JP2930960B2 - 大気圧化学蒸着装置および方法 - Google Patents
大気圧化学蒸着装置および方法Info
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- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45519—Inert gas curtains
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45572—Cooled nozzles
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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- C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は大気圧化学蒸着装置および方法に関し、より
詳細には、基質すなわちウェーハに非酸化物膜を蒸着す
るのに適した上記のような装置に関する。
詳細には、基質すなわちウェーハに非酸化物膜を蒸着す
るのに適した上記のような装置に関する。
インライン搬送式大気圧化学蒸着（APCVD）による酸
化物被着体を生じる装置は多年にわたり知られてきた。
かかる設備はワトキンズ−ジョンソン社で販売され、ニ
コラスグラレンスキーにより提出発表された多くの論文
に述べられている。
化物被着体を生じる装置は多年にわたり知られてきた。
かかる設備はワトキンズ−ジョンソン社で販売され、ニ
コラスグラレンスキーにより提出発表された多くの論文
に述べられている。
一般に、先行技術のインラインAPCVD装置は被着すべ
きウェーハすなわち基質をマッフルの中を搬送するエン
ドレスベルトを有しており、マッフルは１つまたはそれ
以上の被着室を有している。これらの被着室は薬品蒸気
の反応が生じて蒸着層を形成するウェーハ表面に薬品蒸
気雰囲気を作って維持するための手段を有している。
きウェーハすなわち基質をマッフルの中を搬送するエン
ドレスベルトを有しており、マッフルは１つまたはそれ
以上の被着室を有している。これらの被着室は薬品蒸気
の反応が生じて蒸着層を形成するウェーハ表面に薬品蒸
気雰囲気を作って維持するための手段を有している。
かかる設備は酸化物被着体を形成するには非常に満足
すべきものであるとわかった。しかしながら、差圧、流
量の変動、または蒸着室すなわち被着室への酸素の拡散
により雰囲気の制御が悪いため、先行技術のAPCVD炉で
は、信頼性のある非酸化物被着体は得られなかった。
すべきものであるとわかった。しかしながら、差圧、流
量の変動、または蒸着室すなわち被着室への酸素の拡散
により雰囲気の制御が悪いため、先行技術のAPCVD炉で
は、信頼性のある非酸化物被着体は得られなかった。
しかも、ガスまたは蒸気混合物を被着室へ噴入する噴
入組立体は基質表面への反応ガスの効率的な送出しおよ
び被着室から反応物ガスの効率的な除去のための十分な
温度制御をもたらさなかった。
入組立体は基質表面への反応ガスの効率的な送出しおよ
び被着室から反応物ガスの効率的な除去のための十分な
温度制御をもたらさなかった。
本発明の目的はドープされた非晶質または多結晶質シ
リコン、ケイ化タングステン、タングステンおよび窒化
シリコンのような非酸化物膜をシリコン、ガラス、セラ
ミック又は金属などの基質に確実に形成するのに適した
搬送式APCVD炉を提供することである。
リコン、ケイ化タングステン、タングステンおよび窒化
シリコンのような非酸化物膜をシリコン、ガラス、セラ
ミック又は金属などの基質に確実に形成するのに適した
搬送式APCVD炉を提供することである。
本発明の他の目的は反応帯域から酸素を除去し、介在
空気暴露および清浄工程を省く多段処理を行い、収率お
よび生産性を高める連続コンベヤ装置を有する炉を提供
することである。
空気暴露および清浄工程を省く多段処理を行い、収率お
よび生産性を高める連続コンベヤ装置を有する炉を提供
することである。
本発明の他の目的は蒸着法全体にわたって基質を無酸
素雰囲気に保つことによって基質をその場合でエッチン
グして自然酸化物を除去しかつその再生長を防ぐ連続コ
ンベヤ装置を有する炉を提供することである。
素雰囲気に保つことによって基質をその場合でエッチン
グして自然酸化物を除去しかつその再生長を防ぐ連続コ
ンベヤ装置を有する炉を提供することである。
本発明の他の目的は一定な開口部を正確に維持し、そ
れにより蒸着質からの排ガスの一定な流量を正確に保つ
自己清浄型流量計装置を提供することである。
