表面処理装置
［目的］処理ガスを均一な濃度および均一な流れで被処理体へ吹き付けて、均一に成膜する。
［構成］ガス室２４の内側には、垂直方向に所定の間隔をおいて３つの仕切り板３２，３４，３６が配設され、ほぼ同一の流路面積を有する３段のガス流制御室４４，４６，４８が画成される。ガス供給管２８，３０よりガス導入室２６内に導入されたＷＦ6,Ｎ2 ガスおよびＨ2 ガスは、いっしょに最上段のガス流制御室４４へ導かれここで均一に混合される。混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）は、中段のガス流制御室４６に入り、この室４６の底の第２の仕切り板３４によって半径方向に均一な濃度および均一な流れのガス流に整流され、次に下段のガス流制御室４８を比較的早い流速で通り抜けて、第３の仕切り板３６の各通気孔３６ａよりきめ細かなガス流として半導体ウエハ１２へ吹きつけられる。
［構成］ガス室２４の内側には、垂直方向に所定の間隔をおいて３つの仕切り板３２，３４，３６が配設され、ほぼ同一の流路面積を有する３段のガス流制御室４４，４６，４８が画成される。ガス供給管２８，３０よりガス導入室２６内に導入されたＷＦ6,Ｎ2 ガスおよびＨ2 ガスは、いっしょに最上段のガス流制御室４４へ導かれここで均一に混合される。混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）は、中段のガス流制御室４６に入り、この室４６の底の第２の仕切り板３４によって半径方向に均一な濃度および均一な流れのガス流に整流され、次に下段のガス流制御室４８を比較的早い流速で通り抜けて、第３の仕切り板３６の各通気孔３６ａよりきめ細かなガス流として半導体ウエハ１２へ吹きつけられる。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被処理体に処理ガスを吹きつけて所定の表面処理を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＶＤ（化学気相堆積）は、所定の原料ガスを被処理体の表面に供給し、その分解または反応生成物を被処理体表面上に堆積させて成膜する技術である。ＣＶＤにおいて均一な成膜を行うには、原料ガスを被処理体表面の全面にわたって均一に分布させる必要がある。
【０００３】一般の枚葉式ＣＶＤ装置は、図５に示すように、処理容器１００内の処理室１０２の中央下部に被処理体、たとえば半導体ウエハ１０４を配置して、この半導体ウエハ１０４をヒータ１０６によって裏側から加熱しながら、真上から多孔板１０８を介して原料ガスを半導体ウエハ１０４の表面に吹きつけるようにしている。
【０００４】多孔板１０８は、半導体ウエハ１０４の径よりも幾らか大きな径の円板に多数の通気孔１０８ａを設けたもので、処理室１０２から区画されたガス室１１０の下部のガス出口１１０ａに取付されている。このガス室１１０の上部と連通するガス導入室１１２には、成膜の構成元素となるべき原料ガスがガス供給源（図示せず）よりガス供給管１１４，１１６を介して供給される。
【０００５】たとえば、タングステン膜を成膜する場合、一方のガス供給管１１４からはキャリアガス（たとえばＮ2 ガス）で所定濃度に希釈されたＷＦ6 ガスが所定の流量で供給され、他方のガス供給管１１６からは所定濃度のＨ2 ガスが所定の流量で供給される。
【０００６】ガス供給管１１４，１１６から流路面積の比較的小さなガス導入室１１２に供給されたＷＦ6,Ｎ2 ガスおよびＨ2 ガスは、そこから流路面積の大きなガス室１１０へ導かれ、その室内で互いに混合する。そして、ガス室出口１１０ａの多孔板１０８の各通気孔１０８ａより、混合した原料ガス（ＷＦ6,Ｎ2,Ｈ2 ）が真下のウエハ１０４に向けて吹き出される。
【０００７】なお、一般の枚葉式のプラズマエッチング装置においても、上記した枚葉式ＣＶＤ装置のものと同様なガス室および多孔板を用いてＣＦ4 等のエッチングガスを被処理体へ吹きつけるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の枚葉式ＣＶＤ装置およびプラズマエッチング装置等においては、処理ガスを被処理体表面の全面にわたって均一に分布させるように、ガス室１１０から多孔板１０８を介して処理ガスの吹きつけを行っている。
