JP2001262351A

JP2001262351A - シャワーヘッド及び成膜装置

Info

Publication number: JP2001262351A
Application number: JP2000081326A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Horie; 邦明堀江; Naoaki Kogure; 直明小榑; Yuji Araki; 裕二荒木
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】均一性が高く成膜特性がよく、しかも成膜速
度を速くすることができるシャワーヘッドを提供するこ
と。【解決手段】反応室内に配置された基板３０に対向し
て設けられ、多数の原料ガス噴出孔２４から原料ガス２
３を噴出するシャワーヘッド２０であって、多数の原料
ガス噴出孔２４が設けられガス噴出面に多数のガス吸引
・排出孔２７を設け、発生する副生成物３１はガス吸引
・排出孔２７から速やかに吸引排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は化学気相成長による
成膜装置に係り、特にチタン酸バリウム／ストロンチウ
ム等の高誘電体薄膜や配線用の銅薄膜等を基板上に形成
する成膜装置の反応室内に配置され、基板面に対して原
料ガスを噴出するシャワーヘッド及び該シャワーヘッド
を用いた成膜装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体産業における集積回路の向
上はめざましく、現状のメガビットオーダから、将来の
ギガビットオーダを睨んだＤＲＡＭの研究開発が行なわ
れている。かかるＤＲＡＭの製造のためには、小さい面
積で大容量が得られるキャパシタ素子が必要である。

【０００３】このような大容量素子の製造に用いる誘電
体薄膜として、誘電率が１０以下であるシリコン酸化膜
やシリコン窒化膜に替えて、誘電率が２０程度の五酸化
タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）薄膜、或いは誘電率３００程度で
あるチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、チタン酸スト
ロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）又はチタン酸バリウムスト
ロンチウム等の金属酸化物薄膜材料が有望視されてい
る。また、更に誘電率が高いＰＺＴ、ＰＬＺＴ、Ｙ１等
の強誘電体の薄膜材料も有望視されている。

【０００４】上記の他、配線材料として、アルミニウム
に比べ配線電気抵抗が小さい、エレクトロマイグレーシ
ョン耐性に優れた銅も有望視されている。更に、ゲート
絶縁膜材料として、ＢｉＶＯ、Ｂｉ₄Ｔｉ₃Ｏ₁₂、ＹＭｎ
Ｏ₃、ＺｎＯ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｓ等が、ぺロブスカイト
構造の電極材料として、ＳｒＲｕＯ₃、ＢａＲｕＯ₃、Ｉ
ｒＯ、ＣａＲｕＯ₃等が、バリア層やバッファ層の材料
として、ＭｇＯ、Ｙ₂Ｏ ₃、ＹＳＺ、ＴａＮが、超伝導材
料として、Ｌａ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｌａ−Ｓｒ−Ｃｕ−
Ｏ、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ、Ｔｌ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｈｇ−Ｂａ−Ｃａ−
Ｃｕ−Ｏ等が有望視されている。

【０００５】このような素材の成膜方法として、化学気
相成長法（ＣＶＤ）が有望視されている。図１は、ＣＶ
Ｄ装置に用いられる従来のこの種のシャワーヘッドの概
略構成例を示す図である。シャワーヘッド１０は、反応
室（図示せず）に配置された基板載置台１１に載置され
た基板１２の上面に対向して配置されたガス噴出板１３
を具備し、該ガス噴出板１３には原料ガスが均一に噴出
されるように多数の原料ガス噴出孔１４が形成されてい
る。

【０００６】ガス噴出板１３の多数の原料ガス噴射孔１
４から原料ガス（成膜ガス）を含むガス（以下、単に
「原料ガス」と記す）１６が基板１２の上面に向かって
噴出され、該原料ガスが加熱された基板１２の面に接す
ると基板１２の上面に薄膜が形成される。そのとき原料
ガスは未反応ガスと反応済みのガス（副生成物）とな
る。この副生成物１５は図示するように、基板１２の外
周に行くほど増加（矢印の長さは副生成物１５の量に対
応して、多い場合長く、少ない場合短くしている）し、
下記するように成膜に悪影響を与える。

