JPH09102463A

JPH09102463A - 成膜装置

Info

Publication number: JPH09102463A
Application number: JP25793695A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nozaki; 義明野▲崎▼
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-10-04
Filing date: 1995-10-04
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】均一性の高い膜を形成することができる成膜
装置を提供する。【解決手段】複数の基板２７が等間隔で縦長状に積層
して保持される保持手段２４と、ガス導入管２８ａの噴
出孔３１ａ近傍とが、反応管２２の内部である予め定め
る空間２３に配置される。反応管２２の下方から導入さ
れて保持手段２４に沿って縦長状に配置されるガス導入
管２８ａの２本の第１導入管２９は、反応管２２内に導
入された部分に複数の第１噴出孔２９ａをそれぞれ有
し、第２導入管３１は第１導入管２９の第１噴出孔２９
ａ近傍を覆うとともに、保持手段２４に向かう複数の第
２噴出孔３１ａを有する。第１導入管２９に供給された
互いに異なるガスは、各第１噴出孔２９ａから噴出し、
第２導入管３１によって覆われる空間で混合されて反応
ガスが生成する。当該反応ガスは、第２噴出孔３１ａか
ら保持手段２４の方向３５に向けて噴出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、縦型の反応管内に
予め定める間隔で積層して配置された複数の基板に均一
に膜を形成することができる成膜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は、従来技術である成膜装置１の構
成を示す断面図である。図１０は、図９のＩ−Ｉ断面図
である。成膜装置１は、膜形成のための予め定める空間
３を形成する反応管２、膜を形成すべき基板７を保持す
る保持手段４、保持手段４に向けて噴出孔８ａから所定
の反応ガスを噴出するガス導入管８およびヒータ１１を
含んで構成される。保持手段４とガス導入管８の噴出孔
８ａ近傍とが、反応管２の内部である予め定める空間３
に配置される。ヒータ１１は、反応管２の外部に配置さ
れて、予め定める空間３を所定の温度に加熱する。

【０００３】保持手段４は、基台５と、当該基台５上に
固定されるホルダ６とを含んで構成される。保持手段４
のホルダ６には、複数枚の基板７が等間隔、たとえば
４．７６ｍｍの間隔で縦長状に積層して保持される。ま
た保持手段４は、保持台の中心を軸として回転可能に構
成される。

【０００４】ガス導入管８は、反応管２の下方から当該
反応管２内に導入され、保持手段４に沿って縦長状に配
置される。反応管２内のガス導入管８部分には、当該ガ
ス導入管８内を流れる所定の反応ガスが噴出する噴出孔
８ａが、前記保持手段４側に設けられる。前記噴出孔８
ａは、前記保持手段４に保持された基板７の間隔と同じ
間隔で複数個設けられ、隣接する基板７同士のほぼ真ん
中に配置される。反応管２外のガス導入管８部分は、一
方枝管９と他方枝管１０とに分かれており、枝管９，１
０には互いに異なるガスが供給される。枝管９，１０の
交点部分で２種類のガスが混合されて反応し、反応ガス
が生成する。当該反応ガスは、噴出孔８ａから矢符１２
で示される保持手段４の方向に噴出する。

【０００５】たとえば、基板７としてＳｉ（シリコン）
基板を用い、一方の枝管９にＯ₂（酸素）などの酸化性
ガスを供給し、他方の枝管１０にＰＯＣｌ₃（オキシ塩
化リン）とＮ₂（窒素）とを混合したソースガスを供給
すると、ＰＯＣｌ₃ ＋（３／４）Ｏ₂ ＝（１／２）Ｐ₂０₅ ＋（３／２）Ｃｌ₂ …（１）の反応が生じ、Ｐ₂０₅ ＋（５／２）Ｓｉ→２Ｐ＋（５／２）ＳｉＯ₂ …（２）のようにして、Ｓｉ基板中にＰ（リン）が拡散してゆ
く。このようにしてＰを不純物として添加した半導体基
板が作成される。

【０００６】なおこのように、ガス導入管８内でＰ₂０₅
の生成反応を行っているのは、Ｐ₂０₅の融点が５８０℃
であり、比較的固化し易いためである。すなわち、予め
ＰＯＣｌ₃とＯ₂とを反応させて、得られたＰ₂０₅を導入
する場合、Ｐ₂０₅を気体状態で導入するためには装置を
高温に保つ必要があり、このためには装置の構造が複雑
になるからである。

