JP2001140078A - Chemical vapor deposition system - Google Patents

Chemical vapor deposition system

Info

Publication number
JP2001140078A
JP2001140078A JP32238599A JP32238599A JP2001140078A JP 2001140078 A JP2001140078 A JP 2001140078A JP 32238599 A JP32238599 A JP 32238599A JP 32238599 A JP32238599 A JP 32238599A JP 2001140078 A JP2001140078 A JP 2001140078A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
gas
chemical vapor
vapor deposition
center
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP32238599A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kei Ikeda
圭 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Anelva Corp
Original Assignee
Anelva Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anelva Corp filed Critical Anelva Corp
Priority to JP32238599A priority Critical patent/JP2001140078A/en
Publication of JP2001140078A publication Critical patent/JP2001140078A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a chemical vapor deposition system with which the uniformity of a film deposition speed distribution and the uniformity of film thicknesses and film quality may be maintained. SOLUTION: This chemical vapor deposition system is constituted by arranging a gaseous raw material supply system for an organic metallic material which is liquid at and under ordinary temperature and atmosphere pressure within a vacuum vessel facing a substrate to be treated and providing the apparatus with a gas introducing port in which the center is located coaxially with the center of the substrate at its center and having a shape gradually narrowed in the distance to the substrate toward the periphery from the peripheral edge of the gas introducing port. The chemical vapor deposition apparatus described above is arranged with a gas flow regulating plate which is arranged in the position coaxial with the center of the substrate, has the shape gradually narrowed in the distance to the substrate toward the periphery from the peripheral edge of the gas introducing port and has a gap part allowing the transmission of part of the gas flowing-in from the gas introducing port toward the substrate in such a manner that this gas flow regulating plate faces the substrate between the substrate and the gas introducing guide while having a gap from the surface of the gas introducing guide facing the substrate.

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】本願の発明は、反応性ガスの
化学反応を利用して薄膜を作成する化学蒸着装置に関
し、特に、原料ガスの使用効率に優れていると共に、原
料ガスを大流量化した場合、基板寸法を大型化した場合
であっても、基板表面への成膜速度分布の均一性を良好
に保つことができる化学蒸着装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus for forming a thin film by utilizing a chemical reaction of a reactive gas. In this case, the present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus capable of maintaining good uniformity of a film forming rate distribution on a substrate surface even when the size of the substrate is increased.

【0002】[0002]

【従来の技術】大規模集積回路(LSI)や液晶ディス
プレイ(LCD)等の製作においては、基板の表面に所
定の薄膜を作成する工程が存在する。このような薄膜の
作成においては、必要な組成の薄膜を比較的自由に作成
できることから、反応性ガスの化学反応を利用して薄膜
を作成する化学蒸着(CVD)装置を用いることが広く
行われている。
2. Description of the Related Art In the production of large-scale integrated circuits (LSI), liquid crystal displays (LCD), and the like, there is a step of forming a predetermined thin film on the surface of a substrate. In producing such a thin film, a chemical vapor deposition (CVD) apparatus for producing a thin film using a chemical reaction of a reactive gas is widely used because a thin film having a required composition can be relatively freely formed. ing.

【0003】近年の金属材料の成膜では、常温常圧で液
体である有機系金属化合物を原料として使用するCVD
が盛んに研究されている。例えば、配線用の金属材料の
分野では、高マイグレーション耐性で低比抵抗を有する
銅(Cu)が次世代の配線材料として有力視されている
が、CuのCVD成膜では、[トリメチルビニルシリ
ル]ヘキサフルオロアセチルアセトン酸塩銅(以下、C
u(hfac)(tmvs)と略す)等の常温常圧で液
体である有機系金属化合物を原料として使用することが
ある。
[0003] In recent years, in film formation of metal materials, CVD using an organic metal compound which is liquid at normal temperature and normal pressure as a raw material is used.
Has been actively researched. For example, in the field of metal materials for wiring, copper (Cu) having high migration resistance and low specific resistance is considered to be a promising next-generation wiring material. In Cu CVD film formation, [trimethylvinylsilyl] is used. Hexafluoroacetylacetonate copper (hereinafter C
An organic metal compound that is liquid at normal temperature and pressure, such as u (hfac) (abbreviated as tmvs), may be used as a raw material.

【0004】図7は、特開平10−60650号に示さ
れる従来の化学蒸着装置の構成を示した正面概略図であ
る。図7に示す装置は、排気系10を備えた真空容器1
1と、真空容器11内の所定の位置に処理する基板12
を保持する基板ホルダー13と、当該基板12を所定温
度に加熱する加熱手段14と、加熱された基板12の表
面に原料ガスを供給する原料ガス供給系15とからな
り、供給された原料ガスの基板12の表面又は表面近傍
における化学反応を利用して当該基板12表面に所定の
薄膜を作成するように構成されている化学蒸着装置であ
る。図7図示の化学蒸着装置は、基板ホルダー13に保
持された基板12に対向するように真空容器11内に配
置されているガス導入ガイド16を、原料ガス供給系1
5が備えていることを特徴としている。ガス導入ガイド
16は、その中央に、原料ガス供給系15のガス導入用
配管17が連結されるガス導入口であって、その中心が
基板12の中心と同軸上になる位置に配置されているガ
ス導入口16aを有し、ガス導入口16aの周縁からそ
の周辺に向かうに従って基板12との距離が徐々に狭ま
るように形成されているという特徴的な形状を有するも
のである。
FIG. 7 is a schematic front view showing the structure of a conventional chemical vapor deposition apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-60650. The vacuum vessel 1 shown in FIG.
1 and a substrate 12 to be processed at a predetermined position in a vacuum vessel 11
, A heating means 14 for heating the substrate 12 to a predetermined temperature, and a source gas supply system 15 for supplying a source gas to the surface of the heated substrate 12. This is a chemical vapor deposition apparatus configured to form a predetermined thin film on the surface of the substrate 12 using a chemical reaction on or near the surface of the substrate 12. The chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 7 includes a gas introduction guide 16 arranged in the vacuum vessel 11 so as to face the substrate 12 held by the substrate holder 13 and a source gas supply system 1.
5 is provided. The gas introduction guide 16 is a gas introduction port to which the gas introduction pipe 17 of the source gas supply system 15 is connected at the center thereof, and is disposed at a position where the center is coaxial with the center of the substrate 12. It has a gas inlet 16a and has a characteristic shape such that the distance from the substrate 12 to the substrate 12 gradually decreases from the periphery of the gas inlet 16a toward the periphery thereof.

