(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス混合器ハウジングと、
プロセスガスを受け入れるために前記ハウジングに設けられたガス入口と、
前記ガス混合器ハウジング内に設けられ且つ前記ガス入口と流体的に接続された流体フローチャネルであって、前記ガス入口から受け入れた前記プロセスガスを互いに遠ざかるように流れる２つのガス部に分離する１以上のキャリヤチャネル、及び、前記キャリヤチャネルに結合され、分離された前記ガス部同士を反対の方向から近づけて互いに衝突させて混ぜ合わせ、前記ガス部同士が混合されたガスにする１以上の衝突チャネルを含む流体フローチャネルと、
前記混合されたガスを前記ガス混合器ハウジングの外に流すための、前記流体フローチャネルに流体的に接続されたガス出口と、
を備えた半導体ウェーハ処理チャンバと使用するガス混合装置。
【請求項２】
複数の前記プロセスガスを受け入れるために、前記ガス入口を複数備え、
前記流体フローチャネルが前記複数のガス入口に流体的に接続されており、前記１以上のキャリヤチャンネルが複数の前記ガス入口から受け入れた前記複数のプロセスガスを、互いに遠ざかるように流れる２つのガス部に分離する、請求項１に記載のガス混合装置。
【請求項３】
前記複数のガス入口が、略平行な面内において互いに隣接している、請求項２に記載のガス混合装置。
【請求項４】
前記１以上の衝突チャネルが前記キャリヤチャネルに対して略垂直に配向されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス混合装置。
【請求項５】
前記キャリヤチャネルの形状が略環状である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス混合装置。
【請求項６】
前記ハウジング内の差込溝と、
前記差込溝に滑動可能にはめ込まれた、前記流体フローチャネルが組み込まれている差込部とを備えた、請求項１〜５のいずれか一項に記載のガス混合装置。
【請求項７】
前記差込部が、前記混合されたガスを前記流体チャネルから排出するために前記流体フローチャネルに流体的に接続された孔を更に備える請求項６に記載のガス混合装置。
【請求項８】
前記ガス混合器ハウジングが第一の部分及び第二の部分を備え、前記第二の部分の表面に前記流体フローチャネルが組み込まれている請求項６に記載のガス混合装置。
【請求項９】
前記ガス混合器ハウジングが、第一の部分及び第二の部分を備え、
前記第一の部分が突出部を有し、該突出部の表面に前記流体フローチャネルが組み込まれている請求項６に記載のガス混合装置。
【請求項１０】
前記１以上のキャリヤチャネルが、第一のキャリヤチャネルと第二のキャリヤチャネルとを含み、
前記１以上の衝突チャネルが、前記第一のキャリヤチャネルを前記第二のキャリヤチャネルに流体的に接続する第一の衝突チャネルを備え、
前記第一及び第二のキャリヤチャネルが前記差込部の長手方向軸線に対して整列されている請求項６に記載のガス混合装置。
【請求項１１】
前記１以上のキャリヤチャネルが、第一のキャリヤチャネルと第二のキャリヤチャネルとを備え、
前記１以上の衝突チャネルが、前記第一のキャリヤチャネルを前記第二のキャリヤチャネルに流体的に接続する第一の衝突チャネルを備え、
前記流体フローチャネルが、前記キャリヤチャネルを前記ガス出口に流体的に接続する一対の流体孔及び中央孔を更に備える、請求項１〜９のいずれか一項に記載のガス混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は集積回路の製造に関する。特に本発明は半導体ウェーハ製造プロセスで使用する複数のガスを完全に混合する装置、システム及び方法に関する。より詳細には、本発明は、タングステンシリサイド（ＷＳｉX）等の材料を使用して半導体ウェーハ上にポリサイド膜を形成するための、完全なガスの混合に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数十年前に半導体デバイスが初めて導入されて以来、半導体デバイスの形状は劇的に小型化されてきた。それ以来、集積回路は２年でサイズ半減の規則（しばしば「ムーアの法則」と呼ばれる）に概ね従ってきた。これは、一つのチップに収まるデバイスの数が２年ごとに２倍になることを意味している。今日の半導体製造工場では、日常的に特徴サイズが０．５ミクロン（０．３５ミクロンのことさえある）のデバイスを製造しており、明日の工場では、更に小型化した特徴サイズのデバイスを製造することになるであろう。
【０００３】
