JPH07193016A - 化学気相付着反応装置 - Google Patents

化学気相付着反応装置

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JPH07193016A
JPH07193016A JP26428094A JP26428094A JPH07193016A JP H07193016 A JPH07193016 A JP H07193016A JP 26428094 A JP26428094 A JP 26428094A JP 26428094 A JP26428094 A JP 26428094A JP H07193016 A JPH07193016 A JP H07193016A
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George Barbee Steven
スティーブン・ジョージ・バービー
Jonathan Daniel Chapple-Sokol
ジョナサン・ダニエル・チャプル−ソコル
Richard A Conti
リチャード・アンソニー・コンティ
David Edward Kotecki
デビッド・エドワード・コテキ
Donald L Wilson
ドナルド・レスリー・ウィルソン
Justin Wai-Chow Wong
ジャスティン・ワイ−チョー・ウォン
Paul Zuhoski Steven
スティーブン・ポール・ズオスキ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 付着した膜の厚み及び特性の均一性を改善す
るための化学気相付着反応装置（ＣＶＤ）を提供する。 【構成】 本発明のＣＶＤは、ノズル５２と、反応性化
学作用及び反応物の流れを等しくするような等化手段５
４を有する。ノズル５２は、チャンバ１５内に反応気体
を導入し、該反応気体から基板表面上への化学付着によ
る成膜時にチャンバ内の該基板が保持されるサセプタ１
４と向かい合って配置される。ノズル５２は、気体供給
側から反応気体を受ける入口ポート５８と、反応気体を
通過させて排気させるための出口ポート６０とを有す
る。等化手段５４は、チャンバ内の反応物の流れのプロ
ファイルに依存して決められるプレート６２の形状に特
徴があり、それによって基板表面上にて反応性化学作用
を均一にし、及び反応物の流れを均一にする働きをす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、化学気相付着のための
改良された装置に関し、特にこのような装置で使用する
改良されたインジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】化学気相付着（ＣＶＤ）及び低圧化学気
相付着（ＬＰＣＶＤ）による薄膜形成は、シリコン・ベ
ースの超小型電子工業及び半導体産業において重要なプ
ロセスのステップである。新しいプロセスの多くは、例
えば、金属有機物前駆物質（すなわち、金属有機物のＣ
ＶＤ（ＭＯＣＶＤ）反応物）などの複雑な反応物を利用
するが、膜形成における個々の化学作用は未だよく解明
されていない。通常、これらの複雑な反応物から形成さ
れる膜は、単一のウエハ用の反応装置内で付着される。
反応装置は多くの場合、複雑な化学作用を起こさない物
質の成膜用として主に設計されている。現在、利用でき
る反応装置は、新しい反応物に対応できないばかりか最
適の膜特性を得ることが難しい。
【０００３】図１と図２は半導体ウエハ表面に酸化アル
ミニウム（Ａｌ2Ｏ3）膜或いはタングステン（Ｗ）膜な
どのＣＶＤ膜及びＬＰＣＶＤ膜を形成するための従来技
術の１つの装置例を示す。この従来技術の装置におい
て、参照番号１２によって示される単一のインジェクタ
は、サセプタ１４の直前に置かれ、チャンバ１５内に気
化物質を注入する。付着されなかった気化物質は、サセ
プタのインジェクタ１２とは反対側の排気ポート１６を
通して排出される。
【０００４】インジェクタ１２は通常、プレナム・チャ
ンバ２０からチャンバ１５内に気化物質が流れる、障害
のない角度のある通路１８を有する。通気路１１はプレ
ナム・チャンバと外部の気化物質供給部とを結ぶ。通路
１８は外部リング２２と中央円筒部材２４との間で形成
され、中央円筒部材２４はサセプタ１４の前で壁を形成
する平面部２５を有する。通路１８の外縁はサセプタ１
４によって保持されたウエハ２６の外周と同一の広がり
を有する。図中の破線の矢印は、気化物質が流れる経路
を示す。
【０００５】図１で示される種類の装置は、ある種の反
応気体について、単一のウエハ表面上での膜厚均一性と
膜特性均一性に欠如するという、大きな短所を持つ。こ
れは主に、反応装置のチャンバ内での成膜時における不
均一な反応性化学作用及び反応物の不均一な流れのため
である。上記条件を良くするために、反応気体は化学反
応に適した気体である必要がある。反応性化学作用は一
連の化学反応すなわち化学反応によって形成する生成物
の組合わせであって、ｉ）反応気体がインジェクタとサ
セプタ間を通過する際の反応気体中で、及びｉｉ）サセ
プタ面上又はサセプタで保持されたウエハ表面上で、化
学反応が起こる。反応物は、反応気体と、反応性化学作
用によって作り出された何れの生成物との組合わせであ
る。最後に反応物の流れは、反応性化学作用の化学反応
によって作り出される生成物の量に比例する。