【0005】図7図示の従来例では、原料ガス供給系1
5として、液体原料を使用する装置が例示されている。
即ち、原料ガス供給系15は、液体原料を溜めた原料容
器21と、原料容器21から送られる液体原料を気化さ
せる気化器22と、気化器22で気化した原料ガスを真
空容器11に送るガス導入用配管17に設けられたバル
ブ23や不図示の流量調整器とから構成され、ガス導入
用配管17の終端がガス導入ガイド16のガス導入口1
6aに接続されている。
[0005] In the conventional example shown in FIG.
As No. 5, an apparatus using a liquid raw material is exemplified.
That is, the raw material gas supply system 15 includes a raw material container 21 storing the liquid raw material, a vaporizer 22 for vaporizing the liquid raw material sent from the raw material container 21, and a gas for transmitting the raw material gas vaporized by the vaporizer 22 to the vacuum container 11. It comprises a valve 23 provided in the introduction pipe 17 and a flow controller (not shown), and the end of the gas introduction pipe 17 is connected to the gas introduction port 1 of the gas introduction guide 16.
6a.

【0006】上記構成に係る従来の化学蒸着装置の動作
について、Cu(hfac)(tmvs)を原料として
使用した銅のCVD成膜を例にとって説明する。まず、
図示しない基板搬送手段を用いて基板12を真空容器1
1内に搬送した後、基板12を基板ホルダー13に保持
させ、所定の圧力まで減圧する。加熱手段14を調整す
ることにより、100〜300℃程度の温度に基板12
を加熱する。この状態で、Cu(hfac)(tmv
s)を気化器22により気化させ、キャリアガスとして
水素や窒素又はアルゴンなどの希ガスと混合してガス導
入用配管17、ガス導入口16a、ガス導入ガイド16
を介して真空容器11内に導入する。導入されたCu
(hfac)(tmvs)のガスは、気相及び基板12
表面近傍で化学反応を起こし、基板12表面に銅が堆積
する。
[0006] The operation of the conventional chemical vapor deposition apparatus having the above-described configuration will be described by taking as an example a copper CVD film formation using Cu (hfac) (tmvs) as a raw material. First,
The substrate 12 is transferred to the vacuum vessel 1 using a substrate transfer means (not shown).
After being transported into the substrate 1, the substrate 12 is held by the substrate holder 13, and the pressure is reduced to a predetermined pressure. By adjusting the heating means 14, the temperature of the substrate 12 is reduced to about 100 to 300 ° C.
Heat. In this state, Cu (hfac) (tmv
s) is vaporized by a vaporizer 22 and mixed with a rare gas such as hydrogen, nitrogen or argon as a carrier gas, and the mixture is mixed with a gas introduction pipe 17, a gas introduction port 16 a, and a gas introduction guide 16.
And is introduced into the vacuum vessel 11 through Cu introduced
The gas of (hfac) (tmvs) is gaseous phase and substrate 12
A chemical reaction occurs near the surface, and copper is deposited on the surface of the substrate 12.

【0007】この際、図7図示の化学蒸着装置において
は、ガス導入ガイド16が、基板12表面との隙間を、
基板12の周辺にいくに従って、すなわちガス導入口1
6aの周縁からガス導入ガイド16の周辺に向かうに従
って、徐々に狭めるような形状を有しているため、基板
12表面近傍に形成される境界層の厚み、すなわち、基
板12の表面近傍に形成されるガス分子の拡散が支配的
な領域の厚みが、厚くなるのを抑制することが可能であ
る。その結果、膜厚や膜質の基板面内均一性を高めるこ
とができた。
[0007] At this time, in the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG.
As it goes around the substrate 12, that is, the gas inlet 1
6a has a shape that gradually narrows from the periphery of the gas introduction guide 16 toward the periphery of the gas introduction guide 16, so that the thickness of the boundary layer formed near the surface of the substrate 12, that is, formed near the surface of the substrate 12, It is possible to suppress an increase in the thickness of the region where the diffusion of gas molecules is dominant. As a result, in-plane uniformity of the film thickness and film quality could be improved.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記構成に係る従来の
化学蒸着装置においては、生産性の向上のため、基板寸
法の大型化、及び、成膜速度の高速化が重要な課題とな
っている。また、常温常圧で液体である有機系金属化合
物原料の使用効率を良好にすることも要求されている。
In the conventional chemical vapor deposition apparatus having the above structure, it is important to increase the size of the substrate and increase the film forming speed in order to improve the productivity. . Further, it is also required to improve the use efficiency of the organic metal compound raw material which is liquid at normal temperature and normal pressure.

