JPH06507047A - 一次流化学蒸着法とその装置 - 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】 一次流化学蒸着法とその装置 産業上の利用分野 本発明は、改良された化学蒸着装置に関するものである。特に本発明は、基板上 の選択された素子およびその複合物を、そのコーテイング面の微粒子汚染を非常 に減少させるように、高度に均一にコーティングする化学蒸着装置に関するもの である。

従来の技術 化学蒸着（ＣＶＤ）は、化学反応によって、気相から基板に固形物を付着させる 工程である。これに関連する付着反応は一般的に、熱分解、化学酸化または化学 還元である。

本発明の装置は、ソリッドステート電子装置およびエネルギー転換装置の製造に おいて、主として半導体ウェーハをコーティングするために用いられるＣＶＤ装 置である。

集積回路の寸法は次第に縮小され、その上チップ毎の素子の数は次々と増大する ため、微粒子汚染とその結果の装置欠陥は、益々重大な問題になっている。垂直 と水平のそれぞれの管状反応炉は、無塵環境でロボットにより装入されるウェー ハボート・アセンブリを用いているので、環境による微粒子汚染を減少させるこ とができる。しかし、この種の反応炉は、コーティング工程において汚染微粒子 を発生させる。

化学蒸着工程自体が、ウェーハ面を汚染し、欠陥を生じさせ、そして最新式装置 の部止まりを低下させる微粒子の発生源になっている。たとえば窒化珪素の化学 蒸着による反応においては、ジクロロシランとアンモニアを加熱して、反応性混 合物を生成させ、これによってウェーハ表面に窒化珪素をコーティングする。

この時、混合気体が臨界反応温度に達すると直ちに、ジクロロシランとアンモニ アが反応し始め、微粒子を形成するので、本発明以前に入手可能な反応炉では、 微粒子による汚染を避けることはできなかった。たとえば、気体シランよりのポ リレリコン蒸着のような熱分解反応では、微粒子の生成とウェーハ面の汚染がま た、重大な問題になっている。ウェーハ面から離れている反応物の過熱と、反応 槽内の再循環区画または滞留区画の存在によっても、微粒子の形成は促進される 。

他の低圧反応タイプにおいても、半導体製品を汚染する恐れのある微粒子の形成 が問題になっている。

本発明による改良工程とＣＶＤ装置は、微粒子の形成とウェーハ面の微粒子汚染 を著しく減少させる。

管状反応炉を用いるホット・ウオールＣＶＤシステムには、垂直構造と水平構造 のものが知られている。

これらシステムにおいては共に、ウェーハはスタック内のウェーハボートに支持 され、このスタックの軸は管の軸に平行である。ウェーハが収納されている反応 区画は抵抗加熱コイルのような外部熱源によって加熱され、反応気体は、ウェー ハの管上流部に入ると直ちに、加熱される。垂直システムでは、装入済みのつ工 −ハボートは通常、反応炉の下の位置から反応区画の位置まで積み上げられる。

この種の市販されているシステムでは、反応炉の構造上、乱流、渦流および気体 の循環運動が生じるため、微粒子が発生し、半導体ウェーハ面が汚染される。

反応物は、ウェーハ面に達する前に反応温度にまで加熱されるため、気相反応が 始まり、その結果微粒子が発生するが、この微粒子は流動している気体に飛沫同 伴されて、ウェーハ面に付着する。さらに、ある種の設計の反応炉では、反応気 体は、スタックに沿って流れるに従って、減損するため、蒸着率が低下し、コー ティング厚が減少する。ウェーハコーティングの均一性を維持するために、この 減損は、スタックに沿って気体温度（および反応率）を上昇させることによって 、補償される。この場合、気体は反応臨界温度をほぼ越える温度にまで加熱され る。こうした避けられない過熱もまた、ウェーハ面から離れた場所において付着 反応を発生させるため、汚染微粒子を生成させる。

