JP2002343780A - Gas introducing equipment, and equipment and method for film formation - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas introducing equipment and an equipment and a method for film formation which can suppress a decrease in film forming speed and prevent film thickness from being uneven when a thin film is formed on a base body by a CVD method. SOLUTION: A CVD device 1 has a shower head 4 and a susceptor 5 installed opposite in a chamber 2, and raw material gas is supplied from a gas supply part 30 c connected to a gas supply hole 9 of the chamber 2 into the cavity Sc of the shower head 4. The raw material gas is sufficiently reduced in speed, mixed, and diffused in the cavity Sc. Further, the raw material gas in the cavity Sc is heated through a face plate 45 of the shower head 4. At this time, the internal height G of the cavity Sc is set larger than a distance D, the d diffusion of heat from the shower head 4 is limited, and the thermal insulation of the cavity Sc is increased to sufficiently heat the raw material gas.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス導入装置、成
膜装置、及び成膜方法に関し、詳しくは、化学的気相堆
積（以下、「ＣＶＤ」という）法によって基体上に薄膜
を形成する成膜装置に用いられるガス導入装置、並び
に、それを用いた成膜装置及び成膜方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas introducing apparatus, a film forming apparatus, and a film forming method, and more particularly, to forming a thin film on a substrate by a chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as "CVD") method. The present invention relates to a gas introduction device used for a film forming apparatus, and a film forming apparatus and a film forming method using the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスの製造に用いられる成膜
装置の一つとして、熱ＣＶＤ装置が広く知られている。
この装置は、一般に、シリコンウェハ等の基体が載置さ
れるサセプタ等の支持体を有するチャンバに、膜の原料
ガスが供給されるガス供給系チャンバを備えたものであ
る。また、チャンバ内にはいわゆるシャワーヘッド等の
ガス導入部が設けられていることが多い。また、熱ＣＶ
Ｄ法は、基体上で複数種類の原料ガスに熱エネルギーを
付与して化合させ、これにより基体上に反応生成物を堆
積成長させる方法であり、ガス供給系から送出された複
数の原料ガスがシャワーヘッド内で混合拡散されて基体
上に供給されることが多い。2. Description of the Related Art As one of film forming apparatuses used for manufacturing semiconductor devices, a thermal CVD apparatus is widely known.
This apparatus generally includes a chamber having a support such as a susceptor on which a substrate such as a silicon wafer is placed, and a gas supply system chamber for supplying a raw material gas for the film. Further, a gas introduction unit such as a so-called shower head is often provided in the chamber. In addition, heat CV
Method D is a method in which thermal energy is applied to a plurality of types of source gases on a substrate to combine them, thereby depositing and growing a reaction product on the substrate, and a plurality of source gases delivered from a gas supply system are used. It is often mixed and diffused in a shower head and supplied onto a substrate.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
は、素子パターンが形成されているシリコンウェハ等の
基体上に上記従来の熱ＣＶＤ装置を用いて成膜を行った
ときの成膜特性について詳細に検討したところ、以下に
示す問題点があることを見出した。すなわち、基体上に
パターンが形成されていると、パターンの疎密によって
実質的な表面積に差異が生じる。このような表面積が異
なる領域（部位）上に、例えば、誘電体膜、絶縁膜、保
護膜等の薄膜を熱ＣＶＤ法によって形成すると、表面積
の大きな（パターン密度が密な）領域において成膜速度
が相対的に且つ顕著に低下することがある。つまり、Ｃ
ＶＤの条件によっては、成膜速度の疎密依存性（マイク
ロローディング）が顕著となることがある。By the way, the present inventors have proposed a film forming characteristic when a film is formed on a substrate such as a silicon wafer on which an element pattern is formed by using the above-mentioned conventional thermal CVD apparatus. As a result of a detailed investigation, it was found that there were the following problems. That is, when a pattern is formed on the substrate, a substantial difference in surface area occurs due to the density of the pattern. When a thin film such as a dielectric film, an insulating film, or a protective film is formed by thermal CVD on an area (site) having such a different surface area, the film forming speed can be increased in an area having a large surface area (dense pattern density). May be relatively and significantly reduced. That is, C
Depending on the conditions of VD, the dependency of the film formation rate on the density (microloading) may be significant.

【０００４】このようなマイクロローディングの発生
は、素子パターンの凸部間の底壁（bottom）上、凸部の
側壁（side-wall）上等で特に有意となり、微細化によ
る凸部間や凹部のアスペクト比が大きくなる程顕著とな
り得る。また、成膜対象の膜の種類によって、つまり用
いる原料ガスの種類によってマイクロローディングの程
度に差異が生じることが判明した。一例を挙げれば、ア
ンモニア（ＮＨ₃）ガスを窒素源とし、シリコン窒化膜
等の窒化膜を特定のチャンバを用いて熱ＣＶＤ法によっ
て形成する際に、マイクロローディングの発生が顕著と
なる傾向にある。The occurrence of such micro-loading is particularly significant on the bottom wall (bottom) between the projections of the element pattern, on the side-walls of the projections, etc., and between the projections and the depressions due to miniaturization. May become more pronounced as the aspect ratio increases. It has also been found that the degree of microloading varies depending on the type of film to be formed, that is, the type of source gas used. As an example, when an ammonia (NH ₃ ) gas is used as a nitrogen source and a nitride film such as a silicon nitride film is formed by a thermal CVD method using a specific chamber, microloading tends to be remarkable. .

【０００５】このようなマイクロローディング現象が生
じると、成膜制御が困難になると共に、膜厚の均一性に
優れる所望の膜を得難くなってしまい、ひいては半導体
デバイスに対する要求性能を十分に達成できないおそれ
がある。その一方で、半導体デバイスの生産性を向上す
べく、シリコンウェハの大口径化が進んでおり、且つ、
微細化に伴う更なる薄層化が熱望されている。そのた
め、かかる大口径ウェハに対する膜厚均一性への要求は
更に厳しいものとなっている。When such a microloading phenomenon occurs, it becomes difficult to control the film formation, and it becomes difficult to obtain a desired film having excellent uniformity of the film thickness. As a result, the required performance for the semiconductor device cannot be sufficiently achieved. There is a risk. On the other hand, in order to improve the productivity of semiconductor devices, the diameter of silicon wafers has been increasing, and
There is a strong desire for further thinning along with miniaturization. Therefore, the demand for uniformity of the film thickness for such a large-diameter wafer has become more severe.

【０００６】また、本発明者らは、このようなマイクロ
ローディングの発生を防止するために鋭意研究を行った
結果、成膜反応を反応律速状態で実施することが有効で
あることを見出した。さらに、これを実現するための具
体的な方策として、例えば（１）極端な減圧条件で成膜
を実施する方法、或いは（２）原料ガスの供給流量を増
大させる方法の有用性を確認した。The inventors of the present invention have conducted intensive studies to prevent the occurrence of such microloading, and as a result, have found that it is effective to carry out the film forming reaction in a reaction-controlled state. Furthermore, as a specific measure for realizing this, the usefulness of, for example, (1) a method of forming a film under extremely reduced pressure conditions or (2) a method of increasing a supply flow rate of a source gas was confirmed.

【０００７】しかし、極端な減圧条件で成膜を実施する
と成膜速度が極度に低下してしまい、スループットの向
上が困難になるといった懸念がある。一方、原料ガスの
供給流量を増大すべくガス流速を高めた場合、上述のシ
ャワーヘッド内で、ガスが導入される部位とその周辺部
位との圧力差が不都合な程に増大する傾向にある。こう
なると、例えば、シリコンウェハの中心部と周縁部と
で、供給される原料ガスの量に差異が生じてしまい、膜
厚が巨視的に不均一となるおそれがある。However, when the film is formed under an extremely reduced pressure, there is a concern that the film forming rate is extremely reduced, and it is difficult to improve the throughput. On the other hand, when the gas flow rate is increased in order to increase the supply flow rate of the source gas, the pressure difference between the gas introduction part and the peripheral part in the showerhead tends to increase in an inconvenient manner. In such a case, for example, a difference occurs in the amount of the supplied source gas between the central portion and the peripheral portion of the silicon wafer, and the film thickness may be macroscopically nonuniform.

【０００８】そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてな
されたものであり、ＣＶＤ法によって基体上に薄膜を形
成する際に、成膜速度の低下を抑えつつ、膜厚に巨視的
な不均一が発生することを防止できる共に、成膜速度の
マイクロローディングを抑えて膜厚の微視的な不均一性
をも十分に改善できるガス導入装置、成膜装置、及び成
膜方法を提供することを目的とする。Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and when forming a thin film on a substrate by a CVD method, a macroscopic nonuniformity in film thickness is suppressed while suppressing a decrease in film forming speed. To provide a gas introduction device, a film formation device, and a film formation method that can prevent generation of gas and suppress microloading of a film formation speed and sufficiently improve microscopic nonuniformity of a film thickness. With the goal.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によるガス導入装置は、基体が収容され該基
体を支持する支持部を有するチャンバと、該チャンバに
接続され原料ガスを含むガス供給部とを備え、且つ、Ｃ
ＶＤ法によって基体上に薄膜が形成される成膜装置に用
いられるものであって、（ａ）複数の孔が設けられ且つ
支持体に対向するように配置される底壁部を含む筐体壁
と、（ｂ）この筐体壁、叉は、この筐体壁及びチャンバ
で画成され、且つ、原料ガスが供給されるキャビティ部
と、を備えており、（ｃ）その筐体壁が、下記式
（１）； Ｖｃ＞Ｖｗ …（１）、 より好ましくは、下記式（５）； Ｖｃ＞２×Ｖｗ …（５）、 特に好ましくは、下記式（６）； Ｖｃ＞５×Ｖｗ …（６）、 で表される関係を満たすように設けられたものである。In order to solve the above-mentioned problems, a gas introducing device according to the present invention includes a chamber having a support for accommodating a substrate and supporting the substrate, and including a source gas connected to the chamber. A gas supply unit, and C
(A) A housing wall including a bottom wall portion provided with a plurality of holes and arranged to face a support, wherein the housing wall includes a plurality of holes. And (b) a cavity portion defined by the housing wall or the housing wall and the chamber and supplied with a raw material gas, and (c) the housing wall includes: Vc> Vw (1), more preferably, the following formula (5): Vc> 2 × Vw (5), particularly preferably the following formula (6): Vc> 5 × Vw ... (6) It is provided so as to satisfy the relationship expressed by:

【００１０】ここで、式中、Ｖｃはキャビティ部の容積
を示し、Ｖｗは、支持部上に基体が支持されたときに、
その基体と底壁部との間のギャップ部（空間部；いわゆ
るｓｐａｃｉｎｇ部）の容積を示す。Here, in the formula, Vc represents the volume of the cavity portion, and Vw represents the value when the base is supported on the support portion.
It shows the volume of the gap (space; so-called spacing) between the base and the bottom wall.

【００１１】このように構成されたガス導入装置は、成
膜装置に設置され、薄膜を形成させるための原料ガスが
ガス導入装置のキャビティ部に供給される。その原料ガ
スは、キャビティ部内で拡散され、或いは、原料ガスと
して複数種類のガスが供給される場合には、キャビティ
部内でそれらの原料ガスが混合且つ拡散される。混合・
拡散された原料ガスは、キャビティ部の容積Ｖｃや供給
流量等に応じて所定時間滞留した後、底壁部に設けられ
た複数の孔を通してチャンバ内に導入される。これによ
り、支持部上に支持される基体上に原料ガスが供給さ
れ、この状態において例えば支持部を介して基体が加熱
されると、原料ガスが分解・解離されて基体の直上で熱
化学反応が生じ、基体上に所望の薄膜が堆積成長する。[0011] The gas introducing apparatus thus configured is installed in a film forming apparatus, and a raw material gas for forming a thin film is supplied to a cavity of the gas introducing apparatus. The source gas is diffused in the cavity portion, or when a plurality of types of gases are supplied as the source gas, the source gas is mixed and diffused in the cavity portion. mixture·
The diffused source gas stays for a predetermined time according to the volume Vc of the cavity, the supply flow rate, and the like, and is then introduced into the chamber through a plurality of holes provided in the bottom wall. As a result, the raw material gas is supplied onto the substrate supported on the support, and when the substrate is heated in this state, for example, via the support, the raw material gas is decomposed and dissociated, and the thermochemical reaction occurs immediately above the substrate. And a desired thin film is deposited and grown on the substrate.

【００１２】このとき、筐体壁が、加熱されている基体
からの輻射、更には基体と底壁部間のギャップ部に存在
する原料ガスによる熱伝導叉は対流によって加熱され
る。特に、基体に対向配置される底壁部が比較的加熱さ
れ易い傾向にある。筐体壁の熱の一部は、輻射や熱伝導
によってキャビティ部内の原料ガスに付与され、原料ガ
スもまた加熱される。一方、筐体壁に与えられた熱の残
部は、主として底壁部から側壁部を伝導して、チャンバ
及びその外部へ放散（放熱）される。At this time, the housing wall is heated by radiation from the heated base, and furthermore, by heat conduction or convection by the raw material gas present in the gap between the base and the bottom wall. In particular, the bottom wall portion facing the base tends to be relatively easily heated. Part of the heat of the housing wall is given to the source gas in the cavity by radiation or heat conduction, and the source gas is also heated. On the other hand, the remainder of the heat applied to the housing wall is mainly conducted from the bottom wall portion to the side wall portion and is radiated (radiated) to the chamber and the outside thereof.

