JPH09199435A - 反応器 - Google Patents

反応器

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JPH09199435A
JPH09199435A JP8347343A JP34734396A JPH09199435A JP H09199435 A JPH09199435 A JP H09199435A JP 8347343 A JP8347343 A JP 8347343A JP 34734396 A JP34734396 A JP 34734396A JP H09199435 A JPH09199435 A JP H09199435A
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JP
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gas
reaction
purge
reaction chamber
purge gas
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JP8347343A
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English (en)
Inventor
Thomas M Hanley
トーマス・エム・ハンリー
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SunEdison Inc
Original Assignee
SunEdison Inc
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/14Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the reactive gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber

Abstract

(57)【要約】 【課題】 改善された反応ガスパージ機構を有する、C
VDにより物質を蒸着させる反応器を提供する。 【解決手段】 反応器は、半導体ウェーハを受容する反
応チャンバーを規定し、反応チャンバー内に開口するジ
ェット口空隙(44)を有するシェル(12)、その空
隙内に配置されたノズル(72)を有する反応ガス供給
システム、ならびにパージガス供給システム(その空隙
内にパージガスを導いて空隙から反応ガスをパージする
パージガス口(150)、パージガス・ソース(82)
およびパージガス供給手段を有する)を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学蒸着またはC
VD(chemical vapor deposition)により半導体ウェ
ーハ上に物質を付着させるバレル・リアクター(barrel
reactor、円筒状反応器)に一般的に関し、より詳しく
はバレル・リアクターのジェット・ポート・キャビティ
(ジェット口の空隙部、jet port cavity)から反応ガ
スをパージする(purge、例えば除去または一掃する)
方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウェーハにエピタキシャル相を付
着させるためにバレル・リアクターが使用される。エピ
タキシーは、格子構造をウェーハのものと同一にするよ
うに半導体ウェーハ上にある物質の薄層を成長させる方
法である。この方法を用いて、半導体ウェーハ上に異な
る導電率の層を適用して必要な電気的特性を得る。例え
ば、高濃度でドープした基板の上に成長させた低濃度で
ドープしたエピタキシャル層により、CMOSデバイス
が基板の低抵抗の結果としてラッチアップ・イミュニテ
ィ(latch up immunity)に対して最適化できる。他の
利点、例えばドーパント濃度分布の精密なコントロール
および酸素の排除も達成される。
【0003】一般的に、化学蒸着法は、蒸着(または付
着)物質(例えば、シリコン)を含んで成る反応ガスを
ウェーハを含むバレル・リアクターの反応チャンバーに
