JPH07193015A - ウェハ処理チャンバ用ガス入口 - Google Patents
ウェハ処理チャンバ用ガス入口Info
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- JPH07193015A JPH07193015A JP6172897A JP17289794A JPH07193015A JP H07193015 A JPH07193015 A JP H07193015A JP 6172897 A JP6172897 A JP 6172897A JP 17289794 A JP17289794 A JP 17289794A JP H07193015 A JPH07193015 A JP H07193015A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 １つの流体通路に沿って移動する流体が混合
領域に到達するまで他の通路に沿って移動する流体と混
合しないように防止する。 【構成】 基板処理チャンバ（１８）に処理流体を供給
する装置で、別個の処理流体を貯蔵する多数の流体スト
レージ、処理流体が流体ストレージから処理装置に流れ
る少なくとも２つの流体管路、及び流体管路を処理チャ
ンバに接続する流体入口から成る。入口は別個の流体通
路を有し、それに沿って形成された流体管路の各々に対
応する。各流体通路はチャンバ壁の内壁であるいはその
付近で混合ゾーンの中に開いているので、１つの流体通
路に沿って移動する流体は混合ゾーンに到達するまで別
の通路に沿って移動する流体と混合しないように防止す
る。
領域に到達するまで他の通路に沿って移動する流体と混
合しないように防止する。 【構成】 基板処理チャンバ（１８）に処理流体を供給
する装置で、別個の処理流体を貯蔵する多数の流体スト
レージ、処理流体が流体ストレージから処理装置に流れ
る少なくとも２つの流体管路、及び流体管路を処理チャ
ンバに接続する流体入口から成る。入口は別個の流体通
路を有し、それに沿って形成された流体管路の各々に対
応する。各流体通路はチャンバ壁の内壁であるいはその
付近で混合ゾーンの中に開いているので、１つの流体通
路に沿って移動する流体は混合ゾーンに到達するまで別
の通路に沿って移動する流体と混合しないように防止す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体処理装置に関
し、更に詳細には、２種類の処理ガスを半導体ウェハ処
理チャンバに供給する方法及び装置に関する。
し、更に詳細には、２種類の処理ガスを半導体ウェハ処
理チャンバに供給する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日の半導体産業の設備は、処理チャン
バを小型にすることができかつ処理をより制御すること
ができることから、単一式或いは枚葉式基板処理に移行
してきている。更に、基板を真空環境から取り出さずに
基板に１処理工程以上（の工程）を行う新しい半導体真
空処理装置が開発されてきた。そのような真空装置を使
用すると、処理中ウェハ表面を汚染する多くの微粒子が
減少し、そのことにより生産効率が改善される。
バを小型にすることができかつ処理をより制御すること
ができることから、単一式或いは枚葉式基板処理に移行
してきている。更に、基板を真空環境から取り出さずに
基板に１処理工程以上（の工程）を行う新しい半導体真
空処理装置が開発されてきた。そのような真空装置を使
用すると、処理中ウェハ表面を汚染する多くの微粒子が
減少し、そのことにより生産効率が改善される。
【０００３】従来のＣＶＤ処理装置の代表例を図１に示
す。この図面においては、シリコンウェハ２０のような
一枚の基板を載置することができるチャンバ１８を共に
画成している上部１２、側壁部１４及び底部１６を含む
単一式或いは枚葉式基板反応室１０が示されている。ウ
ェハ２０がサセプタ２２上に取り付けられ、ドライブ２
３が回転して円筒状に対称のウェハ２０用時間均一環境
を与えることができる。
す。この図面においては、シリコンウェハ２０のような
一枚の基板を載置することができるチャンバ１８を共に
画成している上部１２、側壁部１４及び底部１６を含む
単一式或いは枚葉式基板反応室１０が示されている。ウ
ェハ２０がサセプタ２２上に取り付けられ、ドライブ２
３が回転して円筒状に対称のウェハ２０用時間均一環境
を与えることができる。
【０００４】予熱リング２４がチャンバ１８内に支持さ
れ、サセプタを取り囲んでいる。ウェハ２０及び予熱リ
ング２４は、反応室の外に取り付けられた２６として模
式的に示された複数の強力なランプの光で加熱される。
反応室１０の上部１２及び底部１６は、通常、ランプ２
６の光に対し透過性の透明石英でできている。石英は、
一般に、可視及びＩＲ両周波数の光に透明であり、構造
強度が比較的高くかつチャンバのプロセス環境に化学的
に安定であるために、上部１２及び底部１６を形成する
ために用いられる。
れ、サセプタを取り囲んでいる。ウェハ２０及び予熱リ
ング２４は、反応室の外に取り付けられた２６として模
式的に示された複数の強力なランプの光で加熱される。
反応室１０の上部１２及び底部１６は、通常、ランプ２
６の光に対し透過性の透明石英でできている。石英は、
一般に、可視及びＩＲ両周波数の光に透明であり、構造
強度が比較的高くかつチャンバのプロセス環境に化学的
に安定であるために、上部１２及び底部１６を形成する
ために用いられる。
【０００５】堆積プロセスでは、処理ガス（反応性ガス
又はドーパントガス）が２つのタンク２８で模式的に表
されている外部原料からチャンバ１８の内部に供給され
る。ガスは、ガス供給タンク２８からガス供給ライン３
０に沿って流れ、ガス入口３２を介してチャンバ１８に
入る。ガスは、入口３２から、それが加熱される予熱リ
