JPH1072282A - バレル・リアクター・ノズルの狙いを定めるための方法及び装置 - Google Patents

バレル・リアクター・ノズルの狙いを定めるための方法及び装置

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JPH1072282A
JPH1072282A JP9120802A JP12080297A JPH1072282A JP H1072282 A JPH1072282 A JP H1072282A JP 9120802 A JP9120802 A JP 9120802A JP 12080297 A JP12080297 A JP 12080297A JP H1072282 A JPH1072282 A JP H1072282A
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reaction chamber
jet
barrel reactor
barrel
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Donald Finn
ドナルド・フィン
Lance G Hellwig
ランス・ジー・ヘルウィグ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 改善された精度のバレル・リアクター・ノズ
ルの位置決め装置を提供して、ウェハーに形成するエピ
タキシャル厚さの均一性を向上させる。 【解決手段】 ウェハーに物質を蒸着するCVD法の
間、反応チャンバー14に反応ガスを供給するジェット
・アッセンブリ52は、供給源からチャンバーに反応ガ
スジェットを選択的に供給する、供給源と流体連絡状態
でリアクターに装着されるノズル60であって、ジェッ
トがチャンバーに入る方向を選択的に変えるようにリア
クターに対して軸回転可能なノズル、およびジェットが
チャンバーに入る方向を変えるためにリアクターに対し
てノズルを軸回転させるためにノズルに接続された位置
決めデバイス70であって、リアクター10に対するノ
ズル位置の定量的測定を可能にして、ジェットがチャン
バーに入る方向を選ぶためにノズルの再現性のある狙い
付けを可能にするデバイスを有して成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に半導体ウェハ
ーに物質を気相成長させる方法(CVD(chemical vap
or deposition)法)に関連する。より詳しくは、本発
明は、半導体ウェハーに蒸着(または付着)する物質の
厚さの均一性を向上させるための、バレル・リアクター
・ノズル(barrel reactor nozzle)の向きを正確に測
定して調節するための方法および装置に関する。
【従来の技術】
【0002】CVD法(または化学蒸着法)は、格子構
造がウェハーと同じになるように半導体ウェハーに物質
の薄層を成長させるための方法である。この方法を用い
て、異なる伝導度を有する層を、必要な電気的性質を得
るために半導体ウェハーに適用できる。CVD法は、半
導体ウェハーの製造において、ウェハーの必要な電気的
性質を得るために、ウェハー表面にエピタキシャル層を
形成するために広く使われる。例えば、重度にドープさ
れた基板の上に蒸着された軽度に蒸着されたエピタキシ
ャル層によって、基板の低い抵抗の結果、CMOSデバ
イスをラッチアップ・イムニティー(latch up immunit
y)について最適化できる。他の利点、例えばドーパン
ト濃度分布の正確な制御および酸素の不存在も同じく達
成される。
【0003】CVD法は種々のタイプのリアクターで実
施されるが、そこでは、反応する物質であるガスは半導
体ウェハーの面の上を流れる。バレル・リアクター(円
筒状反応器)は、半導体工業において使われる最も一般
的なタイプのリアクターである。従来のバレル・リアク
ターは、下に向かってわずかに外向きにテーパが付いた
壁を有する多角形のチューブである、炭化珪素で被覆さ
れたグラファイト・サセプターを有する。円形の凹部
は、半導体ウェハーを受容するように各サセプター壁に
沿って、垂直に配置される。サセプターは、反応チャン
バー内に吊るされて回転し、ほぼ水平にガスジェットを
導入する2つのノズルを通して、反応ガスがチャンバー
の頂部付近に導入される。ジェット・アッセンブリは、
ノズルを保持して、ノズルの狙いを定め、理想的にはガ
ス・ジェットの周方向速度成分を除去するように、サセ
プターと反応チャンバーの内部壁との間のある位置でジ
ェットを相互に衝突させる。混合ガス・ジェットは、サ
スセプターに保持されたウェハーの露出面の上を、反応
チャンバーの底部に向かって下向きに流れる。
【0004】バレル・リアクターにおけるCVD法に関
連した主要な問題点のうちの1つは、蒸着された物質の
ウェハー間およびウェハー内の厚さの均一性を維持する
ことである。集積回路の導線の幅が減るにつれて、厚さ
の均一性はますます重要になっている。集積回路の狭い
導線の幅により、非常に平らな表面が光学的リソグラフ
ィーの限られたフィールド深度能(depth of field cap
ability)を有することが必要となる。
【0005】厚さの均一性に影響を及ぼすパラメーター
の中にはノズルの方向、各ノズルを通るガスの流量およ
びサセプターのテーパー角度がある。一般的に言って、
ノズル方向の調整はサセプターに沿った垂直方向におけ