発明の開示 本発明の化学蒸着装置には、ホット・ウオール反応管手段と、少なくとも１つの 反応気体予熱器および反応気体排気口が備えられている。また当該装置は、予熱 器から排気口までほぼ層流をなすように反応気体を通過させるための、はとんど 渦流なしに反応気体の流動を制御できる気流制御手段を有している。ホット・ウ オール反応管手段には、コーティング対象の平行基板のスタックが予め装入され ているウェーハボートを収納するためのウェーハボート区画があるが、上記のウ ェーハ面は、反応管の中実軸にほぼ垂直になるよう収められており、また上記ウ ェーハボート区画は上流端と下流端を有している。気流制御手段には、ウェーハ ボート区画との関係においてほとんど乱流を生じさせない位置に配されている上 流管ベースがあり、さらに反応気体予熱器には、個別に反応気体を予め加熱し、 上流端に隣接している混合区画にこの気体を導入するためと、そしてウェーハボ ート区画の下流端近くに反応気体を選択的に導入するための手段が備えられてい る。気流制御手段には、ウェーハボートの下流端との関係において乱流をほとん ど生じさせないような位置に、下流管フランジを設置することが、可能であり、 また望ましくもある。

化学蒸着装置は、真空チャンバを画する外側管内に収納することもでき、反応管 と外側管の間にはスペースがある。このスペースには、ウェーハボート区画の下 流端と連絡する流入口があり、また排気口もある。

反応気体予熱器には、内側面に異形部がある着脱可能な双璧円筒形加熱器を備え た一次反応気体予熱器が具備されているが、この内側面異形部は、この上を通り 過ぎる反応気体に予め定められた一定量の熱を伝達するよう選択されている表面 積を有している。上記の反応気体予熱器にはまた、着脱可能なバッフルを備えた 加熱管が具備されており、しかもこのバッフルは、この表面を通過する反応気体 に予め定められた一定量の熱を伝達するよう選択されている表面積を有している 。

上記の双璧円筒形加熱器と加熱管はそれぞれ、多数の気体インゼクタ射出口を有 している。円筒形加熱器の射出口と加熱管の射出口はそれぞれ、射出される気体 が直ちに混合されるように配置されている交差中実軸を持っていることが望まし い。

本発明の化学蒸着工程を要約すると、この工程は、先ずコーティング対象のウェ ーハを収めた反応区画のすぐＬ流において反応気体を加熱する段階と、その後直 ちに、反応気体は有意な渦流や渦流が生じないようほぼ層流に保たれることを特 徴とする層流で、上記の加熱された反応気体を反応区画内のウェーハ上に通す段 階と、この反応気体を反応区画から除去する段階とからなっている。場合によっ ては、コーティング対象のウェーハを収めた反応区画の下流端に予め加熱された 反応気体を導入することもできる。

反応気体を用いた化学蒸着における本発明の工程の１つでは、先ず複数の反応気 体をそれぞれ分離加熱チャンバ内で予熱する段階と、次にコーティング対象のウ ェーハを収めた反応区画のすぐ上流において、上記の予熱された複数反応気体を 混合する段階と、その後直ちに、反応気体は有意な乱流や渦流が生じないようほ ぼ層流に保たれることを特徴とする層流で、上記の混合された反応気体を反応区 画内のウェーハ上に通す段階と、そして反応気体が反応域を通過すると直ちに、 この反応気体を反応区画から除去する段階とからなっている。場合によっては、 コーティング対象のウェーハを収めた反応区画の下流端に予め加熱された反応気 体を追加して導入することもできる。

本発明の工程は、本発明による装置を用いて実施されることが望ましい。

本発明の目的は、反応チャンバを通る予め加熱された反応気体をほとんど渦流の ない層流状態に維持することによって、微粒子汚染を減少させる管状ＣＶＤ装置 を供することである。

