JP2005072424A - シャワーヘッド及び成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】膜厚分布が均一な薄膜を形成可能なシャワーヘッドを提供する。
【解決手段】本発明のシャワーヘッド３は、放熱板３３ａ、３３ｂを有しており、放熱板３３ａ、３３ｂには放熱孔３４ａ、３４ｂが設けられている。放熱板３３ａ、３３ｂはプレート部３１と導入口２３との間に位置に配置されているため、導入口２３から原料ガスを供給すると、放熱孔３４ａ、３４ｂで囲まれた空間に原料ガスの対流が起こる。従って、成膜中にプレート部３１が昇温したとしても、原料ガスの対流によってプレート部３１の熱が他の部分に伝わるので、プレート部３１の温度分布が均一となる。プレート部３１の温度分布が均一になると、各放出口３９から放出される原料ガスの量も均一になるので、基板１５には膜厚分布が均一な薄膜が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明はガスを真空槽内部に供給するシャワーヘッドに関し、特にプラズマＣＶＤ装置に用いられるシャワーヘッドに関する。

従来より、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や、有機エレクトロルミネッサンス（ＯＬＥＤ）の絶縁膜の形成にはプラズマＣＶＤ装置のような成膜装置が用いられている。

図７の符号１０１は従来技術の成膜装置を示している。成膜装置１０１は真空槽１１１を有しており、真空槽１１１内部の天井側にはシャワーヘッド１０３が配置され、真空槽１１１内部の底壁側には基板ホルダ１１３が配置されている。

この成膜装置１０１を用いて絶縁膜を形成するには、真空排気系１１９を動作させ、真空槽１１１内部に真空雰囲気を形成した後、該真空雰囲気を維持したまま真空槽１１１内部に基板１１５を搬入し、該基板１１５を基板ホルダ１１３上に保持させる。

シャワーヘッド１０３の底壁側に向けられた面にはシャワープレート１３１が取り付けられている。シャワープレート１３１には複数の放出口１３２が設けられており、ガス供給系１２１からシャワーヘッド１０３の内部空間に原料ガスを供給すると、放出口１３２から真空槽内部１０２に原料ガスが放出される。

原料ガスを放出しながら電源装置１２５を起動し、基板ホルダ１１３と真空槽１１１とを接地電位に置いた状態でシャワーヘッド１０３に高周波電圧を印加すると、放出口１３２から放出された原料ガスが真空槽１１１の内部空間でプラズマ化する。

基板１１５は基板ホルダ１１３に内蔵された加熱ヒータによって予め所定温度に加熱されており、プラズマ化した原料ガスが基板１１５表面に到達すると、加熱によって原料ガスが反応し、基板１１５表面に原料ガスの反応性生物が析出する。例えば、原料ガスがケイ素含有ガスと、酸素含有ガスとを有する場合には、反応性生物としてシリコン酸化物が析出し、基板１１５表面にシリコン酸化膜である絶縁膜が形成される。

ＬＣＤやＯＬＥＤの絶縁膜は膜厚分布の均一さが要求されるため、膜厚を改善するためにシャワーヘッド１０３内部にリフレクタ板１３６が設けられる場合がある（特許文献１）。

リフレクタ板１３６には小径の貫通孔が多数設けられており、原料ガスはこれらの貫通孔を通過することで、シャワーヘッド１０３内部で拡散、混合される。従って、各放出口から放出される原料ガスの量が均一になるため、基板１１５到達する原料ガスの量の分布が均一になり、膜厚分布が均一な絶縁膜が形成される。

しかしながら、シャワーヘッド１０３にリフレクタ板１３６を設けても絶縁膜の膜厚分布が十分でなく、特に、大型の基板１１５を成膜するために、シャワープレート１３１を大型にすると、形成される絶縁膜の膜厚分布が悪くなるという問題があった。
特開平６−１５１４４１号公報