る厚さの均一性に影響を及ぼす、そして、ノズルの間の
相対的な質量流量(mass flow rate)の調整は水平方向
における厚さの均一性に影響を及ぼす。それに加えて、
厚さの均一性における小幅な変動は、温度調整およびサ
セプターを通るパージガスの変更により生じ得る。
【0006】過去において、ノズル方向の確認と調整
は、バレル・リアクターを開いて、各ノズルからのガス
・ジェットが理想的に導かれるべき反応チャンバーにタ
ーゲット・グリッド(target grid)を吊るして、ノズ
ルの端部にチューブ状のポインターを配置することを含
んでいた。調整が必要である場合、反応物質ガスのソー
スからジェットアッセンブリへのフィードラインを切り
離して、アッセンブリ内部のロックナットをゆるめて、
ノズルを傷つけることなく動かすことができる必要があ
った。ポインターがターゲットと整列するようにノズル
を理想的な状態に動かして、ロックナットを締結し、フ
ィードラインを再結合していた。
【0007】ノズルのねらいを定めること(ノズル・エ
イミング、nozzle aiming)は時間を要するだけでな
く、不純物混入の潜在的な原因であった。一般的に言っ
て、CVD法はリアクターにキャリヤーガス(通常水
素)を用いて揮発性の反応物(例えば、SiCl4、S
iHCl3、SiH2Cl2またはSiH4)を導入するこ
とを含む。これらの反応物質は、酸素、水蒸気および有
機化合物に対して非常に反応性である。あらゆる努力が
不純物混入を避けるために為されるけれども、従来の手
順はターゲットおよびポインターの装着の間、そして、
ノズルを保持しているジェットアッセンブリの部分的な
分解と再組立の間、シリコン蒸着物を取り払うことによ
って潜在的に不純物混入を引き起こしていた。
【0008】さらに、この手順は、ポインターを外す場
合、ノズルが動く可能性のために不正確であることが有
り得た。時には、ノズル・ドリフトによって、ノズルが
調整の前に比べて調整の後では全く整列していないこと
があり、特に調整量が小さい時にそうであった。それに
加えて、従来の調整方法の精度は、ポインターの直線性
およびポインターとノズルとの間の適合性により影響さ
れていた。しかし、調整方法の性質のために、時間が経
過すると、ポインターの適合性と直線性が悪影響を受
け、これにより調整方法の精度が減っていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明のいくつかの目
的および特徴の中で、改善された精度でバレル・リアク
ターのノズルを位置決めする装置が提供され、これによ
り、ウェハー間およびウェハー内のエピタキシャル厚さ
の均一性のレベルが向上する;ノズルの位置を確認する
ためにターゲットおよびポインターを配置する頻度を減
らすそのような装置が提供される;ノズル調整を行うた
めに器材を部分的に分解するか、ゆるめる必要を除去す
るそのような装置が提供される;反応チャンバー汚染
(即ち、不純物混合)の潜在性を減らすそのような装置
が提供される;バレル・リアクターを開くことなくノズ
ルを位置決めできるそのような装置が提供される;高度
に再現性を有するノズル位置決めを可能にするそのよう
な装置が提供される;小さくて正確なノズル位置調整を
可能にするそのような装置が提供される;そして、現在
のノズル位置に対してノズルの再配置を可能にするその
ような装置が提供される。
【0010】更に、いくつかの本発明の目的と特徴の中
で、高度に再現性があり正確な結果が得られるように可
変性ノズル・ポジショナまたは目盛によってノズルの向
きを調節するもの(graduated nozzle positioner)を
校正するための方法が提供されることに注意されたい。
【0011】
【課題を解決するための手段】手短に言うと、本発明の
ジェットアッセンブリは、ノズルおよび位置決めデバイ
スを含んで成る。ノズルは、選択的に供給源から反応チ
ャンバーに反応ガスのジェットを選択的に供給するため
に反応ガスの供給源と流体連絡状態でバレル・リアクタ
ーに装着できるようになっている。ノズルは、反応ガス
・ジェットが反応チャンバーに入る方向を選択的に変え
るためにバレル・リアクターに対して軸回転可能(pivo
table)である。位置決めデバイスは、反応ガス・ジェ
ットが反応チャンバーに入る方向を変えるためにバレル
・リアクターに対してノズルを軸回転させるようにノズ
ルに接続される。位置決めデバイスは、バレル・リアク
ターに対してノズルの位置を定量的に測定することを可
能にし、それにより、反応ガス・ジェットが反応チャン
バーに入る方向を選ぶためのノズルの狙い付けを再現性
良く行うことができる。
【0012】もう一つの要旨において、本発明の装置
は、ノズル、コネクターおよび多軸または複合軸ステー
ジ(multi-axis stage)を含んで成る。ノズルは、反応
ガス・ジェットが反応チャンバーに入る方向を選択的に
変えるために第1および第2の回転軸の回りでバレル・
リアクターに対して軸回転可能である。第2の軸は、一
般に第1の軸に対して一般的に(またはほぼ)垂直であ
る。コネクターは、ノズルに接続されて、また、反応チ
ャンバーから外向きに延び、コネクターの動きに応じて
ノズルをバレル・リアクターに対して軸回転するように
なっている。ノズルをバレル・リアクターに取り付ける
場合、複合軸ステージは、反応チャンバーの外部に配置
され、第1および第2のスライダー・ユニットを含む。
