米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 化学;冶金 -> ソニー株式会社

発明の名称 常圧CVD法及びその装置
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2001−279447(P2001−279447A)
公開日 平成13年10月10日(2001.10.10)
出願番号 特願2000−92038(P2000−92038)
出願日 平成12年3月29日(2000.3.29)
代理人 【識別番号】100078145
【弁理士】
【氏名又は名称】松村 修
【テーマコード(参考)】
4K030
5F045
【Fターム(参考)】
4K030 CA04 EA05 EA06 EA11 FA10 GA14 JA09 KA41 KA45 LA15 LA18 LA19 
5F045 AA03 AC15 DP23 DQ12 EE14 EF01
発明者 野崎 寿之
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 被処理物を所定の温度に加熱しながら所定の速度で搬送し、該被処理物の表面にインジェクタから反応ガスを噴射して薄膜を成膜する常圧CVD法において、前記インジェクタの少なくとも下方に、前記被処理物の全面を覆い、不活性ガスを噴射するガス噴射口を備えたシールド装置を設けて、該シールド装置から噴射する不活性ガスにより被処理物の表面に噴射する前記インジェクタからの反応ガスの流量を微細に制御し、前記被処理物の表面に薄膜を成膜することを特徴とする常圧CVD法。
【請求項2】 被処理物を所定の速度で搬送する搬送装置と、前記被処理物を加熱する加熱装置と、該加熱装置により加熱された前記被処理物の表面に反応ガスを噴射するガス噴射口を備えた少なくとも一台のインジェクタと、該インジェクタの前記ガス噴射口からインジェクタの周面を巡り、前記インジェクタから噴射された反応ガスの内の未反応ガスを排気する排気ダクトと、前記インジェクタの少なくとも下面に配設され、その下方に搬送される被処理物の全面を覆い、不活性ガスを噴射するガス噴射口を備えたシールド装置とから構成されている常圧CVD装置において、前記シールド装置は、その内部空間が前記被処理物の搬送方向に対して横断する方向に所定の間隔で設けられた隔壁により複数の小空間に分割されていることを特徴とする常圧CVD装置。
【請求項3】 前記シールド装置の各小空間に不活性ガス供給口が設けられており、該各不活性ガス供給口が不活性ガス供給源に接続されていることを特徴とする請求項2に記載の常圧CVD装置。
【請求項4】 前記各不活性ガス供給口と前記不活性ガス源との間にマスフローコントローラが接続されていることを特徴とする請求項3に記載の常圧CVD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、半導体ウエハ、光ディスク、液晶表示装置の基板などの被処理物の表面に薄膜を常圧気相成長させるための常圧化学気相成長(CVD)装置に関し、特に、その排気ダクトに取り付けられ、未反応ガスによる反応生成物がそのインジェクタ及び周辺の排気ダクトに付着することを防止するとともに反応ガスの濃度を調整することができる不活性ガスシールド装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】先ず、図を参照しながら従来技術の常圧CVD装置を説明する。
【0003】図5は従来技術の常圧CVD装置の略線的な断面側面図、図6は図5に示した常圧CVD装置に配設されている不活性ガスシールド装置の斜視図、そして図7は改良型不活性ガスシールド装置の斜視図である。
【0004】なお、本明細書では、被処理物の一つとして半導体ウエハを採り上げて説明する。
【0005】半導体装置の製造工程において半導体ウエハの被処理面に薄膜を形成する成膜工程がある。その一つとして半導体ウエハの被処理面に反応ガスを導入して薄膜を形成するCVD(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長)法が用いられている。CVD法を応用した装置としては、常圧CVD装置、減圧CVD装置、プラズマCVD装置、光CVD装置などがあり、それぞれの特徴を生かした応用分野に使用されている。中でも、常圧CVDは真空装置などを必要としないため、その構造が比較的簡単であり、容易にかつ高速で成膜を行うことができ、生産性に優れているため、半導体装置の量産装置などに数多く使用されている。
