JPS63293165A - 処理装置 - 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、処理技術、特に、複数ｐ１！１のガスを吹き
出すヘッドを用いて処理が行われる処理技術に関し、例
えば、半導体装置の製造工程において、ウェハ上にＣｖ
ＤＩｌを生成する自公転式のＣＶＤ技術に利用して有効
なものに関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程において、ウェハ上にＣｖＤＩｌ
！を生成するＣＶＤ装置として、処理室と、処理室内に
配置された略三角錐形状のバッファと、バッファの裾の
周囲を公転するように配設されているヒータカバーと、
ヒータカバーに開設された複数の窓孔内に回転するよう
に配設されている複数のサセプタと、バッファの頂上に
配されて複数種類の処理ガスを吹き出すガスヘッドとを
備えており、サセプタ上に被処理物としてのウエノ１を
収容して自公転させながら、ガスヘッドから複数種類の
処理ガスをそれぞれ同時に吹き出せ、その力スのＣＶＤ
反応により所望の成膜処理を行うように構成されている
ものがある。

なお、ＣＶＤ技術を述べである例としては、株式会社工
業調査会発行「電子材料１９８５年１１月号別冊」昭和
６０年１１月２０日発行　Ｐ５３〜Ｐ５４、がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような自公転式のＣＶＤ装置においては、処理ガス
同士がガスヘッドから吹き出されると同時に接触するこ
とにより、周方向における濃度分布が不均一な状態で互
いに反応するため、ヘッドの表面に不適正な反応生成物
等の異物が付着するという問題点があることが、本発明
者によって明らかにされた。

本発明の目的は、異物の付着を抑制することができる処
理技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明ｍ！の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、相異なるガスをそれぞれ吹き出すノズルを複
数備えているガスヘッドを多重管構造に構成するととも
に、ノズルのそれぞれをガスを同心円に旋回させて吹き
出し得るように構成したものである。

〔作用〕

前記した手段によれば、各ノズルからガスが旋回されて
吹き出されるため、各ノズルから吹き出されるガスの周
方向における濃度分布は均一になる。したがって、各ガ
ス相互はガスヘッドの全周において予め設定された割合
で適正に接触することになるため、各ガスの供給（流量
、流速）についての制御によって設定された所期の反応
が全周において適正かつ均等に起こることになる。その
結果、ヘッド付近における不適正な反応生成物の発生お
よび付着が抑制される。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である自公転式ＣＶＤ装置を
示す縦断面図、第２図はそのガスヘッド示す拡大部分縦
断面図、第３図は第２図ｍ−ｍ線に沿う平面断面図、第
４図は第２図ＩＶ−ｒＶ線に沿う平面断面図、第５図は
その作用を説明するための拡大部分断面図である。

本実施例において、このＣＶＤ装置は下部に排気口２が
開設されているチャンバｌを備えており、チャンバｌ内
の上部には底面開口の略三角錐筒形状に形成されている
ベルジャ３が吊持されている。

ベルジャ３の頂部には複数種類の処理ガスを吹き出すガ
スヘッド（後記する。）が配設されており、ベルジャ３
内にはバッファ４が同心的に配設されている。バッファ
４はベルジャ３に対して所定寸法小さく相位する略円錐
形状に形成されており、その円錐面が凹状に弯曲されて
いる。

一方、チャンバ１内の下部にはターンテーブル５が水平
に支持されており、ターンテーブル５はモータや減速機
構等からなる回転駆動装置６により回転されるように構
成されている。ターンテーブル５上には複数の回転軸７
が外周辺部において周方向に略等間隔に配されて、それ
ぞれ略垂直に支承されており、各回転軸７はモータや減
速機構等からなる回転駆動装置８により回転されるよう
に構成されている。各回転軸７上には被処理物としての
ウェハ９を支持するためのサセプタｌＯがそれぞれ水平
に支持されており、このサセプタ１０群は前記バッファ
４の下端辺の周囲を自転しながら公転するように配設さ
れている。

サセプタ１０は石英ガラス等を用いてウェハ９よりも大
径の円板形状に作成されており、そのウェハ支持面であ
る上面は平坦面に形成されている。

サセプタ１０の上面には先の丸まった略円柱形状に形成
された複数本の突起１１がウェハ９を同心円的に位置決
めし得るように配されて、サセプタ１０と一体的にそれ
ぞれ突設されており、各突起１１はその高さがウェハ９
の高さよりも高くなるように、かつまた、その周方向の
ピッチがウェハ９におけるオリエンテーシ四ンフラット
の幅より小さくなるように設定されている。