今日の半導体デバイス製造の主なステップの一つは、半導体基板上への誘電層、金属層、絶縁層の形成を含む。良く知られているように、このような層は化学気相堆積（ＣＶＤ）によって堆積されることができる。ＣＶＤプロセスは、高集積デバイスに使用することが特に好適である。その理由は、ＣＶＤ層が、スパッタリング或いは他の従来堆積方法によって形成される層よりも優れたステップカバレージ及び後のアニーリング特性を提供するからである。これらの従来熱処理ＣＶＤプロセスにおいて、反応ガスが基板面に供給され、熱誘発化学反応（均一な或いは不均一な）が発生し、所望の膜が形成される。プラズマ促進化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ）プロセスでは、流れるガスがプラズマ状態に励起される。制御されたプラズマが形成され、反応種を解離及び／又は反応種にエネルギを与え、所望の膜を生成する。半導体ウェーハ（即ち基板）上に膜を堆積するプロセスは、通常基板を加熱することと、基板への堆積（即ちプロセス）ガスの流れの発生源から少し離して保持することとを含む。一般的に、熱及びプラズマプロセスの反応率は、温度、圧力及び反応ガス特性うちの１以上を制御することによって制御される。
【０００４】
より小さなデバイスの達成を追求していくうえで、厳しいプロセス要件が集積デバイス製造プロセスに課せられている。このような要件は、ＣＶＤチャンバプロセスガスへのガスの導入に先立つ完全なプロセスガスの混合である。プロセスガスの完全な混合は、半導体基板上への均一な堆積パターンの達成に通常必要である。複数のガスによって達成される混合の品質が不十分であれば、ガスを使用したＣＶＤプロセスは不均一な堆積パターンを提供し、それは堆積膜のシート抵抗の分散、アニーリング中の層剥離、或いはその他の、デバイス特性の品質劣化させるといった望まない結果をもたらす。
【０００５】
完全なガス混合は、タングステンシリサイド（ＷＳｉX）膜の形成に特に望ましい。従来は、ポリシリコン膜の使用及びデバイス寸法のスケールダウンに関連した熱の発生及び熱の消散の問題を克服するために、タングステンシリサイドを使用した「ポリサイド」膜を、金属シリサイド層を従来のポリシリコン層の上に堆積して形成していた。このようなポリサイド膜は、ポリシリコン膜よりも抵抗値が低いので、熱発生及び熱消散の問題を低減することができた。タングステンシリサイドを形成する好ましい方法は、半導体基板上へのジクロロシラン（ＤＣＳ）及び六フッ化タングステン（ＷＦ6）の化学気相堆積（ＣＶＤ）を含む。
【０００６】
あいにく、ＤＣＳ及びＷＦ6プロセスの膜の特性は向上されるが、これらの二つのガスを使用したＣＶＤプロセスでは、特にガス流量及び混合パラメータに敏感である。適切なレベルのガス混合を提供するように適合された従来のガス混合装置は製造に高価であり、製造に関した小さな傷に対して敏感であった。従来の混合装置は通常一つの混合ステップを用い、一つの混合装置に依存し、半導体装置内の実際の使用先だって試験することが困難であった。故に、信頼できる完全なガスの混合を提供する改良型ガス混合装置を提供することが望ましい。製造を促進し、製造中に発生する小さな傷に対して比較的敏感でないガス混合装置を提供することは更に望ましいであろう。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は半導体ウェーハの処理に関する。より詳細には、本発明は、信頼でき且つ完全な混合のための装置、システム及び方法に向けられている。本発明は製造中に起る可能性のある流れに寛容な混合手法を用いるので、結果の混合装置の強さを増す。部分的には、改良されたガス混合装置に関した設計によって、本発明は、流体の混合に関与した装置部分に対するより容易なアクセスを可能にする。これは製造を促進し、ガス混合装置の水処理装置への取り付けに先立つ装置のテストも改良する。
【０００８】
本発明によると、半導体ウェーハ処理チャンバと使用するためのガス混合装置は、複数のガス源と流体的に接続したガス入口を有するガス混合器ハウジングを備えている。ハウジングは、ガス入口に流体的に接続された流体フローチャネルを含む。流体フローチャネルはガスを２以上のガス部に分離する１以上の流体分離器を備え、ガス部が互いにぶつかって合わさって混合ガスを形成するようにする１以上の流体コネクタを備える。混合ガスは、流体フローチャネルに流体的に接続された、通常は混合ガスを処理チャンバに流すためのガス出口を通って混合装置を出る。流体フローチャネルによって、ガス部の繰り返す分離及び衝突ができるようなり、より完全なガス混合が確保される。
【０００９】
ガス混合装置の一実施形態では、流体分離器は、チャネル表面を有する第一キャリヤチャネルを含み、チャネル表面はプロセスガスをチャネル内で互いから離れて流れる２以上のガス部に再び向ける。流体コレクタは、複数のガス部が衝突する位置で、第一の流体キャリヤチャネルと交差している衝突チャネルを備える。衝突チャネルは更に第二のキャリヤチャネルと交差しており、混合ガスをその混合ガスが複数のガス部に分離する第二のキャリヤチャネルに放つ。