第1のユニットはコネクターに接続され、第2のユニッ
トはバレル・リアクターに接続される。第1のユニット
により、第2の軸の回りでノズルを軸回転するように第
1の面または平面においてバレル・リアクターに対して
コネクターが動くことができる。第2ユニットにより、
第1の軸の回りでノズルを軸回転するように第2の面ま
たは平面においてバレル・リアクターに対してコネクタ
ーが動くことができる。
【0013】更にもう一つの要旨において、本発明はバ
レル・リアクターのノズルの狙いを最適に定める(ノズ
ルのエイミングを最適に行う)方法を含む。この方法
は、バレル・リアクター内の第1のターゲット部位に向
けてノズルの狙いを定め、ノズルを第1のターゲット部
位から離れた第2のターゲット部位に向けてノズルを所
定量軸回転させ、第1と第2のターゲット部位との間で
の距離を測定し、それにより、現在と所望の反応ガス供
給部位との間の距離に対してノズルの移動を相関する校
正係数(calibration factor)を得ることを含んで成
る。他の目的と特徴は、あるものについては明白であ
り、また、あるものについては本明細書にて以下に指摘
する。
【0014】
【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を参照し
て好ましい態様を説明する。図1は、ウェハーWの一方
の面にCVD法を用いて半導体物質の層を形成する場合
に使用するバレル・リアクターを一般に10により示
す。バレル・リアクターが、12によって一般に示さ
れ、反応チャンバー(室)14を規定するシェルを含
み、チャンバー内では、ウェハーWが、CVD法のため
に配置されている。シェルは、石英製の逆ベル・ジャー
(逆ベル型のジャー)または反応チャンバー用容器2
0、ガスリング22およびシール・プレート24を含ん
で成る。
【0015】リフト・アッセンブリ(一般に30より示
される)が、反応チャンバー14の上に配置され、石英
ハンガー32および5つの側面を有する、ケイ素被覆グ
ラファイト・サセプター34を上下してベル・ジャーの
外から中に、また中から外に入れたり出したりする。サ
セプター34は、ハンガー32からぶらさがる。サセプ
ター34は、各側壁に3つの垂直に垂直に配置された窪
み部分36を有し、各側壁は150ミリメートル(mm)
の半導体ウェハーWを保持する寸法である。サセプター
34の側壁が、底に向かってわずかに外向きのテーパを
有し、ウェハーWが、サセプターに対して座して、重力
によって適当な状態に保たれる。さらに、このテーパー
は、ガスが下方へサセプター34とベル・ジャー20と
の間で下向きに流れる場合、境界層効果(boundary lay
er effect)を減らすことによってエピタキシャル層厚
さの均一性を改善する。本発明の範囲から逸脱すること
なく、サセプター34が異なる数の側壁およびウェハー
用窪みを有することができて、異なる寸法のウェハー用
に構成できることが理解されよう。
【0016】シール・プレート24を支持するキャップ
40は、サセプター34の上に配置される。キャップ4
0に接続されたリフト・アーム42によりキャップを上
下でき、ベル・ジャー20に関して、シール・プレート
24、ハンガー32およびサセプター34上下できる。
ハンガー32およびサセプター34をそれらの長手方向
軸の回りで回転するための駆動アッセンブリ44と駆動
アッセンブリを制御するためのコントロール部46は、
キャップ40の頂部に位置する。キャップ40を通して
接続されたパージガスライン48は、シール・プレート
24と駆動アッセンブリ44に、パージガスを供給す
る。上に述べたようなバレル・リアクター10の構造
は、半導体工業においては周知である。従って、概要的
なその説明、特徴、および操作を説明する。
【0017】図2において示されるように、ガスリング
22は、リングの対向側で水平にガスリングを通って延
びる2つのジェット・ポート・キャビティ(ジェット用
入口空隙部)50を含む。キャビティ50の各々は、半
径方向に関して斜めの方向でガスリング22を通って延
びる。更に、キャビティの各々から周方向におよそ90
゜離れた点Pにおいて、それらのキャビティの中心線が
途中で交差するように、キャビティ50は向き決めされ
ている。ガス注入ジェット・アッセンブリ(一般に52
によって示される)は、ジェット・ポートキャビティ5
0の各々において、部分的に受容される。反応ガスは、
CVD法プロセスの間、これらのジェット・アッセンブ
リ52を通して反応チャンバー14に供給される。
【0018】図3は、ガス注入ジェット・アッセンブリ
52を示す。ノズル(一般に60で示される)は、アッ
センブリ52の内側の端部(図3で示す場合は左向き
に)に配置される。内側チューブ状ボディ62において
ノズル60は保持され、そのボディ62は外側チューブ
状ボディ64に締結され、そのボディ64はその外側の
端部に付けられたフレキシブル・ベローズ(蛇腹状部
材)66を有する。内側および外側ボディ(62および
64)とベローズ66は、一緒にノズルハウジングアッ
センブリを形づくる。ステム(stem)の形のコネクター
68は、ノズル60から70によって一般的に示される
位置決めデバイスまで外向きに延びる。コネクター68
は、1フィートまたはそれ以上と長くしてもよい。
【0019】内側および外側ボディ62および64は結
合ナット72によって接合される。内側ボディ62の溝