導入することにより行う。ウェーハはサスセプター(su
sceptor)上にほぼ垂直向きに反応チャンバー(反応
室、reaction chamber)内で保持され、ウェーハの一面
が反応ガスにさらされるようになっている。反応チャン
バーのベッセル(容器)は、石英から作られた反転ベル
状のジャーであるのが一般的である。ステンレススチー
ルのガス・リング(gas ring)が、ベルジャーの上方開
口部の上に座する。ガス・リングの内側の周囲で間隔を
隔てて離れたジェット・ポート・キャビティ内に配置さ
れたガス注入ジェット(gas injection jet)を介して
反応ガスが反応チャンバー内に注入または導入される。
ガス・リングの上にあるステンレススチールのシール・
プレートが反応チャンバー内のウェーハを封止する。こ
のプレートを動かして、チャンバーを開いて半導体ウェ
ーハをベッセルに挿入したり、また、それから取り出し
たりできる。
【0004】ウェーハ上に付着したシリコン層が金属、
例えば鉄、ニッケルおよびモリブデンにより汚染されな
いことが重要であるが、それは、そのような汚染はエピ
タキシャル層の微量成分たるキャリヤーの寿命に悪影響
を及ぼし得るからである。非金属粒状物の異物による層
の汚染も避ける必要がある。石英の反応チャンバー用ベ
ッセルは金属汚染の根源とはならないが、ガス・リング
のステンレススチールは金属汚染のソースとなる場合が
ある。残留湿気の存在下における反応ガスのある種の副
生物(例えばHCl)との接触により、ステンレススチ
ールが腐食することがある。更に、化学エッチングによ
りサスセプターからシリコンの付着物を除去すること
は、HClのような腐食性成分を反応チャンバーに導入
する場合があるが、それがステンレススチールを腐食さ
せることがある。ステンレススチールからの腐食生成物
は、付着物質内に同伴されるようになる場合があり、そ
れにより、ウェーハが汚染される。更に、バレル・リア
クター内に残留する酸素および/または湿気と反応ガス
の反応により反応チャンバー内に生成するSiO2付着
物は、清掃除去する必要があり、さもなければ付着物が
剥離してウェーハを汚染することがある。
【0005】ガス・リングからの汚染を避けるために、
バレル・リアクターはバッフル(そらせ板または邪魔
板、baffle)によりガス・リングから反応ガスをそらし
て離すように、また、ガス・リングの露出する領域を横
切るようにパージガスを導くことにより反応ガスを置換
するような構造になっている。従来のパージシステム
は、パージガスを反応チャンバーの周囲の幾つかの異な
る位置に供給するために、反応チャンバー用ベッセルに
達する前に、複数のラインに分岐する単一のパージガス
・ラインを有して成る。これらのラインは、反応ガスに
さらされるシール・プレートおよびガス・リングのその
ような領域にパージガスを供給するために、シール・プ
レートおよびガス・リングを通って延びるポート(口部
分、port)に接続されている。
【0006】典型的なバレル・リアクターの操作におい
て、パージガス・システムは、窒素により反応チャンバ
ーを最初にパージして反応チャンバーから酸素を取り除
く。窒素パージに続いて、水素をパージラインを介して
数分間供給して、その後、反応ガスを反応チャンバーに
注入する。幾つかのポートを介する水素の流れを蒸着サ
イクルの間ずっと継続して、その後、反応ガスをチャン
バーからパージする。シール・プレートをチャンバーか
ら外す前に、再度窒素を使用して水素をチャンバーから
除去する。
【0007】汚染を防止するためのバッフルおよびパー
ジガスの現存するシステムは、部分的に有効であるに過
ぎない。特に、パージシステムは、ジェット・ポート・
キャビティから酸素および水蒸気を実質的に全てパージ
するのに適当ではない。(遊離酸素および水蒸気の形態
の)酸素の存在の結果として、各付着サイクルの間、S
iO2の付着物が相当量ガス・リングのジェット・ポー
ト・キャビティ内で生成する。これらの付着物は、バレ
ル・リアクターの操作のわずか数サイクルの後で除去す
る必要があるが、ジェット・ポート・キャビティからS
iO2付着物を清掃除去(クリーニング)することによ
