(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを搬送するチェーンベルトと、
前記半導体ウエハに熱を加えるために前記チェーンベルトの近傍に設けられたヒータと、
複数のスリットを有し、前記スリットから前記半導体ウエハに対して反応ガスを噴付けるガスヘッドと、
前記反応ガスを前記ガスヘッド内に供給する噴出孔を有し、前記ガスヘッドの内部において、前記複数のスリットを形成するプレートのそれぞれを貫通するように設けられたガス配管と、
前記ガスヘッド内において前記ガス配管の近傍に設けられた冷水配管とを備え、
前記ガスヘッドが、前記ガス管の上部に位置する部分に凹部を有し、
前記水冷配管が前記凹部に設けられ、
前記ガスヘッドと前記冷水配管とが、前記凹部を埋込むように充填された材料により接着された、常圧ＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記スリットを構成する前記プレートの先端部の断面形状が面取りされた形状である、請求項１に記載の常圧ＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記ガスヘッドと前記半導体ウエハとの間に、開口率が３０％〜７０％の複数の開口を有する板が設けられた、請求項１に記載の常圧ＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記冷水配管の冷水入口および冷水出口の少なくとも一方が複数箇所設けられた、請求項１に記載の常圧ＣＶＤ装置。
【請求項５】
半導体ウエハを搬送するチェーンベルトと、
前記半導体ウエハに熱を加えるために前記チェーンベルトの近傍に設けられたヒータと、
複数のスリットを有し、前記スリットから前記半導体ウエハに対して反応ガスを噴付けるガスヘッドと、
前記反応ガスを前記ガスヘッド内に供給する噴出孔を有し、前記ガスヘッドの内部において、前記複数のスリットを形成するプレートのそれぞれを貫通するように設けられたガス配管と、
前記ガス管の上部に設けられ、溝加工がそれぞれ施された２つの構成材料を前記溝が一致するように上下に張合されて形成された冷水通路を有する冷却部とを備えた、常圧ＣＶＤ装置。
【請求項６】
半導体ウエハを搬送するチェーンベルトと、
前記チェーンベルト近傍に設けられ、前記半導体ウエハに熱を加えるヒータと、
複数のスリットを有し、前記スリットから前記半導体ウエハに対して反応ガスを噴付けるガスヘッドと、
前記反応ガスを前記ガスヘッド内に供給する噴出孔を有し、前記ガスヘッドの内部において、前記複数のスリットのそれぞれを貫通するように設けられたガス配管と、
前記半導体ウエハの進行方向において、前記ガスヘッドの前後に隣接して設けられた、外気を遮断するための窒素ガスを噴き出す噴出口を有するノズルとを備え、
前記反応ガスと前記窒素ガスとの混合を抑制するために、前記反応ガスの前記噴出孔と前記窒素ガスの前記噴出口との間に位置する、１枚の前記プレートと前記ガス管との間のみに、前記プレートと前記ガス管との隙間を塞ぐように設けられたシールリング材を有する、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、常圧において半導体ウエハに成膜を施す常圧ＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition）装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、常圧ＣＶＤ法は種々の分野で成膜技術として利用されている。そのための常圧ＣＶＤ装置も種々のタイプのものが開発されている。この従来の常圧ＣＶＤ装置を、図２２〜図２４を用いて説明する。従来の常圧ＣＶＤ装置においては、図２２に示すように、トレイ１０４の上に搭載された半導体ウエハ１０５を搬送するチェーンベルト１０７が設けられている。トレイ１０４の上に乗せられた半導体ウエハ１０５に向かって、スリットから反応ガスを噴き付けるガスヘッド１０１が設けられている。ガスヘッド１０１の前後には、ガスヘッド１０１に隣接して設けられ、外気を遮断するために窒素ガスを噴き付けるノズル１０９を有するリフレクター部が設けられている。搬送中の半導体ウエハ１０５を加熱するために、ヒーター１０６がチェーンベルト１０７の内側に設けられている。ヒーター１０６によって加熱されるガスヘッド１０１およびガスヘッド１０１内部の反応ガスを冷却するために、ガスヘッド１０１の上部に冷却板１０８が設けられている。この冷却板１０８の上には、冷却板１０８を冷却する冷水が流れる冷水配管１０２が設けられている。
【０００３】
ガスヘッド１０１の内部においては、図２３および図２４に示すように、噴出孔から反応ガスを噴き出すディスパージョンチューブ１１１が複数のスリットを形成するプレート１０１ａを貫通するように設けられている。ディスパージョンチューブ１１１とディスパージョンチューブ１１１が貫通するスリットを形成するプレート１０１ａとの間には、反応ガスがスリット同士の間を相互に分散できるように隙間が設けられている。
