JP4698354B2 - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばシラン系ガスとＮ₂Ｏガスなど、２種類のガスを混合した混合ガスを減圧下で高温に過熱したスペース内に充満させて、ボートに載置された基板の表面にシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを成膜するためのＣＶＤ（Chemical vapor deposition）装置に関するものである。

一般的な従来の減圧ＣＶＤ（以下、ＬＰＣＶＤという）装置を説明する。図８は従来のＣＶＤ装置の構造の一例を示す図であり、（Ａ）はＣＶＤ装置全体を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ位置での拡大断面図である。

表面に膜を形成する対象である、例えば半導体基板などの基板２を装置内に載置するために、装置中央部にボート４が設けられている。ボート４の下に断面形状が円形のフランジ１０が配置されている。ボート４の底部はフランジ１０によって支持されている。
ボート４の周囲を囲うように円筒形の内管６が配置されている。内管６はフランジ１０の内管保持部１０ａに保持されている。内管保持部１０ａはフランジ１０の側壁から中心側に突出した板状の部材であり、フランジ１０の底面とは間隔をもっている。
内管６の外側に円筒形の外管８が配置されている。内管６は外管８によって覆われている。外管８はフランジ１０の外管保持部１０ｂに保持されている。

フランジ１０の底面と内管保持部１０ａの間の側壁に、内管６内に２種類のガス、例えばシラン系ガスとＮ₂Ｏガスを導入するための２つのガス導入ノズル３２ａ，３２ｂが設けられている。ガス導入ノズル３２ａ，３２ｂの噴出口はフランジ１０の側壁から内側に向かって数ｃｍ程度突出している。

フランジ１０の内管保持部１０ａと外管保持部１０ｂの間の側壁にガス排出部１６が設けられている。ガス排出部１６はポンプ（図示は省略）に接続されており、そのポンプを駆動することにより外管８の内側からガスを排気することができるようになっている。

このＣＶＤ装置は、ガス導入ノズル３２ａ及び３２ｂから２種類のガスを吹き出させて混合し、基板２の表面に均一な膜を形成するようになっている。ガスの流れとしては、導入部３２ａ及び３２ｂから導入されたガスはボート４に載置されている基板２に達し、そのまま内管６内を上昇する。内管６の最上部に達したガスは、内管６と外管８の間を通ってガス排出部１６に達し、図示されていないポンプによって装置外へ排出される。

このＣＶＤ装置では、２つのガス挿入部３２ａ及び３２ｂから導入された２種類のガスが十分によく混ざり合うように、ガス導入ノズル３２ａ，３２ｂの噴出口はフランジ１０内側の側壁から内側に向かって数ｃｍ程度突出している。
また、例えば図９に示すように、ガス導入ノズル３４をＬ字型に形成して噴出口を外管８の天井に向かって配置し、ガスを上向きに噴出するようにすることで、ガスがよく混ざり合うようにしたものがある（例えば、特許文献１を参照。）。

しかし、図８及び図９に示したＣＶＤ装置であっても、ガスの混ざり具合が高さによって不均一となっていた。そのため、ボート４の高さ方向に対して温度勾配をもたせることが必要であった。

上記問題を解決するために、ガスを導入するためのガス導入ノズルとして４本のノズルを設け、そのうち２本のノズルは従来のものと同様、フランジ内側の側壁から数ｃｍ程度内側に突出しており、残りの２本のノズルの先端はＬ字型に形成されていて、噴出口がボートの上部まで立ち上がっているようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に示されたＣＶＤ装置では、内側に突出しただけの２本のノズルから吹き出されたガスは、ボートの下半分に載置された基板の表面に膜を形成するためのものであり、Ｌ字型に形成されたノズルはボートの上半分に載置された基板の表面に膜を形成するためのものである。
特開平１−２５１７２５号公報

一般に縦型のＬＰＣＶＤ装置で基板の表面に膜を形成する場合、膜厚の面内均一性は余裕をもって３％以内を達成することができる。ところが、シラン系ガスとＮ₂Ｏガスを混合して酸化膜を基板表面に形成する場合は、ボートの最下部においてガスの混合が不十分であるため、膜厚の面内均一性は５％程度が限界であった。

特許文献１はボートの上部と下部での膜厚の均一化に主眼が置かれており、ボートの最下部においては従来の縦型ＬＰＣＶＤ装置と同じノズルを装着しているだけである。そのため、ノズルの形状をＬ字型にする工夫を加えたとしても、ボート最下部における基板表面の膜厚の面内均一性を向上させることはできない。

ＣＶＤ装置で形成された膜は、例えば容量素子として使用する場合があり、その場合、膜厚及び膜質のばらつきは直接的に容量値のばらつきに結びつくことになる。そのため、特にボートの最下部に載置された基板表面の膜の膜厚及び膜質の面内均一性を他の処理位置と同等まで高めることは重要であり、そうすることで信頼性の高い半導体製品を安定して製造することができるようになる。