【0006】図5にその一部の常圧CVD装置を概念的な断面側面図で示した。この常圧CVD装置1は、半導体ウエハの搬送装置2、加熱装置3、反応ガスのインジェクタ4、反応ガスの排気装置5、不活性ガスシールド装置10などから構成されている。
【0007】搬送装置2は半導体ウエハWをインジェクタ4と加熱装置3との成膜空間へ所定の速度で搬送するため搬送する搬送手段であって、不図示の駆動源によて回転駆動させられるチェーン、ベルトなどが用いられている。半導体ウエハWはこの搬送装置2にそれぞれ所定の間隔で取り付けられている複数のトレイホルダに、その搬送方向に対して垂直方向に所定の間隔で2枚づつ載置されて搬送される。
【0008】加熱装置3は板状に構成された電熱ヒータであって、インジェクタ4の下方に配設されており、これらの間に搬送装置2で所定の速度で搬送されてきた半導体ウエハWを所定の温度に加熱する装置である。
【0009】インジェクタ4は、ガス混合部41を中心に構成されており、このガス混合部41に反応ガスの素になる原料ガスを供給する複数のガス配管42、43、44と、下方に反応ガスを噴射するガス噴射口45を備えている。ガス混合部41は半導体ウエハWの表面に反応ガスに噴射する圧力を大きくするために複数枚の金属プレートが所定の狭い間隔で互いに平行に配列されて構成されている。そのガス混合部41には、ガス配管42、43、44を通じて、シランや酸素などの複数種の原料ガスがそれぞれ単独で供給され、反応ガスとして混合され、その反応ガスはガス噴射口45から、順次、搬送されてきている半導体ウエハWの被処理面にて吹き出す。このような構成、構造のインジェクタ4は、通常、常圧CVD装置に複数台、所定の間隔を開けて半導体ウエハWの搬送方向に配列されている。図5には、その1台のインジェクタ4のみを示した。
【0010】排気装置5は、インジェクタ4を覆うように配設されていて、インジェクタ4の下方周辺部からインジェクタ4の外周面を覆い、上方に延在する排気ダクト51を通じて、インジェクタ4のガス噴射口45から噴射された反応ガスの内の未反応ガスを排気ガスとして排気する装置である。
【0011】不活性ガス、例えば、窒素ガスを噴射する不活性ガスシールド装置(以下「Nシールド装置と記す)10はインジェクタ4の周辺及び排気ダクト51内に反応生成物が付着しないように機能する装置であって、排気ダクト51内に、インジェクタ4の下方から排気ダクト51の下方周面にわたって配設されている。このためNシールド装置10は、図6に示したように、半導体ウエハWの搬送方向に対して垂直な方向に延在するように配設されている浅いU字型の扁平な容器状の主シールド板110とこの両側方に僅かな間隔を開けて排気ダクト51内に配設されている一対の円弧面を備えた副シールド板120とから構成されている。主シールド板110も副シールド板120もガス噴射口112、122はステンレス、アルミニウム等の金網111、121で構成されている。主シールド板110への窒素ガスの供給は四隅に上方から接続されている配管113を通じて行われ、その金網111の目であるガス噴射口112から噴射される。それぞれの副シールド板120への窒素ガスの供給も、その両端上方から接続されている配管123を通じて行われ、そしてそれらの金網121の目であるガス噴射口122から噴射される。
【0012】成膜中は、これらの主シールド板110と副シールド板120とから窒素ガスを噴射し、未反応ガスとなった反応ガスが、前記のように排気ダクト51を通じて排気される間、これらの排気ダクト51やインジェクタ4の外周面などに反応生成物分となって付着するのを防止している。