【0009】基板寸法の大型化については、原料ガス流
量の大流量化、ガス導入ガイドの大型化で対応できると
予想されたが、ガス導入ガイドの大型化、または、原料
ガス流量の大流量化と同時に、ガスの流れ方が変化し、
成膜速度分布が不均一になってしまうことが分かり、従
来の化学蒸着装置の構造によるのみでは、膜厚や膜質の
基板面内均一性を保ちつつ、基板寸法の大型化、及び、
成膜速度の高速化に対応することが難しいことがわかっ
た。この理由について添付の図面を参照して説明する。
It has been expected that an increase in the size of the substrate can be dealt with by increasing the flow rate of the source gas and increasing the size of the gas introduction guide. However, an increase in the size of the gas introduction guide or the increase in the flow rate of the source gas is expected. At the same time, the gas flow changes,
It can be seen that the film deposition rate distribution becomes non-uniform, and only by using the structure of the conventional chemical vapor deposition apparatus, the size of the substrate is increased while maintaining the uniformity of the film thickness and film quality within the substrate surface, and
It was found that it was difficult to cope with an increase in the film forming speed. The reason will be described with reference to the accompanying drawings.

【0010】図8(a)、(b)には、6インチ基板に
対応した従来の化学蒸着装置における基板12近傍のガ
スの流れる様子が模式的に示されている。図8(a)
は、導入する原料ガス流量が少ない場合を示したもので
ある。一方、図8(b)は、導入する原料ガス流量が多
い場合を示したものである。
FIGS. 8A and 8B schematically show the flow of gas near the substrate 12 in a conventional chemical vapor deposition apparatus corresponding to a 6-inch substrate. FIG. 8 (a)
Shows the case where the flow rate of the source gas to be introduced is small. On the other hand, FIG. 8B shows a case where the flow rate of the source gas to be introduced is large.

【0011】ガスの流れる様子が変化する具体的な条件
は、原料ガス流量の他に圧力やガス導入口16aの大き
さにも依存する。しかし、原料ガス流量を増やすにつれ
て、ガス導入ガイド16に沿って生じる粘性の力よりも
基板12に向けて直進しようとする慣性力が優位になる
結果として、図8(b)に示されるような循環流が必ず
生じてしまう。
The specific conditions under which the flow of the gas changes depend not only on the flow rate of the raw material gas but also on the pressure and the size of the gas inlet 16a. However, as the flow rate of the raw material gas is increased, the inertial force of going straight toward the substrate 12 becomes superior to the viscous force generated along the gas introduction guide 16 as shown in FIG. A circulating flow will always occur.

【0012】このガス流れの変化する様子は、処理する
基板12の寸法が大型化した場合にも当てはまる。例と
して、基板の寸法を大型化するために、各部の寸法を同
じ比率で大型化したとする。成膜速度を維持しようとす
ると、原料ガス流量は基板の面積に比例して増やす必要
があるから寸法比の二乗で増やす必要がある。ガス導入
口16aの断面積も寸法比の二乗で増える結果、ガス導
入口16aにおける平均流速は基板寸法が小さい時と変
わらない。一方、ガス導入ガイド16の壁との間に生じ
る粘性の影響は、壁から遠くなるにつれて急激に弱くな
り、ある一定以上の距離遠くなると実質的にゼロとな
る。その結果、基板に向けた流れがより優位となり易
く、容易に循環流が形成されることになる。
The manner in which the gas flow changes also applies when the size of the substrate 12 to be processed is increased. As an example, it is assumed that the dimensions of each part are increased at the same ratio in order to increase the dimensions of the substrate. In order to maintain the film forming rate, the flow rate of the raw material gas needs to be increased in proportion to the area of the substrate, and therefore needs to be increased by the square of the dimensional ratio. As a result of the cross-sectional area of the gas inlet 16a also increasing as the square of the dimensional ratio, the average flow velocity at the gas inlet 16a is the same as when the substrate size is small. On the other hand, the influence of the viscosity generated between the gas introduction guide 16 and the wall rapidly decreases as the distance from the wall increases, and becomes substantially zero when the distance from the wall exceeds a certain value. As a result, the flow toward the substrate tends to be more dominant, and a circulating flow is easily formed.

【0013】以上の説明から、装置の各寸法が同じで流
量が増える場合や、基板寸法が大型化しても成膜速度を
一定に保とうとする場合には、どちらの場合も、ガス導
入ガイド16と基板12の間に形成される空間に、図8
(b)図示のように、循環流が生じやすくなることが分
かる。そこで、以下のガスの流れに関する説明では、従
来の化学蒸着装置の課題を説明する際に、流量が異なる
場合についてのみ説明することにする。ただし、前述し
たとおり、基板寸法が大型化した場合においても、定性
的に同じ結果が生じることになる。
From the above description, in the case where the dimensions of the apparatus are the same and the flow rate increases, or in the case where the deposition rate is to be kept constant even if the size of the substrate is increased, the gas introduction guide 16 is used in both cases. In the space formed between the substrate and the substrate 12, FIG.
(B) As shown in the figure, it can be seen that a circulating flow is easily generated. Therefore, in the following description of the gas flow, when describing the problems of the conventional chemical vapor deposition apparatus, only the case where the flow rates are different will be described. However, as described above, the same result is qualitatively obtained even when the substrate size is increased.

【0014】図9(a)、(b)には、6インチ基板に
対応した従来の化学蒸着装置における基板12近傍のガ
ス(中間生成物)の濃度分布が模式的に示されている。
図9(a)は、導入する原料ガス流量が少ない場合、図
9(b)は、導入する原料ガス流量が多い場合である。
ここで、中間生成物は、Cu(hfac)と考えられて
おり、図9(a)、(b)図示の濃度分布は、コンピュ
ータシミュレーションの結果を定性的に示したものであ
る。
FIGS. 9A and 9B schematically show the concentration distribution of gas (intermediate product) near the substrate 12 in a conventional chemical vapor deposition apparatus corresponding to a 6-inch substrate.
FIG. 9A shows a case where the flow rate of the source gas to be introduced is small, and FIG. 9B shows a case where the flow rate of the source gas to be introduced is large.
Here, the intermediate product is considered to be Cu (hfac), and the concentration distributions shown in FIGS. 9A and 9B qualitatively show the results of computer simulation.