そこで本発明は、ＣＶＤ装置において、基板の表面に形成する膜の面内均一性を向上させることを目的としている。

本発明にかかるＣＶＤ装置の第１の態様は、複数の基板をその主たる面を水平にして縦方向に載置できる縦型ボートと、ボートの側方を取り囲むように設けられた縦型の筒状内管と、ボート及び内管の側方及び上方を覆う外管と、内管及び外管を下端で保持するためのフランジと、フランジの側壁の２箇所に設けられ、外部から内管の内側へガスを導入するためのガス導入ノズルと、外管内のガスを外管の外部に排出するためのガス排出部と、を備えたＣＶＤ装置であって、フランジ内側のガス導入ノズルの噴出口近傍に、ガス導入ノズルから導入されたガスを混合してフランジの底面と略平行な方向にフランジ内側の側壁に沿って流動させるためのガイド部が設けられていることを特徴とするものである。
ガス導入ノズルから導入されたガスを混合してフランジの底面と略平行な方向にフランジ内側の側壁に沿って流動させるためのガイド部が、フランジ内側のガス導入ノズル近傍に設けられているので、ガス導入ノズルから導入された２種類のガスはフランジ底部近傍で十分に混合される。

上記ＣＶＤ装置では、上記ガイド部は一辺を共有する２つの矩形面を備えており、一方の矩形面はフランジ内側の側壁に対して略平行に配置され、他方の上記矩形面は上記フランジ内側の側壁に対して略垂直に配置されているのが好ましい。
上記のようにすれば、ガイド部を安価で簡単に形成することができる。このようなガイド部の一例として、例えばＬ字型に折り曲げられたステンレス製の板によって構成されるものを挙げることができる。
ここで「矩形面」とは、長方形の面の他、湾曲した辺をもつ面など、長方形の面と同様に用いて同じ効果を得ることができるものであれば含むものとする。

さらに、上記フランジの少なくともガイド部材が設けられている位置に、フランジ内側の側壁から中心側に向かって突出した突起板を備え、突起板、フランジ内側の底面、フランジ内側の側壁、及びガイド部で、２種類のガスを混合し、その混合ガスをフランジ内側の側壁に沿って流動させるための混合スペースを形成しているようにしてもよい。
突起板、フランジ内側の底面、フランジ内側の側壁、及びガイド部で、２種類のガスを混合し、その混合ガスをフランジ内側の内壁に沿って流動させるためのスペースを形成するようにすれば、より確実にガスを混合することができる。

上記突起板として、内管を保持するための内管保持部を用いることができる。
内管を保持するために設けられている内管保持部を突起板として用いれば、フランジ内側の側壁に沿った流路を簡単な構成で形成することができる。

また、本発明のＣＶＤ装置におけるガイド部として、２つのガス導入ノズルから導入されたガスが１つの流路に合流されて混合され、フランジの底面と略平行な方向にフランジ内側の側壁に沿ってその混合ガスが吹き出されるように、２つのガス導入ノズルの噴出口に接続された配管部材であってもよい。

また、上記のＣＶＤ装置では、それぞれの上記ガス導入ノズルから導入されるガスとして、シラン系ガスとＮ₂Ｏガスを挙げることができる。
シラン系ガスとは、例えばモノシラン、ジシラン、ジクロールシランなどである。従来のＣＶＤ装置では、これらシラン系ガスはＮ₂Ｏガスとは混合しにくく、これらのガスを用いて形成した膜の膜厚や膜質の面内均一性は十分ではなかった。
本発明のＣＶＤ装置では、シラン系ガスとＮ₂Ｏガスを用いた場合であっても、十分に混合して基板の表面全体にその混合ガスを供給することができるため、シラン系ガスとＮ₂Ｏガスを本発明のＣＶＤ装置に導入するようにすれば、従来のＣＶＤ装置よりも効率よくこれらのガスを混合して反応させることができ、シラン系ガスとＮ₂Ｏガスを用いて形成した膜の膜厚や膜質の面内均一性を向上させることができる。

上記のように、２種類のガスとしてシラン系ガスとＮ₂Ｏガスを用いる場合、２つのガス導入ノズルは、フランジの底面を基準として同じ高さに設けられており、フランジ内側の側壁に沿ったガスの流れ方向において上流側に設けられたガス導入ノズルからはＮ₂Ｏが導入され、下流側のガス導入ノズルからはシラン系ガスが導入されるようになっているのが好ましい。
ＬＰＣＶＤ装置でシラン系ガスとＮ₂Ｏガスを混合して用いる場合、その混合割合は流量比でシラン系ガス：Ｎ₂Ｏガス＝１：４０〜６０の関係が好ましいとされている。シラン系ガスはＮ₂Ｏガスに比べて少量であるため、シラン系ガスをフランジ内側の側壁に沿ったガスの流れ方向において下流側のガス導入ノズルから導入し、シラン系ガスよりも圧倒的に多いＮ₂Ｏガスを上流側のガス導入ノズルから導入するのがよい。そうすれば、少量のシラン系ガスが多量のＮ₂Ｏガスによって押し流されるようになり、これらのガスがより効率よく混合される。

