(57)【要約】化学気相蒸着システムの表面上に膜と処理副生成物が堆積するのを抑制するための、ガス配送用の防護シールド（３０１）とシステムが提供されている。本発明は、シールド上に副生成物が堆積し盛り上がるのを抑制する、不活性ガスシールドプレナム（１１２）内のボリュームインサートを提供する。別の実施形態では、ベントガイド(３０２、３０４)により、ガス状堆積副生成物を通路（３００）の中心に向かわせ、ベントシステムの壁上の粒子堆積物を減少させている。別の実施形態では、不活性ガスを方向決めし直し計量する目的で、部分プラグ（２２０）をインジェクタのパージ通路に設置し、シールド上及びインジェクタの端部に副生成物が堆積するのを抑制している。本発明の別の実施形態では、粉末の盛り上がりに備えた大容量の全容積ベントアッセンブリ（４００）を有するＣＶＤシステムを提供し、洗浄保守が必要になるまでの稼働機関を延長している。【選択図】図１３
2005501429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス配送システム用の防護シールドにおいて、
周囲を囲むように形成されているユニットフレームを有するベースと、
基板に面する水平部分と排出口に面する垂直部分を有し、前記ユニットフレームに支えられている有孔シートと、
前記ベースと前記有孔シートの水平及び垂直部分とにより部分的に画定されているプレナムと、
不活性ガスを、前記ガスが前記有孔シートを通って拡散するような流量で、前記プレナムに送出するためのガス送出装置と、
前記有孔シートの水平及び垂直部分を通って流れるガスの配送を制御するための、前記プレナム内に配置されているボリュームインサートと、を備えていることを特徴とする防護シールド。
【請求項２】
前記ボリュームインサートは、ガスの流れのためのプレナムの内部容積が減じ、前記水平部分に対するガスの流れの配送が、前記シールド内部への外部ガスの流入を防止し、前記有孔シートの水平部分上への堆積物を実質的に無くすのに適した境界層を形成するのに十分な程度に増すように、前記ベースに連結され前記プレナム内に配置されている曲りバンドであることを特徴とする請求項１に記載の防護シールド。
【請求項３】
前記ボリュームインサートは、前記ベースの全長に亘って伸びる三曲りバンドであり、前記三曲りバンドは、前記有孔シートの垂直部分に面する第１面と、前記有孔シートの水平部分に面する第２面と、前記ガス送出装置に面する第３面とを有し、前記三曲りバンドの第２面と前記有孔シートの水平部分は、ガスが前記ガス送出装置から前記有孔シートの水平部分に沿って垂直部分へと流れるにつれ、幅が徐々に狭くなるテーパ状の通路を形成していることを特徴とする請求項２に記載の防護シールド。
【請求項４】
化学気相蒸着システムにおいて、
ガス状物質を処理室内に噴射するための前面を有するインジェクタと、
前記インジェクタに隣接して配置され、エンドプレートと有孔シートを備えている、前記インジェクタの前面を防護するための防護シールドと、を備えており、
前記インジェクタは、
ガス状物質を前記処理室内に噴射するための化学物質噴出口スロットと、
前記化学物質噴出口スロットの端部に供給される不活性パージガスを前記化学物質噴射口スロットの中間部に供給される化学ガスに対して均衡させるために、前記化学物質噴射口スロットの端部に配置されているインジェクタプラグと、を備えており、前記エンドプレート上に実質的に堆積物の盛り上がりを発生させることなく、前記有孔シート上の反応副生成物の堆積及び盛り上がりを減少させることを特徴とする化学気相蒸着システム。
【請求項５】
前記インジェクタプラグには、第１の狭い部分と前記インジェクタの前面に隣接する第２の広い部分から構成され、前記化学物質噴出口スロットの端部に供給される不活性パージガス流を制限する寸法が変更できるようになっている開口部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項６】
前記防護シールドが、
周囲を囲むように形成されているユニットフレームを有するベースと、
基板に面する水平部分と排出口に面する垂直部分を有し、前記ユニットフレームに支えられている有孔シートと、
前記ベースと前記有孔シートの水平及び垂直部分とにより部分的に画定されているプレナムと、
不活性ガスを、前記ガスが前記有孔シートを通って拡散するような流量で、前記プレナムに送出するためのガス送出装置と、
前記有孔シートの水平及び垂直部分を通るガスの流れの配送を制御するための、前記プレナム内に配置されているボリュームインサートと、を備えていることを特徴とする請求項４又は５に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項７】
前記ボリュームインサートは、ガスの流れのためのプレナムの内部容積が減じ、前記水平部分に対するガスの流れの配送が、前記シールド内部への外部ガスの流入を防止し、前記有孔シートの水平部分上への堆積物を実質的に無くすのに適した境界層を形成するのに十分な程度に増すように、前記ベースに連結され前記プレナム内に配置されている曲りバンドであることを特徴とする請求項６に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項８】
前記ボリュームインサートは、前記ベースの全長に亘って伸びる三曲りバンドであり、前記三曲りバンドは、前記有孔シートの垂直部分に面する第１面と、前記有孔シートの水平部分に面する第２面と、前記ガス送出装置に面する第３面とを有し、前記三曲りバンドの第２面と前記有孔シートの水平部分は、ガスが前記ガス送出装置から前記有孔シートの水平部分に沿って垂直部分へと流れるにつれ、幅が徐々に狭くなるテーパ状の通路を形成していることを特徴とする請求項７に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項９】
ガス配送システム用の防護シールドアッセンブリにおいて、
インジェクタに隣接して、離間して配置され、その間に前記インジェクタからのガス状物質が流れるための口を画定している一対のインジェクタシールド本体と、
前記インジェクタシールド本体から離間して配置されている一対のベントシールド本体と、を備えており、前記ベントシールド本体と前記インジェクタシールド本体は、使用されなかったガス状物質と反応副生成物を排出するための排出経路入口を画定するよう構成されており、更に、
前記使用されなかったガス状物質と反応副生成物を前記排出経路入口から前記ベント経路へと向かわせるための一対のベントガイドアッセンブリを備えており、前記各ベントガイドアッセンブリは、
前記インジェクタシールド本体に連結され、前記ベント経路へと上方向外向きに伸びている第１ガイド部材と、
前記ベントシールド本体に連結され、前記ベント経路へと上方向外向きに伸びている第２ガイド部材と、を備えており、
前記第１及び第２ガイド部材は、前記使用されなかったガス状物質と反応副生成物をベント経路の中心に向かって進ませ、前記使用されなかったガス状物質と反応副生成物が前記ベント経路の壁の上に堆積するのを減少させるために、前記排出経路入口の外向き湾曲部分を形成するよう構成されていることを特徴とする防護シールドアッセンブリ。
【請求項１０】
前記第１ガイド部材は、前記インジェクタシールド本体の一体の部分であり、前記第２ガイド部材は、前記ベントシールド本体の一体の部分であり、前記第１及び第２ガイド部材は、上方向外向きに実質的に平行に、且つ垂直軸から約１０乃至３０度の範囲で傾斜して伸びていることを特徴とする請求項９に記載の防護シールドアッセンブリ。
【請求項１１】