りガス・リングの腐食がもたらされる場合がある。それ
は、クリーニングの間にキャビティ内に入った水が、除
去されないなら、HClとステンレススチールとの間の
反応を促進するからである。更に、ジェット・ポート・
キャビティの形状のために、水を全部除去するのがしば
しば困難になる。
【0008】バレル・リアクター内においてウェーハ上
に反応ガスから蒸着させるエピタキシャル層を最適にす
るために、周期的にガス注入ジェットをエイミング(ai
ming、ジェットの照準を定めること)する必要がある。
ジェット・ポート・キャビティを手でクリーニングする
行為は、不注意でガス注入ジェットを動かすことがあ
り、そのために、頻繁に再エイミングをする必要があ
る。注入ジェットのエイミングの行為はジェット上の、
あるいはジェット・ポート・キャビティ内の付着物を剥
離することになり得、それにより、更にもう1つの潜在
的な汚染のソースをもたらすことになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の幾つかの目的
および特徴の中で特に着目すべきものは、エピタキシャ
ル・バレル・リアクターのジェット・ポート・キャビテ
ィから反応ガスをパージする方法および装置を提供する
こと;ガス注入ジェットおよびジェット・ポート・キャ
ビティから付着物を除去するために必要な停止時間を減
らす、そのような方法および装置を提供すること;ガス
注入ジェットおよびジェット・ポート・キャビティに対
する化学的攻撃の量を減らす、そのような方法および装
置を提供すること;ガス注入ジェットのエイミングの頻
度を減らす、そのような方法および装置を提供するこ
と;ならびに半導体ウェーハのエピタキシャル層の汚染
の量を減らす、そのような方法および装置を提供するこ
とである。
【0010】
【課題を解決するための手段】要約すると、本発明の装
置は、反応ガスを使用して化学蒸着(またはCVD)法
により半導体ウェーハ上に物質を付着(例えば蒸着)す
るための反応器である。この反応器は、シェル、反応ガ
ス供給システムおよびパージガス供給システムを有して
成る。この反応器のシェルは、少なくとも1つの半導体
ウェーハを受容する寸法の反応チャンバーを規定する。
このシェルは、反応チャンバー内に開口し、チャンバー
から離れるように延在するジェット・ポート・キャビテ
ィを有する。反応ガス供給システムは、反応チャンバー
内に反応ガスを供給するために、ジェット・ポート・キ
ャビティ内に配置されたガス注入ジェット、反応ガス・
ソースおよび反応ガス・ソースと注入ジェットとの間で
延在する反応ガスラインを有して成る。パージガス供給
システムは、反応ガス、空気および水蒸気(または湿
気)をキャビティからパージするためにジェット・ポー
ト・キャビティ内にパージガスを導くためにジェット・
ポート・キャビティ内に開口しているパージガス・ポー
ト、パージガス・ソースならびにパージガス・ソースか
らパージガス・ポートまでパージガスを供給するための
手段を含む。
【0011】本発明の方法は、上述と同様の反応器にお
いて反応ガスを使用して化学蒸着(またはCVD)法を
使用して半導体ウェーハ上に物質を付着(または蒸着)
させるために使用する。この方法は、半導体ウェーハを
反応チャンバー内に挿入する工程および反応チャンバー
を封止する工程を含んで成る。反応ガスを封止された反
応チャンバー内に導入して半導体ウェーハ上に物質を付
着させる。反応ガスの流れを停止して、パージガスを反
応チャンバー内に導入して、反応ガスを反応チャンバー
からパージする(purge、例えば除去する、追い出すま
たは一掃する)。パージガスを導入する工程は、パージ
ガスをジェット・ポート・キャビティ内に導いて、反応
ガスをジェット・ポート・キャビティからパージする工
程を含む。パージされた反応チャンバーを開いて、ウェ
ーハを反応チャンバーから取り出す。
【0012】本発明の他の目的および特徴は、この後、
部分的に明らかであり、また部分的に説明する。
【0013】
【発明の実施の形態】図面(対応する引用符号は、図面
を通じて対応する部分を示す)、特に図1を参照する
と、全体を10で示すバレル・リアクターは、その中で
サスセプター(susceptor、保持体)Sに保持された半