また、本発明にかかるＣＶＤ装置の第２の態様は、複数の基板をその主たる面を水平にして縦方向に載置できる縦型ボートと、ボートの側方を取り囲むように設けられた縦型の筒状内管と、内管の外側を覆う外管と、内管及び前記外管を下端で保持するためのフランジと、フランジの側壁に設けられ、外部から内管の内側へガスを導入するためのガス導入ノズルと、外管内のガスを外管の外部に排出するためのガス排出部と、を備えたものであって、フランジの外側に設けられた、それぞれ異なるガスを供給する２本のガス供給流路、上記ガス供給流路を合流させて減圧下で両ガス供給流路から供給されたガスを混合する混合部、及び混合部から混合ガスをガス導入ノズルに供給するためにガス導入ノズルに接続された１本のガス導入流路、からなる混合ガス供給部と、フランジ内側のガス導入ノズルの噴出口近傍に設けられ、ガス導入ノズルから導入されたガスをフランジの底面と略平行な方向にフランジ内側の側壁に沿って流動させるためのガイド部と、をさらに備えている。
上記第２の態様では、２種類のガスを予め混合してから装置内に導入するので、十分に混合されたガスを基板の表面に確実に供給することができる。

ガイド部として、一辺を共有する２つの矩形面を備えており、一方の矩形面はフランジ内側の側壁に対して略平行に配置され、他方の矩形面はフランジ内側の側壁に対して略垂直に配置されているものを挙げることができる。このようなガイド部はＬ字型の板状部材で構成することができ、そうすることでガイド部を安価で容易に形成することができる。

さらに、フランジの少なくとも上記ガイド部材が設けられている位置に、上記フランジ内側の側壁から中心側に向かって突出した突起板を備え、上記突起板、フランジ内側の底面、フランジ内側の側壁、及びガイド部で、ガス導入ノズルから導入されたガスをフランジ内側の側壁に沿って流動させるための方向変換部を形成しているのが好ましい。
この場合も、突起板として、内管を保持するための内管保持部を用いることができる。

また、ガイド部として、ガス導入ノズルから導入されたガスをフランジの底面と略平行な方向にフランジ内側の側壁に沿って吹き出させるように、ガス導入ノズルの先端部に取り付けられた配管部材を挙げることもできる。

上記ＣＶＤ装置の第２の態様においても、それぞれの上記ガス導入ノズルから導入されるガスとして、シラン系ガスとＮ₂Ｏガスを挙げることができる。

本発明のＣＶＤ装置における第１の態様では、基板を載置するためのボートの周囲に設けられた内管及び外管、内管及び外管を保持するフランジ、フランジの側壁の２箇所に設けられたガス導入ノズルなどを備えたＣＶＤ装置において、フランジ内側のガス導入ノズルの噴出口近傍に、２箇所のガス導入ノズルから導入されたガスを混合してフランジ内側の側壁に沿ってフランジの底面と略平行に流動させるためのガイド部を備えているようにしたので、２箇所のガス導入ノズルから導入されたガスをフランジ底部近傍で十分に混合して、ボートに載置されている基板表面に供給することができる。これにより、ボートに載置されている複数の基板の表面に形成される膜の膜厚及び膜質の面内均一性を向上させることができる。また、ガイド部によって十分に混合されたガスがフランジの底部においてフランジ内側の側壁に沿って流動するため、ボートの最下部から最上部に載置されている基板の表面に十分に混合されたガスを供給して均一な膜を形成することができる。

ガイド部が一辺を共有する２つの矩形面を備えており、一方の矩形面はフランジ内側の側壁に対して略平行に配置され、他方の矩形面はフランジ内側の側壁に対して略垂直に配置されているようにすれば、構成が簡単となり、安価にガイド部を設けることができる。

さらに、フランジの少なくともガイド部材が設けられている位置に、フランジ内側の側壁から中心側に向かって突出した突起板を備え、突起板、フランジ内側の底面、フランジ内側の側壁、及びガイド部で、２種類のガスを混合し、その混合ガスをフランジ内側の側壁に沿って流すための混合スペースを形成するようにすれば、さらに２種類のガスを十分に混合することができるので、基板の表面に形成される膜の膜厚や膜質の面内均一性を向上させることができる。

上記突起板として内管保持部を用いれば、混合スペースを、専用の突起板を設けることなく形成することができるので、製造コストを低減させることができる。

シラン系ガスとＮ₂Ｏガスを本発明のＣＶＤ装置で用いるようにすれば、従来のＣＶＤ装置では混合しにくかったシラン系ガスとＮ₂Ｏガスを十分に混合することができ、従来のＣＶＤ装置よりも、シラン系ガスとＮ２Ｏガスを用いて形成した膜の膜厚や膜質の面内均一性を向上させることができる。