【００１０】
ガス混合装置の更なる実施形態では、ガス混合器ハウジングの流体フローチャネルを、ハウジングの差込溝内に滑動可能にはめ込まれた差込部に提供することができる。チャネルを除去可能差込部に設けることによって、流体フローチャネルの製造が簡略化され、その部分の点検が容易になる。ある実施形態では、差込部がハウジングに突出部の形状で取り付けられている。この実施形態では、本発明は、第一の部分及び第二の部分を備えるガス混合器ハウジングを提供している。第一の部分は、流体フローチャネルが表面に組み込まれた突出部を有し、第二の部分は滑動可能に突出部を受容する突出部用溝を備えている。
【００１１】
ガス混合装置の更なる実施形態で、流体フロー経路を、ガス混合器ハウジングに直接提供することができる。この実施形態ではガス混合器ハウジングは第一の部分と第二の部分とを備え、流体フローチャネルは第二の部分の表面に組み込まれている。流体チャネルは、ハウジングの部分が互いに分離されることができるので、点検しやすいままである。
【００１２】
本発明によると、集積回路デバイスの製造方法は、複数のガスをガス混合器に流すステップを備えている。複数のガスは、２以上のガス部に分離される。ガス部は互いに衝突してガスを混合させる。結果のガス混合物或いは混合されたガスは処理チャンバ内の半導体ウェーハ上に流れる。通常はチャンバ内で混合ガスが加熱されて、半導体ウェーハ上に堆積材料の層が形成される。
【００１３】
本発明のこれらのそして他の実施形態を、その利点と特徴と同様に、以下の文及び添付図面に関連してより詳細に記載する。
【００１４】
【特定の実施形態の詳細な説明】
Ｉ．序説
本発明は、半導体ウェーハ処理で使用する複数のガスの混合を可能にするものである。特に、本発明は、ジクロロシラン（ＤＣＳ）等のシリコンソースガスと六フッ化タングステン（ＷＦ6）等のタングステン含有ガスの混合物を化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバへ送るのに先立って導入して完全に混合することによって、タングステンシリサイド膜の均一な堆積を可能にするものである。タングステンシリサイド膜を形成するための好適な方法の詳細は、１９９６年１２月１２日に通常に譲渡された、継続出願第０８／７６４，４７１号明細書（Attoney  Docket  No.16301-015400)に見いだされるであろう。その明細書の全開示内容は本明細書に援用されている。そのような方法で堆積された膜は、０．３５ミクロン以下の特徴サイズ有する集積回路の製造に使用することができる。本発明は、従来型設計のＣＶＤチャンバ内のタングステンシリサイド膜の堆積に使用される。
【００１５】
ＩＩ．代表的ＣＶＤ装置の概要
図１は、簡略化した、本発明と使用する代表的ＣＶＤ装置１００を示したものである。装置１００はＣＶＤ処理チャンバ１１０を備え、その中で、タングステンシリサイド層等の堆積材料を半導体ウェーハ上に堆積することができる。チャンバ１１０は、通常、カリフォルニア州サンタクララのアプライド  マテリアルズで製造されたＤＣＳｘＺチャンバ等の低圧チャンバである。ＣＶＤ処理チャンバ１１０は、ガス分散マニホールド１１２を含み、プロセスガスを、マニホールド１１２内の貫通孔を通して、チャンバ内のサセプタ或いはペデスタル１１４上のウェーハに分散する。ペデスタル１１４は通常、ペデスタルに埋め込まれた抵抗加熱コイルを含み、ウェーハ基板上に堆積層を形成するために必要な所望の処理温度を提供している。ペデスタル１１４は図１に示すように、上部処理位置にあって、マニホールド１１２に近接している。位置決め機構（図示せず）によって、支持シャフト１１６のペデスタル１１４は、低部ローディング／オフローディング位置と、上部処理位置との間を制御可能に動かされ、プロセスガスの堆積ができるようになっている。モータ及び光学センサが用いられて、サセプタ１１４等の可動機構アセンブリの位置が移動及び決定される。
【００１６】
堆積及びキャリヤガスは、供給ライン１１８を通してガス混合装置１２０内に供給され且つ混合されてマニホールド１１２に送られる。所定の状況では、堆積及びキャリヤガスを直接にライン１１８からマニホールド１１２に向けることが可能である。このような場合、ガス混合装置１２０はバイパスされる。図１に示すように、ガス供給ライン１１８は、種々のガスに流体的に接続された複数の供給ラインを含むであろう。図２について述べる。第一のライン１１８ａはシリコン含有ガス（例えば、ＤＣＳソース１３０からのＤＣＳ）をガス混合装置１２０に供給し、第二のライン１１８ｂはＷＦ6ソース１３２からのＷＦ6をガス混合装置１２０に供給する。各ライン１１８ａ及び１１８ｂに対して、キャリヤガス（例えばアルゴンソース１３４及び１３６からのアルゴン）をプロセスガスと共に供給することができ、ガス流を適切に安定化され、ガス混合装置１２０に入る２ラインの間のガス流が平均化される。通常、第三ガス供給ライン１１８Ｃは、不活性パージガス（例えばアルゴンソース１３８からのアルゴン）をチャンバの底部から導入して、堆積ガスをサセプタ１１４の下のチャンバの領域から除去している。好ましい実施形態では、更なるシリコンソース（例えばシランＳｉＨ４）を更なるガスソース１４０から供給することができる。