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、膜厚分布が均一な薄膜を形成可能なシャワーヘッドを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、中空のヘッド本体と、前記ヘッド本体に設けられ、一端の導入口で前記ヘッド本体の内部空間に接続された導入管と、前記ヘッド本体の一面を構成し、複数の放出口が形成された板状のプレート部とを有し、前記導入口から前記ヘッド本体の内部空間に原料ガスを導入すると、前記原料ガスが前記放出口を通って前記ヘッド本体の外部に放出されるように構成されたシャワーヘッドであって、前記プレート部と前記導入口との間に位置し、前記プレート部に対して略並行に配置された四角板状の放熱板を有し、前記放熱板には、前記放熱板を貫通し、前記放出口の面積よりも、平面形状の面積が大きい放熱孔が設けられ、前記放熱孔の前記放熱板の四辺のうちの短辺方向の大きさは、前記放熱板の短辺の長さの３０％以上８０％以下にされ、前記放熱孔の前記放熱板の四辺のうちの長辺方向の大きさは、前記放熱板の長辺の３０％以上７０％以下にされたシャワーヘッドである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のシャワーヘッドであって、前記放出口の径は０．７ｍｍ以上１ｍｍ以下にされたシャワーヘッドである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のシャワーヘッドであって、前記放熱板を複数枚有し、前記各放熱板は互いに離間して平行配置され、前記放熱孔のうち、前記プレート部側の放熱板に形成された放熱孔は、前記導入管側の放熱板に形成された放熱孔よりも大径にされたシャワーヘッドである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のシャワーヘッドであって、前記放熱板と前記導入口との間の位置に配置された拡散板を有し、前記拡散板には、前記放熱孔よりも小径の拡散孔が複数個設けられたシャワーヘッドである。
請求項５記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内部に配置された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のシャワーヘッドと、前記真空槽内部の前記シャワーヘッドと対向する位置に配置された基板ホルダとを有する成膜装置である。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の成膜装置であって、ガス供給系を有し、前記ガス導入管は前記ガス供給系に接続され、前記ガス供給系内部には原料ガスが配置され、前記原料ガスは化学構造中に窒素を有する窒素付与ガスと、化学構造中に酸素を有する酸素付与ガスのいずれか一方又は両方と、化学構造中にケイ素を含有するケイ素付与ガスとを含有する成膜装置である。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の成膜装置であって、前記ケイ素付与ガスは、テトラエトキシオルソシリケートと、ヘキサメチルジラザンと、モノシランと、ジシランからなる群より選択されるいずれか１種類のガスの含有する成膜装置である。
請求項８記載の発明は、請求項６又は請求項７のいずれか１項記載の成膜装置であって、前記酸素付与ガスは、酸素と、亜酸化窒素と、二酸化炭素とからなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有し、前記窒素付与ガスはアンモニアと、ヒドラジンと、窒素からなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有する成膜装置である。
請求項９記載の発明は、請求項５乃至請求項８のいずれか１項記載の成膜装置であって、前記基板ホルダの内部には加熱ヒータが配置された成膜装置である。
請求項１０記載の発明は、請求項５乃至請求項９のいずれか１項記載の成膜装置であって、電源装置を有し、前記シャワーヘッドは前記電源装置に接続され、前記電源装置を起動すると、前記シャワーヘッドと前記基板ホルダとの間に電圧が印加されるように構成された成膜装置である。

本発明は上記のように構成されており、本発明のシャワーヘッドでは放熱板がヘッド本体の内部空間であって、導入口とプレート部との間の位置に配置されている。
成膜中はシャワーヘッドは真空雰囲気に置かれるため、プレート部が一旦昇温すると冷め難いが、本発明のシャワーヘッドでは導入口からヘッド本体の内部空間にガスを供給すると、その内部空間の放熱孔で囲まれた空間でガスの対流が起こり、ガスの対流によってプレート部の熱がシャワーヘッドの温度の低い部分に伝わり、温度が下がる。

プレート部の端部がヘッド本体の容器に密着して取り付けられている場合には、プレート部端部の熱は容器に伝わるため、放熱孔がプレート部の中央部分に位置するように放熱板を取り付ければ、プレート部の中央部分はガスの対流で温度が下がり、プレート部の端部は容器への熱伝導で温度が下がり、結果としてプレート部の温度分布が均一になる。