【０００７】上述したような成膜装置１は、たとえば特
公平６−１６４９１号公報に開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記成膜装置１では、
噴出孔８ａの比較的手前で酸化性ガスとソースガスと
が、室温に近い温度で混合される。混合されたガスは、
ガス導入管８の噴出孔８ａの方向に流れるとともに反応
が進行し、充分に平衡に達する前に噴出孔８ａから噴出
する。したがって、複数の噴出孔８ａから噴出する反応
ガスの組成が、ガスの流れ方向上流側の噴出孔８ａと流
れ方向下流側の噴出孔８ａとで異なることとなる。すな
わち、上流側（図９紙面中の下方）では未反応のガスが
多く、前記式（１）の左辺の状態が多くなり、下流側
（図９紙面中の上方）では反応が進み、右辺の状態が多
くなる。またＳｉ基板へのＰの拡散量は、Ｐ₂０₅が多い
ほど多い。このようなことに起因して、作成される半導
体基板は、Ｐの濃度分布が基板毎に不均一なものとな
る。また基板面内での濃度分布が不均一なものとなる。

【０００９】保持された基板７が回転していないと考え
ると、ＰＯＣｌ₃が多い反応管２内の下方（上流側）で
は、噴出孔８ａから離れたところでＰ₂Ｏ₅が生成され
て、当該Ｐ₂Ｏ₅が基板７に付着するので、図３（１）の
曲線Ｌ２に示されるように、基板７の中心付近において
Ｐの拡散量が多くなり、中心付近のシート抵抗値が低く
なる。一方、噴出孔８ａに近接するところでＰ₂Ｏ₅が生
成される反応管２内の上方（下流側）では、噴出孔８ａ
に近い基板７部分にＰ₂Ｏ₅が付着し、図３（３）の曲線
Ｌ６に示されるように、基板７の端部においてＰの拡散
量が多くなり、端部のシート抵抗値が低くなる。このよ
うなＰの濃度分布によるシート抵抗値のばらつき分布
は、基板７を回転させても同じである。なお反応管２内
のほぼ真ん中付近では、図３（２）の曲線Ｌ４に示され
るように、Ｐの拡散が比較的均一で、シート抵抗値のば
らつきも比較的均一となる。

【００１０】Ｓｉ基板の固溶限以上の濃度でＰを拡散さ
せると、Ｐの拡散分布は比較的均一になるけれども、Ｓ
ｉ基板に結晶欠陥が発生するなどの不都合が生じる。

【００１１】本発明の目的は、均一性の高い膜を形成す
ることができる成膜装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、膜を形成すべ
き複数の基板を予め定める空間内に等間隔で積層して保
持する保持手段と、保持手段に向けて所定の反応ガスを
噴出するガス導入管とを含んで構成される成膜装置にお
いて、前記ガス導入管は、２種類以上の予め定めるガス
が個別的に供給され、供給されたガスを等間隔の複数の
第１噴出孔からそれぞれ噴出する複数の第１導入管と、
前記第１導入管の第１噴出孔近傍を覆い、各第１導入管
の第１噴出孔から噴出したガスが互いに反応して生成し
た反応ガスを等間隔の複数の第２噴出孔から噴出する第
２導入管とを含んで構成されることを特徴とする成膜装
置である。本発明に従えば、予め定める空間内には、保持手段によ
って膜を形成すべき基板が等間隔で積層して保持され、
基板を保持した保持手段に向けてガス導入管から所定の
反応ガスが噴出される。前記ガス導入管は、複数の第１
導入管と第２導入管とを含んで構成され、第１導入管の
等間隔の複数の第１噴出孔から、第１導入管毎に異なる
予め定めるガスが噴出し、これらのガスは、第１導入管
の第１噴出孔近傍を覆う第２導入管内で反応して、反応
ガスを生成する。生成した反応ガスは、第２導入管の等
間隔の複数の第２噴出孔から、保持手段に向けて噴出す
る。したがって、積層して保持される複数の基板に向け
て、反応時間の等しい反応ガスが噴出されるので、均一
性の高い膜を形成することができる。

【００１３】また本発明は、膜を形成すべき複数の基板
を予め定める空間内に等間隔で積層して保持する保持手
段と、保持手段に向けて所定の反応ガスを噴出するガス
導入管とを含んで構成される成膜装置において、前記ガ
ス導入管は、予め定めるガスが供給され、供給されたガ
スを等間隔の複数の第１噴出孔から噴出する少なくとも
１つの第１導入管と、前記第１導入管の第１噴出孔近傍
を覆うとともに、前記第１導入管に供給されるガスとは
異なるガスが供給され、当該ガスと前記第１導入管に供
給されて第１噴出孔から噴出したガスとが互いに反応し
て生成した反応ガスを等間隔の複数の第２噴出孔から噴
出する第２導入管とを含んで構成されることを特徴とす
る成膜装置である。本発明に従えば、予め定める空間内には、保持手段によ
って膜を形成すべき基板が等間隔で積層して保持され、
基板を保持した保持手段に向けてガス導入管から所定の
反応ガスが噴出される。前記ガス導入管は、少なくとも
１つの第１導入管と第２導入管とを含んで構成され、第
１導入管の等間隔の複数の第１噴出孔から、予め定める
ガスが噴出する。噴出したガスは、第１導入管の第１噴
出孔近傍を覆う第２導入管内で、第２導入管に供給され
る前記第１導入管に供給されるガスとは異なるガスと反
応して、反応ガスを生成する。生成した反応ガスは、第
２導入管の等間隔の複数の第２噴出孔から、保持手段に
向けて噴出する。したがって、積層して保持される複数
の基板に向けて、反応時間の等しい反応ガスが噴出され
るので、均一性の高い膜を形成することができる。