【０００６】図１の装置は、金属有機物などの反応気体
を使用しての成膜時に、反応チャンバ内における反応性
化学作用及び反応物の流れの均一化に適切に対応しない
装置である。これは図３で示されるような不均一な膜厚
結果を生む。特に図３は、図１の装置を使用してウエハ
に付着された典型的なＡｌ2Ｏ3の膜厚を測定した膜厚均
一性分布マップを表している。図３の等高線２８はそれ
ぞれ一定の厚さの領域を表す。正符号（＋）及び負符号
（−）は、厚さの平均値すなわち中間値に対する厚さの
増減を表す。図３において中間の厚さは、太い実線３０
によって示されている。図３において平均の厚さはただ
１つだけであることに注目されたい。図３で示される膜
厚は、参照番号３２によって示される最も厚みのあると
ころからウエハのサイド・エッジ３４にかけて厚さが単
調的に減少し、且つ膜厚の中心はウエハの中心部から外
れているのがわかる。膜厚が単調的に低下しているのに
加え、膜の厚さがウエハの中央を中心としていないの
で、膜厚は左右不均衡に分布している。このようなウエ
ハの中央を中心としない膜厚分布は望ましくない。更に
図３の膜厚均一性分布マップにおいて、４９箇所で測定
された膜厚変化は１１％の標準偏差を有する。ＣＶＤ法
によって付着された膜において１０％乃至１５％又はそ
れ以上の膜厚均一性の偏差は、薄膜の製作のために非常
に望ましくないことに留意すべきである。
【０００７】前述の短所に加えて、図１の装置は、得ら
れる薄膜を均一なプロファイルに調整し、補整する能力
が欠けている。すなわち図１の装置は、ある種の反応気
体について、ウエハ表面上において均一な反応性化学作
用及び反応物の流れを得るためのインジェクタを調節す
る適応性がない。
【０００８】従って単一のウエハ表面上において改良さ
れた膜厚均一性、更にはウエハの中央を中心とする膜厚
均一性を与える装置が必要とされる。加えて、ウエハ表
面上において反応物の均一な濃度を与え、ウエハ表面上
の全ての位置において一定の膜特性を保証する装置が非
常に望まれる。このような装置は、更に特定の成膜にふ
さわしい、所望の膜厚均一性を与えることにも適合して
いなければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、概略
的に図１で示される種類のＣＶＤ装置及びＬＰＣＶＤ装
置で使用される改良されたインジェクタを提供すること
である。すなわち上記インジェクタは、単一のウエハ表
面上における反応物の均一性、及び付着した膜特性の均
一性を改善する。
【００１０】本発明の目的は、単一のウエハ表面上にお
いて改善された膜厚均一性を与えることができる装置を
提供することである。
【００１１】本発明の別の目的は、ウエハ表面に一様な
濃度の反応物を与えて一定の膜特性を保証し、ウエハ表
面上の全ての位置において均一な膜厚を保証するための
装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によると、化学気
相付着反応装置は、ノズルと、反応性化学作用及び反応
物の流れを等しくするための手段との組合わせである。
ノズルは膜の化学付着時に、チャンバ内において、基板
が保持されるサセプタと向かい合って配置される。ノズ
ルは気体供給側から反応気体を受けるための入口ポート
と、反応気体を通過させて放出するための出口ポートと
を有する。等化手段はノズルとサセプタの中間に位置
し、基板表面上の反応性化学作用、及び反応物の流れを
実質的に均一化する。
【００１３】
【実施例】ここで本発明の教示に従う図４と図５を参照
すると、ＣＶＤ反応装置５０は、ノズル５２と、反応性
化学作用及び反応物の流れを実質的に等しくする等化手
段５４とを有し、反応気体は反応性化学作用を受けて反
応装置５０内で反応物の流れを作り出す。ノズル５２は
主軸５５を有し、及びチャンバ１５内で、膜の化学付着
時に基板或いはウエハ５６が保持されるサセプタ１４と
向かい合って配置される。ノズル５２はチャンバ１５の
壁に確実に取り付けられており、動かないようにしてあ
る。ノズル５２は、気体供給側（図示なし）から反応気
体を受けるための入口ポート５８を更に有する。加え
て、ノズル５２は、入口ポート５８を通して受けた反応
気体をプレナム・チャンバ２０と通路１８を経てチャン
バ１５に送り込むための出口ポート６０を有する。
【００１４】通路１８は、外部リング２２と中央円筒部
材２４との間に形成される。外部リング２２及び中央円
筒部材２４は主軸５５の周囲にあり、主軸５５に対して
同心である。ノズル５２はまた、チャンバ１５の壁に取
り付けられたノズル５２の端部からノズル５２の反対側
に延びる通路６１を有する。好ましい実施例では、通路
６１は、第１の断面積を有する第１の端部から第２の断
面積を有する第２の端部に延びる、先細の円錐形に形づ
くられた通路を有する。ここで第２の断面積は第１の断
面積より大きい。
【００１５】好ましい実施例では等化手段５４は、図５
に示すような、周辺部の形状（contoured shape ）を持
つ所定の厚さのプレート６２を有する。プレート６２の
形状は、例えば複数のサイド・エッジ部６４、６６、６
８及び７０によって特徴づけられる。各サイド・エッジ
部は所定の曲率を有し、複数のサイド・エッジ部の少な
くとも２つは同じ有限半径を持つ円の一部を形成しな
い。例えばサイド・エッジ部６４は第１の半径を持つ円
の所定の曲率を有し、よって湾曲したサイド・エッジ部
