JPS6379328A

JPS6379328A - 処理装置

Info

Publication number: JPS6379328A
Application number: JP22360586A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Fujita; 藤田　昌洋; Tsutomu Robata; 呂畑　勉
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1986-09-24
Publication date: 1988-04-09

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、複数種類のガスを吹き出す
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ＣＶＤｆ
ｆｔｉ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ＣＶＤ膜を
生成するＣＶＤ装置として、処理室と、処理室内に配置
された略円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ェハを収容して自公
転させながら、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、そのガスの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１１９８５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
同士がヘッドから吹き出されると同時に接触して反応す
るため、ヘッドの表面に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
明細嘗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
数備えているヘッドを多重管構造に構成するとともに、
相異なるガスを吹き出すノズル同士に挟まれたノズルは
不活性ガスを吹き出すように構成したものである。

〔作用〕

前記した手段によれば、相異なるガスを吹き出すノズル
同士に挟まれたノズルから不活性ガスが吹き出されるた
め、相異な全ガスはヘッドから吹き出されてからその不
活性ガスに互いに遮蔽されることにより、直ちに接触せ
ずに、ヘッドから離れてから接触することになる。その
結果、ヘッド付近における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１を備えており、チャンバ１内
の上部には底面開口の略円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ヘ
ッドく後記する。）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似する略円錐形状
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１０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ョンフラット
の幅より小さくなるように設定されている。

サセプタ１０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１０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１０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ヘッド２０は第１〜
第４ノズル２１〜２４を備えており、第２図に示されて
いるように、４ｍ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
２１ａを備えており、本体２１ａの中空部はその一端（
以下、下端とするゆ）開口が吹出口２１ｂを、中間部が
供給路２１Ｃをそれぞれ実質的に形成している０本体２
１ａの上端部には円盤形状に形成されたフランジ部２１
ｄ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２１ｄには導入路２１ｅ
が半径方向に配されて供給路２１Ｃとしての中空部の上
端に連通ずるように開設されている。この導入路２１ｅ
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２２は第１ノズル本体２１ａよりも大口径の
円筒形状に形成された本体２２ａを備えており、第２ノ
ズル２２は第１ノズル２１の外側に側本体の筒心同士が
合致するように配設されている。第２ノズル本体２２ａ
の中空部は第１ノズル本体２ｔａとの間で、下端開口が
第１ノズル吹出口２１ｂを取り囲む円形リング形状の吹
出口２２ｂを、その中間部が中空円筒形状の供給路２２
Ｃをそれぞれ実質的に形成している。第２ノズル本体２
２ａの上端部には略円盤形状に形成されたフランジ部２
２ｄ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２２ｄの内部にはガス
溜２２ｆ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。フランジ部２２
ｄには導入路２２ｉ３が半径方向に配されてガス溜２２
〔に連通ずるように開設されており、この導入路２２ｅ
は不活性ガスとしての窒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２２ｄの上端部には嵌合孔２２ｇが同心的に開設され
ており、この嵌合孔２２ｇに第１ノズル本体２１ａを上
方から嵌入されることにより、第２ノズル２２は第１ノ
ズル２１に同心円的に配されて下側にｇｉ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２
Ｉｄ下面と第２ノズル２２のフランジ部２２ｄ上面とは
接合されており、両接合面間にはシールリング２５が挟
設されている。

第３ノズル２３は第２ノズル本体２２ａよりも大口径の
円筒形状に形成された本体２３ａを備えており、第３ノ
ズル２３は第２ノズル２２の外側に側本体の筒心同士が
合致するように配設されている。第３ノズル本体２３ａ
の中空部は第２ノズル本体２２ａとの間で、下端開口が
第２ノズル吹出口２２ｂを取り囲む円形リング形状の吹
出口２３ｂを、その中間部が中空円筒形状の供給路２３
Ｃをそれぞれ実質的に形成している。第３ノズル本体２
３ａの上端部には略円盤形状に形成されたフランジ部２
３ｄが筒心に対して直角に、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２３ｄの内部にはガス
溜２３ｆ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。フランジ部２３
ｄには導入路２３ｅが半径方向に配されてガス溜２３ｆ
に連通ずるように開設されており、この導入路２３ｅは
酸素ガス等のような前記とは異なるｉｉａの処理ガスを
供給するための第２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。フランジ部２３ｄの上端部に
は嵌合孔２３ｇが同心的に開設されており、この嵌合孔
２３ｇに第２ノズル本体２２ａを上方から嵌入されるこ
とにより、第３ノズル２３は第２ノズル２２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２ノズル２２のフランジ部２２ｄ下面と第
３ノズル２３のフランジ部２３ｄ上面とは接合されてお
り、両接合面間にはシールリング２６カくｉ突設されて
いる。