【０００７】副生成物１５は図２に示すように、基板１
２から舞い上がった後、再び同一ノズルから或いは別の
ノズルから噴出される原料ガス１６の噴出流と共に基板
１２に送られ、原料ガスに劣化した副生成物が混入する
ことで成膜に悪影響を与えてしまう。基板１２の上面に
均一の成膜を得るためには、基板１２の面上のどの位置
でも新鮮な原料ガス１７の割合（矢印の長さは新鮮な原
料ガスの量に応じて、多い場合は長く、少ない場合は短
くしている）と副生成物１５の割合が同一であることが
必要といわれている。しかしながら、この方法は下記の
３点で欠点がある。

【０００８】第１はガス噴出板１３の中心部と外周部で
の圧力差が生じると成膜特性が変わってしまうので、シ
ャワーヘッド１０と基板１２をあまり近づけられない。
シャワーヘッドと基板の間隔が広いとシャワーヘッド１
０から噴出されたガスの流れがシャワーヘッド１０の中
心部と外周部で図３に示すように異なってくるため、外
周部からガスの逆流１８が発生しやすくなり、ガスの新
鮮度（新鮮ガスと副生成物の割合）が中心部と外周部で
異なってくる。更に、基板１２とシャワーヘッド間の相
互輻射のバランスがくずれる等の理由で、外周部が中心
より温度が低下し均熱性が失われてしまう等の理由で成
膜の均一性が悪くなる。

【０００９】第２は上記のためシャワーヘッド１０と基
板１２との間の距離が遠くなると、ガス噴出板１３から
噴出された新鮮な原料ガスが基板１２の面に到達せず、
副生成物と混合しながら基板１２に衝突してしまい、成
膜特性の劣化を招く。

【００１０】第３はシャワーヘッド１０と基板１２の間
の距離が大きいため、基板１２の面での新鮮な原料ガス
の境界層厚さを薄くできず、成膜速度が遅くなる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の点にか
んがみてなされたもので、上記第１乃至第３の欠点を補
いながら、均一性が高く成膜特性がよく、しかも成膜速
度を速くすることができるシャワーヘッド及び該シャワ
ーヘッドを用いた成膜装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、反応室内に配置された基板に
対向して設けられ、多数の原料ガス噴出孔から原料ガス
を噴出するシャワーヘッドであって、多数の原料ガス噴
出孔が設けられガス噴出面に多数のガス吸引・排出孔を
設け、該ガス吸引・排出孔の下流側に全ての該ガス吸引
・排出孔の出口部で圧力を同圧にするヘッダーを設けた
ことを特徴とする。

【００１３】上記のように、ガス噴出面に多数のガス吸
引・排出孔を設けたことにより、多数の原料ガス噴出孔
から噴出した原料ガスにより、基板面上に薄膜が形成さ
れると共に、反応済みの副生成物が発生するが、該副生
成物はガス吸引・排出孔から速やかに吸引排出されるか
ら、副生成物が成膜に悪影響を及ぼすことが少なくな
り、良い成膜特性が得られる。また、上記のように、ヘ
ッダーでガス吸引・排出孔の出口部を同圧とするので、
全てのガス吸引・排出孔から均一に副生成物が吸引排除
され、成膜特性のよい成膜が行なわれる。

【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のシャワーヘッドにおいて、ガス噴出面の少なくとも基
板に対向した面内の所定面積を有する領域でのどの面の
どの領域でも、ガス吸引・排出孔から吸引・排出したガ
スの総原子の数と該面内でのガス総噴出原子の数から総
付着原子の数を減算した数が略等しいか或いはその割合
が略一定であることを特徴とする。

【００１５】上記のように、原料ガス噴出孔からの原料
ガス噴出量とガス吸引・排出孔からのガス排出量の割合
がどの面のどの領域でも略一定とすることにより、副生
成物と新鮮な原料ガスの割合が、成膜に悪影響を与える
副生成物の量を減らした状態で略一定となるから成膜特
性のよい成膜が行なわれる。また、副生成物を全量排出
せずとも無理なく適量とすることができ、シャワーヘッ
ド外周部の昇圧も防止できる。また、基板のどの領域を
とっても全ての領域で、ガス量、ガス種、ガス圧力等の
プロセスパラメータを完全に等しくすることが可能にな
るので均一成膜が可能となる。

【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載のシャワーヘッドにおいて、原料ガス噴出孔の基
板対向端がガス吸引・排出孔の基板対向端より、基板に
近い位置にあることを特徴とする。