【０００９】しかしながら、従来装置では、多孔板１０８の各通気孔１０８ａより処理ガスが均一な流れ（層流）で吹き出されずに、渦を発生するおそれがあった。また、ＣＶＤのように複数の処理ガスを用いる場合、従来装置では、それら複数の処理ガスがガス室１１０内でよく混合しないまま多孔板１０８の各通気孔１０８ａより不均一な濃度で吹き出されることがあった。
【００１０】従来装置では、処理ガスが流路面積の比較的小さなガス導入口１１２より流路面積の大きなガス室１１０へ入ると、そこで処理ガスの流れが水平方向へ拡散して乱れ、そのまま多孔板１０８の各通気孔１０８ａより出るため、渦が発生するものと考えられる。また、処理ガスはガス供給管より相当の勢いでガス導入室に流入するが、従来装置では、ガス導入室１１２に流入した処理ガスはそのままの勢いで直ちに多孔板１０８より吹き出すので、このことも渦の発生の一因になっているものと考えられ、さらには、複数の処理ガスがよく混合されない原因になっているものと考えられる。
【００１１】このように、従来装置においては、完全に混合された複数の処理ガスを被処理体表面の全面にわたって均一に吹き付けるのが難しく、ひいては均一に成膜するのが困難であった。
【００１２】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、処理ガスを均一な濃度および均一な流れで被処理体へ吹き付けて均一な成膜を行う処理装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明の処理装置は、ガス供給管からの処理ガスを処理容器内で区画されたガス室に導き、前記ガス室の出口から前記処理ガスを被処理体へ向けて吹きつけるようにした処理装置において、前記ガス室内に、それぞれ多数の通気孔を設けた複数の仕切り板をガス流方向に所定の間隔をおいて配設してなる構成とした。
【００１４】
【作用】本発明において、ガス供給管より流入した処理ガスは、ガス室の第１の仕切板でいったん塞き止められるようにしてから第２の仕切り板側へ抜ける。複数の処理ガスが供給される場合は、第１の仕切板によって画成される第１の室内でそれらの処理ガスが移動・衝突して互いに混合される。第２の仕切り板は、たとえばガス室が円筒状の場合には軸対象で半径方向に均一な密度のパターンの通気孔を有し、第１の仕切り板側からの処理ガスを半径方向に均一な流れ（層流）に整流する。これにより、第２の仕切り板より、処理ガスが均一な濃度および均一な流れで吹き出される。第２の仕切り板の下流側に、さらに小さな通気孔を高密度に設けた第３の仕切り板を配設することで、ガス流をきめ細かくして被処理体へ吹きつけることができる。
【００１５】
【実施例】以下、図１〜図４を参照して本発明の実施例を説明する。図１は本発明の一実施例による枚葉式ＣＶＤ装置の構成を示す縦断面図であり、図２〜図４は実施例のＣＶＤ装置における第１、第２および第３の仕切り板の通気孔パターンをそれぞれ示す平面図である。
【００１６】図１において、この実施例の枚葉式ＣＶＤ装置は、たとえばアルミニウムからなる円筒状の処理容器１０を有し、この処理容器１０の中央部に被処理体としてたとえば半導体ウエハ１２を配置する。このＣＶＤ装置では、サセプタ（ウエハ載置台）として石英板１４を用いる。この石英板１４は下向き有底筒状の支持板１６の円形開口１６ａに取付され、この石英板１４上に半導体ウエハ１２が載置される。石英板１４の裏面は、処理容器１０の底面中央部の円形開口１０ａに取付された石英板２０を介して処理容器１０の外に設置された加熱用ハロゲンランプ２２と対向している。成膜処理時、ハロゲンランプ２２からの光は、石英板２０を通り、さらに石英板１４を通って半導体ウエハ１２の裏面に入射し、半導体ウエハ１２を加熱する。