【０００４】
この常圧ＣＶＤ装置による半導体ウエハ１０５の成膜工程においては、まず、搬送ロボットにより、トレイ１０４の上に半導体ウエハ１０５を載置する。次に、チェーンベルト１０７を用いて図２２の矢印２００が示す方向に、半導体ウエハ１０５を搭載してトレイ１０４が搬送される。最初に、外気と反応ガスが噴き付けられる部分とを遮断するための窒素ガスを噴き付けるノズル１０９を有するリフレクター部を通過する。その後、反応ガスが吹付けられる内部に送られる。ここで、チェーンベルト１０７で搬送される半導体ウエハ１０５は、トレイ１０４下部に設けられているヒーター１０６により加熱される。その後、ＣＶＤ装置内部において、熱せられた半導体ウエハ１０５の表面に反応ガスが触れて、半導体ウエハ１０５の表面に反応膜が形成される。
【０００５】
上記の常圧ＣＶＤ装置をより具体的に説明する。半導体ウエハ１０５に噴付けられる反応ガスは、複数の配管によりガスヘッド１０１の幅方向に対して均等に分割され、ガスヘッド１０１上部の流量計によってガスヘッド１０１の進行方向と幅方向との両方向において半導体ウエハ１０５に均一な膜が形成されるように流量調整された後、ガスヘッド１０１の内部に送られる。また、ガスヘッド１０１内部では、反応ガスが、ディスパージョンチューブ１１１の中を通るとともに、ディスパージョンチューブ１１１に設けられた、等間隔の噴出孔から噴き出される。ガスヘッド１０１内部には、ディスパージョンチューブ１１１の回りにディスパージョンチューブ１１１と同軸方向の空間を有するように、ディスパージョンチューブとスリットを形成するプレートとの間に隙間が設けられている。そのため、噴出孔からガスヘッド１０１内部に噴出されたガスは、その隙間を通ることにより進行方向に対して流量が均一化するように分散される。その後、図２３に示すスリット１０２ａを形成するプレート１０１ａの間からウエハ１０４に対して反応ガスが噴き出される。
【０００６】
また、図２４に示すように、スリットを形成するプレート１０１ａは、ディスパージョンチューブ１１１からウエハ１０４方向に向かって９０度から１３０度程度の拡がりをもった扇形のガス流れ部を持っている。ガスヘッド１０１より噴出された反応ガスは、半導体ウエハ１０５上で均一な膜が形成されるのに適するような速度分布を与えられて噴出される。それにより、半導体ウエハ１０５上に均一にガスが供給された後、半導体ウエハ１０５上で熱による成膜反応が起こり、半導体ウエハ１０５の表面に膜が形成される。
【０００７】
ガスヘッド１０１内部の反応ガスの放出部前後は、窒素ガスの噴出口が形成されているため、ディスパージョンチューブ１１１に設けられた、等間隔の噴出孔から噴き出される反応ガスと噴出口から噴き出される窒素ガスとが混ざらないように、ディスパージョンチューブ１１１の回りに設けられているディスパージョンチューブ１１１と同軸方向の空間にシールリング１１３を取付けることによって、反応ガスが流れる領域と窒素ガスが流れる領域とを区別している。
【０００８】
反応ガスは、ディスパージョンチューブ１１１内に送り込まれる際にディスパージョンチューブ１１１よりも小さいガス配管により、窒素の噴出口が存在する領域を避けてディスパージョンチューブ１１１の外側に設けられているシールリング１１３取付け位置と同じ位置まで運ばれる。この位置において、Ｏリングによってディスパージョンチューブ１１１内部の窒素と反応ガスとの分離が行われている。
【０００９】
外気と反応ガスが噴き付けられる内部とを遮断するための窒素ガスを噴き付けるノズル１０９を有するリフレクター部と、ガスヘッド１０１の一部に設けられている窒素ガスの噴出口が設けられた領域との間において、半導体ウエハ１０５は、ガスヘッド１０１下部に設けられているヒーター１０６により急激に加熱される。また、反応ガスは、噴出孔に到達するまでに膜生成反応温度に昇温された後、噴出孔から噴出される。それにより、成膜生成時間８〜１０分間をかけて、反応ガスによる成膜が施される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の常圧ＣＶＤ装置は、ガスヘッド１０１が板金のスリット郡から成っているため、上記冷却板１０８とガスヘッド１０１とは、接触面積が小さい。また、上記のような従来の常圧ＣＶＤ装置においては、ガスヘッド１０１を冷却する冷却板１０８がガスヘッド１０１の外側に設けられている構造であるため、ガスヘッド１０１の内部の冷却効果が十分ではない。そのため、ガスヘッド１０１内部は適度な温度に上昇するため、ガスヘッド１０１内部において成膜反応が起き易くなっている。その結果、反応ガスの一部が成膜反応を起こすことによって、ガスヘッド１０１内部に異物が堆積する。それにより、堆積した異物が落下して半導体ウエハ１０５に付着するか、または、ガスヘッド１０１と半導体ウエハ１０５との間の熱対流により異物が散乱して半導体ウエハ１０５に付着する。その結果、半導体装置の歩留りが低下する。
【００１１】