導体ウェーハW上にある物質(例えばシリコン(S
i))を化学蒸着法により付着させる場合に使用するタ
イプのものである。バレル・リアクター10は、シェル
12、反応ガス供給システム14およびパージガス供給
システム16を含む。
【0014】図2に示すように、シェル12は、反応チ
ャンバー22を規定する石英反応チャンバー用ベッセル
20、ガス・リング24およびシール・プレート26を
有して成る。反応チャンバー用ベッセル20は開口頂部
30を有し、また、反応チャンバー22からガスを排出
するために、その底部にベントまたは排気口(またはポ
ート)32(図1)を有する。排気ライン36をベッセ
ル20に接続するために排気口32にフィッティング
(例えば継手)が配置されている。ガス・リング24は
ステンレススチール製であり、反応チャンバー用ベッセ
ル20に隣接してその上に配置されている。ガス・リン
グ24は開口部42を規定する内側表面40を有し、ウ
ェーハWを反応チャンバー22に入れる、またはそこか
ら出す場合、この開口部をサスセプターSに配置された
ウェーハWが通過する。2つのジェット・ポート・キャ
ビティ44aおよび44b(図3)が反応チャンバー2
2内にある角度でガス・リング24を通って延在してい
る。ガス・リング24と反応チャンバー用ベッセル20
との間の界面は、ガス・リング24内に配置され、反応
チャンバー用ベッセル20に封止的に係合するO−リン
グ46(図2)により封止される。反応チャンバー用ベ
ッセル20の開口頂部30はシール・プレート26によ
り閉じられ、このシール・プレートは、ウェーハWを支
持するサスセプターSの挿入および取り出しのためにベ
ッセルからシール・プレートを離している開放状態(図
示せず)、およびシール・プレートがガス・リング24
に係合してベッセル20の開口頂部30を閉じて反応チ
ャンバー22を周辺環境から隔離する閉鎖状態(図2)
から動かすことができる。シール・プレート26は、回
転機構(図示せず)を収容する、シール・プレート上で
中央に配置された回転ハウジング48(図1)を含む。
ウェーハWを支持するサスセプターSは、バレル・リア
クター10の蒸着サイクルの間、サスセプターを回転さ
せるための回転機構から吊される。
【0015】図1および図3に示すように、反応ガス供
給システムは、ジェット・ポート・キャビティ44aお
よび44b内に配置されたガス注入ジェット50aおよ
び50b、反応ガスライン52aおよび52b、ならび
に反応ガスソース54を含む。反応ガス(例えばSiC
4、SiHCl3、SiH2Cl2またはSiH4)はガ
スソース54(即ち、ガス貯蔵タンク)内にすぐに使用
できるように貯蔵されている。反応ガスが必要である場
合、バルブ(図示せず)を開いて、反応ガスライン52
aおよび52bを介してガスをそれぞれのガス注入ジェ
ット50aおよび50bに、そして、反応チャンバー2
2内にガスが送られ、そこで、ガス中のシリコンが化学
蒸着によりウェーハW上に付着する。
【0016】各ガス注入ジェット50aおよび50b
は、注入ポート・ボディ56aおよび56b(図4およ
び図5)を有して成り、これは、ジェットをジェット・
ポート・キャビティ44aおよび44b内のネジ付き部
分にジェットを取り付けるための対になるネジ付き外側
部分を有する。O−リング58aおよび58bが注入ポ
ート・ボディ56aおよび56bとジェット・ポート・
キャビティ44aおよび44bとの間で界面を封止する
ようにトラップ(拘束)されている。ガス・ポート・キ
ャップ60aおよび60bが各注入ポート・ボディ56
aおよび56bの外向き端部にネジ留めされ、もう1つ
のO−リング62aおよび62bがこれらの界面を封止
する。各キャップ60aおよび60bは、それぞれの反
応ガス供給ライン52aおよび52bの継手63aおよ
び63bとの接続のために、ネジ付き外側部分を有す
る。ボアまたは孔(bore)64aおよび64bが各注入
ポート・ボディ56aおよび56bを通過して延び、ス
プールまたは管(spool)66aおよび66bが各ボア
内に装着されている。スプールの両端は、面取り部分
(chamfer)68a、68b、68a'および68b'を