【００１７】処理容器１０の上面中央部に円形の開口１０ｂが設けられ、この開口１０ｂを閉塞するようにして下向き有底筒状のガス室２４が垂直に取付される。このガス室２４は、熱伝導率の高い材質、たとえば銅合金からなり、上端周縁部に環状の取付フランジ２４ａを有し、内部に冷却水を流すための環状の水路２４ｂを設けており、処理容器１０内において処理室１１から区画されている。ガス室２４の上面中央部にはガス導入用の大きな通気孔２４ｃが設けられ、この通気孔２４ｃの上にガス導入室２６が連通して取付され、ガス導入室２６内に２つのガス供給管２８，３０のガス吐出口が臨んでいる。
【００１８】たとえば、このＣＶＤ装置において半導体ウエハ１２上にタングステン膜を成膜する場合、一方のガス供給管２８からはＮ2 ガスで所定の濃度に希釈されたＷＦ6 ガスが所定の流量で供給され、他方のガス供給管３０からはＨ2 ガスが所定の流量で供給される。
【００１９】ガス室２４の内側には、垂直方向に所定の間隔をおいて３つの仕切り板３２，３４，３６がそれぞれ水平に取付されている。最上段の第１の仕切り板３２は、たとえば２０ｍｍの板厚を有し、図２に示すようなパターンで板面に多数たとえば１５３穴で、円形状たとえば直径０．５ｍｍの通気孔３２ａを設けたアルミニウム板で、ガス室２４の内側上面からスペーサ３８を介して、たとえば２０ｍｍ下方の位置に配設される。中段の第２の仕切り板３４は、たとえば１０ｍｍの板厚を有し、図３に示すようなパターンで板面に多数たとえば２５２穴で、円形状たとえば直径０．７ｍｍの通気孔３４ａを設けたアルミニウム板で、第１の仕切り板３２の下面からスペーサ４０を介して、たとえば２０ｍｍ下方の位置に配設される。最下段の第３の仕切り板３６は、たとえば３ｍｍの板厚を有し、図４に示すようなパターンで板面に多数たとえば１７４０穴で、円形状たとえば直径１．１ｍｍの通気孔３６ａを設けたアルミニウム板で、第２の仕切り板３４の下面から、たとえば２０ｍｍ下方の位置でガス室２４の下面に配設される。これら３段の仕切り板３２，３４，３６およびスペーサ３８，４０により、ガス室２４内には各々適当な流路面積を有する３段のガス流制御室４４，４６，４８が画成されている。
【００２０】なお、ガス室２４の外側において、ガス室２４と処理容器１０の上面との間、およびガス室２４の上面とガス導入室２６との間には、それぞれ断熱性のスペーサ５０，５４が設けられている。
【００２１】次に、かかる構成のＣＶＤ装置の作用を説明する。成膜処理時、石英サセプタ１４上に載置された半導体ウエハ１２に対して、下方のハロゲンランプ２２より光エネルギによってウエハ１２を加熱しながら、上方のガス室２４より混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）をウエハ１２に吹き付ける。成膜のプロセスで発生したガスや余った処理ガスは、処理容器１０の底面に設けられた排気口５６よりガス排気管を介して除去装置（図示せず）へ送られる。望ましくは、排気口５６を４箇所以上設け、処理ガスがウエハ１２の円周に均一に排気されるように構成する。
【００２２】本ＣＶＤ装置において、ガス供給管２８，３０よりガス導入室２６内に導入されたＷＦ6,Ｎ2 ガスおよびＨ2 ガスは、いっしょにガス導入室２６よりガス室２４の最上段のガス流制御室４４へ導かれ、ここで均一に混合される。つまり、このガス流制御室４４の底に設けられた第１の仕切り板３２は、板厚が大きくて、開口率が小さいため、コンダクタンスが低く、ガス流制御室４６との間に大きな差圧を生じさせる。これにより、ガス導入室２６から勢いよく入ってきたＷＦ6,Ｎ2 ガスおよびＨ2 ガスはガス流制御室４４内でいったん塞き止められるようにして移動・衝突し、互いによく混じり合う。このように、最上段のガス流制御室４４および第１の仕切り板３２は、処理ガスを均一に混合するためのバッファ機能を奏する。なお、第１の仕切り板３２の通気孔３２ａは図２に示すように格子状に分布しているので、各通気孔３２ａより単位面積当たりの流量および濃度が一定な混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）が中段のガス流制御室４６側へ吐き出される。
