JP2002025996A - Gas injector for semiconductor manufacturing device - Google Patents
Gas injector for semiconductor manufacturing deviceInfo
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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
- C23C16/45563—Gas nozzles
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、ＣＶＤ(Chemical
Vapor Deposition)装置等の半導体製造装置に係り、特
にプロセスガスをウェハに噴射するガス噴射装置に関す
る。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a CVD (Chemical
The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus such as a vapor deposition apparatus, and more particularly to a gas injection apparatus that injects a process gas to a wafer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体チップの生産性効率を向上させる
ため、ウェハの大口径化や、設計ルールの細密化は更に
加速する傾向にある。それに伴って、半導体製造装置の
プロセス反応室（以下、反応室と称する）等の構造も適
宜改良する必要がある。ガスの化学反応によって薄膜を
形成するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置に
おいても、ディスパージョンヘッドやシャワーヘッドの
ようなガス噴射装置や、ウェハ面内を均一な温度に保ち
ながらウェハを支持するサセプタ若しくはＥＳＣ（Elec
trostatic Chuck）等が改良されている。2. Description of the Related Art In order to improve the productivity of semiconductor chips, the diameter of wafers and the refinement of design rules tend to be further accelerated. Accordingly, it is necessary to appropriately improve the structure of a process reaction chamber (hereinafter, referred to as a reaction chamber) of a semiconductor manufacturing apparatus. In a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus for forming a thin film by a chemical reaction of a gas, a gas injection apparatus such as a dispersion head or a shower head, a susceptor or an ESC for supporting a wafer while maintaining a uniform temperature within a wafer surface. (Elec
trostatic Chuck) has been improved.
【０００３】図７は、従来の常圧ＣＶＤ装置における反
応室の内部構造を示した図である。図７に示す反応室１
において、ディスパージョンヘッド２００は、サセプタ
４によって支持されたウェハ３に対して、プロセスガス
（以下、ガスと称する）を噴射する（図中の矢印に対応
する）ためのガス噴射装置である。そして、ディスパー
ジョンヘッド２００からウェハ３にガスが噴射されるこ
とによって、ウェハ３上に所望の薄膜が形成される。ま
た、ディスパージョンヘッド２００は、構成板２１０を
複数張り合わせることによって製造されている。詳細に
は、異なる種類のガスを噴射する２種類の構成板２１０
ａ，２１０ｂを交互に複数張り合わせている。また、図
中のディスパージョンヘッド２００の左端は、終端板２
２により終端されている。FIG. 7 is a diagram showing an internal structure of a reaction chamber in a conventional atmospheric pressure CVD apparatus. Reaction chamber 1 shown in FIG.
The dispersion head 200 is a gas injection device for injecting a process gas (hereinafter, referred to as a gas) onto the wafer 3 supported by the susceptor 4 (corresponding to an arrow in the drawing). Then, a desired thin film is formed on the wafer 3 by injecting gas from the dispersion head 200 to the wafer 3. The dispersion head 200 is manufactured by laminating a plurality of component plates 210. Specifically, two types of component plates 210 for injecting different types of gas are used.
a and 210b are alternately stuck. Also, the left end of the dispersion head 200 in the figure is the end plate 2.
2 terminated.
【０００４】図８は、図７に示した構成板２１０（２１
０ａ）を説明するための斜視図である。また、図９は、
図８に示した構成板２１０（２１０ａ）の正面図であ
る。図８及び図９に示すように、構成板２１０は、アル
ミニウム等を主原料とする平板に、複数のガス導入口２
１１、バッファ２１２、複数のオリフィス２１３等が、
掘り込んで形成されたものである。また、図中の２１４
は、上記構成板２１０及び終端板２２（図７参照）を張
り合わせるためのネジ穴である。また、図８，９に示す
ディスパージョンヘッド２００の左右方向は、図７に示
すディスパージョンヘッド２００の手前−奥行き方向に
対応している。また、ガス導入口２１１は、異なるガス
ラインに接続されたガス導入口２１１ａ，２１１ｂから
なる（後述）。両図中の構成板２１０ａにおいては、バ
ッファ２１２が、ガス導入口２１１ａと繋がっている。
すなわち、ガス導入口２１１ａからバッファ２１２にガ
スが導入される。FIG. 8 is a plan view of the component plate 210 (21) shown in FIG.
It is a perspective view for explaining 0a). Also, FIG.
FIG. 9 is a front view of the component plate 210 (210a) shown in FIG. As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the component plate 210 is a plate made of aluminum or the like as a main material,
11, a buffer 212, a plurality of orifices 213, etc.
It is formed by excavation. Also, 214 in the figure
Is a screw hole for attaching the above-mentioned component plate 210 and end plate 22 (see FIG. 7). The horizontal direction of the dispersion head 200 shown in FIGS. 8 and 9 corresponds to the front-to-depth direction of the dispersion head 200 shown in FIG. Further, the gas inlet 211 includes gas inlets 211a and 211b connected to different gas lines (described later). In the component plate 210a in both figures, the buffer 212 is connected to the gas inlet 211a.
That is, gas is introduced into the buffer 212 from the gas introduction port 211a.
【０００５】次に、図１０を参照して、ガスの噴射につ
いて説明する。図１０は、従来のディスパージョンヘッ
ド２００の構成板２１０（２１０ａ）におけるガスの噴
射について説明するための断面図である。図１０におい
て、先ず、ガスライン−１（Gas line-1）に接続された
複数のガス導入口２１１（２１１ａ）から、バッファ２
１２にガスが導入される。Next, gas injection will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view for describing gas injection on the component plate 210 (210a) of the conventional dispersion head 200. In FIG. 10, first, a plurality of gas inlets 211 (211a) connected to a gas line-1 (Gas line-1) are connected to the buffer 2
Gas is introduced into 12.