【００１４】また本発明は、第１導入管の複数の第１噴
出孔と、第２導入管の複数の第２噴出孔とがそれぞれ対
応して同じ高さの位置に配置されていることを特徴とす
る。本発明に従えば、第１導入管の複数の第１噴出孔と、第
２導入管の複数の第２噴出孔とをそれぞれ対応して同じ
高さの位置に配置することによって、反応があまり進ん
でいない反応ガスを噴出することができる。

【００１５】また本発明は、第１導入管の複数の第１噴
出孔と、第２導入管の複数の第２噴出孔とがそれぞれ対
応して互いに２分の１ピッチ分ずれた高さの位置に配置
されていることを特徴とする。本発明に従えば、第１導入管の複数の第１噴出孔と、第
２導入管の複数の第２噴出孔とをそれぞれ対応して互い
に２分の１ピッチ分ずれた高さの位置に配置されるよう
にすることによって、反応が進んだ反応ガスを噴出する
ことができる。

【００１６】また本発明は、第１導入管の第１噴出孔
が、第２導入管の第２噴出孔側に向けて配置されること
を特徴とする。本発明に従えば、第１導入管の第１噴出孔を、第２導入
管の第２噴出孔側に向けて配置することによって、反応
があまり進んでいない反応ガスを噴出することができ
る。

【００１７】また本発明は、第１導入管の外径の合計
は、第２導入管の内径よりも小さく、第１導入管の第１
噴出孔が、第２導入管の第２噴出孔とは反対側に向けて
配置されることを特徴とする。本発明に従えば、第１導入管の外径の合計を、第２導入
管の内径よりも小さくし、第１導入管の第１噴出孔を、
第２導入管の第２噴出孔とは反対側に向けて配置するこ
とによって、反応が進んだ反応ガスを噴出することがで
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
ある成膜装置２１ａの構成を示す断面図である。図２
は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。成膜装置２１ａ
は、膜形成のための予め定める空間２３を形成する反応
管２２、膜を形成すべき基板２７を保持する保持手段２
４、保持手段２４に向けて噴出孔３１ａから所定の反応
ガスを噴出するガス導入管２８ａおよびヒータ３２を含
んで構成される。保持手段２４とガス導入管２８ａの噴
出孔３１ａ近傍とが、反応管２２の内部である予め定め
る空間２３に配置される。ヒータ３２は、反応管２２の
外部に配置されて、予め定める空間２３を所定の温度に
加熱する。

【００１９】保持手段２４は、基台２５と、当該基台２
５上に固定されるホルダ２６とを含んで構成される。保
持手段２４のホルダ２６には、複数枚の基板２７が等間
隔、たとえば４．７６ｍｍの間隔で縦長状に積層して保
持される。また保持手段２４は、保持台の中心を軸とし
て回転可能に構成される。たとえば３ｒｐｍ〜１０ｒｐ
ｍの回転数で回転可能に構成される。

【００２０】ガス導入管２８ａは、反応管２２の下方か
ら当該反応管２２内に導入され、保持手段２４に沿って
縦長状に配置される。当該ガス導入管２８ａは、複数本
（本形態では２本）の第１導入管２９，３０と、第２導
入管３１とを含んで構成される。第１導入管２９，３０
は共に、反応管２２内に導入された部分に複数の第１噴
出孔２９ａ，３０ａをそれぞれ有する。第２導入管３１
は、第１導入管２９，３０の第１噴出孔２９ａ，３０ａ
近傍を覆うとともに、前記保持手段２４に向けて設けら
れる複数の第２噴出孔３１ａを有する。噴出孔２９ａ〜
３１ａは、たとえば共に同じ大きさに形成され、また前
記保持手段２４に保持された基板２７のピッチと同じピ
ッチで複数個設けられ、少なくとも第２噴出孔３１ａ
は、隣接する基板２７同士の間のほぼ真ん中に配置され
る。