【0015】図9(a)と図9(b)とで、この中間生
成物の濃度分布が異なっており、その結果、銅の成膜速
度分布が異なると考えられる。
9 (a) and 9 (b), the concentration distribution of the intermediate product is different, and as a result, it is considered that the distribution of the copper deposition rate is different.

【0016】ここで、中間生成物の濃度分布と銅の成膜
速度分布との関係を分かり易くするために、銅の堆積す
るメカニズムについて説明する。
Here, in order to make it easy to understand the relationship between the concentration distribution of the intermediate product and the distribution of the copper deposition rate, a mechanism for depositing copper will be described.

【0017】「Cu(hfac)(tmvs)からの銅
の化学蒸着の間における気相反応の役割」(The R
ole of Gas−Phase Reaction
sduring Chemical Vapor De
position ofCopper from (h
fac)Cu(tmvs)」と題する論文(J.Ele
ctrochem. Soc., Vol.145,
No.12, December 1998 第422
6ページ〜第4233ページ)によれば、原料ガスであ
るCu(hfac)(tmvs)は、気相中でCu(h
fac)とtmvsに熱分解する。更に、Cu(hfa
c)が基板に吸着し、Cu(hfac)の表面反応によ
って銅が堆積する。反応式で示すと、以下のようにな
る。
"The role of gas phase reactions during chemical vapor deposition of copper from Cu (hfac) (tmvs)" (The R
ole of Gas-Phase Reaction
sduring Chemical Vapor De
position of Copper from (h
fac) Cu (tmvs) "(J. Ele
trochem. Soc. , Vol. 145,
No. 12, December 1998 No. 422
According to page 6 to page 4233), Cu (hfac) (tmvs) as a raw material gas is Cu (hfac) in the gas phase.
fac) and tmvs. Further, Cu (hfa
c) is adsorbed on the substrate, and copper is deposited by a surface reaction of Cu (hfac). The reaction formula is as follows.

【0018】Cu(hfac)(tmvs)→Cu(h
fac)+tmvs 2Cu(hfac)→Cu+Cu(hfac)
Cu (hfac) (tmvs) → Cu (h
fac) + tmvs 2Cu (hfac) → Cu + Cu (hfac) 2

【0019】Cu(hfac)のフラックスは、流速が
非常に遅くなる基板12のごく表面近傍においてはガス
分子の拡散速度に依存するため、基板12の表面近傍に
形成される境界層(拡散が支配的な領域)の厚みが厚い
ほど少なくなる。
Since the flux of Cu (hfac) depends on the diffusion speed of gas molecules near the very surface of the substrate 12 where the flow velocity is extremely slow, the boundary layer (diffusion is dominant) formed near the surface of the substrate 12 Area is larger, the smaller the thickness.

【0020】そこで、図7に図示した従来の化学蒸着装
置では、ガス導入ガイド16に、ガス導入口16aの周
縁から周囲にいくに従って徐々に基板12との距離が狭
くなる形状を有させることで、基板12の端部において
も境界層の厚みが増すのを抑制し、成膜速度の均一性を
保つ構造となっていた。
Therefore, in the conventional chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 7, the gas introduction guide 16 has a shape in which the distance from the substrate 12 gradually decreases from the periphery of the gas introduction port 16a to the periphery. In addition, the structure in which the thickness of the boundary layer is suppressed from increasing at the end of the substrate 12 and the uniformity of the film forming rate is maintained.

【0021】しかしながら、基板12とガス導入ガイド
16との間の領域に、図8(b)図示のような、循環流
が形成されるようになると、Cu(hfac)の濃度差
は、基板12の中央部と端部とで大きくなることがコン
ピュータシミュレーションの結果からわかった。
However, when a circulating flow as shown in FIG. 8B is formed in a region between the substrate 12 and the gas introduction guide 16, the difference in the concentration of Cu (hfac) is reduced. It became clear from the result of the computer simulation that it became large in the center part and the end part of the.

【0022】すなわち、導入する原料ガス流量が多い場
合の図9(b)に示す模式図では、濃度の等高線を示す
線が基板12を多数横切ることが示されており、濃度の
勾配が図9(a)と比較して大きくなっていることを示
している。更に、循環流が形成される結果として、基板
12の中央付近で境界層の厚みが循環流が形成されない
場合よりも薄くなることが予想される上に、Cu(hf
ac)の滞在時間が長くなり、Cu(hfac)が基板
12の中央付近で多く消費されることが考えられる。
That is, in the schematic diagram shown in FIG. 9B in the case where the flow rate of the source gas to be introduced is large, it is shown that many lines showing the contours of the concentration cross the substrate 12, and the gradient of the concentration is shown in FIG. This shows that it is larger than that of FIG. Further, as a result of the formation of the circulating flow, the thickness of the boundary layer near the center of the substrate 12 is expected to be thinner than when the circulating flow is not formed, and Cu (hf
It is conceivable that the stay time of ac) is prolonged, and that Cu (hfac) is consumed much near the center of the substrate 12.