を構成する。サイド・エッジ部６６はまっすぐな所定の
曲率を有し、よってまっすぐなサイド・エッジ部を構成
する。サイド・エッジ部６８は、サイド・エッジ部６４
と同様である。またサイド・エッジ部７０は、サイド・
エッジ部６６と同様である。
【００１６】プレート６２の複数のサイド・エッジ部
は、対のサイド・エッジ部によって更に特徴づけられ、
一連の対のサイド・エッジ部はそれぞれ実質的に同じ曲
率を持つサイド・エッジ部を有する。更に複数のサイド
・エッジ部は、サイド・エッジ部６６、７０のようなま
っすぐなサイド・エッジ部を持つ少なくとも１つの対応
する一連の対のサイド・エッジ部、及びサイド・エッジ
部６４、６８のような湾曲したサイド・エッジ部を持つ
少なくとも１つの対応した一連の対のサイド・エッジ部
を有する。
【００１７】再び図４を参照すると、等化手段５４はノ
ズル５２に結合され、ノズル５２とサセプタ１４との間
に位置する。更に等化手段５４は、位置決め手段７２を
介してノズル５２に結合されており、平面部２５のすぐ
近くにあり、ノズル５２とサセプタ１４との間に位置す
る。位置決め手段７２は、通路６１の第１の端部近く
で、且つ適当な開口部を有するチャンバ１５の壁にある
ノズル５２に付加されている。位置決め手段７２の軸７
４は通路６１を通って延びており、等化手段５４が軸７
４の端部に取り付けられている。
【００１８】位置決め手段７２は精度の高いマニピュレ
ータを有し、特に真空と適合性のある精度の高いマニピ
ュレータが好ましい。これらの精度の高いマニピュレー
タは市販されており、米国カリフォルニア州マウンテン
・ビューのHuntington Laboratories 社製造のモデルＰ
Ｍ−２７５が入手できる。このタイプの精度の高いマニ
ピュレータは、Ｘ−Ｙ−Ｚ方向に移動、回転でき及び軸
に傾きを与えることができる。真空中での動作に適合で
きる他の種類のマニピュレータも、同様に使用できる。
位置決め手段７２は、矢印７６で示される方向への線形
移動、矢印７８で示されるようにノズル５２の主軸５５
に対して面垂直のＸ−Ｙ方向への移動、矢印８０で示さ
れるようにノズル５２の主軸５５に平行な軸に沿ったポ
イント周りでの旋回運動、及び、矢印８２で示されるよ
うにノズル５２の主軸５５に平行な軸周りの回転運動を
与える。
【００１９】本発明の働きは、Ａｌ2Ｏ3の成膜を例とし
て次に説明される。シリコン・ウエハ５６は、電気抵抗
の熱で熱せられたサセプタ１４上に置かれ、一定の温度
に保持される。適当な反応気体がノズル５２を通して反
応装置のチャンバ１５内に注入される。本発明のノズル
５２と等化手段５４によって、反応気体がチャンバ１５
内に注入される領域は、ウエハ５６の中心から都合よく
離される。反応気体はインジェクタから外部方向へ、ウ
エハ５６及びサセプタ１４の方へ流れ、サセプタの周辺
を通過して排気ポート１６へ進む。図４の破線の矢印は
気化物質の概略的な流れ経路を示す。本発明では、ウエ
ハ表面における膜形成種、すなわち反応物の濃度は、位
置決め手段７２と等化手段５４を使用して選択的に制御
され、又は補整されて、ウエハ表面に改善された膜の均
一性及び膜特性の均一性を都合よく与えることができ
る。言い換えると、反応性化学作用と反応物の流れは、
ウエハ表面上において一様に実質的に等しくされるの
で、大幅に改善された均一な成膜と均一な膜特性を生
む。プレート６２の形状は、特定のチャンバ内のウエハ
表面上における反応性化学作用と反応物の流れの均一性
を等しくさせるのを都合よく助ける。プレート６２の形
状の特徴は、特定のチャンバ内で見出される障害物の形
状によってある程度決まり、このような障害物によって
生ずる気体流のパターンに対する好ましくない影響が都
合よく且つ簡単に償われる。
【００２０】成膜時における等化手段５４、特にプレー
ト６２の温度はサセプタ１４やウエハ５６から伝えられ
た熱によって上昇する。等化手段５４上に望ましくない
付着が生じないことを保証するために、等化手段５４に
対する適当な冷却手段が必要となる。上記冷却は、マニ
ピュレータ軸７４及びプレート６２の内部に冷却チャネ
ルを設けることによって履行され、冷却チャネルは、例
えば冷却ガスによって冷やされる。この様に、チャンバ
内部に露出されたマニピュレータ軸７４とプレート６２
の表面温度は、所望の温度に管理される。ノズル５２の
温度は、従来技術の既知の方法によって管理される。
【００２１】図６は、本発明の装置を使用してウエハ表
面上に付着したＡｌ2Ｏ3膜の厚さを測定した膜厚均一性
分布マップを表している。等高線８４はそれぞれ一定の
膜厚の領域を表している。正負符号の（＋）と（−）
は、厚さの平均値すなわち中央値に対する厚さの増減を
表す。図６において、厚さの分布は、参照番号８６と８
８によって示される等しい平均厚さの領域が２つあるこ
とに注目されたい。膜厚分布はウエハの中心周辺で対称
的であり、膜均一性の標準偏差は４．５％である。この
対称的な膜厚分布は、図３の膜厚分布よりも実質的にか
なり均一であり、且つ望ましい分布である。
【００２２】等化手段５４の位置決めは、位置決め手段
７２を使用して都合よく調節され、使用される反応気体
との組合わせにより、特定のチャンバ内で付着される膜
の最適な膜厚均一性を与える。つまり、位置決め手段７
２は、第１の所定の距離と第２の所定の距離との間で所
定の軸に沿って等化手段５４をノズル５２の平面部２５