ング２４を横切り、サセプタ２２及びウエハ２０を横切
り、チャンバ１８から排気口３６に排気されるべき矢印
の方向に流れる。ガスの主な流量プロファイルは、ガス
入口３２が予熱リング２４及びウエハ２０を横切り、排
気口３６に至るまで、ウェハ２０の回転とランプ２６の
熱による熱勾配が流れの形状にわずかに影響するとして
も層流である。
又はドーパントガス）が２つのタンク２８で模式的に表
されている外部原料からチャンバ１８の内部に供給され
る。ガスは、ガス供給タンク２８からガス供給ライン３
０に沿って流れ、ガス入口３２を介してチャンバ１８に
入る。ガスは、入口３２から、それが加熱される予熱リ
ング２４を横切り、サセプタ２２及びウエハ２０を横切
り、チャンバ１８から排気口３６に排気されるべき矢印
の方向に流れる。ガスの主な流量プロファイルは、ガス
入口３２が予熱リング２４及びウエハ２０を横切り、排
気口３６に至るまで、ウェハ２０の回転とランプ２６の
熱による熱勾配が流れの形状にわずかに影響するとして
も層流である。
【０００６】上記のＣＶＤ処理チャンバは適応させるこ
とができ、異なった多くの処理が行われる。各処理は所
望の最終結果によって異なり、それに伴って種々の問題
がある。
とができ、異なった多くの処理が行われる。各処理は所
望の最終結果によって異なり、それに伴って種々の問題
がある。
【０００７】多結晶シリコン堆積工程においては、通
常、減圧化学気相成長（ＣＶＤ）のような処理を用いて
ドープされた又はドープされないシリコン層がウェハに
堆積される。このプロセスにおいては、シリコン源（例
えば、シリコン、ジシラン、ジクロロシラン、トリクロ
ロシラン又は四塩化シリコン）のような反応性混合ガス
及び場合によってはドーパントガス（例えばホスフィ
ン、アルシン又はジボラン）を加熱し、ウェハ上を通過
させてその表面にシリコン膜を堆積させる。ある場合に
は、水素のような非反応性キャリヤガスが反応性又はド
ーパントガスのいずれかあるいは双方と共に処理チャン
バに注入される。この処理においては、堆積したシリコ
ンの結晶学的種類は、堆積温度に左右される。低い反応
温度で堆積したシリコンはほとんどが単結晶であり、高
い堆積温度が用いられる場合は単結晶シリコンと多結晶
シリコンとの混合又は多結晶シリコン単独が堆積され
る。
常、減圧化学気相成長（ＣＶＤ）のような処理を用いて
ドープされた又はドープされないシリコン層がウェハに
堆積される。このプロセスにおいては、シリコン源（例
えば、シリコン、ジシラン、ジクロロシラン、トリクロ
ロシラン又は四塩化シリコン）のような反応性混合ガス
及び場合によってはドーパントガス（例えばホスフィ
ン、アルシン又はジボラン）を加熱し、ウェハ上を通過
させてその表面にシリコン膜を堆積させる。ある場合に
は、水素のような非反応性キャリヤガスが反応性又はド
ーパントガスのいずれかあるいは双方と共に処理チャン
バに注入される。この処理においては、堆積したシリコ
ンの結晶学的種類は、堆積温度に左右される。低い反応
温度で堆積したシリコンはほとんどが単結晶であり、高
い堆積温度が用いられる場合は単結晶シリコンと多結晶
シリコンとの混合又は多結晶シリコン単独が堆積され
る。
【０００８】ドープされた多結晶シリコン堆積による１
つの課題は、ドーパント混入の温度依存性が多結晶シリ
コン堆積速度の温度依存性と相反することである。これ
は、多結晶シリコン層において厚さの均一性を得るため
に温度を調節すると一様でないドーパント混入を生じる
ためである。これは、過去においてはドーパントガスが
チャンバに注入される前に処理ガスに混合されていたた
めである。従って、シリコン化学種の処理ガスの流れと
独立してドーパントガス流れが制御されていない。
つの課題は、ドーパント混入の温度依存性が多結晶シリ
コン堆積速度の温度依存性と相反することである。これ
は、多結晶シリコン層において厚さの均一性を得るため
に温度を調節すると一様でないドーパント混入を生じる
ためである。これは、過去においてはドーパントガスが
チャンバに注入される前に処理ガスに混合されていたた
めである。従って、シリコン化学種の処理ガスの流れと
独立してドーパントガス流れが制御されていない。
【０００９】別の処理、窒化物堆積工程においては、ア
ンモニア（ＮＨ3 ) と種々のシラン化学種の１種との混
合がチャンバに注入される。これら２種類のガスは、室
温で反応して小さな結晶を生じる。図１に示されている
配置においては、ガスストレージ２８は２つのタンクを
含むように記載されており、その両方が１つの供給ライ
ン３０に供給される。これらのタンクが各々アンモニア
とシランを含有しかつライン３０が室温であった場合に
は、この反応が起こり、粒子が供給ライン３０の全長に
沿って及びマニホールド３２内に生じる。これらの粒子
は、チャンバ１８の汚染源であるので好ましくなく、従
ってその存在は除去されねばならない。
ンモニア（ＮＨ3 ) と種々のシラン化学種の１種との混
合がチャンバに注入される。これら２種類のガスは、室
温で反応して小さな結晶を生じる。図１に示されている
配置においては、ガスストレージ２８は２つのタンクを
含むように記載されており、その両方が１つの供給ライ
ン３０に供給される。これらのタンクが各々アンモニア
とシランを含有しかつライン３０が室温であった場合に
は、この反応が起こり、粒子が供給ライン３０の全長に
沿って及びマニホールド３２内に生じる。これらの粒子
は、チャンバ１８の汚染源であるので好ましくなく、従
ってその存在は除去されねばならない。
【００１０】更に、反応性ガスが予熱リング２４とサセ
プタ２２との間の隙間を通過することがわかった。これ
により、サセプタ２２の裏面及びチャンバ１８の下の部
分の他の構成部分に堆積する。このような堆積は共に不
経済であり、除去のために更に洗浄を必要とするので好
ましくない。