また、ガスヘッド１０１のスリットが異物により目詰まりを起こすために、定期的に清掃等のメンテナンスが必要である。しかしながら、ヒーター１０６を常温に戻してから清掃をおこなうため、冷却および再加熱に時間がかかる。そのため、メンテナンスによるロスタイムが大きく装置の稼働率を低下させる。さらに、ガスヘッド１０１内部に溜まる異物については清掃しきれない部分があるため、ガスヘッド１０１内部に異物が大量に蓄積されると、常圧ＣＶＤ装置としての機能が低下する。このような常圧ＣＶＤ装置の機能低下に対処するための手段としては、ガスヘッド１０１を交換するか、または、新たに常圧ＣＶＤ装置を導入するかしなければならないため、半導体装置の生産コストが高くなるという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記のような従来の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、ガスヘッドへの異物の付着を抑制することによって、メンテナンス周期が延長された高い稼働率の常圧ＣＶＤ装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置は、半導体ウエハを搬送するチェーンベルトと、半導体ウエハに熱を加えるためにチェーンベルトの近傍に設けられたヒータと、複数のスリットを有し、スリットから半導体ウエハに対して反応ガスを噴付けるガスヘッドと、反応ガスをガスヘッド内に供給する噴出孔を有し、ガスヘッドの内部において、複数のスリットを形成するプレートのそれぞれを貫通するように設けられたガス配管と、ガスヘッド内においてガス配管の近傍に設けられた冷水配管とを備えている。
【００１４】
このような請求項１に記載の構造にすることにより、冷水配管が、ガスヘッド内部のガス管の近傍に設けられているため、冷水配管および冷却板等の冷却構造がガスヘッドの外部に設けられていた従来のガスヘッドの構造に比較して、ヒータの熱によるガスヘッド内における反応ガスの温度上昇をより確実に抑制することができる。それにより、上昇した反応ガスが成膜反応をおこす温度以上にならないように、反応ガスの温度を維持することができる。その結果、ガスヘッド内またはガスヘッドのスリット部において、反応ガスが成膜反応を起こすことによって生じる異物の発生およびスリットを形成するプレートへの異物の付着を防止することができる。したがって、ガスヘッドから異物が落下してウエハに付着することが防止される。その結果、半導体装置の歩留まりが向上する。
【００１５】
また、請求項１に記載の発明によれば、ガスヘッド内部におけるガス成膜反応が発生しないことで、ウエハ上面近傍のみで効率良く成膜反応を発生させることができる。そのため、ガス供給量を減らすことができることにより、反応ガスを無駄無く使用することができる。その結果、排気ダクト等に付着する異物の量も減少するため、メンテナンスによるタイムロスを低減することができる。
【００１６】
また、請求項１に記載の発明によれば、ガス管が、極細ノズル郡からなる場合には、反応ガスが反応することによって生じた異物による目詰まりが抑制される効果が大きくなる。
【００１８】
このような請求項１に記載の構造にすることにより、冷水配管の内側から冷水配管に圧力が加えられるために冷水配管が膨張することを利用して、冷水配管が貫通するスリットを形成するプレートの貫通孔に冷水配管の外周を密着されることができる。それにより、冷水配管からスリットを形成するプレートへの熱伝導率が良好となるため、スリット部における反応ガスの冷却効率が向上する。その結果、上記ガスヘッド内部にあるガス整流用のスリットを形成するプレートの間での反応ガスの成膜反応がより確実に抑制される。その結果、ガスヘッド内部において、反応ガスにより生じる異物の発生および付着がより確実に抑制される。
【００１９】
また、請求項１に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置は、ガスヘッドが、ガス管の上部に位置する部分に凹部を有し、水冷配管が凹部に設けられ、ガスヘッドと冷水配管とが、凹部を埋込むように充填された材料により接着されている。
【００２０】
このような請求項１に記載の構造にすることにより、たとえば、熱伝導性が良好な接着材料を用いて冷水配管とガスヘッドとを接着すれば、熱伝導率はより良くなるため、反応ガスの冷却効率が向上する。そのため、ガスヘッド内部、ガス整流用スリット、または、スリットを形成するプレートの間でのガスの反応がより確実に抑制される。その結果、ガスヘッド内部での異物の発生が低減するため、ガスヘッドへの異物の付着がより確実に抑制される。
【００２３】
請求項２に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置は、請求項１に記載の構成に加えて、スリットを構成するプレートの先端部の断面形状が面取りされた形状である。
【００２４】