から、調整して間隔を設けることができる。位置決め手
段７２はまた、等化手段５４をノズル５２の主軸５５に
対して面垂直に調整して移動させることができる。更に
位置決め手段７２は、等化手段５４をノズル５２の主軸
５５に平行な軸に沿う所定のポイント周辺で、調整して
旋回させることができる。最後に位置決め手段７２は、
等化手段５４を第１の角度にある位置と第２の角度にあ
る位置との間で所定の軸周辺で調整して回転させること
ができる。精度の高いマニピュレータの特定の働きは、
当業者においてはよく知られているのでここでは説明を
省略する。付着した膜の膜厚プロファイルは、都合よく
選択的に補整され、或いは特定の付着の化学作用の必要
に応じて改良され得る。
【００２３】前述のプレート６２の形状の特徴は、特定
のチャンバ内で見出される障害物の形状によってある程
度決まり、このような障害物によって生ずる気体流のパ
ターンに対する好ましくない影響が都合よく且つ簡単に
償われる。本発明に従って、等化手段５４の他の実施例
が図７に示されている。ここで、等化手段５２の複数の
サイド・エッジ部は、第１のサイド・エッジ部９０と第
２のサイド・エッジ部９２を有する。第１のサイド・エ
ッジ部９０と第２のサイド・エッジ部９２は、互いに異
なる所定の曲率をそれぞれ有し、及び同じ有限の半径を
持つ円の一部を形成しない。
【００２４】図８はまた、本発明の他の実施例を示す。
ここで、等化手段５４の複数のサイド・エッジ部は、同
じサイド・エッジ部９４、９６、９８及び１００を有す
る。これらのサイド・エッジ部のそれぞれは、互いに同
じ所定の曲率を有するが、しかし、サイド・エッジ部は
同じ有限の半径を持つ円の一部を形成しない。
【００２５】このように単一のウエハ表面上に改善され
た膜厚均一性を与え、更にウエハ表面上に均一な膜厚を
ウエハの中央を中心として置き、且つ対称的に置くこと
ができる装置が示された。加えて、本発明はウエハ表面
に均一な濃度の反応物を与え、ウエハ上の全ての位置に
おいて一定な、例えば電気的、機械的、光学的、及びそ
の他の膜特性を保証する。本発明に従って、ＣＶＤ反応
装置は更に、特定の成膜に適した所望の膜厚均一性を与
えるのに適した容易さを与える。
【００２６】本発明は特に好ましい実施例に関して述べ
たが、当業者は本発明の趣旨、及び範囲内で様々に仕様
を変えることができることを理解できよう。例えば、本
発明は異なるノズル形状に対しても適用できる。
【００２７】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００２８】（１）ａ）チャンバ内において反応性化学
作用を受けて反応物の流れを作り出す反応気体を気体供
給側から受けるための入口ポートと、反応気体を通過さ
せて排出するための出口ポートとを有し、チャンバ内に
反応気体を導入し、該反応気体の基板表面上で膜の化学
付着時にチャンバ内の該基板が保持されるサセプタと向
かい合って配置されるノズルと、 ｂ）上記ノズルに結合され、上記ノズルと上記サセプタ
との間に位置し、上記基板表面上にて反応性化学作用及
び反応物の流れを一様にするための等化手段と、の組合
わせを有する、化学気相付着反応装置。 （２）上記等化手段はプレートを有し、該プレート周辺
部の形状は複数のサイド・エッジ部によって特徴づけら
れ、各サイド・エッジ部は所定の曲率を有し、上記複数
のサイド・エッジ部の少なくとも２つは同じ有限の半径
を持つ円の一部を形成しないことを特徴とする、上記
（１）記載の化学気相付着反応装置。 （３）上記複数のサイド・エッジ部は対のサイド・エッ
ジ部を含み、対応する一連の上記対のサイド・エッジ部
は、実質的に同じ曲率を持つサイド・エッジ部を含むこ
とを特徴とする、上記（２）記載の化学気相付着反応装
置。 （４）上記対のサイド・エッジ部は、湾曲したサイド・
エッジ部を含むことを特徴とする、上記（３）記載の化
学気相付着反応装置。 （５）上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐなサイド
・エッジ部を含むことを特徴とする、上記（３）記載の
化学気相付着反応装置。 （６）上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐなサイド
・エッジ部を持つ少なくとも１つの対応する一連の対の
サイド・エッジ部と、湾曲したサイド・エッジ部を持つ
少なくとも１つの対応する一連の対のサイド・エッジ部
とを含むことを特徴とする、上記（３）記載の化学気相
付着反応装置。 （７）ａ）主軸を有し、チャンバ内において反応性化学
作用を受けて反応物の流れを作り出す反応気体を気体供
給側から受けるための入口ポートと、反応気体を通過さ
せて排出するための出口ポートとを有し、チャンバ内に
反応気体を導入し、該反応気体の基板表面上で膜の化学
付着時にチャンバ内の該基板が保持されるサセプタと向
かい合って配置されたノズルと、 ｂ）上記基板表面上にて反応性化学作用及び反応物の流
れを一様にするための等化手段と、 ｃ）上記等化手段を上記ノズルと上記サセプタとの間に
位置決めし、上記等化手段を上記ノズルに結合させるた
めの位置決め手段と、の組合わせを有する、化学気相付
着反応装置。 （８）上記等化手段はプレートを有し、該プレート周辺
部の形状は複数のサイド・エッジ部によって特徴づけら
れ、各上記サイド・エッジ部は所定の曲率を有し、上記
複数のサイド・エッジ部の少なくとも２つは、同じ有限