【００１７】
一般的に、各プロセスガスの供給ライン１１８は、安全遮断バルブ（図示せず）を含み、自動的に或いは手動で、供給ラインを通したプロセスガス或いは流体の流れを遮断するために使用されることができる。堆積及びキャリヤガスがガス混合装置１２０に供給されるレートは、流体或いはガス質量流量計１４４及び／又はバルブによって制御される。堆積処理中、マニホールド１１２に供給されるガスは、サセプタ１１４に向かって噴射されて矢１４６によって示した層流でウェーハの表面全体にわたって放射状に均一に分散される。排気装置は次にガスを処理チャンバ１１５及び排気ライン（図示せず）から、真空ポンプ装置１１７によって排気する。排気ラインからガスが放出されるレートは、スロットルバルブ（図示せず）によって制御されている。
【００１８】
堆積或いは引き続く清浄プロセスはＣＶＤ装置１００内で行われ、熱プロセス或いはプラズマ促進プロセスのいずれかであり得る。プラズマプロセスで、制御プラズマは、マニホールド１１２にＲＦ電源１５０から加えられるＲＦエネルギによってウェーハに隣接して形成される。マニホールド１１２は通常ＲＦ電極であり、サセプタ１１４は接地されている。ＲＦ電源１５０は単一或いは混合周波数ＲＦ電力（或いは他の所望の変形）をマニホールド１１２に供給することができ、チャンバ１１０に導入される反応種の解離を促進する。清浄プロセスは、ＣＶＤチャンバ１１０及びガス混合装置１２０へのエッチングガス（フッ素等）の導入をしばしば伴う。不活性ガス（アルゴン等）が通常、清浄後にチャンバ及び混合器を通して流されて、ウェーハ処理に先立って装置からエッチングガスが一掃される。
【００１９】
上記のように、ウェーハがチャンバ本体の中に又は外にウェーハブレード（図示せず）によってチャンバ１１０の側部の挿入／除去開口部１５４を通して移送されると、リフトアセンブリ及びモータ（図示せず）によって、サセプタ１１４及びそのウェーハリフトピン１５２が上下される。モータ、供給ライン１１８に接続された流量コントローラ又はバルブ、ガス送出装置、スロットルバルブ、ＲＦ電源１５０並びにチャンバ及び基板加熱装置は、全て装置コントローラ１５６によってコントロールライン１５８を通して制御されており、その幾つかを示す。コントローラ１５６は光学センサからのフィードバックに依存しており、スロットルバルブ及びサセプタ等の可動式機械アセンブリの位置を決定し、コントローラ１５６の制御下で適当なモータによって移動される。
【００２０】
好ましい実施形態において、装置コントローラは、ハードディスクドライブ（メモリ１６０）、フロッピディスクドライブ及びプロセッサ１６２を有している。プロセッサは、シングルボードコンピュータ（ＳＢＣ）、アナログインプット／アウトプットボード及びデジタルインプット／アウトプットボード、インターフェースボード並びにステッパモータコントローラボードを有している。ＣＶＤ装置１０の様々な部分が、ボード、カードケージ及びコネクタの寸法及び型を定めるベルサモジュラヨーロピアンズ(Versa Modular Europeans（ＶＭＥ）)規格に従っている。１６ビットデータバス及び２４ビットアドレスバスを有するバス構造もＶＭＥ規格によって定められている。
【００２１】
装置コントローラ１５６によって、ＣＶＤ装置の全ての動きが制御されている。装置コントローラは装置コントロールソフトウエアを実行する。そのソフトウエアは、メモリ１６０等のコンピュータ読取り可能媒体に記憶されているコンピュータプログラムである。メモリ１６０は、好ましくはハードディスクドライブであるが、他の種類のものであってもよい。コンピュータプログラムは、命令集合を含んでおり、その命令集合は、特定のプロセスのタイミング、ガスの混合、チャンバ圧、チャンバ温度、ＲＦ電力レベル、サセプタ位置及び他のパラメータを指示するものである。例えばフロッピディスク又は他の適当なドライブを含む他のメモリ素子に記憶されているもの等の他のコンピュータプログラムも、コントローラ１５６を操作するのに用いることができる。
【００２２】