このような請求項２に記載の構造にすることにより、スリットを形成するプレートの先端部の断面形状を、たとえば、円弧状にすることにより、スリットを形成するプレートに角部がある場合のような角部のみが熱の影響を大きく受ける温度分布が形成されることを防止できる。それにより、反応ガスの熱反応によって生じた異物がスリットを形成するプレートの先端部に付着すること、または、半導体ウエハ側から上昇してくる異物がスリットを形成するプレートの先端部に付着することを抑制することができる。その結果、スリット先端部での目詰まりを防止することができる。
【００２５】
請求項３に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置は、請求項１に記載の構成に加えて、ガスヘッドと半導体ウエハとの間に、開口率が３０％〜７０％の複数の開口を有する板が設けられている。
【００２６】
このような請求項３に記載の構造にすることにより、たとえば、ガス流れに影響が出ない開口率３０％〜７０％程度の複数の孔またはスリット構造を有する２〜３層の板を設ければ、排気ダクトを用いて排出することができないような異物を、複数の孔またはスリット構造からなる２〜３層の板に付着させることができる。そのため、ガスヘッドと半導体ウエハとの間に浮遊する異物を他の部分へ飛散させることを抑制することができる。その結果、複数の穴またはスリット構造からなる２〜３層の板の交換のみを行なうことにより、ガスヘッド本体の清掃を行なう必要が少なくなる。その結果、メンテナンス費用が低くなるとともに、メンテナンス時間を短縮することができる。
【００２７】
請求項４に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置は、請求項１に記載の構成に加えて、冷水配管の冷水入口および冷水出口の少なくとも一方が複数箇所設けられている。
【００２８】
このような請求項４に記載の構造にすることにより、冷水配管の冷水入口および冷水出口の少なくとも一方が複数箇所設けられているため、冷水の入口と出口とが１個ずつ設けられている構造に比較して、同じ面積を冷水が冷却する場合に、冷水入口と冷水出口との距離を短くすることが可能となる。そのため、冷水入口から冷水出口まで冷水が流れる間の冷水の温度変化が小さい。すなわち、冷水の入口の温度と出口の温度とを近づけることができるため、ガスヘッド全体の温度分布が均一となるように冷却することができる。その結果、ガスヘッド全体にわたってより均一な条件で反応ガスを供給することができる。
請求項５に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置は、半導体ウエハを搬送するチェーンベルトと、半導体ウエハに熱を加えるためにチェーンベルトの近傍に設けられたヒータと、複数のスリットを有し、スリットから半導体ウエハに対して反応ガスを噴付けるガスヘッドと、反応ガスをガスヘッド内に供給する噴出孔を有し、ガスヘッドの内部において、複数のスリットを形成するプレートのそれぞれを貫通するように設けられたガス配管と、ガス管の上部に設けられ、溝加工がそれぞれ施された２つの構成材料を溝が一致するように上下に張合されて形成された冷水通路を有する冷却部とを備えている。
このような請求項５に記載の構造にすることにより、たとえば、熱伝導性が良好であるアルミニウムまたは銅を含む構成材料を用いれば、冷水の熱伝導をより良好に行なうことができる。また、ガスヘッド上部に直接接するようにシリコン系の熱伝導性の良い材料を用いてそれぞれの構成材料と冷水配管とを接着することができるため、熱伝導率を良好にすることができる。それにより、反応ガスの冷却効率を向上させることができるため、ガスヘッド内部、ガス整流用のスリットを形成するプレートの間のガスの反応をより確実に抑制することができる。その結果、ガスヘッド内部において異物が発生することが抑制されるため、ガスヘッドへの異物の付着がより確実に防止される。したがって、請求項１に記載のＣＶＤ装置によって得られる効果と同様の効果が得られる。
【００２９】
請求項６に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置は、半導体ウエハを搬送するチェーンベルトと、チェーンベルト近傍に設けられ、半導体ウエハに熱を加えるヒータと、複数のスリットを有し、スリットから半導体ウエハに対して反応ガスを噴付けるガスヘッドと、反応ガスをガスヘッド内に供給する噴出孔を有し、ガスヘッドの内部において、複数のスリットのそれぞれを貫通するように設けられたガス配管と、半導体ウエハの進行方向において、ガスヘッドの前後に隣接して設けられた、外気を遮断するための窒素ガスを噴き出す噴出口を有するノズルとを備え、反応ガスと窒素ガスとの混合を抑制するために、反応ガスの噴出孔と窒素ガスの噴出口との間に位置する、１枚のプレートとガス管との間のみに、プレートとガス管との隙間を塞ぐように設けられたシールリング材を有している。
【００３０】