の半径を持つ円の一部を形成しないことを特徴とする、
上記（７）記載の化学気相付着反応装置。 （９）上記位置決め手段は、上記等化手段を第１の所定
の距離と第２の所定の距離との間の所定の軸に沿って上
記ノズルから間隔を設けるための調整可能手段を有する
ことを特徴とする、上記（７）又は（８）に記載の化学
気相付着反応装置。 （１０）上記位置決め手段は、上記等化手段を上記ノズ
ルの主軸に対して面垂直に移動させるための調整可能手
段を有することを特徴とする、上記（７）又は（８）に
記載の化学気相付着反応装置。 （１１）上記位置決め手段は、上記等化手段を上記ノズ
ルの主軸に平行な軸に沿う所定のポイントの周辺で旋回
させるための調整可能の手段を有することを特徴とす
る、上記（７）又は（８）に記載の化学気相付着反応装
置。 （１２）上記位置決め手段は、上記等化手段を第１の角
度にある位置と第２の角度にある位置との間で所定の軸
の周辺で回転させるための調整可能手段を有することを
特徴とする、上記（７）又は（８）に記載の化学気相付
着反応装置。 （１３）上記複数のサイド・エッジ部は対のサイド・エ
ッジ部を含み、対応する一連の上記対のサイド・エッジ
部は、実質的に同じ曲率を持つサイド・エッジ部を含む
ことを特徴とする、上記（８）記載の化学気相付着反応
装置。 （１４）上記対のサイド・エッジ部は、湾曲したサイド
・エッジ部を含むことを特徴とする、上記（１３）記載
の化学気相付着反応装置。 （１５）上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐなサイ
ド・エッジ部を含むことを特徴とする、上記（１３）記
載の化学気相付着反応装置。 （１６）上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐなサイ
ド・エッジ部を持つ少なくとも１つの対応する一連の対
のサイド・エッジ部と、湾曲したサイド・エッジ部を持
つ少なくとも１つの対応する一連の対のサイド・エッジ
部とを含むことを特徴とする、上記（１３）記載の化学
気相付着反応装置。 （１７）反応気体から基板表面上への膜の化学気相付着
時に基板が保持されるサセプタと向かい合って配置さ
れ、化学気相付着反応装置のチャンバ内での使用に適し
たガス・インジェクタであって、 ａ）上記チャンバ内において反応性化学作用を受けて反
応物の流れを作り出す反応気体を気体供給側から受ける
ための入口ポートと、反応気体を通過させて排出するた
めの出口ポートとを有するノズルと、 ｂ）上記ノズルと上記サセプタとの間に位置し、上記ノ
ズルに結合され、上記基板表面上にて反応性化学作用及
び反応物の流れを一様にするための等化手段と、を有す
るガス・インジェクタ。 （１８）上記等化手段はプレートを有し、該プレート周
辺部の形状は複数のサイド・エッジ部によって特徴づけ
られ、各サイド・エッジ部は所定の曲率を有し、上記複
数のサイド・エッジ部の少なくとも２つは同じ有限の半
径を持つ円の一部を形成しないことを特徴とする、上記
（１７）記載のガス・インジェクタ。 （１９）上記複数のサイド・エッジ部は対のサイド・エ
ッジ部を含み、対応する一連の上記対のサイド・エッジ
部は実質的に同じ曲率を持つサイド・エッジ部を含むこ
とを特徴とする、上記（１８）記載のガス・インジェク
タ。 （２０）上記対のサイド・エッジ部は、湾曲したサイド
・エッジ部を含むことを特徴とする、上記（１９）記載
のガス・インジェクタ。 （２１）上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐなサイ
ド・エッジ部を含むことを特徴とする、上記（１９）記
載のガス・インジェクタ。 （２２）上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐなサイ
ド・エッジ部を持つ少なくとも１つの対応する一連の対
のサイド・エッジ部と、湾曲したサイド・エッジ部を持
つ少なくとも１つの対応する一連の対のサイド・エッジ
部とを含むことを特徴とする、上記（１９）記載のガス
・インジェクタ。 （２３）反応気体から基板表面上への膜の化学気相付着
時に基板が保持されるサセプタと向かい合って配置さ
れ、化学気相付着反応装置のチャンバ内での使用に適し
たガス・インジェクタであって、 ａ）主軸を有し、上記チャンバ内において反応性化学作
用を受けて反応物の流れを作り出す反応気体を気体供給
側から受けるための入口ポートと、反応気体を通過させ
て排出するための出口ポートとを有するノズルと、 ｂ）上記基板表面上にて反応性化学作用及び反応物の流
れを一様にするための等化手段と、 ｃ）上記等化手段を上記ノズルと上記サセプタ間に位置
決めし、上記等化手段を上記ノズルに結合させるための
位置決め手段と、を有するガス・インジェクタ。 （２４）上記等化手段はプレートを有し、該プレート周
辺部の形状は複数のサイド・エッジ部によって特徴づけ
られ、各上記サイド・エッジ部は所定の曲率を有し、上
記複数のサイド・エッジ部の少なくとも２つは、同じ有
限の半径を持つ円の一部を形成しないことを特徴とす
る、上記（２３）記載のガス・インジェクタ。 （２５）上記位置決め手段は、上記等化手段を第１の所
定の距離と第２の所定の距離との間の所定の軸に沿って
上記ノズルから間隔を設けるための調整可能手段を有す
ることを特徴とする、上記（２３）又は（２４）に記載