【００１７】上記のように、原料ガス噴出孔の基板対向
端がガス吸引・排出孔の基板対向端より基板に近い位置
にあるので、副生成物が成膜に悪影響を与えることがな
く、基板面直近の滞在ガスを新鮮なガス豊富とすること
ができ、成膜特性の向上が期待できる。また、それに加
え、基板面上により新鮮な原料ガスの薄い境界層ができ
るので、速い成膜速度の成膜も可能となる。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
のいずれか１項に記載のシャワーヘッドにおいて、原料
ガス噴出孔とガス吸引・排出孔が同心円上に有り、該原
料ガス噴出孔の外周側に該ガス吸引・排出孔が位置する
ことを特徴とする。

【００１９】上記のように原料ガス噴出孔の外周側に同
心円状にガス吸引・排出孔が位置することにより、簡単
な構造で単位面積当りのノズル密度（原料ガス噴出・排
出孔密度）を増やすことができ、副生成物の吸引排出が
より効率的になり、成膜特性のよい成膜が行なわれる。

【００２０】また、原料ガス噴出孔の同軸外周側で不活
性ガス、酸化ガス、還元ガス、Ｎ₂ガス等のいずれか１
又は２以上のガスを噴出することにより、原料ガス噴出
孔から噴出される原料ガス流れに副生成物の巻き込みを
防止しながら成膜でき、成膜特性のよい成膜が行なわれ
る。

【００２１】請求項５に記載の発明は、反応室を具備
し、該反応室に配置された基板に原料ガスを噴出するシ
ャワーヘッドを対向して配置し、該シャワーヘッドから
原料ガスを噴出し、該原料ガスの反応により基板面上に
成膜する成膜装置において、シャワーヘッドに請求項１
乃至４のいずれか１項に記載のシャワーヘッドを使用し
たことを特徴とする。

【００２２】上記のように、成膜装置に請求項１乃至４
のいずれか１項に記載のシャワーヘッドを使用すること
により、成膜特性がよく、しかも成膜速度の速い成膜装
置となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を図
面に基いて説明する。図４は本発明に係るシャワーヘッ
ドの概略構成を示す図である。本シャワーヘッド２０は
原料ガス（成膜ガス）を含むガス（以下、単に「原料ガ
ス」と記す）２３を導入する原料ガス導入部２１を具備
し、該原料ガス導入部２１の前面がガス噴出面２２にな
っており、該ガス噴出面２２には原料ガス２３を噴出す
る多数の原料ガス噴出孔（ガス噴出パイプ）２４が設け
られている。

【００２４】原料ガス導入部２１の外周は排気部２５で
囲まれている（原料ガス導入部２１は排気部２５の排気
空間内に収容配置されている）。排気部２５の前面２６
には多数のガス吸引・排出孔２７が設けられており、該
ガス吸引・排出孔２７の中央部を前記原料ガス噴出孔２
４が貫通している。該原料ガス噴出孔２４の外径はガス
吸引・排出孔２７の内径より小さくなっており、原料ガ
ス噴出孔２４の外周とガス吸引・排出孔２７の内周の間
にはガスを吸引・排出する間隙が形成されている。な
お、排気部２５の内部空間はガス吸引・排出孔２７の吸
引圧力を同圧にできるようにできるだけ大きくすること
が好ましい。特に図４のガス噴出面（ヘッダ下面）２２
と排気部２５の前面２６の間隙Ｌ０を大きくすると同圧
になりやすい。

【００２５】上記シャワーヘッド２０は反応室（図示せ
ず）内に配置された基板載置台２８に対向して配置され
ている。基板載置台２８内にはヒータ２９等の加熱手段
が内蔵されており、該基板載置台２８上に載置された半
導体ウエハ等の基板３０を加熱できるようになってい
る。そしてシャワーヘッド２０の原料ガス導入部２１に
原料ガス２３を導入することにより、多数の原料ガス噴
出孔２４から原料ガス２３が加熱された基板３０の上面
に向かって噴出される。

【００２６】上記のように原料ガス２３を加熱された基
板３０に向けて噴出することにより、基板３０の表面に
薄膜が形成される。そのとき原料ガスは未反応ガスと反
応済みガス（副生成物）になる。この副生成物３１を原
料ガス噴出孔２４の外周とガス吸引・排出孔２７の内周
の間の間隙を通して排気部２５内に導き、反応室外に排
出する。全てのガス吸引・排出孔２７の２次側の圧力は
排出孔下流側が排気部２５内の排気部の広い空間に開口
しているので、同圧となる。