シラン系ガスとＮ₂Ｏガスをガス導入ノズルから導入する場合、Ｎ₂Ｏガスはフランジ内側の側壁に沿ったガスの流れ方向において上流側に設けられたガス導入ノズルから導入され、シラン系ガスは下流側のガス導入ノズルから導入されるようにすれば、少量のシラン系ガスが多量のＮ₂Ｏガスに押し流されて混合されるようになり、さらに効率よくシラン系ガスとＮ₂Ｏガスを混合することができる。これにより、ボートに載置されている基板の表面に形成される膜の面内均一性をさらに向上させることができる。

また、本発明の第２の態様では、基板を載置するためのボートの周囲に配置された内管及び外管、内管及び外管を下端で保持するためのフランジ、フランジの側壁に設けられたガス導入ノズルなどを備えたＣＶＤ装置であって、このＣＶＤ装置はさらに、フランジの外側に設けられた、２種類のガスを減圧下で混合するための混合部を備えた混合ガス供給部と、ガス導入ノズルから導入されたガスをフランジ底面と略平行な方向にフランジ内側の側壁に沿って流動させるためのガイド部を備えているようにしたので、２種類のガスが予め十分に混合された状態で装置内に導入されて基板の表面に供給される。これにより、基板表面に形成される膜の膜厚や膜質の面内均一性を向上させることができる。さらに、ガイド部によって、装置内に導入された混合ガスがフランジの底部においてフランジ内側の側壁に沿って流動するため、ボートの最下部から最上部に載置されている基板の表面に十分に混合されたガスを供給して均一な膜を形成することができる。

上記第２の態様において、ガイド部が一辺を共有する２つの矩形面を備えており、一方の矩形面はフランジ内側の側壁に対して略平行に配置され、他方の矩形面はフランジ内側の側壁に対して略垂直に配置されているようにすれば、安価で容易にガイド部を形成することができる。

さらに上記第２の態様において、フランジの少なくとも上記ガイド部材が設けられている位置に突起板を備え、突起板、フランジ内側の底面、フランジ内側の側壁、及び上記ガイド部でフランジの底面に略平行な方向にフランジ内側の側壁に沿ってガスを流動させるための流路を形成するようにすれば、フランジの底部近傍において、混合ガスをフランジ内側の側壁に沿って流動させやすくなり、ボートの最下部から最上部に載置されている基板の表面に十分に混合されたガスを供給して均一な膜を形成することができる。

上記突起板として内管保持部を用いれば、フランジ内側の側壁に沿った流路を専用の突起板を形成することなく形成することができるので、製造コストを低減させることができる。

また、ガイド部が、ガス導入ノズルから導入されたガスをフランジの底面と略平行な方向にフランジ内側の側壁に沿って吹き出させるように、ガス導入ノズルの先端部に取り付けられた配管部材であるようにしても、安価で容易にガイド部を形成することができる。

２種類のガスとしてシラン系ガスとＮ₂Ｏガスを用いれば、従来のＣＶＤ装置では混合しにくかったシラン系ガスとＮ₂Ｏガスを十分に混合させることができ、これらのガスを用いて基板の表面に形成した膜の膜厚や膜質の面内均一性を向上させることができる。

以下に、本発明のＣＶＤ装置の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。
図１はＣＶＤ装置の一実施例の構造を示す図であり、（Ａ）は全体の構造を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ位置での断面拡大図である。

表面に膜を形成する対象である、例えば半導体基板などの基板２を装置内に載置するために、装置中央部にボート４が設けられている。ボート４は例えば石英で形成されており、最上部から最下部にかけて例えば５０枚の基板２を載置することができるようになっている。ボート４の下に断面形状が円形のフランジ１０が配置されている。ボート４の底部はフランジ１０によって支持されている。

ボート４の周囲に円筒形の内管６が配置されている。内管６はフランジ１０の内管保持部１０ａに保持されている。内管保持部１０ａはフランジ１０の側壁から中心側に突出したドーナツ円盤形の板状部材であり、フランジ１０の底面とは間隔をもっている。
内管６の外側に円筒形の外管８が配置されている。外管８は内管６とは間隔をもった状態で内管６を覆うように配置されている。外管８はフランジ１０の底面を基準にして、フランジ１０の側壁の内管保持部１０ａよりも高い位置に設けられた外管保持部１０ｂに保持されている。

このＣＶＤ装置内に２種類のガス、例えばシラン系ガスとＮ₂Ｏガスを導入するために、フランジ１０の底面と内管保持部１０ａの間の側壁の２箇所に２つのガス導入ノズル１２ａ，１２ｂが配置されている。２つのガス導入ノズル１２ａ，１２ｂはフランジ１０の底面を基準として同じ高さに設けられている。ガス導入ノズル１２ａ，１２ｂはそれぞれフランジ１０の中心に向かってガスを噴出するようになっている。