プタ２２との間の隙間を通過することがわかった。これ
により、サセプタ２２の裏面及びチャンバ１８の下の部
分の他の構成部分に堆積する。このような堆積は共に不
経済であり、除去のために更に洗浄を必要とするので好
ましくない。
【００１１】従って、これらの種々の課題を克服する反
応性ガス／ドーパントガスを半導体処理チャンバに供給
する装置が求められている。
応性ガス／ドーパントガスを半導体処理チャンバに供給
する装置が求められている。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】簡単に述べる
と、本発明は、壁を有しその内壁が基板支持サセプタが
配置されている処理チャンバを画成している基板処理装
置に処理流体を供給するシステムを提供するものであ
る。このシステムは、別個の処理流体を各々貯蔵する多
数の流体ストレージ、処理流体が流体ストレージから処
理装置に流れる少なくとも２つの流体管路、及び流体管
路を処理チャンバに接続する流体入口からなる。入口
は、それに沿って形成された別個の流体通路を有し、流
体管路の各々に対応している。各流体通路は、壁の内壁
あるいはその付近で開いて共に流体混合ゾーンを形成す
るので、１つの流体通路に沿って移動する流体が混合領
域に到達するまで他の通路に沿って移動する流体と混合
しないように防止する。
と、本発明は、壁を有しその内壁が基板支持サセプタが
配置されている処理チャンバを画成している基板処理装
置に処理流体を供給するシステムを提供するものであ
る。このシステムは、別個の処理流体を各々貯蔵する多
数の流体ストレージ、処理流体が流体ストレージから処
理装置に流れる少なくとも２つの流体管路、及び流体管
路を処理チャンバに接続する流体入口からなる。入口
は、それに沿って形成された別個の流体通路を有し、流
体管路の各々に対応している。各流体通路は、壁の内壁
あるいはその付近で開いて共に流体混合ゾーンを形成す
るので、１つの流体通路に沿って移動する流体が混合領
域に到達するまで他の通路に沿って移動する流体と混合
しないように防止する。
【００１３】通常、少なくとも２つの流体通路は、相互
に垂直にずれて少なくとも部分的に上下流体流路を画成
している。流体入口には壁の内壁にあるいはその付近に
形成された混合キャビティがあるので、混合領域が混合
キャビティの境界により規定される。混合キャビティ
は、上下流体流路間に配置された概略垂直なチャネルで
あってもよい。
に垂直にずれて少なくとも部分的に上下流体流路を画成
している。流体入口には壁の内壁にあるいはその付近に
形成された混合キャビティがあるので、混合領域が混合
キャビティの境界により規定される。混合キャビティ
は、上下流体流路間に配置された概略垂直なチャネルで
あってもよい。
【００１４】また、チャンバはサセプタで上下部分に分
けられ、上下流体流路はチャンバの上下部分に各々開く
ように配置される。本配置においては、チャンバは、通
常、サセプタ外接リングを含み、それ自体とサセプタと
の間に環を形成する。下の流体流路が環を含み、作動中
にチャンバの下部に移る処理流体がこの環を通過してチ
ャンバの上の部分で処理流体と混合する。
けられ、上下流体流路はチャンバの上下部分に各々開く
ように配置される。本配置においては、チャンバは、通
常、サセプタ外接リングを含み、それ自体とサセプタと
の間に環を形成する。下の流体流路が環を含み、作動中
にチャンバの下部に移る処理流体がこの環を通過してチ
ャンバの上の部分で処理流体と混合する。
【００１５】
【実施例】図２、３及び４について共に言及すると、本
発明の通常１００として示される改良ガス入口マニホー
ルドが示されている。半導体処理装置１８の側壁１４
（上下クランプリング４０、４２及びベースリング４４
で構成される）に接続されるマニホールド１００は、図
２及び３に示されている。
発明の通常１００として示される改良ガス入口マニホー
ルドが示されている。半導体処理装置１８の側壁１４
（上下クランプリング４０、４２及びベースリング４４
で構成される）に接続されるマニホールド１００は、図
２及び３に示されている。
【００１６】３種のこれらの図すべてにおいて、マニホ
ールド１００は、コネクタキャップ１０２、拡散プレー
ト１０４及びインターフェース１０６を含めて示されて
いる。コネクタ１０２及びインターフェース１０６は、
その中に形成された上下流体通路１０８、１１０を有す
る。図４から明らかなように、これらの上下流体通路
は、断面が扁円(oblate)である。一方の拡散プレート１
０４は、その中に形成された円形の穴１１２の上下列を
有する。プレート１０４がキャップ１０２とインターフ
ェース１０６との間の位置にあると、穴１１２の上下列
は上下流体通路１０８、１１０に各々対応する。これら
の穴の機能は、後に記載される。
ールド１００は、コネクタキャップ１０２、拡散プレー
ト１０４及びインターフェース１０６を含めて示されて
いる。コネクタ１０２及びインターフェース１０６は、
その中に形成された上下流体通路１０８、１１０を有す
る。図４から明らかなように、これらの上下流体通路
は、断面が扁円(oblate)である。一方の拡散プレート１
０４は、その中に形成された円形の穴１１２の上下列を
有する。プレート１０４がキャップ１０２とインターフ
ェース１０６との間の位置にあると、穴１１２の上下列
は上下流体通路１０８、１１０に各々対応する。これら
の穴の機能は、後に記載される。
【００１７】コネクタキャップ１０２は、複数の上下ガ
ス管路１１４、１１６に接続される。これらの管路１１
４、１１６は、ガス供給システム（図示せず）の一部で
あり、処理ガスをガス供給タンクからチャンバ１８に輸
送するために働く。チャンバ１８の内壁に沿って、円形
の石英リング１１８が配置される。マニホールド１００
の付近に、石英リングはその中に形成された上下ガス通
