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発明の名称 半導体製造装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−140077(P2001−140077A)
公開日 平成13年5月22日(2001.5.22)
出願番号 特願平11−321562
出願日 平成11年11月11日(1999.11.11)
代理人
発明者 水流 元
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】真空チャンバーと、該真空チャンバー内に設けたウェーハ搭載用サセプターと、該サセプターに対向して設けた上部電極と、前記サセプターおよび上部電極間の空間に反応ガスを供給するガス供給手段とからなる半導体製造装置において、前記ガス供給手段は、前記上部電極およびサセプター間の空間を通して水平方向に配設されたガスパイプからなり、このガスパイプの両側面に水平方向にガスを噴出する複数のノズル孔を並列して形成したことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項2】前記ガスパイプは、前記サセプターの上面中央部を通過する直管からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体製造装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置に関する。より詳しくは、真空チャンバー内で反応ガスを供給しながら複数枚のウェーハ上に成膜処理を施すバッチ式平行平板型の半導体製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて、ウェーハ上への薄膜形成やパターン形成のためにCVD装置やドライエッチング装置等の半導体製造装置が用いられる。このような半導体製造装置においては、半導体回路の集積度(緻密度)の向上に伴い、ウェーハ表面に付着する不純物パーティクルやダストを極力減少させる必要がある。
【0003】図4は、従来の半導体製造装置の断面図である。この例はバッチ式平行平板型のプラズマCVD装置1を示し、反応室を構成する例えば略円筒形状(筒軸は垂直方向)の真空チャンバー2とこれに隣接するロードロック室3とからなる。ロードロック室3と真空チャンバー2との間には扉4が設けられる。真空チャンバー2は、排気口6に接続された真空配管5を通して図示しない真空ポンプに接続される。
【0004】真空チャンバー2内には、下部電極を構成する円板形状のサセプター7が設けられ、このサセプター7上に複数枚のウェーハ8が搭載される。このサセプター7の上面に対向して上部電極9が設けられる。上部電極9の背面側およびサセプター7の下面側のチャンバー床面は保護用およびプラズマを電極外部に発散させないようにするための石英板10,11で覆われる。さらに、上部電極9およびサセプター7の周囲はシールド板12で囲われる。
【0005】サセプター7の側面に隣接して、このサセプター7と上部電極9との間のプラズマ発生空間Pに反応ガスを供給するためのガスパイプ13が設けられる。このガスパイプ13は、図5に示すように、CVDプロセスによる成膜反応用の反応ガスバイプ13aと、各成膜プロセス後あるいは定期的にクリーニングを行うためのエッチングガスパイプ13bの2本のガスパイプ13a,13bで構成されている。各ガスパイプ13a,13bの先端部には、前記サセプター上面の空間Pに向けて開口する水平なスリット(図示しない)が形成され、反応ガスまたはクリーニングガスを噴出する。
【0006】このような構成のプラズマCVD装置1において、真空チャンバー2を所定の真空圧に維持して、反応ガスパイプ13aから所定の反応ガスを、矢印Aのように上部電極9とサセプター(下部電極)7間の空間Pに噴出しながら、両電極間に高周波電圧を印加する。これにより、両電極間の空間Pにプラズマを励起し、反応ガスをイオン化してサセプター7上のウェーハ8の表面に所定の薄膜を気相成長させて形成する。
【0007】クリーニング時またはエッチング時には、同様に所定の真空状態で、エッチングガスパイプ13bからクリーニングガス(エッチングガス)を供給してチャンバー内あるいはウェーハ表面をエッチングする。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の半導体製造装置においては、ガスパイプ13a(13b)がサセプター7の側面に立設され、側面の外部からサセプター上面の空間Pに向けて反応ガスを噴出するため、図5(B)に示すように、サセプター7の上面中央に向かうガス流Aに伴い、パイプ後側およびサセプター横側や下側等に向かって流速や方向が一定に定まらない流れ(矢印B,C,D,E,F)が不均一に発生する。このため、プラズマによるイオン化が不完全あるいは不均一になり、反応状態にムラが生じたり未反応あるいは不完全反応生成物が生じて、これらが石英板10,11やシールド板12その他真空チャンバー2内の壁面等に付着して、図6の斜線で示すように、堆積反応物14を形成する。このような堆積反応物14は、ダストの原因となり、ウェーハ表面に再付着して成膜品質を低下させ歩留りを低下させる。また、不均一なイオン化による未反応ガス等の微粒子がウェーハ表面に付着して曇状の膜となって正常な反応を阻害するとともに品質低下を来す。