【０００６】また、図示しない構成板２１０ｂ（図７参
照）においては、ガスライン−２（Gas line-2）に接続
された複数のガス導入口２１１ｂからバッファ２１２に
ガスが導入される。In a component plate 210b (not shown) (see FIG. 7), gas is introduced into the buffer 212 from a plurality of gas inlets 211b connected to a gas line-2.
【０００７】そして、各構成板２１０ａ，２１０ｂのそ
れぞれのバッファ２１２において、上記ガス導入口２１
１（２１１ａ，２１１ｂ）から導入されたガスの圧力が
一定に保たれる。次に、上記各構成板２１０ａ，２１０
ｂにおいて、複数のオリフィス２１３から、上記ガスが
所定の圧力・流量で均一に噴射される。このようにし
て、ディスパージョンヘッド２００からウェハ３に対し
て、ガスが平面的に噴射される（図７参照）。[0007] In the buffer 212 of each of the component plates 210a and 210b, the gas inlet 21
1 (211a, 211b), the pressure of the gas introduced is kept constant. Next, each of the constituent plates 210a, 210
In b, the gas is uniformly injected from the plurality of orifices 213 at a predetermined pressure and flow rate. In this way, the gas is planarly injected from the dispersion head 200 to the wafer 3 (see FIG. 7).
【０００８】上述したように、構成板２１０に形成され
た複数のオリフィス２１３によって、ウェハ面内にガス
が均一に噴射される。このため、構成板２１０における
オリフィス２１３等の加工精度（寸法精度）が悪い場合
には、ウェハ面内に均一にガスを噴射できず、ウェハ上
に形成された薄膜の膜厚のウェハ面内均一性が悪くなる
可能性があった。As described above, the plurality of orifices 213 formed in the component plate 210 uniformly injects gas into the wafer surface. For this reason, when the processing accuracy (dimensional accuracy) of the orifice 213 and the like in the component plate 210 is poor, gas cannot be uniformly injected into the wafer surface, and the film thickness of the thin film formed on the wafer becomes uniform in the wafer surface. There was a possibility that the sex became worse.
【０００９】そこで、ディスパージョンヘッド２００か
ら均一にガスを噴射させるために、従来より、上記構成
板２１０を多数製造して、それらの中からオリフィス２
１３等の寸法精度（加工精度）のよい構成板２１０を選
択して、選択した構成板２１０を張り合わせることによ
りディスパージョンヘッド２００を製造している。この
ため、構成板２１０の形状は量産可能な四角形（図８参
照）に制約され、この構成板２１０を複数張り合わせて
なるディスパージョンヘッド２００の形状は直方体に制
約される。Therefore, in order to uniformly inject gas from the dispersion head 200, a large number of the component plates 210 have been conventionally manufactured, and the orifice 2
The dispersion head 200 is manufactured by selecting a component plate 210 having good dimensional accuracy (processing accuracy) such as 13 and bonding the selected component plates 210 together. For this reason, the shape of the component plate 210 is restricted to a quadrangle (see FIG. 8) that can be mass-produced, and the shape of the dispersion head 200 formed by laminating a plurality of the component plates 210 is restricted to a rectangular parallelepiped.
【００１０】図１１及び図１２は、従来のディスパージ
ョンヘッド２００を用いてウェハ３にガスを噴射する場
合の、ディスパージョンヘッド２００と、それに対向す
るウェハ３との位置関係を示した図である。ここで、両
図は、ウェハ３からディスパージョンヘッド２００を見
た図である（図７参照）。FIGS. 11 and 12 are views showing the positional relationship between the dispersion head 200 and the wafer 3 facing the same when the conventional dispersion head 200 is used to inject gas into the wafer 3. . Here, both figures are views of the dispersion head 200 viewed from the wafer 3 (see FIG. 7).
【００１１】図１１に示すように、ディスパージョンヘ
ッド２００とウェハ３とは断面形状が大きく異なるた
め、ディスパージョンヘッド２００の４辺近傍に対向す
る位置にウェハ３は存在しない。従って、ディスパージ
ョンヘッド２００の４辺近傍の構成板２１０（オリフィ
ス２１３）から噴射されたガスは、ウェハ３の面内に噴
射されない。As shown in FIG. 11, since the dispersion head 200 and the wafer 3 have greatly different cross-sectional shapes, the wafer 3 does not exist at a position facing the vicinity of four sides of the dispersion head 200. Therefore, the gas injected from the component plate 210 (orifice 213) near the four sides of the dispersion head 200 is not injected into the surface of the wafer 3.
【００１２】また、図１２に示すように、図１１に示し
たウェハよりも小口径のウェハ３に対してガスを噴射す
る場合は、ウェハ３とディスパージョンヘッド２００の
形状差がさらに大きくなる。従って、ディスパージョン
ヘッド２００の構成板２１０（オリフィス２１３）から
噴射されたガスのうち、ウェハ３の面内に噴射されない
ガスの量がさらに多くなる。As shown in FIG. 12, when the gas is jetted to the wafer 3 having a smaller diameter than the wafer shown in FIG. 11, the difference in shape between the wafer 3 and the dispersion head 200 is further increased. Therefore, the amount of gas that is not injected into the surface of the wafer 3 out of the gas injected from the component plate 210 (orifice 213) of the dispersion head 200 is further increased.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】このように、製造上の
理由によって、ディスパージョンヘッド２００とウェハ
３とは断面形状が異なるため、例えばディスパージョン
ヘッド２００の４辺近傍のように、対向位置にウェハ３
が存在しない構成板２１０（オリフィス２１３）から噴
射されたガスはウェハ上の成膜に寄与しない。そして、
この成膜に寄与しないガスは、ウェハ３を支持するサセ
プタ４（図７参照）や、反応室１の側壁１１（図７参
照）等に、膜もしくは粉状の副生成物となって付着す
る。As described above, since the dispersion head 200 and the wafer 3 have different cross-sectional shapes due to manufacturing reasons, the dispersion head 200 and the wafer 3 are located at opposing positions, for example, near the four sides of the dispersion head 200. Wafer 3
The gas injected from the component plate 210 (orifice 213) in which no gas is present does not contribute to film formation on the wafer. And
The gas that does not contribute to the film formation adheres as a film or a powdery by-product to the susceptor 4 (see FIG. 7) supporting the wafer 3 and the side wall 11 (see FIG. 7) of the reaction chamber 1. .