【0023】図10は、図7図示の従来の化学蒸着装置
を用いて6インチの基板に成膜する場合の成膜速度分布
を示したものである。従来の6インチの基板に成膜する
場合に一般的に採用されている流量にて原料ガスを導入
した(a)の場合には、成膜速度分布の均一さが保たれ
ている。一方、従来の6インチの基板に成膜する場合
に、一般的に採用されている原料ガスの流量より多い流
量へと原料ガスの流量を増やした(b)の場合、基板中
央で成膜速度が高く、成膜速度分布が悪化していること
がわかる。
FIG. 10 shows a film-forming speed distribution when a film is formed on a 6-inch substrate using the conventional chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. In the case of (a) in which the source gas is introduced at a flow rate generally adopted when forming a film on a conventional 6-inch substrate, the uniformity of the film forming rate distribution is maintained. On the other hand, when a film is formed on a conventional 6-inch substrate, the flow rate of the raw material gas is increased to a flow rate larger than the flow rate of the generally used raw material gas. It can be seen that the film deposition rate distribution was deteriorated.

【0024】この成膜速度分布の悪化は、すでに説明し
たように、基板12とガス導入ガイド16の間に図8
(b)図示のような循環流が形成されたことが主たる原
因と考えられる。
As described above, the deterioration of the film deposition rate distribution is caused by the difference between the substrate 12 and the gas introduction guide 16 shown in FIG.
(B) It is considered that the main cause is that the circulating flow as shown is formed.

【0025】本発明は、図7に一例が示されている従来
の化学蒸着装置において、生産性の向上のため、基板寸
法の大型化及び成膜速度の高速化に対処すべく、ガス導
入ガイド16の大型化、原料ガス流量の大流量化を図っ
た場合であっても、処理される基板12とガス導入ガイ
ド16との間の領域に、図8(b)図示のような、循環
流が形成されることを防止でき、成膜速度分布の均一さ
及び膜厚や膜質の基板面内均一性を保つことができると
共に、原料ガスの使用効率に優れている化学蒸着装置を
提案することを目的としている。
According to the present invention, in the conventional chemical vapor deposition apparatus whose example is shown in FIG. 7, a gas introduction guide is used to cope with an increase in substrate size and an increase in film forming speed in order to improve productivity. Even in the case where the size of the substrate 16 is increased and the flow rate of the source gas is increased, the circulation flow as shown in FIG. To provide a chemical vapor deposition apparatus that can prevent the formation of a gas, can maintain uniformity of the film forming rate distribution, uniformity of the film thickness and film quality in the substrate surface, and have excellent use efficiency of the source gas. It is an object.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明が提案する化学蒸着装置は、排気系を備えた真
空容器と、真空容器内の所定の位置に処理する基板を保
持する基板ホルダーと、当該基板を所定温度に加熱する
加熱手段と、加熱された基板の表面に原料ガスを供給す
る原料ガス供給系とを備え、前記基板の表面又は表面近
傍における化学反応を利用して当該基板の表面に所定の
薄膜を生成する化学蒸着装置であって、前記原料ガス供
給系は、前記基板ホルダーに保持された基板に対向する
ように真空容器内に配置され、その中央に前記原料ガス
供給系のガス導入用配管が連結されるガス導入口であっ
て、中心が前記基板の中心と同軸上になる位置に配置さ
れているガス導入口を備えていると共に、当該ガス導入
口の周縁から周辺に向かうに従って前記基板との距離が
徐々に狭くなる形状を有しているガス導入ガイドを備え
ている化学蒸着装置において、前記基板ホルダーに保持
された基板と前記ガス導入ガイドとの間で、前記ガス導
入ガイドの前記基板に対向する面との間に空隙を有しつ
つ、前記基板に対向するように配置されたガス整流板が
備えられており、当該ガス整流板はその中心が前記基板
の中心と同軸上になる位置に配置されていると共に、当
該ガス整流板の中心からその周辺に向かうに従って前記
基板との距離が徐々に狭くなる形状を有し、更に、前記
ガス導入口から流入したガスの一部が前記基板に向けて
透過できる空隙部を備えていることを特徴とする化学蒸
着装置である。
To solve the above-mentioned problems, a chemical vapor deposition apparatus proposed by the present invention comprises a vacuum vessel provided with an exhaust system and a substrate holding a substrate to be processed at a predetermined position in the vacuum vessel. A holder, heating means for heating the substrate to a predetermined temperature, and a source gas supply system for supplying a source gas to the surface of the heated substrate, wherein the substrate is subjected to a chemical reaction on or near the surface of the substrate using a chemical reaction. A chemical vapor deposition apparatus for producing a predetermined thin film on a surface of a substrate, wherein the source gas supply system is disposed in a vacuum vessel so as to face a substrate held by the substrate holder, and the source gas supply system is provided at the center thereof. A gas introduction port to which a gas introduction pipe of a supply system is connected, the gas introduction port having a center disposed at a position coaxial with the center of the substrate, and a peripheral edge of the gas introduction port. From In a chemical vapor deposition apparatus having a gas introduction guide having a shape in which the distance from the substrate gradually decreases as the head goes, the gas is introduced between the substrate held by the substrate holder and the gas introduction guide. A gas rectifying plate arranged so as to face the substrate is provided while having a gap between the introduction guide and the surface facing the substrate, and the gas rectifying plate has a center located at the center of the substrate. And a shape that the distance from the substrate is gradually narrowed from the center of the gas rectifying plate toward the periphery thereof, and furthermore, the gas flowing from the gas introduction port. Is a chemical vapor deposition apparatus characterized in that a part of the substrate is provided with a void portion that can be transmitted toward the substrate.