【００２１】前記第１導入管２９，３０には、互いに異
なるガスが供給されて、各第１噴出孔２９ａ，３０ａか
ら噴出される。たとえば、ガス濃度が５ｍｇ／リットル
〜２５ｍｇ／リットルのガスが、１０リットル／ｍｉｎ
〜２０リットル／ｍｉｎのガス流量で供給される。噴出
した２種類のガスは、第２導入管３１によって覆われる
空間で混合されて反応し、反応ガスが生成する。当該反
応ガスは、第２噴出孔３１ａから矢符３５で示される保
持手段２４の方向に噴出する。

【００２２】たとえば、基板２７としてＳｉ基板を用
い、一方の第１導入管２９にＯ₂などの酸化性ガスを供
給し、他方の第１導入管３０にＰＯＣｌ₃とＮ₂とを混合
したソースガスを供給すると、ＰＯＣｌ₃ ＋（３／４）Ｏ₂ ＝（１／２）Ｐ₂０₅ ＋（３／２）Ｃｌ₂ …（１）の反応が生じ、Ｐ₂０₅ ＋（５／２）Ｓｉ→２Ｐ＋（５／２）ＳｉＯ₂ …（２）のようにして、Ｓｉ基板中にＰが拡散してゆく。ここで
たとえば、ガスの導入時間は２０分〜６０分の範囲に、
反応管２２内の圧力は（大気圧−１）ｍｍＨ₂Ｏ〜（大
気圧−３０）ｍｍＨ₂Ｏの範囲に、反応管２２内の温度
は９００℃〜１１５０℃の範囲に、反応時間は２時間〜
７時間の範囲にそれぞれ選ばれる。このようにしてＰを
不純物として添加した、たとえばシート抵抗値が１Ω／
□〜５Ω／□の半導体基板が作成される。

【００２３】図３は、成膜装置２１ａおよび従来技術の
成膜装置１で形成された半導体基板面内のシート抵抗分
布を示すグラフである。図３（１）は、反応管２２内の
上方（ガス導入管２８ａ下流側）を、図３（２）は、反
応管２２のほぼ真ん中付近（ガス導入管２８ａの下流側
と上流側との真ん中付近）を、図３（３）は、反応管２
２内の下方（ガス導入管２８ａ上流側）をそれぞれ示
す。曲線Ｌ１，Ｌ３，Ｌ５は、成膜装置２１ａで作成し
たときの結果を示し、曲線Ｌ２，Ｌ４，Ｌ６は、図９お
よび図１０に示される成膜装置１で作成したときの結果
を示している。

【００２４】反応時間の異なる反応ガスが複数の噴出孔
から保持手段に向けてそれぞれ噴出される従来技術の成
膜装置１の、ＰＯＣｌ₃ が多い反応管２内の下方（上流
側）では、噴出孔８ａから離れたところでＰ₂Ｏ₅が生成
されて、当該Ｐ₂Ｏ₅が基板７に付着するので、図３
（１）の曲線Ｌ２に示されるように、基板７の中心付近
においてＰの拡散量が多くなり、中心付近のシート抵抗
値が低くなる。一方、噴出孔８ａに近接するところでＰ
₂Ｏ₅が生成される反応管２内の上方（下流側）では、噴
出孔８ａに近い基板７部分にＰ₂Ｏ₅が付着し、図３
（３）の曲線Ｌ６に示されるように、基板７の端部にお
いてＰの拡散量が多くなり、端部のシート抵抗値が低く
なる。反応管２内のほぼ真ん中付近では、図３（２）の
曲線Ｌ４に示されるように、面内でのＰの分布が比較的
均一で、シート抵抗値のばらつきも比較的均一となる。

【００２５】これに対し、反応時間が等しい反応ガスが
複数の噴出孔３１ａから保持手段２４に向けてそれぞれ
噴出される本形態の成膜装置２１ａでは、反応管２２内
の下方（上流側）、反応管２２内の上方（下流側）およ
び反応管２２内のほぼ真ん中付近のいずれにおいても、
図３（１）の曲線Ｌ１、図３（３）の曲線Ｌ５および図
３（２）の曲線Ｌ３に示されるように、面内および基板
間でのＰの分布が均一で、シート抵抗値のばらつきも均
一となる。

【００２６】図４は、第１導入管２９，３０の第１噴出
孔２９ａ，３０ａと、第２導入管３１の第２噴出孔３１
ａとの上下の位置関係を説明するための図である。第１
噴出孔２９ａ，３０ａのピッチＰ１、すなわち第１噴出
孔２９ａの中心と当該第１噴出孔２９ａに隣接する第１
噴出孔２９ａの中心との間隔Ｐ１（第１噴出孔３０ａに
ついても同様）、第２噴出孔３１ａのピッチＰ２、すな
わち第２噴出孔３１ａの中心と当該第２噴出孔３１ａに
隣接する第２噴出孔３１ａの中心との間隔Ｐ２、および
保持された基板２７のピッチＰ３、すなわち基板２７の
一方表面から当該基板２７に隣接する基板２７の一方表
面との間隔Ｐ３は、互いに等しい値に選ばれる。