【0009】本発明は上記従来技術を考慮したものであって、反応ガスを流れを均一に整流してサセプター上面で均一な反応状態を形成して未反応ガスやムラ状態の反応生成物の付着堆積を抑制し、ダストの発生を低下させてウェーハ上への成膜品質の向上を図った半導体製造装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、本発明では、真空チャンバーと、該真空チャンバー内に設けたウェーハ搭載用サセプターと、該サセプターに対向して設けた上部電極と、前記サセプターおよび上部電極間の空間に反応ガスを供給するガス供給手段とからなる半導体製造装置において、前記ガス供給手段は、前記上部電極およびサセプター間の空間を通して水平方向に配設されたガスパイプからなり、このガスパイプの両側面に水平方向にガスを噴出する複数のノズル孔を並列して形成したことを特徴とする半導体製造装置を提供する。
【0011】この構成によれば、サセプター上面の空間に配設されたガスパイプから、その水平方向の両側の複数のノズル孔を通して整流された反応ガスがサセプター上面全体に均一に供給され、ウェーハ上への成膜の均一性が向上するとともに、ウェーハ表面の曇がなくなり成膜の品質が向上し、また、真空チャンバー内に付着する反応堆積物が減少して不純物パーティクルやダストの発生が抑制され歩留りの向上が図られる。
【0012】好ましい構成例では、前記ガスパイプは、前記サセプターの上面中央部を通過する直管からなることを特徴としている。
【0013】この構成によれば、サセプターと上部電極間の空間内でサセプター上面中央部を通過する直管のガスパイプを設けることにより、簡単な構造でサセプター上面に均一にガスを供給することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明の実施の形態に係る半導体製造装置の断面図である。
【0015】この実施形態は、前述の図4の例と同様にバッチ式の平行平板型のプラズマCVD装置1を示し、ガスパイプ15の構成が図4の例と異なって特徴を有するものである。プラズマCVD装置1の基本構成は図4の例と同様であり、反応室を構成する例えば略円筒形状(筒軸は垂直方向)の真空チャンバー2とこれに隣接するロードロック室3とからなる。ロードロック室3と真空チャンバー2との間には扉4が設けられる。真空チャンバー2は、排気口6に接続された真空配管5を通して図示しない真空ポンプに接続される。
【0016】真空チャンバー2内には、下部電極を構成する円板形状のサセプター7が設けられ、このサセプター7上に複数枚のウェーハ8が搭載される。このサセプター7の上面に対向して上部電極9が設けられる。上部電極9の背面側およびサセプター7の下面側のチャンバー床面は保護用およびプラズマを電極外部に発散させないようにするための石英板10,11で覆われる。さらに、上部電極9およびサセプター7の周囲はシールド板12で囲われる。
【0017】本実施形態においては、サセプター7と上部電極9との間の空間に反応ガス供給用のガスパイプ15が設けられる。このガスパイプ15は、サセプター7の側面の立上がり部15aと、サセプター7の上面の直管部15bからなる。直管部15bの先端は支持棒(又はパイプ)17により固定保持されサセプター7の上面の一定高さの位置に支持される。
【0018】ガスパイプ15の直管部15bには、図2に示すように、その水平方向の両側面(図2(C)の左右側面)に複数のノズル孔16が並列して形成される。各ノズル孔16は、例えば孔径が1mm程度でピッチが10mm程度に形成される。なお、これらのノズル孔16の径やピッチは、真空チャンバーの大きさや使用するガスの種類、流量等のプロセス条件に応じて適宜設定される。この場合、複数種類のガスパイプを予め準備し、プロセス条件に応じて適宜選定したり交換可能としてもよい。また、各ノズル孔16から均一な流量のガスが噴出するように、孔径やピッチを変え、例えば先端側のノズル孔ほど径を大きくしてもよい。
【0019】ガスパイプ15の立上がり部15aと直管部15bは、適度な湾曲度をもった曲り部19を介して連結される。この曲り部19は例えばR=10mm程度とする。このような曲率半径で連続させることにより、ガスの流れが円滑になり、パイプ内面に未反応ガスや反応生成物が付着堆積することが防止される。
【0020】さらに、直管部15bの先端の下部にガス逃し孔18が形成される。このガス逃し孔18を設けることにより、反応ガスがパイプ先端に滞留してよどむことがなくなり、ガスの流れが円滑になるとともにパイプ内面への未反応ガスや反応生成物の付着堆積が防止される。
【0021】ガスパイプ15の直管部15bは、図3(A)に示すように、サセプター7の中央部を通ってその直径上の上面に配設される。このようなガスパイプ15の直管部15bの両側のノズル孔16から、同図(B)の矢印Sに示すように、反応ガスが整流されてサセプター7の上面に均一に噴射される。
【0022】真空チャンバー2内のクリーニングあるいはエッチング処理を行う場合には、使用するガス配管(図示しない)を切換えて、同じガスパイプ15を用いてエッチングガスを供給する。このようにガスパイプ15を共通化することにより、ガスパイプ15内部やノズル孔16部分の反応堆積物が効率よく除去され、ガスパイプへの未反応ガスや反応生成物の付着が防止されパーティクルやダストの発生が抑制される。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、サセプター上面の空間に配設されたガスパイプから、その水平方向の両側の複数のノズル孔を通して整流された反応ガスがサセプター上面全体に均一に供給され、ウェーハ上への成膜の均一性が向上するとともに、ウェーハ表面の曇がなくなり成膜の品質が向上する。また、真空チャンバー内に付着する反応堆積物が減少して不純物パーティクルやダストの発生が抑制され歩留りの向上が図られる。




 

 


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