(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にガス散布を行うための噴射器であって、
複数の端面と、凸状の丸み付き側部領域と中央窪み領域とを有する細長い外部ガス供給面とを有する単一の細長部材を備え、上記ガス供給面は、基板に直接対向する上記細長部材の長さ方向に沿って伸びると共に、ガスを受け入れるために、上記細長部材内に形成され、上記端面の間に伸びる複数の第一細長通路と、
上記単一細長部材内に形成され、細く間隔を開けて設けられ細長い複数の第一分配スロットとを備え、上記複数の第一分配スロットの一つは、上記供給面に近接して配置された上記基板に沿う散布のために、上記各第一細長通路と、上記各第一細長通路からガス供給面へ直接ガスを供給する上記ガス供給面の中央窪み領域との間に直接的に伸びるようになっており、
各々がエッチング剤を受け入れるために、上記細長部材内に形成され、上記端面の間に直接的に伸びる複数の第二細長通路と、
上記単一の細長部材内に形成され、薄く細長い複数の第二分配スロットをさらに備え、上記複数の第二分配スロットの一つは、エッチング剤を各第二細長通路から上記ガス供給面に供給するために、上記各第二の細長通路と上記ガス供給面の間に直接的に伸びるようにしたことを特徴とする噴射器。
【請求項２】
上記複数の第一細長通路に挿入され、上記第一細長通路の壁から間隔を空けて設けられ、上記端面の間に伸びる少なくとも一つの計量管を備え、上記計量管は、ガスを受け入れ、上記ガスを上記細長通路に沿って分配し、上記ガスが、上記分配スロットを介して上記基板に流れるようにしたことを特徴とする上記請求の範囲第１項に記載の噴射器。
【請求項３】
上記複数の計量管の少なくとも一つが多孔性材料を含むことを特徴とする上記請求の範囲第２項に記載の噴射器。
【請求項４】
上記複数の計量管の少なくとも一つは、上記計量管の長さ方向に沿って伸び、上記分配スロットから離れるように方向付けられたスロットを備えたことを特徴とする上記請求の範囲第２項に記載の噴射器。
【請求項５】
上記複数の計量管の少なくとも一つは、上記計量管の長さに沿い、上記分配スロットから離れるように方向付けられた複数の開口部を備えたことを特徴とする上記請求の範囲第１項に記載の噴射器。
【請求項６】
上記複数の開口部は、上記計量管の長さ方向に沿って寸法が変化することを特徴とする上記請求の範囲第５項に記載の噴射器。
【請求項７】
上記複数の開口部が上記計量管の長さ方向に沿って間隔が変化することを特徴とする上記請求の範囲第５項に記載の噴射器。
【請求項８】
基板にガス散布を行うための蒸着室であって、
単一部材から形成された少なくとも一つの単一噴射器から成り、複数の端面と、少なくとも一つの細長いガス供給面とを有する噴射器アセンブリを備え、上記ガス供給面は、基板に上記ガスを供給するための上記単一部材の長さ方向に沿って伸びると共に、凸状の丸み付き側部領域と中央窪み領域とを有しており、さらに、
複数の端面と、少なくとも一つの細長い外表面とを有する複数の通気ブロックを備え、上記外表面は、上記通気ブロックの長さ方向に沿って伸びると共に、
上記通気ブロックは、上記ガスを除去するため、上記少なくとも一つの単一噴射器に各側面における一つに近接して配置され、両者の間に排気チャネルを形成するように上記噴射器から間隔を空けて配置され、且つ
上記基板を支持し、上記噴射器と上記通気ブロックの真下に配置され、両者の間に蒸着領域を形成する支持体とを備え、
上記噴射器部材に近接する上記通気ブロックの各々の片面は、少なくとも一つの倣い輪郭側部領域を備えており、上記両領域の間に形成された排気チャネルは、上記ガスを実質的に均等に除去できるように、円くなっていることを特徴とする蒸着室。
【請求項９】
上記支持体と、上記少なくとも一つの細長い外表面との間の距離は、蒸着領域からのガスの流出を実質的に防ぐセミシールが形成される様に選定されていることを特徴とする上記請求の範囲第８項に記載の蒸着室。
【請求項１０】
上記支持体上に置かれた上記基板の上面と、上記少なくとも一つの細長い外表面との間の距離は、約１．０ｍｍ以下であることを特徴とする、上記請求の範囲第８項に記載の蒸着室。
【請求項１１】
上記支持体上に置かれた上記基板の上面と、上記少なくとも一つの細長い外表面との間の距離は、実質的に０．５〜１．０ｍｍの範囲にあることを特徴とする上記請求の範囲第８項に記載の蒸着室。
【請求項１２】
上記噴射器は、
ガスを受け入れるために、上記噴射器内に形成され、上記端面の間に伸びる複数の第一細長通路と、
上記噴射器内に形成され、細く間隔を開けて設けられた細長い複数の第一分配スロットとを備えると共に、上記複数のスロットの一つは、上記供給面に近接して置かれた上記基板に沿う散布のために、上記ガスを上記各第一細長通路から上記ガス供給面へ供給するように、上記各第一の細長通路と上記ガス供給面の中央窪み領域の間に直接的に伸びるようにしたことを特徴とする上記請求の範囲第８項に記載の蒸着室。
【請求項１３】
エッチング剤を受け入れるために、上記噴射器内に形成され、上記端面の間に伸びる少なくとも一つの第二細長通路と、
上記噴射器内に形成され、上記細長いガス供給面に沿う散布のために、エッチング剤を上記第二の細長通路から供給するように、上記少なくとも一つの第二細長通路と上記ガス供給面との間に直接的に伸びる少なくとも一つの細長い第二分配スロットとを備えたことを特徴とする上記請求の範囲第１２項に記載の蒸着室。
【請求項１４】
上記通気ブロックは、
エッチング剤を受け入れるために、上記通気ブロック内に形成され、上記端面間に伸びる少なくとも一つの細長通路と、
上記通気ブロック内に形成され、上記細長い外表面に沿う散布のために、エッチング剤を上記細長通路から供給するように、上記少なくとも一つの細長通路と上記細長い外表面との間に伸びる少なくとも一つの細長い分配スロットとを備えたことを特徴とする上記請求の範囲第８項に記載の蒸着室。
【請求項１５】
噴射器の温度制御のための媒体を受け入れるため、上記噴射器内に形成され、上記両端の間に伸びる少なくとも一つの第三細長通路を備えたことを特徴とする上記請求の範囲第１３項に記載の蒸着室。
【請求項１６】
上記複数の第一細長通路の少なくとも一つに挿入されると共に、上記第一細長通路の壁から間隔を空けて設けられ、上記両端の間に伸びる少なくとも一つの計量管を設け、ガスを受け入れ、分配スロットを介して上記ガスを基板に流し、第一の細長通路に沿ってガスを散布するようにしたことを特徴とする上記請求の範囲第１２項に記載の蒸着室。
【請求項１７】
上記少なくとも一つの計量管は、多孔性材料を含むことを特徴とする上記請求の範囲第１６項に記載の蒸着室。
【請求項１８】
上記少なくとも一つの計量管は、上記計量管の長さ方向に沿って伸びるスロットを含み、上記スロットは、分配スロットから離れるよう方向付けられていることを特徴とする上記請求の範囲第１６項に記載の蒸着室。
【請求項１９】
上記少なくとも一つの計量管は、上記計量管の長さ方向に沿う複数の開口部を含み、上記開口部は、分配スロットから離れるよう方向付けられていることを特徴とする上記請求の範囲第１９項に記載の蒸着室。
【請求項２０】
基板にガスを供給するための蒸着室において、
複数の端面と、ガスを基板に供給するための少なくとも一つの細長いガス供給面とを有する単一部材から成る少なくとも一つの噴射器を有する噴射器アセンブリを備え、上記ガス供給面は、上記単一部材の長さ方向に沿って伸び、丸み付き側部領域と中央窪み領域とを有すると共に、
端面と側面と少なくとも一つの細長い外表面とを有する少なくとも二つの通気ブロックを備え、上記少なくとも一つの細長い外表面は、通気ブロックの長さ方向に沿って伸び、上記側面の少なくとも一つは倣い輪郭側部領域を有すると共に、上記通気ブロックは、上記噴射器部材に近接し間隔を空けて配置され、両者の間に排気チャネルを形作り、上記排気チャネルは、上記丸み付き領域と上記倣い輪郭領域との間に上記ガスを実質的に均一な状態で除去するために形成された円くなった部分を有しおり、更に
上記基板を支持し移動させるための支持体を備え、上記支持体と各噴射器と少なくとも二つの通気ブロックは、それらの間に上記基板を処理するための蒸着領域を形成し、且つ
上記噴射器は、上記単一部材内に形成され、ガスを受け入れるため上記端面間に伸びる複数の第一細長通路と、複数の第一間隔を空けて設けられた細長い分配スロットとを有し、上記複数の分配スロットの一つは、ガスを直接上記各第一細長通路通路から上記ガス供給面へ供給するために上記各第一細長通路と上記ガス供給面の上記中央窪み領域との間に直接的に伸びており、