図３に示すように、使用者とコントローラ３４とのインターフェースは、ＣＲＴモニタ１６４及びライトペン１６６によってなされる。この図３は１以上のチャンバを含むことのできる基板処理装置内のＣＶＤ装置１００及び装置モニタの略図である。好ましい実施形態では、二つのモニタ１６４が使用されており、一つはオペレータ用にクリーンルーム壁に取り付けられ、他方はサービス技術者用に壁の裏側に取り付けられている。両モニタ１６４は同時に同じ情報を表示するが、ライトペン１６６は一つのみが可能である。ライトペン１６６はＣＲＴディスプレイによって発せられた光をペンの先端にあるライトセンサで検出する。特定の表示面又は機能を選択するために、オペレータはディスプレイ表示面の指定された領域に触れて、ペン１６６のボタンを押す。接触領域は特に明るい色に変化するか、新しいメニュー又は表示面がディスプレイされ、ライトペンとディスプレイ表示面との間で通信できたことが確認される。使用者がコントローラ１５６と通信するために、キーボード、マウス又は他の指示若しくは通信装置等の他の装置を、ライトペン１６６の代わりに又はライトペン１６６に加えて使用することもできる。
【００２３】
膜を堆積するプロセスは、コントローラ１５６で実行されるコンピュータプログラムプロダクトを用いて実施され得る。コンピュータプログラムコードは、68000アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートラン又は他のもの等の従来のどのコンピュータ読取り可能プログラミング言語によっても書かれることができる。プログラムコードとしては、単一のファイル又は複数のファイルに入力されており、従来のテキストエディタを使用して、コンピュータのメモリ装置等のコンピュータ使用可能媒体で具現化又はストアされているものが好適である。入力されたコードテキストが高級言語の場合、コードはコンパイルされ、その結果生じたコンパイラコードは次に、コンパイルされたウィンドウズ（商標）ライブラリルーチンのオブジェクトコードとリンクする。装置使用者は、リンクされ且つコンパイルされたオブジェクトコードを実行するために、オブジェクトコードを呼び出し、そのコードをコンピュータ装置によってメモリにロードさせ、そのメモリからＣＰＵにそのコードを読取らせてコードを実行させ、プログラムで識別されたタスクを行わせる。
【００２４】
上記装置の記載は主に説明用のものであり、他のプラズマＣＶＤ装置（例えば電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマＣＶＤ装置、誘起結合ＲＦ高密度プラズマＣＶＤ装置等の）も使用することができる。更に、上記記載の装置の変形（例えばサセプタ設計、ヒータ設計、ＲＦ電力周波数、ＲＦ電力の接続位置等）も可能である。例えば、ウェーハは石英ランプによって指示及び加熱されることができる。層、及びそのような層を本発明で形成するための方法はいかなる特定の装置或いはいかなる特定の励起方法にも限定されない。
【００２５】
ＩＩＩ．ガス混合装置
本発明のガス混合装置１２０を図４〜図８を参照して説明する。本発明は、ジクロロシラン及び六フッ化タングステンの混合を説明するが、本発明は、半導体処理装置内で使用するための複数の他の流体の混合に使用することもできる。一実施形態（図４に示す）では、ガス混合装置１２０はガス供給ライン１１８及びＣＶＤチャンバリッド２００に接続されている。ガス混合装置１２０は通常はＣＶＤチャンバ１１０の上流に配置されている。ガス混合装置１２０は、プロセスガスのＣＶＤ処理チャンバ１１０への導入に先立ってガス混合が発生すればＣＶＤ装置内の多様な位置に配置されることができる。
【００２６】
堆積チャンバ１１０の上流のガス混合装置１２０内でジクロロシラン及び六フッ化タングステンプロセスガス等を組合わせると、堆積領域に導入されるガス混合体或いは被混合ガスはより均一にされる。「上流」は、ガス混合装置１２０が堆積チャンバ１１０の前にあること（所定の距離であることは必要ではないが）を意味する。好ましくは、ガス混合装置１２０はチャンバリッドに２００に設けられて、ＣＶＤ装置の小型化及び一体化を提供している。ガス混合装置１２０をガスを処理チャンバ１１０の流す直前に配置することによって、混合ガスが処理チャンバに到達するまでの長い距離を移動するときに発生し得る気相反応の危険性が低減される。更に、ガス混合装置１２０をチャンバリッド２２０に配置すると、チャンバリッド２００は通常液冷されるので、装置は伝導ベースで冷却される。処理チャンバ１１０からの周囲の熱によって、チャンバの上流のプロセスガスが影響されることが防止される。しかし、上記したようにガス混合装置１２０はチャンバ１１０から離れて位置している。チャンバ１１０から上流の装置１２０の距離は、使用されるプロセスガスのタイプによって変化し、通常は経験的に決定される。
【００２７】