【0027】ここで、ガス整流板に備えられている空隙
部は、ガス整流板に設けられている複数の貫通孔又は、
貫通溝又は、貫通孔と貫通溝との双方とすることができ
る。これらの貫通孔、貫通溝は、ガス導入口から流入し
てきたガスの一部が、これらの貫通孔、貫通溝を透過し
て処理すべき基板の方向に流動していくことを可能なら
しめ、処理される基板12とガス導入ガイド16との間
の領域における、図8(b)図示のような、循環流の形
成を防止することに貢献できて、これによって成膜速度
分布の均一性、膜厚や膜質の基板面内均一性を良好に保
つことを可能ならしめると共に、原料ガスの使用効率に
低下を来すことのないものであれば、その大きさ、数
に、また、ガス整流板の大きさ、ガス整流板とガス導入
ガイド16との間の距離などに制限があるものではな
い。
Here, the gap provided in the gas straightening plate is formed by a plurality of through holes or a plurality of through holes provided in the gas straightening plate.
It can be a through groove or both a through hole and a through groove. These through-holes and through-grooves allow a part of the gas flowing from the gas inlet to pass through these through-holes and through-grooves and flow in the direction of the substrate to be processed. In the region between the substrate 12 to be processed and the gas introduction guide 16, it is possible to contribute to preventing the formation of a circulating flow as shown in FIG. In addition to making it possible to maintain good uniformity of the film thickness and film quality in the substrate surface, the size, number, and gas rectification are not limited as long as the use efficiency of the source gas does not decrease. There are no restrictions on the size of the plate, the distance between the gas straightening plate and the gas introduction guide 16, and the like.

【0028】ただし、これらの貫通孔、貫通溝を透過し
て基板12方向に向かうことになるガスの流れが、基板
12の中心と同軸上になる位置に配置されているガス整
流板の中心に対して軸対称に近い流れになる方が、前述
した循環流の形成を防止する上で好ましいので、貫通
孔、貫通溝は基板12の中心と同軸上になる位置に配置
されているガス整流板の中心に対して同心円状に、また
直径対称的に設けておくことが望ましい。
However, the flow of gas passing through these through-holes and through-grooves and heading toward the substrate 12 is directed to the center of the gas rectifying plate disposed at a position coaxial with the center of the substrate 12. On the other hand, since it is preferable that the flow becomes axially symmetric in order to prevent the formation of the above-mentioned circulating flow, the gas rectifying plate is disposed at a position where the through hole and the through groove are coaxial with the center of the substrate 12. Is preferably provided concentrically and diametrically symmetric with respect to the center.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
出願の発明の実施の形態について説明する。以下の説明
に用いる各図において、各構成部材は、この発明を理解
できる程度に、その形状、大きさ、及び配置関係を概略
的に示してあるにすぎない。また、添付している各図に
おいて同様な構成部材については同一の番号を付し、そ
の重複する説明を省略することもある。更に、以下の説
明中で挙げる数値的条件は、本発明の範囲内の好適例に
すぎない。すなわち、この出願に係る発明は、これらの
条件にのみ限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In each of the drawings used in the following description, each component is only schematically shown in shape, size, and positional relationship so that the present invention can be understood. In addition, in each of the attached drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and duplicate description thereof may be omitted. Furthermore, the numerical conditions given in the following description are only preferred examples within the scope of the present invention. That is, the invention according to this application is not limited only to these conditions.

【0030】図1に示す装置は、排気系10を備えた真
空容器11と、真空容器11内の所定の位置に処理する
基板12を保持する基板ホルダー13と、基板12を所
定温度に加熱する加熱手段14と、加熱された基板12
の表面に原料ガスを供給する原料ガス供給系15とから
なり、供給された原料ガスの基板12の表面又は表面近
傍における化学反応を利用して当該基板12表面に所定
の薄膜を作成するように構成されている化学蒸着装置で
ある。
The apparatus shown in FIG. 1 has a vacuum vessel 11 provided with an exhaust system 10, a substrate holder 13 for holding a substrate 12 to be processed at a predetermined position in the vacuum vessel 11, and heats the substrate 12 to a predetermined temperature. Heating means 14 and heated substrate 12
And a source gas supply system 15 for supplying a source gas to the surface of the substrate 12, and forming a predetermined thin film on the surface of the substrate 12 by utilizing a chemical reaction of the supplied source gas on or near the surface of the substrate 12. It is a configured chemical vapor deposition apparatus.

【0031】原料ガス供給系15は基板ホルダー13に
保持された基板12に対向するように真空容器11内に
配置されているガス導入ガイド16を備えており、この
ガス導入ガイド16は、その中央に、原料ガス供給系1
5のガス導入用配管17が連結されるガス導入口16a
を備えている。ガス導入口16aの中心は、基板12の
中心と同軸上になる位置に配置されおり、ガス導入ガイ
ド16は、ガス導入口16aの周縁からその周辺に向か
うに従って基板12との距離が徐々に狭まるように形成
されている。
The source gas supply system 15 has a gas introduction guide 16 disposed in the vacuum vessel 11 so as to face the substrate 12 held by the substrate holder 13. And the source gas supply system 1
Gas introduction port 16a to which the gas introduction pipe 17 is connected
It has. The center of the gas introduction port 16a is disposed at a position coaxial with the center of the substrate 12, and the distance between the gas introduction guide 16 and the substrate 12 gradually decreases from the periphery of the gas introduction port 16a toward the periphery thereof. It is formed as follows.