また本発明のもう一つの目的は、複数の反応気体を予め別個に加熱しておき、コ ーティング対象のウェーハ面のすぐ上流において上記の気体を混合することによ って、微粒子汚染を減少させる管状ＣＶＤ装置を供することである。

図面の簡単な説明 図１は、本発明による化学蒸着装置の１実施例の横断面図である。

図２は、図１の化学蒸着装置ベースの部分的横断面であって、−次インゼクタと シールへのプロセス気体流入口の詳細を示す。

図３は、図１の化学蒸着装置ベースの部分的横断面であって、二次インゼクタと シールへのプロセス気体の流入口の詳細を示す。

図４は、図１の化学蒸着装置の断面図であって、つ工−ハボートと支持ベースが 一部取り外されている状態を示す。

図５は、ウェーハボートと支持ベースを完全に取り外した後の図１の化学蒸着装 置の断面図であって、保守のために真空チャンバ管にアクセスできるよう、ハウ ジングの下部から上部を切離した状態を示す。

図６は、図１の実施例における反応気体の流動パターンと反対の反応気体流動パ ターン方向を有することを特徴とする、本発明の化学蒸着装置のもう１つの実施 例の横断面図である。

本発明を実施する最上の方法 本発明の化学蒸着装置は、水平向けも可能であるが、望ましい垂直向けが可能な ホットウォール管状炉である。本発明の幾つかの実施例の説明においては、後述 のように垂直軸向けによってなされている。しかしながら、この構造は非垂直軸 向けも同様に可能で、本発明の範囲には、あらゆる方向付けの当該装置が含まれ る。

本発明の装置の主な特徴の一つは、反応区画内における分子の滞留時間を延長さ せる恐れのある気体乱流または渦流を最小限に抑える気体層流を反応チャンバに 通す設計である。これは、該装置の幾つかの構成要素を修正し、この目的に単独 にまた共同して貢献する幾つかの新しくて独創的な組合せを供することによって 、達成された。

図１は、ウェーハスタック区画に沿って上方に向かう反応気体流を有することを 特徴とする本発明の化学蒸着装置の１実施例の横断面図である。真空チャンバ管 ２は、抵抗加熱素子６を備えた円筒形加熱器ハウジング４内に収納されている。

抵抗加熱素子の端末部８と１０は、より間隔を狭めて配置されており、反応炉ア センブリの端末により多くの熱を供給し、したがって、これらの素子は反応区画 よりの最大の熱損失点になっている。その結果、もし望みならば、反応区画全体 にわたってより均等な温度または、はとんど等しい温度にすることができる。

ウェーハボート区画１２には、ウェーハスタック１４が収められている。真空チ ャンバ管の上端には、中央ディスク１６があって、しかもこのディスク１６は、 内部のウェーハボートの上面とディスク管の乱流スペースを最小にするか、また は除去するために、ウェーハボート区画１２の上端（下流端）に接するか、また はすぐ隣接するようになっている。管湾曲フランジ１８は、ヘッドディスク１６ の周縁から真空チャンノ（管２の上端（下流端）まで延びており、真空チャンノ （管の端末を閉鎖している。管フランジ１８の内面２０は、気体層流状態がこの 面によって導かれるよう、また真空負荷のかかつているヘッドディスク１６の支 持を強化するため、たとえば円環体が断面状をなして、湾曲していることが望ま しい。

ウェーハボート区画１２を囲んでいる反応区画は、円筒形反応管２２によって画 されている。管２２は管フランジ１８の湾曲面２０近くの位置まで延びている。

管２２の上端（下流端）２６とこれに向かい合った面２０は、反応気体を反応区 画から除去するための排気口を有している。反応管２２と真空チャンバ管２との 間のスペース２８は、排気口から真空排気システムの排出プレナム３０まで気体 を移動させるための円筒形排気通路を画する。このプレナム３０は従来型の真空 ポンプシステム（図示されていない）と連絡している。