に入られたO−リング74は、内側と外側ボディ(62
と64)との間で、界面を封止する。ガスリング22の
ジェット・ポート・キャビティ50内部のねじと対にな
ってジェット・アッセンブリ52に付けるために、内側
ボディ62は、その内側端部の近くで、ねじ付き外側部
分76を有する。第2のO−リング78は、ガスリング
と対応するジェット・アッセンブリ52との間の界面を
封止するために内側ボディ62とガスリング22との間
で閉じ込められる。図4において最もうまく示されるよ
うに、対向する球面のブッシング(spherical bushing
s)90および92はノズル60を保持するために内側
ボディ62の内側端部内に配置された球面のブッシング
・アッセンブリを形づくる。スプール(spool)96
は、ブッシング92の外側端部と接触し、ねじ付き保持
部材98は、内側ボディ62の内側直径のねじ部と係合
し、ブッシング・アッセンブリおよびスプールをボディ
内で所定状態に保持する。
【0020】再び図3を参照すると、外側ボディ64
は、その側面を通って延びるポート(口部分)100を
有し、ポートは、ジェット・アッセンブリ52に反応ガ
スを供給するためにライン104(図1)と連絡するた
めの取付け部品102を含む。ベローズ66は、対向す
る球面のブッシング112および114を有する第2の
ブッシング・アッセンブリを保持するためのその外側端
部の円筒状の部分110および締結部材108によりベ
ローズ66を外側ボディ64に付けるためのその内側端
部のフランジ106を含む。ねじ付き保持部材118
は、そのブッシング・アッセンブリをベローズ66内で
所定状態で保持するためにベローズの円筒状の部分11
0の内部の直径上のねじにねじ込まれる。
【0021】ノズル60が、チューブ状セクション12
0(図4)を有し、これは、反応チャンバー14にジェ
ットとして反応ガスを導入する。球面のジャーナル(jo
urnal)122が、チューブ状セクション120の外側
端部で形づくられて、内側ボディ62において対向する
球面のブッシング90と92との間で形成され、それに
よりノズル60と内側ボディの間の界面を封止する、そ
して、ノズル・ハウジング・アッセンブリ内でノズルが
軸回転(ピボット)できるようになる。コネクターステ
ム68は、チューブ状セクション120に対向してジャ
ーナル122と一体に形づくられる。ステム68は、こ
のステムからジャーナル122およびチューブ状セクシ
ョン120を通って延びる内部パス124を含む。オリ
フィス126は垂直にステム68を通って延びて、ノズ
ル・ハウジングと内部パス124との間で流体連絡を提
供し、ハウジング・アッセンブリの内部からノズルのチ
ューブ状セクション120に反応ガスを導き、その結
果、反応ガスは反応チャンバー14に入ることができ
る。他の向きも本発明の範囲内に含まれるが、両方のジ
ェット・アッセンブリ52のオリフィス126が相互に
関して同様に向き決めされるとき、均一なエピタキシャ
ル層厚さが達成されることが見い出された。好ましく
は、オリフィス126のセンターライン軸が垂直となる
ように、両方のジェット・アッセンブリ52のステム6
8が向きを定められる。ステム68がバレル・リアクタ
ー10に対してノズルを軸回転するように位置決めデバ
イス70に接続され、それにより、反応ガス・ジェット
が反応チャンバー14に入る方向が変わる。第2のブッ
シング・アッセンブリ110の内部に配置された球面ベ
アリング128は、滑動可能にコネクター68を受容す
る。このベアリング128はブッシング・アッセンブリ
110内部でピボット可能であり、そのため、ノズル6
0がブッシング・アッセンブリ90内部の球面ジャーナ
ル122の回りで軸回転するとき、ベアリングは拘束し
ない。ステムとベアリング128との間のO−リング1
30が、この2つの間の界面を封止する。
【0022】図3および5を参照すると、位置決めデバ
イスは、水平移動のために向きを定められた第1のスラ
イダーユニット(slider unit)140および第1のユ
ニットに連結されて垂直移動のために向き決めされた第
2のスライダーユニット142を含む複合(または多
軸)ステージ(multiple axis stage)を有して成る。
コネクター68が、第1のスライダーユニット140
に、そして、第2のスライダーユニットがベース144
に接続され、このベースはバレル・リアクター10を囲
むテーブル146(図1)に取り付けられ、その結果、
第1および第2スライダーユニットを動かすと、反応チ
ャンバー14に対して、ノズル60が移動する。スライ
ダーユニットの各々は、その向きを除いて実質的に同じ
である。
【0023】第1スライダーユニット140は、一般に
チャンネル形状の部分または溝状部分(channel-shaped
portion)150およびチャンネル形状部分のチャンネ
ル内に受容された矩形の部分152を含む。一対の保持
器またはケージに入れられた線状のボール・ベアリング
・アッセンブリ(caged linear ball bearing assembl
y)154(ケージ部は図5に示す)は、チャンネルの
対向側面(図示せず)および対向側面に面する矩形の部
分152の側面において形成された溝で動く。留め具1
58によって第1スライダーユニット140の矩形の部
分154に固定的に取り付けられたブラケット(bracke
t)156は、球面ベアリングおよびブッシング・アッ