【００２３】中段のガス流制御室４６に入った混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）は、この室４６の底の第２の仕切り板３４によって半径方向に均一な濃度および均一な流れのガス流に整流される。つまり、第２の仕切り板３４の通気孔３４ａは、図３に示すように軸対象で半径方向に均一な密度で分布しているので、円筒状のガス室２４における混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）の濃度および流れが軸対象に半径方向に均一化される。このように、中段のガス流制御室４６および第２の仕切り板３４は、ガス流整流機能を奏する。なお、第２の仕切り板３４の板厚も比較的大きいので、ガス流制御室４６でもある程度のバッファ効果があり、ここで混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）の混合度が一層強められる。
【００２４】中段のガス流制御室４６より出た混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）は、下段のガス流制御室４８を比較的早い流速で通り抜け、第３の仕切り板３６の各通気孔３６ａより一層均一な流れおよび一層均一な濃度で吐出され、真下の半導体ウエハ１２の全表面にわたって均一に降り注ぐ。第３の仕切り板３６は薄板で、かつ開口率が大きいため、コンダクタンスが大きく、そして通気孔３６ａが小孔で密度が大きいので、混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）のガス流がきめ細かくなる。このように、下段のガス流制御室４８および第３の仕切り板３６は、ガス流細分化機能を奏する。
【００２５】もっとも、第２の仕切り板３４の通気孔３６ａの径を小さくし密度を大きくすることで、第３の仕切り板３６および下段のガス流制御室４８を省略することも可能である。また、第１の仕切り板３２を多孔質のセラミック板や金属粒子シート等で構成することも可能であり、第１の仕切り板３２の通気孔パターンを第２の仕切り板３４と同様な軸対象のパターンとすることも可能である。その他、必要に応じて、各仕切り板の通気孔パターンとして任意なパターンを選択することが可能であり、各仕切り板の板厚および取付間隔についても任意な厚さ、任意の間隔を選択することができる。また、通気孔の直径および個数も任意に選択することができる。また、ガス流制御室には、ビーズ球またはガラスウール等を充填してもよい。
【００２６】また、上述した実施例では２つの処理ガスを導入するものであったが、１つの処理ガスを導入する場合でもよく、またＣＶＤ装置に限らず、プラズマエッチング装置等の他の表面処理装置にも適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の処理装置によれば、ガス供給管からの処理ガスを受けるガス室内に、それぞれ多数の通気孔を設けた複数の仕切り板をガス流方向に所定の間隔をおいて配設することにより、処理ガスを均一な濃度および均一な流れで被処理体へ吹きつけることが可能であり、ひいては被処理体上に均一に成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による枚葉式ＣＶＤ装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】実施例のＣＶＤ装置における第１の仕切り板の通気孔パターンを示す平面図である。
【図３】実施例のＣＶＤ装置における第２の仕切り板の通気孔パターンを示す平面図である。
【図４】実施例のＣＶＤ装置における第３の仕切り板の通気孔パターンを示す平面図である。
【図５】従来の典型的な枚葉式ＣＶＤ装置の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 処理容器
１２ 被処理体（半導体ウエハ）
２４ ガス室
２６ ガス導入室
２８ ガス供給管
３０ ガス供給管
３２ 第１の仕切り板
３４ 第２の仕切り板
３６ 第３の仕切り板
４４ 第１のガス流制御室
４６ 第２のガス流制御室
４８ 第３のガス流制御室