れにより蒸着質からの排ガスの一定な流量を正確に保つ
自己清浄型流量計装置を提供することである。
本発明の他の目的はコンベヤベルトの幅にわたって連
続層流を形成するインゼクタ組立体を提供することであ
る。
続層流を形成するインゼクタ組立体を提供することであ
る。
本発明の更に他の目的はウェーハの表面に衝突する化
学反応物蒸気の制御を行なえるインゼクタ組立体を提供
することである。
学反応物蒸気の制御を行なえるインゼクタ組立体を提供
することである。
本発明のこれらの目的および他の目的は、加熱マッフ
ルと、該マッフルに設けられた少なくとも１つの化学蒸
着室すなわち蒸着帯域と、薬品蒸気を上記室内に導入す
るためのインゼクタ組立体と、被着すべきウェーハを上
記マッフルおよび蒸着室の中を移動させるコンベヤベル
トとを備えている種類の搬送式大気圧化学蒸着装置にお
いて、上記インゼクタ組立体を上記蒸着室に該室の壁部
と間隔をへだてた関係で支持しかつシールするための手
段を設け、パージガスをインゼクタ組立体と室の壁部と
の間の空間に導入するための手段を設けたことを特徴と
する搬送式大気圧化学蒸着装置によって達成される。ま
た、上記インゼクタ組立体は薬品蒸気をコンベヤベルト
の幅にわたってベルトで支持されたウェーハの表面上に
導びくための手段と、薬品蒸気およびパージガスを室の
蒸着帯域から除去するための排気系統とを有している。
ルと、該マッフルに設けられた少なくとも１つの化学蒸
着室すなわち蒸着帯域と、薬品蒸気を上記室内に導入す
るためのインゼクタ組立体と、被着すべきウェーハを上
記マッフルおよび蒸着室の中を移動させるコンベヤベル
トとを備えている種類の搬送式大気圧化学蒸着装置にお
いて、上記インゼクタ組立体を上記蒸着室に該室の壁部
と間隔をへだてた関係で支持しかつシールするための手
段を設け、パージガスをインゼクタ組立体と室の壁部と
の間の空間に導入するための手段を設けたことを特徴と
する搬送式大気圧化学蒸着装置によって達成される。ま
た、上記インゼクタ組立体は薬品蒸気をコンベヤベルト
の幅にわたってベルトで支持されたウェーハの表面上に
導びくための手段と、薬品蒸気およびパージガスを室の
蒸着帯域から除去するための排気系統とを有している。
第１図および第２図を参照して説明すると、大気圧化
学蒸着マッフル炉組立体11はマッフルすなわち炉の内部
を加熱する底部加熱要素12を備えている。コンベヤベル
ト13がマッフルの装入端部14から端部16まで延びてい
て、ローラ17を通って戻っている。マッフルすなわち炉
の底部は孔を持つ複数の通路18を有するのがよく、これ
らの孔は後述の目的でコンベヤベルト13の下側と連通し
て不活性ガスをベルト13を通して炉の中へ上方に流せる
ようになっている。
学蒸着マッフル炉組立体11はマッフルすなわち炉の内部
を加熱する底部加熱要素12を備えている。コンベヤベル
ト13がマッフルの装入端部14から端部16まで延びてい
て、ローラ17を通って戻っている。マッフルすなわち炉
の底部は孔を持つ複数の通路18を有するのがよく、これ
らの孔は後述の目的でコンベヤベルト13の下側と連通し
て不活性ガスをベルト13を通して炉の中へ上方に流せる
ようになっている。
本発明によれば、炉組立体は弗化水素および水蒸気を
矢印22で示す領域に注入する弗化水素（HF）インゼクタ
組立体を有している。弗化水素は窒素を室温に保たれた
弗化水素酸と脱イオン水との共沸混合物の中に吹込むこ
とによって形成し得る。弗化水素ガスはベルトで支持さ
れたウェーハの表面に打ち当り、ウェーハの表面上のい
ずれのシリコン酸化物をもエッチング除去する。この酸
化物はウェーハの表面へのケイ化タングステンまたは他
の非酸化物物質の付着を防ぐ。
矢印22で示す領域に注入する弗化水素（HF）インゼクタ
組立体を有している。弗化水素は窒素を室温に保たれた
弗化水素酸と脱イオン水との共沸混合物の中に吹込むこ
とによって形成し得る。弗化水素ガスはベルトで支持さ
れたウェーハの表面に打ち当り、ウェーハの表面上のい
ずれのシリコン酸化物をもエッチング除去する。この酸
化物はウェーハの表面へのケイ化タングステンまたは他
の非酸化物物質の付着を防ぐ。
排気系統23は弗化水素蒸気を排気し、ならびにマッフ
ルの頂部および底部で矢印24で示すように移動している
窒素をパージする。このパージ窒素は一連の開口部を有
するプレナム26、27を通って炉に入り、窒素をカーテン
28を通り越して移動させる。この流れにより、いずれの
エッチング剤をもマッフルの中へ入らないようにする。
装入端部のプレナム29を流れている窒素により、いずれ
のエッチング剤をも排気系統から出て行かないようにす
る。
ルの頂部および底部で矢印24で示すように移動している