【００１４】この付着物は、パーティクルの大きな要因
となるため、反応室１のクリーニング周期が短くなり、
装置の稼働率が低くなってしまう問題があった。さら
に、ディスパージョンヘッド２００から成膜に寄与しな
いガスが多量に噴射されるため、半導体装置の製造コス
トを増大させてしまう問題があった。[0014] Since the deposits are a major factor of particles, the cleaning cycle of the reaction chamber 1 is shortened.
There has been a problem that the operation rate of the device is reduced. Further, since a large amount of gas that does not contribute to film formation is injected from the dispersion head 200, there is a problem that the manufacturing cost of the semiconductor device is increased.
【００１５】これらの問題は、大口径ウェハに対応する
大型のディスパージョンヘッドを使用して、小口径ウェ
ハの成膜処理、すなわち小口径のウェハに対してガスを
噴射する際には特に顕著である。These problems are particularly remarkable when a large-diameter dispersion head corresponding to a large-diameter wafer is used to form a film on a small-diameter wafer, that is, when a gas is jetted onto a small-diameter wafer. is there.
【００１６】また、上述したような問題は、ウェハ３の
口径に対応するディスパージョンヘッドを製造すれば解
決できる。すなわち、オリフィスの数が異なる複数の種
類の構成板２１０を製造し、それらを張り合わせてディ
スパージョンヘッドを製造し、ガス噴射範囲をウェハ面
内に制限する方法である。しかし、この方法では、複数
の種類の構成板を製造する必要があるため、多額の製造
コストがかかってしまう。また、製造する構成板２１０
の種類を増やすと、それに伴って保管費等の維持コスト
が増加してしまう。また、処理ウェハの口径が異なる
と、ディスパージョンヘッドを交換しなければならない
ため、装置の稼動率が低くなる問題があった。The above-mentioned problem can be solved by manufacturing a dispersion head corresponding to the diameter of the wafer 3. That is, a method of manufacturing a plurality of types of component plates 210 having different numbers of orifices, manufacturing a dispersion head by bonding them, and limiting the gas injection range to within the wafer plane. However, in this method, since a plurality of types of component plates need to be manufactured, a large manufacturing cost is required. Also, the component plate 210 to be manufactured
When the number of types is increased, maintenance costs such as storage costs increase accordingly. Further, if the diameter of the processed wafer is different, the dispersion head must be replaced, which causes a problem that the operation rate of the apparatus is reduced.
【００１７】本発明は、上記従来の課題を解決するた
め、プロセスガスの噴射範囲を制限可能な半導体製造装
置用のガス噴射装置を実現することを目的とする。ま
た、複数のウェハ口径に対応させてプロセスガスの噴射
範囲を制限可能な半導体製造装置用のガス噴射装置を実
現することも目的とする。An object of the present invention is to provide a gas injection apparatus for a semiconductor manufacturing apparatus capable of limiting the injection range of a process gas in order to solve the above-mentioned conventional problems. It is another object of the present invention to realize a gas injection device for a semiconductor manufacturing apparatus capable of limiting a process gas injection range corresponding to a plurality of wafer diameters.
【００１８】[0018]
【課題を解決する為の手段】請求項１の発明にかかる半
導体製造装置用のガス噴射装置は、ウェハに対して平面
的にガスを噴射する噴射部と、前記噴射部によってガス
が噴射される範囲を所定の範囲に制限する噴射制限部材
と、を備えることを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a gas injection apparatus for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, wherein an injection section injects a gas onto a wafer in a planar manner, and the gas is injected by the injection section. An injection limiting member for limiting the range to a predetermined range.
【００１９】請求項２の発明にかかる半導体製造装置用
のガス噴射装置は、請求項１に記載のガス噴射装置にお
いて、前記噴射部は、ガス導入口と、前記ガス導入口か
ら導入されたガスの圧力を一定に保つバッファと、前記
バッファからガスを噴射する複数の噴射口とを備え、前
記噴射制限部材は、所定の範囲以外にガスを噴射する噴
射口を封止することを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a gas injection apparatus for a semiconductor manufacturing apparatus according to the first aspect, wherein the injection section includes a gas inlet and a gas introduced from the gas inlet. And a plurality of injection ports for injecting gas from the buffer, wherein the injection restricting member seals the injection ports for injecting gas out of a predetermined range. Things.
【００２０】請求項３の発明にかかる半導体製造装置用
のガス噴射装置は、請求項２に記載のガス噴射装置にお
いて、前記噴射部は、前記複数の噴射口を有する構成板
を短冊状に備え、前期噴射制限部材は、前記構成板毎に
噴射口を封止することを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided a gas injection apparatus for a semiconductor manufacturing apparatus according to the second aspect, wherein the injection section includes a component plate having the plurality of injection ports in a strip shape. The injection restricting member seals the injection port for each of the constituent plates.