原料ガスを放出口を通って真空槽内部に放出させるときには、原料ガスが温度の高い放出口よりも、温度の低い放出口の内壁に多く吸着するため、温度の高い放出口からは、温度の低い放出口よりも多量の原料ガスが放出されるが、本発明のシャワーヘッドではプレート部の温度分布が均一になるため、各放出口から放出される原料ガスの放出量が均一になる。

従って、化学構造中にケイ素を有するケイ素付与ガスのように吸着性の高いガスを原料ガスに用いる場合であっても、各放出口から基板表面に吹き付けられる原料ガスの量が均一になる。

本発明によれば、プレート部が昇温した場合でも導入口からガスを供給することでプレート部の温度分布が均一となり、各放出口から放出されるガスの放出量が均一となる。従って、基板表面に供給される原料ガスの量が均一になり、加熱により基板表面で原料ガスを反応させれば、膜厚均一な反応生成物の薄膜が得られる。

以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
図１の符号１は本発明の成膜装置の一例を示している。この成膜装置１は、真空槽１１と、基板ホルダ１３と、シャワーヘッド３とを有しており、シャワーヘッド３は真空槽１１内部の天井側に配置され、基板ホルダ１３は真空槽１１内部のシャワーヘッド３と対向する位置に配置されている。

シャワーヘッド３はヘッド本体３０と、導入管２２と、放熱板３３ａ、３３ｂと、拡散板３６ａ〜３６ｃとを有している。ヘッド本体３０は容器３２と、容器３２の開口を覆うように取り付けられたプレート部３１とを有しており、ヘッド本体３０はプレート部３１が基板ホルダ１３側に向けられ、容器３２の底面が真空槽１１の天井に向けられた状態で配置されている。

導入管２２は真空槽１１の天井と、容器３２の底面に気密に挿通され、その一端からなる導入口２３がプレート部３１と対向する位置でヘッド本体３０の内部空間に接続され、他端は真空槽１１の外部に配置されたガス供給系２１に接続されており、ガス供給系２１に配置された原料ガスは導入管２２を通って導入口２３からヘッド本体３０の内部空間に供給される。

放熱板３３ａ、３３ｂと拡散板３６ａ〜３６ｃはアルミニウムのような熱伝導材料が厚さ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の四角板状に成型されて構成されている。ここでは、各放熱板３３ａ、３３ｂの平面形状と拡散板３６ａ〜３６ｃの平面形状は同じ大きさの長方形になっている。

容器３２の内周面で囲まれた空間の形状は、放熱板３３ａ、３３ｂや拡散板３６ａ〜３６ｃと略等しい大きさの長方形にされており、放熱板３３ａ、３３ｂと拡散板３６ａ〜３６ｃは導入口２３とプレート部３１との間の位置で、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下の一定間隔を空けて、プレート部３１に対して略平行になるように、外周が容器３２の内周面に取り付けられている。

拡散板３６ａ〜３６ｃには貫通孔からなる拡散孔３７ａ〜３７ｃが複数個設けられ、放熱板３３ａ、３３ｂには拡散孔３７ａ〜３７ｃよりも大径の貫通孔からなる放熱孔３４ａ、３４ｂが１又は２以上設けられている。

放熱板３３ａ、３３ｂはプレート部３１側に位置し、各拡散板３６ａ〜３６ｃは導入口２３と放熱板３３ａ、３３ｂとの間に位置しており、導入口２３から供給される原料ガスは、拡散孔３７ａ〜３７ｃと拡散板３６ａ〜３６ｃの間の空間を通って、放熱板３３ａ、３３ｂ側へ送られる。

図２は拡散孔３７ａ〜３７ｃと放熱孔３４ａ、３４ｂとの位置関係を示す平面図であり、拡散孔３７ａ〜３６ｃは直径５ｍｍ程度の小径であって、拡散板３６ａ〜３６ｃ上に均一に分散配置されており、従って、原料ガスが拡散孔３７ａ〜３７ｃと、拡散板３６ａ〜３６ｃ間の空間を通過すると、均一に混合、分散される。

放熱孔３４ａ、３４ｂは放熱板３３ａ、３３ｂの中央位置に配置されている。放熱孔３４ａ、３４ｂの平面形状はそれぞれ円形であって、プレート部３１に隣接する放熱孔３４ａは、拡散板３６ａ〜３６ｃに隣接する放熱孔３４ｂよりも大径にされている。