【００２７】また図４（１）に示されるように、複数の
第１および第２噴出孔２９ａ〜３１ａは、それぞれ対応
して同じ高さの位置に配置される。すなわち、各第１噴
出孔２９ａ，３０ａの装置２１ａの底面からの高さと、
各第２噴出孔３１ａの装置２１ａの底面からの高さとが
一致するようにして配置される。このように配置するこ
とによって、２種類のガスを混合した後、比較的早く噴
出孔３１ａから噴出することになるので、反応があまり
進んでいない反応ガスを噴出することができる。

【００２８】また図４（２）に示されるように、第１お
よび第２噴出孔２９ａ〜３１ａは、それぞれ対応して、
互いに２分の１ピッチ分ずれた高さの位置に配置され
る。このように配置することによって、２種類のガスを
混合した後、比較的遅く噴出孔３１ａから噴出すること
になるので、反応が進んだ反応ガスを噴出することがで
きる。このようにして反応の進み具合を調整することに
よって、たとえばＳｉ基板へ拡散されるＰの反応状態を
調整することができ、半導体基板のシート抵抗分布を調
整することができる。

【００２９】図５は、第１導入管２９，３０の第１噴出
孔２９ａ，３０ａと、第２導入管３１の第２噴出孔３１
ａとの向きを説明するための図である。第１導入管２
９，３０の第１噴出孔２９ａ，３０ａは、図５（１）に
示されるように、第２導入管３１の第２噴出孔３１ａ側
に向けて配置される。すなわち、第２噴出孔３１ａから
の反応ガスの噴出方向に直交する方向に平行な２点破線
３６で第２導入管３１を２分割したときの、第２噴出孔
３１ａが配置される側に向けて配置される。

【００３０】また第１導入管２９，３０の第１噴出孔２
９ａ，３０ａは、図５（２）および図５（３）に示され
るように、第２導入管３１の第２噴出孔３１ａとは反対
側に向けて配置される。すなわち、上述したのと同様に
して２点破線３６で第２導入管３１を２分割したとき
の、第２噴出孔３１ａが配置される側とは反対側に向け
て配置される。このとき、第１導入管２９，３０の外壁
が、図５（２）に示されるように第２導入管３１の内壁
に当接するようにして配置してもよい。たとえば前記２
点破線３６で第１導入管２９，３０が２分割されるよう
にして配置しても構わない。また図５（３）に示される
ように第２導入管３１の内壁には当接せずに、互いの第
１導入管２９，３０の外壁同士が当接するようにして配
置してもよい。たとえば前記２点破線３６で第１導入管
２９，３０が２分割されるようにして、かつ第２導入管
３１のほぼ中央部に配置しても構わない。

【００３１】なお図５（１）のような第１噴出孔２９
ａ，３０ａの第２噴出孔３１ａ側へ向けての配置は、２
本の第１導入管２９，３０の外径の合計が、第２導入管
３１の内径とほぼ等しいとき、または内径よりも小さい
ときのいずれのときに行っても構わない。図５（２）お
よび図５（３）のような第１噴出孔２９ａ，３０ａの第
２噴出孔３１ａとは反対側へ向けての配置は、２本の第
１導入管２９，３０の外径の合計が、第２導入管３１の
内径よりも小さいときに行われる。

【００３２】図５（１）のように配置することによっ
て、２種類のガスを混合後、比較的早く第２噴出孔３１
ａから噴出するので、反応があまり進んでいない反応ガ
スを噴出することができる。また図５（２）および図５
（３）ように配置することによって、２種類のガスを混
合後、比較的遅く第２噴出孔３１ａから噴出するので、
反応が進んだ反応ガスを噴出することができる。

【００３３】なお、本形態において第１導入管２９，３
０の内径および外径をａ，ｂとし、第２導入管３１の内
径および外径をｃ，ｄとすると、内径ａは、１ｍｍ＜ａ
＜１００ｍｍの範囲に選ばれ、外径ｂは、ｂ＝ａ＋２ｔ
で表される。ここでｔは、第１導入管２９，３０の肉厚
であり、たとえば０．１ｍｍよりも大きい値に選ばれ
る。また、内径ｃは２ｂ＜ｃ≦（２００＋２ｔ）の範囲
に選ばれ、外径ｄはｄ＝ｃ＋２Ｔで表される。ここでＴ
は、第２導入管３１の肉厚であり、たとえば０．１ｍｍ
よりも大きい値に選ばれる。

