JPH0230127A - 工作物をガス雰囲気中で加工するためのガスを導入および導出するための装置 - Google Patents

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、本質的に面状のガス分配部を備えた、工作物
をガス雰囲気中で加工するためガスを供給および導出す
るための、特にプロセスガスを半導体物質を加工するた
めの反応室内に供給しかつ使用済みのプロセスガスをこ
の反応室から導出するための装置に関する。

この装置はマイクロエレクトロニックス構造要素を造る
ために使用可能である。

従来の技術 半導体物質のガス相に加工は主として適当な反応室、即
ちプロセスガスの供給並びに半導体物質とのプロセスガ
スの反応後このプロセスガスを反応室から導出するため
の正確な条件の下で行われる。これらの反応室みあって
は半導体物質の個別の加工が、このような反応室内で半
導体物質が適当なプロセスガスの作用に直に曝されるこ
とにより行われるように構成される傾向が増して来てい
る。この目的のため、ガス供給は主として、加工される
べき物質の表面に一定の両の新鮮なプロセスガスが均一
に供給され、このプロセスガスは反応後便用済みのプロ
セスガスとして他の反応生成物骨と共に同様に一様に物
質領域からおよび可能な限り短い道程で反応室から除去
されなければならない。このような加工プロセスにあっ
て必要なことは、プロセスガスが加工すべき物質表面全
体に均一に分配され、これにより例えば層厚みの相違が
回避され、かつ物質表面の不純物が充分に排除されなけ
ればならないことである。

ガス供給のためには、物質表面に沿って垂直方向にプロ
セスガスを流動させる構成が知られている。この目的の
ため、物質に対してガスはシャワー状されてに使用され
、この場合反応ガスは供給により流出面全体にわたって
面に延在している充填室内に流入し、多数の極めて小さ
な孔を経て反応室内に流出し、直接物質に衝突する。そ
の後ガスは物質を経て半径方向でその周面へと流れ、そ
こで或いは物質の後方の中央で吸引される。

この構成の欠点は、物質の中央の面範囲および周面に存
在している面範囲に異なった状態で反応ガスが供給され
るか、もしくはこの面範囲が使用済みの反応ガスの影響
を受け、これにより物質の加工が不均一に行われること
である。

更にプラズマ化学的なプロセスを適用する際の大表面の
充填室はバラシイティツタなホロー陰極放電の燃焼を招
き、従ってこのガス供給の構成は作業パラメータの極め
て限られた範囲でしか使用することができない。同様に
直接的な物質室の外部における反応ガスの時期尚早な反
応を回避するためのガス流出位置における付加的な冷却
もこのような構成にあっては行うことが困難である。

他の構成にあっては、加工すべき物質へのガスの供給は
この物質に相対している電極により、この電極内におい
てガス供給のための孔およびこの孔の他に使用済みのプ
ロセスガスを吸引するための孔を別個に設けるようにし
て、行われる。この構成の場合、同様にプラズマ点火後
電極と物質との間において激しいホロー陰極放電が生じ
、この放電により必要とする比較的大きな吸引孔内で燃
焼が生じる。これによってもまた作業温度の可能な範囲
が極めて著しく限定されるか、或いは物質領域外で時期
尚早に行われるプロセスガスの反応が物質加工の品質を
阻害する。

発明が解決しようとする問題 本発明の目的は、品質上価値の高い物質加工を達するた
め、使用済みのプロセスガスの導出下で、半導体物質の
表面への均一なプロセスガスの分配を達することである
。

本発明の根底をなす課題は、反応室内で加工されるべき
半導体物質のすべての表面領域への新鮮な反応ガスによ
る均一な作用を可能にし、かつ使用済みの反応ガスを同
様に均一に物質表面からかつ反応室から短い道程で導出
することを可能にする、ガス供給およびガス導出のため
の冷却可能な装置を提供することである。

問題を解決するための手段 上記の課題は本発明により、ガス分配部がガスを゛供給
および導出しかつ冷却するための手段を備えた板状の基
体から成り、この場合ガス供給部およびガス導出部が切
欠き内において軸対称的に設けられていてかつガス供給
部として形成されているカニユーレの、板状の基体の表
面、に包含されている系から成り、上記カニユーレの一
方の開口がそれぞれ基体の表面で閉じられており、他方
の開口がそれぞれ半径方向に形成されている孔の、基体
内で環状溝並びに結合部を介してまとめられている第一
の系および一つ或いは多数のプロセスガス供給導管と結
合されていること、および切欠きが間隔をおいて半径方
向に設けられている孔の第二の系と吸引管路を介して吸
引装置と結合されていること、および基体のガス流出面
に相対している側が流入口および流出口を備えた冷却管
路を備えていることによって解決される。

本発明による他の構成により、切欠き内部に第二の管体
或いは管片が軸対称的に設けられており、この管体もし
くは管片の直径がカニユーレの直径よりも大きい。環状
間隙を形成するこの管体或いは管片の自由開口は基体の
表面で閉じられており、他方の開口は基体内に半径方向
で設けられている孔の第三の系により他の環状に形成さ
れたかつ孔を結合するガス分配部を介してプロセスガス
供給導管と結合されている。