受台ディスク３２は、ウェーハボートを支持するが、反応気体の乱流が発生する 恐れのあるスペースを取り除くため、上記ディスクに支えられているウェーハボ ートの底面に接するか、またはこれに近接して配置されている。

受台ディスク別称ベースディスク３２は、二次加熱器シリンダ３４よって画され ている二次反応気体インゼクタ上端のクロージャにもなっている。着脱可能なバ ッフル板ユニット３６は、これを通過する反応ガスを加熱するため二次反応気体 インゼクタ内に収められている。上記ユニット３６は、二次加熱器を通る反応気 体を望みの出口温度にまで加熱するために必要な表面積を有するように設計され ている。より多くの熱、または、より少ない熱が要求される場合、上記バッフル 板ユニット３６はそれぞれ、より大きな、もしくは、より小さな面または気体接 触域を有するバ・ノフル板ユニットに代えることもできる。二次反応気体インゼ クタまたは射出口３８は、加熱された反応気体を反応区画に送る。

着脱可能な一次反応気体加熱器４０には、円筒形通路を画する２つの同軸円筒形 壁がある。これらの壁の他の突起によって増大されている。上記の表面積は、− 次加熱器を通る反応気体を望みの出口温度に加熱するために必要な表面積になる よう設計されている。より多くの熱、または、より少ない熱が要求される場合、 上記−次反応気体加熱器４０は、それぞれより大きな、もしくは、より小さな面 積または気体接触域を有するように形成されているユニットを持つアセンブリに 代えることもできる。−次反応気体加熱器４０は、加熱された反応気体を反応区 画に送る。

−次気体インゼクタ４２の射出流軸と二次反応気体インゼクタ３８の射出流軸は 、両インゼクタから射出される予熱反応気体を直ちに混合できるような位置に設 定されていおり、２つの軸が交差していることが望ましい。これは、最上流のウ ェーハは気体インゼクタと非常に近接した位置にあるので、２種類の相互反応気 体が最上流のウェーハとコーティング反応を起こすために、必要になる。最適な 条件にするため、環状混合区画４４は、二次加熱器面４６、−次加熱器面４８お よび隣接の反応管２２の聖域５０によって画されている。インゼクタ３８と４２ は混合区画４４に向かって開放されており、この区画に上記インゼクタから放出 される反応気体は直ちに混合される。気体は望みの反応温度で放出される。

一次および二次気体加熱器の加熱面と反応管壁の下部域は、排気路または排気ス ペース２８を下降する反応気体排気と加熱素子１０によって加熱される。ウェー ハスタック１４の両側面に沿って上方に流れる気体中の反応体の減損は、従来型 の幾つかの導管（図示されていない）、たとえばスペース１２を通って気体加熱 器４０から上方に向かう間隔を置いた幾つかの導管を通して、ウェーハスタック の下流端に反応気体を二次供給することにより、補償することができる。　本発 明の装置は、ウェーハボート区画内へのウェーハボートの自動的な装入および取 出しが簡単にできる。

図２は、図１の化学蒸着装置ベースの部分的横断面であって、−次インゼクタと シールへのプロセス気体流入口の詳細を示す。−次反応気体入口供給導管５０は 、排出プレナム３０まで延びており、そして−次加熱器空隙５６において出口５ ４に到るベース導管５２と連絡している。

図３は、図１の化学蒸着装置ベースの部分的横断面であって、二次インゼクタと シールへのプロセス気体流入口の詳細を示す。二次反応気体入口供給導管６０は 、排出プレナム３０まで延びており、そして二次加熱器空隙６６において出口６ ４に到るベース導管６２と連絡している。