このような請求項６に記載の構造にすることにより、たとえば、ガスヘッド内部に設けられたガス管において、反応ガスと窒素ガスとを分離するために設けるシールリングのガス流れスリット側に切りかきが設けられたシーリング材を用いれば、スリット部にガス流れが無い部分ができることを防止することができる。そのため、全てのスリットを形成するプレートの間でガス流れを形成することができるため、ガスヘッド内部の全てのスリット部で均一なガス流れを得ることができる。その結果、ガス流れがない部分に異物が多量に付着するような事態の発生を防止することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００３４】
(実施の形態１)
まず、本発明の実施の形態１の常圧ＣＶＤ装置の構造を、図１〜図３を用いて説明する。図１に示すように、本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置は、スリットから反応ガスを適量に噴付ける構造からなるガスヘッド１を有している。このガスヘッド１に隣接して、外気を遮断するために窒素ガスを噴きけるノズル９が設けられている。また、半導体ウエハ５を載せたトレイ４を一方向に搬送するチェーンベルト７が設けられている。
【００３５】
このＣＶＤ装置を使用している状態においては、半導体ウエハ５に対してガスヘッド１から反応ガスが噴き付けられる。また、ノズル９から噴付けられる窒素ガスにより反応ガスが外部に漏れないように遮断されている。
【００３６】
この常圧ＣＶＤ装置では、図１に示すように、反応ガスを噴付けるガスヘッド１を冷却する水冷配管２を、ガスヘッド１内部のディスパージョンチューブの上に通したこと以外は従来のＣＶＤ装置と同様である。
【００３７】
図１のＡ２部拡大図を示している図２および図１のＢ２−Ｂ２断面図を示している図３から分かるように、本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置は、反応ガスの供給口として複数のガス供給口を有している。また、この複数のガス供給口は複数のディスパージョンチューブ１１と連続している。このディスパージョンチューブ１１の噴出孔を経て、プレート１ａ同士の間に形成されるスリット２ａから反応ガスが噴出される。また、半導体ウエハ５はトレイ４に乗った状態でチェーンベルト７により一方向搬送されながら、反応ガスが噴付けられる。このとき、チェーンベルト７の内側に位置するヒータ６により熱せられた半導体ウエハ５の表面では、この反応ガスの噴付けにより、熱反応が生じて半導体ウエハ５表面に膜が形成される。
【００３８】
本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置においては、従来の常圧ＣＶＤ装置ではガスヘッド１を冷却するために、ガスヘッド１上部に設置されていた冷却用の水冷配管１０２を、ガスヘッド１内部のディスパージョンチューブ１１の真上に通している。そのため、上記のような本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置によれば、ガスヘッド１およびガスヘット１内の反応ガスをより確実に冷却することができる。そのため、ガスヘッド１およびガスヘッド１内の反応ガスの温度をガス反応温度以下に維持することができる。それにより、ガスヘッド１内部およびガスヘッド１のスリット２ａ部におけるガス成膜反応を抑制することができる。その結果、ガスヘッド１またはスリット２ａを形成するプレート１ａに、成膜反応により生じた異物が付着することが抑制される。したがって、ガスヘッド１から異物が落下して半導体ウエハ５に付着することが防止される。その結果、半導体装置の歩留まりが向上する。
【００３９】
また、ガスヘッド１内部におけるガス成膜反応が発生しないことで、半導体ウエハ５上面近傍のみで効率良く成膜反応を発生させることができる。そのため、ガス供給量を減らすことができることにより、反応ガスを無駄無く使用することができる。その結果、排気ダクト等に付着する異物の量も減少するため、メンテナンスによるタイムロスを低減することができる。
【００４０】
また、特に、ディスパージョンチューブ１１が、極細ノズル郡からなる場合には、反応ガスが反応することによって生じた異物による目詰まりが抑制される効果が大きくなる。
【００４１】
(実施の形態２)
次に、本発明の実施の形態２の常圧ＣＶＤ装置の構造を、図４を用いて説明する。図４に示すように、本の実施の形態の常圧ＣＶＤ装置のガスヘッド１は、冷却用の冷水配管２が、ガスヘッド１内部に設けられていることは実施の形態１の常圧ＣＶＤ装置と同じであるが、冷水配管２内部には、３５０〜４００ｋｇ／ｃｍ2の圧力が冷水に加えられていることが相違する。
【００４２】
この相違により、冷水配管２は管径が拡張するように塑性変形するため、ガスヘッド１に設けられた冷水配管２が貫通するスリットを形成するプレート１ａの貫通孔の内周部に、冷水配管２が密着している。つまり、本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置は、冷水配管２とスリットを形成するプレート１ａとの間のクリアランスが、冷水に加えられる圧力によって、冷水配管２の外周面とスリットを形成するプレート１ａの貫通孔の内周部とが密着する程度の大きさに形成されている。