第４ノズル２４は第３ノズル本体２３ａよりも大口径の
円筒形状に形成された本体２４ａを備えており、第４ノ
ズル２４は第２ノズル２２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４ノズル本体２４ａ
の下部は焼結材等のような多孔質材２８を用いて形成さ
れており、その下端開口も多孔質材２８により第３ノズ
ル吹出口２３ｂを取り囲む円形リング形状に閉塞されて
いる。この多孔質材２８はその多孔群が互いに連通ずる
ことにより、本体２４ａの内外を連通させる連通路（図
示せず）を実質的に形成しており、本体２４ａの中空部
はこれに接続する供給路２４Ｃを実質的に形成している
。第４ノズル本体２４ａの上端部には略円盤形状に形成
されたフランジ部２４ｄが清心に対して直角に、かつ同
心的に配されて固定的に突設されており、フランジ部２
４ｄの内部にはガス溜２．１が箇心に対して直角に、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。フランジ部２４ｄには導入路２４６が半径方向に配
されてガス溜２４ｆに連通ずるように開設されており、
この導入路２３ｅは不活性ガスとしての窒素ガスを供給
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２４ｄの上端部には嵌合孔２４ｇが
同心的に開設されており、この嵌合孔２４ｇに第３ノズ
ル本体２３ａを上方から嵌入されることにより、第４ノ
ズル２４は第３ノズル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３ノズル
２３のフランジ部２３ｄ下面と第４ノズル２４のフラン
ジ部２４ｄ上面とは接合されており、両接合面間にはシ
ールリング２７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１０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１０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、モノシランまたはホスフィンと酸素ガス
等のような処理ガスおよび窒素ガスがヘッド２０の第１
〜第４ノズル２１〜２４からそれぞれバッファ４に向け
て供給される。

供給された処理ガスはバッファ４の錐面に沿って流下し
、その周囲において自公転されているウェハ９群に接触
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酸素
ガスとがヘッドから吹き出された直後に互いに接触する
と、ＣＶＤ反応を起こすため、ヘッドには反応生成物が
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。

しかし、本実施例においては、モノシランガスまたはホ
スフィンガスを吹き出す第１ノズル２１と、酸素ガスを
吹き出す第３ノズル２３との間において、第２ノズル２
２により窒素ガスが吹き出されているため、モノシラン
ガスまたはホスフィンガスと酸素ガスとはベンド２０付
近において互いに接触することはなく、その結果、異物
がヘッド２０に付着堆積することはない。

すなわち、第１ノズル２１から吹き出されるガス流と第
３ノズル２３から吹き出されるガス流との間には、第２
ノズル２２から吹き出される窒素ガス流がエアカーテン
状に形成されるため、第１ノズル２１からのガスと第３
ノズル２３からのガスは吹き出し直後に互いに接触する
ことはない。

そして、両ノズル２１と２３とからそれぞれ吹き出され
たガスは第２ノズル２２が形成する窒素ガスのエアカー
テンが薄れたところで、接触し初めてＣＶＤ反応を起こ
し所期のＣＶＤＩＪをウェハ９上に適正に形成すること
になる。