窒素をパージする。このパージ窒素は一連の開口部を有
するプレナム26、27を通って炉に入り、窒素をカーテン
28を通り越して移動させる。この流れにより、いずれの
エッチング剤をもマッフルの中へ入らないようにする。
装入端部のプレナム29を流れている窒素により、いずれ
のエッチング剤をも排気系統から出て行かないようにす
る。
図示の装置は複数の蒸着室31を有しており、これらの
蒸着室の各々は同様に構成されていて、入口室窒素プレ
ナム32を有しており、このプレナム32により、窒素は開
口部すなわち孔を通って下方に流れ、入口プレナムの各
々ごとに矢印34、36で示すように両方向にカーテン33を
通り越して流れる。出口プレナム37が設けられており、
同様に、窒素または他の不活性ガスが両方向にカーテン
38を通り越して流れる。
蒸着室の各々は同様に構成されていて、入口室窒素プレ
ナム32を有しており、このプレナム32により、窒素は開
口部すなわち孔を通って下方に流れ、入口プレナムの各
々ごとに矢印34、36で示すように両方向にカーテン33を
通り越して流れる。出口プレナム37が設けられており、
同様に、窒素または他の不活性ガスが両方向にカーテン
38を通り越して流れる。
本発明の特徴によれば、マッフルすなわち炉の両側に
は、開口部41およびプレナム42が設けられており、窒素
が開口部41およびプレナム42に流入して種々の室間の圧
力を等しくし、化学薬品の静流を確保したり蒸着帯域内
の酸素を確実に除去したりすることができる。炉内の差
圧を測定するために、差圧ポート43、44が設けられてい
る。
は、開口部41およびプレナム42が設けられており、窒素
が開口部41およびプレナム42に流入して種々の室間の圧
力を等しくし、化学薬品の静流を確保したり蒸着帯域内
の酸素を確実に除去したりすることができる。炉内の差
圧を測定するために、差圧ポート43、44が設けられてい
る。
炉の流出端部には、排気部46が設けられている。排気
窒素プレナム47はカーテン48を有している。窒素はカー
テン48を通り越して排気部46に流入する。ウェーハは第
２コンベヤベルト51まで搬送され、このベルトにより窒
素プレナム53およびカーテン54を有する冷却マッフル52
の中を移動する。
窒素プレナム47はカーテン48を有している。窒素はカー
テン48を通り越して排気部46に流入する。ウェーハは第
２コンベヤベルト51まで搬送され、このベルトにより窒
素プレナム53およびカーテン54を有する冷却マッフル52
の中を移動する。
コンベヤベルト13上のウェーハは弗化水素エッチング
室、第１、第２、第３蒸着室を順次通り、マッフルの出
口端部を通り越して上方に移動して冷却マッフルに入
り、蒸着膜を有する冷却ウェーハがこの冷却マッフルか
ら出ていく。
室、第１、第２、第３蒸着室を順次通り、マッフルの出
口端部を通り越して上方に移動して冷却マッフルに入
り、蒸着膜を有する冷却ウェーハがこの冷却マッフルか
ら出ていく。
入口プレナム、出口プレナムおよびこれらと関連した
カーテンを第３図にもっと明確に示してあり、この図で
は、カーテン33、38は支持体56、57から垂下し、かつコ
ンベヤベルト13の表面、詳細には、次々の蒸着室を通し
てベルト13で移送されるウェーハ58を近接するように延
びている場合について示されている。マッフル組立体の
直立壁部61は矩形のボックス状室を形成しており、この
室は蒸着蒸気を蒸着室に噴入したり、排ガスを除去した
りするためのインゼクタ／ベント組立体62を受け入れる
ようになっている。
カーテンを第３図にもっと明確に示してあり、この図で
は、カーテン33、38は支持体56、57から垂下し、かつコ
ンベヤベルト13の表面、詳細には、次々の蒸着室を通し
てベルト13で移送されるウェーハ58を近接するように延
びている場合について示されている。マッフル組立体の
直立壁部61は矩形のボックス状室を形成しており、この
室は蒸着蒸気を蒸着室に噴入したり、排ガスを除去した
りするためのインゼクタ／ベント組立体62を受け入れる
ようになっている。
このインゼクタ組立体は支持フランジ63を有してお
り、このフランジ63は室壁部の上端部に支持されたフラ
ンジ支持体64に載置するようになっている。支持体64は
冷却水を受け入れる冷却用コイル66と、窒素を受け入
れ、これを開口部68からインゼクタ組立体の壁部62と室
の上方に延びる壁部61との間の空間に噴入するポート67
とを有している。窒素は矢印69で示すように、インゼク
タ組立体と室の壁部との間の空間に流入し、この空間を
清浄すべく下方に流れ、蒸着室の中へ入り、そして後述
の排気マニホルドに向って流れる。