のガス・インジェクタ。 （２６）上記位置決め手段は、上記等化手段を上記ノズ
ルの主軸に対して面垂直に移動させるための調整可能手
段を有することを特徴とする、上記（２３）又は（２
４）に記載のガス・インジェクタ。 （２７）上記位置決め手段は、上記等化手段を上記ノズ
ルの主軸に平行な軸に沿う所定のポイントの周辺で旋回
させるための調整可能の手段を有することを特徴とす
る、上記（２３）又は（２４）に記載のガス・インジェ
クタ。 （２８）上記位置決め手段は、上記等化手段を第１の角
度にある位置と第２の角度にある位置との間の所定の軸
の周辺で回転させるための調整可能手段を有することを
特徴とする、上記（２３）又は（２４）に記載のガス・
インジェクタ。 （２９）上記複数のサイド・エッジ部は対のサイド・エ
ッジ部を含み、対応する一連の上記対のサイド・エッジ
部は、実質的に同じ曲率を持つサイド・エッジ部を含む
ことを特徴とする、上記（２４）記載のガス・インジェ
クタ。 （３０）上記対のサイド・エッジ部は、湾曲したサイド
・エッジ部を含むことを特徴とする、上記（２９）記載
のガス・インジェクタ。 （３１）上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐなサイ
ド・エッジ部を含むことを特徴とする、上記（２９）記
載のガス・インジェクタ。 （３２）上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐなサイ
ド・エッジ部を持つ少なくとも１つの対応する一連の対
のサイド・エッジ部と、湾曲したサイド・エッジ部を持
つ少なくとも１つの対応する一連の対のサイド・エッジ
部とを含むことを特徴とする、上記（２９）記載のガス
・インジェクタ。
【００２９】
【発明の効果】単一のウエハ表面上に、改善された、膜
厚の均一性を与え、及び付着膜の膜特性の均一性を与え
る、インジェクタを提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のＣＶＤ装置及びＬＰＣＶＤ装置を示
す概略図である。
【図２】図１の矢印１Ａ−１Ａに沿った断面図である。
【図３】図１の装置を使用して得られた膜厚均一性分布
を示す図である。
【図４】本発明の教示に従ったインジェクタを有する装
置を示す概略図である。
【図５】図４の矢印３Ａ−３Ａの破線に沿った断面図で
ある。
【図６】図４の本発明の実施例を使用して得られた膜厚
均一性分布を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例の断面図である。
【図８】本発明の他の実施例の断面図である。
【符号の説明】
１１ 通気路 １２ インジェクタ １４ サセプタ １５ チャンバ １６ 排気ポート １８、６１ 通路 ２０ 気体充満部 ２２ 外部リング ２４ 中央円筒部材 ２５ 平面部 ２６、５６ ウエハ ２８、８４ 等高線 ３０ 実線 ３４ サイド・エッジ ５０ ＣＶＤ反応装置 ５２ ノズル ５４ 等化手段 ５５ 主軸 ５８ 入口ポート ６０ 出口ポート ６１ 通路 ６２ プレート ６４、６６、６８、７０、９４、９６、９８、１００
サイド・エッジ部 ７２ 位置決め手段 ７４ マニピュレータ軸 ９０ 第１のサイド・エッジ部 ９２ 第２のサイド・エッジ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョナサン・ダニエル・チャプル−ソコル アメリカ合衆国12603、ニューヨーク州ポ ケプシ、ホーマー・プレース 12 (72)発明者 リチャード・アンソニー・コンティ アメリカ合衆国10549、ニューヨーク州マ ウント・キスコ、フォックスウッド・サー クル 47 (72)発明者 デビッド・エドワード・コテキ アメリカ合衆国12533、ニューヨーク州ホ ープウェル・ジャンクション、シルバン・ レイク・ロード 37 (72)発明者 ドナルド・レスリー・ウィルソン アメリカ合衆国12553、ニューヨーク州ニ ュー・ウインザー、ベロニカ・アベニュー 17 (72)発明者 ジャスティン・ワイ−チョー・ウォン アメリカ合衆国05403、バーモント州サウ ス・バーリントン、ストーンヘッジ・ドラ イブ、エイ２ (72)発明者 スティーブン・ポール・ズオスキ アメリカ合衆国75088、テキサス州ロウレ ット、プライムローズ・レーン 2606

Claims (32)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ａ）チャンバ内において反応性化学作用を
    受けて反応物の流れを作り出す反応気体を気体供給側か
    ら受けるための入口ポートと、反応気体を通過させて排
    出するための出口ポートとを有し、チャンバ内に反応気
    体を導入し、該反応気体の基板表面上で膜の化学付着時
    にチャンバ内の該基板が保持されるサセプタと向かい合
    って配置されるノズルと、 ｂ）上記ノズルに結合され、上記ノズルと上記サセプタ
    との間に位置し、上記基板表面上にて反応化学作用及び
    反応物の流れを一様にするための等化手段と、 の組合わせを有する、化学気相付着反応装置。
  2. 【請求項２】上記等化手段はプレートを有し、該プレー
    ト周辺部の形状は複数のサイド・エッジ部によって特徴
    づけられ、各サイド・エッジ部は所定の曲率を有し、上
    記複数のサイド・エッジ部の少なくとも２つは同じ有限