上記通気ブロックの少なくとも一つは、エッチング剤を受け入れるために、上記通気ブロック内に形成され、上記端面の間に伸びる少なくとも一つの第二細長通路と、上記細長い外表面に沿う散布のために、エッチング剤を上記細長通路から供給するように上記第二の細長通路と上記外表面との間に直接的に伸びる少なくとも一つの細長い第二分配スロットとを有することを特徴とする蒸着室。
【請求項２１】
上記噴射器は、
エッチング剤を受け入れるために、上記単一部材内に形成され、上記端面の間に伸びる少なくとも一つの第三細長通路と、
上記単一部材に形成され、上記細長いガス供給面に沿う散布のために、エッチング剤を上記細長通路から供給するように、上記少なくとも一つの第三の細長通路と上記ガス供給面の丸み付き側部領域との間に直接的に伸びる少なくとも一つの細長い第三分配スロットとを備えたことを特徴とする上記請求の範囲第２０項に記載の蒸着室。
【請求項２２】
上記少なくとも一つの第一の細長通路に挿入され、上記第一の細長通路の壁から間隔を空けて設けられ、上記端面の間に伸びる少なくとも一つの計量管を設け、少なくとも一つの計量管は、ガスを受け入れ、上記細長通路に沿ってガスを分配し、そのガスを分配スロットを介して上記ガスを上記基板に流すようにしたことを特徴とする上記請求の範囲第２０項に記載の蒸着室。
【請求項２３】
上記蒸着室は、複数の噴射器と複数の通気ブロックを備え、上記各通気ブロックは、上記複数の噴射器の各側面に、両者の間に複数の排気チャネルを形成するために近接し間隔を空けて配置されていることを特徴とする上記請求の範囲第８項に記載の蒸着室。
【請求項２４】
三つの噴射器と四つの通気ブロックを備え、上記各通気ブロックは、上記通気ブロックの二つが室の内側にあり、他の二つの通気ブロックが室の外側部分を構成するように三つの噴射器における各側面の１つに近接して配置され、上記二つの内側通気ブロックは、ガスを上記噴射器の間に分配するための細長い内部通路を有することを特徴とする上記請求の範囲第２３項に記載の蒸着室。
【請求項２５】
上記噴射器アセンブリから離れた位置に配置されたガス入口を備え、上記ガス入口は、ガスを上記噴射器アセンブリに噴射し、上記ガスが上記排気チャネルを介して除去され、上記蒸着領域を隔離するように機能する内方向パージ流が形成されるようにしたことを特徴とする上記請求の範囲第２１項に記載の蒸着室。
【請求項２６】
基板にガス散布を行うための蒸着室であって、
単一部材から形成された少なくとも一つの単一噴射器から成り、複数の端面と、少なくとも一つの細長いガス供給面とを有する噴射器アセンブリを備え、上記ガス供給面は、基板に上記ガスを供給するための上記単一部材の長さ方向に沿って伸びると共に、凸状の丸み付き側部領域と中央窪み領域とを有しており、さらに、
複数の端面と、少なくとも一つの細長い外表面とを有する複数の通気ブロックを備え、上記外表面は、上記通気ブロックの長さ方向に沿って伸びると共に、
上記通気ブロックは、上記ガスを除去するため、上記少なくとも一つの単一噴射器に各側面における一つに近接して配置され、両者の間に排気チャネルを形成するように上記噴射器から間隔を空けて配置され、且つ
上記基板を支持し、上記噴射器と上記通気ブロックの真下に配置され、両者の間に蒸着領域を形成する支持体と、
ガスを受け入れるために、上記噴射器内に形成され、上記端面の間に伸びる複数の第一細長通路と、
上記噴射器内に形成され、細く間隔を開けて設けられた細長い複数の第一分配スロットとを備えると共に、上記複数のスロットの一つは、上記供給面に近接して置かれた上記基板に沿う散布のために、上記ガスを上記各第一細長通路から上記ガス供給面へ供給するように、上記各第一の細長通路と上記ガス供給面の中央窪み領域の間に直接的に伸びるようなっており、
エッチング剤を受け入れるために、上記噴射器内に形成され、上記端面の間に伸びる少なくとも一つの第二細長通路と、
上記噴射器内に形成され、上記細長いガス供給面に沿う散布のために、エッチング剤を上記第二の細長通路から供給するように、上記少なくとも一つの第二細長通路と上記ガス供給面との間に直接的に伸びる少なくとも一つの細長い第二分配スロットとを備えたことを特徴とする蒸着室。
【請求項２７】
基板にガス散布を行うための蒸着室であって、
単一部材から形成された少なくとも一つの単一噴射器から成り、複数の端面と、少なくとも一つの細長いガス供給面とを有する噴射器アセンブリを備え、上記ガス供給面は、基板に上記ガスを供給するための上記単一部材の長さ方向に沿って伸びると共に、凸状の丸み付き側部領域と中央窪み領域とを有しており、さらに、
複数の端面と、少なくとも一つの細長い外表面とを有する複数の通気ブロックを備え、上記外表面は、上記通気ブロックの長さ方向に沿って伸びると共に、
上記通気ブロックは、上記ガスを除去するため、上記少なくとも一つの単一噴射器に各側面における一つに近接して配置され、両者の間に排気チャネルを形成するように上記噴射器から間隔を空けて配置され、且つ
上記基板を支持し、上記噴射器と上記通気ブロックの真下に配置され、両者の間に蒸着領域を形成する支持体とを備え、
上記通気ブロックは、
エッチング剤を受け入れるために、上記通気ブロック内に形成され、上記端面間に伸びる少なくとも一つの細長通路と、
上記通気ブロック内に形成され、上記細長い外表面に沿う散布のためにエッチング剤を上記細長通路から供給するように、上記少なくとも一つの細長通路と上記細長い外表面との間に伸びる少なくとも一つの細長い分配スロットとを備えたことを特徴とする蒸着室。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【関連出願の相互参照】
本出願は、ここに参考文献としてその開示を援用する１９９４年７月１８日出願（権利放棄）の米国特許出願番号第０８／２７６、８１５号の継続出願である１９９６年３月２２日出願の米国特許出願番号第０８／６２１、７２２号、現在１９９７年１１月４日発行の米国特許番号第５、６８３、５１６号、一部継続出願である１９９７年７月１４日出願の米国特許出願番号第０８／８２９、４６９号の一部継続出願である。本出願と同日出願の米国特許出願番号第（未定）号を参考文献としてここに援用する。
【０００２】
【発明の簡単な説明】
本発明は、基板を処理するために、ガスを、表面及び蒸着室に供給する噴射器に係る。より詳細には、本発明は、単一ボデー噴射器、及び  化学蒸着（ＣＶＤ）により半導体基板を処理するための一体型単一ボデー噴射器を備えた蒸着室に関する。
【０００３】
【発明の背景】
化学蒸着（ＣＶＤ）は、半導体製造において重要な要素である。ＣＶＤは、特定のガス化学薬品の熱反応又は分解により安定した化合物が形成され、この化合物が基板の表面に蒸着される場合に生じる。ＣＶＤシステムには、多くの形態がある。この処理用装置の一つには、譲受人により所有される米国特許番号第４、３８４、０２０号に説明されたコンベヤ化された大気圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）システムが含まれる。この特許を、ここに参考文献として援用する。プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）システム及び低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）システムの様な他のＣＶＤ装置も使用可能である。
【０００４】
ＣＶＤシステムの重要な構成部品には、蒸着が発生する蒸着室と、ガス化学薬品を基板表面に供給するために使用される噴射器とが含まれる。ガスは、基板の表面で反応し、仕様に適合する被膜を蒸着するように、基板上に散布されなくてはならない。蒸着室は、蒸着が生じうる制御された環境を提供する様に、注意深く設計されなければならない。例えば、該室は、ガス閉じ込めを行う必要があるが、ガスの事前反応や不均一な被膜の蒸着を引き起こすガスの再循環を低減しなければならない。該室は、反応のための基板へのガス流れを中断していない場合においても、余剰反応物や反応副産物の除去のために、排気を行う必要がある。更に、該室及びその構成部品の温度は、反応ガスの凝縮を回避し、副産物ダストの堆積を最小限とし、システムを清浄化できるように、注意深く制御されなければならない。加えて、蒸着室は、その使用の間、（許容誤差の様な）機械的に完全な状態を維持することが好ましい。これら要素の全ては、蒸着に関する適切な環境を提供するため、注意深くバランスを保つ必要がある。