センブリ160を支持し、これはブラケットの下方へ突
出している部分162の下側の端部を通ってねじ留めさ
れている。コネクター68は、ベアリングおよびブッシ
ング・アッセンブリ160の自由端で開口部を介して受
容され、これにより、コネクター68とブラケット15
6との間で万能(または自在)ピボット運動(universa
l pivoting motion)を可能にする。
【0024】押し付けプレート(thrust plate)164
は、矩形の部分152の左の端(図5で見た場合)に固
定的に接続される。押し付けプレート164から延びて
いる2つの案内ロッド166は、チャンネル形状部分1
50内に滑動的に受容される。案内ロッド166内部の
コイルばね(図示せず)は、図5で示す場合では矩形の
部分152を右にバイアスさせる。押し付けプレート1
64の最上部から右に突出するトング(tongue)168
は長手方向スロット(図示せず)を有し、これを通って
位置決めファスナー170がチャンネル形状部分150
内に受容される。位置決めファスナー170が締結され
ない限り、トング168は押し付けプレート164と共
にチャンネル形状部分150のエンドプレート172に
対して動く。矩形部分およびチャンネル形状部分(15
0および152)はファスナー170を締めることによ
って相互に所定状態で固定できる。
【0025】第1スライダーユニット140のチャンネ
ル形状部分150のエンドプレート172に取り付けた
マイクロメーター(測微計)174は、エンドプレート
を通って延びて、矩形の部分152の押し付けプレート
164に埋め込まれた硬質の球面ベアリング176に係
合する。測微計174は、ベアリング176にも押し付
けプレート164にも接続されていない。しかし、案内
ロッド内部のコイルばねが、測微計に対してベアリング
をバイアスさせ、チャンネル形状部分および矩形部分
(150および152)は、同じく矩形の部分を右にバ
イアスする(図5の場合)板ばね178によって相互に
接続され、硬質ベアリング176を測微計174の端部
との接触状態で維持する。
【0026】測微計174は、ノブ184を回すことに
よりケーシング182に対してスクリュー(screw)1
80を引き出すか引っ込めることができる、スクリュー
180を有している通常の副尺付きの測微計である。ノ
ブおよびケーシングのバーニヤ(副尺)目盛(186お
よび188)により、ケーシング182に対するスクリ
ュー180の位置の正確な量的測定または決定ができ
る。測微計174のノブ184を時計回り(図5におい
て右から見た場合)に回すならば、スクリュー部分18
0がケーシング182から延びて、それにより、チャン
ネル形状部分に対して左に押し付けプレート164(そ
して、それゆえに、矩形の部分152)を押す。測微計
174がケーシング182内にスクリュー部分180を
引き込むために逆時計回りに回されるとき、板ばね17
8は矩形の部分152を右に動かすように作用する。第
1スライダーユニット140の矩形の部分152がコネ
クター68に接続されているので、測微計174が回さ
れる場合、球面のジャーナル122の中心部を通過する
垂直軸の回りでノズル60が軸回転し、正確にノズルの
向きを水平面にて定める。
【0027】第2スライダーユニット142は、第1ユ
ニット140と実質的に同じ構造である。しかし、第2
ユニット142は、図5における第1ユニット140の
状態から反時計回りに90゜回した状態の向きである。
第2ユニット142は一般にチャンネル形状部分190
およびチャンネル形状部分のチャンネル内に受容された
矩形の部分192を含む。一対のケージに入れられた線
状のボールベアリング(図示せず)は、矩形の部分19
2をチャンネル形状部分190に対して滑動的に連結す
る。第1ユニット140のチャンネル形状部分150
は、第2ユニットの矩形の部分と共に第1ユニットが一
緒に垂直方向に動くように、第2ユニット142の矩形
の部分192に固定的に接続される。第1ユニット14
0に接続されたブラケット156に接続されるコネクタ
ー68は、第2ユニット142の矩形の部分192と共
に垂直に動く。第2ユニット142のチャンネル形状部
分190が、バレル・リアクター10を囲むテーブル1
46(図1)に付けられたベース144に取り付けられ
る。
【0028】第2ユニット142の矩形の部分192の
下側の端で、押し付けプレート202は、矩形の部分に
固定的に接続される。押し付けプレート202から上方
へ延びている案内ロッド204は、チャンネル形状部分
190に滑動可能に受容される。案内ロッド204内の
コイルばね(図示されず)は、矩形の部分192を上方
にバイアスさせる。押し付けプレート202の左の端
(図5の場合)から上向きに突出するトング206が、
縦長のスロット208(図3)を有し、これを通って、
位置決めファスナー210が、チャンネル形状部分19
0に固定したエンドプレート212の左の端内に受容さ
れる。位置決めファスナー210が締結されない限り、
トング206は押し付けプレート202と共にチャンネ
ル形状部分190のエンドプレートに対して動く。第2
ユニット144の矩形部分192およびチャンネル形状
部分190は、それぞれ、位置決めファスナー210を
締結することにより、相互に対して所定のように固定で
きる。
【0029】第2のスライダーユニット142のチャン
ネル形状部分190のエンドプレート212の上に取り