前記ベントシールド本体を前記ベント経路に接続するための一対のサイドプレートを更に備えており、前記サイドプレートと、前記第２ガイド部材と、前記ベントシールド本体は、粒子堆積物を受け入れるための窪みを形成し、前記第１ガイド部材は、上方向外向きに伸びて粒子堆積物を受け入れるためのトラップ領域を形成していることを特徴とする請求項１０に記載の防護シールド。
【請求項１２】
前記インジェクタシールドは、更に、
周囲を囲むように形成されているユニットフレームを有するベースと、
基板に面する水平部分と排出口に面する垂直部分を有し、前記ユニットフレームに支えられている有孔シートと、
前記ベースと前記有孔シートの水平及び垂直部分とにより部分的に画定されているプレナムと、
不活性ガスを、前記ガスが前記有孔シートを通って拡散するような流量で、前記プレナムに送出するためのガス送出装置と、
前記有孔シートの水平及び垂直部分を通るガスの流れの配送を制御するための、前記プレナム内に配置されているボリュームインサートと、を備えていることを特徴とする請求項９、１０、又は１１に記載の防護シールドアッセンブリ。
【請求項１３】
前記ボリュームインサートは、前記ベースの全長に亘って伸びる三曲りバンドであり、前記三曲りバンドは、前記有孔シートの垂直部分に面する第１面と、前記有孔シートの水平部分に面する第２面と、前記ガス送出装置に面する第３面とを有し、前記三曲りバンドの第２面と前記有孔シートの水平部分は、ガスが前記ガス送出装置から前記有孔シートの水平部分に沿って垂直部分へと流れるにつれ、幅が徐々に狭くなるテーパ状の通路を形成していることを特徴とする請求項１２に記載の防護シールドアッセンブリ。
【請求項１４】
化学気相蒸着システムにおいて、
ガス状物質を噴射するための口を備えて形成された前面と、ベントアッセンブリに接続するための後面とを有するインジェクタ本体と、
前記インジェクタの前記前面を防護するためのシールドアッセンブリであって、
前記インジェクタ本体に隣接して、離間して配置され、その間に前記インジェクタからのガス状物質が流れるための口を画定している一対のインジェクタシールド本体と、
前記インジェクタシールド本体のそれぞれから離間して配置されている一対のベントシールド本体と、を備えており、前記ベントシールド本体と前記インジェクタシールド本体のそれぞれは、排出経路入口を画定するよう構成されているシールドアッセンブリと、
使用されなかったガス状物質と反応副生成物を反応室から取り除くための全容積ベントアッセンブリであって、
前記インジェクタシールドとベントシールドの本体により画定され、前記インジェクタ本体の高さより少なくとも上方に伸びている一対の排出経路入口と、
前記インジェクタの上方に設けられ、前記インジェクタ本体の実質的に全長全幅に亘って伸びている一対のベント経路と、を備えているベントアッセンブリと、を備えていることを特徴とする化学気相蒸着システム。
【請求項１５】
前記シールドアッセンブリは、更に、
ベントガイドアッセンブリを備えており、前記ベントガイドアッセンブリは、
前記インジェクタシールド本体に連結され、前記インジェクタ本体の後面上方へ上向きに伸びている第１ガイド部材と、
前記ベントシールド本体に連結され、上方向内向きに前記ベント経路内へと伸びている湾曲部分を備えている第２ガイド部材と、を備えており、
前記第１及び第２ガイド部材は、上方向内向きに前記ベント経路内へと伸びている排出口入口の湾曲部分と、内壁及び外壁を画定するよう構成されており、
前記インジェクタシールドの第１ガイド部材は、前記インジェクタの高さより上方上向きに伸びて、前記内壁と前記第１ガイド部材と前記インジェクタの間にトラップ領域を形成しており、
前記ベントシールド本体と、前記第２ガイド部材と、前記全容積ベントアッセンブリの外壁は、粒子堆積物を受け入れるための窪みを形成しており、
前記第２ガイド部材は、前記第１ガイド部材を横切りこれを覆うように上方向内向きに伸びて、粒子堆積物が前記排出口入口を通って基板に到る直接の経路が形成されないようにしていることを特徴とする請求項１４に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項１６】
前記第１及び第２ガイド部材には、前記全容積ベントへの入口に沿って並ぶ有孔シートにより部分的に画定されるプレナムが設けられ、不活性ガスがプレナムに供給され、前記第１及び第２ガイド部材の有孔シートを通って拡散することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項１７】
化学気相蒸着システムにおいて、
ガス状物質を処理室に噴射するための前面を有するインジェクタであって、
ガス状物質を前記処理室に噴射するための化学物質噴出口スロットと、
前記化学物質噴出口スロットの端部に供給される不活性パージガス流を前記化学物質噴射口スロットの中間部に供給される化学ガスに対して均衡させるために、前記化学物質噴射口スロットの端部に配置されているインジェクタプラグと、を備えているインジェクタと、
前記インジェクタの前面を防護するためのシールドアッセンブリであって、
前記インジェクタに隣接して、離間して配置され、その間に前記インジェクタからのガス状物質が流れるための口を画定している一対のインジェクタシールド本体であって、前記インジェクタシールド本体のそれぞれは、
周囲を囲むように形成されているユニットフレームを有するベースと、
基板に面する水平部分と排出口に面する垂直部分を有し、前記ユニットフレームに支えられている有孔シートと、
前記ベースと前記有孔シートの水平及び垂直部分とにより部分的に画定されているプレナムと、
不活性ガスを、前記ガスが前記有孔シートを通って拡散するような流量で、前記プレナムに送出するためのガス送出装置と、
前記有孔シートの水平及び垂直部分を通るガスの流れの配送を制御するための、前記プレナム内に配置されているボリュームインサートと、を備えているように構成されている一対のインジェクタシールド本体と、
前記インジェクタシールド本体から離間して配置されている一対のベントシールド本体と、を備えており、前記ベントシールド本体と前記インジェクタシールド本体は、使用されなかったガス状物質と反応副生成物を集めるための排出経路入口を画定するよう構成されており、更に、
前記使用されなかったガス状物質と反応副生成物を前記排出経路入口からベント経路へと向かわせるための一対のベントガイドアッセンブリであって、前記各ベントガイドアッセンブリは、
前記インジェクタシールド本体に連結され、前記ベント経路へと上方向外向きに伸びている第１ガイド部材と、
前記ベントシールド本体に連結され、前記ベント経路へと上方向外向きに伸びている第２ガイド部材と、を備えており、
前記第１及び第２ガイド部材は、前記使用されなかったガス状物質と反応副生成物を前記ベント経路の中心に向かわせるために、前記排出経路入口の外向き湾曲部分を形成するよう構成されている一対のベントガイドアッセンブリと、を備えているシールドアッセンブリと、を備えていることを特徴とする化学気相蒸着システム。
【請求項１８】
前記ボリュームインサートは、ガスの流れのためのプレナムの内部容積が減じ、前記水平部分に対するガスの流れの配送が、前記シールド内部への外部ガスの流入を防止し、前記有孔シートの水平部分上への堆積物を実質的に無くすのに適した境界層を形成するのに十分な程度に増すように、前記ベースに連結され前記プレナム内に配置されている曲りバンドであることを特徴とする請求項１７に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項１９】