図５〜図７は、本発明のガス混合装置１２０の一実施形態をより細部にわたって示したものである。ガス混合装置１２０は少なくとも一つのガス入口２１２及びガス出口２１４を有するハウジング２１０を備えており、それを図７及び図８により明確に示す。ガス混合器ハウジング２１０は複数のガス入口２１２を備えており、ガス混合装置１２０に流体的に接続された所望の数のガスソースからガスを受け取る。好ましくは、複数のガス入口２１２は、一般的に平行面内で互いに隣接して位置され、小型で且つ一体化形状を提供し、ガス混合装置１２０へのガスライン接続を促進している。図は複数のガス入口２１２を示してるが、ガス混合装置１２０は単一のガス入口２１２を使用してもよい。ガス混合装置１２０は、同じガスの複数のガス流（例えば異なった温度の）を混合して、中間の温度を有する混合物を結果として得るために使用されることもできる。
【００２８】
図６に示すように、各ガス入口２１２は、段が付いた直径が減少する形状を有しており、弾性Ｏリング（図示せず）或いは他のシール装置を収容して入口でのガスの漏れを防止している。これらのガス入口２１２は結局、共通チャンバ２１６の他のガス入口に結合され、或いはチャンバ１１０の上流の単一のガス供給ライン（図示せず）に結合されている。ガス供給ライン或いは共通チャンバ２１６は、ガス混合器ハウジング２１０内に含まれた流体フローチャネル２１８に流体的に接続されている。
【００２９】
図５及び図６に示すように、ガス混合器ハウジング２１０に何らかの方法で流体フローチャネル２１８が設けられている。チャネル２１８がハウジングに形成され、差込部２２０がハウジングの内部にはめ込まれ、或いはハウジング内に他の態様で提供されている。ガス混合装置１２０のガス混合能力の大半を提供するものは流体フローチャネル２１８であることを理解するべきである。
【００３０】
ガス混合装置１２０の一実施形態で、装置１２０には差込部２２０が設けられており、脱着可能にガス混合器ハウジング２１０或いは通常のチャンバ２１６内の差込溝に収容されている。差込部２２０は差込部に一体形成されている流体フローチャネル２１８を有している。チャネル２１８は、チャネルは代替的には差込部内部に形成されてもよいが、好ましくは差込部２２０の表面に配置されている。流体フローチャネル２１８は通常、衝突チャネル２２４に接続された複数のキャリヤチャネル２２２を含む。流体フローチャネル２１８は環状入口チャネル２２８を含むこともできる（図８）。以下により詳細に述べるが、これらのキャリヤチャネル２２２、衝突チャネル、入口チャネル２２８は、流体分離器及び流体コレクタとして機能する。これらの流体フローチャネル２１８は差込部に形成されており、その深さは０．５〜０．０１インチで、幅は０．５〜０．０１インチであり、好ましくは深さが約０．１インチで幅が約０．１インチである。他のサイズも、混合されるガスの量によって同様に使用可能である。
【００３１】
好ましい実施形態では、差込部２２０は複数の環状キャリヤチャネル２２２を含み、各々の中心軸は差込部２２０の長手方向軸に沿って整列されている。複数のほぼ環状のキャリヤチャネル２２２は、衝突チャネル２２４によって流体的に互いに連結されている。これらの衝突チャネル２２４は好ましくはキャリヤチャネル２２２と直交しているが、ガス流がキャリヤチャネルから衝突チャネルに向けられる場合に十分な乱れが発生される限りは他の方向も許容可能である（以下参照）。通常、ＣＶＤチャンバ１１０に連結された真空装置１１７によって発生された低圧によって、ガス部が混合装置１２０の種々のチャネルを通して、チャンバに向かって引かれる。異なった組のキャリヤチャネル２２２を連結する衝突チャネル２２４の位置は、通常差込部２２０の長手方向に沿って変えられる。衝突チャネル２２４は（図１０（Ａ）に明確に示す）、約１８０度互いに離れて配置されており、ガス部が、他の衝突チャネル２２４を横切る前に各キャリヤチャネル２２２の長さを確実に移動して、次のキャリヤチャネルに移動するようになっている。衝突チャネル２２４は、衝突チャネルが所望の乱れ及び混合のレベルを作るのであれば差込部２２０の他の部分であってもよい。差込部２２０はステップ２２６も有し、チャンバを有する２１６環状入口チャネル２２８（図８）を形成する。
【００３２】
図８について述べる。ガスは、ガス混合装置１２０内の流体フローチャネル２１８（図５）を移動すると、出口２１４において排出される前に、制御された方法で流体フローチャネルに沿って繰り返して互いに強制的に分離及び混合される。ガス流は、ガス混合装置１２０に入る矢印２３０によって示すように、差込部２２０のステム２２６の回りを矢印２３１に示すように強制的に通される。ガスは、環状入口チャネル２２８に沿って移動して矢印２３３で衝突し、衝突チャネル２２４内に引かれてそこを強制的に通される。衝突チャネル２２４に存在するガス流は、矢印２３５に示すように（これも図９参照）環状キャリヤチャネル２２２の表面によって少なくとも二つのガス部分に分離される。キャリヤチャネル２２２は流体分離器として機能する。ガス部は通常複数の環状キャリヤチャネル２２２及び対応する衝突チャネル２２４を通して移動し、ガス混合装置１２０から排出される。