り、このフランジ63は室壁部の上端部に支持されたフラ
ンジ支持体64に載置するようになっている。支持体64は
冷却水を受け入れる冷却用コイル66と、窒素を受け入
れ、これを開口部68からインゼクタ組立体の壁部62と室
の上方に延びる壁部61との間の空間に噴入するポート67
とを有している。窒素は矢印69で示すように、インゼク
タ組立体と室の壁部との間の空間に流入し、この空間を
清浄すべく下方に流れ、蒸着室の中へ入り、そして後述
の排気マニホルドに向って流れる。
第３図、第４図および第５図を参照して説明すると、
インゼクタ組立体は矩形の中空ボックス状ボディ62を有
しており、このボディは頂部にフランジ63を有してい
る。このボックス状ボディ内には、後述の種々の管およ
び導管が延びている。ボディの直立壁部は基部71で支持
されており、この基部71はガス入口や、水入口および水
出口用の配管を受入れている。特に第３図を参照する
と、ボディ62には、シーリングフランジ63が適当に取付
けられている。Ｏリングシール72がインゼクタ組立体を
支持体64に対してシールしている。導管73は冷却水を基
部71を通して移送する。インゼクタ74は冷却通路76を有
し、Ｏリング77で基部71にシールされている。通路76は
導管78に連結されている。この導管78はインゼクタ天井
ブロック79に連なり、このブロック79は導管82に連なる
冷却通路81を有している。端部天井ブロック83は導管82
および出口導管86に連結されている通路84を有してい
る。
インゼクタ組立体は矩形の中空ボックス状ボディ62を有
しており、このボディは頂部にフランジ63を有してい
る。このボックス状ボディ内には、後述の種々の管およ
び導管が延びている。ボディの直立壁部は基部71で支持
されており、この基部71はガス入口や、水入口および水
出口用の配管を受入れている。特に第３図を参照する
と、ボディ62には、シーリングフランジ63が適当に取付
けられている。Ｏリングシール72がインゼクタ組立体を
支持体64に対してシールしている。導管73は冷却水を基
部71を通して移送する。インゼクタ74は冷却通路76を有
し、Ｏリング77で基部71にシールされている。通路76は
導管78に連結されている。この導管78はインゼクタ天井
ブロック79に連なり、このブロック79は導管82に連なる
冷却通路81を有している。端部天井ブロック83は導管82
および出口導管86に連結されている通路84を有してい
る。
インゼクタ組立体は薬品蒸気をウェーハ上に噴射する
手段を有している。また、この組立体はＯリングで基部
にシールされたブロック87、88を有しており、これらの
ブロックはプレナム、および蒸気をウェーハに差し向け
るための通路を有している。より詳細には、蒸気は矢印
92で示すように、インゼクタボディ74の先端のいずれか
の側に形成された通路89、91から噴射される。反応ガス
は質量流量コントローラで調整された定常流量でスロッ
ト89、91を通って被着室に流入する。スロット89、91を
通って流れるガスは導管93、94で導入され、それぞれ一
次分配プレナム96、97に流入する。これらのプレナムは
部材ブロック88に形成された溝と、ブロック87に形成さ
れた溝とにより画成された細長い開口部の形態である。
これらの溝における開口部98、99は第２プレナム101、1
02に通じる一次軽量孔を形成する。複数の間隔をへだて
た開口部すなわちポート103、104が二次計量孔を形成
し、これらの二次計量孔はプレナム101、102から下方に
延び、細長い第３プレナム通路106、107と連通してい
る。次いで、ガスはインゼクタボディ74の先端と計量ブ
ロック108、109との間の一様な隙間で形成された連続ス
ロットを通る。かくして、計量ブロック108、109は二次
計量孔103、104を出る個々のガス流ジェットを除去し、
通路89、91を通ってインゼクタの全幅を横切って出る円
滑な層流を形成する。
手段を有している。また、この組立体はＯリングで基部
にシールされたブロック87、88を有しており、これらの
ブロックはプレナム、および蒸気をウェーハに差し向け
るための通路を有している。より詳細には、蒸気は矢印
92で示すように、インゼクタボディ74の先端のいずれか
の側に形成された通路89、91から噴射される。反応ガス
は質量流量コントローラで調整された定常流量でスロッ
ト89、91を通って被着室に流入する。スロット89、91を
通って流れるガスは導管93、94で導入され、それぞれ一
次分配プレナム96、97に流入する。これらのプレナムは
部材ブロック88に形成された溝と、ブロック87に形成さ
れた溝とにより画成された細長い開口部の形態である。