前記ボリュームインサートは、前記ベースの全長に亘って伸びる三曲りバンドであり、前記三曲りバンドは、前記有孔シートの垂直部分に面する第１面と、前記有孔シートの水平部分に面する第２面と、前記ガス送出装置に面する第３面とを有し、前記三曲りバンドの第２面と前記有孔シートの水平部分は、ガスが前記ガス送出装置から前記有孔シートの水平部分に沿って垂直部分へと流れるにつれ、幅が徐々に狭くなるテーパ状の通路を形成していることを特徴とする請求項１８に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項２０】
前記インジェクタプラグには、第１の狭い部分と前記インジェクタの前面に隣接する第２の広い部分から構成され、前記化学物質噴出口スロットの端部に供給される不活性パージガス流を制限する寸法が変更できるようになっている開口部が設けられていることを特徴とする請求項１７に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項２１】
前記第１ガイド部材は、前記インジェクタシールド本体の一体の部分であり、前記第２ガイド部材は、前記ベントシールド本体の一体の部分であり、前記第１及び第２ガイド部材は、上方向外向きに実質的に平行に、且つ垂直軸から約１０乃至３０度の範囲で傾斜して伸びていることを特徴とする請求項１７に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項２２】
前記ベントシールド本体を前記ベント経路の壁に接続するための一対のサイドプレートを更に備えており、前記サイドプレートと、前記第２ガイド部材と、前記ベントシールド本体は、粒子堆積物を受け入れるための窪みを形成し、前記第１ガイド部材は、上方向外向きに伸びて粒子堆積物を受け入れるためのトラップ領域を形成していることを特徴とする請求項１７に記載の防護シールドアッセンブリ。
【請求項２３】
化学気相蒸着システムにおいて、
ガス状物質を処理室に噴射するための前面を有するインジェクタであって、
ガス状物質を前記処理室に噴射するための化学物質噴出口スロットと、
前記化学物質噴出口スロットの端部に供給される不活性パージガス流を前記化学物質噴射口スロットの中間部に供給される化学ガスに対して均衡させるために、前記化学物質噴射口スロットの端部に配置されているインジェクタプラグと、を備えているインジェクタと、
前記インジェクタの前面を防護するためのシールドアッセンブリであって、
前記インジェクタに隣接して、離間して配置され、その間に前記インジェクタからのガス状物質が流れるための口を画定している一対のインジェクタシールド本体であって、前記インジェクタシールド本体のそれぞれは、
周囲を囲むように形成されているユニットフレームを有するベースと、
基板に面する水平部分と排出口に面する垂直部分を有し、前記ユニットフレームに支えられている有孔シートと、
前記ベースと前記有孔シートの水平及び垂直部分とにより部分的に画定されているプレナムと、
不活性ガスを、前記ガスが前記有孔シートを通って拡散するような流量で、前記プレナムに送出するためのガス送出装置と、
前記有孔シートの水平及び垂直部分を通るガスの流れの配送を制御するための、前記プレナム内に配置されているボリュームインサートと、を備えているように構成されている一対のインジェクタシールド本体と、
前記インジェクタシールド本体から離間して配置されている一対のベントシールド本体と、を備えており、前記ベントシールド本体と前記インジェクタシールド本体は、使用されなかったガス状物質と反応副生成物を集めるための排出経路入口を画定するよう構成されており、更に、
使用されなかったガス状物質と反応副生成物を反応室から取り除くための全容積ベントアッセンブリであって、
前記インジェクタシールド本体と前記ベントシールド本体により画定され、前記インジェクタ本体の高さより少なくとも上方に伸びている一対の排出経路入口と、
前記インジェクタの後面の上方に設けられ、前記インジェクタ本体の実質的に全長全幅に亘って伸びている一対のベント経路と、を備えているように構成されているベントアッセンブリと、を備えているシールドアッセンブリと、を備えていることを特徴とする化学気相蒸着システム。
【請求項２４】
前記ボリュームインサートは、ガスの流れのためのプレナムの内部容積が減じ、前記水平部分に対するガスの流れの配送が、前記シールド内部への外部ガスの流入を防止し、前記有孔シートの水平部分上への堆積物を実質的に無くすのに適した境界層を形成するのに十分な程度に増すように、前記ベースに連結され前記プレナム内に配置されている曲りバンドであることを特徴とする請求項２３に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項２５】
前記ボリュームインサートは、前記ベースの全長に亘って伸びる三曲りバンドであり、前記三曲りバンドは、前記有孔シートの垂直部分に面する第１面と、前記有孔シートの水平部分に面する第２面と、前記ガス送出装置に面する第３面とを有し、前記三曲りバンドの第２面と前記有孔シートの水平部分は、ガスが前記ガス送出装置から前記有孔シートの水平部分に沿って垂直部分へと流れるにつれ、幅が徐々に狭くなるテーパ状の通路を形成していることを特徴とする請求項２４に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項２６】
前記インジェクタプラグには、第１の狭い部分と前記インジェクタの前面に隣接する第２の広い部分から構成され、前記噴射口スロットに沿ってガスの流れの方向に寸法が変化する開口部が設けられていることを特徴とする請求項２３に記載の化学気相蒸着システム。
【請求項２７】
前記第１及び第２ガイド部材には、前記全容積ベントへの入口に沿って並ぶ有孔シートにより部分的に画定されるプレナムが設けられ、不活性ガスがプレナムに供給され、前記第１及び第２ガイド部材の有孔シートを通って拡散することを特徴とする請求項２３に記載の化学気相蒸着システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的にはガス配送システムに関し、より厳密には、システム表面上への膜及び処理による副生成物の堆積を低減するためのガスシールドを有する化学蒸着システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、２００１年８月２４日出願の米国仮特許出願第６０／３１４，７６２号の恩典を請求し、前記特許出願全体を参考文献として援用する。
【０００３】
化学気相蒸着（ＣＶＤ）システムはよく知られており、基板表面上に各種組成の薄膜を堆積又は成長させるために広く用いられている。例えば、ＣＶＤシステムは、半導体ウェーハ上に誘電体層、不動態化層、及びドーパント層を堆積させるのに普通に使用されている。ＣＶＤシステムは、処理対象の基板が置かれた成膜室に、反応性の処理ガス又は化学蒸気を導入することにより作動する。気化した材料は、基板上を通過する際に、基板表面に吸着され反応して膜を形成する。固体又は液体のソースを気相として成膜室内に運ぶために各種不活性キャリアガスが使用されることもある。通常、反応を促進するため基板は加熱される。
【０００４】
半導体ウェーハの処理に広く使用されているＣＶＤの一種として、大気圧化学気相蒸着システム（以後ＡＰＣＶＤシステムと呼ぶ）がある。ＡＰＣＶＤシステムについては、例えば、バーソロミュー他に対する米国特許第４，８３４，０２０号に記載されており、同特許を本願に参考文献として援用する。ＡＰＣＶＤシステムでは、ガス状のソース化学物質が導入され、反応して基板上に膜を形成する間、成膜室は大気圧で運転される。ある種のＡＰＣＶＤシステムでは、成膜処理の間、一連の成膜室を通して基板を運ぶためにベルト又はコンベヤを使用している。代表的なベルト駆動式ＡＰＣＶＤシステムでは、３乃至４個の独立した成膜室がある。各室には、処理ガスをチャンバ内に導入して基板を処理するための直線状の処理ガスインジェクタがあり、ガスと副生成物をチャンバから排出するための排出口が１つ又は複数存在する。