【０００５】
この様な蒸着室内での噴射器の機能は、ガスを所要の場所に制御された状態で散布することである。ガスの制御された散布は、一つにはガスの予混合と事前反応を最小化することにより、ガスの完全で有効且つ均質な反応の機会が最大化される。完全な反応は、高品質被膜が生成される機会をより大きくする。ガス流れが制御されない場合、化学反応は最適とはならず、そこで生成される物は、均一な化合物ではない被膜となる可能性がある。被膜が均一な化合物でない場合、半導体の適正な機能が損なわれる。従って、噴射器の設計により、制御された状態において望ましいガス流れが促進されるようにすることが重要である。
【０００６】
譲受人が所有し米国特許番号第５、１３６、９７５号に説明されている従来の噴射器では、各々が多数の線形穴アレーを有する多数の積み重ねられたプレートが使用されている。プレートは多数のカスケード穴アレーを作り、冷却プレートに囲まれたシュートが、最後の穴アレーの下に配置されている。シュートは中央通路を有し、ダクトはシュートと冷却プレートとの間に形成される。化学ラインは、個々のカスケード穴アレーの頂部に対し別々にガスを供給する上端プレートに、ガスを供給する。ガスは、より均一な状態でガスを流すカスケード穴アレーを通して送り込まれる。シュート通路は個々にガスを受け入れ、更に、ガスをウェハ上の領域に供給する。この領域で、ガスは混合し、反応し、そしてウェハ上に被膜、つまり層を作る。
【０００７】
上述のカスケード作用は、均等に分散されたガス流れを提供する。しかし流れ制御と噴射器設計の簡略性についは改良の余地がある。更に、噴射器の蒸着室への一体化が考慮される必要がある。通常、従来システムでは、噴射器は、蒸着室に挿入され、別体のフレームで密閉される。排出及びパージ処理、及び温度制御システムのため、他の機械的部品が室に付加される。これらの構成部品の全てが、設計に機構面での複雑さを持ち込む。加えて、これら部品の全てと対になるシールに関する要件は、構成部品表面の温度制御を更に難しくし、更に、侵食雰囲気に晒されることによるそれらの劣化により、システムの維持費や休止時間を増加させる。従って、前述の問題を最小化する蒸着室を提供することが望まれている。
【０００８】
【発明の目的及び要約】
本発明の目的は、半導体基板の処理のための改良された蒸着室を提供することにある。
【０００９】
本発明の更なる目的は、化学蒸着（ＣＶＤ）により表面上に被膜つまり層を蒸着するために、制御された状態のガス化学薬品を表面に供給するための改良された噴射器を提供することにある。
【００１０】
本発明の更なる目的は、一体化された噴射器を有する蒸着室を提供することにある。
【００１１】
本発明の別の目的は、単一の素材ブロックから作られた噴射器を提供し、それにより精密な位置合わせ及び位置決めを要求される複雑な機械加工部品を無くすことにある。
【００１２】
本発明の更なる目的は、内部シールを不用とする噴射器を提供し、それにより維持費及び関連費用を最小化することにある。
【００１３】
本発明の別の目的は、構成部品とシールの数を最小限とした蒸着室を提供し、それにより維持費及び休止時間費用を低減することにある。
【００１４】
本発明の更なる目的は、反応ガスに晒される全表面の温度を正確に制御できる噴射器と排出システムとを提供することにある。
【００１５】
本発明の関連する目的は、ウェハ上に蒸着された被膜の均一性を改善する蒸着室と噴射器を提供することにある。
【００１６】
これら及びその他の目的は、本文に開示された細長部材を備える噴射器により達成され、細長部材は、端面と該部材の長さ方向に沿って伸びる少なくとも１つのガス供給面とを有すると共に、該部材内に形成された多数の細長通路を有する。更に、該部材内には、細長通路とガス供給面の間に伸びる多数の細い分配チャネルが形成されている。本発明の他の実施形態では、多数の計量管が細長通路の各々に挿入され、該通路の壁から間隔を空けて設けられ、該両端の間に伸びている。計量管は、分配チャネルから離れるように方向付けされた種々の形状と寸法の開口部を備えることができる。計量管は、ガス化学薬品を受け入れ、該ガスは計量管に沿って運ばれ、そこにおいて、該ガスは開口部から流れ出て、対応する分配チャネルを通って運ばれ、実質的に制御された状態で、ガス供給表面の長さ方向に沿って導かれる。多数のガスが使用される例においては、分配チャネルは、ガスの混合が望まれる領域に複数のガスが散布されるように案内する。加えて分配チャネルはガスの早すぎる化学反応を防ぐことにより噴射器の化学的汚れを防ぐ。ガスは、それらが混合、反応し、噴射器の直下に位置する基板上に均一の薄い被膜を形成するに望ましい領域に案内される。
【００１７】
代替の実施形態では、更に、エッチング剤を受け入れるための細長通路を含む噴射器が提供される。エッチング剤は、細長通路とガス供給面の間に伸びる少なくとも一つの分配チャネルを経てガス供給面に運ばれる。エッチング剤は、ガス供給面に沿って散布され、そこでガス供給面と該室内部の他の表面に沿って蒸着した物質を取り除く。
【００１８】
他の代替実施形態では、端面と部材長さ方向に沿って伸びる少なくとも一つのガス供給表面とを有すると共に、ガスを受け入れるためにその内部に形成された多数の第一細長通路を有する細長部材を備える噴射器を提供する。ガス供給面は、丸みの付けられた側部領域と中心の窪み領域とを含む。更に、第一細長通路とガス供給面の中央の窪み領域との間に伸びる多数の細い分配チャネルが該部材内に形成されている。別の実施形態では、噴射器は、更に、エッチング剤を受け入れるためにその内部に形成された少なくとも一つの第二細長通路を有している。エッチング剤は、第二細長通路とガス散布面の丸み付き側部領域の一つとの間に伸びる少なくとも一つの細い分配チャネルを介して運ばれる。以上説明した様に、計量管は、各細長通路に挿入され、上記通路の壁から間隔を空け、該両端の間に伸びている。
【００１９】
【新しい実施形態】
特別な利点として、本発明は、更に、発明性のある蒸着室を提供する。本蒸着室は、噴射器、複数の通気ブロック、及び  噴射器と通気ブロックの真下に位置しそれらの間に蒸着領域を作る支持体を備え、該噴射器は、端面とガスを基板に供給する該噴射器の長さ方向に沿って伸びる少なくとも一つの細長いガス供給面とを有する単一部材を有し、該通気ブロックは、端面と該通気ブロックの各々の長さ方向に沿って伸びる少なくとも一つの細長い外部表面とを有する。該通気ブロックは、噴射器の各側部の１つに近接して設けられ、ガスを除去するために、それらの間に排出チャネルを作るように該噴射器から間隔を空けて配置されている。
【００２０】
代替実施形態においては、複数の噴射器と複数の通気ブロックを備えた蒸着室が提供される。
【００２１】
本発明の他の目的及び利点は、以下の本発明の詳細な説明を読み、図面を参照することにより明らかになる。
【００２２】
図面では、同じ構成部品は同じ参照番号で示されており、図１及び図２は、本発明による噴射器の１実施形態を示す。噴射器１０は、前面１１、裏面１２、上面９、底面１４、端面１５を有する部材、つまりブロックを備える。本発明の本実施形態では、底面１４は、ガス供給面である。噴射器１０の真下には基板１６が配置される。
【００２３】
噴射器１０は、噴射器１０に形成され端面１５の間に伸びる第一細長通路１７を含む。端面１５の一方は閉塞されている。化学薬品供給ライン１３は、細長通路１７の一端に通じる。加えて、噴射器１０内には、細長通路１７とガス供給面１４の間に伸びる分配チャネル１８が形成される。噴射器の長さ方向に沿って見れば、分配チャネル１８は基板１６の端から端まで伸びている。本実施形態では、液体又はガスを循環させて噴射器１０の温度を制御するために、第二細長通路１９が噴射器１０内に形成される。
【００２４】
ＣＶＤ処理では、蒸着される成分を含むガスは、化学ライン１３を経て導かれ、通路１７に沿い、この通路１７から細い分配チャネル１８に沿ってガス供給面１４へ流れる。ガスは分配チャネル１８から流れ、ガス供給面１４の長さ方向に沿って噴射器１０を出て、ガスは図２の矢印で概略示されるように基板に供給される。ガスは、実質的に制御された線形な状態で噴射器により散布される。部材１０は長方形ブロックとして説明されてきているが、どのような形としてもよい。ガス供給面１４はガスの散布を高める様に構成する必要がある。