フランジ１０底面と内管保持部１０ａの間の、ガス導入ノズル１２ａ，１２ｂの噴出口の近傍にガイド部１４が配置されている。ガイド部１４の上端は内管保持部１０ａの下面に接しており、ガイド部１４の下端はフランジ１０の底面に接している。ガイド部１４は、一辺を共有する２つの矩形面１４ａ，１４ｂで構成されている。矩形面１４ａはガス導入ノズル１２ａ及び１２ｂから導入されるガスの流れを妨げるように、フランジ１０の側壁とは例えば４０ｍｍの間隔をもって、ガス導入ノズル１２ａ及び１２ｂのガスの導入方向に対して略垂直に配置されている。矩形面１４ａはフランジ１０の内壁に沿うように湾曲している。矩形面１４ｂはフランジ１０内側の側壁に対して略垂直に配置されて、フランジ１０側壁におけるガス導入ノズル１２ｂの側方に固定されている。

この実施例において、ガイド部１４は、例えば厚みが２ｍｍのステンレス板が略Ｌ字型に折り曲げられて形成されている。このように、略Ｌ字型の板状部材を用いれば、安価で簡単にガイド部１４を設けることができる。

フランジ１０の底面を基準として、フランジ１０の側壁の内管保持部１０ａよりも高い位置にガス排出部１６が設けられている。ガス排出部１６はポンプ（図示は省略）に接続されており、そのポンプを駆動することによって外管８の内側からガスを排気することができるようになっている。また、ポンプを駆動することによって外管８より内側（装置内）は減圧状態となる。

この実施例では、ガイド部１４が、例えば図２に示されるように、矩形面１４ａが内管保持部１０ａの最内側端面に接して配置され、矩形面１４ｂは矩形面１４ａよりも高さ寸法が小さく形成されて、内管保持部１０ａの下面とフランジ１０の底面との間に挿入されているため、ガス導入ノズル１２ａ及び１２ｂの噴出口近傍に、フランジ１０の底面、フランジ１０の側壁、内管保持部１０ａ及びガイド部１４の矩形面１４ａ，１４ｂで囲まれたスペース１８が形成される。これにより、ガス導入ノズル１２ａ及び１２ｂから導入された２種類のガスはスペース１８で十分に混合され、混合ガスはスペース１８から略水平方向に噴出されてフランジ１０内側の側壁に沿って流動するようになっている。

ガス導入ノズル１２ａ及び１２ｂから導入されたガスは、ガイド部１４の矩形面１４ｂがフランジ１０内側の側壁に対して略垂直に配置されていることで、一定の方向（図では反時計方向）にしか流れないようになっている。このフランジ１０の側壁に沿ったガスの流れを基準にすれば、ガス導入ノズル１２ｂは上流側に位置し、ガス導入ノズル１２ａはガス導入ノズル１２ｂよりも下流側に位置する。

上記のように、ガスの流れ方向において、上流から導入されるガスとそれよりも下流側から導入されるガスが存在するＣＶＤ装置においては、２種類のガスのうち、相対的に、一方の導入量が小量で他方の導入量が多量である場合は、少量しか導入されない一方のガスをガス導入ノズル１２ａから導入し、それよりも多量に導入されるガスをガス導入ノズル１２ｂから導入するのが好ましい。そうすれば、下流側のガス導入ノズル１２ａから導入された少量のガスを、上流側のガス導入ノズル１２ｂから導入された多量のガスで押し流し、これら２種類のガスを効率よく混合することができる。

シラン系ガスとＮ₂Ｏガスを用いる場合の混合比は、流量比でシラン系ガス：Ｎ₂Ｏガス＝１：４０〜６０の関係が好ましいとされている。この実施例では、シラン系ガスとしてＳｉＨ₄を用い、ＳｉＨ₄ガスが２５ｃｃ／ｍ、Ｎ₂Ｏガスが１２２５ｃｃ／ｍの割合で混合されるように、ＳｉＨ₄ガスをガス導入ノズル１２ａから導入し、Ｎ₂Ｏガスをガス導入ノズル１２ｂから導入する。

なお、図示は省略されているが、ＣＶＤ装置は上記で説明した構成物の他、装置内を加熱するためのヒータやボート４を下方向に引き出して基板２の取出し又は載置を行なうためのボートエレベータと呼ばれる機構などを備えている。

次に、上記実施例のＣＶＤ装置の動作を説明する。この実施例では、ヒータを用いてボート４の最上部から最下部までに等間隔に設けられた４点での温度が８２３℃、８０３℃、７９８℃、７９３℃となるようにし、さらにポンプを用いて装置内の圧力を０.１ＫＰａにする。２種類のガスとしてＳｉＨ₄ガスとＮ₂Ｏガスを用い、ＳｉＨ₄ガスをガス導入ノズル１２ａ、Ｎ₂Ｏガスをガス導入ノズル１２ｂからそれぞれ導入する。

ＳｉＨ₄ガスとＮ₂Ｏガスはそれぞれガス導入ノズル１２ａ，１２ｂからフランジ１０を経てこのＣＶＤ装置に導入される。ガス導入ノズル１２ａ，１２ｂの噴出口から吹き出されたガスはガイド部１４などによって形成されたスペース１８で十分に混合されて、フランジ１０内側の側壁に沿って流動し、その後、内管６内部を上昇する。内管６内を上昇したガスは外管８の最上部に達すると、外管８と内管６の間を通ってガス排出部１６に達し、ポンプによって装置外へ排出される。