【００４３】
そのため、冷水配管２とスリットを形成するプレート１ａとの間の熱伝達率は増加する。その結果、冷水配管２による反応ガスのガスヘッド１およびガスヘット１内の反応ガスの冷却効率は実施の形態１の常圧ＣＶＤ装置よりもさらに向上する。
【００４４】
(実施の形態３)
次に、本発明の実施の形態３の常圧ＣＶＤ装置の構造を、図５を用いて説明する。図５に示すように、本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置は、全体構造においては、実施の形態１の常圧ＣＶＤ装置と略同様であるが、ガスヘッド１上部に冷水配管２が設置できる形状の溝１ｃの加工が施されていることが相違する。この溝１ｃに水冷配管２を設置した状態で、ガスヘッド１と冷水配管２とが、熱伝導性が良好なシリコン系の材料１ｃを用いて接着されている。それにより、冷水配管２とガスヘッド２との熱伝達率が良好となるため、冷水配管２によるガスヘッド１および反応ガスの冷却効率が向上する。そのため、ガスヘッド１内部、ガス整流用のスリット、または、スリットを形成するプレート１ａの間でのガスの反応がより確実に抑制される。その結果、ガスヘッド１内部での異物の発生が低減するため、ガスヘッド１への異物の付着がより確実に抑制される。
【００４５】
(実施の形態４)
次に、本発明の実施の形態４の常圧ＣＶＤ装置の構造を、図６を用いて説明する。図６に示すように、本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置は、実施の形態１常圧ＣＶＤ装置と全体構造において略同様であるが、ガスヘッド１の上部に、配管構造が形成されたものが取付けられていることが相違する。この配管構造は、アルミニウムまたは銅板などの熱伝導性の良い材料に冷水配管の溝加工が施されたものを上下に２枚張合せることで形成されている。
【００４６】
従来の冷却方法は、ガスヘッドの上に設置された銅板の上に冷水配管をろう付けしているだけであるため、銅板と水冷配管との接触面積が小さいことにより、熱伝達率が低いものであった。
【００４７】
本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置においては、デスパージョンチューブ１１の上部に設けられ、溝加工がそれぞれ施された２つの銅板２０を溝が一致するように上下に張合されて形成された冷水通路２０ａを有する冷却部がガスヘッド１の上部に向けられている。それにより、銅板２０内部に直接、冷却用の冷水通路２０ａを埋め込んだような形になるため、銅板２０と冷水との接触面積が従来の銅管と冷却板との接触面積に比較して大きく増加するとともに、ガスヘッド１上部に直接、シリコン系の熱伝導性の良い材料で銅板２０を接着することにより、熱伝達率を向上させるているため、ガスヘッド１および反応ガスの冷却効率は向上する。そのため、ガスヘッド１内部、ガス整流用のスリット、または、スリットを形成するプレート１ａの間でのガスの反応がより確実に抑制される。その結果、ガスヘッド１内部での異物の発生が低減するため、ガスヘッド１への異物の付着がより確実に抑制される。
【００４８】
(実施の形態５)
次に、本発明の実施の形態５の常圧ＣＶＤ装置の構造を、図７および図８を用いて説明する。図７に示すように、従来の常圧ＣＶＤ装置のガスヘッド１は、スリット２ａを形成するプレート１ａの先端の断面形状が２つの角を持つ端面構造であった。この構造では、同一容積において表面積が大きくなり、熱の影響を受け易い角の部分はエッジ効果、すなわち、角部部分のみの温度が上昇し易いくなり、反応ガスが反応し易くなっているため、角部には、反応ガスによって生じる異物が付着し易くなっている。
【００４９】
上記のエッジ効果を防止するために、本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置においては、図８に示すように、スリット２ａを形成するプレート１ａの先端の断面形状を円弧状としている。それにより、スリット２ａを形成するプレート１ａの先端部の温度分布が均一となっている。その結果、スリット２ａを形成するプレート１ａ先端部の一部に集中的に発生する異物の連鎖成長が防止される。
【００５０】
(実施の形態６)
次に、本発明の実施の形態６の常圧ＣＶＤ装置の構造を、図９を用いて説明する。図９に示すように、本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置は、従来のＣＶＤ装置と全体構造においては略同様であるが、ガス流れに影響を与えないような開口率３０〜７０パーセント程度の複数の穴を持った２〜３層のスリットボード１２がガスヘッド１下部に設けられていることが相違する。それにより、スリットボード１２に一部の異物が付着するため、ガスヘッド１と半導体ウエハ５と間において反応ガスの熱反応によって発生する異物が、ガスヘッド１に到達することを抑制するとともに、ダクトから排気しきれない異物、および、成膜時に必然的に発生する異物がトレイ４およびその他の部分に付着するおそれを低減することができる。