【００１３】ここで、筐体壁が上記式（１）で表される
関係を満たすと、筐体壁の表面積が十分に大きくされ、
筐体壁からチャンバへの熱伝導の行程長（伝導長）が増
大する。これにより、筐体壁の材質、厚さ等にも依る
が、キャビティ部容積Ｖｃがギャップ部容積Ｖｗ以下の
場合に比して、筐体壁からチャンバ及びその外部へ放出
される熱量が低く抑えられ得る。よって、キャビティ部
中の原料ガスへ付与される熱量が増大し、原料ガスの温
度が十分に高められる。Here, when the housing wall satisfies the relationship represented by the above equation (1), the surface area of the housing wall is made sufficiently large,
The stroke length (conduction length) of heat conduction from the housing wall to the chamber increases. Thereby, although depending on the material and thickness of the housing wall, the amount of heat released from the housing wall to the chamber and the outside thereof is suppressed as compared with the case where the cavity volume Vc is equal to or less than the gap volume Vw. Can be Therefore, the amount of heat applied to the source gas in the cavity increases, and the temperature of the source gas is sufficiently increased.

【００１４】また、筐体壁が式（１）で表される関係を
満たすように構成されると、キャビティ部に供給された
原料ガスの拡散容積が十分に増大するので、原料ガスの
初期の流速が緩和され（つまり十分に減速され）、キャ
ビティ部におけるガス圧が平均化され易くなる。よっ
て、底壁部の複数の孔から基体に向かって流出する原料
ガスの噴出速度が孔の位置によって異なってしまうこと
が防止される。Further, if the housing wall is configured to satisfy the relationship represented by the formula (1), the diffusion volume of the raw material gas supplied to the cavity is sufficiently increased, so that the initial amount of the raw material gas is reduced. The flow velocity is reduced (that is, sufficiently reduced), and the gas pressure in the cavity is easily averaged. Therefore, it is possible to prevent the ejection speed of the raw material gas flowing out from the plurality of holes in the bottom wall toward the substrate from being different depending on the position of the holes.

【００１５】或いは、基体が収容されこの基体を支持す
る支持部を有するチャンバと、チャンバに接続され原料
ガスを含むガス供給部とを備え、且つ、ＣＶＤ法によっ
て基体上に薄膜が形成される成膜装置に用いられるガス
導入装置であって、（ａ）略筒状を成す側壁部と、その
側壁部の一方の端部に結合されており且つ支持部に対向
するように配置されており且つ複数の孔が設けられた底
壁部と、を有する筐体壁と、（ｂ）筐体壁、叉は、筐体
壁及びチャンバで画成されるキャビティ部と、を備えて
おり、（ｃ）筐体壁が、下記式（２）； Ｇ＞Ｄ …（２）、 より好ましくは、下記式（７）； Ｇ＞３×Ｄ …（７）、 更に好ましくは、下記式（８）； Ｇ＞６×Ｄ …（８）、 で表される関係を満たすように設けられたものであるこ
とを特徴とする。Alternatively, there is provided a chamber containing a substrate and having a support portion for supporting the substrate, a gas supply portion connected to the chamber and containing a source gas, and wherein a thin film is formed on the substrate by a CVD method. A gas introduction device used for a membrane device, wherein (a) a substantially cylindrical side wall portion, and one end portion of the side wall portion is coupled to and disposed so as to face a support portion; (C) a housing wall having a bottom wall portion provided with a plurality of holes; and (b) a housing wall or a cavity portion defined by the housing wall and the chamber. G) D ... (2), More preferably, the following formula (7); G> 3 × D ... (7), More preferably, the following formula (8); G> 6 × D (8), characterized by being provided so as to satisfy the relationship represented by the following expression. I do.

【００１６】ここで、式中、Ｇは筐体壁の内高、換言す
れば、底壁部に対向するチャンバ内面とその底壁部の対
向面との距離を示し、Ｄは、支持部上に基体が支持され
たときに、その基体と底壁部（の対向面）との間の距離
を示す。Here, in the formula, G indicates the inner height of the housing wall, in other words, the distance between the inner surface of the chamber facing the bottom wall and the facing surface of the bottom wall, and D indicates the distance above the support. 3 shows the distance between the base and the bottom wall (opposing surface) when the base is supported.

【００１７】このように構成されたガス導入装置におい
ても、キャビティ部において原料ガスが混合・拡散され
た後、チャンバ内に導入され、基体上へ供給されると共
に、筐体壁を通してキャビティ部の原料ガスが加熱され
る。このとき、筐体壁が上記式（２）で表される関係を
満たすように設けられると、側壁部の内高つまり側壁部
の長さが十分に大きくされ、筐体壁からチャンバへの熱
伝導の行程長が増大する。これにより、筐体壁の材質、
厚さ等にも依るが、筐体壁の内高Ｇが距離Ｄ以下の場合
に比して、筐体壁を通してチャンバ及びその外部へ放出
される熱量が低く抑えられ得る。その結果、キャビティ
部の原料ガスへ付与される熱量が増大し、原料ガスの温
度が十分に上昇する。In the gas introducing apparatus thus configured as well, after the raw material gas is mixed and diffused in the cavity, it is introduced into the chamber and supplied to the substrate, and the raw material gas in the cavity is passed through the housing wall. The gas is heated. At this time, if the housing wall is provided so as to satisfy the relationship represented by the above equation (2), the inner height of the side wall portion, that is, the length of the side wall portion is made sufficiently large, and heat from the housing wall to the chamber is generated. The path length of conduction increases. Thereby, the material of the housing wall,
Although depending on the thickness and the like, the amount of heat released to the chamber and the outside through the housing wall can be suppressed as compared with the case where the inner height G of the housing wall is equal to or less than the distance D. As a result, the amount of heat applied to the source gas in the cavity increases, and the temperature of the source gas sufficiently increases.

【００１８】また、筐体壁が式（２）で表される関係を
満たすように構成された場合にも、キャビティ部の内部
容積が十分に大きくされ、キャビティ部に供給される原
料ガスの拡散容積が十分に確保される。よって、原料ガ
スの初期流速が緩和され、ガス圧の平均化が実現される
ことにより、底壁部の孔の位置によって原料ガスの流出
速度に差異が生じることが抑止される。Further, even when the housing wall is configured to satisfy the relationship represented by the formula (2), the internal volume of the cavity is sufficiently increased, and the diffusion of the raw material gas supplied to the cavity is performed. A sufficient volume is secured. Therefore, the initial flow velocity of the raw material gas is reduced, and the gas pressure is averaged, so that a difference in the flow rate of the raw material gas depending on the position of the hole in the bottom wall is suppressed.

【００１９】また、筐体壁が、好ましくは、下記式
（３）； Ｇ＞Ｄｗ／１０ …（３）、 より好ましくは、下記式（９） Ｇ＞Ｄｗ／６ …（９）、 特に好ましくは、下記式（１０） Ｇ＞Ｄｗ／４ …（１０）、 で表される関係を満たすように設けられたものであると
好適である。ここで、式中、Ｇは上述と同じく筐体壁の
内高を示す。また、Ｄｗは基体の最大外形寸法、例え
ば、基体がディスク状叉は略円板状のウェハの場合、そ
の直径を示す。The housing wall is preferably of the following formula (3); G> Dw / 10 (3), more preferably the following formula (9), and G> Dw / 6 (9). Is preferably provided so as to satisfy the relationship represented by the following formula (10): G> Dw / 4 (10). Here, in the formula, G indicates the inner height of the housing wall, as described above. Dw indicates the maximum external dimension of the base, for example, the diameter of the base when the base is a disk-shaped or substantially disk-shaped wafer.

【００２０】筐体壁の内高Ｇが、基体の最大外形寸法Ｄ
ｗの１／１０未満であると、底壁部からの原料ガスの流
出速度に孔位置による差異が生じ易くなり、特にＤｗが
大きい場合に、基体上に成膜される薄膜厚さが巨視的に
不均一となるおそれがある。より具体的に言えば、基体
として例えば３００ｍｍφ（１２インチ）径のシリコン
ウェハのような大口径ウェハを成膜処理する際に、ウェ
ハの中心部と周縁部とで膜厚の差異が生じてしまう懸念
がある。The inner height G of the housing wall is the maximum outer dimension D of the base.
If it is less than 1/10 of w, the flow rate of the raw material gas from the bottom wall tends to be different depending on the hole position. Particularly, when Dw is large, the thickness of the thin film formed on the substrate is macroscopic. May be uneven. More specifically, when a large-diameter wafer such as a silicon wafer having a diameter of 300 mm (12 inches) is formed as a substrate, a difference in film thickness occurs between the central portion and the peripheral portion of the wafer. There are concerns.

【００２１】より具体的には、筐体壁が、好ましくは、
下記式（４）； Ｔｓ＜Ｔｆ …（４）、 より好ましくは下記式（１１）； Ｔｓ＜Ｔｆ／２ …（１１）、 特に好ましくは下記式（１２）； Ｔｓ＜Ｔｆ／３ …（１２）、 で表される関係を満たすように設けられたものであると
より好ましい。ここで、式中、Ｔｆは底壁部の最小厚さ
を示し、Ｔｓは側壁部の最小厚さを示す。More specifically, the housing wall is preferably
Ts <Tf (4), more preferably, (11); Ts <Tf / 2 (11), particularly preferably (12); Ts <Tf / 3 (12) ), It is more preferable to provide them so as to satisfy the relationship represented by Here, in the formula, Tf indicates the minimum thickness of the bottom wall portion, and Ts indicates the minimum thickness of the side wall portion.

【００２２】式（４）で表される如く、側壁部の最小厚
さＴｓが底壁部の最小厚さＴｆ未満であると、底壁部の
いずれかの部位に比して厚さが薄い部位が、側壁部にお
いて必ず存在する。よって、底壁部から側壁部を通って
チャンバ叉は外方へ伝導する熱流が制限され、伝熱量が
低減され得る。したがって、キャビティ部の熱的な絶縁
性が高められ、キャビティ部の原料ガスに付与される熱
量が一層増大するので、原料ガスの温度がより上昇す
る。When the minimum thickness Ts of the side wall portion is smaller than the minimum thickness Tf of the bottom wall portion as expressed by the equation (4), the thickness is smaller than any portion of the bottom wall portion. The site always exists in the side wall portion. Therefore, the heat flow that is conducted from the bottom wall portion to the chamber or to the outside through the side wall portion is limited, and the heat transfer amount can be reduced. Therefore, the thermal insulation of the cavity is enhanced, and the amount of heat applied to the source gas in the cavity further increases, so that the temperature of the source gas further increases.

【００２３】また、本発明による成膜装置は、本発明の
ガス導入装置を用いて有効に機能するものである。すな
わち、気相堆積法によって基体上に薄膜が形成される成
膜装置であって、基体が収容されその基体を支持する支
持部を有するチャンバと、チャンバに接続されており且
つ薄膜の原料ガスを含むガス供給部と、基体を所定温度
に加熱する基体加熱部と、本発明のガス導入装置とを備
えることを特徴とする。The film forming apparatus according to the present invention functions effectively using the gas introducing apparatus according to the present invention. That is, a film forming apparatus in which a thin film is formed on a substrate by a vapor deposition method, a chamber having a supporting portion for accommodating the substrate and supporting the substrate, a source gas connected to the chamber and supplying the thin film source gas. The gas supply unit includes a gas supply unit, a substrate heating unit that heats the substrate to a predetermined temperature, and the gas introduction device of the present invention.

【００２４】好ましくは、ガス供給部が、ＮＨ₃の供給
源、及び、ＮＨ₃ガスと反応し得るガス、例えば、モノ
シラン（ＳｉＨ₄）、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、ジクロロ
シラン（ＳｉＣｌ₂Ｈ₂）等のシラン系ガス、メチルアル
ミ等の有機金属ガス、塩化タンタル等の金属ハロゲン化
物ガス等の供給源を有するものである。Preferably, the gas supply unit is configured to supply an NH ₃ source and a gas capable of reacting with the NH ₃ gas, for example, monosilane (SiH ₄ ), disilane (Si ₂ H ₆ ), dichlorosilane (SiCl ₂ H). ₂ ) and the like, a source of an organometallic gas such as methylaluminum, a metal halide gas such as tantalum chloride, and the like.

【００２５】前述したように、ＮＨ₃ガスとシラン系ガ
スを用いてシリコン窒化膜等の窒化膜を基体上に成膜す
る際に、条件によっては成膜速度のマイクロローディン
グの発生が特に顕著となることがある。本発明者らの知
見によれば、これは、条件によってはＮＨ₃ガスの分解
が不十分となり、こうなると反応の相手方であるシラン
系ガスから生じ得るシリコン（Ｓｉ）アイマー（ｉ−ｍ
ｅｒ）等のシラン系ガス由来の中間体の生成確率が相対
的に高められることが主要因の一つであると推定され
る。As described above, when a nitride film such as a silicon nitride film is formed on a substrate using an NH ₃ gas and a silane-based gas, the occurrence of microloading at a film formation speed is particularly remarkable depending on conditions. May be. According to the findings of the present inventors, this is because under some conditions, the decomposition of NH ₃ gas becomes insufficient, and in this case, a silicon (Si) eyemer (im) which can be generated from a silane-based gas which is a reaction partner.
It is presumed that one of the main factors is that the generation probability of an intermediate derived from a silane-based gas such as er) is relatively increased.