【００３４】また、Ｓｉ基板にＰを拡散させる場合に
は、ソースガスとしてＰＯＣｌ₃ に代わって、ＰＣ
ｌ₃、またはＰＢｒ₃などを用いても構わない。またＳｉ
基板にＢを拡散させる場合には、ソースガスとしてＢＢ
ｒ₃ 用い、酸化性のガスとしてＯ₂を用いても構わな
い。さらに、所定の基板にＳｉＯ₂ を形成する場合に
は、ソースガスとしてＳｉＨ₄を、酸化性のガスとして
Ｏ₂を用いても構わない。

【００３５】図６は、本発明の実施の他の形態である成
膜装置２１ｂの構成を示す断面図である。図７は、図６
のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。成膜装置２１ｂは、ガ
ス導入管の構成が異なる以外は、成膜装置２１ａと同様
にして構成され、同じ部材には同じ参照符号を付して示
し、説明を省略する。

【００３６】ガス導入管２８ａに代わって設けられるガ
ス導入管２８ｂは、反応管２２の下方から当該反応管２
２内に導入され、保持手段２４に沿って縦長状に配置さ
れる。当該ガス導入管２８ｂは、少なくとも１本（本形
態では１本）の第１導入管３３と、第２導入管３４とを
含んで構成される。第１導入管３３は、反応管２２内に
導入された部分に複数の第１噴出孔３３ａを有する。第
２導入管３４は、第１導入管３３の第１噴出孔３３ａ近
傍を覆うとともに、前記保持手段２４に向けて設けられ
る複数の第２噴出孔３４ａを有する。噴出孔３３ａ，３
４ａは、たとえば共に同じ大きさに形成され、また前記
保持手段２４に保持された基板２７のピッチと同じピッ
チで複数個設けられ、少なくとも第２噴出孔３４ａは、
隣接する基板２７同士の間のほぼ真ん中に配置される。

【００３７】前記第１導入管３３には予め定めるガスが
供給されて、当該ガスは第１噴出孔３３ａから噴出す
る。噴出したガスは、第２導入管３４に供給され、第１
導入管３３に供給されるガスとは異なるガスと、第２導
入管３４によって覆われる空間で混合されて反応し、反
応ガスが生成する。当該反応ガスは、第２噴出孔３４ａ
から矢符３５で示される保持手段２４の方向に噴出す
る。たとえば、第１導入管３３にソースガスが供給さ
れ、第２導入管３４に酸化性ガスが供給される。

【００３８】このような構成であっても、反応時間が等
しい反応ガスが複数の噴出孔３４ａから保持手段２４に
向けてそれぞれ噴出されるので、反応管２２内の下方
（上流側）、反応管２２内の上方（下流側）および反応
管２２内のほぼ真ん中付近のいずれにおいても、図３
（１）の曲線Ｌ１、図３（３）の曲線Ｌ５および図３
（２）の曲線Ｌ３に示されるように、面内および基板間
でのＰの分布が均一で、シート抵抗値のばらつきも均一
となる。

【００３９】なお、第１噴出孔３３ａのピッチＰ１、第
２噴出孔３４ａのピッチＰ２、および保持された基板２
７のピッチＰ３は、互いに等しい値に選ばれる。また、
図４（１）に示されるように、複数の第１および第２噴
出孔３３ａ，３４ａは、それぞれ対応して同じ高さの位
置に配置される。すなわち、各第１噴出孔３３ａの装置
２１ｂの底面からの高さと、各第２噴出孔３４ａの装置
２１ｂの底面からの高さとが一致するようにして配置さ
れる。このように配置することによって、２種類のガス
が混合された後、比較的早く噴出孔３４ａから噴出する
ことになるので、反応があまり進んでいない反応ガスを
噴出することができる。さらに、図４（２）に示される
ように、第１および第２噴出孔３３ａ，３４ａは、それ
ぞれ対応して互いに２分の１ピッチ分ずれた高さの位置
に配置される。このように配置することによって、２種
類のガスが混合された後、比較的遅く噴出孔３４ａから
噴出することになるので、反応が進んだ反応ガスを噴出
することができる。このようにして反応の進み具合を調
整することによって、たとえばＳｉ基板へ拡散されるＰ
の反応状態を調整することができ、半導体基板のシート
抵抗分布を調整することができる。

【００４０】図８は、第１導入管３３の第１噴出孔３３
ａと、第２導入管３４の第２噴出孔３４ａとの向きを説
明するための図である。第１導入管３３の第１噴出孔３
３ａは、図８（１）に示されるように、第２導入管３４
の第２噴出孔３４ａ側に向けて配置される。すなわち、
第２噴出孔３４ａからの反応ガスの噴出方向に直交する
方向に平行な２点破線３７で第２導入管３４を２分割し
たときの、第２噴出孔３４ａが配置される側に向けて配
置される。たとえば前記２点破線３７によって第１導入
管３３が２分割されるようにして、第２導入管３４のほ
ぼ真ん中に配置してもよい。