【００２１】請求項４の発明にかかる半導体製造装置用
のガス噴射装置は、請求項１から３の何れかに記載のガ
ス噴射装置において、前記噴射制限部材によって制限さ
れる所定の範囲は、ウェハの形状に略等しいことを特徴
とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a gas injection device for a semiconductor manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the predetermined range limited by the injection limiting member is a wafer. Is substantially equal to the shape of.
【００２２】請求項５の発明にかかる半導体製造装置用
のガス噴射装置は、請求項１から４の何れかに記載のガ
ス噴射装置において、前記噴射制限部材は、前記噴射部
に着脱可能に取り付けられることを特徴とするものであ
る。According to a fifth aspect of the present invention, in the gas injection device for a semiconductor manufacturing apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the injection restricting member is detachably attached to the injection portion. It is characterized by being able to.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、本発明の実
施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の形
態による常圧ＣＶＤ装置における反応室の内部構造を説
明するための図である。図１に示す反応室１において、
ディスパージョンヘッド２は、サセプタ４によって支持
されたウェハ３に対して、プロセスガス（以下、ガスと
称する）を噴射する（図中の矢印に対応する）ためのガ
ス噴射装置である。また、同図において、１１は反応室
１の側壁を示す。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining an internal structure of a reaction chamber in a normal pressure CVD apparatus according to an embodiment of the present invention. In the reaction chamber 1 shown in FIG.
The dispersion head 2 is a gas injection device for injecting a process gas (hereinafter, referred to as a gas) onto the wafer 3 supported by the susceptor 4 (corresponding to an arrow in the drawing). Further, in the figure, reference numeral 11 denotes a side wall of the reaction chamber 1.
【００２４】ここで、上記ディスパージョンヘッド２
は、構成板２１を短冊状に複数張り合わせることによっ
て製造されている。詳細には、異なる種類のガスを噴射
する２種類の構成板２１ａ，２１ｂを、交互に複数張り
合わせている。また、図中のディスパージョンヘッド２
の左端は、終端板２２により終端されている。ここで、
終端板２２は、アルミニウム等を主原料とする平板であ
る。また、対向位置にウェハ３がない構成板２１（オリ
フィス）に封止板２１５を取り付けることより、ガスの
噴射範囲を制限している（後述）。Here, the dispersion head 2
Is manufactured by laminating a plurality of component plates 21 in a strip shape. Specifically, a plurality of two types of component plates 21a and 21b for injecting different types of gas are alternately laminated. In addition, the dispersion head 2 shown in FIG.
Is terminated by a termination plate 22. here,
The end plate 22 is a flat plate mainly made of aluminum or the like. Further, the gas injection range is limited by attaching the sealing plate 215 to the component plate 21 (orifice) having no wafer 3 at the opposed position (described later).
【００２５】図２は、図１に示した構成板２１（２１
ａ）を説明するための斜視図である。また、図３は、図
２に示した構成板２１（２１ａ）の正面図である。FIG. 2 shows the component plate 21 (21) shown in FIG.
It is a perspective view for explaining a). FIG. 3 is a front view of the component plate 21 (21a) shown in FIG.
【００２６】図２及び図３において、構成板２１（２１
ａ）は、アルミニウム等を主原料とする平板に、噴射部
２０が掘り込んで形成されたものである。また、構成板
２１は、噴射制限部材２１５としての封止板を備えてい
る（後述）。また、構成板２１には、上記構成板２１を
張り合わせるためのネジ穴２１４が形成されている。In FIGS. 2 and 3, the component plate 21 (21
In a), the injection unit 20 is formed by digging a flat plate mainly made of aluminum or the like. In addition, the component plate 21 includes a sealing plate as the ejection restricting member 215 (described later). The component plate 21 has a screw hole 214 for attaching the component plate 21 thereto.
【００２７】ここで、上記噴射部２０は、複数のガス導
入口２１１と、バッファ２１２と、複数の噴射口２１３
としてのオリフィスと、によって構成されている。すな
わち、アルミニウム等を主原料とする平板に、複数のガ
ス導入口２１１と、バッファ２１２と、複数のオリフィ
ス（噴射口）２１３と、が掘り込んで形成されている。Here, the injection unit 20 includes a plurality of gas introduction ports 211, a buffer 212, and a plurality of injection ports 213.
As an orifice. That is, a plurality of gas introduction ports 211, a buffer 212, and a plurality of orifices (injection ports) 213 are formed by digging a flat plate mainly made of aluminum or the like.
【００２８】ガス導入口２１１は、ガス導入口２１１ａ
と、ガス導入口２１１ｂとからなり、各ガス導入口２１
１ａ，２１１ｂは、それぞれ異なるガスラインに接続さ
れている。例えば、ガス導入口２１１ａは、シラン系ガ
ス（ＳｉＨ4）を供給するガスライン−１（Gas line-1)
に接続され、ガス導入口２１１ｂは、酸素系ガス
（Ｏ2，Ｏ3）を供給するガスライン−２（Gas line-2)
に接続される（図４参照）。The gas inlet 211 is a gas inlet 211a.
And gas inlets 211b.
1a and 211b are respectively connected to different gas lines. For example, gas inlet 211a is silane gas (SiH 4) gas for supplying line -1 (Gas line-1)
And a gas inlet 211b is connected to a gas line-2 (Gas line-2) for supplying an oxygen-based gas (O 2 , O 3 ).
(See FIG. 4).