上述のように、このＣＶＤ装置では、ガス導入ノズル１２ａ及び１２ｂの噴出口近傍にスペース１８が形成されていることで、別々のノズル１２ａ,１２ｂから吹き出された２種類のガスを十分に混合することができ、これらのガスを用いて形成された膜の面内均一性を向上させることができる。さらに、スペース１８を形成するガイド１４の形状により、混合されたガスはスペース１８から略水平方向に噴出され、フランジ１０の底部においてフランジ１０内側の側壁に沿って流動する。これにより、ボート４の最下部から最上部まで十分に混合されたガスが供給されるので、ボート４の最下部から最上部に載置されている複数の基板２の表面に均一な膜を形成することができる。

図３及び図４は基板のボートにおける処理位置（高さ）と基板表面に形成された膜の面内均一性の関係を示すグラフであり、図３は膜厚の面内均一性、図４は膜に光を照射したときの屈折率の面内均一性を示している。図３において、横軸は測定対象の基板の処理位置（ボートにおける高さ、ＴＯＰはボート最上部、ＣＮＴはボート中央部、ＢＴＭはボート最下部をそれぞれ示す）、縦軸は半導体基板表面に形成された膜の膜厚の面内均一性（％）を示している。また、図４において、横軸は測定対象の基板の処理位置、縦軸は半導体基板表面に形成された膜の屈折率の面内均一性（％）を示している。

図３において、破線で示されたデータ（Ｘ）はノズル１２の近傍にガイド部１４を配置しないで形成した膜、１点差線で示されたデータ（Ｙ）はノズル１２の近傍にガイド部１４を配置し、かつＳｉＨ₄ガスを上流側ノズル１２ｂから導入して形成した膜、実線で示されたデータ（Ｚ）は、図１及び図２に示されているＣＶＤ装置と同様に、ノズル１２の近傍にガイド部１４を配置し、かつＳｉＨ₄ガスを下流側ノズル１２ａから導入して形成した膜、の膜厚面内均一性を示している。
図４において、破線で示されたデータ（Ｘ）はノズル１２の近傍にガイド部１４を配置しないで形成した膜、実線で示されたデータ（Ｙ）は、図１及び図２に示されているＣＶＤ装置と同様に、ノズル１２の近傍にガイド部１４を配置し、かつＳｉＨ₄ガスを下流側ノズル１２ａから導入して形成した膜、の屈折率面内均一性を示している。

なお、図３、図４に示した膜厚面内均一性Ａ₁（％）、屈折率面内均一性Ａ₂（％）は以下の式（１），（２）を用いて算出している。
Ａ₁＝（最大膜厚−最少膜厚）／２／面内平均膜厚×１００ （１）
Ａ₂＝（最大屈折率−最少屈折率）／２／面内平均屈折率×１００ （２）
また、図４に示された、膜に光を照射したときの屈折率は膜質を表しており、面内での屈折率のばらつきが小さいほど、均一な膜質の膜が形成されていることを意味する。

図３及び図４から、ガス導入ノズル１２ａ，１２ｂの噴出口近傍にガイド部１４を配置することで、基板に形成される膜の膜厚及び膜質の面内均一性が改善されることがわかる。そして、その効果はボート４の下部に載置された基板に対して顕著に現れている。また、図３に示されているように、下流側のガス導入ノズル１２ａからＳｉＨ₄を導入し、上流側のガス導入ノズル１２ｂからＮ₂Ｏを導入すれば、基板表面に形成された膜の膜厚の面内均一性がさらに０.３％程度改善されていることがわかる。

この実施例では、ガイド部１４としてＬ字型のステンレス板のみを用い、２種類のガスを混合するためのスペース１８を内管保持部１０ａを利用して形成しているので、低コストで、２種類のガスを十分に混合した状態で基板２表面に供給できるＣＶＤ装置を製造することができる。
ただし、実施例では、フランジ１０の底面、フランジ１０の側壁、内管保持部１０ａ及びガイド部１４によってスペース１８を形成しているが、本発明のＣＶＤ装置はこれに限定されるものではなく、例えば内管保持部１０ａをスペース１８の壁面として用いずに、内管保持部１０ａとは異なる別の突起板をフランジ１０の内側に形成し、スペース１８の壁面として利用したものであってもよいし、スペース１８の壁面として内管保持部１０ａも内管保持部１０ａの代わりとなる部材も設けていないものであってもよい。
後述する図７を参照して説明する実施例でも同様である。

Ｌ字型のステンレス板をガイド部１４として用いない場合は、例えば図５（Ａ）に示すように、ガス導入ノズル１２ａ及び１２ｂの噴出口に接続され、ガス導入ノズル１２ａと１２ｂを合流させて、フランジ１０内側の側壁に沿って略水平方向に混合ガスを噴出する配管部材１５を本発明のガイド部として配置してもよい。この場合には、配管部材１５の内部が２種類のガスを混合させるためのスペース１８ａとなる。配管部材１５をガイド部として用いた場合には、ガス導入ノズル１２ａ及び１２ｂから導入された２種類のガスが、配管部材１５内部のスペース１８ａで十分に混合された後、フランジ１０内側の側壁に沿って略水平方向に噴出されて流動するので、ボート４の最下部から最上部に載置された複数の基板２の表面に十分に混合されたガスを供給することができ、基板２の表面に面内均一性のよい膜を形成することができる。