即ち、放熱孔３４ａ、３４ｂの大きさは、プレート部３１に近くづく程大きくなっているので、拡散孔３７ａ〜３７ｃを通過した原料ガスは広がりながら放熱孔３４ａ、３４ｂを通過する。

プレート部３１には直径０．７ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の貫通孔からなる放出口３９が複数個均一に分散して設けられており、放熱孔３４ａ、３４ｂを通過した原料ガスは、放出口３９を通って真空槽１１内部に供給される。

この成膜装置１では、基板ホルダ１３は真空槽１１に接続され、シャワーヘッド３は真空槽１１から絶縁されている。シャワーヘッド３は真空槽１１外部に配置された高周波電源装置２５に接続されており、真空排気系１９によって真空槽１１内部の圧力を所定真空度に維持しながら、原料ガスを真空槽１１内部に供給し、高周波電源装置２５を起動して真空槽１１と基板ホルダ１３とを接地電位に置いた状態でシャワーヘッド３に高周波の負電圧を印加すると、真空槽１１内部に供給された原料ガスがプラズマ化する。

上述したようにプレート部３１は基板ホルダ１３に向けられているので、プラズマ化した原料ガスは放出口３９から放出される原料ガスの流れに乗って基板１５の表面に吹き付けられる。

基板ホルダ１３の内部には加熱ヒータ１４が設けられ、基板１５は加熱ヒータ１４によって予め所定温度に加熱されている。プラズマ化した原料ガスは化学的に活性なので、プラズマ化した原料ガスが基板１５表面に吹き付けられると、原料ガスが加熱によって反応し、基板１５表面に原料ガスの反応性生物からなる絶縁膜が成長する。

例えば、原料ガスとしてＴＥＯＳ（テトラエトキシオルソシリケート）であるケイ素含有ガスと、Ｏ₂ガスである酸素含有ガスとの混合ガスを用いた場合には、プラズマ化したＴＥＯＳとＯ₂とが反応し、基板１５表面にＳｉＯｘ（酸化ケイ素、ｘは任意の数を示す。）を主成分とする絶縁膜が成長する。

このとき、基板１５や基板ホルダ１３からの輻射熱や、原料ガスのプラズマ化のときに発生する熱でプレート部３１が加熱されるが、プレート部３１の端部の熱は容器３２に伝わるため、中央部分よりも端部の温度が低くなる傾向がある。

縦４００ｍｍ、横５００ｍｍの四角板状の大型基板１５に成膜を行うために、プレート部３１の平面形状を大きくする場合であっても、プレート部３１の膜厚は殆ど変わらないので、プレート部３１を大面積にする場合には横方向の熱抵抗が大きくなり、従来のシャワーヘッドでは中央部分と端部分との温度差が大きくなりやすかった。

ＴＥＯＳのように吸着性の高いガスを原料ガスに用いる場合には、温度の低い部分の放出口３９内で原料ガスが吸着されるので、中央部分にある放出口３９からは、端部にある放出口３９よりも多量の原料ガスが放出されることになり、結果として絶縁膜の膜厚分布が不均一になるという問題があった。

これに対し本発明のシャワーヘッド３は、プレート部３１に近接された放熱板３３ａ、３３ｂを有しており、放熱板３３ａ、３３ｂは放熱孔３４ａ、３４ｂがプレート部３１の中央部分の上方に位置するように取り付けられているので、プレート部３１の中央部分の上方では原料ガスの対流が起こり、中央部分の熱は放熱板３３ａ、３３ｂ等他の部分に伝わる。

従って、プレート部３１と中央部分と端部の間で温度差が生じず、各放出口３９からは均等な量の原料ガスが放出されることになり、膜厚分布が均一な絶縁膜が形成される。

＜実施例１＞
上述したシャワーヘッド３を実施例１のシャワーヘッドとした。放熱板３３ａ、３３ｂの四辺のうち長辺をｘ、短辺をｙとするとｘの長さは９６０ｍｍ、ｙの長さは７７０ｍｍであり、放熱孔３４ａ、３４ｂの直径はプレート部３１側が３００ｍｍ、導入口２３側が６００ｍｍであった。