【００２７】即ち、排気部２５は全てのガス吸引・排出
孔２７の出口を同圧とするヘッダーの作用を有する。原
料ガス噴出孔２４の外周とガス吸引・排出孔２７の内周
の間の間隙は同一通過面積の絞り部となっており、また
シャワーヘッド２０と基板３０間の圧力は基板３０面内
上のどの点においても同圧で、前記排気部の空間の圧力
も同圧なため、全てのガス吸引・排出孔２７の入口と出
口間の圧力差は同一となる。そのため、全てのガス吸引
・排出孔２７から均等にガスを吸引排出することができ
る。

【００２８】図５は副生成物３１が原料ガス噴出孔２４
の外周とガス吸引・排出孔２７の内周の間の間隙を通っ
て排出される様子を説明するための図である。原料ガス
噴出孔２４を通って噴出される原料ガス２３の反応済み
原料ガス（副生成物３１）は速やかにガス吸引・排出孔
２７に吸引され排出される。

【００２９】例えば、原料ガスにＣｕ（ｈｆａｃ）を用
いるＣｕ−ＣＶＤのプロセスを考えた場合、反応式は、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ｔｍｖｓ→Ｃｕ（ｈｆａｃ）＋ｔｍｖ
ｓ２Ｃｕ（ｈｆａｃ）→Ｃｕ＋Ｃｕ（ｈｆａｃ）₂ となり、上記２つの反応式をまとめると、２Ｃｕ（ｈｆａｃ）ｔｍｖｓ→Ｃｕ＋Ｃｕ（ｈｆａｃ）
₂＋２ｔｍｖｓとなる。ここでＣｕは成膜、Ｃｕ（ｈｆａｃ）₂＋２ｔ
ｍｖｓは副生成物となる。

【００３０】しかし、実際には、或いは従来方式では、
これ以外に本来不要な気相反応によって生じた酸化銅や
劣化した原料ガスからの付着生成物等が成膜室内に付着
してしまう。ここで本方式を採用することにより、吸引
・排気能力が十分とれる場合、上式で表される理想に近
い反応のみが、行なわれることになり、その場合供給と
排出のバランスは成膜されたＣｕ以外は減らないことに
なる。即ち、少なくとも基板３０の成膜に関連する基板
面上では、噴出されたガス量に応じたガス量を排出する
ことで、基板３０の全面で新鮮な原料ガスのみが存在す
ることになる。

【００３１】排気能力や装置のコンダクタンスの関係で
噴出量に応じた排気が困難な場合も各ノズル（原料ガス
噴出孔２４、ガス吸引・排出孔２７）から同一ガス量、
噴出量の何割かを均一に排出することで、基板３０の全
面にわたり均一な割合で原料ガスと副生成物を存在させ
ることができ、副生成物の割合を減らすことができるの
で、より上記の理想に近づいた成膜をおこなうことがで
きる。

【００３２】その理由は、図１に示す従来のシャワーヘ
ッド１０では副生成物を吸引排除する吸引・排出孔を設
けていないため図６の左半分に示すように、例えば新鮮
ガスＧ１と副生成物Ｇ２の割合が１：１であった場合、
図４に示す構成の本発明に係るシャワーヘッド２０で
は、副生成物Ｇ２がガス吸引・排出孔２７を通して効率
的に均一に除去されるので、図６の左半分に示すよう
に、新鮮ガスＧ１と副生成物Ｇ２の割合が１：１より小
さく、例えば１：０．５のようにすることができるから
である。即ち、基板の全面の新鮮ガスの割合を豊富にす
ることができるからである。

【００３３】なお、図６において、新鮮ガスＧ１及び副
生成物Ｇ２を示す矢印の長さは新鮮ガスＧ１及び副生成
物Ｇ２の量に対応し、多いほうは長く、少ないほうが短
くなっている。従って、本発明に係るシャワーヘッドは
従来のものに比較し、格段に均一性がよく、且つ成膜特
性の良い成膜を行うことができるシャワーヘッドとな
る。

【００３４】前述のように、外周部からのガスの逆流を
防ぐことができ（図３参照）、均熱範囲を広くとれ、基
板面での境界層が薄くできる等の点から、シャワーヘッ
ドを基板に近づけて配置することが好ましい。従来のシ
ャワーヘッドでは、中央と外周部の圧力差が生じるため
と、中央部で生じた副生成物が効率よく基板面から上昇
しないため基板面付近に滞留してしまい、噴出されてく
る新鮮なガスによって押しのけられるため、基板面上に
ガス噴出ノズルの模様ができてしまうという理由から、
従来はシャワーヘッドを基板に近づけることができなか
った。

