JPS637619A - Ｃｖｄ装置のガスフロ−方法 - 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ＣＶＤ装置のガス７ａ−方法に関する。

〔従来の技術〕

従来のＣＶＤ装置のガスフロー方法では、例えば第９図
囚〜０に示されるように単管（１）、多孔管（３）又は
多孔板（４）ヲ通して単一方向から１反応ガス又はキャ
リヤガスで希釈し几反応ガスが真空槽、もしくに反応炉
内に導入されている。なお、第９図において、（２）は
排気口、（５）はウェハー支持台及び（６）はウェハー
（基板）を表わしている。

第９図において、囚では加熱基板（６）の鉛直上方から
単管（１）を通してガスを吹きつけている。（ハ）では
単管（１）から反応ガスを送夛込んで流出側での低い堆
積速度を補償する為、傾斜し几支持台（５）が用いられ
ている。０では浮力の影響が無視できる程度の減圧状態
（（１ｏＴｏｒｒ）でｔ’！ｔ１３）と本質的に同じガ
スフロー方式である。口では直接、反応ガスに基板（６
）を曝さず、熱対流はよる再循環流を利用している。■
でに縦型拡散炉方式で各基板（６）の隙間に反応ガスを
吹き込んでいる。［Ｆ］でに最も一般的な拡散炉方式で
、（ト）の場合と同じく基板表面は直接、反応ガス流と
接触しない。セして０ではプラズマＣＶＤで良く用いら
れる方法で多孔板（４）を通して反応ガスを基板（６）
に吹きつけている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上の従来のいづれの方法でも、流れの制御パラメータ
としては圧力と反応ガス流量と云う二つの内部パラメー
タのみであり、乱流発生の抑止、自然対流の抑止等の友
めに外部的にコントロールする事は不可能である。従っ
て広い圧力、流量領域で再現性、制御性、均一性に優れ
ｔ成膜を行えない問題点がある。また従来のいずれの方
法でも、反応成分に炉内全域に拡散するので、炉壁、覗
き窓等への反応成分の付着は不可壁である。これにより
ダヌトの発生、薄膜内への不純物の混入などの問題点が
ちる。

本発明は上記各従来方式の欠点を除去し、反応ガス流の
安定性を外部的に制御することができ、反応成分を基板
近傍のみに集中させることにより、すぐれた再現性、制
御性を得て良質の薄膜を成長させ得るＣＶＤ装置のガス
フロー方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決する几めの手段〕

上記の目的は、密閉槽内に配設された基板の表面にほゞ
平行に第１のガス流をシート状に導入し、かつ前記基板
の表面に対向するように第２のガス流を導入して、前記
基板の表面の近傍に前記第１のガス流の層流状態を保持
するようにし次ことを特徴とするＣＶＤ装置のガス７ａ
−方法によって達成される。

〔作　用〕

第１のガス流を基板近傍全域に於いて制御性の良い層流
状態に保つ事ができる。即ち第２のガス流は基板近傍で
第１のガス流の舞い上がシカ学的に押え込むと共に第１
のガスの成分の乱流拡散を防止する。その結果、 １）第１のガスの流れが層流状態である為、制御性、再
現性に優れている。

２）第１のガスの成分が基板近傍のみに押さえ込まれる
為炉壁、覗き窓の汚染を防止できる。

３）第２のガス流の流量制御によシ基板上の膜厚分布全
制御する事が可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明の方式が適用されるＣＶＤ装置について、
第１図〜第８図を参照して説明する。

第１図〜第３図は第１実施例を示すものであるが、真空
槽叫において一方の側壁部には反応ガス噴出ノズルσυ
が気密に取り付けられ、七の先端部（ｌｌａ）は薄くな
っていてスリット状の開口を有する。外部導管（２４１
から導入される反応ガスがこのスリット状の開口から真
空槽α０の内空間（至）に噴出されるようになっている
。まｔ、真空槽αＱの底壁部の端部に排気口□□□が形
成されている。

真空槽αＱ内でノズル先端部（１ｔａ）より下方−位置
して円形の基板支持台（＋７）が配設されておシ、これ
はシール部材（６）により気密にシールされ、真空槽α
ｑの外部から突出する回転軸α１と一体的であシ、これ
によシ矢印で示すように所定速度で回転させられるよう
になっている。基板支持台ａ７）ａヒータαぐを内蔵し
、これによシこの上に載置せる基板に）を加熱するよう
になっている。

真空槽（１０内において、基板支持台α力の上方には、
これと対向して不活性ガス噴出板αｌが配設され、これ
は中空部Ｑυを有し、こ＼にシール部材のによりシール
されて真空槽（６）の上壁部に堰り付けられている導管
のから不活性ガスが導入される。不活性ガス噴出板−の
底壁部には小さな多数の孔（１）が形成されておシ、こ
＼から不活性ガスが下方へと噴出されるようになってい
る。