路１２０、１２２を有する。これらの上下ガス通路１２
０、１２２は、一列に並び、インターフェース１０６の
中に形成されたガス通路１０８、１１０と直接通じてい
る。石英リングの本体には、下のガス通路１２２が上の
ガス通路１２０に垂直に配置された平面で見た場合、弧
を形成するスロット１２４によって接続される。
ス管路１１４、１１６に接続される。これらの管路１１
４、１１６は、ガス供給システム（図示せず）の一部で
あり、処理ガスをガス供給タンクからチャンバ１８に輸
送するために働く。チャンバ１８の内壁に沿って、円形
の石英リング１１８が配置される。マニホールド１００
の付近に、石英リングはその中に形成された上下ガス通
路１２０、１２２を有する。これらの上下ガス通路１２
０、１２２は、一列に並び、インターフェース１０６の
中に形成されたガス通路１０８、１１０と直接通じてい
る。石英リングの本体には、下のガス通路１２２が上の
ガス通路１２０に垂直に配置された平面で見た場合、弧
を形成するスロット１２４によって接続される。
【００１８】作動中、処理ガスはマニホールド１００に
管路１１４、１１６によって供給される。これらのガス
は別々に維持され、各々上下管路１０８、１１０に沿っ
て流れる。ガスが個々のガスパイプ１１４、１１６から
上下管路１０８、１１０に供給されるので、個々のガス
流は、各々が管路１１４、１１６の１つに関係し、コネ
クタキャップ１０２の中にある。
管路１１４、１１６によって供給される。これらのガス
は別々に維持され、各々上下管路１０８、１１０に沿っ
て流れる。ガスが個々のガスパイプ１１４、１１６から
上下管路１０８、１１０に供給されるので、個々のガス
流は、各々が管路１１４、１１６の１つに関係し、コネ
クタキャップ１０２の中にある。
【００１９】これらのガスは、拡散プレート１０４の上
流側に向かって上がり(bank up) 、その中に形成された
穴１１２を通過する。拡散プレートの結果として、上下
管路１０８、１１０に各々見られたガス流は破壊され、
インターフェース１０６の中で実質的にガスの層流を形
成する。下の管路１１０のガスが石英リング１１８に到
達すると、下のガス通路１２２及び垂直に配置されたス
ロット１２４に沿って移動して上の管路１０８でそのガ
スと交わり混合する。この時点で、ランプで加熱されて
いる石英リング１１８によってある程度まで加熱されて
いる。この配置の結果として、混合が起こる前にガスが
予熱され、好ましくない結晶が生じない。次いでこの混
合ガスは、予熱リング２４、サセプタ２２及びウェハ２
０を横切り、実質的に層流パターンで移動して排気口３
６を通って排気することができる。
流側に向かって上がり(bank up) 、その中に形成された
穴１１２を通過する。拡散プレートの結果として、上下
管路１０８、１１０に各々見られたガス流は破壊され、
インターフェース１０６の中で実質的にガスの層流を形
成する。下の管路１１０のガスが石英リング１１８に到
達すると、下のガス通路１２２及び垂直に配置されたス
ロット１２４に沿って移動して上の管路１０８でそのガ
スと交わり混合する。この時点で、ランプで加熱されて
いる石英リング１１８によってある程度まで加熱されて
いる。この配置の結果として、混合が起こる前にガスが
予熱され、好ましくない結晶が生じない。次いでこの混
合ガスは、予熱リング２４、サセプタ２２及びウェハ２
０を横切り、実質的に層流パターンで移動して排気口３
６を通って排気することができる。
【００２０】図３及び４から分かるように、インターフ
ェース１０６は平らな上流面１３０及びカーブした下流
面１３２を有する。これにより、インターフェース１０
６は平らな面のコネクタキャップ１０２と一方では拡散
プレート１０４ともう一方では円形の石英リング１１８
との間にガス流路面を設けることができる。更に、図２
及び４は、拡散プレート１０４がコネクタキャップ１０
２内に形成された溝１３４に適合することを示してい
る。この配置の結果として、通常、石英で形成されたイ
ンターフェース１０６は拡散プレート１０４及びコネク
タキャップ１０２の双方に接している。
ェース１０６は平らな上流面１３０及びカーブした下流
面１３２を有する。これにより、インターフェース１０
６は平らな面のコネクタキャップ１０２と一方では拡散
プレート１０４ともう一方では円形の石英リング１１８
との間にガス流路面を設けることができる。更に、図２
及び４は、拡散プレート１０４がコネクタキャップ１０
２内に形成された溝１３４に適合することを示してい
る。この配置の結果として、通常、石英で形成されたイ
ンターフェース１０６は拡散プレート１０４及びコネク
タキャップ１０２の双方に接している。
【００２１】図５（ａ）−５（ｅ）においては、石英リ
ング１１８内に形成された通常１４０として示される種
々の配置のチャネルが示されている。これらのチャネル
１４０は、すべて図２に示されているチャネル１２０、
１２２とほぼ同様に機能し、これらの図はガスが石英リ
ング１１８の内部面のできるだけ近くで混合するように
用いられる多数の異なった配置のチャネルを示すもので
ある。種々の配置のチャネル１４０とは別に、図５
（ａ）−５（ｅ）に示されている他の構成部分は全て図
２〜４に示された対応する構成部分と同一あるいは類似
のものである。従って、同一符号が付けられている。
ング１１８内に形成された通常１４０として示される種
々の配置のチャネルが示されている。これらのチャネル
１４０は、すべて図２に示されているチャネル１２０、
１２２とほぼ同様に機能し、これらの図はガスが石英リ
ング１１８の内部面のできるだけ近くで混合するように
用いられる多数の異なった配置のチャネルを示すもので
ある。種々の配置のチャネル１４０とは別に、図５
（ａ）−５（ｅ）に示されている他の構成部分は全て図
２〜４に示された対応する構成部分と同一あるいは類似