【００２５】
多くの適用例においては、基板上に適切な組成の被膜、つまり層を蒸着するために多種のガスを反応させなければならない。この様な例では、図３に示す本発明の第二実施形態の様に、複数の通路が設けられる。噴射器１０は複数の第一細長通路１７を含んでおり、各々端面１５の間に伸びている。複数の分配チャネル１８が噴射器１０内に形成され、互いに間隔を空けて設けられている。各分配チャネル１８は、個々の第一細長通路１７とガス供給面１４との間に伸びている。ガスは、通路１７に入り、分配チャネル１８を通ってガス供給面１４に運ばれ、そこにおいて、該ガスは長さ方向に沿って混合し、基板１６上に被膜、つまり層を作り出す。ガスの散布機能を高めるために、分配チャネル１８は、ガス供給面１４に沿ってガスが排出される際に、ガスの流れを基板１６に近接する望ましい領域に導く。加えて、分配チャネル１８は、ガスをガス供給面から離れるように方向付けることにより、噴射器１０の化学的汚れを防ぎ、それにより該表面での化学薬品の早すぎる反応を防止する。従って、ガスは、実質的に線形流れ状態で所要領域に個々に散布され、そこでガスは、混合、反応して、基板１６上に被膜、つまり層を蒸着する機会を持つ。噴射器１０の温度制御は、細長通路１９により行うことができる。
【００２６】
本実施形態では、噴射器１０をＣＶＤ室内に配置するために、分配チャネル１８の外側に位置し、ガス供給面１４から垂直に且つ該表面１４の長さ方向に沿って伸びるロケータ・ブリッジ２１が設けられている。ロケータ・ブリッジ２１は、ガス供給面１４から伸びるとして説明されたが部材１０の他の表面に設置することもできる。
【００２７】
ＣＶＤの適用例においては、処理に導入されるガスの制御された流れ及び濃度を維持するのが望ましい。制御された流れ及び濃度を維持するために、計量管２２を設けることができる。計量管２２は、ガス流れプロフィールの制御のために使うこともできる。幾つかの例では、ガスの不完全な反応及び組成が均一でない被膜を生じさせる可能性のあるＣＶＤ反応領域における諸変化を補償するために、特定のガス流れプロフィールを提供することが望ましい。例えば、より多い量のガスを、基板１６の特定領域に方向付けることが望ましい。図４に示す本発明の第三実施形態は、第一細長通路１７に挿入され、開口部２３を有する計量管２２を備えている。計量管２２は、管１７の壁から間隔を空けて設けられており、両端面１５の間に伸びる。分配チャネル１８は、噴射器１０内に形成され、細長通路１７とガス供給面１４の間に伸びる。本実施形態の一つの変形例では、計量管２２は、図４に描かれた開口部２３を含む。本実施形態の他の変形例では、計量管２２は多孔性材料から作られ、開口部は計量管２２に設けられていない。
【００２８】
計量管２２は、ガスを化学ライン１３から受け入れ、ガスを細長通路１７に沿って流し、次にガスは分配チャネル１８を通ってガス供給面１４へ流れ、基板１６に向けて流出する。
【００２９】
図５は本発明の第四実施形態を示す。複数の第一細長通路１７が噴射器１０内に形成され、各々両端面１５の間に伸びている。複数の分配チャネル１８が、噴射器１０内に形成され、これら分配チャネル１８は互いに間隔を開けて設けられている。各分配チャネル１８は、個々の第一細長通路１７とガス供給面１４の間に伸びる。開口部２３を有する少なくとも一つの計量管２２が、少なくとも一つの第一細長通路１７に挿入される。計量管２２は、管１７の壁から間隔を開けて設けられ、端面１５の間に伸びる。本実施形態の変形例では、個々の計量管２２が、設けられた複数の第一細長通路１７の各々に挿入される。化学薬品供給ライン１３は、各計量管２２に取り付けられる。
【００３０】
再び図５を参照すると、噴射器１０をＣＶＤ室に配置するためのロケータ・ブリッジ２１が設けられており、これは分配チャネル１８の外側に位置し、ガス供給面１４から垂直に且つガス供給面１４の長さ方向に沿って伸びている。温度制御は、第二細長通路１９により行うことができる。ロケータ・ブリッジ２１は、噴射器１０をＣＶＤ室内に配置するための機構を備えている。
【００３１】
従って、第四実施形態では、化学薬品供給ライン１３は、対応する計量管２１又は計量管２１と第一細長通路１７とを組み合わせたものに取り付け、そこにガス化学薬品を供給する。ガスは、計量管２２を通って、それを包囲する第一細長通路１７に入り、対応する分配チャネル１８を通ってガス供給面１４の長さ方向に沿って該表面に運ばれる。分配チャネル１８は、ガスの流れを、基板１６に近接する望ましい領域に対し、個別に方向付けることにより、ガスの散布機能を高める。計量管２１は、一つの特定のガス又は複数のガスの流れプロフィールを調節し、基板に近接する望ましい領域に様々な濃度のガスを供給し、これによりＣＶＤ室内で発生する化学反応速度を制御するために使用することができる。化学反応速度を制御することにより、より均一な被膜を基板１６上に蒸着することが可能となる。
【００３２】
ガス流れパターンを調節するために、計量管２２において多くの変形例を試みることができる。計量管が開口部２３を有する場合、該開口部は分配チャネル１８から離して方向付けることができる。替わりに、開口部２３を分配チャネル１８の方向に向けてもよい。好ましい実施形態では、開口部は、分配チャネルの反対側に設けられている。計量管２２の様々な構造は、図６から１０を参照することにより、より完全に理解できる。
【００３３】
図６は、開口部２３を有する計量管２２の断面図を示す。ガスは、計量管を通して運ばれ、開口部２３を通って放出される。開口部２３の形態は、ガス出口流れプロフィールを制御する。
【００３４】
図７から１０までは、所要のガス流れパターンに調節するために本発明により案出された様々な開口部形態を示す。図７では、開口部２３は、計量管２２の長さ方向に沿って伸びる複数の一列に並んだ穴２４を備えている。本実施形態では、穴２４は各々同じ直径で、管２２に沿って同じ間隔で配置されている。
【００３５】
代替の開口部パターンが図８に示され、この例では、開口部２３は計量管２２の長さ方向に沿って伸びる複数の一列に並んだスロット２５から成っている。スロットは各々同じ寸法で、管２２に沿って等間隔で設けられている。
【００３６】
更なる代替開口部パターンが図９に示されており、本例では、連続するスロット２６が、計量管２２の長さ方向に沿って伸びている。
【００３７】
また更なる代替の開口部形態を図１０に示す。開口部２７は、計量管２２の長さ方向に沿って、寸法、又はピッチ、又は両方の組み合わせが変化する複数の開口部を備える。開口部は、丸穴でもスロットでもよい。形態の１つにおいて、開口部は、計量管２２の各端部で小さな直径で始まり、計量管２２の中心に向かって寸法が徐々に大きくなる。ガス流量割合は、大きな開口部ほど大きくなるため、これによりガス出口流れパターンを制御することができる。
【００３８】
更なる代替の開口部形態を図１１に示す。開口部２８は、計量管２２の長さ方向に沿って同じ寸法とピッチとされた複数の開口部を備える。計量管２２の中心近くに、追加の開口部２９が設けられ、そのため計量管２２の中心からの流量割合がより大きい。
【００３９】
最後に、計量管２２と化学薬品供給ライン１３の間の取り付け機構は、取り付け機構と噴射器の計量管の拡大部分側面図を示す図１２を参照することにより、完全に理解される。計量管２２は第一細長通路１７に挿入され、両端面１５の間に伸びる。フランジ３０を化学薬品供給ライン１３に取り付け、次に該フランジを噴射器１０の端部１５に取り付ける。シール３１が、それらの間に設けられる。計量管２２は、フランジ３０に取り付けられ、空気を通さないシール構造を提供する。
【００４０】
様々な化学薬品がＣＶＤ処理において使用される。本発明は、様々な化学薬品供給ラインを提供する。一つの実施形態では、化学薬品供給ライン１３は、二酸化珪素の層を形成するために、一つのラインでテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と窒素の化合物、第二ラインで窒素、第三ラインで酸素と混合されたオゾンを搬送する。
【００４１】
先に説明した様に、本発明を実行するには多くの変形例がある。好ましい実施形態では、五つの第一細長通路を有し、五つの計量管がその中に挿入されている。寸法は変化してもよいが、本実施形態では、各通路は直径がほぼ３／８インチ、各計量管の外側直径はほぼ１／４インチである。計量管は、計量管の長さ方向に沿った等しい寸法、等間隔の５０の穴を備える。