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被処理体に処理ガスを吹きつけて所定の表面処理を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＶＤ（化学気相堆積）は、所定の原料ガスを被処理体の表面に供給し、その分解または反応生成物を被処理体表面上に堆積させて成膜する技術である。ＣＶＤにおいて均一な成膜を行うには、原料ガスを被処理体表面の全面にわたって均一に分布させる必要がある。
【０００３】一般の枚葉式ＣＶＤ装置は、図５に示すように、処理容器１００内の処理室１０２の中央下部に被処理体、たとえば半導体ウエハ１０４を配置して、この半導体ウエハ１０４をヒータ１０６によって裏側から加熱しながら、真上から多孔板１０８を介して原料ガスを半導体ウエハ１０４の表面に吹きつけるようにしている。
【０００４】多孔板１０８は、半導体ウエハ１０４の径よりも幾らか大きな径の円板に多数の通気孔１０８ａを設けたもので、処理室１０２から区画されたガス室１１０の下部のガス出口１１０ａに取付されている。このガス室１１０の上部と連通するガス導入室１１２には、成膜の構成元素となるべき原料ガスがガス供給源（図示せず）よりガス供給管１１４，１１６を介して供給される。
【０００５】たとえば、タングステン膜を成膜する場合、一方のガス供給管１１４からはキャリアガス（たとえばＮ2 ガス）で所定濃度に希釈されたＷＦ6 ガスが所定の流量で供給され、他方のガス供給管１１６からは所定濃度のＨ2 ガスが所定の流量で供給される。
【０００６】ガス供給管１１４，１１６から流路面積の比較的小さなガス導入室１１２に供給されたＷＦ6,Ｎ2 ガスおよびＨ2 ガスは、そこから流路面積の大きなガス室１１０へ導かれ、その室内で互いに混合する。そして、ガス室出口１１０ａの多孔板１０８の各通気孔１０８ａより、混合した原料ガス（ＷＦ6,Ｎ2,Ｈ2 ）が真下のウエハ１０４に向けて吹き出される。
【０００７】なお、一般の枚葉式のプラズマエッチング装置においても、上記した枚葉式ＣＶＤ装置のものと同様なガス室および多孔板を用いてＣＦ4 等のエッチングガスを被処理体へ吹きつけるようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の枚葉式ＣＶＤ装置およびプラズマエッチング装置等においては、処理ガスを被処理体表面の全面にわたって均一に分布させるように、ガス室１１０から多孔板１０８を介して処理ガスの吹きつけを行っている。
【０００９】しかしながら、従来装置では、多孔板１０８の各通気孔１０８ａより処理ガスが均一な流れ（層流）で吹き出されずに、渦を発生するおそれがあった。また、ＣＶＤのように複数の処理ガスを用いる場合、従来装置では、それら複数の処理ガスがガス室１１０内でよく混合しないまま多孔板１０８の各通気孔１０８ａより不均一な濃度で吹き出されることがあった。
【００１０】従来装置では、処理ガスが流路面積の比較的小さなガス導入口１１２より流路面積の大きなガス室１１０へ入ると、そこで処理ガスの流れが水平方向へ拡散して乱れ、そのまま多孔板１０８の各通気孔１０８ａより出るため、渦が発生するものと考えられる。また、処理ガスはガス供給管より相当の勢いでガス導入室に流入するが、従来装置では、ガス導入室１１２に流入した処理ガスはそのままの勢いで直ちに多孔板１０８より吹き出すので、このことも渦の発生の一因になっているものと考えられ、さらには、複数の処理ガスがよく混合されない原因になっているものと考えられる。
【００１１】このように、従来装置においては、完全に混合された複数の処理ガスを被処理体表面の全面にわたって均一に吹き付けるのが難しく、ひいては均一に成膜するのが困難であった。
【００１２】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、処理ガスを均一な濃度および均一な流れで被処理体へ吹き付けて均一な成膜を行う処理装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明の処理装置は、ガス供給管からの処理ガスを処理容器内で区画されたガス室に導き、前記ガス室の出口から前記処理ガスを被処理体へ向けて吹きつけるようにした処理装置において、前記ガス室内に、それぞれ多数の通気孔を設けた複数の仕切り板をガス流方向に所定の間隔をおいて配設してなる構成とした。