管体或いは管片の自由開口の面はカニユーレの開口の面
に比して同じであるか或いは一定の値だけ大きく選択さ
れている。使用済みのプロセスガスを導出するための切
欠きの同様に環状間隙として形成されている面のカニユ
ーレの自由開口の面もしくはカニユーレの自由開口の面
と管体或いは管片に対する比率はＩより大きい。

プロセスガス供給導管への加工工程のために反応室内に
与えられるプロセスガスによる一定の圧力での作用によ
り、プロセスガスが−カニューレを備えた切欠きのみが
存在している場合環状溝と分配部とを介して半径方向の
孔の第一の系内に到達し、かつ其処からカニユーレを経
て基体に相対して一定の間隔で設けられている半導体物
質の表面上に案内される。新鮮ガスの作用と同時に反応
室に所属している吸引装置が作動されるか、或いは一定
の作業圧力を達するために作業状態に置かれ、これによ
り物質表面との反応により使用されたプロセスガスがそ
れぞれガス案内が行われる直接的な領域において環状間
隙によって吸引される。大多数のカニユーレおよび切欠
きが設けられていることにより均一なガス分配と相応し
て均一な物質表面の加工が行われる。

切欠き内に管体或いは管片を付加的に挿入しかつこれを
第二のガス案内系と結合した場合、異なったプロセスガ
スを反応空域の手前まで別個に案内しかつプロセスガス
が反応する直前において始めてこのプロセスガスを物質
表面において混合することが可能となる。

実施例 第１図により、ＣＶＤ−プロセスのためのガス供給およ
びガス導出のための装置は基体１から成り、この基体は
本質的にその大きさが図示していない加工すべき半導体
物質に相当する。

基体１内には図示したように上方部分において本質的に
均一に配分されて半径方向に設けられている孔３の第一
の系が形成されており、これらの孔はそれ自体その軸線
に対して垂直に設けられている多数の孔６を備えており
、これらの切欠きは基体１の表面の孔３との結合部を形
成している。基体ｌの周面には孔３の開口の高さにおい
て環状に吸引管路８が設けられており、この吸引管路は
適当な結合要素および媒体導管を介して図示していない
吸引装置と作用結合されている。

図面に示すように、半径方向の孔３の第一の系の下方で
間隔をおいて、この系に対して完全に一致して基体ｌ内
に半径方向に設けられている孔２の第二の系が設けられ
ており、この孔の開口は基体１の周面において適当な閉
鎖装置４により閉じられている。

半径方向の孔２の図面で下方の系は同様に基体ｌの表面
と結合されており、これに加えて切欠き６がその軸線方
向でこの切欠きに比して小さい直径を有する孔５．３で
、孔２から基体ｌの表面への自由通路が形成されるよう
に、延長されている。

孔５．３内にカニユーレ５が媒体が漏れないように挿入
されており、この場合このカニユーレの孔５．２は半径
方向の孔２の領域内も設けられており、一方カニューレ
５の図面で上方の開口５．１は基体ｌの表面で密閉され
ており、こして切欠き６を環状間隙の形状に形成する。

半径方向の孔２の図面で下方の系は更に一つ或いは多数
のガス供給導管７と結合されており、更に基体１（７＞
図面で下方の面に適当な接続位置が設けられており、こ
の接続位置は外側に媒体が漏れないように閉じられてい
る、環状に形成された少なくとも一つの管路１２と結合
されている。この管路は自体半径方向の孔２の下方系へ
の結合部１３を、少なくとも半径方向の孔２の数に相当
する数で備えている。更に基体１の下方領域内に冷却媒
体供給部１０と冷却媒体導出部１１と結合されている冷
却管路９が設けられている。

第２図には半径方向の孔２；３の系内でのカニユーレ５
の配設が拡大図で示されている。

カニユーレ５の内径ｄ１は特に０．　７ｍｓ＋であり、
外径ｄ２は特にＩｒｒｒＩｍに選択されており、直径ｄ
３は２．５ｍｍである。

第３図は第２図による解決策の構成を示したものであり
、この場合管体或いは管片１４は切欠き６内に軸対称的
に設けられている。管体或いは管片１４の流出開口１４
．１は基体１の表面で平坦に閉じられており、一方図面
で下方の開口１４．２は基体１内に設けられている半径
方向お孔１５の第三の系と媒体が漏れないように結合さ
れており、これらの孔口体もまた基体１の周面において
ガス分配管路１６と統合れさており、かつプロセスガス
供給導管１７と結合されている。

本発明による装置の利点は、カニユーレ５と切欠き６の
直径が、バラシイティツタなホロー陰極放電が回避され
かつそれにもかかわらず大きな断面が得られることであ
る。切欠き６の直径は所定の作業圧力範囲内でのバラシ
イティックな放電にとって決定的なパラメータである。

カニユーレ５の同心的な配設により基準となるパラメー
タが ｚ−ｄｉ の値に低減される。これにより作業圧力の領域の拡大が
切欠き６内でのバラシイティツタな放電を伴うことなく
可能である。従って多数のプロセスのために、中心から
離れた均一なプロセスガスの供給と廃ガス吸収の最適な
原理が始めて使用可能となる。