【００４２】
分配チャネル１８を形成するために、当該技術分野で既知の様々な製造技術を使うことができる。好ましい実施形態では、分配チャネルは、ワイヤ電極放電機（ＥＤＭ）により形成される。
【００４３】
本発明の代替実施形態では、エッチング剤をガス供給面に搬送しウェハに近い範囲に放出するために、少なくとも一つの追加の通路が設けられる。この特別の利点は、エッチング剤が、噴射器の表面及び噴射器周辺の他の部分に作り出され、ウェハの処理過程で堆積する如何なる反応蒸着物をも取り除くのに役立つことである。図１３では、単一部材から成り、正面、裏面（図示せず）、上面１０９、端面１１５、底部ガス供給面１１４を有する噴射器１００の実施形態が示されている。基板１１６は噴射器１００の真下に配置される。
【００４４】
更に、噴射器１００は、噴射器１００に形成され端面１１５の間に伸びる第一細長通路１１７を有する。加えて、細長通路１１７とガス供給面１１４の間に伸びる分配チャネル１１８が噴射器１００内に形成される。噴射器の長さ方向に沿って見ると、分配チャネル１１８は、基板１１６の端から端まで伸びている。上述の様に、ガスが化学薬品供給ラインから通路１１７に流れ込むと、このガスは通路１１７に沿って流れ、細い分配チャネル１１８に沿いガス供給面１１８に流れる。ガスは分配チャネル１１８から流れ出て、ガス供給面１１４の長さ方向に沿って噴射器１００を出て、ガスは実質的に制御された状態で基板に供給される。噴射器１００内に形成された別の細長通路１１９を、液体又はガスを循環して噴射器１００の温度を制御するために設けることができる。また、上述の様に、細長通路１１７に挿入される開口部１２３のある計量管２２を設けることもできる。
【００４５】
蒸着処理の間、反応物と反応副産物は、ＣＶＤシステム内の他の面のみならず噴射器の外部面に堆積する傾向がある。その様な蒸着物ができると、それらは噴射器の作動を阻害し、最終的には蒸着された被膜の状態での汚染物質の要因となりかねない。本発明のこの実施形態の特別の利点は、この様な蒸着物の除去のためにエッチング剤を取り入れることである。特に、少なくとも一つの細長通路１３５が噴射器１００内に形成され、端面１１５の間に伸びている。分配スロット１３７も噴射器１００内に形成され、細長通路１３５とガス供給面１１４の間を伸びる。典型的実施形態として二つの通路１３５を示すが、一つ又は複数の通路１３５を使ってもよいことは理解できるであろう。細長通路１３５はフッ化水素酸（ＨＦ）等の様なエッチング剤を受け入れる役目を果たす。エッチング剤は通路１３５に流れ込み、分配スロット１３７を通り、ガス供給面１１４に運ばれる。エッチング剤はガス供給面１１４に接触し、面１１４に沿って堆積した蒸着物をエッチングし除去する様に作用する。この洗浄処理のためには、噴射器の表面の温度を良好に制御することが重要である。表面の良好な温度制御を達成するために、冷却管１１９が採用され、冷却剤が必要な処理の間にそこを通して循環される。エッチング剤は、蒸着処理が起こる前又は後に導入されるのが好ましい。代替例として、エッチング剤を、蒸着物の堆積を最小限にするために蒸着処理の間に供給することができる。
【００４６】
図１４は、複数の細長通路１１７が、複数のガスを供給するために使用される本発明の代替実施形態を示す。細長通路１３５と分配スロット１３７は、エッチング剤をガス供給面１１４に供給する。繰り返すが、上述の様に、計量管を、ガスの散布プロフィールを制御するために、一つ又はそれ以上の細長通路１１７に挿入することができる。
【００４７】
本発明の代替実施形態を、今度は図１５ａから１５ｂに示す。噴射器１００は上述の様に少なくとも一つの細長通路１１７と分配スロット１１８を有するが、この場合、ガス供給面１１４は異なる。ガス供給面１１４は通常、少なくとも一つの、好ましくは二つの丸み付き側部領域１４０と中央窪み領域１４２を有する。分配スロット１１８は、それらのそれぞれの細長通路１１７各々からガス供給面１１４の中央窪み領域１４２へ伸びる。ガスは通路１１７へ流れ込み、分配スロット１１８を通り、噴射器１００の長さ方向に沿ってガス供給面１１４の中央窪み部分１４２へ供給される。ガスは、実質的に制御された状態でガス供給面に沿って散布され、そこで反応し、ガス供給面１１４の下に置かれた基板１１６の表面上に物質の層を形成する。噴射器の温度制御のため、冷却媒体を受け入れる細長通路１１９を設けてもよく、噴射器１００に形成された熱電対１４３を使って温度を測定することもできる。
【００４８】
図１５ｂでは、計量管２２が細長通路１１７の少なくとも一つに挿入され端面１１５の間に伸びている。計量管２２は、通路１１７の壁から間隔を空けて設けられ、分配スロット１１８から離して方向付けられた開口部１２３を備える。上述の様に、開口部１２３は、図６から１１に示す様な様々なパターンから構成されていてもよい。本実施形態の変形例においては、設けられた複数の第一細長通路１７の各々に、個別の計量管２２が挿入される。化学薬品供給ライン（図示せず）が、ガスの導入のため各計量管２２に取り付けられる。
【００４９】
図１５ｃは、代替実施形態の別の変形例を示す。図示の様に、ガス供給面１１４は、丸み付き側部領域１４０のみを有する。ガス供給面１１４の残りの部分は実質的に平らで、図１５ａと１５ｂの様に窪んでいない。
【００５０】
本発明の別の代替例を図１６ａに示す。図示の様に、噴射器１００は、複数のガスを受け入れる複数の第一細長通路１１７を有する。複数の第一細長通路１１７はそれぞれ、端面１１５の間に伸び、化学薬品供給ライン（図示せず）はガスを個々に供給するために各通路１１７に取り付けられている。複数の分配チャネル１１８が噴射器１００内に形成され、互いに間隔を空けて設けられる。各分配チャネル１１８は、個別の第一細長通路１１７とガス供給面１１４の間に伸びる。ガス供給面１１４は、二つの丸み付き側部領域１４０を含み、ガス供給面１１４の残りの部分は実質的に平らである。ガスは通路１１７に入り、分配チャネル１８を通ってガス供給面１１４に運ばれ、そこで該ガスは長さ方向に沿って均一に混合し、基板１１６上に被膜、つまり層を形成する。
【００５１】
噴射器１００の表面の蒸着物を除去するために、エッチング剤を受け入れる第二細長通路１３５が噴射器１００内に形成され、両端面１１５の間に伸びる。分配スロット１３７が噴射器内に形成され、第二細長通路１３５とガス供給面１１４の丸み付き側部領域との間に伸びる。典型例の図では、分配スロット１３７は丸み付き側部領域１４０の始まるところでガス供給面１１４と直角に交差し、噴射器１００の垂直平面と斜めに交差する。この角度は、望まれるエッチング剤の供給場所によって変えてもよい。この構造は、蒸着物が、通常、最も多い噴射器の側面に向けてのエッチング剤の供給を促す。代替例として、分配スロット１３７はガス供給面の平面部分と交差させることができる。
【００５２】
この実施形態の変形は、好ましい実施形態として図１６ｂに示されている。この場合、ガス供給面１１４は、二つの丸み付き側部領域１４０と中央窪み領域１４２を備える。複数の分配スロット１１８は、それらのそれぞれの第一細長通路１１７各々と中央窪み領域１４２の間に伸びる。エッチング剤を供給するため、第二細長通路１３５も噴射器１００内に形成され、両端面１１５の間に伸びる。分配スロット１３７は噴射器内に形成され、第二細長通路１３５とガス供給面１１４の丸み付き側部領域の間に伸びるのが好ましい。本発明の別の利点は、エッチング剤を計量できるようにすることであり、それにより外部表面へのエッチング剤の供給の制御ができるようになる。エッチング剤を計量するために、計量管２２が第二細長通路１３５の少なくとも一つに挿入され、両端面１１５の間に伸びる。計量管２２は、通路１３５の壁から間隔を空けて設けられ、分配スロット１３７から離して方向付けられた開口部１２３を備えている。上述の様に、開口部１２３は図６から１１に示すような様々なパターンとすることができる。本実施形態の変形例では、設けられた複数の第二細長通路１３５の各々に、個別の計量管２２が挿入される。化学薬品供給ライン（図示せず）はエッチング剤の導入のために各計量管２２に取り付けられる。
【００５３】
当業者には前述の説明から理解される様に、本発明の教示から様々な実施形態が実現される。例えば、噴射器は、中央窪み領域あり、或いは無しの状態で、丸み付き側部領域を設けてもよいし、計量管を使用してもしなくてもよいし、更に、エッチング剤通路内で計量管を使用してもしなくてもよいし、エッチング剤通路を使用してもしなくてもよく、如何なる上記の組み合わせを利用してもよい。