【００２６】つまり、Ｓｉアイマーの生成に使われるシ
ラン系ガスの消費が過度に進んでしまい、原料ガスの供
給が不足して成膜反応の供給律速性が高まることが密接
に関係すると考えられる。この場合、前述したように原
料ガスの供給流量を増大させれば、反応律速性が高めら
れ、マイクロローディングを解消し得るところ、本発明
によれば、筐体壁からの原料ガスの流出速度を孔位置に
よらず一様にできるので、巨視的な成膜厚さの不均一を
抑止しつつ、原料ガスの大流量化を実現し、且つ、マイ
クロローディングの一層の改善を図ることが可能とな
る。In other words, it is considered that the consumption of the silane-based gas used for the generation of the Si eyer proceeds excessively, and the supply of the raw material gas is insufficient, so that the supply control of the film forming reaction is increased. In this case, as described above, if the supply flow rate of the source gas is increased, the reaction rate-limiting is enhanced, and microloading can be eliminated.According to the present invention, the flow rate of the source gas from the housing wall is reduced. Since it can be made uniform regardless of the hole position, it is possible to realize a large flow rate of the source gas and to further improve the microloading while suppressing macroscopic unevenness of the film thickness. Become.

【００２７】また、本発明による成膜方法は、本発明の
成膜装置によって有効に薄膜形成を実施するための方法
であり、気相堆積法によって基体上に薄膜を形成せしめ
る方法であって、本発明のガス導入装置を備える成膜装
置を準備する工程と、ガス導入装置のキャビティ部に、
薄膜の原料ガス及びキャリアガスを、全流量が好ましく
は５ｌ／ｍｉｎ（ｓｌｍ）以上、より好ましくは８ｌ／
ｍｉｎ以上、更に好ましくは１２〜２０ｌ／ｍｉｎの範
囲内の値となるように供給するガス供給工程とを備える
ことを特徴とする。The film forming method according to the present invention is a method for effectively forming a thin film by the film forming apparatus of the present invention, and is a method for forming a thin film on a substrate by a vapor deposition method. A step of preparing a film forming apparatus including the gas introduction device of the present invention, and in the cavity of the gas introduction device,
The total flow rate of the raw material gas and the carrier gas for the thin film is preferably 5 l / min (slm) or more, more preferably 8 l / min.
min or more, more preferably a gas supply step of supplying the gas to a value within the range of 12 to 20 l / min.

【００２８】なお、原料ガスを複数種類用いる場合、上
記「全流量」は、それらの原料ガスの全てを含む量を示
す。この原料ガスの供給流量を５ｌ／ｍｉｎ以上とすれ
ば、基体上で中間生成物の生成に消費される原料ガスの
低減分を迅速に補うことができ、成膜反応の反応律速性
を更に一層高めることができる。通常、原料ガスの供給
流量を適度に増大させた場合には、マイクロローディン
グの改善が図られ得るが、本発明のように大流量とする
と、基体上に原料ガスが滞在する時間（言わば滞留時
間）が過度に短くなり、原料ガスの種類によっては十分
な分解が起こり難くなってしまい、マイクロローディン
グが却って生じ易くなる傾向にある。When a plurality of source gases are used, the “total flow rate” indicates an amount including all of the source gases. When the supply flow rate of the raw material gas is set to 5 l / min or more, the reduced amount of the raw material gas consumed for generating the intermediate product on the substrate can be promptly compensated, and the reaction rate control of the film forming reaction is further improved. Can be enhanced. Normally, when the supply flow rate of the raw material gas is appropriately increased, the microloading can be improved. However, when the flow rate is made large as in the present invention, the time during which the raw material gas stays on the substrate (the so-called residence time) ) Becomes excessively short, and depending on the type of the raw material gas, sufficient decomposition becomes difficult to occur, and microloading tends to occur more easily.

【００２９】これに対し、本発明のガス導入装置を用い
れば、基体上に供給されるガス温度が高められるので、
滞留時間によらずとも反応律速性が増長される。また、
これと相俟って気相反応で生じる薄膜物質の生成速度を
増大でき、成膜速度の向上を図ることができる。また、
原料ガスの供給流量を５ｌ／ｍｉｎ以上とすれば、基体
上に素子パターンとしてゲート部のような凸部が形成さ
れているとき、その凸部の側壁（side wall）上におけ
るマイクロローディングの改善効果が殊に優れることが
確認された。On the other hand, when the gas introducing device of the present invention is used, the temperature of the gas supplied onto the substrate can be increased.
The reaction rate-limiting is increased regardless of the residence time. Also,
In conjunction with this, the generation rate of the thin film substance generated by the gas phase reaction can be increased, and the deposition rate can be improved. Also,
When the supply flow rate of the source gas is set to 5 l / min or more, when a convex portion such as a gate portion is formed as an element pattern on the substrate, the effect of improving microloading on the side wall of the convex portion is improved. Was found to be particularly excellent.

【００３０】或いは、本発明による成膜方法は、気相堆
積法によって基体上に薄膜を形成せしめる方法であっ
て、本発明のガス導入装置を備える成膜装置を準備する
工程と、ガス導入装置のキャビティ部に、薄膜の原料ガ
ス及びその原料ガスのキャリアガスを供給する際に、基
体の周囲の圧力を２０〜６０ｋＰａ（１５０〜４５０Ｔ
ｏｒｒ）の範囲内の値に保持する圧力調整工程とを備え
るものである。かかる圧力範囲において成膜を実施する
ことにより、マイクロローディングの改善効果をより確
実ならしめることが可能となる。Alternatively, a film forming method according to the present invention is a method for forming a thin film on a substrate by a vapor deposition method, wherein a step of preparing a film forming apparatus provided with the gas introducing apparatus of the present invention, When the raw material gas for the thin film and the carrier gas for the raw material gas are supplied to the cavity part, the pressure around the substrate is set to 20 to 60 kPa (150 to 450 T).
(orr). By performing the film formation in such a pressure range, the effect of improving microloading can be further ensured.

【００３１】[0031]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付
し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置
関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づ
くものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に
限られるものではない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Note that the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Unless otherwise specified, the positional relationship such as up, down, left, and right is based on the positional relationship shown in the drawings. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

【００３２】図１は、本発明によるガス導入装置を備え
る本発明の成膜装置の好適な一実施形態を模式的に示す
断面図（一部構成図）である。成膜装置としてのＣＶＤ
装置１は、シリコンウェハＷ（基体）が収容されるチャ
ンバ２のガス供給口９にガス供給部３０が接続されたも
のである。チャンバ２は、シリコンウェハＷが載置され
るサセプタ５を有しており、このサセプタ５の上方に
は、中空の円盤状を成すシャワーヘッド４（ガス導入装
置）が設けられている。FIG. 1 is a cross-sectional view (partial configuration diagram) schematically showing a preferred embodiment of the film forming apparatus of the present invention provided with the gas introducing device according to the present invention. CVD as a film forming device
In the apparatus 1, a gas supply unit 30 is connected to a gas supply port 9 of a chamber 2 in which a silicon wafer W (base) is stored. The chamber 2 has a susceptor 5 on which a silicon wafer W is placed. Above the susceptor 5, a hollow disk-shaped shower head 4 (gas introducing device) is provided.

【００３３】また、サセプタ５は、Ｏリング、メタルシ
ール等により、チャンバ２に気密に設けられると共に、
図示しない可動機構により上下駆動可能に設けられてい
る。この可動機構により、シリコンウェハＷとシャワー
ヘッド４との間隔が調整されるようになっている。さら
に、サセプタ５にはヒーター５１（基体加熱部）が内設
されており、これによりシリコンウェハＷが所望の所定
温度に加熱される。The susceptor 5 is airtightly provided in the chamber 2 by an O-ring, a metal seal, or the like.
It is provided so that it can be driven up and down by a movable mechanism (not shown). The distance between the silicon wafer W and the shower head 4 is adjusted by the movable mechanism. Further, a heater 51 (substrate heating unit) is provided in the susceptor 5, and thereby the silicon wafer W is heated to a desired predetermined temperature.

【００３４】一方、シャワーヘッド４は、略円筒状を成
し且つ上端部がチャンバ２の上壁に当接された側壁４１
（側壁部）の下端部に、複数の貫通孔４５ａが穿設され
た多孔板状のフェイスプレート４５（底壁部）が結合さ
れた筐体壁４０を有するものである。こうして、筐体壁
４０とチャンバ２の上壁とによって、キャビティ部Ｓｃ
が画成されている。On the other hand, the shower head 4 has a substantially cylindrical shape and a side wall 41 whose upper end is in contact with the upper wall of the chamber 2.
At the lower end of the (side wall portion), there is provided a housing wall 40 to which a perforated face plate 45 (bottom wall portion) having a plurality of through holes 45a is connected. Thus, the cavity Sc is formed by the housing wall 40 and the upper wall of the chamber 2.
Is defined.

【００３５】また、シャワーヘッド４の内部には、フェ
イスプレート４５と略平行に、複数の貫通孔４３ａが穿
設された多孔板状のブロッカープレート４３が設置され
ている。これにより、キャビティ部Ｓｃが、互いに連通
する空間部Ｓａと空間部Ｓｂとに分画されている。な
お、本実施形態では、空間部Ｓａの容積が空間部Ｓｂの
容積よりも比較的大きくなるようにブロッカープレート
４３が配置されているが、本発明は、このような配置に
限定されるものではない。Inside the shower head 4, a blocker plate 43 in the form of a perforated plate having a plurality of through holes 43a is provided substantially in parallel with the face plate 45. This divides the cavity Sc into a space Sa and a space Sb that communicate with each other. In the present embodiment, the blocker plate 43 is arranged so that the volume of the space Sa is relatively larger than the volume of the space Sb. However, the present invention is not limited to such an arrangement. Absent.

【００３６】また、キャビティ部Ｓｃは、下記式
（２）； Ｇ＞Ｄ …（２）、 より好ましくは、下記式（７）； Ｇ＞３×Ｄ …（７）、 更に好ましくは、下記式（８）； Ｇ＞６×Ｄ …（８）、 で表される関係を満たすように設けられている。The cavity Sc has the following formula (2): G> D (2), more preferably the following formula (7); G> 3 × D (7), and more preferably the following formula: (8); G> 6 × D (8).

【００３７】ここで、Ｇは、キャビティ部Ｓｃの内高つ
まり筐体壁４０の内高叉は側壁４１の高さ（図示鉛直長
さ）、更に換言すれば、フェイスプレート４５の上面と
チャンバの上壁内面との距離を示す。また、Ｄは、シリ
コンウェハＷとフェイスプレート４５との間の距離を示
す。Here, G is the inner height of the cavity Sc, that is, the inner height of the housing wall 40 or the height of the side wall 41 (vertical length in the drawing), in other words, the upper surface of the face plate 45 and the chamber. Indicates the distance to the inner surface of the upper wall. D indicates the distance between the silicon wafer W and the face plate 45.

【００３８】さらに、キャビティ部Ｓｃの内高Ｇが、好
ましくは下記式（３）； Ｇ＞Ｄｗ／１０ …（３）、 より好ましくは、下記式（９） Ｇ＞Ｄｗ／６ …（９）、 特に好ましくは、下記式（１０） Ｇ＞Ｄｗ／４ …（１０）、 で表される関係をも満たしていると好適である。ここ
で、Ｄｗは、シリコンウェハＷの直径（外径）を示す。Further, the inner height G of the cavity Sc is preferably the following formula (3): G> Dw / 10 (3), more preferably the following formula (9) G> Dw / 6 (9) It is particularly preferable that the relationship represented by the following formula (10) G> Dw / 4 (10) is also satisfied. Here, Dw indicates the diameter (outer diameter) of the silicon wafer W.

【００３９】またさらに、キャビティ部Ｓｃは、下記式
（１）； Ｖｃ＞Ｖｗ …（１）、 より好ましくは、下記式（５）； Ｖｃ＞２×Ｖｗ …（５）、 特に好ましくは、下記式（６）； Ｖｃ＞５×Ｖｗ …（６）、 で表される関係をも満たすように設けられている。Further, the cavity Sc is formed by the following formula (1); Vc> Vw (1), more preferably, the following formula (5); Vc> 2 × Vw (5), Expression (6): Vc> 5 × Vw (6) It is provided so as to satisfy the relationship expressed by the following expression.