【００２９】また、図２及び図３に示す構成板２１ａに
おいては、ガス導入口２１１ａの上部が掘り込まれるこ
とにより、ガス導入口２１１ａとバッファ２１２が繋が
っている。このため、ガス導入口２１１ａからバッファ
２１２に上記シラン系ガスが導入され、導入されたシラ
ン系ガスがオリフィス２１３から噴射される。また、ガ
ス導入口２１１ｂの上部は掘り込まれていないため、ガ
ス導入口２１１ｂとバッファ２１２が繋がっていない。
このため、ガス導入口２１１ｂからバッファ２１２に、
酸素系ガスが導入されない。すなわち、バッファ２１２
において、シラン系ガスと酸素系ガスとを混合させな
い。In the component plate 21a shown in FIGS. 2 and 3, the upper portion of the gas inlet 211a is dug, so that the gas inlet 211a and the buffer 212 are connected. Therefore, the silane-based gas is introduced into the buffer 212 from the gas introduction port 211a, and the introduced silane-based gas is ejected from the orifice 213. Further, since the upper part of the gas inlet 211b is not dug, the gas inlet 211b and the buffer 212 are not connected.
For this reason, from the gas inlet 211b to the buffer 212,
No oxygen-based gas is introduced. That is, the buffer 212
, The silane-based gas and the oxygen-based gas are not mixed.
【００３０】また、図１に示す構成板２１ｂは、上記構
成板２１ａとは反対に、ガス導入口２１１ｂの上部が掘
り込まれており、且つガス導入口２１１ａの上部が掘り
込まれていない（図示省略）。なお、その他の形状につ
いては、上記構成板２１ａと同一である。このため、ガ
ス導入口２１１ｂから上記酸素系ガスがバッファ２１２
に導入され、導入された酸素系ガスがオリフィス２１３
から噴射される。そして、上記シラン系ガスはバッファ
２１２に導入されない。以下の実施の形態においては、
上記構成板２１として、上記構成板２１ａについて説明
することとし、構成板２１ｂについては説明を省略ない
し簡略化する。Further, in the component plate 21b shown in FIG. 1, the upper portion of the gas inlet 211b is dug, and the upper portion of the gas inlet 211a is not dug, as opposed to the component plate 21a (see FIG. 1). Not shown). The other shapes are the same as those of the component plate 21a. Therefore, the oxygen-based gas is supplied from the gas inlet 211b to the buffer 212.
Is introduced into the orifice 213
Injected from. Then, the silane-based gas is not introduced into the buffer 212. In the following embodiments,
As the component plate 21, the component plate 21a will be described, and the description of the component plate 21b will be omitted or simplified.
【００３１】バッファ２１２は、ガス導入口２１１から
導入されたガスの圧力を一定に保つためのものである。The buffer 212 is for keeping the pressure of the gas introduced from the gas introduction port 211 constant.
【００３２】オリフィス２１３は、バッファ２１２に導
入されたガスを、所定の圧力および流量で噴射するため
のものである。また、構成板２１に形成された複数のオ
リフィス２１３から均一にガスが噴射される。従って、
噴射部２０は、ウェハ３（図１参照）に対して平面的に
ガスを噴射する。The orifice 213 is for injecting the gas introduced into the buffer 212 at a predetermined pressure and flow rate. Further, gas is uniformly injected from the plurality of orifices 213 formed in the component plate 21. Therefore,
The injection unit 20 injects gas into the wafer 3 (see FIG. 1) in a planar manner.
【００３３】上記ディスパージョンヘッド２は、従来の
ディスパージョンヘッド２００と概略同一である。詳細
は後述するが、本発明の特徴は、ディスパージョンヘッ
ド２の構成板２１に、ガスの噴射範囲を所定の範囲に制
限するための封止板２１５を備えたことである。The dispersion head 2 is substantially the same as the conventional dispersion head 200. Although the details will be described later, a feature of the present invention is that the constituent plate 21 of the dispersion head 2 is provided with a sealing plate 215 for limiting the gas injection range to a predetermined range.
【００３４】次に、上記封止板２１５について説明す
る。図２または図３に示すように、封止板２１５は、構
成板２１に形成された複数のオリフィス２１３のうち、
ガスを噴射させないオリフィス２１３を塞ぐためのもの
である。すなわち、封止板２１５でオリフィス２１３を
塞ぐことによって、噴射部２０のガス噴射範囲が、所定
の範囲に制限される。Next, the sealing plate 215 will be described. As shown in FIG. 2 or FIG. 3, the sealing plate 215 is one of a plurality of orifices 213 formed on the component plate 21.
This is for closing the orifice 213 that does not eject gas. That is, closing the orifice 213 with the sealing plate 215 limits the gas injection range of the injection unit 20 to a predetermined range.
【００３５】また、上記封止板２１５の端部には、断面
が半円状である凸部２１５ａが形成されている。また、
オリフィス２１３のガス噴射側には、上記凸部２１５ａ
の外形にほぼ等しく、且つ断面が半球状である凹部２１
６が形成されている。そして、凸部２１５ａを凹部２１
６に嵌め込むことによって、封止板２１５が構成板２１
に着脱可能に取り付けられる。なお、取り付けられた封
止板２１５を、ネジ等によって構成板２１に固定しても
よい。At the end of the sealing plate 215, a convex portion 215a having a semicircular cross section is formed. Also,
On the gas injection side of the orifice 213, the convex portion 215a is provided.
Concave portion 21 which is substantially equal to the outer shape of
6 are formed. Then, the convex portion 215a is connected to the concave portion 21.
6, the sealing plate 215 is
Removably attached to. The attached sealing plate 215 may be fixed to the component plate 21 with screws or the like.