また、配管部材１５の代わりに、例えば図５（Ｂ）に示されるような、内部にガス導入ノズル１２ａと１２ｂを合流させて、フランジ１０内側の側壁に沿って略水平方向に混合ガスを噴出するための流路が形成された配管ブロック１５ａを用いてもよい。この場合にも、配管部材１５を用いた場合と同様の効果を得ることができる。

上記の配管部材１５又は配管ブロック１５ａを配置した場合においても、ガイド部１４を配置した場合（図１及び図２を参照）と同様に、上流側のガス導入ノズル１２ｂからＮ₂Ｏを導入し、下流側のガス導入ノズル１２ａからシラン系ガスを導入すれば、２種類のガスがさらに効率よく混合されて基板２の表面に形成される膜の面内均一性をさらに高めることができる。

上述したＣＶＤ装置の実施例は、２箇所に設けられたガス導入ノズル１２ａ及び１２ｂによって２種類のガスを装置内に導入し、ガス導入ノズル１２ａ及び１２ｂの近傍でこれらのガスを混合するようになっているが、本発明のＣＶＤ装置は２種類のガスを予め混合してから装置内に導入するようになっていてもよい。以下にその実施例を説明する。

図６はＣＶＤ装置の他の実施例の構造を示す断面図であり、（Ａ）はＣＶＤ装置全体を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ位置での拡大断面図である。
図６に示されているＣＶＤ装置は、フランジ１０の側壁の１箇所にガス導入ノズル１３が設けられている。ガス導入ノズル１３のフランジ１０内側の噴出口１３ａはＬ字型に曲がっていて、ガスをフランジ１０内側の側壁に沿って略水平に噴出するようになっている。

ガス導入ノズル１３には、例えばシラン系ガスとＮ₂Ｏガスとを１：５０の割合で混合した混合ガスを供給することができる混合ガス供給部２０がフランジ１０の外側から接続されている。混合ガス供給部２０は、シラン系ガス、Ｎ₂Ｏガスをそれぞれ供給するためのガス供給流路２２，２４と、ガス供給流路２２，２４を合流させ、減圧下で両ガス供給流路２２，２４により供給されるガスを混合する混合部２６で構成されている。混合部２６はガス導入ノズル１３に接続されている。

この実施例のＣＶＤ装置は、混合ガス供給部２０の混合部２６で十分に混合されたガスがフランジ１０内側の側壁に沿って略水平に噴き出されるので、図１及び図２に示したＣＶＤ装置と同様に、ボート４に載置された基板の表面に均一な膜を形成することができる。
ここでは、噴出口１３ａとしてＬ字型の管を用いているが、管に代えて図５（Ｂ）に示したような配管ブロックを用いてもよい。

また、図７に示されるように、混合ガス供給部２０に、図１及び図２に示したガス導入ノズル１２ａ又は１２ｂと同様にフランジ１０の中心に向かって噴出するノズル２７を接続し、ノズル２７の噴出口近傍にガイド部１４（図１及び図２を参照）を配置して、導入された混合ガスをフランジ１０内側の側壁に沿って流動させるようにしてもよい。

以上、本発明のＣＶＤ装置の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、例えば寸法、形状、配置、材料などは実施が可能な範囲内において変更することができる。

一実施例のＣＶＤ装置の構造を示す図であり、（Ａ）は全体の構造を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置における拡大断面図である。 ガイド部の配置例を示す拡大断面斜視図である。 基板が配置されているボートの位置と基板に形成された膜の膜厚の面内均一性を示すグラフである。 基板が配置されているボートの位置と基板に形成された膜の屈折率の面内均一性を示すグラフである。 ＣＶＤ装置の他の実施例を示す断面図である。 ＣＶＤ装置のさらに他の実施例を示す図であり、（Ａ）は全体の構造を示す断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ位置における拡大断面図である。 ＣＶＤ装置のさらに他の実施例を示す断面図である。 従来のＣＶＤ装置の構造の一例を示す断面図である。 従来のＣＶＤ装置の構造の他の例を示す断面図である。

符号の説明

２ 半導体基板
４ ボート
６ 内管
８ 外管
１０ フランジ
１０ａ 内管保持部
１０ｂ 外管保持部
１２，１２ａ，１２ｂ，１３，２７ ガス導入ノズル
１４ ガイド部
１４ａ，１４ｂ 矩形面
１５ 配管部材
１６ ガス排出部
１８，１８ａ スペース
２０ 混合ガス供給部
２２，２４ ガス供給流路
２６ ガス混合部

Claims (13)