【００１４】
【作用】本発明において、ガス供給管より流入した処理ガスは、ガス室の第１の仕切板でいったん塞き止められるようにしてから第２の仕切り板側へ抜ける。複数の処理ガスが供給される場合は、第１の仕切板によって画成される第１の室内でそれらの処理ガスが移動・衝突して互いに混合される。第２の仕切り板は、たとえばガス室が円筒状の場合には軸対象で半径方向に均一な密度のパターンの通気孔を有し、第１の仕切り板側からの処理ガスを半径方向に均一な流れ（層流）に整流する。これにより、第２の仕切り板より、処理ガスが均一な濃度および均一な流れで吹き出される。第２の仕切り板の下流側に、さらに小さな通気孔を高密度に設けた第３の仕切り板を配設することで、ガス流をきめ細かくして被処理体へ吹きつけることができる。
【００１５】
【実施例】以下、図１〜図４を参照して本発明の実施例を説明する。図１は本発明の一実施例による枚葉式ＣＶＤ装置の構成を示す縦断面図であり、図２〜図４は実施例のＣＶＤ装置における第１、第２および第３の仕切り板の通気孔パターンをそれぞれ示す平面図である。
【００１６】図１において、この実施例の枚葉式ＣＶＤ装置は、たとえばアルミニウムからなる円筒状の処理容器１０を有し、この処理容器１０の中央部に被処理体としてたとえば半導体ウエハ１２を配置する。このＣＶＤ装置では、サセプタ（ウエハ載置台）として石英板１４を用いる。この石英板１４は下向き有底筒状の支持板１６の円形開口１６ａに取付され、この石英板１４上に半導体ウエハ１２が載置される。石英板１４の裏面は、処理容器１０の底面中央部の円形開口１０ａに取付された石英板２０を介して処理容器１０の外に設置された加熱用ハロゲンランプ２２と対向している。成膜処理時、ハロゲンランプ２２からの光は、石英板２０を通り、さらに石英板１４を通って半導体ウエハ１２の裏面に入射し、半導体ウエハ１２を加熱する。
【００１７】処理容器１０の上面中央部に円形の開口１０ｂが設けられ、この開口１０ｂを閉塞するようにして下向き有底筒状のガス室２４が垂直に取付される。このガス室２４は、熱伝導率の高い材質、たとえば銅合金からなり、上端周縁部に環状の取付フランジ２４ａを有し、内部に冷却水を流すための環状の水路２４ｂを設けており、処理容器１０内において処理室１１から区画されている。ガス室２４の上面中央部にはガス導入用の大きな通気孔２４ｃが設けられ、この通気孔２４ｃの上にガス導入室２６が連通して取付され、ガス導入室２６内に２つのガス供給管２８，３０のガス吐出口が臨んでいる。
【００１８】たとえば、このＣＶＤ装置において半導体ウエハ１２上にタングステン膜を成膜する場合、一方のガス供給管２８からはＮ2 ガスで所定の濃度に希釈されたＷＦ6 ガスが所定の流量で供給され、他方のガス供給管３０からはＨ2 ガスが所定の流量で供給される。
【００１９】ガス室２４の内側には、垂直方向に所定の間隔をおいて３つの仕切り板３２，３４，３６がそれぞれ水平に取付されている。最上段の第１の仕切り板３２は、たとえば２０ｍｍの板厚を有し、図２に示すようなパターンで板面に多数たとえば１５３穴で、円形状たとえば直径０．５ｍｍの通気孔３２ａを設けたアルミニウム板で、ガス室２４の内側上面からスペーサ３８を介して、たとえば２０ｍｍ下方の位置に配設される。中段の第２の仕切り板３４は、たとえば１０ｍｍの板厚を有し、図３に示すようなパターンで板面に多数たとえば２５２穴で、円形状たとえば直径０．７ｍｍの通気孔３４ａを設けたアルミニウム板で、第１の仕切り板３２の下面からスペーサ４０を介して、たとえば２０ｍｍ下方の位置に配設される。最下段の第３の仕切り板３６は、たとえば３ｍｍの板厚を有し、図４に示すようなパターンで板面に多数たとえば１７４０穴で、円形状たとえば直径１．１ｍｍの通気孔３６ａを設けたアルミニウム板で、第２の仕切り板３４の下面から、たとえば２０ｍｍ下方の位置でガス室２４の下面に配設される。これら３段の仕切り板３２，３４，３６およびスペーサ３８，４０により、ガス室２４内には各々適当な流路面積を有する３段のガス流制御室４４，４６，４８が画成されている。