【００５４】
【新しい実施形態】
本発明の次の特記すべき利点は、一体型単一ボデー噴射器を有する改良された蒸着室を提供することである。図１７、１８、１９に、一体型噴射器アセンブリ１６０を有する蒸着室１５５を示す。蒸着室１５５は、通常、図１７に示すより大きな化学蒸着（ＣＶＤ）装置２００の一部である。図１７は、本願と同時に出願され、引用文献としてここに援用する同時係属米国特許出願番号第（未定）に十分説明されている単一のウェハ往復装置から成るＣＶＤ装置２００の一つの型を示す。ＣＶＤ装置の一例が示され説明されるが、当業者には他の型式のＣＶＤ装置を本発明に使用できることが理解できるであろう。例えば、噴射器と蒸着室は、当該技術分野で既知のコンベア化されたＣＶＤ装置で、又は大気圧及び準大気圧型反応器と共に使うこともできる。
【００５５】
図１７に戻るが、図は反応性（時に、不活性）ガス化学薬品を蒸着室１５５内の蒸着領域に噴射するための噴射器アセンブリ１６０を有する蒸着室１５５を支持する主室２１０を備えるＣＶＤ装置２００を示す。噴射器アセンブリ１６０は、一つ又はそれ以上の個々の噴射器又はアプリケータを備える。図１７では、噴射器アセンブリ１６０は、三つの蒸着領域１２４を形成する三つの噴射器１０５を有するが、噴射器アセンブリ１６０は、一つ又は任意の数の蒸着領域を形成してもよい。各蒸着領域１２４は、噴射器１０５と以下に詳細に説明するウェハ又は基板表面１１６により規定される。ウェハ又は基板１１６は、支持体１２２上に置かれ、この支持体１２２は、次にチャック１２０により支持される。ウェハは、ウェハ表面を横切って、被膜を蒸着するため噴射器の真下に移動される。支持体１２２は、シールプレートに作られた窪みにウェハ１１６を保持する「シールプレート」であるのことが好ましい。ウェハの上面はシールプレートの上面と同一平面上であるが、シールプレートはウェハ１１６より大きい。
【００５６】
支持体１２２は、ウェハを適所に保持するためチャック内の開口部を通してウェハの下側を真空状態にすることによりチャック１２０上に保持される。チャック１２０は、主室２１０内に支えられている駆動アセンブリ２１８上に取り付けられたチャック保持アセンブリ又はプラットフォーム２１６上に支持される。プラットフォーム２１６は線形運動するようにレールでガイドされる。プラットフォーム２１６は、センサー等を保護し、熱膨張を最小にするために、水で冷却されるのが好ましい。プラットフォーム２１６は、真空シールを介して伸びる駆動機構２２４を経由して、モーター２２２によって駆動される送りネジにより動かされる。チャック１２０と駆動アセンブリ２１８は、室の下部壁を介して伸び、ベアリングと係合する水準ネジ２２６上に保持される。水準ネジ２２６は、チャックを持ち上げ、下げ、水平にするためモーター２２８により駆動される。主室２１０はガス、好ましくは不活性ガスを主室２１０に供給するための少なくとも一つのガス入口ライン２３０を有する。このガス入口ライン２３０は、「内部方向パージ流」として作用する、蒸着室１５５内への内部方向ガス流を作り出すために使用することができる。以下に述べる様な適切な条件の下では、このパージは、反応性ガスを蒸着領域に閉じ込め、それにより主室内のダストの望ましくない蒸着と、反応性ガスによる主室構成部品へのアタックを防ぐ。主室２１０の排気は、以下に詳細に説明する様に、噴射器アセンブリ１６０を通して行われる。排気マニホルド１５８は、窪みを介して、ネジにより噴射器１５８に取り付けられる。
【００５７】
蒸着室１５５を図１８に更に詳細に示す。通常、蒸着室１５５は噴射器アセンブリ１６０と支持体とを有し、この場合支持体はチャック１２０であり、基板１１６を保持する。分かり易くするため、排出マニホルド１５８は省略されている。噴射器アセンブリ１６０は、一つ又はそれ以上の噴射器１０５と通気ブロック１０６が形成される単一ブロックの素材から作られるのが好ましい。両通気ブロック１０６は、それらの間に二つの排出チャネル１０７を形成するため噴射器１０５の各側面に近接し、そこから間隔を空けて配置される。蒸着領域１２４は噴射器１０５のガス供給面１１４と基板１１６の間に形成される。通常、蒸着領域１２４は、細長く形状は長方形である。
【００５８】
より詳細には、噴射器１０５は、単一部材であり、緩やかに曲線を描くガス供給面１１４を備えて作られている。典型的例では、ガス供給面１１４は、二つの丸み付き側部領域１４０と中央窪み領域１４２を有している。噴射器１０５は前に図１６ｂの噴射器１００で述べたようなものであるのが好ましい。曲線を描くガス供給面１１４の正確な寸法は、当該技術分野では既知の計算流体力学（ＣＦＤ）又はスケールモデルを使って求めることができる。この様な技術は、一つには、蒸着室内のガス流れの再循環を最小化する諸元を求めるために使うのが好ましい。これは反応性ガスの平均滞留時間を制御することになる。通気ブロック１０６は、前と後ろ（つまり、側面、一つの側面を参照番号１２１で示す）、上面と端面、底の外表面１５０を有する単一部材から成る。
【００５９】
特別の利点は、各噴射器１０５のガス供給面１１４が、蒸着室１５５の上部として使用されることである。蒸着室１５５の底部は、支持体１２２及び／又は支持体１２２上に置かれた基板１１６により形成される。蒸着領域１２４は、ガス供給面１１４と基板１１６及び支持体１２２との間に形成される。
【００６０】
反応生成物を除去するため、排気チャネル１０７が使われる。ガス供給面１１４と噴射器１０５の垂直面１１９は、排気チャネル１０７の内表面を形成する。排気チャネル１０７を形作る外表面は通気ブロック１０６の１つの側表面１２１により形成される。通気ブロック１０６の側表面１２１は、噴射器１０５と間隔を空けて向きあい、排出チャネル１０７を通って流れるガスの好ましくないよどみ又は剥離を最小化する形に作られる。とりわけ、通気ブロックの側表面１２１は、通常、ガス供給面１１４の丸み付き表面１４０に近接し間隔を空けて配置される倣い輪郭領域１５２又は突出部を含む。この倣い輪郭領域１５２は通気ブロック１０６に取り付ける別体の「輪郭部」又は突出インサートとして作成してもよく、通気ブロック１０６の一体の部分として形成してもよい。
【００６１】
本発明は、各蒸着領域を分離する様に働く「セミシール（ｓｅｍｉ−ｓｅａｌ）」領域１５３を形成するのが好ましい。特に、通気ブロック１０６の外表面１５０はセミシール領域１５３を形成する様に基板１１６の平坦な面に極めて近接して置かれる。セミシール領域１５３は、以下に説明する高さと、概ね外表面１５０の部分に沿って伸びる長さの範囲である。入口２３０を経て周囲の主室２１０に供給されるガスからの内部方向パージ流と組み合わせ、このセミシール領域１５３は、蒸着領域１２４内に反応性ガスを封じ込めるのに効果的であることが判明している。この特徴は更に、蒸着室１５５内の他の場所での粉末と粒子汚染物の生成を最小化するのを助ける。より詳細には、内部方向パージ流は、ガス入口２３０を介して主室２１０内へガスを噴射する共に、蒸着室１５５において、排気チャネル１０７を介してシステム用の排気を行うことにより作り出される。これは、蒸着室１５５に向かい、噴射器アセンブリ１６０に入るガスの流れ（用語「内方向」の由来）を作り、それにより蒸着領域を隔離するのに役立つ内方向パージ流として機能する。セミシール領域１５３を形成するために、面１５０と基板１１６の間の間隔及び主室からのパージ流量（つまり、ガス入口２３０を介して、主室２１０内へ噴射されるガスのガス流量）とが考慮される。このパージ流量は、噴射器１０５により供給されるガス１４２の流量に比較すると小さいが、反応性ガスの特性拡散距離がセミシール領域１５３の長さより小さくなるのを満足するについて十分大きいパージ速度「Ｖｐｕｒｇｅ 」を確保するように選択するのが好ましい。図１８に示す様に、セミシール領域１５３は、外表面１５０と基板１１６との表面が極めて近接して平行な領域、つまり、本実行例においては、外表面１５０の外側縁から、倣い輪郭領域１５２の丸み付き縁までの領域に形成される。拡散距離「Ｌｄｉｆｆ」は次により与えられる。
【００６２】
Ｌｄｉｆｆ＝Ｄａｂ／ｖｐｕｒｇｅ
ここにおいて、Ｄａｂは、周囲ガス中における反応性ガスの有効バイナリ拡散係数である。
【００６３】