【０００５】
直線状の処理ガスインジェクタについては、例えば、ディドントニィ他に対する米国特許第５，６８３，５１６号に記載されており、同特許を本願に参考文献として援用する。通常、インジェクタには、基板表面から１インチ以内に配置された噴射口がいくつかあり、基板から１／８インチ乃至１／２インチしか離れていないことが多い。噴射口と基板表面の間のクリアランスは制限されているので、噴射口又はそれに隣接する面は、すぐに材料又は成膜処理時に生れる副生成物で被われてしまう。材料及び副生成物は、ウェーハに近接している排出口の下縁部にも付着する。時間が経つにつれて、これらの付着物は蓄積され、基板上に堆積する膜に埋め込まれ膜の品質を低下させる粒子の供給源となる。したがって、この蓄積を遅らせるか又は防止せねばならない。
【０００６】
ＣＶＤシステムの噴射口及び排出口への付着物の蓄積を低減するために改良が加えられてきた。この取り組みでは、インジェクタ及び排気口の下面に隣接しそれらを囲む数多くのシールドを使用している。このシールドについては、例えば、ディドントニィ他に対する米国特許第５，８４９，０８８号、並びにバーソロミュー他に対する米国特許第６，０５６，８２４号及び第６，３５２，５９２号に記載されており、前記特許を本願に参考文献として援用する。各シールドは、通常、窒素のようなような不活性シールドガスが導入されるプレナムを形成するように、スクリーンに接続されているベース部又は支持体を備えている。シールドガスは、長さ方向に穴が配列された導管又は計量チューブを通してプレナムに送出される。多数の送出ラインによって、シールドガスは、ＡＰＣＶＤシステムに装着されたガスマニホールド又はバルクヘッドから計量チューブに供給される。不活性ガスはスクリーンを通して拡散し、シールドに隣接する領域内の反応性処理ガスを排除又は希釈し、これによりシールド自体の上への堆積を低減する。
【０００７】
これまでのシールド設計は技術に進歩をもたらしたが、これまでのシールド設計には、シールドの構成要素上への酸化物、ケイ酸塩ガラス、及び処理による副生成物の堆積という問題がある。これは、シールドスクリーンでは特に問題であり、スクリーン上の堆積物はスクリーンを通るガスの流れを乱し、処理室内の反応ガス又は処理ガスの濃度に不均衡を生じさせかねない。これにより、成膜の均一性が時間の経過と共に悪化し、ウェーハ内の均一性は許容可能な限界を超えてしまう。関連する問題として、インジェクタを防護するシールドスクリーンの水平面が処理室の天井を形成していることから、その上に形成された堆積物が、剥離し又は剥れて、基板上に堆積中の被膜を汚染するという問題がある。また、排出経路、特に排出経路への入口に隣接する箇所における酸化物、ガラス、及び処理による副生成物の堆積という問題も発生する。堆積物は、一般には、処理ガス又は反応ガス及び副生成物を排出することにより排出経路内で形成され、それが排出経路内の比較的冷たい表面上に付着又は凝結するものである。上で説明したように、これらの堆積物は、剥離し又は剥れて、基板上に堆積中の膜を汚染することになりかねない。また、従来のＡＰＣＶＤシステム、又は、ウェーハ又は基板上に酸化物を堆積させるために直線状のインジェクタを使用している他の酸化物堆積装置には、処理を中止してオフライン洗浄のためにインジェクタとベントアッセンブリを取り外すことが頻繁に必要となるという別の問題がある。
【０００８】
従って、直線状のインジェクタ及び隣接するＣＶＤシステム構成要素の予定された洗浄の間隔を延ばすことのできる装置と方法が必要とされている。各ウェーハ内における、又は連続したウェーハ又は基板の間での処理の均一性（膜厚）が、間隔を伸ばしても一貫して保たれるようにする装置が必要とされている。更には、シールド上及び排出経路内に副生成物の粉末状の堆積物が盛り上がり、基板即ち工作物上に剥離又は落下して膜に重大な欠陥を生じさせる危険性を低減する装置と方法が必要とされている。装置と方法は、インジェクタの堆積ハードウェア上のケイ酸塩ガラスの盛り上がりを低減して、洗浄と次の洗浄の間の有効稼働時間を伸ばし、全体的な稼働寿命を延ばすことができるのが望ましい。また、装置と方法は、上記の粉末又はガラスの盛り上がりを低減又は一掃し、その結果、工具又はシステムの稼働時間を高めることが望ましい。
【０００９】
【特許文献１】
米国仮特許出願第６０／３１４，７６２号
【特許文献２】
米国特許第４，８３４，０２０号
【特許文献３】
米国特許第５，６８３，５１６号
【特許文献４】
米国特許第５，８４９，０８８号
【特許文献５】
米国特許第６，０５６，８２４号
【特許文献６】
米国特許第６，３５２，５９２号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、シールド、排出経路入口、及び他のシステム構成要素上への堆積物を低減又は排除することにより、時間経過に亘る処理の均一性と再現性を改良した化学気相蒸着（ＣＶＤ）システムのようなガス配送システムを提供することである。本発明の別の目的は、予定された保守又は洗浄作業の間の稼働時間を延ばすことである。
【００１１】
或る実施形態では、本発明はガス配送システムのための防護シールドを提供する。この防護シールドは、周囲に形成されたユニットフレームを有するベース部と、前記ユニットフレームに支えられている有孔シートと、前記ベース部と前記有孔シートにより部分的に画定されているプレナムと、前記プレナムに不活性ガスを送出するためのガス送出装置と、前記有孔シートの水平部分及び垂直部分を通過するガス流の配送を制御するため前記プレナム内に設けられたボリュームインサートを備えている。プレナム内にボリュームインサートを設けることにより、ガス流用のプレナムの容積が小さくなる。ボリュームインサートは、有孔シートの水平部分を通るガス流の配分が、有孔シートの垂直部分を通るガス流の配分に対してほぼ均衡化するように、プレナム内に配置されている。ボリュームインサートは、三曲がりバンドとすることができる。本実施形態では、三曲がりバンドは、有孔シートの垂直部分に面する第１面と、有孔シートの水平部分に面する第２面と、ガス送出装置に面する第３面を有している。三曲がりバンドの第２面と有孔シートの水平部分は、ガス送出装置からのガス流のためのテーパ状の通路を形成している。
【００１２】
別の実施形態では、本発明は化学気相蒸着システムを提供する。ＣＶＤシステムは、処理室にガス状物質を噴射するためのインジェクタと、インジェクタの前面を防護するためにインジェクタに隣接して配置された防護シールドを備えている。インジェクタは、化学物質噴射口スロットの端部に供給される不活性パージガス流と化学物質噴射口スロットの中間部の化学ガス流とが均衡するように、化学物質噴射口スロットの端部に配置されたインジェクタプラグを含んでおり、これにより防護シールド上に反応副生成物が堆積し盛り上がることが抑制される。インジェクタプラグには、寸法が変化する開口部を設けることができる。
【００１３】