1. 複数の基板をその主たる面を水平にして縦方向に載置できる縦型ボートと、前記ボートの側方を取り囲むように設けられた縦型の筒状内管と、前記ボート及び前記内管の側方及び上方を覆う外管と、前記内管及び前記外管を下端で保持するためのフランジと、前記フランジの側壁の２箇所に設けられ、外部から前記内管の内側へガスを導入するためのガス導入ノズルと、前記外管内のガスを前記外管の外部に排出するためのガス排出部と、を備えたＣＶＤ装置において、
   前記フランジ内側の前記ガス導入ノズルの噴出口近傍に、前記ガス導入ノズルから導入されたガスを混合して前記フランジの底面と略平行な方向に前記フランジ内側の側壁に沿って流動させるためのガイド部が設けられていることを特徴とするＣＶＤ装置。
2. 前記ガイド部は一辺を共有する２つの矩形面を備えており、一方の前記矩形面は前記フランジ内側の側壁に対して略平行に配置され、他方の前記矩形面は前記フランジ内側の側壁に対して略垂直に配置されている請求項１に記載のＣＶＤ装置。
3. 前記フランジの少なくとも前記ガイド部材が設けられている位置に、前記フランジ内側の側壁から中心側に向かって突出した突起板を備え、
   前記突起板、前記フランジ内側の底面、前記フランジ内側の側壁、及び前記ガイド部で、前記２種類のガスを混合し、その混合ガスを前記フランジ内側の側壁に沿って流動させるための混合スペースを形成している請求項２に記載のＣＶＤ装置。
4. 前記突起板は前記内管を保持するための内管保持部である請求項３に記載のＣＶＤ装置。
5. 前記ガイド部は、２つの前記ガス導入ノズルから導入されたガスが、１つの流路に合流されて混合され、前記フランジの底面と略平行な方向に前記フランジ内側の側壁に沿って吹き出されるように、２つの前記ガス導入ノズルの噴出口に接続された配管部材である請求項１に記載のＣＶＤ装置。
6. それぞれの前記ガス導入ノズルから導入されるガスは、シラン系ガスとＮ₂Ｏガスである請求項１から５のいずれかに記載のＣＶＤ装置。
7. ２つの前記ガス導入ノズルは同じ高さに設けられており、前記フランジ内側の側壁に沿ったガスの流れ方向において、上流側に設けられた前記ガス導入ノズルからはＮ₂Ｏが導入され、下流側の前記ガス導入ノズルからはシラン系ガスが導入されるようになっている請求項６に記載のＣＶＤ装置。
8. 複数の基板をその主たる面を水平にして縦方向に載置できる縦型ボートと、前記ボートの側方を取り囲むように設けられた縦型の筒状内管と、前記ボート及び前記内管の側方及び上方を覆う外管と、前記内管及び前記外管を下端で保持するためのフランジと、前記フランジの側壁に設けられ、外部から前記内管の内側へガスを導入するためのガス導入ノズルと、前記外管内にあるガスを前記外管の外部に排出するためのガス排出部と、を備えたＣＶＤ装置において、
   前記フランジの外側に設けられ、それぞれ異なるガスを供給する２本のガス供給流路、前記ガス供給流路を合流させて減圧下で両前記ガス供給流路から供給されたガスを混合する混合部、及び前記混合部から混合ガスを前記ガス導入ノズルに供給するために前記ガス導入ノズルに接続された１本のガス導入流路、からなる混合ガス供給部と、
   前記フランジ内側の前記ガス導入ノズルの噴出口近傍に設けられ、前記ガス導入ノズルから導入されたガスを前記フランジの底面と略平行な方向に前記フランジ内側の側壁に沿って流動させるためのガイド部と、をさらに備えていることを特徴とするＣＶＤ装置。
9. 前記ガイド部は一辺を共有する２つの矩形面を備えており、一方の前記矩形面は前記フランジ内側の側壁に対して略平行に配置され、他方の前記矩形面は前記フランジ内側の側壁に対して略垂直に配置されている請求項８に記載のＣＶＤ装置。
10. 前記フランジの少なくとも前記ガイド部材が設けられている位置に、前記フランジ内側の側壁から中心側に向かって突出した突起板を備え、
    前記突起板、前記フランジ内側の底面、前記フランジ内側の側壁、及び前記ガイド部で、前記ガス導入ノズルから導入されたガスを、前記フランジの底面と平行で前記フランジ内側の側壁に沿って流動させるための流路を形成している請求項９に記載のＣＶＤ装置。
11. 前記突起板は前記内管を保持するための内管保持部である請求項１０に記載のＣＶＤ装置。
12. 前記ガイド部は、前記ガス導入ノズルから導入されたガスを前記フランジの底面と略平行な方向に前記フランジ内側の側壁に沿って吹き出させるように、前記ガス導入ノズルの先端部に取り付けられた配管部材である請求項８に記載のＣＶＤ装置。
13. 前記ガス導入ノズルから導入されるガスは、シラン系ガスとＮ₂Ｏガスである請求項８から１２のいずれかに記載のＣＶＤ装置。

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