【００４０】ここで、Ｖｃはキャビティ部Ｓｃの容積を
示し、Ｖｗは、シリコンウェハＷとフェイスプレート４
５との間の図示空間部Ｓｗの容積を示す。すなわち、容
積Ｖｗは、下記式（１３）； Ｖｗ＝π×ｒ²×Ｄ …（１３）、 で表される。式中、ｒはシリコンウェハＷの半径を示
す。なお、半径ｒ及び距離Ｈの単位は、式（３）の左辺
及び右辺の単位系が整合するように随時定められる。Here, Vc represents the volume of the cavity Sc, and Vw represents the silicon wafer W and the face plate 4.
5 shows the volume of the illustrated space portion Sw between 5 and FIG. That is, the volume Vw is represented by the following equation (13): Vw = π × r ² × D (13). In the formula, r indicates the radius of the silicon wafer W. The units of the radius r and the distance H are determined as needed so that the unit systems on the left side and the right side of Expression (3) match.

【００４１】さらにまた、筐体壁が、好ましくは下記式
（４）； Ｔｓ＜Ｔｆ …（４）、 より好ましくは下記式（１１）； Ｔｓ＜Ｔｆ／２ …（１１）、 特に好ましくは下記式（１２）； Ｔｓ＜Ｔｆ／３ …（１２）、 で表される関係を満たすように設けられたものであると
一層有用である。式中、Ｔｆはフェイスプレート４５の
厚さを示し、Ｔｓは側壁４１の厚さを示す。Further, the housing wall is preferably formed of the following formula (4); Ts <Tf (4), more preferably the following formula (11); Ts <Tf / 2 (11), particularly preferably Formula (12): Ts <Tf / 3 (12) It is more useful to provide the relationship that satisfies the relationship represented by the following expression. In the formula, Tf indicates the thickness of the face plate 45, and Ts indicates the thickness of the side wall 41.

【００４２】また、チャンバ２の下部には、開口部７が
設けられている。この開口部７には、チャンバ２の内部
を減圧し、ガス供給部３０からの後述する各ガスの供給
流量に応じてチャンバ２内を所定の圧力値に維持可能な
真空ポンプを有する排気系７０が接続されている。An opening 7 is provided below the chamber 2. The opening 7 has an exhaust system 70 having a vacuum pump capable of reducing the pressure inside the chamber 2 and maintaining the inside of the chamber 2 at a predetermined pressure value in accordance with the supply flow rate of each gas described later from the gas supply unit 30. Is connected.

【００４３】なお、図示を省略したが、シリコンウェハ
Ｗの表面側のチャンバ２内空間と裏面側のチャンバ２内
空間とは、互いにガス封止されるようになっている。す
なわち、表面側には上記ガス供給部３０からシャワーヘ
ッド４を通して後述する原料ガス等が供給される一方
で、裏面側には図示しないバックサイドパージ系からパ
ージガスが供給されるようになっており、両ガスが互い
に反対面側の領域へ混入しないようにされている。Although not shown, the space inside the chamber 2 on the front side and the space inside the chamber 2 on the back side of the silicon wafer W are gas-sealed with each other. That is, a raw material gas and the like to be described later are supplied to the front side from the gas supply unit 30 through the shower head 4, while a purge gas is supplied to the back side from a back side purge system (not shown). Both gases are prevented from entering the regions on the opposite surfaces.

【００４４】また、ガス供給部３０は、ＮＨ₃ガス供給
源３１、モノシラン（ＳｉＨ₄）ガス供給源３２、キャ
リアガス叉は希釈ガス（以下、「キャリアガス等」とい
う）供給源３３，３４を有している。これらの各ガス供
給源３１〜３４は、各ガスの供給流量を制御するＭＦＣ
（質量流量コントローラ）３１ａ〜３４ａが設けられた
配管１０を介して、シャワーヘッド４のガス供給口９に
接続されている。これらにより、ＮＨ₃ガス（原料ガ
ス）、ＳｉＨ₄ガス（原料ガス）、及びキャリアガス等
がシャワーヘッド４内に供給され、ブロッカープレート
４３及びフェイスプレート４５を介してチャンバ２内に
導入される。The gas supply unit 30 includes an NH ₃ gas supply source 31, a monosilane (SiH ₄ ) gas supply source 32, and a carrier gas or diluent gas (hereinafter, referred to as “carrier gas”) supply sources 33 and 34. Have. Each of these gas supply sources 31 to 34 is an MFC that controls the supply flow rate of each gas.
(Mass flow controller) It is connected to the gas supply port 9 of the shower head 4 via a pipe 10 provided with 31a to 34a. Thus, NH ₃ gas (source gas), SiH ₄ gas (source gas), carrier gas and the like are supplied into the shower head 4 and introduced into the chamber 2 via the blocker plate 43 and the face plate 45.

【００４５】このように構成されたＣＶＤ装置１を用い
た本発明による成膜方法の一例について、以下に説明す
る。なお、ＣＶＤ装置１の以下に述べる各動作は、自動
叉は操作者による操作に基づき、図示しない他の制御
系、叉は手動で制御する。An example of a film forming method according to the present invention using the CVD apparatus 1 configured as described above will be described below. Each operation of the CVD apparatus 1 described below is controlled by another control system (not shown) or manually based on an operation by an automatic or operator.

【００４６】まず、ＣＶＤ装置１を準備し、チャンバ２
内を真空ポンプにより減圧する。この減圧下において、
シリコンウェハＷを、ロードロックチャンバ、他のチャ
ンバ、他のウェハ準備室等の所定場所からチャンバ２内
へと搬送し、サセプタ５上に載置して収容する。次に、
キャリアガス等をガス供給源３３，３４から配管１０を
通してチャンバ２内へ供給すると共に、チャンバ２内が
所定の圧力となるように圧力調整を行う。First, the CVD apparatus 1 is prepared and the chamber 2
The pressure inside is reduced by a vacuum pump. Under this reduced pressure,
The silicon wafer W is transported into the chamber 2 from a predetermined location such as a load lock chamber, another chamber, another wafer preparation chamber, and the like, and is placed and accommodated on the susceptor 5. next,
A carrier gas or the like is supplied from the gas supply sources 33 and 34 into the chamber 2 through the pipe 10, and the pressure is adjusted so that the inside of the chamber 2 has a predetermined pressure.

【００４７】チャンバ２内の圧力が所定値で安定した
後、成膜用の原料ガスであるＮＨ₃ガス及びＳｉＨ₄ガス
を、それぞれガス供給源３１，３２から配管１０を通し
てシャワーヘッド４へ供給する（ガス供給工程）。この
とき、原料ガスの供給流量、つまり、ＮＨ₃ガスとＳｉ
Ｈ₄ガスの合計流量を、好ましくは５ｓｌｍ（ｌ／ｍｉ
ｎ）以上、より好ましくは８ｓｌｍ以上、更に好ましく
は１２〜２０ｓｌｍの範囲内の値とすると好適である
（ガス供給工程）。また、チャンバ２内の圧力を、好ま
しくは２０〜６０ｋＰａ（１５０〜４５０Ｔｏｒｒ）、
より好ましくは２６〜５３ｋＰａ（２００〜４００Ｔｏ
ｒｒ）としても好適である（圧力調整工程）。After the pressure in the chamber 2 is stabilized at a predetermined value, NH ₃ gas and SiH ₄ gas, which are source gases for film formation, are supplied from the gas supply sources 31 and 32 to the shower head 4 through the pipe 10 respectively. (Gas supply step). At this time, the supply flow rate of the source gas, that is, NH ₃ gas and Si
The total flow rate of the H ₄ gas is preferably 5 slm (l / mi).
n) or more, more preferably 8 slm or more, even more preferably 12 to 20 slm (gas supply step). Further, the pressure in the chamber 2 is preferably set to 20 to 60 kPa (150 to 450 Torr),
More preferably, 26 to 53 kPa (200 to 400 To
rr) (pressure adjustment step).

【００４８】キャビティ部Ｓｃに供給されたＮＨ₃ガス
とＳｉＨ₄ガスは、まず、空間部Ｓａ内で減速、混合且
つ拡散され、空間部Ｓａの高さ、容積、供給流量、ブロ
ッカープレート４３の孔の径及び員数、等に応じた所定
の時定数で所定時間、空間部Ｓａ内に滞留する。この混
合ガスは、ブロッカープレート４３の複数の貫通孔４３
ａを通して空間部Ｓｂへ流入し、フェイスプレート４５
の複数の貫通孔４５ａを通して、その下方のチャンバ２
内空間（すなわち空間部Ｓｗ）へ導入され、シリコンウ
ェハＷ上へ供給される。そして、原料ガスをこのように
連続的に供給した状態で、ヒーター５１を運転し、シリ
コンウェハＷを所定温度に加熱する（基体加熱工程）。The NH ₃ gas and the SiH ₄ gas supplied to the cavity Sc are first decelerated, mixed and diffused in the space Sa, and the height, the volume, the supply flow rate, and the holes of the blocker plate 43 of the space Sa. And stays in the space Sa for a predetermined time with a predetermined time constant according to the diameter and the number of members. This mixed gas is supplied to the plurality of through holes 43 of the blocker plate 43.
a into the space Sb through the
Through a plurality of through-holes 45a of the lower chamber 2
It is introduced into the inner space (that is, the space Sw) and supplied onto the silicon wafer W. Then, with the raw material gas continuously supplied in this manner, the heater 51 is operated to heat the silicon wafer W to a predetermined temperature (substrate heating step).

【００４９】シリコンウェハＷが加熱されると、主とし
てその輻射熱によって、筐体壁４０の特にフェイスプレ
ート４５が加熱される。そして、フェイスプレート４５
に印加されたが熱（熱量）の一部が、輻射や熱伝導等に
よってキャビティ部Ｓｃ内の原料ガスに付与される。原
料ガスはキャビティ部Ｓｃ内に所定時間滞留する間に、
付与された熱によって温度が上昇する。他方、筐体壁４
０が吸収した熱量の残部は、主としてフェイスプレート
４５から側壁４１を通してチャンバ２の上壁に伝導さ
れ、やがて外部へ放散（放熱）される。When the silicon wafer W is heated, the radiant heat mainly heats the face wall 45 of the housing wall 40. And face plate 45
However, part of the heat (the amount of heat) is given to the raw material gas in the cavity Sc by radiation, heat conduction, or the like. While the source gas stays in the cavity Sc for a predetermined time,
The temperature rises due to the applied heat. On the other hand, the housing wall 4
The remainder of the amount of heat absorbed by 0 is conducted mainly from the face plate 45 to the upper wall of the chamber 2 through the side wall 41, and is eventually radiated (radiated) to the outside.

【００５０】ここで、キャビティ部Ｓｃが、式（１）叉
は式（２）で表される関係を満たすと、つまり、キャビ
ティ部Ｓｃの内高ＧがシリコンウェハＷとフェイスプレ
ート４５との間の距離Ｄより大きくされ、或いは、キャ
ビティ部Ｓｃの容積Ｖｃが空間部Ｓｗの容積Ｖｗより大
きくされると、フェイスプレート４５からのチャンバ２
の上壁への熱伝導の行程長が十分に長くなる。よって、
伝導抵抗が増え、筐体壁４０からチャンバ２及びその外
部への放熱が制限され、キャビティ部Ｓｃの熱的な絶縁
性が顕著に高められる。したがって、キャビティ部Ｓｃ
中の原料ガスへ付与される熱量が増大し、原料ガスが十
分に加熱されて温度が高められる。Here, when the cavity Sc satisfies the relationship represented by the equation (1) or (2), that is, the inner height G of the cavity Sc is between the silicon wafer W and the face plate 45. Or the volume Vc of the cavity Sc is larger than the volume Vw of the space Sw, the chamber 2 from the face plate 45 is
The path length of the heat conduction to the upper wall of the substrate becomes sufficiently long. Therefore,
The conduction resistance is increased, the heat radiation from the housing wall 40 to the chamber 2 and the outside thereof is restricted, and the thermal insulation of the cavity Sc is significantly improved. Therefore, the cavity Sc
The amount of heat applied to the source gas therein increases, and the source gas is sufficiently heated to increase the temperature.

【００５１】また、式（４）で表されるように、側壁４
１の厚さＴｓがフェイスプレート４５の厚さＴｆよりも
薄くされると、側壁４１の断面積がフェイスプレート４
５の断面積に比して小さくされるため、筐体壁４０のな
かでも最も加熱され易いフェイスプレート４５から側壁
４１へ伝導する熱流の通過断面積が狭められる。この
際、側壁４１とフェイスプレート４５との熱容量や熱伝
導率等にもよるが、熱流束の大きな変化がない場合、フ
ェイスプレート４５から側壁４１を通ってチャンバ２へ
伝導する熱量が低減される。これにより、キャビティ部
Ｓｃの熱的絶縁性が更に高められ、原料ガスの温度が一
層上昇する。Further, as expressed by the equation (4),
1 is smaller than the thickness Tf of the face plate 45, the cross-sectional area of the side wall 41 is reduced.
5, the cross-sectional area of the heat flow conducted from the face plate 45, which is most easily heated among the housing walls 40, to the side wall 41 is narrowed. At this time, depending on the heat capacity and the thermal conductivity between the side wall 41 and the face plate 45, if there is no large change in the heat flux, the amount of heat conducted from the face plate 45 to the chamber 2 through the side wall 41 is reduced. . As a result, the thermal insulation of the cavity Sc is further enhanced, and the temperature of the source gas further increases.