これらの溝における開口部98、99は第２プレナム101、1
02に通じる一次軽量孔を形成する。複数の間隔をへだて
た開口部すなわちポート103、104が二次計量孔を形成
し、これらの二次計量孔はプレナム101、102から下方に
延び、細長い第３プレナム通路106、107と連通してい
る。次いで、ガスはインゼクタボディ74の先端と計量ブ
ロック108、109との間の一様な隙間で形成された連続ス
ロットを通る。かくして、計量ブロック108、109は二次
計量孔103、104を出る個々のガス流ジェットを除去し、
通路89、91を通ってインゼクタの全幅を横切って出る円
滑な層流を形成する。
上方ポートの流れ91および下方ポートの流れ92の両方
はインゼクタボディの先端から層流路で基質すなわちウ
ェーハの加熱表面へ差し向けられ、そこでガスが混合反
応して蒸着膜を形成する。
はインゼクタボディの先端から層流路で基質すなわちウ
ェーハの加熱表面へ差し向けられ、そこでガスが混合反
応して蒸着膜を形成する。
ブロック部材79、83は矢印111で示すように上方に排
気される窒素、および矢印112で示す反応性ガスおよび
窒素を除去するための排気部として機能する細長い開口
部すなわちスロットを画成する。この排気スロットは排
気管114に連結される通路113と連通している。
気される窒素、および矢印112で示す反応性ガスおよび
窒素を除去するための排気部として機能する細長い開口
部すなわちスロットを画成する。この排気スロットは排
気管114に連結される通路113と連通している。
このインゼクタの設計を大気圧CVD装置に使用するこ
とにより、ガスの効率的かつ均一な反応を行って基質の
表面に膜を形成することができる。薬品はインゼクタ天
井の下でインゼクタガス出口からガスが排気プレナムに
入るところまで延びる蒸着帯域で反応する。粒子の混入
を減じかつ被膜の寿命を伸ばすためにインゼクタ、イン
ゼクタ天井79および端部天井83への薬品の付着を最小に
することが重要である。この反応を防ぐ機構はいくつか
ある。蒸着室内のインゼクタおよび天井は冷却媒体が構
造体を一様に冷却するのに出来るだけ効果的であるよう
にアルミニウムで作られている。表面は反応物の付着を
減じかつ赤外線反射を高めるために滑らかな表面を形成
するようによく磨がかれている。上方ポートの流れは、
（特定の方法により）可能である場合、天井にわたって
層流を形成する不活性ガスである。また、この緩衝流
は、効率を高くするためにより長い基質にガスを差し向
ける。
とにより、ガスの効率的かつ均一な反応を行って基質の
表面に膜を形成することができる。薬品はインゼクタ天
井の下でインゼクタガス出口からガスが排気プレナムに
入るところまで延びる蒸着帯域で反応する。粒子の混入
を減じかつ被膜の寿命を伸ばすためにインゼクタ、イン
ゼクタ天井79および端部天井83への薬品の付着を最小に
することが重要である。この反応を防ぐ機構はいくつか
ある。蒸着室内のインゼクタおよび天井は冷却媒体が構
造体を一様に冷却するのに出来るだけ効果的であるよう
にアルミニウムで作られている。表面は反応物の付着を
減じかつ赤外線反射を高めるために滑らかな表面を形成
するようによく磨がかれている。上方ポートの流れは、
（特定の方法により）可能である場合、天井にわたって
層流を形成する不活性ガスである。また、この緩衝流
は、効率を高くするためにより長い基質にガスを差し向
ける。
基質の表面に達する前の噴射ガスの気相反応を設計上
の特徴により最小にして膜の品質および反応の効率を高
める。ガスは、基質表面の反応箇所まで低温にかつ層流
路内に保つ。基質がインゼクタに極めて近接しており、
かつ大気圧操作により高い蒸着速度を生じるので、低濃
度の薬品を使用することがでる。層流により、ガス流中
ではなく、加熱基質上で混合が起るように制御すること
ができる。反応物の膜への混入はガスを正確に送出すこ
とにより全く抑制される。ベント組立体の設計によれ
ば、Ｏリングシールおよびパージガス流の使用によって
酸素が反応領域に入らないようにすることができる。蒸
着帯域は新しい薬品を連続して装入し得かつ基質に蒸着
しなかった反応生成物を一様に排出し得るように流線形
に形成された小さい領域である。
の特徴により最小にして膜の品質および反応の効率を高
める。ガスは、基質表面の反応箇所まで低温にかつ層流
路内に保つ。基質がインゼクタに極めて近接しており、
かつ大気圧操作により高い蒸着速度を生じるので、低濃
度の薬品を使用することがでる。層流により、ガス流中
ではなく、加熱基質上で混合が起るように制御すること
ができる。反応物の膜への混入はガスを正確に送出すこ
とにより全く抑制される。ベント組立体の設計によれ