有する。ノズル72aおよび72bのボール状端部70
aおよび70bは、内向き面取り部分68aおよび68
bのそれぞれの内側に座し、その結果、ノズルはポート
・ボディ56aおよび56b内で回転して反応ガスが反
応チャンバーに入る方向を調節できる。ボア64aおよ
び64bから内向きに環状フランジ74aおよび74b
が突出し、これらはノズル72aおよび72bのボール
状端部70aおよび70bを注入ポート・ボディのボア
64aおよび64b内に保持する。通路76aおよび7
6bがガス・ポート・キャップ60aおよび60bから
それぞれのガス注入ジェット50aおよび50bを経由
してノズル72aおよび72bの先端部まで延び、反応
ガスを反応チャンバーに供給するようになっている。
【0017】バレル・リアクター10のパージガス・シ
ステム16(図1)は、82により一般的に示すパージ
ガス・ソースからバレル・リアクターまで延びる供給ラ
イン80を含む。図1に模式的に示すように、供給ライ
ン80は、2つのバッフル・パージライン84aおよび
84b、回転ハウジング・パージライン86、シール・
プレート・パージライン88、2つのガス注入ジェット
・パージライン90aおよび90bおよび2つのジェッ
ト・ポート・キャビティ・パージライン92aおよび9
2b(図4および図5)を含む幾つかのパージラインに
分岐している。これらのパージライン84a〜92bの
それぞれは、シール・プレート26またはガス・リング
24に接続されて、シール・プレートおよびガス・リン
グの種々の領域にパージガスを供給するようになってい
る。ガス注入ジェット・パージライン90aおよび90
bは、反応ガス供給ライン52aおよび52bにつなが
り、ある距離にわたり一緒に延びて、ガス注入ジェット
通路76aおよび76bを介してパージガスを供給す
る。ガス注入ジェット・パージライン90aおよび90
bまたは反応ガスライン52aおよび52bをガス注入
ジェット50aおよび50bに選択的に接続するように
バルブ(図示せず)を操作できる。
【0018】シール・プレート26、ガス・リング24
および反応チャンバー用ベッセル20の一部分をシール
・プレートが閉じた状態で図2に示している。簡単のた
め、回転ハウジング48、回転機構およびサスセプター
Sは図面から除外している。シール・プレート26は、
中央開口部100を有し、これを通ってサスセプターS
は回転機構に取り付けられる。シール・プレート26は
内側環状通路102を有し、これに水を循環させてシー
ル・プレートを冷却する。同様の通路104がガス・リ
ング24に形成され、ガス・リングの周囲で水を循環す
るようになっている。
【0019】石英バッフル・プレート110は、リップ
112を有し、これはシール・プレート26にあるタブ
114(2つのみを図示)上に載置され、反応チャンバ
ー22からシール・プレートをシールドする。石英バッ
フル・プレート110は、シール・プレート26を実質
的に全部覆い、さもなければシール・プレートは反応チ
ャンバー22のガスにさらされることになる。環状の外
側バッフル116は、バッフルプレートの周囲の内側の
位置にてバッフルプレート110からたれ下がり、環状
の内側バッフル118が、シール・プレートの中央開口
部100とほぼそろって中央開口部120の周囲でバッ
フルプレートからたれ下がっている。内側バッフルプレ
ート118は、サスセプターSを回転機構に接続するハ
ンガー(図示せず)を保護するのを助長する。同様に、
ガス・リング24の内側表面40は石英ライナー122
により覆われている。バッフルプレート110および石
英ライナー122は、ジェット・ポート・キャビティ4
4aおよび44bとほぼ整列した開口部(図示せず)を
有し、これを通して反応ガスが反応チャンバー22内に
反応ガスライン52aおよび52bから注入される。
【0020】バッフル・パージライン84aおよび84
bは外側バッフル116と石英ライナー118との間の
空間にパージガスを供給して、その空間をパージする。
回転ハウジング・パージガスライン86は、回転ハウジ
ング48にパージガスを供給し、パージガスは内側バッ
フル118を通って下降する。シール・プレート・パー
ジライン88はガス・リング24とシール・プレート2