付けられた第2の測微計214は、このエンドプレート
を通って延びて、矩形の部分192の押し付けプレート
202に埋め込まれた硬質の球面ベアリング216に係
合する。測微計214はベアリング216にも押し付け
プレート202にも、接続されない。しかし、案内ロッ
ド内部のコイルばねは測微計に対してベアリングをバイ
アスさせる。チャンネル形状部分190および矩形の部
分192は、上方へさらに矩形の部分をバイアスする板
ばね218によって相互に連結され、硬質のベアリング
216が測微計214の端と一定の係合状態で維持され
る。
【0030】第2の測微計(一般に214で示される)
は、ノブ224を回すことによってケーシング222内
で回転してスクリューを本ケーシングから出し入れでき
るスクリュー220を有する通常のバーニヤ測微計であ
る。ノブとケーシングのバーニヤ目盛226および22
8は、ケーシング222に対するスクリュー220の位
置の正確な量的測定を可能にする。本発明の範囲から逸
脱することなく、他のタイプの測微計および/またはア
クチュエーター、例えばデジタル電子マイクロメータ
を、好ましい態様の手動のアナログ型の第1および第2
の測微計174および214の代わりに用いることがで
きることが考えられる。第2の測微計214のノブ22
4が時計回りに(上から見た場合)回すと、スクリュー
220はケーシング222から延びて、チャンネル形状
部分190に対して下向きに押し付けプレート202を
(そして、それゆえに、矩形の部分192を)押す。第
2の測微計214がケーシング222内にスクリュー2
20を引き込むように回される場合、板ばね218およ
び案内ロッド204内部のコイルばねは矩形の部分19
2を上方に動かすように作用する。このように、第1ユ
ニット140およびコネクター68が第2ユニット14
2の矩形の部分192と共に一緒に垂直移動するように
取り付けられているので、第2の測微計214を回すこ
とによって垂直面におけるノズル60の非常に正確なピ
ボット回転がなしとげられることが判る。
【0031】このように構成すると、ノズル60の方向
(従って、ガス・ジェットが反応チャンバー14に入る
方向)は、測微計ノブ184および224の各々を回す
ことによって調節することができる。各ガス注入アッセ
ンブリ52の第1の測微計174は、テーブル146に
対して第1のユニット140の対応する矩形の部分15
2を水平に動かすように調節でき、コネクター68を垂
直軸の回りで軸回転して水平面においてノズル60を調
節する。同じように、第2の測微計214は、テーブル
146に対して第2のユニット142を垂直に動かすよ
うに調節することができ、水平軸の回りでコネクター6
8を軸回転して、垂直面においてノズル60を調節す
る。第1および第2のスライダーユニット(140およ
び142)の運動を組み合わせることによって、ノズル
60は、キャビティ50のセンターラインに対して垂直
な面にあればどこにあるターゲット(ノズルおよびスラ
イダーユニットの動く範囲内で)に対しても狙いを定め
ること(エイミング、aiming)ができる。これらの双方
のノズルの調整は、サセプター34に沿った垂直方向に
おける物質の厚さのウェハー内およびウェハー間の均一
性に影響を及ぼす。測微計が目盛186、188、22
6および228を含むので、位置決めは再現性があり、
垂直厚さの均一性の精密なコントロールを達成できる。
【0032】ノズル60の狙いを定めたなら、バレル・
リアクターの反応チャンバー14に反応ガスを供給する
準備は完了する。反応ガスは、入口100通って各ノズ
ルハウジングアッセンブリに入り、オリフィス126を
通って、内部パス124に入る。ノズル60は、反応チ
ャンバー14にジェットとしてガスを導入する。各ノズ
ルからのジェットが、点P(図2)で衝突し、理想的に
は、ジェットの質量流量(mass flow rate)が等しい場
合には、ジェットの周方向速度成分がなくなる。ガス
は、十分に混合した後、サセプター34と反応チャンバ
ー14の内側の隔壁の間を一般に下方に向かってサセプ
ター内に保持されたウェハーWの露出面の上を移動す
る。
【0033】定期的に装置を校正(キャリブレーショ
ン)するために、従来の技術の欄において説明した従来
の調整方法のために使われるのと同様のターゲット・グ
リッドを、ジェットが理想的に導入されるべき反応チャ
ンバー14に配置する。従来技術の方法と同様に、チュ
ーブ状のポインター(図示せず)をノズルの端部に配置
する。測微計174ならびに214を調節して、ポイン
ターをターゲット・グリッドの中央と整列させ、それぞ
れの目盛186、188、226および228の位置を
読み取って記録する。次に、中央のターゲット点から予
め定められた距離(例えば、5mm)だけ右または左の所
に位置する第2ターゲット点とポインターが整列するよ
うに測微計174を調節し、目盛186および188の
位置を再び読み取って記録する。同じように、測微計1
74を調節して中央ターゲット位置に戻し、測微計21
4は、中央ターゲット点の直上または直下、予め定めら
れた距離に位置する第3のターゲット点とポインターが
整列するように調節され、目盛の位置226および22
8を読み取って記録する。ノズル・グリッド位置と測微
計読みとの間の相関係数を計算することができる、それ
によって、ノズル移動は測微計の延伸または前進および
収縮または後退に精密に相関させることができる。例え