のものである。従って、同一符号が付けられている。
【００２２】従って、これらの図２〜５で示されている
実施例は、上記窒化物堆積工程において供給管路と入口
マニホールドの中で自然に反応するガスの課題を解決す
るものである。これらの図に示された原理は、窒化物堆
積工程以外の工程に適用し得ることは理解されるであろ
う。
実施例は、上記窒化物堆積工程において供給管路と入口
マニホールドの中で自然に反応するガスの課題を解決す
るものである。これらの図に示された原理は、窒化物堆
積工程以外の工程に適用し得ることは理解されるであろ
う。
【００２３】本発明の別の実施例が図６に示される。こ
の図は、通常２１０として示される典型的なＣＶＤ堆積
チャンバを示すものである。図１に示されている従来技
術の成長室のように、この装置は上部１２、側壁部１４
及び底部１６を含み、これらは共に処理チャンバ２１８
を画成している。チャンバ２１８内部では半導体ウェハ
２０がサセプタ２２上で支持される。サセプタ外接予熱
リング２４も示されている。処理ガスは、種々の供給源
（図示せず）から導入マニホールド２３２によってチャ
ンバ内に導入され、排気口３６によってチャンバから排
気される。明瞭にするために、ヒータランプ及び装置の
他の構成部分は示されていない。
の図は、通常２１０として示される典型的なＣＶＤ堆積
チャンバを示すものである。図１に示されている従来技
術の成長室のように、この装置は上部１２、側壁部１４
及び底部１６を含み、これらは共に処理チャンバ２１８
を画成している。チャンバ２１８内部では半導体ウェハ
２０がサセプタ２２上で支持される。サセプタ外接予熱
リング２４も示されている。処理ガスは、種々の供給源
（図示せず）から導入マニホールド２３２によってチャ
ンバ内に導入され、排気口３６によってチャンバから排
気される。明瞭にするために、ヒータランプ及び装置の
他の構成部分は示されていない。
【００２４】この図から明らかなように、予熱リング２
４及びサセプタ２２は、チャンバ２１８を各々上下ゾー
ン２１８ａ及び２１８ｂに分けている。
４及びサセプタ２２は、チャンバ２１８を各々上下ゾー
ン２１８ａ及び２１８ｂに分けている。
【００２５】本発明の実施例は、窒化物堆積工程におい
てアンモニアとシリコン化学種ガスとの間の好ましくな
い反応を排除するために用いることもできる。これは、
各々のガスを種々の供給源から別個にチャンバ２１８の
上下部分の１つに各々上下通路２３２ａ及び２３２ｂを
介して注入することにより行われる。これは、ガスがチ
ャンバ２１８内に充分になるまで混合しないことを意味
している。
てアンモニアとシリコン化学種ガスとの間の好ましくな
い反応を排除するために用いることもできる。これは、
各々のガスを種々の供給源から別個にチャンバ２１８の
上下部分の１つに各々上下通路２３２ａ及び２３２ｂを
介して注入することにより行われる。これは、ガスがチ
ャンバ２１８内に充分になるまで混合しないことを意味
している。
【００２６】例えば、シリコン化学種ガスが上のゾーン
２１８ａに注入されるとともにアンモニア系ガスが下の
ゾーン２１８ｂに導入される。下のゾーン２１８ｂへの
アンモニア導入が上のゾーン２１８ａへのシリコン化学
種ガス導入よりわずかに高い圧力である場合には、アン
モニアガスは予熱リング２４とサセプタ２２との間のス
リットによって矢印２２０の方向に下のゾーンから上の
ゾーンに流れる（矢印２２２で示される方向に）。即
ち、アンモニアガスとシリコンガスの双方がチャンバ内
で加熱された後、相互に接触する。更に、ガスの混合が
ウェハであるいはそれに近接して起こり、望まれていな
い粒子形成が減少する。
２１８ａに注入されるとともにアンモニア系ガスが下の
ゾーン２１８ｂに導入される。下のゾーン２１８ｂへの
アンモニア導入が上のゾーン２１８ａへのシリコン化学
種ガス導入よりわずかに高い圧力である場合には、アン
モニアガスは予熱リング２４とサセプタ２２との間のス
リットによって矢印２２０の方向に下のゾーンから上の
ゾーンに流れる（矢印２２２で示される方向に）。即
ち、アンモニアガスとシリコンガスの双方がチャンバ内
で加熱された後、相互に接触する。更に、ガスの混合が
ウェハであるいはそれに近接して起こり、望まれていな
い粒子形成が減少する。
【００２７】この配置(configuration) は、また、予熱
リング２４とサセプタ２２との間のスリットを通って移
動するガスが上のゾーン２１８ａから下のゾーン２１８
ｂへガスが移動しないように防止する利点もある。これ
は、サセプタ２２の裏側及び処理装置２１０の下のゾー
ン２１８ｂ内の他の構成部分で生じる堆積量を制限す
る。温度測定（通常外部高温計によって行われる）に悪
影響を及ぼしまたウェハ２０の処理に悪影響を及ぼすサ
セプタの裏側の堆積を制限することは重要である。下の
ゾーン２１８ｂ内の他の構成部分に堆積すると、除去さ
れない場合には粒子の発生を招くので好ましくない。更
に、ウェハ移動はこの下のゾーン２１８ｂ内で起こり、
実質的な粒子発生はこのゾーン内の移動部分に悪影響を
及ぼす。
リング２４とサセプタ２２との間のスリットを通って移
動するガスが上のゾーン２１８ａから下のゾーン２１８
ｂへガスが移動しないように防止する利点もある。これ
は、サセプタ２２の裏側及び処理装置２１０の下のゾー
ン２１８ｂ内の他の構成部分で生じる堆積量を制限す
る。温度測定（通常外部高温計によって行われる）に悪
影響を及ぼしまたウェハ２０の処理に悪影響を及ぼすサ
セプタの裏側の堆積を制限することは重要である。下の
ゾーン２１８ｂ内の他の構成部分に堆積すると、除去さ
れない場合には粒子の発生を招くので好ましくない。更
に、ウェハ移動はこの下のゾーン２１８ｂ内で起こり、
実質的な粒子発生はこのゾーン内の移動部分に悪影響を
及ぼす。
【００２８】本発明の実施例は、また、ドープされた多