【００３５】本発明ではシャワーヘッド２０を上記のよ
うに原料ガス噴出面にガス吸引・排出孔２７を設けた構
成とすることにより、副生成物３１は効率よくガス吸引
・排出孔２７に吸引され排出されるので、基板３０の面
はほぼ新鮮な原料ガス２３のみとなる。ガス吸引・排出
孔２７による副生成物３１の排出効率を上げると、基板
のサイズに関係せずシャワーヘッド２０（原料ガス噴出
孔２４の噴出出口）と基板３０の間隔を５ｍｍとしても
噴出ガス量が一定のときノズル密度がある値以上であれ
ば、基板３０の面上にガス噴出ノズルの模様ができなく
なる。

【００３６】また、本発明に係るシャワーヘッド２０で
は、図４に示すように原料ガス噴出孔（原料ガス噴出パ
イプ）２４を排気部２５の前面２６（ガス吸引・排出孔
２７の吸込端の位置）から寸法Ｌ１だけ突出させる（原
料ガス噴出孔２４の先端排出口を基板３０に寸法Ｌ１だ
け近づけた）ので、ガス吸引・排出孔２７では副生成物
３１のみを吸引排出することができる。なお、Ｌ１＝１
０ｍｍ以上とし、原料ガス噴出孔２４の先端と基板３０
の寸法Ｌ２をＬ２＝１５ｍｍ以下とすることが好まし
い。Ｌ２＝５ｍｍ程度にしたほうがより境界層が薄くな
り成膜速度も向上するが、ノズル密度を大きくする必要
が生じる場合があり、そのため構造的或いは経済的バラ
ンスも検討し１５ｍｍ以下程度が適当であると考えられ
る。

【００３７】また、本発明に係るシャワーヘッド２０で
は、副生成物３１を吸引排出することにより、基板３０
の中央部と外周部での圧力差を抑えることができ、シャ
ワーヘッド２０を基板３０に近づけても均一な成膜がで
きるようになる。更に、シャワーヘッド２０を近づける
ことでガスの該シャワーヘッド２０の外周からの逆流防
止が可能となり、ヒータからの輻射熱も均等に受けられ
るため、シャワーヘッド２０のサイズも小さくできる。
また、原料ガス噴出孔２４を基板３０に近づけることに
より、副生成物の巻き込みを抑えることができるので、
成膜特性が向上する。また、原料ガス噴射孔２４を基板
３０に近づけることができるので、基板３０面上の境界
層を薄くでき、成膜速度の向上が可能となる。

【００３８】図７（ａ）、（ｂ）は本発明に係るシャワ
ーヘッドの一部の構成を示す図である。本シャワーヘッ
ドでは原料ガス２３を噴出する原料ガス噴出孔２４と原
料ガス噴出孔２４の間に副生成物３１を吸引排出するガ
ス吸引・排出孔２７を設けている。原料ガス噴出孔２４
の先端は排気部２５の前面２６から所定寸法突出し、基
板３０の面に近づいている。このように、原料ガス噴出
孔２４の先端を突出させ、基板３０の面に近づけること
により、基板３０の面近傍ゾーンＺ１が新鮮な成膜ガス
の豊富なゾーンとなり、排気部２５の前面２６近傍ゾー
ンＺ２は副生成物の豊富なゾーンとなる。これにより、
成膜特性の向上が期待できる。排気のコンダクタンスが
十分大きくとれる場合は、本構造でも十分な副生成物の
排気を行うことができる。また、原料ガス噴出孔２４の
中間にガス吸引・排出孔２７を設けているので、副生成
物３１の滞留の少ない構造とすることができるので、シ
ャワーヘッド下面への付着物の生成を抑えることもでき
る。

【００３９】図８は本発明に係るシャワーヘッドの一部
の構成を示す図である。本シャワーヘッドでは原料ガス
噴出孔２４の外周に不活性ガス、還元ガス、酸化ガス、
Ｎ₂ガス等のガス３２を噴出するガス噴出孔３３を設
け、該ガス噴出孔３３の外周にガス吸引・排出孔２７を
設けた同心円状の三重構造としている。このように原料
ガス噴出孔２４とガス吸引・排出孔２７の間にガス噴出
孔３３を設け、該ガス噴出孔３３からガス３２を噴出す
ることにより、下記に示すような理由により、副生成物
３１の巻き込みを防止できる。