ば、Ｏリングシールおよびパージガス流の使用によって
酸素が反応領域に入らないようにすることができる。蒸
着帯域は新しい薬品を連続して装入し得かつ基質に蒸着
しなかった反応生成物を一様に排出し得るように流線形
に形成された小さい領域である。
このようにして15.24cm（６インチ）／分のコンベヤ
ベルトの速度で蒸着し得る代表的な非酸化物膜は３つの
室の各々で下記のごくわずかな試薬ガスの流れを使用す
る。窒素0.75slm中のジシラン（Si2H6）の30sccmの下方
ポート流および窒素0.25slmの上方ポート流を使用して
非晶質シリコンの5000オングストロームの厚い膜を570
℃の温度で蒸着することができる。ホスフィン（PH3）
0.9sccmの流れを下方ポートに装入することにより、そ
の馬において燐をドープしたシリコン膜が蒸着される。
水素6slmおよび窒素2slm中のシラン（SiH4）27sccmの下
方ポート流と、水素1slmおよび窒素1slm中の六弗化タン
グステン9sccmの上方ポート流とを使用して、2500オン
グストロームの厚い珪化タングステン（WSi2.4）膜を36
0℃の温度で蒸着することができる。水素3slmおよび窒
素2slmの下方ポート流と、窒素2slm中の六弗化タングス
テン21sccmの上方ポート流とを使用して4000オングスト
ロームの厚いタングステン膜を450どの温度で蒸着する
ことができる。窒素1slm中のシラン（SiH4）6sccmの下
方ポート流と、窒素0.5slm中のアンモニア160sccmの上
方ポート流とを使用して、1500オングストロームの厚い
窒化シリコン（Si3N4）膜を750℃の温度で蒸着すること
ができる。
ベルトの速度で蒸着し得る代表的な非酸化物膜は３つの
室の各々で下記のごくわずかな試薬ガスの流れを使用す
る。窒素0.75slm中のジシラン（Si2H6）の30sccmの下方
ポート流および窒素0.25slmの上方ポート流を使用して
非晶質シリコンの5000オングストロームの厚い膜を570
℃の温度で蒸着することができる。ホスフィン（PH3）
0.9sccmの流れを下方ポートに装入することにより、そ
の馬において燐をドープしたシリコン膜が蒸着される。
水素6slmおよび窒素2slm中のシラン（SiH4）27sccmの下
方ポート流と、水素1slmおよび窒素1slm中の六弗化タン
グステン9sccmの上方ポート流とを使用して、2500オン
グストロームの厚い珪化タングステン（WSi2.4）膜を36
0℃の温度で蒸着することができる。水素3slmおよび窒
素2slmの下方ポート流と、窒素2slm中の六弗化タングス
テン21sccmの上方ポート流とを使用して4000オングスト
ロームの厚いタングステン膜を450どの温度で蒸着する
ことができる。窒素1slm中のシラン（SiH4）6sccmの下
方ポート流と、窒素0.5slm中のアンモニア160sccmの上
方ポート流とを使用して、1500オングストロームの厚い
窒化シリコン（Si3N4）膜を750℃の温度で蒸着すること
ができる。
ガスは蒸着帯域の幅にわたって一様な速度で排気され
る。これにより、基質表面上の反応薬品の滞留時間が適
切になる。自己清浄式流量計を使用して排ガスの流れを
正確に調整する。
る。これにより、基質表面上の反応薬品の滞留時間が適
切になる。自己清浄式流量計を使用して排ガスの流れを
正確に調整する。
気相核化粒子を形成しないうちに反応ガスを効率よく
使用するためには、これらの反応ガスを被着室から一貫
して一様に排気することを必要とする。この被着室から
の排気が速すぎると、蒸着損失が生じる。排気が遅すぎ
ると、ガスの流れが形成されず、その結果、粒子が発生
する。排気は時間について変化してはならない、そうで
ないと、基質ごとの一様性および粒子の抑制が変化して
しまう。
使用するためには、これらの反応ガスを被着室から一貫
して一様に排気することを必要とする。この被着室から
の排気が速すぎると、蒸着損失が生じる。排気が遅すぎ
ると、ガスの流れが形成されず、その結果、粒子が発生
する。排気は時間について変化してはならない、そうで
ないと、基質ごとの一様性および粒子の抑制が変化して
しまう。
計量装置が設けられており、この計量装置は排気部11
4に連結されている。この計量装置の設計により、通常
は固定オリフィスをふさいでしまう反応生成物を連続的
に除去することができる。第６図を参照すると、Ｏリン
グフランジ118でシールされた円形板117には開口部すな
わちオリフィス116が形成されている。モータのシャフ
ト121には、ワイヤ119が設けられており、このシャフト
121はばね押しフランジシール122により排気ダクト管12