【0032】本発明の化学蒸着装置においては、図1図
示のように、基板ホルダー13に保持された基板12と
ガス導入ガイド16との間で、ガス導入ガイド16の基
板12に対向する面との間に空隙を有しつつ、基板12
に対向するように配置されたガス整流板30が備えられ
ている。ガス整流板30は、図1、図2(b)、図3
(b)図示のように、支持棒35によって支持され、そ
の中心が基板12の中心と同軸上になる位置に配置され
て、ガス整流板30の中心からその周辺に向かうに従っ
て基板12との距離が徐々に狭くなる形状を有してい
る。そして、このガス整流板30は、ガス導入口16a
から流入したガスの一部が基板12に向けて透過できる
空隙部として、図2(a)図示の貫通孔31、あるいは
図2(b)図示の貫通溝32を備えている。
In the chemical vapor deposition apparatus of the present invention, as shown in FIG. 1, between the substrate 12 held by the substrate holder 13 and the gas introduction guide 16, the surface of the gas introduction guide 16 facing the substrate 12 The substrate 12 has a gap between
There is provided a gas straightening plate 30 arranged so as to be opposed to. The gas flow plate 30 is shown in FIGS. 1, 2 (b) and 3
(B) As shown, it is supported by the support rod 35, and its center is disposed at a position coaxial with the center of the substrate 12, and the distance from the center of the gas rectifying plate 30 to the periphery of the gas rectifier plate 30 increases. Has a shape that gradually narrows. The gas flow plate 30 is connected to the gas inlet 16a.
2A is provided as a through-hole 31 or a through-groove 32 shown in FIG.

【0033】本発明の化学蒸着装置においては、前記の
ようなガス整流板30が備えられている結果、ガス導入
口16aを通じて導入された原料ガスの一部は、このガ
ス整流板30に配置された貫通孔31又は貫通溝32を
通過し、ガス流量が多い場合や基板寸法12が大きくな
った場合に、基板12とガス導入ガイド16とで形成さ
れる空間内に循環流が形成されるのを防ぐことが可能と
なる。
In the chemical vapor deposition apparatus of the present invention, as a result of the provision of the gas rectifying plate 30 as described above, a part of the source gas introduced through the gas inlet 16a is disposed on the gas rectifying plate 30. When the gas passes through the through hole 31 or the through groove 32 and the gas flow rate is large or the substrate size 12 increases, a circulating flow is formed in the space formed by the substrate 12 and the gas introduction guide 16. Can be prevented.

【0034】なお、一般にシャワーヘッドと呼ばれる整
流板の場合、本発明に示される装置のようなガス導入ガ
イド16と整流板との間が全周に渡って接続されている
構造となっているが、本発明の装置では、全てのガスが
ガス整流板30に設けられた貫通孔31または貫通溝3
2を通過するわけではない。ガス導入口16aを通じて
導入された原料ガスの一部が貫通孔31、貫通溝32を
通過して基板12方向へ向かうものであって、残りのガ
スの、ガス導入ガイド16とガス整流板30との間の空
隙を通過し、更に、ガス導入ガイド16とガス整流板3
0周縁との間を通過して、基板12の外周部に向かう流
れが直接妨げられるものではない。これは、本発明の化
学蒸着装置が、従来の装置の利点を生かしつつ、成膜速
度分布の均一性を悪化させる循環流の発生を防ぐことを
目的の一つとしているためであり、本発明の装置におい
て採用されているガス整流板30は、従来より利用され
ていたシャワーヘッドとは目的及び構造が異なっている
ものである。
Incidentally, in the case of a rectifying plate generally called a shower head, the gas introducing guide 16 and the rectifying plate as in the apparatus shown in the present invention have a structure connected over the entire circumference. According to the apparatus of the present invention, all of the gas is supplied to the gas straightening plate 30 through the through hole 31 or the through groove 3.
It does not pass through 2. A part of the raw material gas introduced through the gas introduction port 16a passes through the through hole 31 and the through groove 32 toward the substrate 12, and the remaining gas includes the gas introduction guide 16 and the gas rectifying plate 30. Between the gas introduction guide 16 and the gas baffle plate 3
The flow passing between the zero peripheral edge and the outer peripheral portion of the substrate 12 is not directly obstructed. This is because one of the objects of the chemical vapor deposition apparatus of the present invention is to prevent the occurrence of a circulating flow that deteriorates the uniformity of the film forming rate distribution while taking advantage of the conventional apparatus. The gas rectifying plate 30 employed in the above device has a purpose and a structure different from those of a conventionally used shower head.

【0035】図2にガス整流板30の構造に関する最初
の例を示す。図2は、5つの同心円状の位置に、それぞ
れ、複数の貫通孔31が配置されている、すなわち5群
の貫通孔群が5つの同心円状の位置に設けられているガ
ス整流板30を表すものである。貫通孔31の直径は、
2〜10mmが好ましい。また、同心円状に配置する一
連の貫通孔群は、3〜10群が好ましい。貫通孔31の
直径の値や貫通孔群の数は、基板12の寸法が増えるに
つれて増えることが望ましい。
FIG. 2 shows a first example of the structure of the gas flow regulating plate 30. FIG. 2 shows a gas rectifying plate 30 in which a plurality of through holes 31 are arranged at five concentric positions, that is, five groups of through holes are provided at five concentric positions. Things. The diameter of the through hole 31 is
2 to 10 mm is preferred. In addition, the series of through-hole groups arranged concentrically is preferably 3 to 10 groups. It is desirable that the value of the diameter of the through hole 31 and the number of the through hole group increase as the size of the substrate 12 increases.