従って導入口２３側の放熱孔３４ｂのｘ方向の大きさはｘの長さの３１．２５％、ｙ方向の大きさはｙの長さの３８．９６％であり、プレート部３１側の放熱孔３４ａのｘ方向の大きさはｘの長さの６２．５０％、ｙ方向の大きさはｙの長さの７７．９２％であった。尚、拡散板３６ａ〜３６ｃの枚数は３枚であった。

＜実施例２＞
上述した２枚の放熱板３３ａ、３３ｂ間に３枚目の放熱板を配置し、放熱板３３ａ、３３ｂの枚数を３枚とした以外は実施例１と同じ構成のシャワーヘッド３を実施例２とした。３枚目の放熱板の平面形状は他の２枚の放熱板３３ａ、３３ｂと同じであり、その放熱孔の直径は４５０ｍｍである。従って、３枚目の放熱板の放熱孔のｘ方向の大きさはｘの長さの４６．８８％、ｙ方向の大きさはｙの長さの５８．４４％であった。

＜実施例３＞
放熱孔の直径をプレート部３１側から１５０ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍに変えた以外は実施例２と同じ構成のシャワーヘッド３を実施例３とした。３枚の放熱板の平面形状の大きさは、実施例１、２の放熱板と同じであり、従って、ｘ方向の大きさはプレート部３１側からそれぞれ４６．８８％、３１．２５％、１５．６３％、放熱孔のｙ方向の大きさはプレート部３１側からそれぞれ５８．４４％、３８．９６％、１９．４８％であった。

＜比較例１＞
放熱板がなく、３枚の拡散板がヘッド本体内部に配置されたシャワーヘッドを比較例１とした。

＜温度差＞
基板ホルダ１３を一定温度に加熱しながら、導入口２３から一定量の原料ガスを流し、プレート部３１の面内で温度が最も高い位置での温度と、温度が最も低い位置での温度との温度差を測定した。ここでは原料ガスとしてＮ₂ガスを用いた。

図３のグラフの横軸は原料ガス導入開始（０秒）からの経過時間を示し、縦軸は温度差を示しており、同図の符号Ａ〜Ｃはそれぞれ実施例１〜３のシャワーヘッド３を用いた場合の温度変化を示し、同図の符号ＳＴＤは比較例１のシャワーヘッドを用いた場合の温度変化を示している。

図３から明らかなように、実施例１〜３のシャワーヘッド３は比較例１のシャワーヘッドに比べて温度差が小さく、特に、放熱板３３ａ、３３ｂの数が３枚であった実施例２、３は、２枚の場合に比べてより温度差が小さかった。

＜膜厚分布＞
実施例１〜３と比較例１のシャワーヘッド３を用い、短辺が７３０ｍｍ、長辺が９２０ｍｍの長方形の大型ガラス基板１５の表面に二酸化ケイ素からなる絶縁膜を形成した。ここでは原料ガスとしてＴＥＯＳであるケイ素付与ガスと、Ｏ₂ガスである酸素付与ガスとの混合ガスを用いた。

形成された絶縁膜について基板１５の中心から基板１５の長辺方向と短辺方向に測定箇所を変え、各測定箇所における絶縁膜の膜厚を測定した。測定結果を図４、５のグラフに示す。

図４、５の縦軸は絶縁膜の膜厚（単位：Å）を示し、図４の横軸は基板の中心から基板長辺方向の距離（単位：ｍｍ）を、図５の横軸は基板の中止から基板短辺方向の距離（単位：ｍｍ）をそれぞれ示しており、図４、５の符号Ａ〜Ｃは実施例１〜３のシャワーヘッド３を成膜に用いた場合を示し、図４、５の符号ＳＴＤは比較例１のシャワーヘッドを成膜に用いた場合を示している。

図４、５から明らかなように、測定箇所が基板１５の中心から離れる程、膜厚が減少する傾向があるが、比較例１のシャワーヘッドを用いた場合に比べ、実施例１〜３のシャワーヘッド３を用いた場合には膜厚の減少が小さかった。
更に、測定結果から絶縁膜の膜厚分布（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を下記式（１）により求めた。