【００４０】一般に図９に示すように、ガス噴出孔１０
０からガス１０１を噴出した場合、噴出口直後にはガス
の噴出流れ１０２により減圧され、減圧ゾーン１０３が
形成される。これにより周囲のガス１０４を巻き込むと
いう現象が発生する。原料ガス噴出孔２４の外周にガス
噴出孔３３を設けない場合に、原料ガス２３を噴出する
と噴出口直後に減圧ゾーンが形成され、その周囲に存在
する副生成物３１を巻き込み、基板３０の面に原料ガス
２３と同時に副生成物３１も供給される。その結果、成
膜の特性が劣化するという問題が生じる。ここでは上記
のように、原料ガス噴出孔２４とガス吸引・排出孔２７
の間にガス噴出孔３３を設け、不活性ガス、還元ガス、
酸化ガス、Ｎ₂ガス等のガスを噴出するので、副生成物
３１の巻き込みを防止できる。

【００４１】図１０は本発明に係るシャワーヘッドの一
部の構成を示す図である。本シャワーヘッドは図示する
ように、排気部２５の側壁を加熱流体（例えば高温に加
熱された油）を通す加熱流体導入路３５が設けられ、壁
面に副生成部３１や生成物の付着するのを防止してい
る。また、原料ガス噴出孔２４の先端出口を基板３０に
接近させ、先端出口近傍にガス吸引・排出孔２７の吸引
ゾーン（吸引力が作用する領域）をなくしている。

【００４２】図１１は本発明に係るシャワーヘッドの一
部の構成を示す図である。本シャワーヘッドは図示する
ように、原料ガス噴出孔２４の外周にその先端出口が該
原料ガス噴出孔２４の先端口より突き出た、不活性ガ
ス、還元ガス、酸化ガス、Ｎ₂ガス等のガスを噴出する
ガス噴出孔３３を設け、その外周にガス吸引・排出孔２
７を設けている。このように三重構造とし、更に原料ガ
ス噴出孔２４をガス噴出孔３３より短くすることによ
り、副生成物３１の巻き込みを全くなくすることができ
る。また、ガス噴出孔３３の内径Ｄを大きくすることで
流速を遅くし、副生成物３１の巻き込みを小さくするこ
とができる。また、ガス噴出孔３３の先端出口を一点鎖
線に示すように、基板３０により接近するように延ばし
ても良い。

【００４３】図１２は本発明に係るシャワーヘッドを用
いた成膜装置の構成例を示す図である。図において、４
０は反応室であり、該反応室４０内には基板載置台２８
が配設され、該基板載置台２８の上に半導体ウエハ等を
成膜するための基板３０が載置されている。反応室４０
の内部は排気口４１に連通し、該排気口４１は真空ポン
プ等を具備する排気系（図示せず）に接続されている。

【００４４】反応室４０の上部にはシャワーヘッド２０
が配置されている。シャワーヘッド２０の原料ガス導入
部２１には原料ガス導入管３６に接続され、その導入口
に気化器４２から原料ガス２３が導入されるようになっ
ている。気化器４２には原料ボトル４３が接続され、該
原料ボトル４３にＨｅガスを導入することにより、液体
原料（液体成膜原料）は気化器４２に送られ、気化され
原料ガス２３となり原料ガス導入部２１に供給される。
排気部２５の内部空間は排気口３８に連通し、真空ポン
プ等からなる排気系（図示せず）に接続されている。

【００４５】上記構成の成膜装置において、気化器４２
から原料ガス導入部２１に原料ガス２３を導入すると、
原料ガス２３は原料ガス噴出孔２４を通して基板３０に
向かって噴出され、基板３０の面に成膜する。副生成物
３１は速やかにガス吸引・排出孔２７に吸引され、排気
部２５の内部空間に排出され、更に排気口３８を通って
排気系に排出される。シャワーヘッド２０は上記のよう
な構成を有しているので、基板３０の面上に均一性が高
く、速い成膜速度で薄膜が形成される。