上記方程式を例に当てはめると、バイナリ拡散係数０．２ｃｍ２／秒、パージ速度１ｃｍ／秒の場合、拡散距離は、２ｍｍとなる。このように、拡散距離より大きい長さを有するセミシール領域では、反応性ガスが蒸着領域１２４から漏れ、反応性ガスの濃度を減する。従って、本例では、セミシール領域１５３の長さは、２ｍｍ以上となる様に選択されるべきであり、例えば１．０から１．５ｃｍの長さが適切である。
【００６４】
発明者は、ウェハ又は基板１１６の上面とガス供給面１１４との最も近い部分の最小距離（つまり、ガス供給面の最も低い部分、基板に最も近い部分）が５〜６ｍｍ、噴射器の深さ（つまり、図面平面に垂直）が約２２−２５ｍｍ、噴射器１０５からの総ガス流れ１４２が毎分１０−２０標準リットル（ｓｌｐｍ）の場合、セミシール間隔「ｈ」は、１．０ｍｍ以下、好ましくは、約０．５から１．０ｍｍの範囲であることが判明している。セミシール間隔「ｈ」は、基板１１６の上面から通気ブロック１０６の外表面１５０までの距離である。加えて、主室２１０からのガスの内方向パージ流は、約２から４ｓｌｐｍの範囲にあるのが好ましい。特に、セミシール間隔「ｈ」が３ｍｍか又はそれより大きい場合、シールは反応性ガスを蒸着領域１２４に閉じ込めるのに無効となることが判明している。対照的に、好ましい間隔を使用すると、反応性ガスの蒸着室の外側領域への（つまり、通気ブロック１０６の縁を超える）検出できるほどの漏れはなく、パージガス流れによる蒸着物反応の妨害は最小で、基板１１６上の蒸着領域は、良好に制御できる結果となった。蒸着範囲は、蒸着領域１２４の面積に関連し、とりわけ蒸着反応が倣い輪郭縁１５２を越えてセミシール領域１５３に入る度合に関連する。蒸着領域１２４の縁は、基板１１６上に蒸着される被膜の良好な均一性と再現性が保証できるように、良好に制御され再現できることが重要である。蒸着がセミシール領域１５３に拡がってくるようになると、ダストもセミシール面１５０上に蒸着されるので、粒子が増え洗浄が必要となってくる。従って、蒸着領域１２４が二つの向かい合う倣い輪郭部１５２の縁間の隙間と丁度同じ幅になるようなパージガス流れ及びセミシール領域１５３の高さを選択するのが有用である。
【００６５】
蒸着の間、反応性ガスの副産物からのダスト又は被膜は、蒸着室１５５の露出した表面上に形成される。発明者は、流れる冷却剤（清浄水の様な）で満たされた冷却通路１１９を使ってこれらの表面の温度を制御することは、その様な表面に生じる蒸着物の量を最小化するのに大いに役立つことを見つけた。二酸化珪素の蒸気エッチングが８０から１００℃以下の温度で最も容易に進行することは周知であり、従って、ガス供給面１１４と倣い輪郭面１５２が通路１１９を使って低温に維持される場合、洗浄は最も有効である。
【００６６】
蒸着物の除去を更に促進するために、本発明はエッチング通路を使用する。典型的例では、エッチング通路１３５と１５６は、噴射器１０５と通気ブロック１０６にそれぞれ設けられる。エッチング通路１３５と１５６及び付随する分配スロット１５７と１４０は、含水又は無水ＨＦ蒸気（二酸化珪素蒸着の場合）の様なエッチングガスを分配できるようにし、蒸着室１５５と噴射器アセンブリ１６０の取り外しと機械的洗浄を必要とすることなく、蒸着された副産物の除去を促進する。エッチング通路１５６とスロット１５７のみを使う、又はガス通路１１７とスロット１１８を使用することをこの目的のために選択してもよい。
【００６７】
より詳細には、少なくとも一つのエッチング通路１３５が噴射器１０５内に形成され、端面の間に伸びる。少なくとも一つのエッチング剤分配スロット１３７が噴射器１０５内に形成され、エッチング通路１３５とガス供給面１１４の間に伸びる。エッチング剤分配スロット１３７は、丸み付き側部領域１４０でガス供給面１１４を出る。エッチング剤分配スロット１３７は、エッチング剤流れの望まれる方向次第で様々な角度でガス供給面１１４と交差する。言い換えれば、エッチング剤分配スロット１３７の方位は、エッチング剤を噴射器１０５と蒸着室１５５上の特定の面に向ける様に変えることができる。
【００６８】
更に、通気ブロック１０６は、エッチング剤を供給するために少なくとも一つのエッチング剤通路１５６とエッチング剤分配スロット１５７とを使うのが好ましい。少なくとも一つの通路１５６が通気ブロック１０６に形成され、その両端の間を伸びる。少なくとも一つのエッチング剤分配スロット１５７が通気ブロック１０６内に形成され、通路１５６と通気ブロックの外表面１５０との間に伸びる。エッチング剤分配スロット１５７は、平面領域で外表面１５０を出口とし、エッチング剤がセミシール領域１５３に向かうように斜めに表面を横切る。代替例として、エッチング分配スロット１５７は、倣い輪郭部分１５２に伸びるようにしてもよい。別の変形例では、エッチング分配スロット１５７は、外部面１５０の出口を垂直な状態とするように配置される。
【００６９】
ＣＶＤシステムの処理量を増やすために、複数の噴射器１０５及び対応する複数の蒸着領域１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃを備えた噴射器アセンブリ１６０を有する蒸着室を、図１９で示すように、単一の大きな蒸着室１５５組み込んでもよい。本実施形態では、複数の噴射器を有する噴射器アセンブリは、マルチヘッド噴射器アセンブリとも呼ばれる。蒸着室は、蒸着室１５５を密閉するためのエンドキャップ（図示せず）を備えた一ブロックの素材から作るのが望ましい。代替例として、蒸着室１５５は、一緒に取り付けられた別々の部品から作ることもできる。この場合、噴射器１０５と通気ブロック１０６の複数セット（三つの噴射器と四つの通気ブロックを図示）は、互いに極めて近接して置かれ、それにより複数の排気チャネル１０７を形成する。この典型的配置は、三つの蒸着領域１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃを形成する。蒸着領域１２４ａと１２４ｃの二つは外側領域として特徴付けられ、中央１２４ｂの蒸着領域は内部領域として特徴付けられる。従って、噴射器の表面と他の特徴も同様に、それらの対応する蒸着領域の名前と一致する内側及び外側として特徴付けられる。この場合、外側外表面１５０（つまり、二つの外側蒸着領域の外側外表面）は、主室２１０へのセミシールを形成する。排気を除去するために、排気出口ライン１５９を備えた排気マニホルド１５８が複数の噴射器及び通気ブロック１０５及び１０６の頂部に取り付けられる。本典型例図で示すように、エッチング剤を受け入れるための通路１３５は噴射器１０５からは省かれている。典型的実施形態で示すように、蒸着室２１０は噴射器アセンブリ１６０とウェハ支持体１２２から成り、噴射器アセンブリは三つの噴射器１０５と四つの通気ブロック１０６を備えている。しかし、当業者には、上述の何れの噴射器と通気孔実施形態と同様、他の数の噴射器と通気孔を使ってもよいことは理解できるであろう。
【００７０】
被膜を基板１１６の表面上に蒸着する際には、均一な被膜を蒸着するのが好ましい。支持体１２２はこの作用を支援する。特に、支持体１２２は、基板の上表面とシールプレートとが同一平面となるように基板をシールプレートの窪み部分に保持するようなシールプレートであるのが好ましい。このように、シールプレートは基板表面１１６の延長であり、これは外表面１５０と共にセミシール領域１５３を形成するように機能する平坦な面を提供する。更に、シールプレートは噴射器１０５が基板の端を越えて伸びることを可能にし、基板の端での均一なコーティングを促進する。シールプレート型の支持体１２２は、基板１１６が円形にコーティングされる場合に使われる。しかし基板が長方形である場合、必然的にシールプレート型支持体が使われる。
【００７１】
複数の噴射器１０５が使われる場合、全噴射器１０５から実質的に全く同じ性能を得るために、発明者は、ガス、好ましくは不活性ガスが、噴射器と噴射器との間に分配されるように噴射器１０５と噴射器１０５の間に内部スロット１６１を設け、それにより、噴射器１０５の外側縁において「外側」セミシール領域１５３ａ及び１５３ｄが室パージによって作られるのと実質的に同じように、噴射器１０５の内側縁にガス流入を行う「スロットパージ」を作り出す必要があることが判明した。「スロットパージ」のガス流れは、様々な噴射器の間に実質的に同一の蒸着厚さと範囲を与える様に調整される。これは、内側噴射器を隔離する「内側」セミシール領域１５３ｂと１５３ｃを提供する。繰り返すが、蒸着領域は、蒸着領域の面積に関連し、とりわけ蒸着反応が倣い輪郭縁１５２を越えてセミシール領域１５３まで伸びる度合に関連する。内側スロット１６１は更に、噴射器１０５と通気ブロック１０６との表面から副産物を取り除くために上述の様に洗浄ガスを分配するために交互に使ってもよい。
