JPH05184977A - シャワーノズル - Google Patents

シャワーノズル

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JPH05184977A
JPH05184977A JP189292A JP189292A JPH05184977A JP H05184977 A JPH05184977 A JP H05184977A JP 189292 A JP189292 A JP 189292A JP 189292 A JP189292 A JP 189292A JP H05184977 A JPH05184977 A JP H05184977A
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JP
Japan
Prior art keywords
gas
shower nozzle
diameter side
guiding part
ejecting
Prior art date
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Pending
Application number
JP189292A
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English (en)
Inventor
Hirotaka Yanagisawa
寛高 柳澤
Yoshihide Suwa
好英 諏訪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH05184977A publication Critical patent/JPH05184977A/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明のシャワーノズルは、中空円錐体をなす
ガス案内部と、このガス案内部の径小側端部に同軸に連
結された中空円筒状のガス導入部と、ガス案内部の径大
側端部に同軸に連結されたガス噴射部と、このガス噴射
部の裏面側中央に同軸に固定された紡錘状のガス分散部
とからなり、かつ、ガス案内部内周面のテーパ角を、ガ
ス導入部から導入されてきたガスを、ガス分散部とガス
案内部により絞り込むような角度に設定したものであ
る。 【効果】このような本発明のシャワーノズルは、シャワ
ーノズル内部におけるガスのうず発生を防止することが
できる。その結果、うず発生に基因するガスの不活性化
がなくなり、かつ、ガス噴射部におけるガスの垂直方向
の速度分布が均一化する。したがって、この実施例のシ
ャワーノズルをプラズマエッチング装置に組み込んだ場
合、基板上でのエッチング反応速度が均一化し、歩留向
上に寄与することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体エッチン
グ装置などに用いられるシャワーノズルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の製造において、エッ
チングプロセスは、バッチ式による方法が主流をなして
いる。しかし、近時、半導体基板の大口径化に伴い、枚
葉方式への切り替えが進められつつある。この枚葉方式
のエッチング装置は、ガス導入管から供給されたガスを
マイクロ波導波管によりラジカル状態に活性化し、この
ガスを低圧チャンバの天井部に垂設されたシャワーノズ
ルから、同じく低圧チャンバ内に格納された基板チャッ
クに吸着された基板に噴射して、基板を1枚ずつエッチ
ングするものである。なお、基板に噴射されたガスは、
低圧チャンバの下部に設けられたガス排気管より排出さ
れる。
【0003】ところで、低圧チャンバの圧力は、非常に
低圧(数10〜数100Pa程度)のため、ガスの慣性
力が後方まで保存される。このため、図9に示す従来構
造ののシャワーノズルAを用いた場合、うずBが生じ
る。このうずBは、基板上での反応に大きな影響を与え
る。すなわち、ガスCの活性化された状態は非常に繊細
であり、うずBが生じることにより、ガスCが停滞し、
時間が経過するとともに不活性化される問題をもってい
る。また、シャワーノズルの出口における速度すなわち
ガス流量が均一でないために、基板上での反応速度にバ
ラツキが生じるという問題ももっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
シャワーノズルは、ノズル内部でうずが生じることによ
り、活性化されたガスが停滞し、時間が経過するととも
に不活性化される問題をもっているととてもに、シャワ
ーノズルの出口における速度すなわちガス流量が均一で
ないために、基板上での反応速度にバラツキが生じ、歩
留低下の一因となっているという問題ももっている。
【0005】本発明のシャワーノズルは、上記事情を顧
慮してなされたもので、ラジカル状態に活性化された供
給ガスの活性を損なわずに、且つ、基板上に均一な活性
ガスを供給することのできるシャワーノズルを提供する
ことを目的とする。 [発明の構成]
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のシャワーノズル
は、中空円錐体をなすガス案内部と、このガス案内部の
径小側端部に同軸に連結された中空円筒状のガス導入部
と、ガス案内部の径大側端部に同軸に連結されたガス噴
射部と、このガス噴射部の裏面側中央に同軸に固定され
た紡錘状のガス分散部とからなり、かつ、ガス案内部内
周面のテーパ角を、ガス導入部から導入されてきたガス