3に対して適切にシールされている。モータ124によりワ
イヤを孔116の軸線に沿って回転させる。このワイヤ119
はオリフィス116の全周を定速で連続的に清浄するよう
に曲げられている。いずれの付着物質も掻き除かれて排
出される。このようにして、横断面の一定なオリフィス
が保たれ、このオリフィス前後における排気ブロワから
の圧力降下を測定し、維持して排ガスの一定の流れを生
じることができる。
4に連結されている。この計量装置の設計により、通常
は固定オリフィスをふさいでしまう反応生成物を連続的
に除去することができる。第６図を参照すると、Ｏリン
グフランジ118でシールされた円形板117には開口部すな
わちオリフィス116が形成されている。モータのシャフ
ト121には、ワイヤ119が設けられており、このシャフト
121はばね押しフランジシール122により排気ダクト管12
3に対して適切にシールされている。モータ124によりワ
イヤを孔116の軸線に沿って回転させる。このワイヤ119
はオリフィス116の全周を定速で連続的に清浄するよう
に曲げられている。いずれの付着物質も掻き除かれて排
出される。このようにして、横断面の一定なオリフィス
が保たれ、このオリフィス前後における排気ブロワから
の圧力降下を測定し、維持して排ガスの一定の流れを生
じることができる。
基質の背面側には付着が或る程度まで起る。この付着
の起る可能性を最小にするには、２種の機構を用いる。
コンベヤベルトは非常に密に織成されていて、密な表面
を基質の背面側と接触するようになっている。被着室の
床に設けられた窒素パージ部18から窒素をこの濃密織成
ベルトを拡散する。窒素は基質の背面側の領域に圧力を
かけ、その周囲を上方に流れる。これによりこの領域に
おける反応ガスの流れを最小にする。
の起る可能性を最小にするには、２種の機構を用いる。
コンベヤベルトは非常に密に織成されていて、密な表面
を基質の背面側と接触するようになっている。被着室の
床に設けられた窒素パージ部18から窒素をこの濃密織成
ベルトを拡散する。窒素は基質の背面側の領域に圧力を
かけ、その周囲を上方に流れる。これによりこの領域に
おける反応ガスの流れを最小にする。
この設計の利点として、粒子が減少し、基質の背面側
の付着物後清浄すなわちエッチングを行う必要がなくな
る。
の付着物後清浄すなわちエッチングを行う必要がなくな
る。
第１図は本発明による大気圧化学蒸着装置の概略側面立
面図；第２図は第１図の装置の概略頂平面図；第３図は
第１図の装置に使用するインゼクタ組立体の側立面部分
断面図；第４図は第３図に示すインゼクタ装置の部分断
面部分仮想斜視図；第５図は第３図の下部の拡大図；第
６図は第１図の装置から薬品蒸気およびパージガスを除
去するための自己清浄型排気オリフィス設計の側面図で
ある。 11……APCVDマッフル組立体、12……加熱要素、13……
コンベヤベルト、18……通路、21……インゼクタ組立
体、23……排気系統、26、27、29、32、37、42、47、53
……プレナム、28、33、38……カーテン、31……蒸着
室、43、44……差圧ポート、56、57……支持体、58……
ウェーハ、89、91……通路（スロット）。
面図；第２図は第１図の装置の概略頂平面図；第３図は
第１図の装置に使用するインゼクタ組立体の側立面部分
断面図；第４図は第３図に示すインゼクタ装置の部分断
面部分仮想斜視図；第５図は第３図の下部の拡大図；第
６図は第１図の装置から薬品蒸気およびパージガスを除
去するための自己清浄型排気オリフィス設計の側面図で
ある。 11……APCVDマッフル組立体、12……加熱要素、13……
コンベヤベルト、18……通路、21……インゼクタ組立
体、23……排気系統、26、27、29、32、37、42、47、53
……プレナム、28、33、38……カーテン、31……蒸着
室、43、44……差圧ポート、56、57……支持体、58……
ウェーハ、89、91……通路（スロット）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マイケル エイ リッチー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95060 サンタ クルーズ フランクリ ン ストリート 134 (72)発明者 マイケル エル ハーシュ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95006 ボールダー クリーク キング ス クリーク ロード 15734 (56)参考文献 特開 昭53−44487（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−276328（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56