結晶シリコン堆積に伴う課題（上述した）を減少させる
ために用いることができる利点がある。再び述べられる
ように、ドーパント混入の温度依存性は多結晶シリコン
堆積速度の温度依存性と相反する。本実施例は、下のゾ
ーン２１８ｂにドーパントガスを導入しかつその流れを
独立して制御することができる適応性を示すものであ
る。従って、ドーパント混入を用いた追加及び独立した
制御が達成される。
結晶シリコン堆積に伴う課題（上述した）を減少させる
ために用いることができる利点がある。再び述べられる
ように、ドーパント混入の温度依存性は多結晶シリコン
堆積速度の温度依存性と相反する。本実施例は、下のゾ
ーン２１８ｂにドーパントガスを導入しかつその流れを
独立して制御することができる適応性を示すものであ
る。従って、ドーパント混入を用いた追加及び独立した
制御が達成される。
【００２９】図６の実施例は、更に図７及び８に示され
る処理チャンバに流し込む異なった種類のガスの制御を
改善するシステムと共に用いられる。これらの図は、イ
ンターフェイシングコネクタ３０６、処理装置の一部、
ウェハ２０、サセプタ２２、予熱リング２４及びガス出
口３６のみ示している。図７はガスを処理チャンバの上
のゾーンに供給するガス入口の部分のみ示すものであ
り、図８はガス制御システムの概略図である。
る処理チャンバに流し込む異なった種類のガスの制御を
改善するシステムと共に用いられる。これらの図は、イ
ンターフェイシングコネクタ３０６、処理装置の一部、
ウェハ２０、サセプタ２２、予熱リング２４及びガス出
口３６のみ示している。図７はガスを処理チャンバの上
のゾーンに供給するガス入口の部分のみ示すものであ
り、図８はガス制御システムの概略図である。
【００３０】インターフェイシングコネクタ３０６は、
中央ゾーン３０８及び外部ゾーン３１０で構成されるよ
うに示されている。本発明の実施例に従って、更に図８
に示されるように、中央ゾーン３０８に流し込まれるガ
スの組成は、外部ゾーン３１０に流し込まれるガスの組
成と独立して制御される。更に、中央ゾーンの２つのバ
ルブ３０８ａ、３０８ｂのいずれかへのガスの流速も相
互に独立して制御される。これにより、半導体ウェハ２
０に堆積される層の組成を制御する目的の場合ガス流装
置は２段階の制御がなされる。更に、チャンバ加熱装置
により、第３の可変制御が与えられる（即ち温度）。従
来のように、サセプタ２２はウェハ２０の堆積の均一性
を改善するために回転される。
中央ゾーン３０８及び外部ゾーン３１０で構成されるよ
うに示されている。本発明の実施例に従って、更に図８
に示されるように、中央ゾーン３０８に流し込まれるガ
スの組成は、外部ゾーン３１０に流し込まれるガスの組
成と独立して制御される。更に、中央ゾーンの２つのバ
ルブ３０８ａ、３０８ｂのいずれかへのガスの流速も相
互に独立して制御される。これにより、半導体ウェハ２
０に堆積される層の組成を制御する目的の場合ガス流装
置は２段階の制御がなされる。更に、チャンバ加熱装置
により、第３の可変制御が与えられる（即ち温度）。従
来のように、サセプタ２２はウェハ２０の堆積の均一性
を改善するために回転される。
【００３１】ここで図８によると、シリコン含有ガス及
び水素キャリヤガスは容器３０２、３０４からチャンバ
３１８に独立したマスフローコントローラ３０３、３０
５によって供給される。この混合ガスは２つのベロー調
整バルブ３１１、３１２を介して流れ、これらは可変レ
ストリクターとして作動しかつシリコン含有ガスの主の
流れを各々中央ゾーン及び外部ゾーン３０８、３１０の
間に分配する。更に、ドーパント源であるガス（例えば
水素で希釈されたジボラン）はストレージ３１４から２
種類のマスフローコントローラ３１６、３２０に供給さ
れ、次いでベロー調整バルブ３１１、３１２の下流のシ
リコン源に調整される。これらの配置の結果として、中
央ゾーン及び外部ゾーン３０８、３１０に各々流れ込む
ドーパントガス濃度を別個に制御することができる。
び水素キャリヤガスは容器３０２、３０４からチャンバ
３１８に独立したマスフローコントローラ３０３、３０
５によって供給される。この混合ガスは２つのベロー調
整バルブ３１１、３１２を介して流れ、これらは可変レ
ストリクターとして作動しかつシリコン含有ガスの主の
流れを各々中央ゾーン及び外部ゾーン３０８、３１０の
間に分配する。更に、ドーパント源であるガス（例えば
水素で希釈されたジボラン）はストレージ３１４から２
種類のマスフローコントローラ３１６、３２０に供給さ
れ、次いでベロー調整バルブ３１１、３１２の下流のシ
リコン源に調整される。これらの配置の結果として、中
央ゾーン及び外部ゾーン３０８、３１０に各々流れ込む
ドーパントガス濃度を別個に制御することができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によると、流体通路は、壁の内壁
あるいはその付近で開いて共に流体混合ゾーンを形成す
るので、１つの流体通路に沿って移動する流体が混合領
域に到達するまで他の通路に沿って移動する流体と混合
しないように防止する。
あるいはその付近で開いて共に流体混合ゾーンを形成す
るので、１つの流体通路に沿って移動する流体が混合領
域に到達するまで他の通路に沿って移動する流体と混合
しないように防止する。
【図１】従来技術のＣＶＤ半導体ウェハ処理チャンバの
断面図。
断面図。
【図２】本発明の実施例のガス入口マニホールドの断面
図。
図。
【図３】図２のマニホールドの構成部分を示すＣＶＤ処
理チャンバの一部の平面図。
理チャンバの一部の平面図。
【図４】図２のマニホールドの構成部分を示す分解図。
【図５】図２に示されたマニホールドに対する別の実施
例の断面図。
例の断面図。
【図６】図１と同様の図であるが、ウェハの裏面堆積を
減少するようにガスがチャンバに供給されることを模式
的に示す図。