図４は、図１の化学蒸着装置の断面図であって、ウェーハボートと支持ベースが 一部取り外されている状態を示す。反応気体加熱器と受台プレート３２を支える 装入扉７０は、軸ロッド７４と軸ロッド受け７６および軸承７８によって、装入 扉取付板７２に回転できるように取り付けられている。装入扉取付板７２と装入 ｓ７０との心合せは、装入扉取付板７２に取り付けられる心合せピンと装入扉７ ０にあるビン受けによって、なされる。装入扉取付板７２を下げると、これに支 えられている受台プレート３２とウェーハボートも共に下げることになる。加工 処理が完了した後、つ工−ハボートを取り出すには、ウェーハボートが反応チャ ンバ（図示されていない）から完全に出るまで、取付板７２を下げる。加工処理 のためにウェーハボートを反応区画に装入するには、上記の手順を逆に行えばよ い。

装入扉シール９０は０リングであって、これは、反応チャンバハウジングと装入 扉面との間を断絶する断絶真空シールを形成する。シール９０に近接している冷 却液路９２（図２と図３）は、シーリング面から熱を取り去り、シールを保護す る。装入扉アセンブリを上部位置から下げたり、上部位置まで上げたりするとき 、シールはそれぞれの場合、破られるか、自動的に再生される。

図５は、ウェーハボートと支持ベースを完全に取り外した後の図１の化学蒸着装 置の断面図であって、保守のために真空チャンバ管にアクセスできるよう、ハウ ジングの下部から上部を切り離した状態を示す。揚重機構１００とねじジヤツキ １０２によって、加熱器ハウジングとこれに関連する真空チャンバ管Ｚと反応管 ２２および排出プレナム３０のハウジングは上に上げられる。０リングシール１ ０４よりなる真空シールはこの操作によって破られるが、該操作を逆に行うこと により再生される。この操作の間、スライドセット１０５は円筒形支持材１０７ により滑動する。

再度図２と図３を参照すると、真空チャンバ管２の底部には、バンバリング１０ ８と管保持フランジ１１０の間に保持されているフットフランジ１０６がある。

フットフランジを備えたシールは、０リング１１２と１１４よりなっている。シ ールの周囲の金属域における熱は、冷却液路１１６を通って流れる冷却液により 取り去られる。

シールアセンブリには取付は具が用いられていないので、適宜保守点検のために このアセンブリ内の真空シールを素早く設置したり、破いたりすることができる 。

図６は、図１の実施例における反応気体の流動方向と反対の方向に、ウェーハス タック区画に沿って反応気体が下の方向に向かって流れることを特徴とする、本 発明の化学蒸着装置のもう１つの実施例の横断面図である。真空チャンバ管１２ ２は、抵抗加熱素子１２６を備えた円筒形加熱器ハウジング１２４内に収納され ている。抵抗加熱素子の端末部１２８と１３０は、より間隔を狭めて配置されて おり、反応炉アセンブリの端末により多くの熱を供給し、したがって、これらの 素子は反応区画よりの最大の熱損失点になっている。

その結果、もし望みならば、反応区画全体にわたってより均等な温度または、は とんど等しい温度にすることができる。

ウェーハボート区画１３２には、ウェーハスタック１３４が収められている。真 空チャンバ管の上端には、中央ディスク１３６があって、しかもこのディスク１ ３６は、内部のウェーハボートの上面とディスク管の乱流スペースを最小にする か、または除去するために、ウェーハボート区画１３２の上端（上流端）に接す るか、またはすぐ隣接するようになっている。管湾曲フランジ１３８は、ヘッド ディスク１３６の周縁から真空チャンバ管１２２の上端（上流端）まで延びてお り、真空チャンバ管の端末を閉鎖している。管保持フランジ１３８の内面１４０ は、たとえば円環体の断面の形状を有する、凹状であることが望ましいが、これ はすなわち、ヘッドディスク１３６の中実軸を中心に回転して描かれた円の弧ま たは部分の形状を有する凹状湾曲面である。この形状は、方向を定められている 気体層流パターンを維持し、また真空負荷のかかっているヘッドディスク１３６ の支持を強化する。