サセプタｌＯの下にはヒータ１２が配設されており、こ
れらヒータ１２はサセプタｌＯが支持しているウェハ９
をそれぞれ加熱し得るように構成されている。バッファ
４の下端辺にはヒータカバー１３がターンテーブル５上
に立設された複数本の支柱１４を介して支持されて配設
されている。

また、ヒータカバー１３には複数の窓孔１５がサセプタ
１０を収容し得る大きさにそれぞれ開設されており、各
窓孔１５の開口縁には面取り部が凸状弯曲面形状に形成
されている。各窓孔１５にはサセプタｌＯがヒータカバ
ー１３によって取り囲まれるように遊嵌されており、こ
れにより、ヒータカバー１３はサセプタ１０の下位置に
配されてヒータ１２を被覆し、加熱が有効に行われるよ
うにしている。

ベルジャ３の頂部に配設されているガスヘッド２０は第
１ノズル２１および第２ノズル３１を備えており、第２
図に示されているように、二重管構造に構成されている
とともに、バッファ４の頂上に同心的に配されて設備さ
れている。

第１ノズル２１は最小口径の円筒形状に形成された本体
２２を備えており、このノズル本体２２の中空部はその
一端（以下、下端とする。）開口が吹出口２３を、中間
部が供給路２４をそれぞれ実質的に形成している０本体
２２の上端部には円盤形状に形成されたフランジ部２５
が清心に対して直角に、かつ同心的に配されて一体的に
突設されており、第３図に示されているようにフランジ
部２５にはガス導入路２６が供給路２４の接線方向に配
されて、その上端に連通ずるように開設されている。こ
の導入路２６はモノシランまたはホスフィン等のような
処理ガスを供給する第１処理ガス供給源（図示せず）に
接続されるようになっている。

第２ノズル３１は第１ノズル本体２２よりも大口径の円
筒形状に形成されたノズル本体３２を備えており、第２
ノズル３１は第１ノズル２１の外側に両本体の清心同士
が合致するように配設されている。第２ノズル本体３２
の中空部は第１ノズル本体２２との間で、下端開口が第
１ノズル吹出口２３を取り囲む円形リング形状の吹出口
３３を、その中間部が中空円筒形状の供給路３４をそれ
ぞれ実質的に形成している。第２ノズル本体３２の上端
部には略円盤形状に形成されたフランジ部３５が清心に
対して直角に、かつ同心的に配されて一体的に突設され
ており、フランジ部３５の内部にはガス溜３７が清心に
対して直角に、かつ同心的に配されて、略円盤形状の中
空に開設されている。第４図に示されているようにフラ
ンジ部３５にはガス導入路３６がガス溜３７の接線方向
に配されてガス溜３７の内部に連通ずるように開設され
ており、この導入路３６は他方の処理ガスとしての酸素
ガスを供給するための供給源（図示せず）に接続される
ようになっている。フランジ部３５の上端部には嵌合孔
３８が同心的に開設されており、この嵌合孔３８に第１
ノズル本体２１を上方から嵌入されることにより、第２
ノズル３１は第１ノズル２１に同心円的に配されて下側
に積層されることになる。この積層状態において、第１
ノズル２１のフランジ部２５下面と第２ノズル３１のフ
ランジ部３５上面とは接合されており、再接合面間には
シールリング３９が挟設されている。

次に作用を説明する。

処理すべきウェハ９は各サセプタ１Ｇ上において突起１
．１群によって位置決めされるように載置状態にそれぞ
れ支持される。サセプタｉｏに支持されたウェハ９はヒ
ータ１２により加熱される。

このとき、ヒータ１２はヒータカバー１３によって被覆
されているため、加熱が有効に行われるとともに、ヒー
タカバー１３の上方空間への放熱が防止される。

ウェハ９がセットされると、サセプタ１０はヒータカバ
ー１３における窓孔１５内においてターンテーブル５お
よび回転軸７によりバッファ４の周囲を自公転される。

この自公転中、モノシランガスまたはホ′スフィンガス
および酸素ガスのような処理ガスが、ガスヘッド２０の
第１および第２ノズル２１．３１からそれぞれバッファ
４に向けて、それぞれ同心円的な旋回流となって供給さ
れる。

供給された処理ガスはバッファ４の円錐面に沿って周方
向において均等に流下し、その下端辺周囲において自公
転されているウェハ９群にそれぞれ均等に接触した後、
排気口２から排気される。

処理ガスがウェハ９に接触したときのＣＶＤ反応により
、ウェハ９上に所望のＣＶＤ膜が生成される。このとき
、ウェハ９は自公転されているため、ウェハ９はガス流
に対して全方位を均等に向けることになり、その結果、
ガスによる成膜処理がウェハ９の全周にわたって均一に
行われることになる。