ノズル先端部（ｌｌａ）　（反応ガスの噴出方向）は基
板支持台（１７）の基板（至）を載置させている上面に
ほゞ平行に延びておシ、１几そのスリット状開口も同上
面に平行に延びている。ノズル先端部（ｌｌａ）すなわ
ちスリット状開口の長さｔに比べて、この開口の巾ｄは
充分に小さく、レイノルズ数が１０以上の流速にてこ＼
から反応ガスが噴出されるものとする。Ｉｔ基板支持台
（１７）の上面からノズル先ｍＷ（ｌｌａ）のレベルま
での距離に基板支持台（１７）の上面から不活性ガス噴
出板αＱまでの距離の約４０％のところにあるものとす
る。

本発明の実施例は以上のように構成されるが、次にこの
作用につき説明する。

ノズル先端部（１１ａ）から２次元ジェット状に反応ガ
ス几が真空槽ａＱ内の空間口に噴出される。なお、空間
ａ３は予め真空状態にされているものとする。他方、上
方の不活性ガス噴出板α９からは不活性ガスＱが下方へ
と噴出される。反応ガス几及び不活性ガスＱの噴出流量
は外部から制御可能であるが、例えば後者は前者の３倍
の流量とされる。

基板支持台α？）は所定速度で回転し、かつヒータα弔
で加熱されている。

第３Ａ図に示されるように反応ガス几の流れは基板（ト
）の近傍に限られ、しかも層流状態が保九れる。これは
不活性ガスＱの流れが反応ガス凡の流れを上方から抑圧
するｔめであると思われるが、このような安定化作用は
コンビ、−夕による数値シ、ミレージョン並びに四塩化
チタン法可視化実験によって確認されている。なお、流
れを全体として見れば、第３Ｃ図に示すように反応ガス
凡の流れ（ハツチングしである）に局限化された層流と
なっておシ、不活性ガスＱの流れがこの範囲を定めてい
る。換言すれば、不活性ガスＱの流量全制御することに
よ少、ハツチングの部分の形状、大きさ、もしくに領域
を制御することができる。

第３Ｂ図は上方からの不活性ガスＱの流れがない場合を
示すが、この場合には反応ガス几の流れは図示するよう
に拡散し、仝間ｒの領域では乱流状態となる。このよう
な流れによって従来方式のように炉壁、のぞき窓などが
汚染されることになる。

然しなから、本実施例によれば、反応ガス凡の流れは第
３Ａ図又は第３Ｃ図に示すように安定化されるので、反
応成分は基板（ト）の近傍のみに限定され、炉壁、のぞ
き窓などの汚染が防止てれる。

従りて、基板（ト）に形成される腺貝の同上とダストパ
ーティクルの低減が可能となる。

ま友反応ガス几の流れが層流とされる友め制御性、再現
性にすぐれ、不活性ガスＱの流量制御により基板（至）
に形成される膜厚分布制御が可能となりてくる。

例えば、本ガスフロー方法で一枚の基板を基板支持台と
同心的に配置しこの支持台を回転させな実に反映してい
るものと考えられる）が理論と実験との一致は極めて良
好であシ、５インチウェハー内で±３．８％の高い均一
性をもつ次抵抗値分布を得几。理論的には８インチ内で
±８．６チの均一性が予測される。

第４図は本発明の第２実施例を示すが、本実施例では反
応ガスの噴出用ノズル団の形状が第１実施例と異な夛、
他は全く同一である。対応する部分については同一の符
号を付すものとする。

すなわち、本実施例ではノズルｑのスリット状開口端（
３０ａ）　ｌ−！：円弧状となっておシ、基板支持台α
荀と同心的であって、その径は少し太きい。

第５図は本発明の第３実施例を示すが、本実施例では装
置全体が第１実施例とは９０″偏位し几形態とされる。

なお、第１実施例と対応する部分には同一の符号を付す
ものとする。

すなわち第１実施例では基板支持台ロバ水平状態におか
れているが、本実施例では鉛直状態におかれる。これに
対応してノズル先端部（ｌｌａ）、不活性ガス噴出板Ｃ
Ｉ９なども図示の如く鉛直状態に配設される。このよう
な構成でも第１実施例と同様な作用を行ない、同様な効
果を奏することは明らかである。なお、基板（ト）が基
板支持台（１７）から滑落しない九めの手段は公知の手
段を用いるものとする。