本発明による装置の他の利点は、ガス供給部の位置のす
ぐ周囲に廃ガス吸収部が環状に設けられていることによ
り、ガス供給とガス吸収の強度をＷｆｌｆｆすることに
よりプロセスガスの噴射流の物質への衝突の癲さを調節
することが可能になると言うことである。これによりガ
スカニユーレからガス吸収環状間隙への流れの反転点が
物質表面の近傍に位置するので、其処に噴流の拡大とプ
ロセスガスの物質表面への柔和で衝突が達せられ、これ
により調節可能な均一な物質処理が行われる。

更に装置の作動に当たって有利なことは、ガスがカニユ
ーレを去って再び吸収環状間隙内に到達するガスの道程
がほんの短い道のりであり、他の反応室構造部分−例え
ばその壁部〜と接触することがないことである。

従って反応室が反応副生成物により消化されることが充
分に回避され、二つの清掃サイクル間の利用し得る作業
時間が著しく延長される。

更に本発明による装置の利点は、カニユーレへのもしく
はこのカニユーレからの、或いは環状間隙からの或いは
この環状間隙へのガス供給およびガス導出が熱案内を妨
げる、面積の広い充填中空空域によって行われず、半径
方向に指向している孔によって行われることにより、物
質に面した装置の表面の極めて有効な冷却が一冷却管路
が装置の反対側に設けられている場合でも一達すること
が可能であることである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の基体の断面図、第２図はプ
ロセスガス供給孔およびプロセス、ガス導出孔を備えた
切欠き内部におけるカニユーレの形成状態を詳しく示し
た図、 第３図はカニユーレと管体或いは管片とを備えた第２図
による切欠きを詳しく示した図。 図中符号は、 ｌ・・・ガス体、２・・・半径方向の上方孔（系１）、
３・・・半径方向の下方孔（系２）、４・・・閉鎖装置
、５・・・カニユーレ、５゜１・・・カニユーレの上方
開口、５．２・・・カニユーレの下方開口、５．３・・
・孔、６・・・切欠き、６．１・・・環状間隙、７・・
・プロセスガス供給導管、８・・・廃ガス管路、９・・
・冷却管路、１０・・・媒体供給部、Ｉｌ・・・媒体導
出部、１２・・・環状溝、１３・・・係合部、１４・・
・管体或いは管片、１４．１・・・流出開口、１４．２
・・・開口、１５・・・　（中央）半径方向孔、１６・
・・ガス分配部、１７・・・プロセスガス供給導管、ｄ
＋　　・・・カニユーレの内径、ｄ２・・・カニユーレ
の外径、ｄ３・・・切欠きの直径。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、本質的に面状のガス分配部を備えた、工作物をガス
   雰囲気中で加工するためガスを供給および導出するため
   の、特にプロセスガスを半導体物質を加工するための反
   応室内に供給しかつ使用済みのプロセスガスをこの反応
   室から導出するための装置において、ガス分配部がガス
   を供給および導出しかつ冷却するための手段を備えた板
   状の基体（１）から成り、この場合ガス供給部およびガ
   ス導出部が切欠き（６）内において軸対称的に設けられ
   ていてかつガス供給部として形成されているカニューレ
   （５）の、板状の基体（１）の表面に包含されている系
   から成り、上記カニューレの一方の開口（５、１）がそ
   れぞれ基体（１）の表面で閉じられており、他方の開口
   （５、２）がそれぞれ半径方向に形成されている孔（２
   ）の、基体（１）内で環状溝（１２）並びに結合部（１
   ３）を介してまとめられている第一の系および一つ或い
   は多数のプロセスガス供給導管（７）と結合されている
   こと、および切欠き（６）が間隔をおいて半径方向に設
   けられている孔（３）の第二の系と吸引管路（８）を介
   して吸引装置と結合されていること、および基体（１）
   のガス流出面に相対している側が流入口（１０）および
   流出口（１１）を備えた冷却管路（９）を備えているこ
   とを特徴とする、上記工作物をガス雰囲気中で加工する
   たガスを導入および導出するための装置。 ２、カニューレ（５）が切欠き（６）の内部においてそ
   れぞれ第二の管体（１４）により軸対称的に囲繞されて
   おり、この管体の開口 （１４、１）が基体（１）の表面で閉じられており、か
   つカニューレ（５）の開口（５、１）に比して同じ大き
   さの或いは幾分大きい流出表面を備えており、管体の他
   方の開口 （１４、２）が基体（１）内に半径方向で設けられてい
   る孔（１５）の第三の系と環状のガス分配部（１６）と
   を介してプロセスガス供給導管（１７）と結合されてい
   る、請求項１記載の装置。 ３、切欠き（６）の壁部とカニューレ（５）もしくは管
   体（１４）との間に形成される環状の間隙（６、１）の
   自由断面のカニューレ （５）の開口（５、１）もしくは管体（１４）の開口（
   １４、１）およびカニューレ（５）の開口（５、１）の
   自由断面に対する比率が１よりも大きい、請求項１或い
   は２記載の装置。