別の実施形態では、本発明は、ガス配送システム用の防護シールドアッセンブリを提供する。防護シールドアッセンブリは、インジェクタからガス状物質を流すための口を形成しており、インジェクタに隣接し離間して配置されている１対のインジェクタシールド本体と、前記インジェクタシールド体から離間している１対のベントシールド本体を備えている。インジェクタシールド本体とベントシールド本体は、使用されなかったガス状物質と反応副生成物を排出するための排出経路入口を形成している。ベントガイドアッセンブリは、使用されなかったガス状物質と反応副生成物を排出経路入口からベント経路に向かわせるために設けられている。ベントガイドアッセンブリは、インジェクタシールド本体に連結されている第１ガイド部材と、ベントシールド本体に連結されている第２のガイド部材を備えている。第１及び第２ガイド部材は、使用されなかったガス状物質と反応副生成物をベント経路の中心に向かわせるために、排気経路入口の湾曲部を成すよう構成されており、これにより使用されなかったガス状物質と反応副生成物がベント経路の壁上に堆積することが抑制される。
【００１４】
更に別の実施形態では、本発明は、全容積ベントアッセンブリを有する化学気相蒸着システムを提供する。ＣＶＤシステムは、インジェクタと、前記インジェクタの前面を防護するためのシールドアッセンブリと、使用されなかったガス状物質と反応副生成物を反応室から取り除くための全容積ベントアッセンブリを備えている。全容積ベントアッセンブリは、インジェクタ本体の実質的に全長及び全幅に及び、反応副生成物からの粉末をウェーハから離して蓄積させるための大容積を提供しており、これにより保守洗浄間隔を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のこの他の目的は、添付図面を参照しながら、以下の本発明の詳細な説明、及び特許請求の範囲に記載の事項を読んで頂ければ明らかになるであろう。
【００１６】
本発明は、ＣＶＤシステムの表面上の膜及び処理副生成物の堆積を減少させるための方法と装置に着眼している。
【００１７】
図１は、本発明の防護シールドアッセンブリを使用することのできる既存の先行技術によるＣＶＤ処理システム１０の断面を概略的に示しており、これについては米国特許第４，８３４，０２０号に詳しく記載されており、その開示を本願に参考文献として援用する。当技術では周知のように、大気圧ＣＶＤシステムは、通常、処理経路に沿って配置された１つ又は複数の処理モジュール即ちチャンバ１１を備えている。各処理モジュール１１は、化学試薬及び他のガス状物質を、インジェクタ下の反応室即ち処理区域に噴射するためのインジェクタを含んでいる。図示の例では、ＣＶＤシステム１０は、図１に示す処理モジュール１１を４個含んでいるが、採用される処理モジュール１１の個数は、具体的な処理の制約により異なるものと理解頂きたい。導管（図示せず）は一般的にはガス状物質をインジェクタに送出し、インジェクタは個別の流路を介してこのガスを移送する。基板はコンベヤにより処理経路に沿って運ばれる。
【００１８】
処理経路全体は、基板の搬送と処理のためマッフル内に密封されている。図１に示すように、各処理モジュール１１は、処理モジュール１１を処理経路の残りから隔離するバッファモジュール２７により分離されている。バッファモジュール２７は、窒素のような不活性ガスをカーテンの間に送り出すために使用されるプレナム本体から垂れ下がった複数のカーテンを含んでいる。反応しなかったガスを含む成膜廃棄物は、反応室から、適した排出システム（図示せず）に連結されている排出ベントを通して吐き出される。チャンバの成膜区域及び基板は、加熱要素により所望の反応温度に保持される。
【００１９】
各反応室１１を通って基板が移動すると、噴射された物質は、互いに及び／又は基板の上面と反応して薄い均一な層又は膜を形成する。ＣＶＤ処理に使用される実際の試薬は、部分的には、所望される膜の種類と品質により異なる。処理システム１０の或る用途では、ＴＥＯＳ、シラン、又はジシランのようなシリコンソース反応体を窒素と共に、或いは必要に応じて、ＴＭＰｉ、ＴＭＢ、ＴＥＰｏ、ＴＥＢ、ホスフィン、及び／又はジボランのようなドーパントソース反応体と共に使用して成膜を行なう。試薬には、通常、窒素のような不活性キャリアガスが供給される。ドープされた又はドープされていないガラス膜は、通常、インジェクタの個別の口を介して供給される酸素及び／又はオゾンとの反応により形成される。
【００２０】
上記のように、ＣＶＤシステム内の各種表面上に堆積物が蓄積されるのを抑制するために、先行技術では防護シールドを採用してきた。「フレーム構成」と呼ばれる構造を有する防護シールドが、米国特許第５，８４９，０８８号及び同第６，３５２，５９２号に詳しく記載されており、その開示を本願に参考文献として援用する。
【００２１】
ＣＶＤ処理における防護シールドの分野を更に改良するために、本発明は、図２から図６に示すボリュームインサート又は機構を有する防護シールドを提供する。図２に示すように、防護インジェクタシールド１００は、ベース１０２を備えており、ベース１０２には周囲を囲むようにユニットフレーム１０４が形成されている。有孔シート又はスクリーン１０６は、ベース１０２のユニットフレーム１０４に支持されている。有孔シート１０６は、基板（図示せず）に面する水平部分１０８と、排出スロット（不図示）に面する垂直部分１１０を備えている。プレナム１１２は、ベース１０２と、有孔シート１０６の垂直及び水平部分１０８と１１０により画定されている。ガス送出装置１１４は、ガスが有孔シート１０６を通過して拡散するよう或る流量で不活性ガスを送出するためにプレナム１１２内に配置されている。ボリュームインサート１１６は、有孔シート１０６の水平及び垂直部分１０８と１１０を通るガス流の速度を制御するために、プレナム１１２内に配置されている。
【００２２】
ボリュームインサート１１６は、本例では「縮小ボリュームインサート」と呼ばれることもあるが、ガスが、有孔シート１０６の垂直部分１１０から、排出経路へと、有孔シート１０６の水平部分１０８近くを流れるよう強制されることなく直接流れ出すのを防ぎ、その水平面１０８を良好に保護するために、プレナム１１２内に配置されている。
【００２３】
縮小ボリュームインサート１１６は、溶接など適した手段でシールド本体のベース１０２に取り付けられた中実の曲りバンドである。或いは、ボリュームインサートは、ベース１０２の一体の部分でもよい。中実曲りバンドは、ベース１０２と有孔シート１０６により部分的に画定された空洞の内容積を減じる。或る実施形態では、縮小ボリュームインサート１１６は、ベースの全長に亘って縦方向に伸張する三曲りバンドである。三曲りバンドは、有孔シート１０６の垂直部分１１０に面しこれに隣接して近接配置されている第１部分１１８と、有孔シート１０６の水平部分１０８に面する第２部分１２０と、ガス送出装置１１４に面する第３部分１２２を有している。三曲りバンド１１６の第２部分１２０と、有孔シート１０６の水平部分１０８により、ガス送出装置１１４からのガス流用のテーパ状通路１２４が形成されている。テーパ状通路１２４は、ガスがガス送出装置１１４から水平部分１０８に沿って流れるにつれ徐々に狭くなるようにテーパが付いているのが望ましい。本実施形態では、有穴シート１０６と三曲りバンド１１６の間の、曲りバンド１１６の第１部分１１８と第２部分１２０との交点部分に狭いガス流路が形成されている。ガス送出装置１１４からのガス流を制御することにより、有孔シート１０６の水平及び垂直部分１０８と１１０を通って拡散するガス流の速度が制御される。
【００２４】
防護インジェクタシールド１００は、使用されなかったガス状物質と反応副生成物をベント通路の中心に向かわせてベントシステムの壁上の粒子堆積を減じるための、ベントガイド部材３０２を更に含んでいる。ベントガイド部材は、シールド本体のベースに接続され、ベント通路に向けて上向き外方向に伸びている。ベントガイド部材は、溶接等どの様な手段でベースに連結してもよい。或いは、ベントガイド部材は、シールド本体の一体の部分であってもよい。ベントガイド部材は、垂直軸に対して約１０乃至３０度の角度で外向きに曲がっているのが望ましい。シールドインジェクタフレームの空洞内に縮小ボリュームインサートを設けることにより、パージ不活性ガスは、より効果的にスクリーンの水平面を出て行くよう流されるので、スクリーン上の重いガラス堆積物が防止される。