ば、ポインターが2つのターゲットグリッドユニットを
移動する場合に第1の測微計174を10ユニット動か
すなら、ターゲットの面における所望のノズル移動の1
ユニットについて測微計を5ユニットを動かす。このよ
うにして、オペレーターは、測微計の設定値を得るため
に相関式を用いて常套のグリッドユニットを用いること
ができる。
【0034】一旦校正を行えば、反応チャンバー20の
交換のような、装置変更が行われるまで、再校正は必要
でない。従って、オペレーターは、リアクター10を開
いてターゲット・グリッドとポインターを配置すること
なく、ジェット位置を確認するために、簡単に測微計設
定をチェックすることができる。厚さの変動に気付いた
ならば、反応チャンバーの外側にある測微計を調節する
ことによって位置を少し変更してよい。長いコネクター
長さと測微計により行える精密調整のために、非常に正
確で再現性のあるノズル調整ができる。本発明の装置
は、オペレーターのミスによる後処理および従来の技術
の欄にて説明した繊細なノズル調整手順の問題を解消す
る。ノズル調整が部分的にジェット・アッセンブリを分
解することを含まないので、調節は容易かつ速く行うこ
とができ、停止時間を減らすことができる。それに加え
て、ポインターおよびターゲットを時々配置するだけで
あり、またジェット・アッセンブリの分解に新しい手順
を必要としないので、反応チャンバーに不純物が入る機
会が減る。
【0035】上記を考慮すると、本発明のいくつかの目
的が達成され、他の有益な結果が得られることが判る。
本発明の範囲から逸脱することなく、上述の構成におい
て種々の変更は可能であり、上記の明細書に含まれてい
るか、添付図面において示された全ての事項は例であっ
て、制限する意味ではないことを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 バレル・リアクターの部分的な模式的斜視図
である。
【図2】 ガスリングとガス・インジェクター・ジェッ
ト・アッセンブリの上面図である。
【図3】 ジェット・アッセンブリと多軸ステージの部
分的に断面図で示した部分側面図である。
【図4】 図3のジェット・アッセンブリの内側の端部
の拡大部分断面図である。
【図5】 多軸ステージの後部立面図である。
【符号の説明】
10…バレル・リアクター、14…反応チャンバー、2
0…反応チャンバー容器、22…ガスリング、24…シ
ール・プレート、30…リフト・アッセンブリ、32…
石英ハンガー、34…サセプター、36…窪み部分、4
0…キャップ、42…リフト・アーム、44…駆動アッ
センブリ、46…コントロール部、48…パージガスラ
イン、50…ジェット・ポート・キャビティ、52…ガ
ス注入ジェット・アッセンブリ、60…ノズル、62…
内側チューブ状ボディ、64…外部チューブ状ボディ、
66…フレキシブル・ベローズ、68…コネクター、7
0…位置決めデバイス、72…結合ナット、74,7
8,130…O−リング、76…ねじ付き外側部分、9
0,92,112,114…ブッシング、96…スプー
ル、98…ねじ付き保持部材、100…ポート(D)、
102…取付け部品、104…ライン、106…フラン
ジ、108…締結部材、110…円筒状部分、118…
ねじ付き保持部材、120…チューブ状セクション、1
22…ジャーナル、124…内部パス、126…オリフ
ィス、128…球面ベアリング、140…第1スライダ
ーユニット、142…第2スライダーユニット、144
…ベース、146…テーブル、150,190…チャン
ネル形状部分、152,192…矩形の部分、154…
ボール・ベアリング・アッセンブリ、156…ブラケッ
ト、158…留め具、160…ブッシング・アッセンブ
リ、162…突出部分、164,202…押し付けプレ
ート、166,204…案内ロッド、168,206…
トング、170,210…位置決めファスナー、17
2,212…エンドプレート、174,214…マイク
ロメーター、176,216…ベアリング、178,2
18…板ばね、182,222…ケーシング、184,
224…ノブ、180,220…スクリュー、186,
188,226,228…バーニヤ、208…スロッ
ト。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バレル・リアクターの反応チャンバー
    に、その反応チャンバー内に含まれた半導体ウェハーの
    上へ物質を蒸着するための化学蒸着(CVD)プロセス
    の間、反応ガスをその供給源から供給するためのジェッ
    ト・アッセンブリであって、 反応チャンバーにおいて化学蒸着プロセスを行うため
    に、反応ガス供給源から反応チャンバーに反応ガスのジ
    ェットを選択的に供給するために、反応ガスの供給源と
    流体連絡状態でバレル・リアクターに装着されるように
    なっているノズルであって、反応ガス・ジェットが反応
    チャンバーに入る方向を選択的に変えるようにバレル・
    リアクターに対して軸回転可能なノズル、および反応ガ
    ス・ジェットが反応チャンバーに入る方向を変えるため
    にバレル・リアクターに対してノズルを軸回転させるた
    めにノズルに接続された位置決めデバイスであって、バ
    レル・リアクターに対するノズルの位置の定量的な測定
    を可能にし、それにより、反応ガス・ジェットが反応チ
    ャンバーに入る方向を選ぶためにノズルの再現性のある