    の半径を持つ円の一部を形成しないことを特徴とする、
    請求項１記載の化学気相付着反応装置。
  3. 【請求項３】上記複数のサイド・エッジ部は対のサイド
    ・エッジ部を含み、対応する一連の上記対のサイド・エ
    ッジ部は、実質的に同じ曲率を持つサイド・エッジ部を
    含むことを特徴とする、請求項２記載の化学気相付着反
    応装置。
  4. 【請求項４】上記対のサイド・エッジ部は、湾曲したサ
    イド・エッジ部を含むことを特徴とする、請求項３記載
    の化学気相付着反応装置。
  5. 【請求項５】上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐな
    サイド・エッジ部を含むことを特徴とする、請求項３記
    載の化学気相付着反応装置。
  6. 【請求項６】上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐな
    サイド・エッジ部を持つ少なくとも１つの対応する一連
    の対のサイド・エッジ部と、湾曲したサイド・エッジ部
    を持つ少なくとも１つの対応する一連の対のサイド・エ
    ッジ部とを含むことを特徴とする、請求項３記載の化学
    気相付着反応装置。
  7. 【請求項７】ａ）主軸を有し、チャンバ内において反応
    性化学作用を受けて反応物の流れを作り出す反応気体を
    気体供給側から受けるための入口ポートと、反応気体を
    通過させて排出するための出口ポートとを有し、チャン
    バ内に反応気体を導入し、該反応気体の基板表面上で膜
    の化学付着時にチャンバ内の該基板が保持されるサセプ
    タと向かい合って配置されたノズルと、 ｂ）上記基板表面上にて反応性化学作用及び反応物の流
    れを一様にするための等化手段と、 ｃ）上記等化手段を上記ノズルと上記サセプタとの間に
    位置決めし、上記等化手段を上記ノズルに結合させるた
    めの位置決め手段と、 の組合わせを有する、化学気相付着反応装置。
  8. 【請求項８】上記等化手段はプレートを有し、該プレー
    ト周辺部の形状は複数のサイド・エッジ部によって特徴
    づけられ、各上記サイド・エッジ部は所定の曲率を有
    し、上記複数のサイド・エッジ部の少なくとも２つは、
    同じ有限の半径を持つ円の一部を形成しないことを特徴
    とする、請求項７記載の化学気相付着反応装置。
  9. 【請求項９】上記位置決め手段は、上記等化手段を第１
    の所定の距離と第２の所定の距離との間の所定の軸に沿
    って上記ノズルから間隔を設けるための調整可能手段を
    有することを特徴とする、請求項７又は８に記載の化学
    気相付着反応装置。
  10. 【請求項１０】上記位置決め手段は、上記等化手段を上
    記ノズルの主軸に対して面垂直に移動させるための調整
    可能手段を有することを特徴とする、請求項７又は８に
    記載の化学気相付着反応装置。
  11. 【請求項１１】上記位置決め手段は、上記等化手段を上
    記ノズルの主軸に平行な軸に沿う所定のポイントの周辺
    で旋回させるための調整可能の手段を有することを特徴
    とする、請求項７又は８に記載の化学気相付着反応装
    置。
  12. 【請求項１２】上記位置決め手段は、上記等化手段を第
    １の角度にある位置と第２の角度にある位置との間で所
    定の軸の周辺で回転させるための調整可能手段を有する
    ことを特徴とする、請求項７又は８に記載の化学気相付
    着反応装置。
  13. 【請求項１３】上記複数のサイド・エッジ部は対のサイ
    ド・エッジ部を含み、対応する一連の上記対のサイド・
    エッジ部は、実質的に同じ曲率を持つサイド・エッジ部
    を含むことを特徴とする、請求項８記載の化学気相付着
    反応装置。
  14. 【請求項１４】上記対のサイド・エッジ部は、湾曲した
    サイド・エッジ部を含むことを特徴とする、請求項１３
    記載の化学気相付着反応装置。
  15. 【請求項１５】上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐ
    なサイド・エッジ部を含むことを特徴とする、請求項１
    ３記載の化学気相付着反応装置。
  16. 【請求項１６】上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐ
    なサイド・エッジ部を持つ少なくとも１つの対応する一
    連の対のサイド・エッジ部と、湾曲したサイド・エッジ
    部を持つ少なくとも１つの対応する一連の対のサイド・
    エッジ部とを含むことを特徴とする、請求項１３記載の
    化学気相付着反応装置。
  17. 【請求項１７】反応気体から基板表面上への膜の化学気
    相付着時に基板が保持されるサセプタと向かい合って配
    置され、化学気相付着反応装置のチャンバ内での使用に
    適したガス・インジェクタであって、 ａ）上記チャンバ内において反応性化学作用を受けて反
    応物の流れを作り出す反応気体を気体供給側から受ける
    ための入口ポートと、反応気体を通過させて排出するた
    めの出口ポートとを有するノズルと、 ｂ）上記ノズルと上記サセプタとの間に位置し、上記ノ