【００２５】
図３Ａから図３Ｄ、及び図４Ａから図４Ｄは、先行技術によるインジェクタシールドを通る窒素（Ｎ2）パージガスの速度分布を、本発明の縮小ボリュームインサートを有するインジェクタシールドの場合と対比して、ＣＦＤシミュレーションにより示している。図３Ａから図３Ｄに示すように、先行技術によるインジェクタシールドでは、シールド排出口の入口により、ガス流の大部分が有孔シートの垂直部分から流出してこれを防護するようになっているが、有孔シートの水平部分に重い反応副生成物が堆積するのを防ぐ点では、特に有孔シートの四隅においては、効果的ではない。対照的に、図４Ａから図４Ｄに示すように、本発明の縮小ボリュームインサートを有するインジェクタシールドでは、ガス流のもっと多くの部分が有孔シートの水平部分から流出してこれを防護するので、ウェーハ面の真上に反応副生成物が堆積するのを低減し、時間が経過しても流れのパターンをより良い状態に保つ。
【００２６】
図５Ａと図５Ｂは、本発明（図５Ｂ）の縮小ボリュームインサートを有するインジェクタシールドフレーム内部の圧力分布を、先行技術（図５Ａ）によるインジェクタシールドの場合に対比させて示すＣＦＤシミュレーションによる図である。縮小ボリュームインサートを備えたインジェクタシールド内部の圧力分布は、計量管付近ではインジェクタにより値が大きく、排出口の入口付近では値が低くなっており、これは化学物質が隣接するインジェクタスロットから有孔シートの水平部分を通して侵入するのを良好に防いでいることを示している。インジェクタとベントシールドの流れは、両シミュレーション共に３５／３５ｓｌｍである。インジェクタシールドフローを増大させることにより、インジェクタシールド本体フレームの縮小された内部容積全体が加圧され、先行技術によるインジェクタ−シールドの場合よりも圧力が高くなる。
【００２７】
図６Ａ及び図６Ｂは、本発明（図６Ｂ）のボリュ−ムインサートを有する改良型インジェクタシールドの表面における中間化学反応種が、先行技術(図６Ａ)によるインジェクタシールドの場合に比べて結果的に減少していることを示している。この酸化ケイ素堆積モデルでは、ガス状の化学反応体、テトラエチルオルトシリケート（ＴＥＯＳ）とオゾン（Ｏ3）を使用して二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を形成する。ＴＥＯＳとＯ3の反応により形成される中間種のインジェクタシールド有孔シートの水平面における質量割合は、先行技術によるインジェクタシールドの場合の方が、本発明のボリュームインサートを備えたインジェクタシールドの場合に比較して集中度が高い。本発明のインジェクタシールドの場合に反応化学物質の濃度が低い（５８％）のは、有孔シートが清浄であることと相関しており、実際のＳｉＯ2長期堆積後に実験的に観察されている。本発明の改良型シールドの有孔シートでは、インジェクタ出口付近にＳｉＯ2が堆積することはない。
【００２８】
別の実施形態では、本発明は、インジェクタと防護シールドを備えた化学気相蒸着システムを提供する。インジェクタは、化学物質噴射スロットの端部に供給される不活性パージガスを他のインジェクタの流れに対して均衡を保ち、それによりインジェクタの端部のシールドのエンドプレートを防護しながら防護シールド上の反応副生成物の堆積と盛り上がりを低減するために、化学物質噴射口スロットの端部に配置されたインジェクタプラグを含んでいる。インジェクタプラグを有するインジェクタについては、図７から図１０に関連して詳しく説明する。
【００２９】
図７は、先行技術によるインジェクタプラグ又は化学物質プラグ２０２を有するインジェクタ２００の分解図である。インジェクタは、端面２０６と前方ガス送出面２０８を有する長形部材２０４で形成され、前方ガス送出面２０８は長形部材２０４の長さに沿って伸びている。長形部材２０４は、化学物質と不活性ガスを送出するための数多くの細長い通路２１０を含んでいる。長形部材２０４内には、細長い通路２１０と前方ガス送出面２０８との間に、数多くの狭い配送流路即ちスロット２１２が形成されている。配送流路２１２は、ガス状物質を、インジェクタ２００下方に配置された基板上に薄膜を形成するのにガスの混合が必要な領域に向かわせる。エンドキャップ２１４、真鍮箔２１６、整列ピン２１８、及び化学物質プラグ２０２は、順に長形部材２０４に取り付けられている。化学物質プラグ２０２は、化学物質配送流路２１２の両端に挿入されている。インジェクタに関する更に詳しいことは、米国特許第５，６８３，５１６号に記載されており、その内容全体を本願に参考文献として援用する。
【００３０】
先行技術では、化学物質プラグ２０２は下を指す指状をしている。化学物質プラグの中実部は、化学物質が配送流路２１２から流れ出るのを遮断する。窒素のような不活性ガスは、プラグ２０２の中実部下方の開口部を通って流れ、配送流路２１２の端部に内側パージを生成する。不活性ガスパージは、化学ガス流が、配送流路２１２の端部から流れ出るのを防ぎ、配送流路の端部に隣接する防護シールドのエンドプレートに反応副生成物が堆積するのを抑制する。
【００３１】
しかしながら、シールドプレートを防護する高い不活性ガスパージの流れは、配送流路２１２の端部から少し離れて噴射される化学物質を濃縮するので、シールドの有孔シートの四隅上に反応副生成物がますます重く盛り上がってしまう。配送流路２１２の端部における不活性ガス流を調整するために、本発明は、図１０の１つの実施形態に示すインジェクタ部分プラグ２２０を提供する。部分プラグ２２０は、概略、スロット即ち開口部２２１を有する薄いシートで構成されている。部分プラグ２２０のスロット即ち開口部２２１は、パージガスの流れを調整するために寸法が変更される。図８から図１０は、部分プラグの一例を詳しく示している。図８から図１０に示すように、開口部の大きさは、上部が非常に狭く、インジェクタの前面に隣接する下部が広くなっている。説明のために１つの具体例を挙げているが、本発明はそのように限定されるわけではない。部分プラグの開口部の形状と大きさは、化学物質スロットの端部に不活性パージガスを提供して、防護シールドの有孔シートのエンドプレートと四隅の両方における反応副生成物の堆積を抑制するために、変更することができる。或る特定の処理用途では、流れがあまりに多いと、シールドプレートの防護はできても、有孔シート上に過度な盛り上がりが発生することになる。パージ流があまりに少ないと、有孔シート上の盛り上がりは均一になるが、シールドのエンドプレートを保護することはできない。このように、本発明では、パージガス流の均衡を個別に対応することができる。
【００３２】
部分プラグをインジェクタに挿入することにより、インジェクタシールドの有孔シート上に副生成物が過度に盛り上がることがなくなる。インジェクタ化学物質配送流路の端部に部分プラグを挿入することにより、不活性ガスパージ流を再度方向決めして計量することができ、それによって、各特定の処理アプリケーションに基づいてシールドのエンドプレートを防護しながら、同時にシールドのインジェクタ有孔シート上に副生成物が重く盛り上がるのを抑制するとすることができる。
【００３３】