【００４１】また第１導入管３３の第１噴出孔３３ａ
は、図８（２）および図８（３）に示されるように、第
２導入管３４の第２噴出孔３４ａとは反対側に向けて配
置される。すなわち、上述したのと同様にして２点破線
３７で第２導入管３４を２分割したときの、第２噴出孔
３４ａが配置される側とは反対側に向けて配置される。
このとき、第１導入管３３の外壁が、図５（２）に示さ
れるように第２導入管３４の内壁には当接しないように
して配置してもよい。たとえば前記２点破線３７で分割
された第２導入管３４の第２噴出孔３４ａ側に第１導入
管３３を配置しても構わない。また、図８（３）に示さ
れるように第２導入管３４の内壁に当接するようにして
配置してもよい。たとえば前記２点破線３７で分割され
た第２導入管３４の第２噴出孔３４ａ側に第１導入管３
３を配置しても構わない。

【００４２】なお図８（１）のような、第１噴出孔３３
ａの第２噴出孔３４ａ側へ向けての配置は、第１導入管
３３が複数本あるときには、複数本の第１導入管３３の
外径の合計が、第２導入管３４の内径とほぼ等しいと
き、または内径よりも小さいときのいずれのときに行っ
ても構わない。図８（２）および図８（３）のような、
第１噴出孔３３ａの第２噴出孔３４ａとは反対側へ向け
ての配置は、複数本の第１導入管３３の外径の合計が、
第２導入管３４の内径よりも小さいときに行われる。

【００４３】図８（１）のように配置することによっ
て、２種類のガスが混合された後、比較的早く噴出孔３
４ａから噴出することになるので、反応があまり進んで
いない反応ガスを噴出することができる。また図８
（２）および図８（３）ように配置することによって、
２種類のガスが混合された後、比較的遅く噴出孔３４ａ
から噴出することになるので、反応が進んだ反応ガスを
噴出することができる。

【００４４】なお、酸化性のガスを多く必要とするとき
には、第１導入管３３に酸化性ガスを供給し、第２導入
管３４にソースガスを供給することが好ましく、これに
よってガス導入管２８ｂの上流側と下流側とでの反応ガ
スの状態を比較的近い同じ状態にすることができる。ま
た、反応管２２によって形成される空間２３の大きさに
制約があるときには、反対に、第１導入管３３にソース
ガスを供給し、第２導入管３４に酸化性ガスを供給する
ことが好ましい。

【００４５】また、本形態において第１導入管３３の内
径および外径をｐ，ｑとし、第２導入管３４の内径およ
び外径をｒ，ｓとすると、内径ｐは、１ｍｍ＜ｐ＜１０
０ｍｍの範囲に選ばれ、外径ｑは、ｑ＝ｐ＋２ｔで表さ
れる。ここでｔは、第１導入管３３の肉厚であり、たと
えば０．１ｍｍよりも大きい値に選ばれる。また内径ｒ
は、ｐ＜ｒ≦２００ｍｍの範囲に選ばれ、外径ｓは、ｓ
＝ｒ＋２Ｔで表される。ここでＴは第２導入管３４の肉
厚であり、たとえば０．１ｍｍよりも大きい値に選ばれ
る。

【００４６】また本形態において、前記形態で説明した
のと同様なソースガスを用い、同様な条件で成膜を行っ
ても構わない。

【００４７】さらに上述した実施の形態において、第１
噴出孔２９ａ，３０ａ，３３ａと第２噴出孔３１ａ，３
４ａとの大きさは、同じにする必要はなく、異なる大き
さにしても構わない。また、上流側の噴出孔と下流側の
噴出孔とで異なる大きさにしても構わない。

【００４８】また、第２噴出孔３１ａ，３４ａから噴出
するガスの上流側と下流側とでの流量の差を小さくする
ために、第２噴出孔３１ａ，３４ａの大きさと、第２導
入管３１，３４の内径との関係が選ばれる。たとえば第
２導入管３１，３４の内径が各第２噴出孔３１ａ，３４
ａの大きさの５０倍以上となるように選ばれる。また、
第２噴出孔３１ａ，３４ａから所望の流量が得られるよ
うに、第１導入管２９，３０，３３に供給されるガスの
流量が選ばれる。

【００４９】本形態の成膜装置２１ａ，２１ｂは、Ｓｉ
基板などに不純物を拡散して所望の半導体基板を作成す
る場合や、所望の膜を作成する場合などに適応すること
ができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の第
１導入管から噴出されて第２導入管で混合されて得ら
れ、基板を保持した保持手段に向けて全第２噴出孔から
噴出される反応ガスは、反応時間が等しいので、基板間
および面内における均一性の高い膜を作成することがで
きる。

【００５１】また本発明によれば、少なくとも１つの第
１導入管から噴出されて第２導入管で当該第２導入管に
供給されるガスと混合されて得られ、基板を保持した保
持手段に向けて全第２噴出孔から噴出される反応ガス
は、反応時間が等しいので、基板間および面内における
均一性の高い膜を作成することができる。