ところで、モノシランガスまたはホスフィンガスとＭ素
ガスとがガスヘッドから吹き出された直後に、不適正な
混合比率をもって互いに接触すると、不適正なＣＶＤ反
応を起こすため、ガスヘッドには不適正な反応生成物が
異物として付着し堆積することがある。この異物がガス
ヘッドから剥離することによってウェハに付着すると、
製造歩留りが低下するため、ヘッドの表面を定期的に清
掃する必要がある。

ここで、第５図に示されているようにガス導入路２６Ａ
がガス供給路２４Ａに、その供給路の中心から出る法線
上に配されて接続されている場合には、導入路２６Ａか
ら供給路２６Ａに導入されたガスが供給路２６の内周面
に直角に衝突するため、そのガスの流れは第５図に波形
線に示されているような波形の定常流になってしまう。

この定常流となったガスが吹出口２３Ａから吹き出すと
、そのガスの濃度分布は周方向において不均一になる０
例えば、周方向におけるガス濃度は定常流の山側部分に
おいて濃く、その谷側部分において薄くなる。このよう
にして、周方向におけるガス濃度が不均一になると、ガ
スが不適正な比率をもって混合するため、ガスヘッドに
異物が付着することになる。特に、酸素ガスが部分的に
不足した場合に異物の付着が発生し易い傾向があり、ま
た、バッファ雄面で酸素ガスが部分的に不足した場合に
ガスが停滞することにより、異物が部分的に付着し易い
傾向があるという問題点があることが、本発明者によっ
て明らかにされた。

しかし、本実施例においては、第１ノズル２１から吹き
出されるモノシランガスまたはホスフィンガスの流れ、
また、第２ノズル３１から吹き出される酸素ガスの流れ
が、旋回流にそれぞれ生成されることにより、周方向に
おけるガス濃度分布が全周にわたってそれぞれ均等にな
っているため、第１ノズル２１から旋回流に乗って吹き
出されるガスと、第２ノズル３１から旋回流に乗って吹
き出されるガスとはガスヘッド２０の全周にわたって所
定の比率をもって混合することになり、予め設定された
所定のＣＶＤ反応が全周にわたって均等、かつ、適正に
起こり、不適正な反応生成物が異物としてガスヘッド２
０に付着し堆積することはない。

すなわち、第１ノズル２１において導入路２６から供給
路２４にその接線方向に導入されたガスは、供給路２４
の内周面に沿って流れることにより、旋回流を生成する
ことになる。ガスはその自重により流下して行くが、旋
回流となっているため、スパイラル状になって流下して
行き、吹出口２３から吹き出す、このとき、旋回流およ
びスパイラル流はガスの導入が連続的に導入されること
により連続的に生成されているため、周方向におけるガ
スの濃度分布は全周にわたって均等になる。

また、第２ノズル３１において導入路３６からガス溜３
７にその接線方向に導入された酸素ガスは、ガス溜３７
の内周面に沿って流れることにより旋回流を生成するこ
とになる。ガスはその自重により供給路３４に流下して
行くが、スパイラル状になって流下して行き、吹出口３
３から吹き出す、このとき、第２ノズル３１にはガス溜
３７が形成されているため、導入路３６により導入され
たガスはガス溜３７に一時的に停滞した後、供給路３４
にスパイラル流となって流出して行く、そして、吹出口
３３において、スパイラル流は連続的に生成されている
ため、周方向におけるガスの濃度分布は全周にわたって
均等になる。

このようにして、第１ノズル２１および第２ノズル３１
からそれぞれ吹き出されるガスの濃度分布が全周にわた
って均等であると、両ガスは全周において均一な比率を
もワて混合することになる。

そして、ガス導入路２６と３６とに対するガスの供給が
予め設定された値になるようにそれぞれ制御されると、
ガスへラド２０下面における両ガスの混合比率は全周に
わたって均一で、かつ所定の値になる。したがって、両
ガスによるＣＶＤ反応が全周にわたって均一に、かつ適
正に起こるため、不適正な反応生成物が異物としてガス
ヘッド２０に付着することはない。

また、それぞれスパイラル流となった両ガスはバッファ
４の円錐面においても全周にわたって均等にそれぞれ流
下して行くため、バッファ４の円錐面の途中および下端
においてもＣＶＤ反応は均一かつ適正に起こり、異物が
その円錐面等に付着することはない。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）　　各ノズルからガスを同心円に旋回させて吹き
出させることにより、各ガスを周方向の全体において均
一な比率をもって互いに接触させることができるため、
不適正な反応生成物が発生するのを防止することができ
るとともに、異物がガスヘッド付近の表面およびバッフ
ァの雄面等に付着堆積するのを防止することができる。