    狙い付けを可能にするデバイスを有して成るアッセンブ
    リ。
  2. 【請求項2】 位置決めデバイスは、バレル・リアクタ
    ーに対するノズルの位置に関連する数値を提供するよう
    に構成される請求項1のジェット・アッセンブリ。
  3. 【請求項3】 位置決めデバイスの移動に応じてノズル
    を軸回転するために、ノズルおよび位置決めデバイスに
    接続されたコネクターを更に含んで成る請求項1のジェ
    ット・アッセンブリ。
  4. 【請求項4】 位置決めデバイスは、第1および第2の
    回転軸の回りで独立して、バレル・リアクターに対して
    ノズルを軸回転するようになっている複合軸ステージを
    含んで成り、第2軸は第1軸に対して一般的に垂直であ
    る請求項3のジェット・アッセンブリ。
  5. 【請求項5】 ステージは、第1および第2のスライダ
    ーユニットを含み、第1ユニットはコネクターに接続さ
    れ、第2ユニットはバレル・リアクターに接続され、第
    1ユニットは第1面においてバレル・リアクターに対し
    てコネクターが動くことを可能にし、それにより、ノズ
    ルを第2軸の回りで軸回転させ、第2ユニットは第2面
    においてバレル・リアクターに対してコネクターが動く
    ことを可能にし、それにより、ノズルを第1軸の回りで
    軸回転させる請求項4のジェット・アッセンブリ。
  6. 【請求項6】 ステージは、再現性をもって、反応ガス
    ・ジェットが反応チャンバーに入る方向を確定するため
    に、バレル・リアクターに対してコネクターの位置を決
    定するために少くとも1つのマイクロメーターを含む請
    求項5のジェット・アッセンブリ。
  7. 【請求項7】 バレル・リアクターの反応チャンバー
    に、その反応チャンバー内に含まれる半導体ウェハーの
    上へ物質を蒸着するために化学蒸着プロセスの間、反応
    ガスをその供給源から供給するためのジェット・アッセ
    ンブリであって、 反応チャンバーにおいて化学蒸着プロセスを行うため
    に、反応ガス供給源から反応チャンバーに反応ガスのジ
    ェットを選択的に供給するために、反応ガスの供給源と
    流体連絡状態でバレル・リアクターに装着されるように
    なっているノズルであって、反応ガス・ジェットが反応
    チャンバーに入る方向を選択的に変えるように第1およ
    び第2の回転軸(第2の回転軸は第1の回転軸に対して
    一般的に垂直)の回りでバレル・リアクターに対して軸
    回転可能なノズル、およびコネクターの動きに応じてバ
    レル・リアクターに対してノズルを軸回転させるため
    に、ノズルに連結されて、反応チャンバーから外向きに
    延びるコネクター、およびノズルをバレル・リアクター
    に装着する場合に、反応チャンバーの外部に配置される
    複合軸ステージであって、第1および第2スライダー・
    ユニットを含み、第1ユニットはコネクターに接続さ
    れ、第2ユニットは、バレル・リアクターに接続され、
    第1ユニットは第1面においてバレル・リアクターに対
    してコネクターが動くことを可能にし、それにより、ノ
    ズルを第2軸の回りで軸回転させ、第2ユニットは第2
    面においてバレル・リアクターに対してコネクターが動
    くことを可能にし、それにより、ノズルを第1軸の回り
    で軸回転させるステージを含んで成るアッセンブリ。
  8. 【請求項8】 ステージは、反応ガス・ジェットが反応
    チャンバーに入る方向を再現性をもって確定するため
    に、バレル・リアクターに対してコネクターの位置を測
    定するために少くともひとつ測微計を含むセットとして
    の請求項7のジェット・アッセンブリ。
  9. 【請求項9】 化学蒸着プロセスによってバレル・リア
    クター内部に含まれた半導体ウェハー上に物質を蒸着す
    るためにバレル・リアクターのノズルの狙いを最適に定
    める方法であって、 バレル・リアクター内の第1のターゲット部位に向かっ
    てノズルの狙いを定めること第1のターゲット部位から
    間隔を置いた第2のターゲット部位にノズルを向けるた
    めにノズルを所定量軸回転させること、および第1と第
    2のターゲット部位との間の距離を測定して、それによ
    り、現在と所望の反応ガス供給部位の間の距離に対して
    ノズルの移動量を相関させる校正係数を得ることを含ん
    で成る方法。
  10. 【請求項10】 第1の反応ガス供給部位に向かって狙
    いをつけたノズルを用いてバレル・リアクターを付着サ
    イクルで運転すること最適化された物質付着をもたら
    す、第1供給部位と第2反応ガス供給部位との間の距離
    を決定すること校正係数を乗じた第1と第2の反応ガス
    供給部位の間の決定した距離に相当する量だけノズルを
    軸回転させることを更に含んで成る請求項9の方法。
JP9120802A 1996-05-10 1997-05-12 バレル・リアクター・ノズルの狙いを定めるための方法及び装置 Withdrawn JPH1072282A (ja)

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