減少するようにガスがチャンバに供給されることを模式
的に示す図。
【図７】異なった種類のガス供給を許容するようにマニ
ホールドが分けられることを示す図３と同様の平面図。
ホールドが分けられることを示す図３と同様の平面図。
【図８】種々の混合ガスが調整され、エピタキシャル堆
積チャンバに供給されることを示す概略図。
積チャンバに供給されることを示す概略図。
１０…反応室、１２…上部、１４…側壁部、１６…底
部、１８…チャンバ、２０…ウエハ、２２…サセプタ、
２３…ドライブ、２４…予熱リング、２６…ランプ、２
８…ガス供給タンク、３０…ガス供給ライン、３２…入
口（マニホールド）、３６…排気口、１００…マニホー
ルド、１０２…コネクタ、１０４…拡散プレート、１０
６…インターフェース、１０８、１１０…上下流体通
路、１１２…穴、１１４、１１６…管路、１１８…石英
リング、１２０、１２２…上下ガス通路、１２４…スロ
ット、２１０…ＣＶＤ堆積チャンバ、２１８…処理チャ
ンバ、３０２、３０４…容器、３０３、３０５、３１
６、３２０…マスフローコントローラ、３０６…インタ
ーフェイシングコネクタ、３０８…中央ゾーン、３１０
…外部ゾーン、３１１、３１２…ベロー調整バルブ、３
１４…ストレージ。
部、１８…チャンバ、２０…ウエハ、２２…サセプタ、
２３…ドライブ、２４…予熱リング、２６…ランプ、２
８…ガス供給タンク、３０…ガス供給ライン、３２…入
口（マニホールド）、３６…排気口、１００…マニホー
ルド、１０２…コネクタ、１０４…拡散プレート、１０
６…インターフェース、１０８、１１０…上下流体通
路、１１２…穴、１１４、１１６…管路、１１８…石英
リング、１２０、１２２…上下ガス通路、１２４…スロ
ット、２１０…ＣＶＤ堆積チャンバ、２１８…処理チャ
ンバ、３０２、３０４…容器、３０３、３０５、３１
６、３２０…マスフローコントローラ、３０６…インタ
ーフェイシングコネクタ、３０８…中央ゾーン、３１０
…外部ゾーン、３１１、３１２…ベロー調整バルブ、３
１４…ストレージ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エイチ． ピーター ダブリュー． ヘイ アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95118， サン ノゼ， マイルトル ア ヴェニュー 1483 (72)発明者 ディヴィッド ケイ． カールソン アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95051， サンタ クララ， ダンディー ドライヴ 2308 (72)発明者 マハリンガム ヴェンカテサン アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95130， サン ノゼ， パークウェスト ドライヴ 4749 (72)発明者 ノーマ リレイ アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94588， プレザントン， ウェスト ラ ス ポジタス ブルヴァード 3710
Claims (20)
- 【請求項１】 壁を有し、基板支持サセプタが配置され
ている処理チャンバを当該内壁が画成している基板処理
装置に処理流体を供給する装置であって、（ａ）別個の
処理流体を各々貯蔵する複数の流体ストレージ、（ｂ）
処理流体を流体ストレージから処理装置に輸送する少な
くとも２つの流体管路、及び（ｃ）流体管路と処理チャ
ンバとの間に配置され、少なくとも２つの別個の流体通
路を含み、１つが少なくとも２つの流体管路の各々に接
続され、各々が壁の内壁であるいはその付近で開いて流
体混合領域を形成し、もって、１つの流体通路に沿って
移動する流体が混合領域に到達するまで他の通路に沿っ
て移動する流体と混合しないように防止する流体入口、
とを備えるシステム。 - 【請求項２】 少なくとも２つの上記流体通路が相互に
垂直にずれ、少なくとも部分的に上下流体流路を形成す
る請求項１記載のシステム。 - 【請求項３】 上記流体入口が、上記壁の上記内壁で或
いはその付近で形成されたキャビティを含み、かつ混合
領域が混合キャビティの境界で画成される請求項２記載
のシステム。 - 【請求項４】 上記混合キャビティが、上下流体流路の
間に配置された概略垂直なチャネルである請求項３記載
のシステム。 - 【請求項５】 上記流体入口が、流体管路を処理装置に
接続するコネクタ及び作動中に上記コネクタと上記チャ
ンバとの間に位置するインターフェースを更に含む請求
項２記載のシステム。 - 【請求項６】 上記流体入口が、使用中に上記コネクタ
と上記インターフェースとの間に位置する拡散プレート
を含み、この拡散プレートがこの中に形成された複数の
穴を有し、各々の穴が流体通路に対応して配置される請
求項５記載のシステム。 - 【請求項７】 上記チャンバが、上記サセプタで上下部
に分けられ、上記上下流体流路がチャンバの上下部に通
じているように各々配置される請求項２記載のシステ
ム。 - 【請求項８】 上記チャンバが、サセプタ外接リング(s
usceptor circumscribing ring) を含み、それ自体と上
記サセプタとの間に環を画成し、下部の流体流路が環を
含み、それによりチャンバの下の部分に移る処理流体が
上記環を通過して上記チャンバの上部で処理流体と混合
する請求項７記載のシステム。 - 【請求項９】 壁を有し、基板支持サセプタが配置され
ている処理チャンバを上記内壁が画成している基板処理
装置に処理流体の混合物を供給するシステムであって、
（ａ）反応性流体を貯蔵する反応性流体ストレージ、
（ｂ）ドーパント流体を貯蔵するドーパント流体ストレ
ージ、（ｃ）反応性流体を反応性流体ストレージから処
理装置に輸送する少なくとも２つの反応性流体管路、