6との間の位置にパージガスを供給してその間の空間を
パージする。
【0021】図2および図3を参照すると、シール・プ
レート26は環状表面130を有し、これは、シール・
プレートがその閉じた状態(図2)にある場合、ガス・
リング24の対応する表面132の上に位置する。シー
ル・プレート26にある対の同心状の環状チャンネル1
34aおよび134bがO−リング136aおよび13
6bを含み、これらは、シール・プレートが閉じた状態
にあってガス・リングと共にシールを形成して反応チャ
ンバー22を周辺環境から隔離する場合、ガス・リング
22の環状表面132に係合する。O−リング136a
および136bの間でガス・リング24にあるチャンネ
ル138をポンプ減圧して、O−リングシールの漏れを
検知するために使用できる。シール・プレート26は環
状溝140を有し、これは、内側O−リングチャンネル
134bから半径内側方向に位置して、それと同心状で
ある。シール・プレート・パージライン88は環状溝1
40に開口して溝にパージガスを供給する。環状溝14
0に供給されるパージガスは、反応チャンバー22内に
漏れ出て、最終的には、反応チャンバー用ベッセル20
の底部においてポート32を通って排出される。
【0022】図1は、ガス注入ジェット・パージライン
90aおよび90bがパージガスをガス注入ジェット5
0aおよび50bに供給して、ガス注入ジェットの内側
通路76aおよび76bから反応ガスをパージするのを
模式的に示す。ガス注入ジェットに供給されるパージガ
スは、反応チャンバー22に入り、チャンバーの底部に
て排気ポート32を通って排出される。
【0023】図4および図5に示す最も好ましい態様で
は、パージガス・ポート150aおよび150bがリン
グの外部表面152からジェット・ポート・キャビティ
44aおよび44bまでガス・リング24を通過して斜
めに延びる。ポート150aおよび150bは、ジェッ
ト・ポート・キャビティ44aおよび44bに斜めに入
るが、ポートはキャビティに垂直に入ってよく、これ
は、本発明の概念から逸脱するものではない。ジェット
・ポート・キャビティ・パージライン92aおよび92
bはパージガスソース82からジェット・ポート・キャ
ビティ44aおよび44bにパージガスを移送し、キャ
ビティ内から、またガス注入ジェット50aおよび50
bの周囲から反応ガスをパージする(例えば一掃す
る)。
【0024】従来の反応器(図示せず)では、ジェット
・ポート・キャビティ内にパージガスを導く構造が無
く、ジェット・ポート・キャビティ内に、また、ガス注
入ジェット50aおよび50bの外側表面に実質量のS
iO2が蓄積することが見いだされた。しかしながら、
本発明のパージガス移送システム16によりジェット・
ポート・キャビティ44aおよび44bにパージガスを
導くことにより、反応ガスが反応チャンバー22に入る
前に、より多くの酸素および水が、キャビティおよびガ
ス注入ジェット50aおよび50bの外部から除去され
る。更に、蒸着サイクルの後にパージガスをジェット・
ポート・キャビティ44aおよび44bに導くことによ
り、より多くの反応ガスが、反応チャンバー22を開く
前に、キャビティおよびガス注入ジェット50aおよび
50bの外部から除去されることになる。
【0025】図6に示すもう1つの態様において、4つ
のパージガス・ポート(3つだけ(160a、160
a’および160a”)を示す)がノズル72aの外側
表面162aの周囲で角度的に同じ間隔を隔てて離れて
いる。ポート160a、160a’および160a”は
ノズル通路76aからノズルの外側表面162aまで半
径外向きに延在する。この態様では、ガス注入ジェット
・パージライン90aを通ってノズル72aに送られる
パージガスは、通路76aを通って、また、パージガス
・ポート160a、160a’および160a”を通っ
て外向きに、そして、ジェット・ポート・キャビティ4
4a内にキャビティの側面164aに向けて送られるこ
とにより、ジェット・ポート・キャビティ44aをパー
ジする。ジェット・ポート・キャビティ・パージライン
92aおよび92bならびにパージガス・ポート150
aおよび150bは、この第2の態様から省略されてい