ウェーハボート区画を囲んでいる反応区画は、円筒形反応管１４２によって画さ れている。管１４２はベース１４４から、管フランジ１３８の湾曲面１４０の近 くの位置まで延びている。管１４２の上端（上流端）１４６とこれに向かい合っ た面１４０は、反応気体を反応区画に導入するための流入口を画している。反応 管１４２と真空チャンバ管１２２との間のスペース１４８は、気体供給インゼク タ１５０から流入口まで、気体を送るための円筒形吸気通路を画する。この気体 供給インゼクタ１５０は、従来型の真空ポンプシステム（図示されていない）と 連絡している。加熱素子１２６により気体は、望みの反応温度まで加熱され、円 筒形壁１４２通して受け取られる熱は、予め選択された正確な温度で反応区画に 伝えられるので、スペース１４８はまた、気体予熱器としての機能も果たしてい る。

受台ディスク１５２は、ウェーハボートを支持するが、反応気体の乱流が発生す る恐れのあるスペースを取り除くため、上記ディスクに支えられているウェーハ ボートの底面に接するように、またはこれのすぐ近辺に配置されている。

ウェーハスタック１３４の両側面に沿って上方に流れる気体中の反応体の減損は 、ウェーハスタックの下流端に反応気体１５１を導入することによって補償され る。反応ガスを予め熱するために、受台ディスクまたはベースディスク１５２は 、二次加熱器シリンダ１５４よって画されている二次下流反応気体インゼクタ上 端の上端部クロージャにもなっている。着脱可能なバッフル板ユニット１５６は 、これを通過する反応ガスを加熱するため二次反応気体インゼクタ内に収められ ている。上記ユニッ）１５６は、二次加熱器を通る反応気体を望みの出口温度に まで加熱するために必要な表面積を有するように設計されている。より多くの熱 またはより少ない熱が要求される場合、上記バッフル板ユニット１５６はそれぞ れ、より大きな、もしくは、より小さな面または気体接触域を有するバッフル板 ユニットに代えることもできる。二次反応気体インゼクタまたは射出口１５８は 、加熱された反応気体を反応区画に送る。二次反応気体入口供給導管１６０は、 排出プレナム１６２まで延びており、そして二次加熱器空隙１６８において出口 １６６に到るベース導管１６４と連絡している。反応気体は、従来型の真空シス テム（図示されていない）と連絡する排出プレナム１６２まで、下方に向かって 通過する。

当該装置は改良ＣＶＤ装置を供する。複数のプロセス気体は、望みの反応温度ま で別個に加熱され、処理対象のウェーハのすぐ上流で混合される。反応気体は、 ウェーハに垂直な方向にウェーハの縁の傍を層流をなして通り、最後のウェーハ を通過すると直ちに反応区画から除去される。ウェーハボートの各上流端と下流 端に接することが望ましい上流プレートと下流プレートによって、気体の流れか ら全ての停滞域と鋭角なコーナーを排除することにより、渦流のない層流を得る ことができる。

本発明による第１の実施例の装置においては、幾種類かの反応気体はそれぞれ個 別的に、望みの反応温度まで予め加熱することができる。気体は次に混合され、 直ちにコーティング対象のウェーハを層流をなして通過し、そして排出される。

図６に示されている第２の実施例では、幾つかの種類の気体と、望ましくは単一 反応体の１種類の気体は、上昇しながら反応温度まで加熱され、望みの反応温度 で反応区画に入る。二次反応気体も、流入口１５８を通って放出される前に、反 応温度まで加熱される。