を、ガス分散部とガス案内部により絞り込むような角度
に設定したものである。
【0007】
【作用】上記構成を有するシャワーノズルは、シャワー
ノズル内部におけるガスのうず発生を防止することがで
きる。その結果、うず発生に基因するガスの不活性化が
なくなり、かつ、ガス噴射部におけるガスの垂直方向の
速度分布が均一化する。したがって、この実施例のシャ
ワーノズルをプラズマエッチング装置に組み込んだ場
合、基板上でのエッチング反応速度が均一化し、歩留向
上に寄与することができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳
述する。
【0009】図1は、この実施例のシャワーノズル1を
示している。このシャワーノズル1は、全体として回転
対称体をなしている。そして、このシャワーノズル1
は、中空円錐体をなすガス案内部2と、このガス案内部
2の径小側端部に同軸に連結された中空円筒状のガス導
入部3と、ガス案内部2の径大側端部に同軸に連結され
たガス噴射部4と、このガス噴射部4の裏面側中央に同
軸に固定された紡錘状のガス分散部5とからなっいる。
しかして、ガス案内部2は、テーパ角の異なる二つの部
分6,7からなっている。これら部分6,7のテーパ角
θ1,θ2は、それぞれ35°と50°である。つま
り、このガス案内部2の内周面は、径小側よりも径大側
の方が拡径率が大きく設けられている。さらに、ガス噴
射部4は、ガス案内部2の径大側端部に同軸に連結され
た円板8と、この円板8にランダムに穿設された多数の
噴気孔9…とからなっている。一方、ガス分散部5は、
円板8の裏面側に同軸に立設・固定された支持棒10
と、この支持棒10の先端に同軸に連結された紡錘体1
1とからなっている。つぎに、上記構成のシャワーノズ
ル1の作動について述べる。
【0010】図2は、このシャワーノズル1が組み込ま
れたエッチング装置12を示している。このエッチング
装置12は、ガス13を励起してプラズマ状態にするプ
ラズマ発生部14と、このプラズマ発生部14により励
起されたガス13により基板のエッチングを行うプラズ
マ処理部15とからなっている。そして、プラズマ発生
部14は、図示せぬガス供給源からのガス13をプラズ
マ処理部15まで案内するガス案内管16と、ガス案内
管16の中途部に設けられガス13にマイクロ波を照射
することによりガス13をプラズマ状態にしこれにより
化学反応性の強い中性ラジカルを生成するマイクロ波導
波管17とからなっている。一方、プラズマ処理部15
は、非常に低圧(数10〜数100Pa程度)の格納空
間を形成する格納部12aと、この格納部12aの天井
部に取り付けられたシャワーノズル1と、格納部12a
の底部に設けられ例えば半導体装置用の基板17を着脱
自在に保持して昇降する基板チャック部18と、格納部
12aの中途部に設けられ中央部に基板チャック部18
が出入する円形孔19が穿設され且つこの円形孔19の
周りに等配してガス13が通過する複数の逃げ穴20…
が穿設された隔壁板21と、格納部12aの下側部に取
り付けられ逃げ穴20…を通過してきた排気管22とか
らなっている。しかして、基板チャック部18は、円形
孔19をわずかに越えた位置と格納部12aの底部位置
との間を昇降するように設けられ、再下部にて、図示せ
ぬ移載機構(ウエハ・ローダ・アンローダ)により基板
17の着脱を行うように設けられている。また、排気管
22は、図示せぬ真空源に接続されている。さらに、シ
ャワーノズル1のガス導入部3には、ガス案内管16が
接続されている。
【0011】しかして、上記構成のエッチング装置12
において、プラズマ発生部14により励起されたガス1
3は、ガス案内管16を経由してガス導入部3に輸送さ
れる。さらに、このガス13は、シャワーノズル1から
基板チャック部18に保持されている基板17に向って
噴射される。そして、このガス13の中性ラジカルによ
り基板17のエッチング反応が進行する。そして、基板
17にあたったガス13は、隔壁板21の逃げ穴20…
を経由して、排気管22により排出される。ところで、
図3に示すように、ガス13は、シャワーノズル1中に
て、ガス分散部5の紡錘体11により矢印23方向(遠
心方向)に分散し、ガス案内部2の部分6,7により下
方に案内されて、ガス噴射部4の噴気孔9…から下方に
噴射される。ところで、図4は、図5に示すシャワーノ
ズル24によるガス13の流れを示している。なお、こ
のシャワーノズル24は、単一のテーパ角θ3(=45
°)からなるガス案内部2を有していることを除いて、
異なるテーパ角からなる複数の部分6,7からなってい
るシャワーノズル1と全く同一である。それゆえ、基板
上でのエッチング反応速度が低下し、かつ、均一化され
ない。このシャワーノズル24のガス噴射部4の噴気孔
9…を通過するガス13の垂直方向の速度分布は、図6
に示すように、従来のノズルに比べ速度分布の均一性が
向上している。このシャワーノズル24におけるガス1
3の流れの特徴は、図4に出ているように、うず25が
発生していることである。その結果、ガス13がこのう
ず25を中心とする近傍にて一時的に停滞する。そし
て、停滞したガス13の一部は、時間が経過するととも
に不活性化されてしまう。一方、図7は、シャワーノズ
ル1におけるガス13の垂直方向の速度分布を示してい
る。また、図3から明らかなように、シャワーノズル1
を用いる場合、うずの発生は認められない。それゆえ、
このシャワーノズル1では、基板17上でのエッチング
反応速度が均一化し、歩留向上に寄与することができ
る。このように、この実施例のシャワーノズル1にてう