【００３６】上記ガス噴射装置であるディスパージョン
ヘッド２について要約すると、噴射部２０は、ウェハ３
に対して平面的にガスを噴射し、噴射制限部材２１５
は、噴射部２０によってガスが噴射される範囲を所定の
範囲に制限する。また、噴射部２０を構成するバッファ
２１２は、ガス導入口２１１から導入されたガスの圧力
を一定に保ち、噴射口２１３は、バッファ２１２に蓄え
られたガスを噴射する。ここで、上記噴射制限部材２１
５は、所定の範囲以外にガスを噴射する噴射口２１３を
封止する。In summary of the dispersion head 2 which is the gas injection device, the injection unit 20
Gas is injected in a plane with respect to
Restricts the range in which the gas is injected by the injection unit 20 to a predetermined range. The buffer 212 constituting the injection unit 20 keeps the pressure of the gas introduced from the gas introduction port 211 constant, and the injection port 213 injects the gas stored in the buffer 212. Here, the injection restricting member 21
Reference numeral 5 seals the injection port 213 for injecting gas to a region other than the predetermined range.
【００３７】次に、図４を参照して、ガスの噴射につい
て説明する。図４は、本発明の実施の形態によるディス
パージョンヘッド２の構成板２１におけるガスの噴射に
ついて説明するための断面図である。Next, gas injection will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view for describing injection of gas from component plate 21 of dispersion head 2 according to the embodiment of the present invention.
【００３８】図４に示す構成板２１（２１ａ）におい
て、先ず、ガスライン−１（Gas line-1）に接続された
複数のガス導入口２１１（２１１ａ）から、バッファ２
１２にガスが導入される。また、図１に示した構成板２
１ｂにおいては、ガスライン−２（Gas line-2）に接続
された複数のガス導入口２１１ｂから、バッファ２１２
にガスが導入される（以後の説明は省略）。そして、バ
ッファ２１２において、上記ガス導入口２１１（２１１
ａ）から導入されたガスの圧力が一定に保たれる。次
に、封止板２１５によって封止されたオリフィス２１３
以外の複数のオリフィス２１３から、上記ガスが所定の
圧力・流量で均一に噴射される。これにより、ディスパ
ージョンヘッド２からウェハ３に対して、ガスが平面的
に噴射される（図１参照）。さらに、封止板２１５によ
り、ディスパージョンヘッド２からのガス噴射範囲が、
所定の範囲に制限される（詳細は後述）。In the component plate 21 (21a) shown in FIG. 4, first, a plurality of gas inlets 211 (211a) connected to a gas line-1 (Gas line-1) are connected to a buffer 2 (21a).
Gas is introduced into 12. Also, the component plate 2 shown in FIG.
1b, a plurality of gas inlets 211b connected to a gas line-2 (Gas line-2) are used to supply a buffer 212
Is introduced (the description is omitted hereinafter). Then, in the buffer 212, the gas introduction port 211 (211
The pressure of the gas introduced from a) is kept constant. Next, the orifice 213 sealed by the sealing plate 215
The gas is uniformly injected from the plurality of orifices 213 at a predetermined pressure and flow rate. Thereby, the gas is ejected from the dispersion head 2 to the wafer 3 in a planar manner (see FIG. 1). Further, the gas injection range from the dispersion head 2 is controlled by the sealing plate 215.
It is limited to a predetermined range (details will be described later).
【００３９】次に、図５及び図６を参照して、ディスパ
ージョンヘッド２からウェハ３にガスを噴射する際の、
ガス噴射範囲の制限について説明する。図５及び図６
は、本発明を適用したディスパージョンヘッド２を用い
てウェハ３にガスを噴射する場合の、ディスパージョン
ヘッド２と、それに対向するウェハ３との位置関係を示
した図である。ここで、両図は、ともにウェハ３からデ
ィスパージョンヘッド２を見た図であり（図１参照）、
図２においてはディスパージョンヘッド２の構成板２１
の上方から見た図である。Next, referring to FIGS. 5 and 6, when the gas is injected from the dispersion head 2 to the wafer 3,
The limitation of the gas injection range will be described. 5 and 6
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship between the dispersion head 2 and the wafer 3 opposed thereto when a gas is jetted onto the wafer 3 using the dispersion head 2 to which the present invention is applied. Here, both figures are views of the dispersion head 2 viewed from the wafer 3 (see FIG. 1).
In FIG. 2, the component plate 21 of the dispersion head 2 is shown.
It is the figure seen from above.
【００４０】図５において、２はディスパージョンヘッ
ド、３はウェハ（大口径）を示している。ディスパージ
ョンヘッド２は、上述したように、複数の構成板２１を
短冊状に備えたものである。詳細には、接続されたガス
ラインの異なる２種類の構成板２１ａ，２１ｂが、交互
に張り合わされたものである。また、ディスパージョン
ヘッド２の左端は、終端板２２により終端されている。In FIG. 5, reference numeral 2 denotes a dispersion head, and 3 denotes a wafer (large diameter). As described above, the dispersion head 2 includes a plurality of component plates 21 in a strip shape. More specifically, two types of component plates 21a and 21b having different connected gas lines are alternately laminated. The left end of the dispersion head 2 is terminated by an end plate 22.