【００７２】
最後に、別の実施形態では、先に述べた様に、計量管は、エッチング剤通路１３５ばかりでなく噴射器１０５の通路１１７にも使うことができる。更に計量管は、通気ブロック１０６のエッチング剤通路１５６と１６１に使用してもよい。計量管は取り替え可能なので、一つの計量管を簡単に取り外し、開口部の配置又は直径が異なる別の計量管を挿入することにより望まれるガス流れの形態を変えることができる。噴射器本体の分解は全く必要ない。更に、モデル化又は実験を行えば、特注の計量管を特定の適用例又は機械のために製造することもできるようになる。
【００７３】
本発明は更に、噴射器アセンブリと蒸着室を作る方法を提供する。蒸着室１５５は、一つには単一の材料ブロックとワイヤＥＤＭ処理を使うことにより形成するのが好ましい。蒸着室は二つの主要構成部分、噴射器アセンブリとエンドキャップから構成される。エンドキャップは噴射器アセンブリに取り付けられ、エンドキャップは更に、噴射器１０５を経て蒸着領域にガスを供給するガス供給マニホルド（図示せず）に取り付け点を提供する。上述の様に、噴射器アセンブリ１６０は一つ又は複数の噴射器１０５を備える。分かり易くするために、単一の噴射器を含む噴射器アセンブリはシングルヘッド噴射器と呼び、複数の噴射器を含む噴射器アセンブリはマルチヘッド噴射器と呼ぶ。シングルヘッド又はマルチヘッドに関わらず噴射器アセンブリは、単一ブロックの素材から製作されるのが好ましい。代わりに、噴射器アセンブリは別々の部品から製作してもよいが、その場合は噴射器アセンブリを整列させて組み立てるのが難しくなる。材料のブロックはステンレス鋼３０４で作るのが好ましいが、多くの他の合金を使うこともできる。噴射器アセンブリを製作するために、ブロックは最初に所要サイズに研磨され、次に細長通路を作るためにブロックの長さ方向に沿って貫通穴が開けられる。細長通路はガンドリルで穴開けするのが好ましい。ブロックは次に、応力除去され、最終サイズの寸法に機械加工される。次にブロックは、ブロックに噴射器ガス供給スロットと倣い輪郭の全てを作るためにワイヤＥＤＭ処理を受ける。ワイヤＥＤＭ処理は、１）その非接触材料除去により、非常に細く、高い許容差スロットをブロックの全長に亘って切ることができる、２）表面仕上げに好ましくない金属のまくれ上がりが全くない、３）検出不可能な応力のみが噴射器ブロック本体に残る、という幾つかの重要な特徴を提供する。排気チャネルの倣い輪郭はＥＤＭワイヤを使って切られるが、排気チャネルは、この時点で完全には切り出されない。むしろ部品はブロックにつながったままで、以下に述べる様にエンドキャップが先ず取り付けられる。
【００７４】
噴射器アセンブリのエンドキャップは、計量管のためのシーリング面を内蔵し、全てのガス供給マニホルドの接続点となる。噴射器アセンブリとなるブロックを製作する場合、エンドキャップは所要の形とサイズに機械加工され、次に、応力除去される。エンドキャップは次に、噴射器アセンブリの各端に鑞付される。噴射器アセンブリの製造への第二の重要な製作過程は、エンドキャップを噴射器アセンブリに接着することである。エンドキャップはニッケル真鍮合金を使って鑞付するのが好ましく、これは、１）噴射器ガス通路の間に気密シールを作り、２）シール面として利用できる機械加工可能なインターフェースを作り、３）ステンレス鋼母材と同じか又はより良好な耐蝕性、無孔性接着を作り出す接着性を提供する。本質においてこの過程は、三つの主要構成要素、つまり二つのエンドキャップと噴射器アセンブリを一つの部品に融合することにより完全な単一部品アセンブリを作る。
【００７５】
エンドキャップが噴射器アセンブリに鑞付された後、最終機械加工を行って、全てのシーリング面が平坦であり適切な表面仕上げを有することを保証する。この最終機械加工段階は、排気チャネルに残された材料を取り除くことを含む。排気チャネルの輪郭はワイヤＥＤＭ段階で以前に作られており、ここでは材料が除去され、それにより開いた輪郭付けされた排気チャネルが残る。この時点で噴射器アセンブリは一つの均質のブロックであり、完全に漏れを防ぐ。
【００７６】
ガス供給マニホルドは、ガスをマルチヘッド噴射器アセンブリに均一に配布しなければならないである。例えば、ソースガスを各噴射器１０５に配布し均一に分割する等しい長さのガス通路を提供するために、一連の積み重ねられたプレートを機械加工して作ったガス供給マニホルドが使われる。例えば、二つの噴射器は四つの窒素入口を必要とする。ガス供給マニホルドは、一つの入口を使い、それを均しく四つの計量管に分ける。マニホルドに作られた各分枝は均一な分配を各計量管に提供するために長さが同じであることが重要である。コンパクトなマニホルドを形成するために複数のプレートを積み重ねて共に鑞付する。ガス供給マニホルドは、金属ｃ−リングでエンドキャップに密閉できる。
【００７７】
設計が単純なため精密な構成要素が形成しやすく、従って優れたガス分配の制御ができるようになる。上記説明は、上に述べた目標、利点、目的を促進するに際しての、基板処理のための改良された噴射器と蒸着室を例証するものである。
【００７８】
本発明を特定の実施形態に関連させて説明したが、当業者には、前述の説明に照らし、多くの変形、代用、代替、変更の行えることが明らかである。従って、本説明は、請求の範囲の精神内にある全ての、この様な変形、代用、代替、変更を包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施形態による噴射器の側面図である。
【図２】図１における噴射器の１実施形態の線２−２に沿った断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態による噴射器の断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態による噴射器の断面図である。
【図５】本発明の第四実施形態による噴射器の断面図である。
【図６】図４と５に示された噴射器の計量管の断面図である。
【図７】図４、５、６に示す噴射器の計量管にある開口部パターンの１実施形態の平面図である。
【図８】図４、５、６に示す噴射器の計量管にある代替開口部パターンの平面図である。
【図９】図４、５、６に示す噴射器の計量管にある溝状開口部の平面図である。
【図１０】図４、５、６に示す噴射器の計量管にある別の代替開口部パターンの平面図である。
【図１１】図４、５、６に示す噴射器の計量管にある又別の代替開口部パターンの平面図である。
【図１２】噴射器へのフランジ及び計量管アタッチメントの拡大部分側面図を示す。
【図１３】エッチング剤を供給するための通路を使用する本発明の代替実施形態による噴射器の断面図である。
【図１４】図１３に示す噴射器の別の実施形態による噴射器の断面図である。
【図１５ａ】丸み付き側領域と中央窪み領域とを有するガス供給面を含む本発明の又別の実施形態による噴射器の断面図である。
【図１５ｂ】丸み付き側領域と中央窪み領域とを有するガス供給面を含む本発明の又別の実施形態による噴射器の断面図である。
【図１６】図１５ａと１５ｂに示す噴射器の別の実施形態による噴射器の断面図であり、エッチング剤を供給するための通路を含んでいる。
【図１７】本発明の一つの実施形態による化学蒸着装置の断面図である。
【図１８】本発明の代替実施形態による、単一ボデー噴射器と二つの通気ブロックから成る一体型噴射器を有する蒸着室の拡大断面図である。
【図１９】本発明の別の実施形態による、多数の噴射器と通気ブロックを有する蒸着室の拡大断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５ａ】
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【図１５ｂ】
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【図１５ｃ】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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