（２）　　ガスヘッド付近等にｇｅｔが付着するのを防
止することにより、剥離した異物にょるウェハの汚染を
未然に回避することができるため、製造歩留り並びに製
品の品質および信頼性を高めることができる。

ｃ′：Ａ　また、ガスヘッドおよびバッファ雄面等に異
物が付着するのを防止することにより、処理室内面の清
掃作業を省略ないしは減少させることができるため、装
置の稼働率を高めることにより、生産性を向上させるこ
とができる。

（４）　　複数のノズルを同心円に、がっ、外側のもの
が内側のものにガス吹き出し方向に重ね合ゎセて多重管
構造に構成することにより、外側のノズルから内側のノ
ズルを順次積み重ねることにより多重管構造のヘッドを
構築することができるため、ヘッドの製作を簡単化する
ことができる。

（５）　　ガス流を旋回させずに、ガスが全周にわたっ
て均等に流れるように構成するためには、第５１１０に
示されているような定常波形流の発生を防止するために
ノズルにおけるガス供給路等を大口径に設定する必要が
あるが、前記実施例の如く、ガス流を旋回させるように
構成することにより、ノズルの大口径化を回避しつつ、
ガスの濃度分布を全周にわたって均等化させることがで
きるため、多重管構造の採用を促進させることができる
。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、ガスを旋回させる手段としては、ガス導入路を
接線方向に接続して成る構造を使用するに限らず、ガス
導入路を法線に対して適当角度傾斜させて接続して成る
構造や、供給路に案内羽根を突設して成る構造等を使用
してもよい。

また、各ガスの旋回方向は諸条件に応じて、隣り合うも
の同士で互いに同一方向、または反対方向に選定するこ
とが望ましい。

ヘッドは２重管構造に構成するに限らず、３重管構造や
４！管構造等のような他の多重管構造に形成してもよい
。

ガス溜はガス導入路を周方向に複数本配設した場合等に
おいては省略することができる。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である自公転式〇ＶＤ装置
に通用した場合について説明したが、それに限定される
ものではなく、その他のＣＶＤ装置、酸化膜形成装置、
拡散装置、ドライエツチング装置等に通用することがで
きる０本発明は少なくとも処理ガスを使用する処理装置
全般に通用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。

同心円的に配された複数のノズルから処理ガスを同心円
に旋回させてそれぞれ吹き出させることにより、各処理
ガスを周方向の全体において均一な比率をもって接触さ
せることができるため、不適正な反応生成物が発生する
のを防止することができるとともに、異物がガスヘッド
付近の表面等に付着堆積するのを防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である自公転式ＣＶＤ装置を
示す縦断面図、 第２図はそのガスヘッド示す拡大部分ｙ１断面図、第３
図は第２図■−■線に沿う平面断面図、第４図は第２図
ｒＶ−ＩＶ線に沿う平面断面図、第５図はその作用を説
明するための拡大部分断面図である。 ■・・・チャンバ、２・・・排気口、３・・・ベルジャ
、４・・・バッファ、５・・・ターンテーブル、６．８
・・・回転駆動装置、７・・・回転軸、９・・・ウェハ
（被処理物）、ＩＯ・・・サセプタ、１１・・・突起、
１２・・・ヒータ、１３・・・ヒータカバー、１４・・
・支柱、１５・・・窓孔、２０・・・カスヘッド、２１
・・・第１ノズル、３１・・・第２ノズル、２２．３２
・・・ノズル本体、２３．３３・・・吹出口、２４．３
４・・・供給路、２５．３５・・・フランジ部、２６．
３６・・・ガス導入路、３７・・・ガス溜、３８・・・
嵌合孔、３９・・・シールリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数種類のガスを吹き出すガスヘッドを備えており
   、このガスヘッドは複数のノズルが同心円に、かつ、外
   側のものが内側のものにガス吹き出し方向に重ね合わさ
   れて多重管構造に構成されているとともに、ノズルのそ
   れぞれがガスを同心円に旋回させて吹き出すように構成
   されていることを特徴とする処理装置。 ２、ガスを旋回させる手段として、ノズルにガス導入路
   がノズルの中心の法線に対して傾斜するように接続され
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処
   理装置。 ３、ノズルが、ガス溜をそれぞれ備えていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の処理装置。 ４、ノズルのそれぞれが、それらから吹き出されるガス
   の旋回方向が互いに同一方向になるように構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処理装
   置。 ５、ノズルのそれぞれが、それらから吹き出すガスの旋
   回方向が互いに反対方向になるように構成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処理装置。