【００２０】なお、ガス室２４の外側において、ガス室２４と処理容器１０の上面との間、およびガス室２４の上面とガス導入室２６との間には、それぞれ断熱性のスペーサ５０，５４が設けられている。
【００２１】次に、かかる構成のＣＶＤ装置の作用を説明する。成膜処理時、石英サセプタ１４上に載置された半導体ウエハ１２に対して、下方のハロゲンランプ２２より光エネルギによってウエハ１２を加熱しながら、上方のガス室２４より混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）をウエハ１２に吹き付ける。成膜のプロセスで発生したガスや余った処理ガスは、処理容器１０の底面に設けられた排気口５６よりガス排気管を介して除去装置（図示せず）へ送られる。望ましくは、排気口５６を４箇所以上設け、処理ガスがウエハ１２の円周に均一に排気されるように構成する。
【００２２】本ＣＶＤ装置において、ガス供給管２８，３０よりガス導入室２６内に導入されたＷＦ6,Ｎ2 ガスおよびＨ2 ガスは、いっしょにガス導入室２６よりガス室２４の最上段のガス流制御室４４へ導かれ、ここで均一に混合される。つまり、このガス流制御室４４の底に設けられた第１の仕切り板３２は、板厚が大きくて、開口率が小さいため、コンダクタンスが低く、ガス流制御室４６との間に大きな差圧を生じさせる。これにより、ガス導入室２６から勢いよく入ってきたＷＦ6,Ｎ2 ガスおよびＨ2 ガスはガス流制御室４４内でいったん塞き止められるようにして移動・衝突し、互いによく混じり合う。このように、最上段のガス流制御室４４および第１の仕切り板３２は、処理ガスを均一に混合するためのバッファ機能を奏する。なお、第１の仕切り板３２の通気孔３２ａは図２に示すように格子状に分布しているので、各通気孔３２ａより単位面積当たりの流量および濃度が一定な混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）が中段のガス流制御室４６側へ吐き出される。
【００２３】中段のガス流制御室４６に入った混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）は、この室４６の底の第２の仕切り板３４によって半径方向に均一な濃度および均一な流れのガス流に整流される。つまり、第２の仕切り板３４の通気孔３４ａは、図３に示すように軸対象で半径方向に均一な密度で分布しているので、円筒状のガス室２４における混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）の濃度および流れが軸対象に半径方向に均一化される。このように、中段のガス流制御室４６および第２の仕切り板３４は、ガス流整流機能を奏する。なお、第２の仕切り板３４の板厚も比較的大きいので、ガス流制御室４６でもある程度のバッファ効果があり、ここで混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）の混合度が一層強められる。
【００２４】中段のガス流制御室４６より出た混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）は、下段のガス流制御室４８を比較的早い流速で通り抜け、第３の仕切り板３６の各通気孔３６ａより一層均一な流れおよび一層均一な濃度で吐出され、真下の半導体ウエハ１２の全表面にわたって均一に降り注ぐ。第３の仕切り板３６は薄板で、かつ開口率が大きいため、コンダクタンスが大きく、そして通気孔３６ａが小孔で密度が大きいので、混合処理ガス（ＷＦ6,Ｎ2 ，Ｈ2 ）のガス流がきめ細かくなる。このように、下段のガス流制御室４８および第３の仕切り板３６は、ガス流細分化機能を奏する。