Claims (4)
- 【請求項１】加熱マッフルと、該マッフルに設けられた
少なくとも１つの化学蒸着室と、薬品蒸気を上記室内に
導入するためのインゼクタ組立体と、被着すべきウェー
ハを蒸気マッフルおよび蒸着室の中を移動させるコンベ
ヤベルトとを備えている種類の搬送式大気圧化学蒸着装
置において、 上記装置は、上方に延びる壁部、蒸着室上の上記インゼ
クタ組立体を上記室の上方に延びる壁部に対して間隔を
へだてた関係で支持しかつ囲むための手段と、インゼク
タ組立体と支持手段との間で協働してこれら両者間のシ
ールを形成するシーリング手段と、パージガスを上記イ
ンゼクタ組立体と上記室の上方に延びる壁部との間の空
間に導入する手段とを設け、 上記インゼクタ組立体は、薬品蒸気を上記コンベヤベル
トの横方向に導入し、ベルト支持されたウェーハの表面
における反応のためにウェーハ表面上に導入するための
手段及びベルトの横方向に延び、薬品蒸記およびパージ
ガスを蒸着室の蒸着帯域から除去するための排気手段と
を有し、上記インゼクタ組み立て体は第１および第２ガ
スの受入れおよび分配のための少なくとも１つずつの第
１および第２分配プレナム手段と、上記インゼクタを横
切って延び、蒸気をスロットを通り越して移動している
ウェーハの表面上に向けるための第１および第２の細長
い流れスロットと、上記第１および第２プレナム手段と
上記第１および第２スロットとの間で夫々連通する間隔
をへだてたポートとを有していることを特徴とする搬送
式大気圧化学蒸着装置。 - 【請求項２】上記分配プレナム手段は第１および第２の
プレナムステージを有していることを特徴とする請求項
１記載の搬送式大気圧化学蒸着装置。 - 【請求項３】上記インゼクタ組立体はその表面への付着
を最小にするために上記コンベヤベルトに面する磨かれ
た冷却表面を有することを特徴とする請求項１記載の搬
送式大気圧蒸着装置。 - 【請求項４】基部と、蒸気分配プレナムと、上記基部で
支持されたインゼクタ組立体とを有する搬送式大気圧化
学蒸着装置用のインゼクタ組立体において、蒸着帯域へ
噴入すべき蒸気を受け入れるための第１および第２の一
次プレナムと、第１および第２の二次プレナムと、蒸気
を上記二次プレナムに導入するための上記第１および第
２の一次および二次プレナム間に連通する複数のポート
と、蒸気を上記蒸着帯域に噴入するための間隔をへだて
た第１および第２のインゼクタスロットと、一様なシー
ト状の蒸気を上記反応帯域に噴入するための上記第１お
よび第２の二次プレナムと上記第１および第２スロット
との間を延びる複数のポートと、上記反応帯域から蒸気
を排気するための蒸気プレナムおよびインゼクタ組立体
から間隔をへだてた排気スロットとを備えていることを
特徴とするインゼクタ組立体。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/128,806 US4834020A (en) | 1987-12-04 | 1987-12-04 | Atmospheric pressure chemical vapor deposition apparatus |
| US128806 | 1987-12-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01283376A JPH01283376A (ja) | 1989-11-14 |
| JP2930960B2 true JP2930960B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=22437067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63307653A Expired - Fee Related JP2930960B2 (ja) | 1987-12-04 | 1988-12-05 | 大気圧化学蒸着装置および方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4834020A (ja) |
| JP (1) | JP2930960B2 (ja) |
Families Citing this family (95)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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