以上、本発明の各実施例について説明したが、勿論、本
発明はこれらに限定されることなく本発明の技術的思想
に基づいて種々の変形が可能である。

例えば、以上の実施例でに、いわゆる熱ＣＶＤによる薄
膜形成が説明されたが、プラズマＣｖＤや光ＣＶＤなど
にもま文ドライエツチングなどにも本発明は適用可能で
ある。

−また以上の実施例では真空けマ内での処理が説明され
たが、真空を必要としない常圧でも基板への表面加工が
可能なＣＶＤ装置にも本発明に適用可能である。

まｔ以上の実施例では基板側の材質について特に言及し
なかつ之が、例えば、Ｓｉウェハーや、ウェハープロセ
スにおいて、すでにその表面に一定の薄膜形成、不純物
拡散、微細加工等の処理を施されたものでありてもよい
。あるいは、ガラス。

Ｓｔ　ｏ　＊、Ａｌ　ｒ　Ｏ＋　、各種金属、合金等を
素材とする基板にも本発明は適用可能である。

また以上の実施例では反応ガスＲを噴出するノズル（ｘ
ｔａ）ＩＵススリット開口を有するものであったが、第
６図に示すように上述の実施例のような偏平な中空管体
＋４ｔ）の４壁に多数の小孔４Ｄを形成させたものであ
ってもよい。あるいは、第７図及び第８図に示すように
偏平な中空管体６（１（ｆ；αの端壁に横方向に並ぶス
リン）　６１１■又は上下方向に並ぶスリットＥ１１ｔ
６Ｚを形成させるようにしてもよい。ま次、これらの場
合には各スリット６υ６２又は６υ６ｚからに異なる反
応ガスが噴出されるようにしてもよい。この場合には管
体ｔ５Ｇ　７６Ｇ内に仕切壁が設けられているが、一つ
のスリットを有する２つの別の管体を左右又は上下に並
設するようにしてもよい。

″１九以上の実施例では不活性ガス噴出板四にいわゆる
多孔板が用いられ次が、これに代えて適当なアスペクト
比をもつストレイナー、ハネカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ
）を用いてもよい。あるいにこれと多孔板とを併用する
ようにしてもよい。

ま比以上の実施例では第１のガス流として反応ガス几が
用いられ九が、これに代えて反応ガスを主体とするガス
を含むガスであってもよい。

ま九、以上の実施例では第２のガスとして不活性ガスを
用いたが、これに代えて一部反応性ガスを含んでいるガ
スであってもよい。その場合、この反応性ガスはダスト
パーティクルを発生させないガス種であることが必要で
ある。例えば、孔、Ｎ１、Ｏ！などが含まれていてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上述べ友ように本発明のＣＶＤ装置のガスフロー方法
によれば、第１のガスの流れが層流である為、その制御
性、再現性に優れている。第１のガスの反応成分が基板
近傍空間にのみ限定される為、炉壁、窓等の汚染が防止
できる。従って膜質の向上とダストパーティクルの低減
が可能である。

第２のガスの流量制御により基板上の膜厚分布制御が可
能になる。基板回転機構を組み合わせて、大面積で、高
均一性のある成膜が可能となるなど種々の効果を奏する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスフロー方法を具体化するＣＶＤ装
置の第１実施例の断面図、第２図は第１図に於ける■−
■線方向断面図、第３Ａ図、第３Ｂ図、第３Ｃ図は本実
施例の作用を説明する之めの第１図と同様の断面図、第
４図は本発明の第２実施例のＣＶＤ装置の第２図と同様
な断面図、第５図は本発明の第３実施例のＣＶＤ装置の
第１図と同様の断面図、第６図、第７図、第８図に各変
形例を示す要部の正面図、及び第９図は従来の各種のガ
スフロー方法を示す概略図である。 なお図において、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）密閉槽内に配設された基板の表面にほゞ平行に第
   １のガス流をシート状に導入し、かつ前記基板の表面に
   対向するように第２のガス流を導入して、前記基板の表
   面の近傍に前記第１のガス流の層流状態を保持するよう
   にしたことを特徴とするＣＶＤ装置のガスフロー方法。
2. （２）前記密閉槽は真空槽である特許請求の範囲第１項
   に記載のＣＶＤ装置のガスフロー方法。
3. （３）前記第１のガス流は、前記基板の表面に平行な少
   なくとも一つのスリット開口から噴出される特許請求の
   範囲第１項又は第２項に記載のＣＶＤ装置のガスフロー
   方法。
4. （４）前記第１のガス流は反応性ガスから成る特許請求
   の範囲第１項、第２項及び第３項のいづれかに記載のＣ
   ＶＤ装置のガスフロー方法。
5. （５）前記第２のガス流は不活性ガスから成る特許請求
   の範囲第１項から第４項までのうちいづれか１項に記載
   のＣＶＤ装置のガスフロー方法。