【００３３】
図９に示すように、衝突チャネル２２４はキャリヤチャネル２２４に沿った位置に配置され、流体コレクタとして機能する。二つのタイプのチャネルの間のこれらの合流点で乱れが作られる。分離、衝突、及び／又は乱れが流体フローチャネル２１８によって形成され、完全なガス混合物の形成が促進される。不規則な流れ及び流れの乱れが、衝突チャネル２２４が二つのキャリヤチャネル２２２を繋ぐ衝突チャネル入口点２２３及び出口点２２５で存在する可能性がある。矢印２３３で示すように、ガス部は一体にされて、衝突チャネル２２４を通過した後にガス流は再び複数のガス部２３５に分離される。ガス部は、部分が再び一体になって衝突チャネル２２４を通るようになっている他のキャリヤチャネル２２２を通して通常は流れる。
【００３４】
キャリヤチャネル２２２及び衝突チャネル２２４の数は通常、種々の差込部及び流体フローチャネルの形状の経験的な試験によって決定される。一般的に、流体フロー経路に沿ってより多くのチャネル及びキャリヤチャネルを設けると、より完全なガス混合が発生する。多くの巻きと衝突チャネルを有する長い流れ経路を設けることが望ましいが、残念ながら、混合ガスのＣＶＤ処理チャンバ１１０への導入に先立ったガス混合装置１２０内の複数のガス間でガス相反応が起る可能性があるほど長い流れ経路を設けることは望ましくない。ガス相反応は、混合ガスによって半導体ウェーハ上に運ばれる小さな個体粒子を通常作り、所望の均一堆積パターンを破壊する。
【００３５】
図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は、３つの環状キャリヤチャネル２２２及びキャリヤチャネル及び共通チャンバ２１６とを接続する３つの衝突チャネル２２４とを有する差込部の位置実施形態を示す（図６）。図８及び図１０（Ｂ）に示すように、環状キャリヤチャネル２２２の終端は、差込部２２０の横方向軸線に沿って穿孔された流体孔２３２の部分で終っている。流体孔２３２は、図８及び図１０（Ｄ）に示すように、差込部の長手方向軸線に沿って形成された中央孔２３４に通じている。中央孔２３４に入って孔２３２からのガス部が衝突するときによりガス混合が発生する。中央孔２３４は、チャンバ１１０に流体的に接続されたガス出口２１４に通じている。位置決めマーク２３５が、ガス出口２１４近傍の差込部２２０の低表面に設けられ、ハウジング２１０内に差込部を適切に整列させる。
【００３６】
図５〜図１０に示す差込部２２０は、通常除去可能にガス混合器ハウジング２１０内に差し込まれている。差込部２２０に形成された流体フローチャネル２１８を通過するガスが確保するために、約±０．００１０インチの間の、好ましくは約±０．０００５インチの厳しい製造精度が維持され、差込部とチャンバ２１６壁との比較的密なシールの形成を確実にしている（図６）。本実施形態の差込部は、通常浮遊部材で、ハウジング２１０内に滑動可能に設けられている。代替的に、図１１に示すように、差込部は、ガス混合装置１２０の上部２５２の突出部２５０として形成されることができ、ガス混合装置の下部２５４に接続される。下部２５４は突出部用溝２５６を有し、突出部２５０を受容している。この代替実施形態は、差込部２５０を含むガス混合装置の全ての部分が固定され或いは互いに接続されて、浮遊していない構成で作られている。
【００３７】
ガス混合装置の好ましい実施形態では、ハウジング１２０、差込部２２０及びガス混合装置の他の部分は、アルミニウム、アルミニウム合金或いはニッケルから形成されている。複数のガスと接触する表面も電解研磨されて、流体フロー経路に沿った望ましくない表面不均一性が除去されているであろう。ガス混合装置１２０内で使用される材料が、処理及び清浄ガスの反応及び堆積に耐性を有する限り、ガス混合装置１２０の形成に複数の材料が使用され得ることが理解されるべきである。更に、中央孔２３４が差込部２２０の全長さを通して延びており、清浄用ガスがガス混合に使用される流体フローチャネル２１８を通過することなく直接チャンバ１１０内に噴射されることができるようになっている。これは、流体フローチャネルを清浄用ガスに晒すことが所望であれば、利点を有しているであろう。代替的に、清浄ガスは、ガス混合装置１２０を完全にバイパスして、処理チャンバ１１０に直接噴射されることもできる。本発明は、流体フローチャネル２１８が容易に除去及び点検されることができる差込部２２０に配置されているので、改良された点検能力を提供する。
【００３８】