【００５２】かくして、シリコンウェハＷ上の空間部Ｓ
ｗには、ガス温度が高められた状態で、ＮＨ₃ガスとＳ
ｉＨ₄ガスとの混合ガスが導入される。この混合ガス
は、シリコンウェハＷから更に熱を付与され、ＮＨ₃ガ
ス及びＳｉＨ₄ガスが熱分解叉は解離され、種々の化学
的活性種が生じる。これらの化学種は、種々の素反応
（熱化学反応）に複雑に関与し、反応場の状態に応じた
平衡及び律速条件に応じた支配因子が生成され得る。Thus, the space S on the silicon wafer W
w, NH ₃ gas and S
A mixed gas with iH ₄ gas is introduced. The mixed gas is further heated from the silicon wafer W, and the NH ₃ gas and the SiH ₄ gas are thermally decomposed or dissociated to generate various chemically active species. These chemical species are involved in various elementary reactions (thermochemical reactions) in a complicated manner, and a governing factor depending on an equilibrium and a rate-determining condition depending on a state of a reaction field can be generated.

【００５３】素反応によって生ずる中間生成物として
は、例えば、Ｓｉアイマー、アミノシラン（Ｓｉ（ＮＨ
₂）₄）等の分子中にＳｉ原子及びＮ原子を含む中間体、
シリレン系誘導体といった種々の反応中間体が想定され
る。これらの反応の最終生成物としてシリコン窒化膜が
シリコンウェハＷ上に堆積成長する。The intermediate products generated by the elementary reaction include, for example, Si immersion, aminosilane (Si (NH
₂ ) an intermediate containing a Si atom and an N atom in a molecule such as ₄ ),
Various reaction intermediates such as silylene derivatives are envisioned. As a final product of these reactions, a silicon nitride film is deposited and grown on the silicon wafer W.

【００５４】ここで、ＣＶＤ装置１においては、シリコ
ンウェハＷ上に供給される原料ガスの温度が、上述の如
く予め十分に高められているので、熱分解温度が比較的
高く分解し難いＮＨ₃ガスの分解が促進される。よっ
て、ＳｉＨ₄ガス同士叉はそれらの活性種から生じるＳ
ｉアイマーの生成が抑えれらる一方で、ＮＨ₃ガス叉は
これ由来の活性種とＳｉＨ₄ガス叉はこれ由来の活性種
との反応率が高められ、アミノシラン等の窒素原子を含
む中間体の生成が促進されると推定される。Here, in the CVD apparatus 1, since the temperature of the raw material gas supplied onto the silicon wafer W is sufficiently increased in advance as described above, the thermal decomposition temperature is relatively high, and NH _{3 is} difficult to decompose. Gas decomposition is promoted. Therefore, SH ₄ gas generated from each other or the active species thereof
While the production of i-imers is suppressed, the reaction rate between the NH ₃ gas or the active species derived therefrom and the SiH ₄ gas or the active species derived therefrom is increased, and the intermediate containing nitrogen atoms such as aminosilane Is presumed to be promoted.

【００５５】したがって、ＳｉＨ₄ガスがＮＨ₃ガスに比
して過度に消費されて枯渇することが防止される。ま
た、アミノシラン等の中間体は、反応活性が高く、シリ
コンウェハＷ上でのマイグレショーンが大きく且つ定着
性叉は被着性に優れているので、シリコン窒化物の生成
反応の反応速度が大きく、シリコンウェハＷへのシリコ
ン窒化膜の堆積速度（成膜速度）が増大される。これら
の結果、原料ガスが所望のガス比率を維持した状態でシ
リコンウェハＷ上に供給され易くなり、成膜反応の供給
律速性が抑えられ、逆に反応律速性が十分に高められ
る。Therefore, the SiH ₄ gas is prevented from being excessively consumed and depleted as compared with the NH ₃ gas. Further, an intermediate such as aminosilane has a high reaction activity, a large migration on the silicon wafer W, and excellent fixability or adhesion, so that the reaction rate of the formation reaction of silicon nitride is high, The deposition rate (deposition rate) of the silicon nitride film on the silicon wafer W is increased. As a result, the source gas is easily supplied onto the silicon wafer W in a state where the desired gas ratio is maintained, and the supply rate-limiting of the film forming reaction is suppressed, and the reaction rate-limiting is sufficiently increased.

【００５６】次いで、このような原料ガスの供給及びシ
リコンウェハＷの加熱を所定時間実施して所望の膜厚の
シリコン窒化膜を形成した後、シャワーヘッド４へのＮ
Ｈ₃ガス及びＳｉＨ₄ガスの供給を停止して成膜を終了す
る。それから、必要に応じてチャンバ２内に残留するガ
スをパージした後、シリコン窒化膜が形成されたシリコ
ンウェハＷをチャンバ２の外部へ搬出する。Next, the supply of the raw material gas and the heating of the silicon wafer W are performed for a predetermined time to form a silicon nitride film having a desired film thickness.
The supply of the H ₃ gas and the SiH ₄ gas is stopped to terminate the film formation. Then, after purging the gas remaining in the chamber 2 as necessary, the silicon wafer W on which the silicon nitride film is formed is carried out of the chamber 2.

【００５７】このように構成されたＣＶＤ装置１及びそ
れを用いた本発明の膜形成方法によれば、式（１）叉は
式（２）で表される関係を満たすように設けられたキャ
ビティ部Ｓｃを有するシャワーヘッド４を用いるので、
キャビティ部Ｓｃの熱的な絶縁性が高められ、キャビテ
ィ部Ｓｃ内に供給された原料ガスが十分に且つ短時間に
加熱される。これにより、ガス温度が高めらた原料ガス
がシリコンウェハＷ上に供給されるので、ＮＨ₃ガスの
分解が促進される。According to the CVD apparatus 1 configured as described above and the film forming method of the present invention using the same, the cavity provided so as to satisfy the relationship represented by the equation (1) or (2). Since the shower head 4 having the portion Sc is used,
The thermal insulation of the cavity Sc is improved, and the source gas supplied into the cavity Sc is sufficiently and quickly heated. As a result, the source gas whose gas temperature has been increased is supplied onto the silicon wafer W, so that the decomposition of the NH ₃ gas is promoted.

【００５８】その結果、Ｓｉアイマーの生成が抑えられ
且つ反応律速性が高められるので、シリコンウェハＷ上
に疎密差を有する素子パターン等が形成されていても、
パターン密度が高く表面積が大きい部位へ原料ガスを十
分に供給できる。よって、成膜速度のマイクロローディ
ングの発生を十分に抑制でき、膜厚の微視的な均一性に
優れたシリコン窒化膜の成膜が可能となる。また、ＮＨ
₃ガスの分解を促進するために、シリコンウェハＷ上で
の原料ガスの滞留時間を調節するといった操作が不要で
あるので、成膜処理における制御性を向上できる利点が
ある。As a result, the generation of Si immers is suppressed and the rate control of the reaction is enhanced, so that even if an element pattern or the like having a difference in density is formed on the silicon wafer W,
The source gas can be sufficiently supplied to a portion having a high pattern density and a large surface area. Therefore, it is possible to sufficiently suppress the occurrence of microloading of the film forming speed, and to form a silicon nitride film having excellent microscopic uniformity of the film thickness. Also, NH
_Since there is no need to adjust the residence time of the source gas on the silicon wafer W in order to promote the decomposition of the _three gases, there is an advantage that controllability in the film forming process can be improved.

【００５９】さらに、式（４）で表されるように、側壁
４１の厚さＴｓがフェイスプレート４５の厚さＴｆより
も薄くされると、キャビティ部Ｓｃの熱的な絶縁性が更
に高められ、キャビティ部Ｓｃ内に供給された原料ガス
が一層十分に且つ更に短時間に加熱される。よって、Ｎ
Ｈ₃ガスの分解がより促進されるので、Ｓｉアイマーの
生成が抑えられると共に、アミノシラン等の中間体の生
成量が増大し且つ反応律速性が一層高められる。したが
って、成膜速度のマイクロローディングをより改善する
ことが可能となる。Further, when the thickness Ts of the side wall 41 is smaller than the thickness Tf of the face plate 45 as expressed by the equation (4), the thermal insulation of the cavity Sc is further enhanced. The source gas supplied into the cavity Sc is heated more sufficiently and in a shorter time. Therefore, N
Since the decomposition of the H ₃ gas is further promoted, the production of Si immers is suppressed, the production amount of an intermediate such as aminosilane is increased, and the reaction rate-limiting property is further enhanced. Therefore, it is possible to further improve the microloading of the film forming speed.

【００６０】またさらに、筐体壁が式（１）叉は式
（２）で表される関係を満たすので、キャビティ部Ｓｃ
に流入した原料ガスの流速が十分に緩和される程に、キ
ャビティ部Ｓｃの拡散容積を増大できる。よって、キャ
ビティ部Ｓｃにおける原料ガスの内圧が平均化され易く
なる。したがって、フェイスプレート４５の複数の貫通
孔４５ａからシリコンウェハＷに向かって流出する原料
ガスの噴出速度が孔位置によって異なることが防止され
る。Further, since the housing wall satisfies the relationship represented by the expression (1) or (2), the cavity Sc
The diffusion volume of the cavity Sc can be increased so that the flow velocity of the source gas flowing into the cavity is sufficiently reduced. Therefore, the internal pressure of the source gas in the cavity Sc is easily averaged. Therefore, the ejection speed of the source gas flowing out from the plurality of through holes 45a of the face plate 45 toward the silicon wafer W is prevented from being different depending on the hole position.

【００６１】その結果、噴出速度の差異に起因して、シ
リコンウェハＷの例えば中心部上と周縁部上とで原料ガ
スの供給量（供給速度）が異なることを抑止でき、シリ
コン窒化膜の厚さがシリコンウェハＷの中心部と周縁部
とで異なるといった巨視的な膜厚の不均一化を抑制でき
る。As a result, it is possible to suppress a difference in the supply amount (supply speed) of the raw material gas, for example, on the center portion and on the peripheral portion of the silicon wafer W due to the difference in the ejection speed, and the thickness of the silicon nitride film is reduced. Macroscopic unevenness of the film thickness, such as a difference between the central portion and the peripheral portion of the silicon wafer W.

【００６２】また、これにより、ガス供給部３０からの
原料ガス及びキャリアガス等の全供給流量を上述の５ｓ
ｌｍといった大流量とした場合にも、シリコン窒化膜の
膜厚の巨視的な不均一化を十分に防止できる。よって、
供給流量の増大によって成膜反応の供給律速性を更に抑
制でき、成膜速度のマイクロローディングの発生をより
一層抑えつつ、成膜速度を増大させて成膜効率を向上で
きるといった利点がある。Further, the total supply flow rate of the raw material gas and the carrier gas from the gas supply unit 30 is set to 5 seconds as described above.
Even when the flow rate is as large as lm, macroscopic unevenness of the thickness of the silicon nitride film can be sufficiently prevented. Therefore,
By increasing the supply flow rate, there is an advantage that the supply rate-determining property of the film forming reaction can be further suppressed, and the film forming rate can be increased and the film forming efficiency can be improved while further suppressing the occurrence of micro loading of the film forming rate.

【００６３】しかも、本発明者らの研究によれば、原料
ガス及びキャリアガス等の全供給流量を上述の５ｓｌｍ
以上とした場合、シリコンウェハＷ上にゲート電極等の
凸部が形成されているときに、その凸部の側壁（side-w
all）上でのマイクロローディングを格別に改善できる
ことが確認された。また、チャンバ２内の圧力（成膜圧
力）を２０〜６０ｋＰａとした場合にも、マイクロロー
ディングをより確実に改善し得ることが判明した。Further, according to the study of the present inventors, the total supply flow rate of the raw material gas, the carrier gas and the like was set to 5 slm as described above.
In the case described above, when a protrusion such as a gate electrode is formed on the silicon wafer W, the side wall (side-w
all) It was confirmed that the microloading on the above can be particularly improved. It was also found that the microloading could be more reliably improved even when the pressure in the chamber 2 (film formation pressure) was 20 to 60 kPa.

【００６４】さらに、式（３）で表されるように、キャ
ビティ部Ｓｃの内高ＧをシリコンウェハＷの直径の１／
１０以上としているので、キャビティ部Ｓｃ内での原料
ガスの流速緩和が更に改善され、原料ガスの拡散をより
十分に行うことができる。よって、フェイスプレート４
５の孔位置に拘わらず、大口径を有するシリコンウェハ
Ｗ上への原料ガスの供給をより一層均質化（均一化）す
ることが可能となる。Further, as represented by the equation (3), the inner height G of the cavity Sc is set to 1 / the diameter of the silicon wafer W.
Since it is set to 10 or more, relaxation of the flow velocity of the source gas in the cavity Sc is further improved, and the source gas can be more sufficiently diffused. Therefore, face plate 4
Regardless of the position of the hole 5, the supply of the source gas onto the silicon wafer W having a large diameter can be further homogenized (uniform).