別の実施形態では、本発明の防護シールドは、使用されなかったガス状物質と反応副生成物をベント経路の中心に向かわせ、それによりベント遮壁の反応副生成物の量を減少させるための、インジェクタシールド１００とベントシールド１５０を有するベントガイドアッセンブリ３００を提供する。ベントガイドアッセンブリ３００は、反応副生成物の粒子又はフレークが処理中にウェーハ上に落下するのも防止することができる。ベントガイドアッセンブリ３００については、図１１から図１３に関連して詳しく説明する。図１３は、本発明のインジェクタシールド１００とベントシールド１５０両方の複数の対から成る防護シールド３０１全体を示している。
【００３４】
概略的には、ベントガイドアッセンブリ３００を含んでいる防護シールド３０１は、インジェクタに隣接して、離間して配置され、インジェクタからの試薬の流れに対する口を画定している一対のインジェクタシールド本体１００と、インジェクタシールド本体から離間して配置され排出経路入口を画定している一対のベントシールド本体１５０を備えている。ベントガイドアッセンブリは、使用されなかったガス状物質と反応副生成物を排出口の中心経路に沿って流し、反応副生成物がベントシュラウド壁上に堆積するのを抑制するために設けられている。
【００３５】
詳しくは、図１１から図１３に示すように、図１１では簡潔さを期して防護シールドの一方の側のみを示しているが、ベントガイドアッセンブリ３００は、インジェクタシールド本体１００に連結された第１ガイド部材３０２と、ベントシールド本体１５０に連結された第２ガイド部材３０４を含んでいる。第１ガイド部材３０２は、ベント経路（図示せず）へ上向き且つ外向きに伸びている。第１ガイド部材３０２の伸張部は、垂直軸に対して或る角度で傾斜している。その角度は、具体的な用途によって異なるが、約１５度から３０度の範囲を取ることができる。第２ガイド部材３０４は、ベントシールド本体１５０に連結され、ベント経路へ上方向且つ外向きに伸びている。第２ガイド部材３０４の伸張部は、垂直軸に対して約１５度から３０度の範囲で傾斜している。第１及び第２ガイド部材３０２及び３０４は、反応副生成物を、排出経路の比較的冷たいベントシュラウド壁から離して排出経路の中心に向かわせ、それにより反応副生成物がベントシュラウド壁上に堆積するのを抑制するため、排出口の入口の外向きに湾曲した部分を形成するように構成されている。第１及び第２ガイド部材３０２及び３０４は、上向き且つ外向きに平行に、垂直軸に対して約１５から３０度で傾斜して伸びているのが望ましい。
【００３６】
第１ガイド部材３０２は、インジェクタシールド本体１００のベースフレーム１０４の一体の部分でもよい。その場合、インジェクタシールド本体１００のベースフレーム１０４は、上向きに伸び、垂直部分に対して或る角度で外向きに曲がることになる。第２ガイド部材３０４も、ベントシールド本体１５０の一体の部分として機械加工してもよい。
【００３７】
堆積物又はフレークがウェーハ上に落下するのを防ぐには、第２ガイド部材３０４は、第２ガイド部材３０４と、ベントシールド本体１５０と、ベントシールド本体１５０をベントシュラウド外壁に接続している側板３０８との間に窪み３０６が形成されるように、機械加工されることが望ましい。そうすると、ベントシュラウド外壁からの堆積物又はフレークは窪み３０６に捕捉され、処理中のウェーハ上に落下するのが防がれる。同様に、第１ガイド部材３０２の外向きに曲がった部分は、ベントシュラウド内壁からの堆積物又はフレークが処理中のウェーハ上に落下するのを防ぐ物理的なトラップとして機能する。
【００３８】
インジェクタシールドにベントガイドアッセンブリが無ければ、ベントシュラウドの粉末状の堆積物は、排出経路の壁から剥れて処理中のウェーハ上に直接落下する。対照的に、本発明の防護シールドとベントガイドアッセンブリは、使用されなかったガス状物質と反応副生成物を、ベントシュラウドの排出経路の中心を通るよう向かわせ又は流す。排気ガスをこのように方向決めし直すことにより、ベントシュラウド壁上の粉末状堆積物の量が減少して、剥がれ落ちる材料の量を最小限にすることができる。また、ベントガイドアッセンブリも、例えベント壁から粉末又はフレークが落下しても、トラップ領域に捕捉され、処理中のウェーハ上に落下しないように、物理的トラップ領域を形成している。
【００３９】
これまでの排出ルートでは、反応副生成物はシールド排出経路の入口を出て、低速で大容積に入り比較的冷たいベントシュラウド壁にぶつかるので、冷たい壁上に粉末状の堆積物が形成される。本発明のベントガイドアッセンブリは、排出ガスを、比較的冷たいベントシュラウド壁から離れた排出経路の中心に速度をあまり低下させずに方向決めし直す。ベントガイドアッセンブリの表面は、比較的熱いシールドフレームの延長部分であり、十分に温度が高い（約２２５−２７５℃）ので、副生成物はガイド上に粉末状の堆積物を形成しない。粉末状堆積物は、アッセンブリが案内する経路のはるか上方でずっと離れて形成される。これにより、濃縮された反応副生成物はトラップ領域に移され、ここでは、ベントシュラウド壁からのフレークは処理中のウェーハ上に落下するのではなくトラップ空間に害を及ぼすことなく落ち込む可能性が高い。接近したベントシュラウド壁上の粉末の蓄積の総量を減少させることに加えて、ベントガイドアッセンブリを通る排出流の速度が加速されるので、ベント壁から落下する落下粉末又はフレークをよりうまく偏向させることができる。このように、フレークが処理中のウェーハ上に落下することが防止される。
【００４０】
別の実施形態では、本発明は、大きい粉末トラップ容積を作り出し、洗浄保守が必要になるまでの稼働時間を長くするために、全容積ベントアッセンブリ４００を有する１つ又は複数の成膜室を備えたＣＶＤシステムを提供する。全容積ベントアッセンブリ４００を有するＣＶＤシステムについて、図１４から図１６を参照しながら説明する。
【００４１】
概括的には、全容積ベントアッセンブリ４００を備えた化学気相蒸着システムは、ガス状物質を噴射するための１つ又は複数の口４０９を備えて形成された前面４０４を有するインジェクタ本体を備えている。シールドアッセンブリ４０６は、インジェクタの前面４０９を防護するために設けられている。シールドアッセンブリ４０６は、インジェクタ４０２に隣接して、離間して配置され、インジェクタ４０２からのガス状物質の流れのための口４０９を画定している一対のインジェクタシールド本体４０８と、前記一対のインジェクタシールド本体４０８のそれぞれから離間して配置され排出経路入口４１２を画定している一対のベントシールド本体４１０を備えている。全容積ベントシュラウド４１４は、使用されなかったガス状物質と反応副生成物を反応室から除去するために設けられている。ベントシュラウド４１４は、インジェクタシールド本体４０８とベントシールド本体４１０により画定された一対の排出経路入口４１２を備えている。排出経路入口４１２は、少なくともインジェクタ本体４０２の高さより上方に伸びている。一対のベント経路４１６は、インジェクタ４２４の上方に設けられている。ベント経路４１６は、インジェクタ本体４０２の実質的に全長全幅に亘っている。
【００４２】
図１４から図１６は、全容積ベントアッセンブリ４００を有するＣＶＤシステムの詳細を概略的に示している。図１４は、全容積ベントアッセンブリ４００と先行技術のベントアッセンブリとを比較したものである。ベント経路４１６は、インジェクタ本体４０２の実質的に全幅及全長に亘っている。これは、ベント経路が内側及び外側のベントシュラウド壁で画定され、インジェクタの全幅全長に亘っていない従来技術のベントシステムとは対照的である。
【００４３】
防護シールド４０６は、図１５に示すように、インジェクタシールド本体４０８と、インジェクタ４０２の高さより上方に拡張部を有するベントシールド本体４１０とで形成されている。防護シールド４０６は、インジェクタシールド本体４０８に設けられインジェクタ４０２の高さより上方上向きに伸びる第１ガイド部材４２０を含んでいるベントガイドアッセンブリ４１８を備えている。第２ガイド部材４２２は、ベントシールド本体４１０に設けられている。第２ガイド部材４２２は、上方向内向きにベント経路４１６内へと伸びる湾曲部分を備えている。その結果、第１及び第２ガイド部材４２０及び４２２は、上方向内向きにベント経路４１６内へと伸びる排出口の入口の湾曲ストレッチを画定している。