【0013】このように構成された常圧CVD装置1を用いて半導体ウエハWの表面に所望の薄膜を成膜する場合には、先ず、不図示のそれぞれのトレイに2枚づつ半導体ウエハWを載置し、搬送装置2により、順次、所定の一定速度でインジェクタ4及び加熱装置3との間の成膜エリアに搬送される。そして加熱装置3により所定の温度、例えば、数100°C程度に加熱されて搬送されてきた半導体ウエハWの表面に複数台のインジェクタ4から前記のような反応ガスを吹き付けることにより、反応ガスが熱反応し、例えば、SiOの薄膜が成膜される。このインジェクタ4から噴き出す反応ガスは、その一部分のみしか半導体ウエハW上で反応しないため、残りの大部分の未反応の反応ガスはインジェクタ4の下方からインジェクタ4の外側面に流れ、排気ダクト51を上昇し、外部に排気される。
【0014】この成膜中、Nシールド装置10からは窒素ガスを噴射され、未反応ガスとなった反応ガスが、前記のように排気ダクト51を通じて排気される間、これらの排気ダクト51やインジェクタ4の外周面などに反応生成物分が付着するのを防ぎ、反応生成物の付着によって生じる不均一な膜厚の薄膜が成膜されないようにしている。
【0015】なお、未反応ガスの排気は不図示の設備で一定の静圧の下に制御されて行われていることを付言しておく。
【0016】しかし、この常圧CVD装置により形成される薄膜の膜厚の均一性が悪いといった問題点を抱えており、これまでにその問題点を改善するために種々の発明がなされてきた。例えば、インジェクタヘッドを回転させたり(特開平10−247645)、温度の制御方法を改善し、薄膜の厚みの均一性を向上させる方法(特開平9−22859)などが提案されている。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】しかし、搬送装置としてベルト、チェーンを用いて半導体ウエハを搬送する連続式の常圧CVD装置の場合、ガスラインが接続されているインジェクタを回転させるのは、その構造上難しく、温度制御を改善させたとしても、膜厚の均一性は反応ガスを如何に均一に噴射させるかというインジェクタの性能と排気ダクトに取り付けられているNシールド装置から如何に均一に窒素ガスを噴射させることができるかというNシールド装置の性能によるところが大きく、温度の均一性を多少改善しても効果は大きく現れない。
【0018】ところが、図5及び図6に示したNシールド装置10の主シールド板110の構造では、窒素ガスの導入口(配管113、122)の位置、形状が単純なため、窒素ガスの噴出圧力が主シールド板110の全面にわたって均一ではなかった。
【0019】この噴射圧力の均一性を改善するために、図7に示したように、主シールド板110の両側面に、下方部分に複数個のガス噴射口131が開けられたU字管130を挿入したNシールド装置10が提案されている(特許第2938070号)。
【0020】しかし、このような装置も、インジェクタ4自体の反応ガスの噴射の均一性を改善することは難しいために、成膜された薄膜の膜厚の均一性を完全に改善するには至っていない。薄膜の均一性を左右するのは、結局、インジェクタ4からのガスを如何に均一に噴射させることができるかということにかかっている。
【0021】本発明はこのような課題を解決しようとするものであって、インジェクタからの反応ガスをNシールド装置から噴射される窒素ガスで制御することにより、成膜される薄膜の均一性を向上させることができる常圧CVD装置を得ることを目的とするものである。
【0022】
【課題を解決するための手段】それ故、請求項1に記載の発明では、被処理物を所定の温度に加熱しながら所定の速度で搬送し、該被処理物の表面にインジェクタから反応ガスを噴射して薄膜を成膜する常圧CVD法において、前記インジェクタの少なくとも下方に、前記被処理物の全面を覆い、不活性ガスを噴射するガス噴射口を備えた不活性ガスシールド装置を設けて、その不活性ガスシールド装置から噴射する不活性ガスにより被処理物の表面に噴射する前記インジェクタからの反応ガスの流量を微細に制御し、前記被処理物の表面に薄膜を成膜する常圧CVD法を採って、前記課題を解決している。
【0023】また、請求項2に記載の発明では、被処理物を所定の速度で搬送する搬送装置と、前記被処理物を加熱する加熱装置と、該加熱装置により加熱された前記被処理物の表面に反応ガスを噴射するガス噴射口を備えた少なくとも1台のインジェクタと、該インジェクタの前記ガス噴射口からインジェクタの周面を巡り、前記インジェクタから噴射された反応ガスの内の未反応ガスを排気する排気ダクトと、前記インジェクタの少なくとも下面に配設され、その下方に搬送される被処理物の全面を覆い、不活性ガスを噴射するガス噴射口を備えた不活性ガスシールド装置とから構成されている常圧CVD装置において、前記不活性ガスシールド装置を、その内部空間が前記被処理物の搬送方向に対して横断する方向に所定の間隔で設けられた隔壁により複数の小空間に分割して、前記課題を解決している。