【００５２】また、第１導入管の複数の第１噴出孔と、
第２導入管の複数の第２噴出孔とがそれぞれ対応して同
じ高さの位置に配置されるので、反応があまり進んでい
ない反応ガスを噴出することができる。これによって、
形成される膜の特性を調整することができる。

【００５３】また、第１導入管の複数の第１噴出孔と、
第２導入管の複数の第２噴出孔とがそれぞれ対応して互
いに２分の１ピッチ分ずれた高さの位置に配置されるの
で、反応が進んだ反応ガスを噴出することができる。こ
れによって、形成される膜の特性を調整することができ
る。

【００５４】また、第１導入管の第１噴出孔が、第２導
入管の第２噴出孔側に向けて配置されるので、反応があ
まり進んでいない反応ガスを噴出することができる。こ
れによって、形成される膜の特性を調整することができ
る。

【００５５】また、第１導入管の外径の合計は、第２導
入管の内径よりも小さく、第１導入管の第１噴出孔が、
第２導入管の第２噴出孔とは反対側に向けて配置される
ので、反応が進んだ反応ガスを噴出することができる。
これによって、形成される膜の特性を調整することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である成膜装置２１ａの
構成を示す断面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図３】成膜装置２１ａおよび従来技術の成膜装置１で
形成された半導体基板面内のシート抵抗分布を示すグラ
フである。

【図４】第１導入管２９，３０の第１噴出孔２９ａ，３
０ａと、第２導入管３１の第２噴出孔３１ａとの上下の
位置関係を説明するための図である。

【図５】第１導入管２９，３０の第１噴出孔２９ａ，３
０ａと、第２導入管３１の第２噴出孔３１ａとの向きを
説明するための図である。

【図６】本発明の実施の他の形態である成膜装置２１ｂ
の構成を示す断面図である。

【図７】図６のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。

【図８】第１導入管３３の第１噴出孔３３ａと、第２導
入管３４の第２噴出孔３４ａとの向きを説明するための
図である。

【図９】従来技術である成膜装置１の構成を示す断面図
である。

【図１０】図９のＩ−Ｉ断面図である。

【符号の説明】

２１ａ，２１ｂ成膜装置２２反応管２３空間２４保持手段２７基板２８ａ，２８ｂガス導入管２９，３０，３３第１導入管２９ａ，３０ａ，３３ａ第１噴出孔３１，３４第２導入管３１ａ，３４ａ第２噴出孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜を形成すべき複数の基板を予め定める
空間内に等間隔で積層して保持する保持手段と、保持手段に向けて所定の反応ガスを噴出するガス導入管
とを含んで構成される成膜装置において、前記ガス導入管は、２種類以上の予め定めるガスが個別的に供給され、供給
されたガスを等間隔の複数の第１噴出孔からそれぞれ噴
出する複数の第１導入管と、前記第１導入管の第１噴出孔近傍を覆い、各第１導入管
の第１噴出孔から噴出したガスが互いに反応して生成し
た反応ガスを等間隔の複数の第２噴出孔から噴出する第
２導入管とを含んで構成されることを特徴とする成膜装
置。
【請求項２】膜を形成すべき複数の基板を予め定める
空間内に等間隔で積層して保持する保持手段と、保持手段に向けて所定の反応ガスを噴出するガス導入管
とを含んで構成される成膜装置において、前記ガス導入管は、予め定めるガスが供給され、供給されたガスを等間隔の
複数の第１噴出孔から噴出する少なくとも１つの第１導
入管と、前記第１導入管の第１噴出孔近傍を覆うとともに、前記
第１導入管に供給されるガスとは異なるガスが供給さ
れ、当該ガスと前記第１導入管に供給されて第１噴出孔
から噴出したガスとが互いに反応して生成した反応ガス
を等間隔の複数の第２噴出孔から噴出する第２導入管と
を含んで構成されることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】第１導入管の複数の第１噴出孔と、第２
導入管の複数の第２噴出孔とがそれぞれ対応して同じ高
さの位置に配置されていることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の成膜装置。
【請求項４】第１導入管の複数の第１噴出孔と、第２
導入管の複数の第２噴出孔とがそれぞれ対応して互いに
２分の１ピッチ分ずれた高さの位置に配置されているこ
とを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
【請求項５】第１導入管の第１噴出孔が、第２導入管
の第２噴出孔側に向けて配置されることを特徴とする請
求項１または２記載の成膜装置。
【請求項６】第１導入管の外径の合計は、第２導入管
の内径よりも小さく、第１導入管の第１噴出孔が、第２
導入管の第２噴出孔とは反対側に向けて配置されること
を特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。