る。図6に示す態様のパージガス・ポート160a、1
60a’および160a”は、ノズル通路76aを通過
するガスの流れに対して垂直方向にジェット・ポート・
キャビティ44aに入るが、ポートはノズル通路に対し
て斜めに向いていてもよく、これも本発明の概念から逸
脱するものではない。ジェット・ポート・キャビティ・
ライン92aおよび92bならびにパージガス・ポート
150aおよび150bをパージガス・ポート160
a、160a’および160a”と組み合わせて使用で
きることも考えられる。
【0026】バレル・リアクター10の一般的な操作は
当業者には周知である。シール・プレートを開いた状態
にして、ウェーハWを支持するサスセプターSをシール
・プレート26の上にある回転機構から吊す。次に、シ
ール・プレート26を下げて、ガス・リング24と封止
係合させて、ウェーハWを反応チャンバー22内に配置
して、シール・プレートのO−リング136aおよび1
36bをガス・リング24と係合させることによりチャ
ンバーを周辺環境からシールする。パージガスをパージ
ガスソース82から供給ライン80を通して個々のパー
ジガスライン84a〜92bに供給して、反応チャンバ
ー22から酸素および水蒸気をパージする。好ましい態
様の2つのパージガス(窒素および水素)の好ましいシ
ーケンスを先に説明したが、これは、当業者には周知で
ある。反応チャンバー22を十分にパージした後、反応
ガスを注入ライン52aおよび52bを通してガス注入
ジェット50aおよび50bへ、ノズル72aおよび7
2bを出て、反応チャンバー22内へ送り、ガスにより
輸送されるシリコンを層状にウェーハ上に蒸着する。パ
ージガスは、蒸着サイクルの間、ライン84a〜88、
92aおよび92bの幾つかを通して連続的に流してよ
く、反応チャンバー22の幾らかの領域(例えば外側バ
ッフル116と石英ライナー118の間の空間)から反
応ガスをそらせることができる。蒸着サイクルの終了
時、反応ガスの流れを停止するが、パージガスは各パー
ジガスライン84a〜92bを通して送り、反応チャン
バー22から反応ガスをパージする。
【0027】このように、本発明の幾つかの目的は、バ
レル・リアクター10のジェット・ポート・キャビティ
44aおよび44bをパージする上述の装置および方法
により達成される。半導体ウェーハW上に付着する層に
金属および粒状物の汚染物質が存在することは大幅に減
少する。ジェット・ポート・キャビティ44aおよび4
4bならびにガス注入ジェット50aおよび50bはよ
り十分にパージされ、従って、従来のように頻繁に清掃
をする必要がなくなる。更に、清掃はドライクロス(dr
y cloth)を用いて実施でき、従って、清掃工程におい
てキャビティまたはジェットに水が導入されることはな
い。従って、バレル・リアクター10は、SiO2付着
物を清掃するためのシャットダウンを実施することな
く、より長い期間運転することができ、それによりウェ
ーハの処理量が増える。更に、ガス注入ジェットおよび
ジェット・ポート・キャビティに対する化学的攻撃(ch
emical attack)が本発明の方法および装置により減少
する。また、SiO2付着物の除去の必要性が減少する
ので、手動清掃操作の間に不用意にガス注入ジェットを
動かす機会が減り、本発明により注入ジェットのエイミ
ングの頻度も減少する。
【0028】上述の内容に鑑み、本発明の幾つかの目的
が達成され、他の有利な結果が得られることが理解され
よう。上述の態様において、本発明の範囲から逸脱する
ことなく、種々の変更をすることができるので、上述の
説明または添付図面に示した全ての事項は、例示的なも
のであり、限定的なことを意図するものではないと解釈
すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、バレル・リアクターの簡素化模式図
であり、パージガスおよび反応ガス供給システムを示
す。
【図2】 図2は、簡単のためにパーツを省略したバレ
ル・リアクターの部分断面図である。
【図3】 図3は、反応器のガス・リングおよびガス注
入ジェットの模式的上面図である。
【図4】 図4は、1つのジェット・ポート・キャビテ