【0024】更にまた、請求項3に記載の発明では、請求項2に記載の常圧CVD装置における前記不活性ガスシールド装置の各小空間に不活性ガス供給口を設け、それら各不活性ガス供給口を不活性ガス供給源に接続して、前記課題を解決している。
【0025】そしてまた、請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の常圧CVD装置において、前記各不活性ガス供給口と前記不活性ガス源との間にマスフローコントローラを接続して、前記課題を解決している。
【0026】従って、請求項1に記載の常圧CVD法によれば、排気ダクトなどへの反応生成物の付着を防止できるとともに、インジェクタから噴射される反応ガスの流量にバラツキがあったとしても、反応ガスを不活性ガスにより微細に制御して均一化することができる。
【0027】また、請求項2に記載の常圧CVD装置によれば、不活性ガスシールド装置の個々の小空間から不活性ガスを噴射することができ、しかも排気ダクトなどへの反応生成物の付着を防止することができる。
【0028】更にまた、請求項3に記載の常圧CVD装置によれば、請求項2に記載の発明の作用に加えて、不活性ガスシールド装置の個々の小空間に不活性ガスを供給することができる。
【0029】そして更にまた、請求項4に記載の常圧CVD装置によれば、請求項3に記載の発明の作用に加えて、不活性ガスシールド装置の個々の小空間に供給する不活性ガスの供給量を微細に調整することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図4を用いて、本発明の実施形態の常圧CVD装置を説明する。
【0031】図1は本発明の実施形態の常圧CVD装置の略線的な断面側面図、図2は図1に示した常圧CVD装置に配設されているNシールド装置の斜視図、図3は本発明の常圧CVD装置の成膜機能を説明するための略線的な上面図、そして図4は他の実施形態のNシールド装置の斜視図である。
【0032】なお、本発明の常圧CVD装置において、従来技術の常圧CVD装置1の構成部分と同一の構成部分には同一の符号を付し、それら一部の説明を省略する。
【0033】先ず、図1乃至図3を参照しながら、本発明の一実施形態の常圧CVD装置の構成及び構造を説明する図1において、符号1Aは全体として本発明の常圧CVD装置を指す。この常圧CVD装置1Aも、半導体ウエハを搬送するための搬送装置2、加熱装置3、反応ガスのインジェクタ4、反応ガスの排気装置5、N(不活性ガス)シールド装置20などから構成されている。搬送装置2、加熱装置3、インジェクタ4及び排気装置5の構成、構造及び機能は従来技術の常圧CVD装置1におけるそれらと同一であるので、それらの説明を省略する。
【0034】本発明の常圧CVD装置1AにおけるNシールド装置20は従来技術のNシールド装置10と同様に、インジェクタ4の周辺及び排気ダクト51内に反応生成物が付着しないように機能する他、インジェクタ4から噴射する反応ガスの量を制御する機能をも兼ね備えている装置であって、排気ダクト51内に、インジェクタ4の下方から排気ダクト51の下方周面にわたって配設されている。このためNシールド装置20も、図2に示したように、半導体ウエハWの搬送方向に対して垂直な方向に延在するように配設されている浅いU字型の扁平な容器状の主シールド板210とこの両側方に僅かな間隔を開けて排気ダクト51内に配設されている一対の円弧面を備えた副シールド板220とから構成されている。
【0035】主シールド板210も副シールド板220も窒素ガスが通過する空間を備え、その少なくとも主シールド板210の空間は複数枚の隔壁214により複数の、図示の例では6個の同一容積の小空間215A、215B、215C、215D、215E、215Fに仕切られている。それぞれの小空間215A、215B、215C、215D、215E、215Fの側面及び下面は共通の金網211で形成されており、その金網211の目がそれぞれの小空間215A、215B、215C、215D、215E、215Fのガス噴射口212A、212B、212C、212D、212E、212Fとなる。金網211はステンレス、アルミニウム等の金属網で構成されている。