【００６５】なお、上述した実施形態では、反応ガスと
してＮＨ₃ガスとＳｉＨ₄ガスとを用い、シリコン窒化膜
を形成する場合を例示した。この成膜プロセスは、成膜
速度のマイクロローディングが顕著となる傾向にあり、
本発明のガス導入装置並びに本発明の成膜装置及び方法
が極めて有効なプロセスである。しかし、原料ガスは、
これらには限定されず、例えば、ＳｉＨ₄ガスの代り
に、ジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）ガス等の高次シラン類、Ｓｉ
Ｃｌ₂Ｈ₂ガス等のハロゲン化シラン系ガス等の他のシラ
ン系ガスを、単独で、叉は二種以上混合して用いてもよ
い。また、メチルアルミ等の有機金属ガス、塩化タンタ
ル等の金属ハロゲン化物ガス等と、ＮＨ₃ガスを用いた
窒化膜の形成にも本発明は有用である。In the above-described embodiment, the case where the silicon nitride film is formed using NH ₃ gas and SiH ₄ gas as the reaction gas has been exemplified. In this film forming process, micro loading of the film forming speed tends to be remarkable,
The gas introducing apparatus of the present invention and the film forming apparatus and method of the present invention are extremely effective processes. However, the source gas is
The present invention is not limited to these. For example, instead of SiH ₄ gas, higher order silanes such as disilane (Si ₂ H ₆ ) gas, Si
Another silane-based gas such as a halogenated silane-based gas such as Cl ₂ H ₂ gas may be used alone or in combination of two or more. The present invention is also useful for forming a nitride film using an organic metal gas such as methyl aluminum, a metal halide gas such as tantalum chloride, and an NH ₃ gas.

【００６６】[0066]

【実施例】以下、本発明に係る具体的な実施例について
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。EXAMPLES Hereinafter, specific examples according to the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

【００６７】〈実施例１〉図１に示すＣＶＤ装置１と同
様の構成を有する成膜装置を使用し、原料ガスとしてＮ
Ｈ₃ガス及びＳｉＨ₄ガスを用い、上述した本発明の成膜
方法と同様にして、素子パターンが形成された８インチ
径のシリコンウェハ上にシリコン窒化膜を形成した。ま
た、ＣＶＤ装置１のシャワーヘッド４の形状及び設置パ
ラメータは、キャビティ部Ｓｃの内高Ｇを４８ｍｍ、距
離Ｄを７５０ｍｉｌｓ（１９ｍｍ）、フェイスプレート
４５の厚さＴｆを１０ｍｍ、側壁４１の厚さＴｓを１ｍ
ｍとした。成膜条件を以下に示す。Example 1 A film forming apparatus having the same structure as the CVD apparatus 1 shown in FIG.
Using a H ₃ gas and a SiH ₄ gas, a silicon nitride film was formed on an 8-inch diameter silicon wafer on which an element pattern had been formed in the same manner as in the above-described film forming method of the present invention. The shape and installation parameters of the shower head 4 of the CVD apparatus 1 are as follows: the inner height G of the cavity Sc is 48 mm, the distance D is 750 mils (19 mm), the thickness Tf of the face plate 45 is 10 mm, and the thickness Ts of the side wall 41 is Ts. 1m
m. The film forming conditions are shown below.

【００６８】・成膜温度：７５０℃ ・チャンバ内圧力：３００Ｔｏｒｒ ・ＮＨ₃ガス流量：４０００ｓｃｃｍ ・ＳｉＨ₄ガス流量：７，８，９，１１，１３，１５ｓ
ｃｃｍ ・Ｎ₂ガス（キャリア）流量：３０００ｓｃｃｍ ・Ｎ₂ガス（バックサイドパージ）流量：８０００ｓｃ
ｃｍFilm forming temperature: 750 ° C. Chamber pressure: 300 Torr NH ₃ gas flow rate: 4000 sccm SiH ₄ gas flow rate: 7, 8, 9, 11, 13, 15 s
ccm ・ N ₂ gas (carrier) flow rate: 3000 sccm ・ N ₂ gas (backside purge) flow rate: 8000 sc
cm

【００６９】〈実施例２〉ＳｉＨ₄ガスに対するＮＨ₃ガ
スの流量比を５００とし、ＮＨ₃ガス及びＮ₂ガス（キャ
リア）の合計流量を７０００ｓｃｃｍとしつつ、ＳｉＨ
₄ガス流量を４，６，８，１２ｓｃｃｍとしたこと以外
は、実施例１と同様にして成膜を実施した。Embodiment 2 The flow rate ratio of NH ₃ gas to SiH ₄ gas was set to 500, and the total flow rate of NH ₃ gas and N ₂ gas (carrier) was set to 7000 sccm.
₄ Film formation was performed in the same manner as in Example 1 except that the gas flow rates were set at _{4, 6, 8,} and 12 sccm.

【００７０】〈実施例３〉ＳｉＨ₄ガス流量を４〜２４
ｓｃｃｍ、ＮＨ₃ガス流量を２〜１２ｓｌｍの範囲内で
変化させ、ＳｉＨ₄ガスに対するＮＨ₃ガスの流量比を５
００としつつ、ＳｉＨ₄ガス、ＮＨ₃ガス及びＮ₂ガス
（キャリア）の合計流量を３．５〜２０．１ｓｌｍとし
たこと以外は、実施例１と同様にして成膜を実施した。<Embodiment 3> The flow rate of SiH ₄ gas was ₄ to 24.
sccm, the flow rate of NH ₃ gas was changed within the range of 2 to 12 slm, and the flow rate ratio of NH ₃ gas to SiH ₄ gas was 5
The film formation was performed in the same manner as in Example 1 except that the total flow rate of the SiH ₄ gas, the NH ₃ gas, and the N ₂ gas (carrier) was set to 3.5 to 20.1 slm.

【００７１】〈実施例４〉ＳｉＨ₄ガス流量を１１ｓｃ
ｃｍとし、チャンバ内圧力を１５０，２００，２５０，
３００，３５０Ｔｏｒｒとしたこと以外は、実施例１と
同様にして成膜を実施した。<Embodiment 4> The flow rate of SiH ₄ gas was set to 11 sc
cm, and the pressure in the chamber is 150, 200, 250,
A film was formed in the same manner as in Example 1 except that the pressure was set to 300 and 350 Torr.

【００７２】〈実施例５〉ＳｉＨ₄ガス流量を２４ｓｃ
ｃｍとし、ＮＨ₃ガス流量を１２０００ｓｃｃｍとし、
Ｎ₂ガス（キャリア）を９０００ｓｃｃｍとし、チャン
バ内圧力を２５０，３００，３５０，４００，４５０Ｔ
ｏｒｒとしたこと以外は、実施例１と同様にして成膜を
実施した。<Embodiment 5> The flow rate of SiH ₄ gas was set to 24 sc
cm, the NH ₃ gas flow rate is 12000 sccm,
The N ₂ gas (carrier) was set to 9000 sccm, and the pressure in the chamber was set to 250, 300, 350, 400, and 450 T.
A film was formed in the same manner as in Example 1 except that or was changed to orr.

【００７３】〈実施例６〉ＳｉＨ₄ガス流量を１１〜３
７ｓｃｃｍの範囲内で変化させ、チャンバ内圧力を３０
０Ｔｏｒｒとしたこと以外は、実施例５と同様にして成
膜を実施した。<Embodiment 6> The flow rate of SiH ₄ gas was set to 11 to 13.
The pressure in the chamber was changed to 30 sccm and the pressure in the chamber was changed to 30 sccm.
A film was formed in the same manner as in Example 5 except that the pressure was set to 0 Torr.

【００７４】〈実施例７〉チャンバ内圧力を４５０Ｔｏ
ｒｒとしたこと以外は、実施例６と同様にして成膜を実
施した。<Embodiment 7> The pressure in the chamber was 450 To
A film was formed in the same manner as in Example 6, except that rr was set.

【００７５】〈比較例１〜３〉成膜装置として、シャワ
ーヘッドのキャビティ部の内高Ｇが５．５ｍｍ、フェイ
スプレートの厚さＴｆが１０ｍｍ、側壁部の厚さＴｓが
２１ｍｍのものを用い、ＳｉＨ₄ガスの流量を４，６，
８，１０，１２ｓｃｃｍとして、チャンバ内圧力を２０
０（比較例１），３００（比較例２），４００（比較例
３）Ｔｏｒｒとしたこと以外は、実施例１と同様にして
成膜を実施した。<Comparative Examples 1 to 3> As a film forming apparatus, a shower head having an inner height G of 5.5 mm, a face plate thickness Tf of 10 mm, and a side wall thickness Ts of 21 mm was used. , The flow rate of the SiH ₄ gas is 4, 6,
At 8, 10, 12 sccm, the pressure in the chamber was 20
0 (Comparative Example 1), 300 (Comparative Example 2), 400 (Comparative Example 3) A film was formed in the same manner as in Example 1 except that Torr was used.

【００７６】〈成膜速度のマイクロローディングの評
価〉実施例１〜７及び比較例１〜３によりシリコン窒化
膜を形成せしめたシリコンウェハについて、素子パター
ンの疎密が異なる部位におけるシリコン窒化膜の膜厚を
断面ＳＥＭ観察によって測長した。これらの膜厚実測値
から成膜速度のマイクロローディング効果を評価した。<Evaluation of Microloading of Film Deposition Rate> For the silicon wafer on which the silicon nitride film was formed according to Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3, Was measured by cross-sectional SEM observation. The microloading effect of the film formation rate was evaluated from the measured values of these film thicknesses.

【００７７】図２は、成膜速度のマイクロローディング
の評価指標に係るシリコンウェハの断面状態を示す摸式
図であり、シリコン窒化膜を成膜している状態の一例を
概略的に示す図である。同図において、成膜前のシリコ
ンウェハは、酸化膜１０２及びゲート部１０３で構成さ
れるパターンがシリコン基層１０１上に形成されたもの
であり、その上にシリコン窒化膜１０４が成膜される。
また、領域Ａは、パターン密度が疎な部位（言わばオー
プンスペース）であり、領域Ｂは、パターン密度が密な
部位である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional state of a silicon wafer according to an evaluation index of microloading of a film forming speed, and is a diagram schematically showing an example of a state in which a silicon nitride film is formed. is there. In the figure, a silicon wafer before film formation has a pattern composed of an oxide film 102 and a gate portion 103 formed on a silicon base layer 101, and a silicon nitride film 104 is formed thereon.
The area A is a part with a low pattern density (open space), and the area B is a part with a high pattern density.

【００７８】そして、ゲート部１０３間の底壁上におけ
る成膜速度のマイクロローディングを下記式（１３）； Ｄ_iff（bottom）＝（Ｄａ−Ｄｂ）／Ｄａ×１００ …（１３）、 で表される指標を用いて評価し、ゲート部１０３側壁上
における成膜速度のマイクロローディングを下記式（１
４）； Ｄ_iff（side-wall）＝（Ｔａ−Ｔｂ）／Ｔａ×１００ …（１４）、 で表される指標を用いて評価した。The microloading of the deposition rate on the bottom wall between the gate portions 103 is expressed by the following equation (13): _Diff (bottom) = (Da−Db) / Da × 100 (13) The microloading of the deposition rate on the side wall of the gate portion 103 is evaluated using the following formula (1).
4); _Diff (side-wall) = (Ta−Tb) / Ta × 100 (14)

【００７９】式中、Ｄ_iffは成膜速度のマイクロローデ
ィング効果を表す指標（％）を示し、Ｄａはパターン密
度が疎な部位に堆積したシリコン窒化膜部１０４ａの底
壁厚さを示し、Ｄｂはパターン密度が密な底壁部位に堆
積したシリコン窒化膜部１０４ｂの底壁厚さを示す。ま
た、Ｔａはパターン密度が疎な部位に堆積したシリコン
窒化膜部１０４ａの側壁厚さを示し、Ｔｂはパターン密
度が密な部位に堆積したシリコン窒化膜部１０４ｂの側
壁厚さを示す。これらの指標Ｄ_iffが小さいほどマクロ
ローディングの程度が小さく、成膜性に優れることを示
すものである。In the equation, _Diff indicates an index (%) indicating the microloading effect of the film forming speed, Da indicates the thickness of the bottom wall of the silicon nitride film portion 104a deposited on a portion having a low pattern density, and Db indicates the thickness. Indicates the bottom wall thickness of the silicon nitride film portion 104b deposited on the bottom wall portion having a high pattern density. Ta indicates the thickness of the side wall of the silicon nitride film portion 104a deposited at the portion where the pattern density is low, and Tb indicates the thickness of the side wall of the silicon nitride film portion 104b deposited at the portion where the pattern density is high. The smaller these indices _Diff are, the smaller the degree of _macroloading is, and the more excellent the film-forming property is.