【００４１】また、上記ディスパージョンヘッド２を構
成する各構成板２１（２１ａ，２１ｂ）は、図５に示す
ように、ガスを噴射させないオリフィス２１３（図３参
照）を封止するための封止板２１５を備えている。すな
わち、上記各構成板２１において、その対向位置にウェ
ハ３が存在しないオリフィス２１３は、封止板２１５に
より封止されている。このため、各構成板２１におい
て、封止板２１５のサイズは異なる。具体的には、ディ
スパージョンヘッド２の左右両端近傍の構成板２１ほ
ど、その対向位置にウェハ３が存在しないオリフィス２
１３が多いため、これらのオリフィス２１３を封止する
封止板２１５のサイズも大きくなる。従って、各構成板
２１に設けられた封止板２１５によって対向位置にウェ
ハ３が存在しないオリフィス２１３からはガスが噴射さ
れないため、ディスパージョンヘッド２のガス噴射範囲
は、概略ウェハ３面内に制限される。As shown in FIG. 5, each of the constituent plates 21 (21a, 21b) constituting the dispersion head 2 has a sealing for sealing an orifice 213 (see FIG. 3) which does not eject gas. A plate 215 is provided. That is, in each of the component plates 21, the orifice 213 where the wafer 3 does not exist at the opposing position is sealed by the sealing plate 215. For this reason, the size of the sealing plate 215 in each component plate 21 is different. More specifically, the closer the component plate 21 near the left and right ends of the dispersion head 2 is, the more the orifice 2 where the wafer 3 does not exist
Since the number of the orifices 213 is large, the size of the sealing plate 215 that seals the orifices 213 also increases. Accordingly, since the gas is not injected from the orifice 213 where the wafer 3 does not exist at the opposing position by the sealing plate 215 provided on each component plate 21, the gas injection range of the dispersion head 2 is substantially limited within the wafer 3 plane. Is done.
【００４２】このように、ディスパージョンヘッド２の
噴射部２０（図２参照）から噴射されるガスの噴射範囲
が、封止板２１５によって所定の範囲に制限されてい
る。なお、図２では、所定の範囲を概略ウェハ面内とし
ているが、封止板２１５の大きさを変えることによっ
て、上記所定の範囲を、ウェハよりも広い範囲あるいは
狭い範囲とすることができる。As described above, the injection range of the gas injected from the injection unit 20 (see FIG. 2) of the dispersion head 2 is limited by the sealing plate 215 to a predetermined range. In FIG. 2, the predetermined range is substantially within the wafer plane. However, by changing the size of the sealing plate 215, the predetermined range can be set to a range wider or narrower than the wafer.
【００４３】また、図６に示すウェハ３は、図５に示し
たウェハ３よりも小口径のものである。この場合も、図
５において説明したように、ディスパージョンヘッド２
の各構成板２１において、その対向位置にウェハ３が存
在しないオリフィス（図示省略）に封止板２１５をそれ
ぞれ取り付けて、ガスの噴射範囲を概略ウェハ面内に制
限している。このように、同一のディスパージョンヘッ
ド２において、封止板２１５の大きさを変えるだけで、
異なる口径のウェハに対応している。The wafer 3 shown in FIG. 6 has a smaller diameter than the wafer 3 shown in FIG. Also in this case, as described with reference to FIG.
In each of the component plates 21, a sealing plate 215 is attached to an orifice (not shown) in which the wafer 3 does not exist at a position facing the component plate 21, thereby restricting the gas injection range to substantially within the wafer plane. As described above, in the same dispersion head 2, only by changing the size of the sealing plate 215,
It supports wafers of different diameters.
【００４４】以上説明したように、本実施の形態では、
ディスパージョンヘッド２の構成板２１（２１ａ，２１
ｂ）において、ガスを噴射させないオリフィス２１３を
封止板２１５で封止することによって、ガスの噴射範囲
を所定の範囲に制限した。ここで、対向位置にウェハ３
が存在しないオリフィス２１３を封止することにより、
ガス噴射範囲を概略ウェハ面内に制限できる。従って、
不要なガスの噴射を抑制できるため、反応室１の側壁１
１やサセプタ４（図１参照）に付着する副生成物が減少
する。このため、反応室１やサセプタ４のクリーニング
周期が長くなり、装置の稼働率が向上する。また、ウェ
ハ３上の成膜に寄与しない不必要なガス噴射を抑えるこ
とができるため、半導体装置の製造コストを低減でき
る。As described above, in the present embodiment,
The component plate 21 (21a, 21a) of the dispersion head 2
In b), the gas injection range was limited to a predetermined range by sealing the orifice 213 that does not inject gas with the sealing plate 215. Here, the wafer 3 is
By sealing the orifice 213 where no
The gas injection range can be limited within the approximate wafer plane. Therefore,
Since unnecessary gas injection can be suppressed, the side wall 1 of the reaction chamber 1
1 and by-products adhering to the susceptor 4 (see FIG. 1) are reduced. Therefore, the cleaning cycle of the reaction chamber 1 and the susceptor 4 is lengthened, and the operation rate of the apparatus is improved. Further, unnecessary gas injection that does not contribute to film formation on the wafer 3 can be suppressed, so that the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.
【００４５】また、封止板２１５は着脱可能であり、封
止板２１５のサイズを変えることによって、ウェハ口径
に対応させてガス噴射範囲を制限できる。従って、処理
ウェハの口径が異なる場合においても、共通のディスパ
ージョンヘッド２を使用できるため、設備投資額を抑え
ることができる。The sealing plate 215 is detachable, and by changing the size of the sealing plate 215, the gas injection range can be limited according to the wafer diameter. Therefore, even when the diameters of the processed wafers are different, the common dispersion head 2 can be used, so that the capital investment can be reduced.
【００４６】なお、本実施の形態では、常圧ＣＶＤ装置
で使用されるディスパージョンヘッド２について説明し
たが、上記ディスパージョンヘッド２は、その他のＣＶ
Ｄ装置または気相成長装置においても使用できる。In this embodiment, the dispersion head 2 used in the normal pressure CVD apparatus has been described.
It can also be used in a D apparatus or a vapor phase growth apparatus.