【0036】そして、主シールド板210のそれぞれの小空間215A、215B、215C、215D、215E、215Fには、それらの両側端上部に窒素ガスが導入される配管213A、213B、213C、213D、213E、213Fが接続されている。
【0037】そして更に、これらの配管213A、213B、213C、213D、213E、213Fと窒素ガス源との間にそれぞれマスフローコントローラ216A、216B、216C、216D、216E、216Fが装着されていて、それぞれの小空間215A、215B、215C、215D、215E、215Fに供給される窒素ガスの流量を制御できるように構成されている。
【0038】この主シールド板210の両側方に配設されている副シールド板220は、従来技術の常圧CVD装置10における副シールド板120と同様の構造のものでもよい。図1に示した例では、従来の副シールド板120を用いてあるが、前記の主シールド板210と同じように隔壁214で主シールド板210の小空間215A、215B、215C、215D、215E、215Fと同数の小空間に仕切った構造で構成してもよい。
【0039】このようなNシールド装置20が装着された常圧CVD装置1Aを用いて半導体ウエハW上に薄膜を成膜する場合には、先ず、不図示のそれぞれのトレイに2枚づつ半導体ウエハWを載置し、搬送装置2により、順次、所定の一定速度でインジェクタ4及び加熱装置3との間の成膜エリアに搬送される。そして加熱装置3により所定の温度に加熱されて搬送されてきた半導体ウエハWの表面に複数台のインジェクタ4から前記のような反応ガスを吹き付けることにより、反応ガスが熱反応し、所望の薄膜が成膜される。
【0040】この成膜中、Nシールド装置20の、特に主シールド板210の各小空間215A、215B、215C、215D、215E、215Fから窒素ガスが噴射され、未反応ガスとなった反応ガスが、従来技術の常圧CVD装置1におけると同様に、排気ダクト51を通じて排気される間、これらの排気ダクト51やインジェクタ4の外周面などに反応生成物分が付着するのを防ぐ。
【0041】そしてこの場合、小空間215A、215B、215C、215D、215E、215Fに流れ込む窒素ガスの流量をマスフローコントローラ216A、216B、216C、216D、216E、216Fによりそれぞれ制御すると、例えば、小空間215Aに流れ込む窒素ガスの流量をマスフローコントローラ216Aで多くすると、反応ガスが希釈されるため、この小空間215Aの直下で堆積される薄膜は薄くなる傾向にあり、図3に示す半導体ウエハWのエリアAの薄膜の膜厚が薄くなる。逆に、小空間215Fに流れ込む窒素ガスの流量をマスフローコントローラ216Fで少なくすると、この直下で堆積される薄膜は厚くなる傾向にあり、図3に示す半導体ウエハWのエリアFの薄膜の膜厚が厚くなる。このように、インジェクタ4自体に反応ガスの噴き出しのバラツキが多少あったとしても、主シールド板210の窒素ガスの流量を、それぞれの場所毎に制御することができるため、堆積する薄膜の場所毎の厚さの調整が可能となる。
【0042】図4に示した主シールド板210Aは、隔壁214による仕切数を増やして小空間215A、215B・・・215Nを増やしたものである。小空間215A、215B・・・215Nを増やすことにより成膜される薄膜の膜厚を精密に調整でき、膜厚の均一性を改善することができる。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、インジェクタ及び排気ダクトに反応生成物が付着することを防止できるのみならず、Nシールド装置の少なくとも主シールド板の空間を所定の数の小空間にブロック化することで、インジェクタから噴き出す反応ガスの流量を均一に調整でき、被処理物の表面に堆積する薄膜の膜厚の均一性を改善することができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013