本発明以前においては、反応気体は、望みのコーティング反応温度まで上がるよ うに、ウェーハ上流の光分離れた地点の反応区画内で混合され、加熱される。気 体は加熱段階中において反応して、微粒子を形成し、この微粒子が気体に飛沫同 伴し、ウェーハ面を汚染した。障害物や鋭角のコーナーおよび、ウェーハボート と端板間のスペースによって停滞が生じる。その結果、反応区画とこの区画のす ぐ上流と下流に反応気体の一部の長時間の滞留が生じ、乱流の形成や再循環が発 生した。さらに多くのシステムにおいては、気体の混合を完全に行うために、非 層流または渦流を促進する結果になった。そのために、渦流や反応気体の滞留が さらに増大した。微粒子の形成は、気体の滞留時間に比例し、上述の欠点は微粒 子の形成を促すことになった。

本発明の装置では、停滞域、流れの障害物、鋭角のコーナー、そしてウェーハボ ートと端板間のスペースを除去することによって、乱流のない最大層流を達成し た。その結果、反応区画およびこの区画からすぐの上流域と下流域における全て の反応気体分子の滞留時間を最小限に抑えることができる。

ＦｆＧ、２ ＦＪＧ、３ ＦＩＧ、５ フロントページの続き （８１）指定回　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、ＴＧ ）、ＡＵ、　ＢＢ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　Ｃ３，ＦＩ、　ＨＵ、ＪＰ。

ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　Ｎｏ、　ＰＬ、　ＲＯ，ＲＵ 、５Ｄ （７２）発明者　デュ　ボイス、　ゾール　アール。