【００５１】
また、このスリットボード１２は、ガスヘッド１の温度を維持したままでの取り外しが可能であることにより、交換時のロスタイムが少ないため、スリットボード１２に異物を付着させることでＣＶＤ装置の清掃時間を短縮することができる。
【００５２】
(実施の形態７)
次に、本発明の実施の形態７の常圧ＣＶＤ装置の構造を、図１０〜図１３を用いて説明する。まず、図１０および図１１を用いて、従来の常圧ＣＶＤ装置のガスヘッドを説明する。従来の常圧ＣＶＤ装置のガスヘッド１０１は、図１０および図１１に示すように、ガスヘッド１０１の冷却用の冷却板１０８の上に設けられた水冷配管１０２は、冷水を一方の冷却水入口から取入れ、他方から取り出す構造となっていた。
【００５３】
この従来のＣＶＤ装置の冷水が一方向に流れる方式では、冷却水用の冷水配管１０２の入口の近傍は良好に冷却されるが、出口付近にいくほど冷水の温度が上昇しているため、出口付近は良好に冷却されない。そのため、ガスヘッドの温度分布にバラツキが発生するため、半導体ウエハ５に均一な成膜が施されない。
【００５４】
そこで、本実施の形態のＣＶＤ装置においては、図１２および図１３に示すように、冷水の出口を２箇所設けることにより、従来のＣＶＤ装置の冷水配管に比較して、水冷配管の全長にわたって、より均一な温度の冷水が流れるようにすることができる。それにより、ガスヘッド１の温度分布を従来のＣＶＤ装置に比較して均一にすること、すなわち、反応ガス供給条件を一様とすることができる。
【００５５】
(実施の形態８)
次に、本発明の実施の形態８の常圧ＣＶＤ装置の構造を、図１４〜図１６を用いて説明する。まず、従来の常圧ＣＶＤ装置を説明する。従来の常圧ＣＶＤ装置は、図１４に示すように、ガスヘッド１は、ヘッド両端部が窒素ガスを噴出するノズル１０９となっている。そのため、反応ガスと窒素ガスとが混ざらないように、ディスパージョンチューブ１１１の周りに設けられているディスパージョンチューブ１１１と同軸方向の空間にシールリング１１３を取付けて、ディスパージョンチューブ１１１とスリットを形成するプレートとの間の隙間から反応ガスと窒素ガスとが混合することを防止している。しかしながら、従来の常圧ＣＶＤ装置のシールリング１１３の構造では、反応ガスが噴出される上記隙間が、スリットを形成するプレート２枚分にわたってふさがれた形になり、反応ガスの流れがないスリットが存在する。そのため、反応ガスの流れがないスリットを形成するプレートの先端部に異物が付着し易くなっている。
【００５６】
そこで、本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置においては、ディスパージョンチューブ１１にシールリング１３が配置されている部分の拡大図である図１５および図１５のＤ１−Ｄ１断面図である図１６に示すように、反応ガスを流すためにディスパージョンチューブ１１に設けらている扇形の隙間と同形状の切りかき１３ａを、シールリング１３の反応ガス３を噴出す側に設けている。それによって、全てのスリット２ａを形成するプレート１ａの間で所定のガスが流れが生じるようにしている。そのため、ガスが流れが生じないスリットがないため、ガスが流れが生じないスリット部分がある場合に生じる異物の発生および付着を抑制することができる。
【００５７】
(実施の形態９)
次に、本発明の実施の形態９の常圧ＣＶＤ装置の構造を、図１７〜図２１を用いて説明する。従来の窒素ガスを噴出するノズル部を示す図１７〜図２０に示すように、従来の常圧ＣＶＤ装置のガスヘッド１は、その前後に隣接して設けられ、外気を遮断するために窒素ガスを噴付ける容器状のノズル１０９が設けられている。容器状のノズル１０９は、窒素ガスが流れ込む吸入口１０９ａと窒素ガスを半導体ウエハ１０５に向かって噴出す噴出板１０９ｃとを備えている。また、容器状のノズル１０９は、窒素ガスが流れ込む吸入口１０９ａと窒素ガスを半導体ウエハ１０５に向かって噴出す噴出板１０９ｃとに挟まれた、窒素ガスを一定に噴付けるための切り板１０９ｂが設けられている。噴出板１０９ｃは、窒素ガスを噴出すために、縦および横にそれぞれ一条のスリット１０９ｄ，１０９ｅが設けられている。
【００５８】
上記従来のＣＶＤ装置の容器状のノズル１０９は、内部に送り込まれる窒素ガスの吸入口１０９ａの位置が、容器状のノズル１０９の端部にある。また、仕切り板１０９ｂのまわりに大きな隙間を設けるような、仕切り板１０９ｂの目的とされるべき均一に窒素ガスを分散させて噴付けるという処理がなされていない。
【００５９】
そこで、本実施の形態の常圧ＣＶＤ装置においては、図２１に示すように、容器状のノズル９の内部に、窒素ガスの圧力を分散する目的で、複数の孔が全面にわたって均等に開口された仕切り板９ｂが設けられている。この仕切り板９ｂは、圧力調整板、たとえば、パンチングボードまたはメッシュなどであってもよい。
【００６０】
このように、仕切り板９ｂを窒素ガスを噴出するためのノズル９内部に設けることにより、ノズル９の噴出口から噴出される窒素ガスの流量を略均一にして噴出すことができる。その結果、反応ガスが外部に流出するような窒素ガスの流れの小さな部分が生じることが抑制されるため、反応ガス噴出部と外気との窒素ガスによる仕切り効果が、より均一かつ確実に行われる。