【００２５】もっとも、第２の仕切り板３４の通気孔３６ａの径を小さくし密度を大きくすることで、第３の仕切り板３６および下段のガス流制御室４８を省略することも可能である。また、第１の仕切り板３２を多孔質のセラミック板や金属粒子シート等で構成することも可能であり、第１の仕切り板３２の通気孔パターンを第２の仕切り板３４と同様な軸対象のパターンとすることも可能である。その他、必要に応じて、各仕切り板の通気孔パターンとして任意なパターンを選択することが可能であり、各仕切り板の板厚および取付間隔についても任意な厚さ、任意の間隔を選択することができる。また、通気孔の直径および個数も任意に選択することができる。また、ガス流制御室には、ビーズ球またはガラスウール等を充填してもよい。
【００２６】また、上述した実施例では２つの処理ガスを導入するものであったが、１つの処理ガスを導入する場合でもよく、またＣＶＤ装置に限らず、プラズマエッチング装置等の他の表面処理装置にも適用可能である。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の処理装置によれば、ガス供給管からの処理ガスを受けるガス室内に、それぞれ多数の通気孔を設けた複数の仕切り板をガス流方向に所定の間隔をおいて配設することにより、処理ガスを均一な濃度および均一な流れで被処理体へ吹きつけることが可能であり、ひいては被処理体上に均一に成膜することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による枚葉式ＣＶＤ装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】実施例のＣＶＤ装置における第１の仕切り板の通気孔パターンを示す平面図である。
【図３】実施例のＣＶＤ装置における第２の仕切り板の通気孔パターンを示す平面図である。
【図４】実施例のＣＶＤ装置における第３の仕切り板の通気孔パターンを示す平面図である。
【図５】従来の典型的な枚葉式ＣＶＤ装置の構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 処理容器
１２ 被処理体（半導体ウエハ）
２４ ガス室
２６ ガス導入室
２８ ガス供給管
３０ ガス供給管
３２ 第１の仕切り板
３４ 第２の仕切り板
３６ 第３の仕切り板
４４ 第１のガス流制御室
４６ 第２のガス流制御室
４８ 第３のガス流制御室
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ガス供給管からの処理ガスを処理容器内で区画されたガス室に導き、前記ガス室の出口から前記処理ガスを被処理体へ向けて吹きつけるようにした表面処理装置において、前記ガス室内に、それぞれ多数の通気孔を設けた複数の仕切り板をガス流方向に所定の間隔をおいて配設してなることを特徴とする表面処理装置。
【請求項１】 ガス供給管からの処理ガスを処理容器内で区画されたガス室に導き、前記ガス室の出口から前記処理ガスを被処理体へ向けて吹きつけるようにした表面処理装置において、前記ガス室内に、それぞれ多数の通気孔を設けた複数の仕切り板をガス流方向に所定の間隔をおいて配設してなることを特徴とする表面処理装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
【図５】
【図３】
【図４】
【図１】
【図５】
【公開番号】特開平５−１５２２１８
【公開日】平成５年（１９９３）６月１８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−３３９９１２
【出願日】平成３年（１９９１）１１月２８日
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【公開日】平成５年（１９９３）６月１８日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）１１月２８日
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
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