【００４７】[0047]
【発明の効果】請求項１から３の何れかに記載の発明に
よれば、噴射制限部材によりガス噴射範囲を所定の範囲
に制限できる。これにより、不要なガスの噴射を抑える
ことができる。According to the present invention, the gas injection range can be limited to a predetermined range by the injection restricting member. Thus, unnecessary gas injection can be suppressed.
【００４８】請求項４記載の発明によれば、ガス噴射範
囲を概略ウェハ面内に制限できる。According to the fourth aspect of the present invention, the gas injection range can be substantially limited within the wafer plane.
【００４９】請求項５記載の発明によれば、噴射制限部
材の大きさを変えることによって、異なる口径のウェハ
に対応させてガス噴射範囲を制限できる。According to the fifth aspect of the present invention, by changing the size of the injection restricting member, the gas injection range can be restricted in correspondence with wafers having different diameters.
【図１】 本発明の実施の形態による常圧ＣＶＤ装置に
おける反応室の内部構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an internal structure of a reaction chamber in an atmospheric pressure CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の実施の形態によるディスパージョン
ヘッドを構成する構成板を説明するための斜視図であ
る。FIG. 2 is a perspective view for explaining a component plate constituting the dispersion head according to the embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の実施の形態によるディスパージョン
ヘッドを構成する構成板を説明するための断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a component plate constituting the dispersion head according to the embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の実施の形態によるディスパージョン
ヘッドの構成板におけるガスの噴射を示す断面図であ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view showing gas injection on a component plate of the dispersion head according to the embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の実施の形態によるディスパージョン
ヘッドと、それに対向するウェハ（大口径）の位置関係
を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a positional relationship between a dispersion head according to an embodiment of the present invention and a wafer (large diameter) opposed thereto.
【図６】 本発明の実施の形態によるディスパージョン
ヘッドと、それに対向するウェハ（小口径）の位置関係
を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a positional relationship between a dispersion head according to an embodiment of the present invention and a wafer (small diameter) opposed thereto.
【図７】 従来の常圧ＣＶＤ装置における反応室の内部
構造を示す図である。FIG. 7 is a view showing the internal structure of a reaction chamber in a conventional atmospheric pressure CVD apparatus.
【図８】 従来のディスパージョンヘッドを構成する構
成板を説明するための斜視図である。FIG. 8 is a perspective view for explaining a component plate constituting a conventional dispersion head.
【図９】 従来のディスパージョンヘッドを構成する構
成板を説明するための断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a component plate constituting a conventional dispersion head.
【図１０】 従来のディスパージョンヘッドの構成板に
おけるガスの噴射を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing injection of gas on a component plate of a conventional dispersion head.
【図１１】 従来のディスパージョンヘッドと、それに
対向するウェハ（大口径）の位置関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a positional relationship between a conventional dispersion head and a wafer (large diameter) opposed thereto.
【図１２】 従来のディスパージョンヘッドと、それに
対向するウェハ（小口径）の位置関係を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a positional relationship between a conventional dispersion head and a wafer (small diameter) opposed thereto.
１ 反応室、２ ガス噴射装置（ディスパージョンヘッ
ド）、３ ウェハ、４サセプタ、１１ 側壁、２０ 噴
射部、２１ 構成板、２２ 終端板、２１１ガス導入
口、２１２ バッファ、２１３ 噴射口（オリフィ
ス）、２１４ ネジ穴、２１５ 噴射制限部材（封止
板）、２１５ａ 凸部、２１６ 凹部。1 reaction chamber, 2 gas injection device (dispersion head), 3 wafers, 4 susceptors, 11 side walls, 20 injection units, 21 component plates, 22 end plates, 211 gas introduction ports, 212 buffers, 213 injection ports (orifices), 214 screw hole, 215 injection restricting member (sealing plate), 215a convex portion, 216 concave portion.
Claims (5)
噴射部と、前記噴射部によってガスが噴射される範囲を
所定の範囲に制限する噴射制限部材と、を備えることを
特徴とする半導体製造装置用のガス噴射装置。1. A semiconductor device comprising: an injection unit that injects a gas onto a wafer two-dimensionally; and an injection restricting member that limits a range in which the gas is injected by the injection unit to a predetermined range. Gas injection device for manufacturing equipment.
導入口から導入されたガスの圧力を一定に保つバッファ
と、前記バッファからガスを噴射する複数の噴射口とを
備え、前記噴射制限部材は、所定の範囲以外にガスを噴
射する噴射口を封止することを特徴とする請求項１記載
の半導体製造装置用のガス噴射装置。2. The injection unit includes a gas inlet, a buffer for keeping the pressure of the gas introduced from the gas inlet constant, and a plurality of nozzles for injecting gas from the buffer. The gas injection device for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the restricting member seals an injection port that injects a gas out of a predetermined range.
る構成板を短冊状に備え、前期噴射制限部材は、前記構
成板毎に噴射口を封止することを特徴とする請求項２記
載の半導体製造装置用のガス噴射装置。3. The sprayer according to claim 2, wherein the ejection plate includes a plurality of component plates having the plurality of ejection ports in a strip shape, and the ejection limiting member seals the ejection ports for each of the component plates. A gas injection device for a semiconductor manufacturing apparatus according to the above.
定の範囲は、ウェハの形状に略等しいことを特徴とする
請求項１から３の何れかに記載の半導体製造装置用のガ
ス噴射装置。4. The gas injection apparatus for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a predetermined range limited by said injection restriction member is substantially equal to a shape of a wafer.
可能に取り付けられることを特徴とする請求項１から４
の何れかに記載の半導体製造装置用のガス噴射装置。5. The ejection restricting member is detachably attached to the ejection section.
The gas injection device for a semiconductor manufacturing device according to any one of the above.
Priority Applications (2)
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Cited By (3)
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-
2000
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