式（１）：（Ｄ_max−Ｄ_min）／（Ｄ_max＋Ｄ_min）×１００＝膜厚分布（％）
（Ｄ_max：測定点中の最大膜厚、Ｄ_min：測定点中の最小膜厚）

比較例１のｘ方向の膜厚分布は±３．６％、ｙ方向の膜厚分布は±３．４％であったのに対し、実施例１〜３のｘ方向の膜厚分布は±２．０％、±２．２％、±１．８％であり、ｙ方向の膜厚分布は±２．０％、±２．８％、±１．２％と小さかった。

膜厚分布の値が小さいほど膜厚分布が均一であることを示すので、実施例１〜３のシャワーヘッド３を用いた場合には、比較例１のシャワーヘッドを用いた場合よりも形成された絶縁膜の膜厚分布が均一なことがわかる。

以上のことから、ｘ方向の大きさがｘの大きさの３０％以上７０％以下、ｙ方向の大きさがｙの大きさの３０％以上８０％以下の放熱孔が形成された放熱板がヘッド本体３１の内部に配置すれば、プレート部３１の温度分布が均一になり、その結果、形成される絶縁膜の膜厚分布が均一なることが確認された。

以上は１枚の放熱板に１つの放熱孔を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１枚の放熱板に２個以上の放熱孔を設けてもよい。

図６は１枚の放熱板６３に設けられた放熱孔６４ａ〜６４ｂの位置関係を示す平面図であり、各放熱孔６４ａ〜６４ｂは放熱板６３の中央部分に集中して形成されている。

この場合は、１枚の放熱板６３に設けられた放熱孔６４ａ〜６４ｄを１つの放熱孔群６５とし、放熱孔群６５のｘ方向の大きさＸｖがｘの大きさの３０％以上７０％以下、放熱孔群６５のｙ方向の大きさＹｗがｙの大きさの４０％以上９０％以下であれば、膜厚分布の均一な絶縁膜が形成される。

以上は放熱孔の平面形状が円形の場合について説明したが、放熱孔は円形のものに限定されず、放熱孔を四角形や楕円形状等種々の形状とすることができる。
以上は、ヘッド本体３０の内部に放熱板３３ａ、３３ｂを２乃至３枚設ける場合について説明したが本発明はこれに限定されず、ヘッド本体３０内部に設ける放熱板の枚数を１乃至３枚以上にすることもできる。

放熱板３３ａ、３３ｂや拡散板３６ａ〜３６ｃを構成する熱伝導性材料はアルミニウムに限定されず、アルミニウム合金等種々の材料を用いることができる。また、各放熱板３３ａ、３３ｂと各拡散板３６ａ〜３６ｃを同じ材料で構成してもよいし、それぞれ別の熱伝導性材料で構成してもよい。

プレート部３１を構成する材料も特に限定されるものではなく、アルミニウム合金、ステンレス、銅、ニッケル系合金、アルミナ繊維とアルミニウム合金の複合材等種々のものを用いることができる。

原料ガスは、ケイ素付与ガスと酸素付与ガスとの混合ガスに限定されるものではなく、例えばケイ素付与ガスと窒素付与ガスとの混合ガスを原料ガスとして用いれば、基板表面にＳｉＮｘ（窒化ケイ素、ｘは任意の数を示す）を主成分とする絶縁膜を形成することができる。

窒素付与ガスとしては、化学構造中に窒素を含有するものであれば、アンモニア、ヒドラジン、窒素等種々のものを用いることができる。窒素付与ガスは１種類を原料ガスに添加してもよいし、２種類以上を原料ガスに添加してもよい。

また、ケイ素付与ガスはＴＥＯＳに限定されるものではなく、化学構造中にケイ素を含有するものであれば、ヘキサメチルジラザン、モノシラン、ジシラン等種々のものを用いることが可能であり、これらのケイ素付与ガスは１種類を原料ガスに添加してもよいし、２種類以上を同じ原料ガスに添加してもよい。

酸素付与ガスもＯ₂ガスに限定されず、亜酸化窒素、二酸化炭素等も用いることが可能であり、酸素付与ガスも１種類を原料ガスに添加してもよいし、２種類以上を原料ガスに添加してもよい。原料ガスには、必要に応じてアルゴン、ヘリウム、水素、クリプトン等の希釈ガスを１種類以上添加することもできる。