【００４４】
第２ガイド部材４２２は、第１ガイド部材４２０を横切りこれを覆うように上方向内向きに伸び、粉末状堆積物がベント経路４１６から排出口の入口４１２を通って処理中のウェーハ上に直接落下するような垂直方向の経路が形成されないようにしている。インジェクタ４０２は、バッフル４２４を通してベント経路４１６に接続されているのが望ましい。第１ガイド部材４２０は、バッフル４２４より上方に伸びている。大きな物理的トラップ領域４２６は、ベント経路４１６の内壁と、バッフル４２４と、第１ガイド部材４２０で画定されている。第１ガイド部材４２０は、バッフル４２４上方に最小限の高さ伸張し、ベント経路４１６の内壁から落下する粉末状堆積物又はフレークを捕捉するに足る物理的トラップ領域４２６を形成している。
【００４５】
第２ガイド部材４２２は、物理的トラップ領域４２８が、第２ガイド部材４２２と、ベント経路４１６の外壁と、ベントシールド本体４１０との間に形成されるように機械加工されていることが望ましい。ベント経路４１６の外壁から落下する粉末状の堆積物又はフレークは、物理的トラップ４２８が受け取る。
【００４６】
全容積ベントアッセンブリ４００を有するＣＶＤシステムは、第２曲りガイド部材が第１ガイド部材を横切って覆うように伸びているので、粉末状堆積物又はフレークがベント経路４１６からウェーハ上に落下するような垂直方向の経路が形成されない点で有利である。更に、インジェクタの最大幅を利用できる形状であるため、粉末トラップ容積をより大きくできる。これにより、ベント壁のために洗浄保守が必要となるまでの稼働時間が延び、重力によって処理中のウェーハ上に粉末又はフレークが落下することにシステムが曝される危険性を最小限にできる。
【００４７】
図１６は、排気口入口４１２のガラス状又は粉末状の堆積物を減少させるために、不活性ガスパージ式ベントガイドアッセンブリを組み込んだ、全容積ベントアッセンブリの別の実施例を示している。本実施形態では、インジェクタシールド本体４０８及びベントシールド本体４１０の内部容積は、上向きに伸びて、パージガスが、第１及び第２ガイド部材４２０、４２２それぞれの内側表面に組み込まれた追加的な有孔シート４３０及び４３２から流出できるようにしている。不活性ガスパージ式ベントガイドを備えた全容積ベントアッセンブリを有するＣＶＤシステムは、インジェクタから大容積ベントシュラウド内部までの全排出経路が、良好にパージされ、下で処理されているウェーハ上への粒子汚染を更に低減することができる点で有利である。
【００４８】
本発明の具体的な実施形態及び事例に関する上記記述は、例示と説明を目的として提供したものであり、本発明を一定の上記事例により例示してきたが、これにより本発明を限定するものではない。これらは、本発明を余すところなく網羅し、或いは開示した形態そのものに限定しようとするものではなく、上記教示に基づいて、多くの変更、実施形態、及び変形が可能であることは自明である。上記実施形態の全て又は幾つかは、処理に有利になるように組み合わせてもよい。本発明の範囲は、本明細書に開示され、且つ特許請求の範囲に述べる事項及びその等価物による包括的領域を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による新しい防護シールドを組み入れることのできるＡＰＣＶＤ処理システムの概略図である。
【図２】本発明の或る実施形態によるインジェクタシールドフレームの内部にボリュームインサートを有する防護シールドの概略図である。
【図３Ａ】従来技術のインジェクタシールドによる窒素パージガスの速度分布、及び予想される二酸化ケイ素堆積速度を示す、計算流体力学（ＣＦＤ）シミュレーション図である。
【図３Ｂ】従来技術のインジェクタシールドによる窒素パージガスの垂直方向速度分布を示す、計算流体力学（ＣＦＤ）シミュレーショングラフである。
【図３Ｃ】従来技術のインジェクタシールドによる窒素パージガスの水平方向速度分布を示す、計算流体力学（ＣＦＤ）シミュレーショングラフである。
【図３Ｄ】従来技術のインジェクタシールドによる、予想される二酸化ケイ素堆積速度を示す、計算流体力学（ＣＦＤ）シミュレーショングラフである。
【図４Ａ】本発明の或る実施形態のインジェクタシールドによる窒素パージガスの速度分布、及び予想される二酸化ケイ素堆積速度を示す、ＣＦＤシミュレーション図である。
【図４Ｂ】本発明の或る実施形態のインジェクタシールドによる窒素パージガスの垂直方向速度分布を示す、ＣＦＤシミュレーショングラフである。
【図４Ｃ】本発明の或る実施形態のインジェクタシールドによる窒素パージガスの水平方向速度分布を示す、ＣＦＤシミュレーショングラフである。
【図４Ｄ】本発明の或る実施形態のインジェクタシールドによる、予想される二酸化ケイ素堆積速度を示す、ＣＦＤシミュレーショングラフである。
【図５Ａ】先行技術によるインジェクタシールド内部の圧力分布を示すＣＦＤシミュレーション図である。
【図５Ｂ】本発明のボリュームインサートを有するインジェクタシールド内部の圧力分布を示すＣＦＤシミュレーション図である。
【図６Ａ】従来技術によるインジェクタシールドの表面における中間化学反応種の量を示すＣＦＤシミュレーション図とグラフである。
【図６Ｂ】本発明のボリュームインサートを有するインジェクタシールドの表面における中間化学反応種の量を示すＣＦＤシミュレーション図とグラフであり、図６Ａの従来技術に比較して中間化学反応種が減少している様子を示している。
【図７】化学物質配送スロットの端部に設けられた化学物質プラグを有する先行技術によるインジェクタの分解図である。
【図８】本発明の或る実施形態による、ガスを送出するための複数の通路と狭い配送流路、及び化学物質配送流路の端部に部分プラグが配置された化学物質プラグの位置を示す、インジェクタの断面図である。
【図９】本発明の或る実施形態による、スロットの端部に部分プラグを有する内部インジェクタ化学物質スロットの概略図である。
【図１０】本発明の或る実施形態による、インジェクタ化学物質スロットの端部におけるＮ2パージ流の方向と大きさを変えるインジェクタの部分プラグの概略図である。
【図１１】本発明の或る実施形態によるベントガイドアッセンブリを有する防護シールドの一部を示す概略図である。
【図１２】本発明の或る実施形態によるベントガイドアッセンブリの詳細な構成を示す拡大概略図である。
【図１３】本発明の或る実施形態による、ベントガイドアッセンブリとボリュームインサートを備えた化学気相蒸着システム防護シールドを示す概略図である。
【図１４Ａ】先行技術のＣＶＤシステムを示す概略図である。
【図１４Ｂ】全容積ベントアッセンブリを有する本発明のＣＶＤシステムを示す概略図である。
【図１５】本発明の或る実施形態による、図１４Ｂの全容積ベントアッセンブリの半分を示す、ＣＶＤシステムの部分概略図である。
【図１６】本発明の別の実施形態による、図１４Ｂの全容積ベントアッセンブリの半分を示す、ＣＶＤシステムの部分概略図である。
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図８】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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