ずの発生を防止することができるのは、ガス案内部2を
部分6,7からなる二段構造としたからである。すなわ
ち、ガス導入部3から導入されたガス13は、一部はガ
ス案内部2の部分6に案内され、且つ、他方はガス分散
部5の紡錘体11により矢印23方向に分散する。した
がって、ガス13は、テーパ角θ1(=35°)の比較
的急峻な部分6と紡錘体11により絞り込まれることに
より、紡錘体11外周面側と部分6内周面側におけるガ
ス13の密度差は、図5に示すシャワーノズル24に比
べてはるかに小さくなる。それゆえ、このガス13の密
度差が小さいということが、シャワーノズル24にて発
生したうず25の発生の抑止に大いに寄与している。し
たがって、ガス案内部2にとって、うずの発生抑止に必
要な条件は、ガス導入部3からガス噴射部4にいくに従
ってテーパ角を大きく、換言すれば、ガス導入部3から
ガス噴射部4にいくに従って勾配を緩やかにすることで
ある。
【0012】以上のように、この実施例のシャワーノズ
ル1は、中空円錐体をなすガス案内部2と、このガス案
内部2の径小側端部に同軸に連結された中空円筒状のガ
ス導入部3と、ガス案内部2の径大側端部に同軸に連結
されたガス噴射部4と、このガス噴射部4の裏面側中央
に同軸に固定された紡錘状のガス分散部5とからなり、
かつ、ガス案内部2をテーパ角の異なる二つの部分6,
7から構成したので、シャワーノズル1内部におけるガ
ス13のうず発生を防止することができる。その結果、
うず発生に基因するガス13の不活性化がなくなり、か
つ、ガス噴射部4におけるガス13の垂直方向の速度分
布が均一化する。したがって、この実施例のシャワーノ
ズル1をプラズマエッチング装置に組み込んだ場合、基
板17上でのエッチング反応速度が均一化し、歩留向上
に寄与することができる。
【0013】なお、上記実施例においては、ガス案内部
2は、部分6,7からなる二段構造としたが、テーパ角
がガス導入部3からガス噴射部4にいくに従って大きく
なり、ガス13の絞り込みによるうず発生抑止効果を発
揮する限り、三段以上としてもよいし、段差構造でな
く、図8に示すように、連続的にテーパ角を変化させる
よう喇叭状に形成してもよい。また、この発明のシャワ
ーノズルは、プラズマエッチングのみならず、プラズマ
アッシングにも適用することができる。
【0014】
【発明の効果】本発明のシャワーノズルは、中空円錐体
をなすガス案内部と、このガス案内部の径小側端部に同
軸に連結された中空円筒状のガス導入部と、ガス案内部
の径大側端部に同軸に連結されたガス噴射部と、このガ
ス噴射部の裏面側中央に同軸に固定された紡錘状のガス
分散部とからなり、かつ、ガス案内部内周面のテーパ角
を、ガス導入部から導入されてきたガスを、ガス分散部
とガス案内部により絞り込むような角度に設定したの
で、シャワーノズル内部におけるガスのうず発生を防止
することができる。その結果、うず発生に基因するガス
の不活性化がなくなり、かつ、ガス噴射部におけるガス
の垂直方向の速度分布が均一化する。したがって、この
実施例のシャワーノズルをプラズマエッチング装置に組
み込んだ場合、基板上でのエッチング反応速度が均一化
し、歩留向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のシャワーノズルの全体構成
図である。
【図2】本発明の一実施例のシャワーノズルが組み込ま
れたエッチング装置の説明図である。
【図3】本発明の一実施例のシャワーノズル中における
ガスの流れを示す流線図である。
【図4】従来のシャワーノズル中におけるガスの流れを
示す流線図である。
【図5】従来のシャワーノズルの全体構成図である。
【図6】従来のシャワーノズルにおけるガスの垂直方向
の速度分布を示すグラフである。
【図7】本発明の一実施例のシャワーノズルにおけるガ
スの垂直方向の速度分布を示すグラフである。
【図8】本発明の他の実施例のシャワーノズルの全体構
成図である。
【図9】従来のシャワーノズルの全体構成図である。
【符号の説明】
1:シャワーノズル,2:ガス案内部,3:ガス導入
部,4:ガス噴射部,5:ガス分散部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中空円錐体をなし径小側端部から径大側端
    部にガスを案内するガス案内部と、このガス案内部の径
    小側端部に連結され上記ガスを上記ガス案内部に導入す
    る中空円筒状のガス導入部と、ガス案内部の径大側端部
    に同軸に連結され上記ガスを噴出する複数の噴気孔が穿
    設されたガス噴射部と、上記ガス案内部により形成され
    た空間中央部に同軸に配設され上記ガス導入部により導
    入されたガスを遠心方向に分散させる紡錘状のガス分散
    部とを具備し、上記ガス案内部の内周面は、径小側より
    も径大側の方が拡径率が大きく設けられていることを特
    徴とするシャワーノズル。
JP189292A 1992-01-09 1992-01-09 シャワーノズル Pending JPH05184977A (ja)

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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH098000A (ja) * 1995-06-20 1997-01-10 Shibaura Eng Works Co Ltd ドライエッチング装置
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