本発明第一例の成膜装置を説明する断面図 放熱孔と拡散孔との位置関係を説明する平面図 プレート部の温度差の経時的変化を示すグラフ 基板中心から長辺方向の距離と、膜厚との関係を示すグラフ 基板中心から短辺方向の距離と、膜厚との関係を示すグラフ 放熱孔群を説明するための平面図 従来技術の成膜装置を説明する断面図

符号の説明

１……成膜装置 ３……シャワーヘッド １１……真空槽 １３……基板ホルダ １５……基板 １９……真空排気系 ２１……ガス供給系 ２５……高周波電源装置 ３０……ヘッド本体 ３１……プレート部 ３２……放出口 ３３ａ、３３ｂ……放熱板 ３４ａ、３４ｂ……放熱孔 ３６ａ〜３６ｃ……拡散板 ３７ａ〜３７ｃ……拡散孔

Claims (10)

1. 中空のヘッド本体と、前記ヘッド本体に設けられ、一端の導入口で前記ヘッド本体の内部空間に接続された導入管と、前記ヘッド本体の一面を構成し、複数の放出口が形成された板状のプレート部とを有し、
   前記導入口から前記ヘッド本体の内部空間に原料ガスを導入すると、前記原料ガスが前記放出口を通って前記ヘッド本体の外部に放出されるように構成されたシャワーヘッドであって、
   前記プレート部と前記導入口との間に位置し、前記プレート部に対して略並行に配置された四角板状の放熱板を有し、
   前記放熱板には、前記放熱板を貫通し、前記放出口の面積よりも、平面形状の面積が大きい放熱孔が設けられ、
   前記放熱孔の前記放熱板の四辺のうちの短辺方向の大きさは、前記放熱板の短辺の長さの３０％以上８０％以下にされ、前記放熱孔の前記放熱板の四辺のうちの長辺方向の大きさは、前記放熱板の長辺の３０％以上７０％以下にされたシャワーヘッド。
2. 前記放出口の径は０．７ｍｍ以上１ｍｍ以下にされた請求項１記載のシャワーヘッド。
3. 前記放熱板を複数枚有し、前記各放熱板は互いに離間して平行配置され、前記放熱孔のうち、前記プレート部側の放熱板に形成された放熱孔は、前記導入管側の放熱板に形成された放熱孔よりも大径にされた請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のシャワーヘッド。
4. 前記放熱板と前記導入口との間の位置に配置された拡散板を有し、
   前記拡散板には、前記放熱孔よりも小径の拡散孔が複数個設けられた請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のシャワーヘッド。
5. 真空槽と、前記真空槽内部に配置された請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のシャワーヘッドと、前記真空槽内部の前記シャワーヘッドと対向する位置に配置された基板ホルダとを有する成膜装置。
6. ガス供給系を有し、前記ガス導入管は前記ガス供給系に接続され、前記ガス供給系内部には原料ガスが配置され、
   前記原料ガスは化学構造中に窒素を有する窒素付与ガスと、化学構造中に酸素を有する酸素付与ガスのいずれか一方又は両方と、化学構造中にケイ素を含有するケイ素付与ガスとを含有する請求項５記載の成膜装置。
7. 前記ケイ素付与ガスは、テトラエトキシオルソシリケートと、ヘキサメチルジラザンと、モノシランと、ジシランからなる群より選択されるいずれか１種類のガスの含有する請求項６記載の成膜装置。
8. 前記酸素付与ガスは、酸素と、亜酸化窒素と、二酸化炭素とからなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有し、前記窒素付与ガスはアンモニアと、ヒドラジンと、窒素からなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有する請求項６又は請求項７のいずれか１項記載の成膜装置。
9. 前記基板ホルダの内部には加熱ヒータが配置された請求項５乃至請求項８のいずれか１項記載の成膜装置。
10. 電源装置を有し、前記シャワーヘッドは前記電源装置に接続され、前記電源装置を起動すると、前記シャワーヘッドと前記基板ホルダとの間に電圧が印加されるように構成された請求項５乃至請求項９のいずれか１項記載の成膜装置。

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