【００８０】図３は、実施例１で成膜を施したシリコン
ウェハについて評価した指標Ｄ_iffのＳｉＨ₄ガス分圧に
対する変化を示すグラフである。菱形及び四角で表した
シンボルは、それぞれＤ_iff(bottom)及びＤ_iff(side-wa
ll)を示し、曲線ＬＥ１，ＳＤ１は、それらを滑らかに
結んだ目安線である（図３〜９において同様とする）。
これらの結果より、いずれのＳｉＨ₄ガス流量に対して
も、Ｄ_iffは、bottomが１８％以下、side-wallが１４％
以下であり、ＳｉＨ₄ガスとＮＨ₃ガスとの流量比の広い
範囲で、マイクロローディングが十分に低く抑えられる
ことが確認された。FIG. 3 is a graph showing the change in the index _Diff evaluated with respect to the SiH ₄ gas partial pressure for the silicon wafer on which the film was formed in Example 1. The symbols represented by diamonds and squares are D _iff (bottom) and D _iff (side-wa
ll), and the curves LE1 and SD1 are reference lines smoothly connecting them (the same applies to FIGS. 3 to 9).
These results, for any SiH ₄ gas flow rate, D _iff is, bottom 18% or less, side-wall 14%
It was as follows, and it was confirmed that microloading was sufficiently suppressed in a wide range of the flow rate ratio between the SiH ₄ gas and the NH ₃ gas.

【００８１】図４は、実施例２で成膜を施したシリコン
ウェハについて評価した指標Ｄ_iffのＳｉＨ₄ガス流量に
対する変化を示すグラフである。この結果より、Ｄ_iff
は、bottomが２２％以下、side-wallが１２％以下であ
り、ＳｉＨ₄ガスに対するＮＨ ₃ガスの流量比を５００で
一定とした実施例２の条件においても、マイクロローデ
ィングの改善が認められた。また、図４より、原料ガス
の流量比が一定の条件では、Ｄ_iffの原料ガスの流量に
対する依存性が示唆され、実施例２の条件では、ＳｉＨ
₄ガス流量が６ｓｃｃｍ以上であると、マイクロローデ
ィングの改善効果が特に顕著となることが判明した。FIG. 4 shows the silicon film formed in Example 2.
Index D evaluated for wafer_iffSiH_FourFor gas flow
It is a graph which shows the change with respect to. From this result, D_iff
Means that the bottom is 22% or less and the side-wall is 12% or less
, SiH_FourNH for gas _ThreeGas flow ratio at 500
Even under the condition of Example 2 in which the constant
An improvement in the lighting was observed. Also, from FIG.
Under the condition that the flow ratio of_iffSource gas flow rate
And the conditions of Example 2 indicate that SiH
_FourWhen the gas flow rate is 6 sccm or more, micro load
It has been found that the effect of improving the ringing is particularly remarkable.

【００８２】図５は、実施例３で成膜を施したシリコン
ウェハについて評価した指標Ｄ_iffの全流量（バックサ
イドパージガスを除く）に対する変化を示すグラフであ
る。これより、Ｄ_iff（bottom）は全流量の全範囲にわ
たって１９％以下を示した。また、Ｄ_iff（side-wall）
は２０％以下を示し、特に全流量が５ｓｌｍ以上では１
０％を下回り、更に８ｓｌｍ以上では５％以下が実現さ
れることが確認された。これらの結果より、全流量を好
ましくは５ｓｌｍ以上、より好ましくは８ｓｌｍ以上と
したときの優位性が判明した。FIG. 5 is a graph showing a change in the index _Diff for the silicon wafer on which the film was formed in Example 3 with respect to the total flow rate (excluding the backside purge gas). Thus, the _Diff (bottom) was less than 19% over the entire flow rate range. _Diff (side-wall)
Indicates 20% or less, especially 1% when the total flow rate is 5 slm or more.
It was confirmed that the value was lower than 0%, and that the value was 5% or less at 8 slm or more. From these results, the superiority when the total flow rate was preferably 5 slm or more, more preferably 8 slm or more was found.

【００８３】図６及び７は、それぞれ実施例４及び５で
成膜を施したシリコンウェハについて評価した指標Ｄ
_iffのチャンバ内圧力に対する変化を示すグラフであ
る。これより、実施例４の流量条件では、チャンバ内圧
力を１５０Ｔｏｒｒ以上と高くしても、Ｄ_iff（botto
m）が２１％、Ｄ_iff（side-wall）が１５％以下を達成
できることが判明した。また、実施例４の条件において
は、チャンバ内圧力が好ましくは１５０〜４５０Ｔｏｒ
ｒ程度、より好ましくは２００〜４００Ｔｏｒｒ程度で
あれば、マイクロローディングの改善効果を確実に得易
いことが確認された。また、実施例５の結果からも同様
な傾向が想到でき、特にチャンバ内圧力が３００Ｔｏｒ
ｒ近傍のときには、Ｄ_iff（side-wall）が２％を下回る
といった顕著な効果が発現することが確認された。FIGS. 6 and 7 show the indices D evaluated for the silicon wafers formed in Examples 4 and 5, respectively.
₆ is a graph showing a change in _iff with respect to a pressure in a chamber. From this, the flow rate conditions of Example 4, even by increasing the pressure inside the chamber and above 150 Torr, D _iff (botto
m) of 21% and _Diff (side-wall) of 15% or less. Further, under the conditions of Example 4, the pressure in the chamber is preferably 150 to 450 Torr.
It was confirmed that the effect of improving microloading can be easily and reliably obtained at about r, more preferably about 200 to 400 Torr. A similar tendency can be conceived from the results of Example 5, especially when the pressure in the chamber is 300 Torr.
In the vicinity of r, it was confirmed that a remarkable effect such as a difference ( _Diff (side-wall)) of less than 2% was exhibited.

【００８４】図８及び９は、それぞれ実施例６及び７で
成膜を施したシリコンウェハについて評価した指標Ｄ
_iffのＳｉＨ₄ガス流量に対する変化を示すグラフであ
る。これらより、チャンバ内圧力が３００Ｔｏｒｒと４
５０Ｔｏｒｒでは、ＳｉＨ₄ガス流量に対するＤ_iffの傾
向に若干差異が認められるものの、特にside-wallに対
する改善効果に優れることが確認された。FIGS. 8 and 9 show the indices D evaluated for the silicon wafers formed in Examples 6 and 7, respectively.
₅ is a graph showing a change in _iff with respect to the flow rate of SiH ₄ gas. From these, the pressure in the chamber was 300 Torr and 4
At 50 Torr, although a slight difference was observed in the tendency of _Diff with respect to the flow rate of the SiH ₄ gas, it was confirmed that the effect of improving the side-wall was particularly excellent.

【００８５】図１０は、比較例１〜３で成膜を施したシ
リコンウェハについて評価した指標Ｄ_iff（bottom）の
ＳｉＨ₄ガス分圧に対する変化を示すグラフであり、図
１１は、同じくＤ_iff（side-wall）のＳｉＨ₄ガス分圧
に対する変化を示すグラフである。図１０及び１１よ
り、比較例１〜３では、Ｄ_iff（botom）及びＤ_iff（sid
e-wall）がそれぞれ２０％程度及び１０％程度を示す場
合があるものの、先に示した実施例の結果と比較する
と、マイクロローディングの抑制効果が必ずしも十分と
は認められない。[0085] Figure 10 is a graph showing changes with respect to SiH ₄ gas partial pressure indicator D _iff of evaluating silicon wafers subjected to film deposition in Comparative Examples 1 to 3 (bottom), FIG. 11, like D _iff 6 is a graph showing a change in (side-wall) with respect to a SiH ₄ gas partial pressure. 10 and 11, in Comparative Examples 1 to 3, D _iff (botom) and D _iff (sid
e-wall) may be about 20% and about 10%, respectively, but the effect of suppressing microloading is not necessarily recognized to be sufficient as compared with the results of the above-described examples.

【００８６】〈膜性状等の測定〉実施例１及び比較例４
によりシリコン窒化膜を形成せしめたシリコンウェハに
ついて、シリコン窒化膜の膜厚を測定した。この膜厚測
定は、周辺部３ｍｍ排除、４９点円形測定条件において
行った。また、得られた膜厚測定結果に基づいて、成膜
速度を算出した。さらに、エリプソメータ（Ellipsomet
er：ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製、ＵＶ１２８０ＳＥ、使
用波長２５０〜７５０ｎｍ）を用い、シリコン窒化膜の
屈折率測定をウェハ表面の９箇所に対して実施し、それ
らの測定値の平均値を算出した。<Measurement of Film Properties, etc.> Example 1 and Comparative Example 4
The thickness of the silicon nitride film was measured on the silicon wafer on which the silicon nitride film had been formed. This film thickness measurement was performed under the conditions of a circular measurement of 49 points excluding 3 mm at the peripheral portion. Further, the film forming speed was calculated based on the obtained film thickness measurement results. In addition, the ellipsometer (Ellipsomet)
er: KLA-Tencor, UV1280SE, wavelength used: 250 to 750 nm), the refractive index of the silicon nitride film was measured at nine locations on the wafer surface, and the average of the measured values was calculated.

【００８７】図１２は、実施例１及び比較例２で成膜を
施したシリコンウェハについて評価した成膜速度のＳｉ
Ｈ₄ガス流量に対する変化を示すグラフである。図中、
黒塗りの菱形、及び、白抜き三角で表したシンボルが、
それぞれ実施例１及び比較例２の結果を示し、曲線ＧＲ
１，ＧＲ２は、それぞれを滑らかに結んだ目安線であ
る。これらより、原料ガス流量が同一の条件において、
比較例２に比して実施例１の成膜速度が有意に大きいこ
とが確認され、この傾向はＳｉＨ₄ガス流量の図示範囲
内において系統的であることが判明した。FIG. 12 is a graph showing the relationship between the film formation rate of the silicon wafers formed in Example 1 and Comparative Example 2,
6 is a graph showing a change with respect to a H ₄ gas flow rate. In the figure,
Symbols represented by black diamonds and white triangles
The results of Example 1 and Comparative Example 2 are shown, and the curve GR
1 and GR2 are reference lines that smoothly connect the two. From these, under the same raw gas flow rate conditions,
It was confirmed that the film forming rate of Example 1 was significantly higher than that of Comparative Example 2, and this tendency was found to be systematic within the indicated range of the SiH ₄ gas flow rate.

【００８８】図１３は、実施例１及び比較例２で成膜を
施したシリコンウェハについて評価した屈折率ＲＩのＳ
ｉＨ₄ガス流量に対する変化を示すグラフである。図
中、黒塗りの四角、及び、白抜き丸で表したシンボル
が、それぞれ実施例１及び比較例２の結果を示し、曲線
ＲＩ１，ＲＩ２は、それぞれを滑らかに結んだ目安線で
ある。これらより、原料ガス流量が同一の条件におい
て、比較例２に比して実施例１の屈折率ＲＩの値が小さ
い傾向にあることが確認された。FIG. 13 is a graph showing the relationship between the refractive index RI and the S of the silicon wafers formed in Example 1 and Comparative Example 2.
iH is a graph showing a change with respect to ₄ gas flow rate. In the drawing, symbols represented by black squares and white circles indicate the results of Example 1 and Comparative Example 2, respectively, and the curves RI1 and RI2 are reference lines that smoothly connect the respective lines. From these, it was confirmed that the value of the refractive index RI of Example 1 tended to be smaller than that of Comparative Example 2 under the same raw material gas flow rate.

【００８９】これは、シリコン窒化膜中の窒素原子の濃
度が高いことを示しており、シリコンウェハＷ上の気相
反応において、Ｓｉアイマーの生成が抑制され、その代
りに窒素原子を含むアミノシラン等の中間体の生成が促
進されたことを示すものと考えられる。また、実施例１
では、ＳｉＨ₄ガス流量が増大するにつれてシリコン窒
化膜の屈折率ＲＩが一旦低下し、ＳｉＨ₄ガス流量が更
に増大すると屈折率ＲＩが顕著に増大する傾向にあるこ
とが確認された。これより、ＳｉＨ₄ガス流量の割合を
ある程度高めると、マイクロローディングを改善しつ
つ、シリコン窒化膜のストイキオメトリーをも改善し得
る、つまり、シリコン窒化膜の組成比を化学量論的な組
成比により近づけ得ることが判明した。This indicates that the concentration of nitrogen atoms in the silicon nitride film is high. In the gas phase reaction on the silicon wafer W, generation of Si immers is suppressed, and instead, aminosilane or the like containing nitrogen atoms is used. This is considered to indicate that the formation of the intermediate was promoted. Example 1
In, SiH ₄ decreases the refractive index RI of the silicon nitride film once as the gas flow rate is increased, SiH ₄ gas flow rate was confirmed that there is a tendency that the refractive index RI is increased significantly and further increases. Thus, when the ratio of the flow rate of the SiH ₄ gas is increased to some extent, the stoichiometry of the silicon nitride film can be improved while the microloading is improved. That is, the composition ratio of the silicon nitride film is changed to the stoichiometric composition ratio. Has been found to be more accessible.

【００９０】[0090]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によるガス導
入装置、成膜装置及び方法によれば、ＣＶＤ法によって
基体上に薄膜を形成する際に、成膜速度の低下を抑えつ
つ、膜厚に巨視的な不均一が発生することを防止できる
共に、成膜速度のマイクロローディングを抑えて膜厚の
微視的な不均一性をも十分に改善することが可能とな
る。As described above, according to the gas introducing apparatus, the film forming apparatus and the method according to the present invention, when forming a thin film on a substrate by the CVD method, the film thickness can be suppressed while suppressing the film forming rate from decreasing. In addition, it is possible to prevent the occurrence of macroscopic non-uniformity, and it is possible to sufficiently improve the microscopic non-uniformity of the film thickness by suppressing the microloading of the film forming speed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明によるガス導入装置を備える本発明の成
膜装置の好適な一実施形態を模式的に示す断面図（一部
構成図）である。FIG. 1 is a cross-sectional view (a partial configuration diagram) schematically showing a preferred embodiment of a film forming apparatus of the present invention including a gas introducing device according to the present invention.