ここで、第２ノズル２２にはガス溜２２ｆが形成されて
いるため、導入路２２６により導入された窒素ガスはガ
ス溜２２ｆに一時的に停滞した後、供給路２２Ｃを通じ
て吹出口２２ｂから環状に吹き出されることになる。そ
の結果、吹き出される窒素ガス流はその周方向において
均一な層流になるため、適正なエアカーテンが形成され
ることにより、前記両ガス流の遮蔽効果は一層確実化さ
れることになる。

また、第３ノズル２３にもガス溜２３ｆが形成されてい
るため、第３ノズル２３の吹出口２３ｂから吹き出され
る酸素ガス流も周方向において均一な層流となる。その
結果、酸素ガスはバッファ４の周方向において均等に供
給されることになり、ＣＶＤ反応が全周方向において均
一に起こり、ウェハ間においてＣＶＤ膜が均一に形成さ
れることになる。ちなみに、第１ノズル２１においては
、吹出口２１ｂがリング形状でなく円形全面に形成され
ているため、ガス溜を省略することができる。

ところで、第４ノズル２４に供給された窒素ガスは多孔
質材２８が形成する無数の開口から流出することになる
。したがって、万一、処理ガスやそれによって発生した
生成物等の異物がヘッド２０の外方付近に逆流して来た
としても、多孔質材２８により流出する窒素ガスにより
押し戻されるため、ヘッド２０に付着するのは阻止され
ることになる。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１１相異なるガスを吹き出すノズル同士に挟まれたノ
ズルから不活性ガスを吹き出してエアカーテンを形成さ
せることにより、ガスヘッド付近において両ガスが互い
に接触するのを阻止することができるため、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）ガスヘッド付近に異物が付着するのを防止するこ
とにより、剥離した異物によ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、また、ガスヘッドお
よびその付近における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。

（３）　　複数のノズルを同心円に、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せて多重管
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。

（４）　　ヘッドの外周から不活性ガスを流出させるこ
とにより、異物がヘッドに付着するのを防止することが
できるため、前記（１）、（２）の効果を一層高めるこ
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、その要旨を通説しない範囲で種々変更何滴
であることはいうまでもない。

例えば、ヘッドは４重管構造に構成するに限らず、３重
管構造や５重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。

ヘッドの最外周において不活性ガスを流出させる開口は
焼結材等の多孔質材により構成するに限らず、板材に小
孔を多数開設することによって構成してもよい。

また、多孔質材としては焼結材を使用するに限らず、処
理に対する悪影響を回避することができる場合にはスポ
ンジ等のような多孔質の樹脂製材料等を使用してもよい
。

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弐〇ＶＤ装置
に通用した場合について説明したが、それに躍定される
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。本発明は少なくとも処理ガスを使用する処理！ｌ
ｌ！ｉ置全般装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。

相異なるガスを吹き出す、ノズル同士に挟まれたノズル
から不活性ガスを吹き出してエアカーテンを形成させる
ことにより、ガスヘッド付近において両ガスが互いに接
触するのを阻止することができるため、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を示す拡大部分断面図である。１・・・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）、１０・・・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・・・ヘッド、２１・・
・第１ノズル、２２・・・第２ノズル、２３・・・第３
ノズル、２４・・・第４ノズル、２１ａ〜２４ａ・・・
ノズル本体、２１ｂ〜２４ｂ・・・吹出口、２１ｃ〜２
４Ｃ・・・供給路、２１ｄ〜２４ｄ・・・フランジ部、
２１ｅ〜２４ｅ・・・導入路、２２ｆ〜２４ｆ・・・ガ
ス溜、２２ｇ〜２４ｇ・・・嵌合孔、２５．２６．２７
・・・シールリング、２８・・・多孔質材。第　　１　　図りｌ／−デーｆ＞八゛。／２−ご−ソ７．３−と−りｎハ゛′− 第　　２　　図２７ｆ〜２１９−で・・ズ尭「

Claims

【特許請求の範囲】１、複数種類のガスを吹き出すヘッドを備えており、こ
の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、相異なるガスを吹き
出すノズル同士に挟まれたノズルは不活性ガスを吹き出
すように構成されている処理装置。２、各ノズルが、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。３、最外周のノズルが、多孔質材により形成されて不活
性ガスを流出す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。