個の導入孔にそれぞれ連通する２個のプレナムチャンバ
と、双方のプレナムチャンバの間に位置して、各プレナ
ムチャンバと導出口の上端とを連通させる共通流路を有
する連通部とを備えている。連通部の共通流路はプレナ
ムチャンバの高さより低い天井壁を有し、天井壁には、
導出孔の長手方向に対して非直交方向に一方のプレナム
チャンバから他方のプレナムチャンバまで延びる複数本
の溝が形成されている。これにより、プロセスガスがガ
ス噴出口全面にわたり均一に噴出し、プロセスガスとオ
ゾンガスとの反応する高さ位置は均一になるので、導出
口に直交する向きに搬送されるウエハ上に、全面にわた
り均一な膜厚で成膜することができる。また、ウエハ面
以外に付着する反応生成物量が、従来に比べて遥かに減
少し、成膜工程でウエハ上に落下するダストが大幅に低
減するので、成膜された製品の歩留りが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の模式的なフローシートである。

【図２】実施例の常圧ＣＶＤ装置のマッフルの平面図で
ある。

【図３】図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施例の
常圧ＣＶＤ装置のマッフルの構成を示す部分側面断面
図、及びチャンバの構成を示す側面断面図である。

【図４】図４は、矢視ＩＩ−ＩＩの断面図である。

【図５】図５（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施例の
常圧ＣＶＤ装置のインジェクタの側面図、背面図及び矢
視ＩＩＩ−ＩＩＩの拡大断面図である。

【図６】図６（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施例の
常圧ＣＶＤ装置のトッププレートの背面図、部分拡大背
面図、及び部分拡大斜視図である。

【図７】図７は、従来の常圧ＣＶＤ装置の一例の構成概
念を示す側面断面図である。

【図８】図８（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、従来の常
圧ＣＶＤ装置のインジェクタの側面図、背面図及び矢視
Ｉ−Ｉの拡大断面図である。

【図９】従来の常圧ＣＶＤ装置のインジェクタの構成部
品の側面図である。

【図１０】従来の常圧ＣＶＤ装置のインジェクタの構成
部品の側面図である。

【図１１】従来の常圧ＣＶＤ装置のインジェクタの構成
部品の側面図である。

【図１２】従来の常圧ＣＶＤ装置のインジェクタの構成
部品の側面図である。

【図１３】図１３（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、従来
の常圧ＣＶＤ装置のトッププレートの背面図、部分拡大
背面図、及び部分拡大斜視図である。

【符号の説明】１０……常圧ＣＶＤ装置、１２……チャンバ１２、１４
……ウエハ、１６……搬送ベルト、１７……Ｏリング、
１８……インジェクタ、１９……ガス噴出口、１９ａ〜
ｃ……第１〜第３噴出口、２０ａ……ベースプレート、
２０ｂ……ボトムプレート、２０ｃ……センタープレー
ト、２０ｄ……トッププレート、２１……貫通孔、２２
ａ〜ｃ……第１〜第３供給管、２３ｂ、ｃ……ガス導出
管、２４ａ〜ｃ……第１〜第３流路、２６ａｘ……上流
路、２６ａｙ……中流路、２６ａｚ……下流路２６ａ
ｚ、２８ａ、ｂ……プレナムチャンバ、２９……連通
路、３０……溝、３８……常圧ＣＶＤ装置、４０……チ
ャンバ、４２……搬送ベルト、４３……マッフル、４４
……フッ化水素蒸気収容容器、４６……カセット、４７
……搬送ロボット、４８……第１ガス系統、５０……バ
ブラ、４９……オゾン発生装置、５１……Ｎ₂ガス供給
源、５２……インジェクタ、５３……ヒータ、５４……
円管、５８……トッププレート、６０……溝、６２……
ガス整流面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インジェクタからプロセスガスを吹きつ
けてウエハ上にＣＶＤ膜を成膜する常圧ＣＶＤ装置にお
いて、インジェクタが、プロセスガスをインジェクタに導入する２個の導入孔
と、導入孔を介して導入されたプロセスガスを下方のウエハ
に向けて導出する帯状導出口を下端で導入孔間に開口
し、導出口からインジェクタ内を上方に延びる帯状断面
の導出孔と、導入孔と導出孔との間で導出孔の帯状断面の長手方向に
沿って導出孔の両側に延在し、対応する１個の導入孔と
それぞれ連通する２個のプレナムチャンバと、双方のプレナムチャンバの間に位置して、各プレナムチ
ャンバと導出口の上端とを連通させると共にプレナムチ
ャンバ同士を連通させる共通流路を有する連通部とを備
え、連通部の共通流路はプレナムチャンバの高さより低い天
井壁を有し、天井壁には、導出孔の長手方向に対して非
直交方向に一方のプレナムチャンバから他方のプレナム
チャンバまで延びる複数本の溝が形成されていることを
特徴とする常圧ＣＶＤ装置。
【請求項２】溝と導出孔の長手方向とのなす角度が、
０°〜３０°の範囲内のであることを特徴とする請求項
１に記載の常圧ＣＶＤ装置。
【請求項３】インジェクタが、プロセスガスの導出口
の外周に沿って、オゾンガスの導出口と、キャリアガス
の導出口とを備え、Ｏ₃・ＴＥＯＳ酸化膜を成膜することを特徴とする請求
項１又は２に記載の常圧ＣＶＤ装置。