図１２に示すガス混合装置の代替実施形態は、第一の部分（上部）３００及び第二の部分（下部）３０２を備えたハウジングを有するガス混合装置１２０を示す。ハウジングは、複数のガス源に流体的に接続され、ガス混合装置の下部に形成された流体フローチャネルに通じているチャンバ３１６を有する。下部３０２の流体フローチャネル２１８は、少なくとも一つの衝突チャネル３０６に接続された、複数の円形或いは楕円形のキャリヤチャネル３０４を備えている。チャンバ３６０から流れるガスは、キャリヤチャネル及び衝突チャネルに沿ってガスを分散する受容器３０８に強制的に入れられる。更なる代替実施形態では、流体フローチャネル２１８は、ハウジング２１０の底面（図示せず）に直接形成されることができる。底面は次にチャンバリッド２００に載置されて、流体フローチャネル２１８を包囲する。ガスは、強制的に、ハウジング２１０の底面の流体フローチャネル２１８を通して流されて、ＣＶＤ処理チャンバ１１０に入れられる。
【００３９】
図１３に示すように、複数の楕円或いは閉鎖経路キャリヤチャネル３０４が、衝突チャネル３０６によって連続されて使用され或いは接続され、ガス混合装置の所望の流体フロー混合ガス経路を形成している。その結果、ガス混合物或いは混合されたガスは、ガス出口３１０を通して排出され、処理チャンバチャンバ１１０に入る。この代替実施形態も、流体フローチャネル２１８を点検するために分離可能である。流体フローチャネル２１８を、差込部２２０、第二の部分（下部）３０２等の分離可能な部品に設けることによって、ガス混合装置１２０の製造が単純化される。この特質は、ガス混合装置の半導体処理装置への取り付けに先立つ欠陥部分の検出も促進する。複数のガス部が、混合されて、通常の繰り返された方法で分離される限り、種々の異なった流体フローチャネル形状がガス混合の所望のレベルを達成するために使用され得ることが理解されるであろう。
【００４０】
本発明のガス混合装置１２０を使用して集積回路を製造する方法を以下に詳細に述べる。集積回路デバイスは、本発明を用いて処理されることのできる半導体ウェーハから通常形成される。誘電材料、絶縁材料或いは金属の種々の層が、半導体ウェーハ上に選択的に堆積され、所望のデバイス特性を提供する。本方法は、このような化学誘導堆積（chemical  deprivation  deposition）のための処理チャンバを提供するステップを含む。本方法は、複数のソースガスを、種々のタイプの堆積手法の必要に応じて完全に混合するための、ガス混合装置を提供することも含む。半導体ウェーハは、通常チャンバに導入されて、好ましくは所望の処理温度にされる。チャンバに導入されるべきプロセスガスは、ウェーハのより完全な堆積を達成するために、ＣＶＤ処理チャンバの上流で予備的に混合される。プロセスガスは、六フッ化タングステン、ジクロロシラン等の複数のガスからなる流体の流れを、完全なガス混合物が形成されるまで、通常の繰り返される方法で強制的に一体にして後に分離することによって完全に混合される。結果としての混合ガスは処理チャンバ１１０に半導体ウェーハ上の反応領域で導入され、ここで熱プロセス或いはプラズマプロセスによって、混合ガスは分解されて所望の材料がウェーハ基板上に堆積される。
【００４１】
上記は特定の実施形態の全記載であるが、種々の変形、代替構成及び等価物が使用され得る。例えば、本発明は上記され包含図面に示したの枚葉式ウェーハチャンバに限定されないことに注意すべきである。例えば本発明のガス混合装置は、同時に複数のウェーハを処理するバッチ式チャンバに取り付け可能である。更に本発明は、個々のウェーハの処理ステップを連続的に実行するマルチウェーハチャンバとの使用に好適である。故に、上記記載及び説明は、添付請求項によって限定される本発明の範囲を制限するものと捕らえるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用される代表的ＣＶＤ装置の概略図である。
【図２】図１の装置に接続されたソースガスの一実施形態の概略図である。
【図３】図１の装置と使用する制御装置の斜視図である。
【図４】本発明のガス混合装置を有するＣＶＤチャンバリッドの斜視図である。
【図５】本発明のガス混合装置の差込部及びハウジングを示した図である。
【図６】本発明のガス混合装置の差込部及びハウジングを示した図である。
【図７】本発明のガス混合装置の差込部及びハウジングを示した図である。
【図８】差込部が所定の位置にある状態の図５のガス混合装置の切断図及び斜視断面図である。
【図９】本発明の流体フローチャネル内のガス流の概略図である。
【図１０】図５の差込部の一連の側面図及び底面図である。
【図１１】本発明のガス混合装置の代替実施形態の側断面図である。
【図１２】ガス混合装置の更なる代替実施形態の斜視切断図である。
【図１３】図９のガス混合装置と使用する代替流体フローチャネルの概略図である。
【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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