アメリカ合衆国　９５０３０　カリフォルニア州　ロス　ガトス　マルベリー　 ドライブ（７２）発明者　ミラー、　ニコラス　イー。

アメリカ合衆国　９５０１４　カリフォルニア州　クーペルティーノ　トニタ　 ウェイ（７２）発明者　セイルヘイマー、リチャード　ニー。

アメリカ合衆国　９４５６６　カリフォルニア州　プリーザントン　パイン　ヒ ル　レーン４２０

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．ホットウォール反応管手段と、反応気体予熱器手段と、反応気体排気口と、 さらに、予熱器から排気口までほぼ層流をなすように反応気体を通過させるため に、ほとんど渦流のない反応気体の流動にするように制御する気流制御手段をも 有している化学蒸着装置であって、前記ホットウォール反応管手段には、コーテ ィング対象の平行な基板のスタックが予め装入されているウェーハポートを収納 するためのウェーハポート区画があり、また前記ウェーハ面は、反応管の中央軸 にほぼ垂直であり、さらに上記ウェーハポート区画は上流端と下流端を有してい る化学蒸着装置。
2. ２．前記気流制御手段には、ウェーハポート区画との関係においてほとんど渦流 を生じさせない位置に配されている上流管ベースがあり、さらに前記反応気体予 熱器には、個別に少なくとも１種類の反応気体を予め加熱し、かつウェーハポー ト区画の上流端のすぐ近くにある混合区画にこの反応気体を導入するための手段 が含まれている請求項１記載の化学蒸着装置。
3. ３．気体混合物を予め加熱し、かつこの混合物をウェーハポート区画の下流端近 くに導入させる二次反応気体予熱器を備えている請求項２記載の化学蒸着装置。
4. ４．前記反応気体予熱器には、個別に少なくとも２種類の反応気体を予め加熱し 、かつウェーハボート区画の上流端のすぐ近くにある混合区画にこの反応気体を 導入するための手段が含まれていることを特徴とする請求項２記載の化学蒸着装 置。
5. ５．前記気流制御手段には、ウェーハボートの下流端との関係において渦流をほ とんど生じさせないような位置に、下流管フランジを設ける請求項１記載の化学 蒸着装置。
6. ６．ホットウォール反応管手段は、真空チャンバを画する外側管内に収納されて おり、しかもこの反応管と外側管の間にはスペースがあって、このスペースには 、ウェーハボート区画の下流端と連絡する流入口があり、また排気口もある請求 項１記載の化学蒸着装置。
7. ７．前記反応気体予熱器には、ウェーハポートの下流端との関係において渦流を ほとんど生じさせない位置に、下流管フランジが備えられており、このフランジ は、気体をほぼ層流状態に保っている間、反応気体の流れを排気口に向けるため に、ウェーハポートの下流端から外側管まで延びている湾曲面手段を有する請求 項６記載の化学蒸着装置。
8. ８．ホットウォール反応管手段は、真空チャンバを画する外側管内に収納されて おり、しかもこの反応管と外側管の間にはスペースがあって、このスペースには 、流入気体の通路があり、またウェーハポート区画の上流端と連絡する流入口が あり、さらに反応気体入口も含み、その上、前記記流入気体通路には、反応気体 予熱器がある請求項１記載の化学蒸着装置。
9. ９．前記反応気体予熱器には、ウェーハボートの上流端との関係において渦流を ほとんど生じさせないような位置に、上流管フランジが備えられており、しかも このフランジは、気体をほぼ層流状態に保っている間、反応気体の流れを流入気 体供給流路から出るようにするために、ウェーハポートの上流端から外側管まで 延びている湾曲面手段を有する請求項８記載の化学蒸着装置。
10. １０．反応気体予熱器手段には、着脱可能なバッフルを備えた加熱管が具備され ており、しかも、このバッフルは、この表面を通過する反応気体に予め定められ た一定量の熱を伝達するよう選択されている表面積を有している請求項１記載の 化学蒸着装置。
11. １１．反応気体予熱器手段には、内側面に異形部がある着脱可能な双壁円筒形加 熱器が備えられており、しかもこの内側面異形部は、この上を通り過ぎる反応気 体に予め定められた一定量の熱を伝達するよう選択されている表面積を有してい る請求項１記載の化学蒸着装置。
12. １２．反応気体予熱器手段にはまた、着脱可能なバッフルを備えた加熱管が具備 されており、しかも、このバッフルは、この表面を通過する反応気体に予め定め られた−定量の熱を伝達するよう選択されている表面積を有している請求項１１ 記載の化学蒸着装置。
13. １３．前記の双壁円筒形加熱器と加熱管はそれぞれ、多数の気体インゼクタ射出 口を有している請求項１２記載の化学蒸着装置。
14. １４．円筒形加熱器の射出口と加熱管の射出口はそれぞれ、これらから射出され る気体が直ちに混合されるように配置されている交差中央軸を持っている請求項 １３記載の化学蒸着装置。
15. １５．ａ）先ず複数の反応気体をそれぞれ分離加熱チャンバ内で予熱し、 ｂ）次にコーティング対象のウェーハを収めた反応区画のすぐ上流において、上 記の予熱された複数反応気体を混合し、 ｃ）その後直ちに、反応気体は有意な渦流や渦流が生じないようほぼ層流に保た れる層流で、上記の混合された反応気体を反応区画内のウェーハ上に通し、ｄ） そして反応気体が反応域を通過すると直ちに、この反応気体を反応区画から除去 する、 という各段階からなる化学蒸着工程。
16. １６．予め加熱された反応気体が、コーティング対象のウェーハを収めた反応区 画の下流端に導入される請求項１５記載の化学蒸着工程。
17. １７．請求項１の装置によって実行される請求項１５記載の化学蒸着工程。
18. １８．ａ）先ずコーティング対象のウェーハを収めた反応区画のすぐ上流におい て反応気体を加熱し、ｃ）その後直ちに、反応気体は有意な渦流や渦流が生じな いようほぼ層流に保たれる層流で、前記加熱された反応気体を反応区画内のウェ ーハ上に通し、ｄ）前記反応気体が反応区画を通り過ぎると直ちに、この反応気 体を反応区画から除去する、という各段階からなりたっている請求項１５記載の 化学蒸着工程。
19. １９．予め加熱された反応気体が、コーティング対象のウェーハを収りた反応区 画の下流端に導入される請求項１８記載の化学蒸着工程。
20. ２０．請求項１の装置によって奥行される請求項１８記載の化学蒸着工程。