ィおよびノズルを示した、ガス・リングの拡大部分断面
図である。
【図5】 図5は、もう1つのジェット・ポート・キャ
ビティおよびノズルを示した、ガス・リングの拡大部分
断面図である。
【図6】 図6は、パージガス・ポートのもう1つの態
様を示す、ガス・リングの拡大部分断面図である。
【符号の説明】
10…バレル・リアクター、12…シェル、16…パー
ジガス・システム、20…反応チャンバー用ベッセル、
22…反応チャンバー、24…ガス・リング、26…シ
ール・プレート、30…開口頂部、32…ベント、36
…排気ライン、40…内側表面、42…開口部、44
a、44b…ジェット・ポート・キャビティ、46…O
−リング、48…回転ハウジング、50a、50b…ガ
ス注入ジェット、52a、52b…反応ガス供給ライ
ン、54…ガスソース、56a、56b…注入ポート・
ボディ、58a、58b…O−リング、60a、60b
…ガス・ポート・キャップ、62a、62b…O−リン
グ、63a、63b…継手、64a、64b…ボア、6
6a、66b…スプール、68a、68b、68a’、
68b’…面取り部分、70a、70b…ボール状端
部、72a、72b…ノズル、74a、74b…環状フ
ランジ、76a、76b…ガス注入ジェット通路、80
…供給ライン、82…パージガスソース、84a、84
b…バッフル・パージライン、86…回転ハウジング・
パージガスライン、88…シール・プレート・パージラ
イン、90a、90b…ガス注入ジェット・パージライ
ン、92a、92b…ジェット・ポート・キャビティ・
パージライン、100…中央開口部、102…内側環状
通路、104…通路、110…バッフル・プレート、1
12…リップ、114…タブ、116…外側バッフル、
118…内側バッフル、石英ライナー、120…中央開
口部、122…石英ライナー、130、132…環状表
面、134a、134b…環状チャンネル、136a、
136b…O−リング、138…チャンネル、140…
環状溝、150a、150b…パージガス・ポート、1
52…外部表面、160a、160a’、160a”…
パージガス・ポート、162a…外側表面、164a…
側面。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応ガスを使用して化学蒸着法により物
    質を半導体ウェーハに付着させるための反応器であっ
    て、 少なくとも1つの半導体ウェーハを受容する寸法の反応
    チャンバーを規定し、該反応チャンバー内に開口して反
    応チャンバーから離れるように延在するジェット・ポー
    ト・キャビティを有するシェル、 反応チャンバーに反応ガスを送るための反応ガス供給シ
    ステムであって、 (a)反応チャンバー内に反応ガスを導くためにジェッ
    ト・ポート・キャビティ内に配置されたノズル、 (b)反応チャンバー内にノズルを介して反応ガスを導
    く前に、反応ガスを貯蔵するための反応ガスソース、お
    よび (c)反応ガスソースと反応ガスを供給するノズルとの
    間でノズルまで延在する反応ガスラインを有して成るシ
    ステム、ならびに (a)ジェット・ポート・キャビティ内にパージガスを
    導いて、該キャビティ内から反応ガスをパージするため
    に該ジェット・ポート・キャビティ内に開口しているパ
    ージガス・ポート、 (b)パージガス・ポートを介してパージガスをジェッ
    ト・ポート・キャビティ内に導く前に、パージガスを貯
    蔵するパージガス・ソース、および (c)ジェット・ポート・キャビティをパージするため
    に、パージガス・ソースからパージガス・ポートにパー
    ジガスを送るための手段を有して成るパージガス供給シ
    ステムを有して成る反応器。
  2. 【請求項2】 パージガス・ポートは該ノズルに配置さ
    れ、ジェット・ポート・キャビティの側面に向かってい
    る請求項1記載の反応器。
  3. 【請求項3】 パージガス・ポートはキャビティの側面
    に配置されている請求項1記載の反応器。
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