【００６１】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１および５に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置によれば、ガスヘッド内またはガスヘッドのスリット内において、反応ガスが成膜反応を起こすことによって生じた異物の発生および異物のスリットを形成するプレートへの付着を防止することができる。特に、ガス管が、極細ノズル郡からなる場合には、反応ガスが反応することによって生じた異物による目詰まりが抑制される効果が大きくなる。また、排気ダクト等に付着する異物の量も減少するため、メンテナンスによるタイムロスを低減することができる。
【００６３】
請求項２に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置によれば、スリットを形成するプレートの先端部に温度分布が形成されることを防止できるため、スリットを形成するプレートの先端部での目詰まりを防止することができる。
【００６４】
請求項３に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置によれば、ガスヘッド本体の清掃を行なう必要が少なくなるため、メンテナンス費用が低くなるとともに、製造時間を短縮することができる。
【００６５】
請求項４に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置によれば、冷水の入口と出口とにより均一な温度の冷水を流すことができるため、ガスヘッド全体にわたって均一な条件で反応ガスを供給することができる。
【００６６】
請求項６に記載の本発明における常圧ＣＶＤ装置によれば、ガスヘッド内部の全てのスリットで均一なガス流れを得ることができるため、ガス流れがない部分に異物が付着することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の常圧ＣＶＤ装置を示す縦断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態１の常圧ＣＶＤ装置の図１におけるＡ２部分の拡大図である。
【図３】  本発明の実施の形態１の常圧ＣＶＤ装置の図１におけるＢ２−Ｂ２線断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態２の常圧ＣＶＤ装置におけるガスヘッドの縦断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態３の常圧ＣＶＤ装置におけるガスヘッドの縦断面図である。
【図６】  本発明の実施の形態４の常圧ＣＶＤ装置におけるガスヘッドの縦断面図である。
【図７】  従来の常圧ＣＶＤ装置のスリットを形成するプレートの先端部の断面図である。
【図８】  本発明の実施の形態５の常圧ＣＶＤ装置のスリットを形成するプレートの先端部の断面図である。
【図９】  本発明の実施の形態６の常圧ＣＶＤ装置のガスヘッドの縦断面図である。
【図１０】  従来の常圧ＣＶＤ装置のガスヘッドの平面図である。
【図１１】  図１０のＣ１−Ｃ１線断面図である。
【図１２】  本発明の実施の形態７の常圧ＣＶＤ装置のガスヘッドの平面図である。
【図１３】  図１２のＣ２−Ｃ２線断面図である。
【図１４】  本発明の実施の形態８の常圧ＣＶＤ装置を説明するための縦断面図である。
【図１５】  図１４のＡ３部分の拡大図である。
【図１６】  図１５のＤ１−Ｄ１線断面図である。
【図１７】  本発明の実施の形態９の常圧ＣＶＤ装置を説明するための縦断面図である。
【図１８】  従来のＣＶＤ装置の窒素ガスのノズル部分の拡大図である。
【図１９】  図１８のノズルの断面構造を模式的に示した図である。
【図２０】  図１８のノズルの下側プレートのスリットを示す図である。
【図２１】  本発明の実施の形態９の常圧ＣＶＤ装置の窒素ガスを噴出すノズルを示すための図１７のＡ４部分の拡大図である。
【図２２】  従来のＣＶＤ装置の断面構造を示す模式図である。
【図２３】  図２２のＡ１部分の拡大図である。
【図２４】  図２２のＢ１−Ｂ１線断面図である。
【符号の説明】
１  ガスヘッド、１ａ  プレート、２  水冷配管、２ａ  スリット、３  反応ガス、４  搬送用トレイ、５  半導体ウエハ、６  ヒータ、７  チェーンベルト、９  ノズル、１１  ディスパージョンチューブ、１２  スリットガード、１３シールリング。
【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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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