【図２】成膜速度のマイクロローディングの評価指標に
係るシリコンウェハの断面状態を示す摸式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional state of a silicon wafer according to an evaluation index of microloading of a film forming speed.

【図３】実施例１で成膜を施したシリコンウェハについ
て評価した指標Ｄ_iffのＳｉＨ₄ガス分圧に対する変化を
示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a change in an index _Diff evaluated with respect to a SiH ₄ gas partial pressure for a silicon wafer on which a film is formed in Example 1.

【図４】実施例２で成膜を施したシリコンウェハについ
て評価した指標Ｄ_iffのＳｉＨ₄ガス流量に対する変化を
示すグラフである。4 is a graph showing a change in an index _Diff with respect to a SiH ₄ gas flow rate evaluated for a silicon wafer on which a film is formed in Example 2. FIG.

【図５】実施例３で成膜を施したシリコンウェハについ
て評価した指標Ｄ_iffの全流量（バックサイドパージガ
スを除く）に対する変化を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing changes in an index _Diff evaluated with respect to a total flow rate (excluding a backside purge gas) for a silicon wafer on which a film is formed in Example 3.

【図６】実施例４で成膜を施したシリコンウェハについ
て評価した指標Ｄ_iffのチャンバ内圧力に対する変化を
示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a change in an index _Diff evaluated with respect to an in-chamber pressure for a silicon wafer on which a film is formed in Example 4.

【図７】実施例５で成膜を施したシリコンウェハについ
て評価した指標Ｄ_iffのチャンバ内圧力に対する変化を
示すグラフである。FIG. 7 is a graph showing a change in an index _Diff with respect to a pressure in a chamber evaluated for a silicon wafer on which a film is formed in Example 5.

【図８】実施例６で成膜を施したシリコンウェハについ
て評価した指標Ｄ_iffのＳｉＨ₄ガス流量に対する変化を
示すグラフである。8 is a graph showing a change in an index _Diff evaluated with respect to a flow rate of a SiH ₄ gas for a silicon wafer on which a film is formed in Example 6. FIG.

【図９】実施例７で成膜を施したシリコンウェハについ
て評価した指標Ｄ_iffのＳｉＨ₄ガス流量に対する変化を
示すグラフである。9 is a graph showing a change in an index _Diff with respect to a SiH ₄ gas flow rate evaluated for a silicon wafer on which a film is formed in Example 7. FIG.

【図１０】比較例１〜３で成膜を施したシリコンウェハ
について評価した指標Ｄ_iff（bottom）のＳｉＨ₄ガス分
圧に対する変化を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a change in an index _Diff (bottom) with respect to a SiH ₄ gas partial pressure, which is evaluated for silicon wafers formed in Comparative Examples 1 to 3.

【図１１】比較例１〜３で成膜を施したシリコンウェハ
について評価した指標Ｄ_iff（side-wall）のＳｉＨ₄ガ
ス分圧に対する変化を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a change in an index _Diff (side-wall) with respect to a SiH ₄ gas partial pressure, which was evaluated for silicon wafers formed in Comparative Examples 1 to 3.

【図１２】実施例１及び比較例２で成膜を施したシリコ
ンウェハについて評価した成膜速度のＳｉＨ₄ガス流量
に対する変化を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing a change in a film formation rate with respect to a SiH ₄ gas flow rate evaluated for silicon wafers formed in Examples 1 and Comparative Example 2.

【図１３】実施例１及び比較例２で成膜を施したシリコ
ンウェハについて評価した屈折率ＲＩのＳｉＨ₄ガス流
量に対する変化を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing a change in the refractive index RI with respect to the flow rate of the SiH ₄ gas evaluated for the silicon wafers formed in Example 1 and Comparative Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…ＣＶＤ装置、２…チャンバ、４…シャワーヘッド
（ガス導入装置）、５…サセプタ、９…ガス供給口、３
０…ガス供給部、４０…筐体壁、４１…側壁（側壁
部）、４３…ブロッカープレート、４３ａ，４５ａ…貫
通孔、４５…フェイスプレート（底壁部）、５１…ヒー
ター（基体加熱部）、Ｓｃ…キャビティ部、Ｗ…シリコ
ンウェハ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... CVD apparatus, 2 ... chamber, 4 ... shower head (gas introduction apparatus), 5 ... susceptor, 9 ... gas supply port, 3
0: gas supply unit, 40: housing wall, 41: side wall (side wall), 43: blocker plate, 43a, 45a: through hole, 45: face plate (bottom wall), 51: heater (base heating unit) , Sc: cavity portion, W: silicon wafer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 祐二 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 中西 孝之 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 西里 洋 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 東海 暢男 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA13 AA18 BA40 CA04 CA12 EA05 FA10 JA03 JA05 JA09 KA23 KA41 LA15 5F045 AA06 AB33 AC01 AC03 AC12 AC15 AD11 AE19 AE21 AE23 AE25 BB02 DP03 DQ10 EF05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yuji Maeda 14-3 Shinzumi, Narita-shi, Chiba Pref. Nogedaira Industrial Park Applied Materials Japan Co., Ltd. Applied Materials Japan Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Nishisato 14-3 Shinsen, Narita-shi, Chiba Applied Materials Japan Co., Ltd. (72) Inventor Nobuo Tokai Niizumi, Narita-shi, Chiba 14-3 Nogedaira Industrial Park Applied Materials Japan Co., Ltd. F-term (reference) 4K030 AA06 AA13 AA18 BA40 CA04 CA12 EA05 FA10 JA03 JA05 JA09 KA23 KA41 LA15 5F045 AA06 AB33 AC01 AC03 AC12 AC15 AD11 AE19 AE21 AE23 DAE03 AE25 AE25 AE25 AE25 AE25 D03 EF05

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 基体が収容され該基体を支持する支持部
を有するチャンバと、該チャンバに接続され原料ガスを
含むガス供給部とを備え、且つ、化学的気相堆積法によ
って該基体上に薄膜が形成される成膜装置に用いられる
ガス導入装置であって、 複数の孔が設けられ且つ前記支持体に対向するように配
置される底壁部を含む筐体壁と、 該筐体壁、叉は、該筐体壁及び前記チャンバで画成さ
れ、且つ、前記原料ガスが供給されるキャビティ部と、
を備えており、 前記筐体壁が、下記式（１）； Ｖｃ＞Ｖｗ …（１）、 Ｖｃ：前記キャビティ部の容積、 Ｖｗ：前記支持部上に前記基体が支持されたときに、該
基体と前記底壁部との間のギャップ部の容積、 で表される関係を満たすように設けられたものである、
ことを特徴とするガス導入装置。An apparatus includes: a chamber in which a substrate is accommodated and having a support for supporting the substrate; a gas supply unit connected to the chamber, the source including a source gas; and a gas supply unit on the substrate by a chemical vapor deposition method. What is claimed is: 1. A gas introducing device used for a film forming apparatus for forming a thin film, comprising: a housing wall including a bottom wall portion provided with a plurality of holes and arranged to face the support; A cavity defined by the housing wall and the chamber, and supplied with the source gas;
Vc> Vw (1), Vc: the volume of the cavity portion, Vw: when the base is supported on the support portion, The volume of the gap between the base and the bottom wall, provided to satisfy the relationship represented by
A gas introduction device characterized by the above-mentioned. 【請求項２】 基体が収容され該基体を支持する支持部
を有するチャンバと、該チャンバに接続され原料ガスを
含むガス供給部とを備え、且つ、化学的気相堆積法によ
って該基体上に薄膜が形成される成膜装置に用いられる
ガス導入装置であって、 略筒状を成す側壁部と、該側壁部の一方の端部に結合さ
れており且つ前記支持部に対向するように配置されてお
り且つ複数の孔が設けられた底壁部と、を有する筐体壁
と、 該筐体壁、叉は、該筐体壁及び前記チャンバで画成され
るキャビティ部と、を備えており、 前記筐体壁が、下記式（２）； Ｇ＞Ｄ …（２）、 Ｇ：前記筐体壁の内高、 Ｄ：前記支持部上に前記基体が支持されたときに、該基
体と前記底壁部との間の距離、 で表される関係を満たすように設けられたものである、
ことを特徴とするガス導入装置。And a gas supply unit connected to the chamber and containing a source gas, wherein the chamber is provided with a support for supporting the substrate, and the substrate is provided on the substrate by a chemical vapor deposition method. What is claimed is: 1. A gas introducing device used in a film forming apparatus for forming a thin film, comprising: a substantially cylindrical side wall portion; and a side wall portion coupled to one end of the side wall portion and arranged to face the support portion. And a bottom wall provided with a plurality of holes, the housing wall, or a cavity defined by the housing wall and the chamber. G> D (2), G: inner height of the housing wall, D: the base when the base is supported on the support portion And a distance between the bottom wall portion and the bottom wall portion.
A gas introduction device characterized by the above-mentioned. 【請求項３】 前記筐体壁が、下記式（３）； Ｇ＞Ｄｗ／１０ …（３）、 Ｇ：前記筐体壁の内高、 Ｄｗ：前記基体の最大外形寸法、 で表される関係を満たすように設けられたものである、
ことを特徴とする請求項２に記載のガス導入装置。3. The case wall is represented by the following formula (3); G> Dw / 10 (3), G: inner height of the case wall, Dw: maximum outer dimension of the base. It is provided to satisfy the relationship,
The gas introduction device according to claim 2, wherein: 【請求項４】 前記筐体壁が、下記式（４）； Ｔｓ＜Ｔｆ …（４）、 Ｔｓ：前記側壁部の最小厚さ、 Ｔｆ：前記底壁部の最小厚さ、 で表される関係を満たすように設けられたものである、
ことを特徴とする請求項２叉は３に記載のガス導入装
置。4. The housing wall is represented by the following formula (4): Ts <Tf (4), Ts: minimum thickness of the side wall portion, Tf: minimum thickness of the bottom wall portion. It is provided to satisfy the relationship,
The gas introduction device according to claim 2 or 3, wherein 【請求項５】 気相堆積法によって基体上に薄膜が形成
される成膜装置であって、 前記基体が収容され該基体を支持する支持部を有するチ
ャンバと、 前記チャンバに接続されており、前記薄膜の原料ガスを
含むガス供給部と、 前記基体を所定温度に加熱する基体加熱部と、 請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス導入装置と、
を備えることを特徴とする成膜装置。5. A film forming apparatus for forming a thin film on a substrate by a vapor deposition method, comprising: a chamber containing the substrate and having a support for supporting the substrate; and a chamber connected to the chamber; A gas supply unit containing a raw material gas for the thin film, a substrate heating unit that heats the substrate to a predetermined temperature, and the gas introduction device according to any one of claims 1 to 4,
A film forming apparatus comprising: 【請求項６】 前記ガス供給部が、アンモニアガスの供
給源、及び、該アンモニアガスと反応し得るガスの供給
源を有するものである、ことを特徴とする請求項５記載
の成膜装置。6. The film forming apparatus according to claim 5, wherein the gas supply unit has a supply source of an ammonia gas and a supply source of a gas capable of reacting with the ammonia gas. 【請求項７】 気相堆積法によって基体上に薄膜を形成
せしめる成膜方法であって、 請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス導入装置を備
える成膜装置を準備する工程と、 前記ガス導入装置の前記キャビティ部に、前記薄膜の原
料ガス及び該原料ガスのキャリアガスを、全流量が５ｌ
／ｍｉｎ（ｓｌｍ）以上となるように供給するガス供給
工程と、を備えることを特徴とする成膜方法。7. A film forming method for forming a thin film on a substrate by a vapor deposition method, comprising the steps of: preparing a film forming apparatus provided with the gas introduction device according to claim 1; The raw material gas for the thin film and the carrier gas for the raw material gas are introduced into the cavity of the gas introduction device at a total flow rate of 5 l.
/ Min (slm) or more. 【請求項８】 気相堆積法によって基体上に薄膜を形成
せしめる成膜方法であって、 請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス導入装置を備
える成膜装置を準備する工程と、 前記ガス導入装置の前記キャビティ部に、前記薄膜の原
料ガス及び該原料ガスのキャリアガスを供給する際に、
前記基体の周囲の圧力を２０〜６０ｋＰａの範囲内の値
に保持する圧力調整工程と、を備えることを特徴とする
成膜方法。8. A film forming method for forming a thin film on a substrate by a vapor deposition method, comprising the steps of: preparing a film forming apparatus provided with the gas introducing device according to claim 1; When supplying the raw material gas of the thin film and the carrier gas of the raw material gas to the cavity portion of the gas introduction device,
A pressure adjusting step of maintaining a pressure around the substrate at a value within a range of 20 to 60 kPa.