【００４６】なお、排気部２５、原料ガス導入部２１及
び原料ガス導入管３６の側壁には加熱流体導入路３５が
設けられている。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１乃至４に記
載の発明によれば、ガス噴出面に多数のガス吸引・排出
孔を設けたので、原料ガスの副生成物はガス吸引・排出
孔から速やかに吸引排出され、副生成物が成膜に悪影響
を与えることが少なくなるから、成膜特性が良く、成膜
速度の速い均一な成膜を行うことができるシャワーヘッ
ドを提供できるという優れた効果が得られる。

【００４８】また、請求項５に記載の発明によれば、成
膜装置に請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシャワ
ーヘッドを使用することにより、成膜特性が良く、しか
も成膜速度の速い成膜装置が提供できるという優れた効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のシャワーヘッドの概略構成例を示す図で
ある。

【図２】従来のシャワーヘッドの原料ガス噴出孔から噴
出されるガスの流れ状態を示す図である。

【図３】シャワーヘッドと基板との間隔が大きい場合の
ガスの流れ状態を示す図である。

【図４】本発明に係るシャワーヘッドの概略構成例を示
す図である。

【図５】本発明に係るシャワーヘッドの原料ガス噴出孔
から噴出されるガスの流れ状態を示す図である。

【図６】従来のシャワーヘッドと本発明に係るシャワー
ヘッドの未反応原料ガスと副生成物の分布状態を示す図
である。

【図７】同図（ａ）、（ｂ）は本発明に係るシャワーヘ
ッドの一部の構成例を示す図である。

【図８】本発明に係るシャワーヘッドの一部の構成例を
示す図である。

【図９】一般的なガス噴出孔から噴出されるガスの流れ
状態を示す図である。

【図１０】本発明に係るシャワーヘッドの一部の構成例
を示す図である。

【図１１】本発明に係るシャワーヘッドの一部の構成例
を示す図である。

【図１２】本発明に係るシャワーヘッドを用いた成膜装
置の構成例を示す図である。

【符号の説明】

２０シャワーヘッド２１原料ガス導入部２２ガス噴出面２３原料ガス（成膜ガス）２４原料ガス噴出孔２５排気部２６前面２７ガス吸引・排出孔２８基板載置台２９ヒータ３０基板３１副生成物３２ガス３３ガス噴出孔３４ガス導入部３５加熱流体導入路３６原料ガス導入管３７ガス導入口３８排気口４０反応室４１排気口４２気化器４３原料ボトル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者荒木裕二東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内Ｆターム(参考） 4K030 AA11 BA01 CA12 EA05 EA11 FA10 4M104 BB04 DD43 GG13 5F004 AA01 BA06 BB18 BB28 BC08 5F045 AA03 BB02 BB09 BB16 DP03 EF05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】反応室内に配置された基板に対向して設
けられ、多数の原料ガス噴出孔から原料ガスを噴出する
シャワーヘッドであって、前記多数の原料ガス噴出孔が設けられガス噴出面に多数
のガス吸引・排出孔を設け、該ガス吸引・排出孔の下流
側に全ての該ガス吸引・排出孔の出口部で圧力を同圧に
するヘッダーを設けたことを特徴とするシャワーヘッ
ド。
【請求項２】請求項１に記載のシャワーヘッドにおい
て、前記ガス噴出面の少なくとも前記基板に対向した面内の
所定面積を有する領域でのどの面のどの領域でも、前記
ガス吸引・排出孔から吸引・排出したガスの総原子の数
と該面内でのガス総噴出原子の数から総付着原子の数を
減算した数が略等しいか或いはその割合が略一定である
ことを特徴とするシャワーヘッド。
【請求項３】請求項１又は２に記載のシャワーヘッド
において、前記原料ガス噴出孔の基板対向端が前記ガス吸引・排出
孔の基板対向端より、基板に近い位置にあることを特徴
とするシャワーヘッド。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
シャワーヘッドにおいて、前記原料ガス噴出孔と前記ガス吸引・排出孔が同心円上
に有り、該原料ガス噴出孔の外周側に該ガス吸引・排出
孔が位置することを特徴とするシャワーヘッド。
【請求項５】反応室を具備し、該反応室に配置された
基板に原料ガスを噴出するシャワーヘッドを対向して配
置し、該シャワーヘッドから原料ガスを噴出し、該原料
ガスの反応により前記基板面上に成膜する成膜装置にお
いて、前記シャワーヘッドに請求項１乃至４のいずれか１項に
記載のシャワーヘッドを使用したことを特徴とする成膜
装置。