（ｄ）ドーパント流体をドーパント流体ストレージから
処理装置に輸送する少なくとも２つのドーパント流体管
路、（ｅ）流体管路と処理チャンバとの間に配置され、
少なくとも第１及び第２流体通路を含み、各々が少なく
とも１つのドーパント流体管路及び少なくとも１つの反
応性流体管路と通じている流体入口、及び（ｆ）反応性
流体及びドーパント流体の流れを制御する流体制御装置
であって、それにより反応性流体とドーパント流体の単
一流体通路への流れを相互に独立して制御することがで
きるもの、とを備えるシステム。 - 【請求項１０】 反応性流体とドーパント流体の１流体
通路への流れを反応性流体とドーパント流体の他の流体
通路への流れと独立して制御することができる請求項９
記載のシステム。 - 【請求項１１】 各流体通路が壁の内壁であるいはその
付近で開いて流体混合領域を形成し、もって、１つの流
体通路に沿って移動する流体が混合領域に到達するまで
他の通路に沿って移動する流体と混合しないように防止
する請求項１０記載のシステム。 - 【請求項１２】 上記チャンバが上記サセプタで上下部
分に分けられ、少なくとも１つの流体通路が上の部分に
開いているように配置され、少なくとも１つの通路が下
の部分に開いているように配置される請求項１０記載の
システム。 - 【請求項１３】 上記チャンバがサセプタ外接リングを
含み、それ自体と上記サセプタとの間に環を形成し、そ
れによりチャンバの下の部分に移る処理流体がこの環を
通過してチャンバの上の部分で処理流体と混合する請求
項１２記載のシステム。 - 【請求項１４】 壁を有し、基板支持サセプタが配置さ
れている処理チャンバを当該内壁が画成している基板処
理装置に処理流体を供給する方法であって、（ａ）処理
流体を独立した第１及び第２流体ストレージから処理装
置に別個に輸送する工程、（ｂ）処理流体が処理チャン
バに流れる流体入口を設け、その入口が少なくとも第１
及び第２の別個の流体通路を含み、各々が壁の内壁であ
るいはその付近で開く工程、（ｃ）第１流体ストレージ
からの流体を第１流体通路に流しかつ第２流体ストレー
ジからの流体を第２流体通路に流し、それにより第１及
び第２流体ストレージからの流体の混合が通路に沿って
通過する間防止される工程、（ｄ）流体を第１流体通路
に流して第２流体通路に沿って流れている流体と処理装
置の壁の内壁の領域あるいはその付近の領域で混合する
ことができる工程、を備えて構成される方法。 - 【請求項１５】 上記第２通路に沿って流れている流体
が上記混合ゾーンに到達する点から垂直にずれた点の混
合領域に第１通路に沿って流れている流体が到達し、そ
れにより上下流体流路が画成される工程を更に含む請求
項１４記載の方法。 - 【請求項１６】 上記チャンバが上記サセプタにより上
下部分に分けられ、チャンバの上下部分に開いているよ
うに各々上下流体流路を配置する工程をさらに含む請求
項１５記載の方法。 - 【請求項１７】 上記チャンバが、サセプタ外接リング
を含みそれ自体とサセプタとの間に環を形成し、処理流
体がこの環を通過して上記チャンバの下部に移ってチャ
ンバの上の部分で処理流体と混合する工程を更に含む請
求項１６記載の方法。 - 【請求項１８】 通路に沿って通る処理流体の温度を上
昇させる工程を更に含む請求項１４記載の方法。 - 【請求項１９】 壁を有し、基板支持サセプタが配置さ
れている処理チャンバを当該内壁が画成している基板処
理装置に処理流体の混合物を供給する方法であって、
（ａ）反応性流体を貯蔵する反応性流体ストレージを設
ける工程、（ｂ）ドーパント流体を貯蔵するドーパント
流体ストレージを設ける工程、（ｃ）反応性流体を反応
性流体ストレージから処理装置に輸送する少なくとも２
つの反応性流体管路を設ける工程、（ｄ）ドーパント流
体をドーパント流体ストレージから処理装置に輸送する
少なくとも２つのドーパント流体管路を設ける工程、
（ｅ）流体管路と処理チャンバとの間に流体入口を配置
し、その入口が少なくとも第１及び第２流体通路を含
み、各々が少なくとも１つのドーパント流体管路及び少
なくとも１つの反応性流体管路と通じる工程、（ｆ）反
応性流体の流体通路への流れをドーパント流体のその通
路への流れと独立して制御する工程、とを備えて構成さ
れる方法。 - 【請求項２０】 反応性流体及びドーパント流体の１流
体通路への流れを反応性流体及びドーパント流体の別の
流体通路への流れと独立して制御する工程を更に含む請
求項１９記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US9997793A | 1993-07-30 | 1993-07-30 | |
| US08/099977 | 1993-07-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07193015A true JPH07193015A (ja) | 1995-07-28 |
| JP3696632B2 JP3696632B2 (ja) | 2005-09-21 |
Family
ID=22277512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17289794A Expired - Lifetime JP3696632B2 (ja) | 1993-07-30 | 1994-07-25 | ウェハ処理チャンバ用ガス入口 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20030092266A1 (ja) |
| EP (3) | EP0967633A1 (ja) |
| JP (1) | JP3696632B2 (ja) |
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