    ズルに結合され、上記基板表面上にて反応性化学作用及
    び反応物の流れを一様にするための等化手段と、 を有するガス・インジェクタ。
  18. 【請求項１８】上記等化手段はプレートを有し、該プレ
    ート周辺部の形状は複数のサイド・エッジ部によって特
    徴づけられ、各サイド・エッジ部は所定の曲率を有し、
    上記複数のサイド・エッジ部の少なくとも２つは同じ有
    限の半径を持つ円の一部を形成しないことを特徴とす
    る、請求項１７記載のガス・インジェクタ。
  19. 【請求項１９】上記複数のサイド・エッジ部は対のサイ
    ド・エッジ部を含み、対応する一連の上記対のサイド・
    エッジ部は実質的に同じ曲率を持つサイド・エッジ部を
    含むことを特徴とする、請求項１８記載のガス・インジ
    ェクタ。
  20. 【請求項２０】上記対のサイド・エッジ部は、湾曲した
    サイド・エッジ部を含むことを特徴とする、請求項１９
    記載のガス・インジェクタ。
  21. 【請求項２１】上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐ
    なサイド・エッジ部を含むことを特徴とする、請求項１
    ９記載のガス・インジェクタ。
  22. 【請求項２２】上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐ
    なサイド・エッジ部を持つ少なくとも１つの対応する一
    連の対のサイド・エッジ部と、湾曲したサイド・エッジ
    部を持つ少なくとも１つの対応する一連の対のサイド・
    エッジ部とを含む、請求項１９記載のガス・インジェク
    タ。
  23. 【請求項２３】反応気体から基板表面上への膜の化学気
    相付着時に基板が保持されるサセプタと向かい合って配
    置され、化学気相付着反応装置のチャンバ内での使用に
    適したガス・インジェクタであって、 ａ）主軸を有し、上記チャンバ内において反応性化学作
    用を受けて反応物の流れを作り出す反応気体を気体供給
    側から受けるための入口ポートと、反応気体を通過させ
    て排出するための出口ポートとを有するノズルと、 ｂ）上記基板表面上にて反応性化学作用及び反応物の流
    れを一様にするための等化手段と、 ｃ）上記等化手段を上記ノズルと上記サセプタ間に位置
    決めし、上記等化手段を上記ノズルに結合させるための
    位置決め手段と、 を有するガス・インジェクタ。
  24. 【請求項２４】上記等化手段はプレートを有し、該プレ
    ート周辺部の形状は複数のサイド・エッジ部によって特
    徴づけられ、各上記サイド・エッジ部は所定の曲率を有
    し、上記複数のサイド・エッジ部の少なくとも２つは、
    同じ有限の半径を持つ円の一部を形成しないことを特徴
    とする、請求項２３記載のガス・インジェクタ。
  25. 【請求項２５】上記位置決め手段は、上記等化手段を第
    １の所定の距離と第２の所定の距離との間の所定の軸に
    沿って上記ノズルから間隔を設けるための調整可能手段
    を有することを特徴とする、請求項２３又は２４に記載
    のガス・インジェクタ。
  26. 【請求項２６】上記位置決め手段は、上記等化手段を上
    記ノズルの主軸に対して面垂直に移動させるための調整
    可能手段を有することを特徴とする、請求項２３又は２
    ４に記載のガス・インジェクタ。
  27. 【請求項２７】上記位置決め手段は、上記等化手段を上
    記ノズルの主軸に平行な軸に沿う所定のポイントの周辺
    で旋回させるための調整可能の手段を有することを特徴
    とする、請求項２３又は２４に記載のガス・インジェク
    タ。
  28. 【請求項２８】上記位置決め手段は、上記等化手段を第
    １の角度にある位置と第２の角度にある位置との間の所
    定の軸の周辺で回転させるための調整可能手段を有する
    ことを特徴とする、請求項２３又は２４に記載のガス・
    インジェクタ。
  29. 【請求項２９】上記複数のサイド・エッジ部は対のサイ
    ド・エッジ部を含み、対応する一連の上記対のサイド・
    エッジ部は、実質的に同じ曲率を持つサイド・エッジ部
    を含むことを特徴とする、請求項２４記載のガス・イン
    ジェクタ。
  30. 【請求項３０】上記対のサイド・エッジ部は、湾曲した
    サイド・エッジ部を含むことを特徴とする、請求項２９
    記載のガス・インジェクタ。
  31. 【請求項３１】上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐ
    なサイド・エッジ部を含むことを特徴とする、請求項２
    ９記載のガス・インジェクタ。
  32. 【請求項３２】上記対のサイド・エッジ部は、まっすぐ
    なサイド・エッジ部を持つ少なくとも１つの対応する一
    連の対のサイド・エッジ部と、湾曲したサイド・エッジ
    部を持つ少なくとも１つの対応する一連の対のサイド・
    エッジ部とを含むことを特徴とする、請求項２９記載の
    ガス・インジェクタ。
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