【0036】図3にガス整流板30の構造に関する別の
例を示す。図3は、5つの同心円状の位置に、それぞ
れ、4分割された貫通溝32が配置されている、すなわ
ち5群の貫通溝群が5つの同心円状の位置に設けられて
いるガス整流板30を表すものである。貫通溝32の幅
は、2〜8mmが好ましい。また、同心円状に配置する
一連の貫通溝群は、3〜10群が好ましい。同一の半径
上に配置される貫通溝32、32の分割数は、特に制限
があるものではないが、通過するガスの流れが軸対称に
近いことが望ましい。貫通溝32の溝幅や貫通溝群の数
は、基板12の寸法が増えるにつれて増えることが望ま
しい。
FIG. 3 shows another example of the structure of the gas flow regulating plate 30. FIG. 3 shows a gas straightening plate 30 in which four divided through grooves 32 are arranged at five concentric positions, that is, five groups of through grooves are provided at five concentric positions. Is represented. The width of the through groove 32 is preferably 2 to 8 mm. The series of through-grooves arranged concentrically is preferably 3 to 10 groups. The number of divisions of the through-grooves 32 arranged on the same radius is not particularly limited, but it is desirable that the flow of gas passing therethrough is close to axial symmetry. It is desirable that the groove width of the through groove 32 and the number of the through groove group increase as the size of the substrate 12 increases.

【0037】前記における貫通孔31の直径の下限値、
貫通溝32の幅の下限値は、ガス整流板30に堆積する
Cuによって、貫通孔31、貫通溝32が詰まってしま
うことのないように定めたものであり、それぞれの上限
値、同一の半径上で隣接する貫通孔31、31の間隔、
隣接する貫通溝32、32の間隔、隣接する半径上に設
けられる貫通孔群と貫通孔群との間隔、隣接する半径上
に設けられる貫通溝群と貫通孔溝との間隔、同心円状に
配置される一連の貫通孔群・貫通溝群の数(3〜10)
などは、原料ガスの流量を考慮しつつ、基板12とガス
導入ガイド16とで形成される空間内に循環流が形成さ
れるのを防ぎ、なおかつ、原料ガスの使用効率の低下を
来さない範囲で、適宜に定めることができる。
The lower limit value of the diameter of the through hole 31 described above,
The lower limit value of the width of the through groove 32 is determined so that the through hole 31 and the through groove 32 are not clogged by Cu deposited on the gas flow regulating plate 30. The distance between the adjacent through holes 31, 31 above,
The distance between the adjacent through grooves 32, 32, the distance between the through holes provided on the adjacent radii, the distance between the through grooves provided on the adjacent radii, and the concentric arrangement. Number of series of through-hole groups and through-groove groups to be performed (3 to 10)
For example, while taking into account the flow rate of the source gas, it is possible to prevent the formation of a circulating flow in the space formed by the substrate 12 and the gas introduction guide 16, and to prevent the use efficiency of the source gas from decreasing. It can be determined appropriately within the range.

【0038】なお、貫通孔31と貫通溝32とを組み合
わせたガス整流板に関しても、実質的に同等のガス流量
が通過できる構造にすることは可能であり、どちらか一
方の条件にのみ限定されるものではない。
It should be noted that the gas rectifying plate having the combination of the through hole 31 and the through groove 32 can have a structure capable of passing substantially the same gas flow rate, and is limited to only one of the conditions. Not something.

【0039】図2、図3の実施例においては、3本の支
持棒35によってガス整流板30が支持されているが、
これも一例に過ぎず、ガス導入口16aを通じて導入さ
れたガスの円滑な流動を妨げることなく、また、安定的
にガス整流板30を支持できる構成であれば、基板ホル
ダー13に保持された基板12とガス導入ガイド16と
の間で、基板12に対向するようにガス整流板30を配
置する構成、構造に特別な制限はない。
In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, the gas straightening plate 30 is supported by three support rods 35.
This is also merely an example, and the substrate held by the substrate holder 13 is not limited as long as the gas introduced through the gas inlet 16a is not hindered from flowing smoothly and the gas rectifying plate 30 can be stably supported. There is no particular limitation on the configuration and structure of disposing the gas rectifying plate 30 between the gas introduction guide 16 and the gas introduction guide 16 so as to face the substrate 12.

【0040】次に、本発明の化学蒸着装置の動作につい
て、Cu(hfac)(tmvs)を原料として使用し
た銅のCVD成膜を例にとって説明する。まず、図示し
ない基板搬送手段を用いて基板12を真空容器11内に
搬送した後、基板12を基板ホルダー13に保持させ、
所定の圧力まで減圧する。加熱手段14を調整すること
により、100〜300℃程度の温度に基板12を加熱
する。この状態で、Cu(hfac)(tmvs)を気
化器22により気化させ、キャリアガスとして水素や窒
素又はアルゴンなどの希ガスと混合して、ガス導入用配
管17、ガス導入口16aを介して真空容器11内に導
入する。導入されたCu(hfac)(tmvs)のガ
スは、ガス導入ガイド16に案内されると共に、ガス整
流板30によって整流されながら、気相及び基板12表
面近傍で化学反応を起こし、基板12表面に銅が堆積す
る。
Next, the operation of the chemical vapor deposition apparatus of the present invention will be described by taking as an example a copper CVD film formation using Cu (hfac) (tmvs) as a raw material. First, the substrate 12 is transferred into the vacuum chamber 11 using a substrate transfer unit (not shown), and then the substrate 12 is held by the substrate holder 13.
The pressure is reduced to a predetermined pressure. By adjusting the heating means 14, the substrate 12 is heated to a temperature of about 100 to 300C. In this state, Cu (hfac) (tmvs) is vaporized by the vaporizer 22, mixed with a rare gas such as hydrogen, nitrogen or argon as a carrier gas, and vacuumed through the gas introduction pipe 17 and the gas introduction port 16a. It is introduced into the container 11. The introduced Cu (hfac) (tmvs) gas is guided by the gas introduction guide 16 and, while being rectified by the gas rectification plate 30, causes a chemical reaction in the gas phase and in the vicinity of the surface of the substrate 12, thereby causing a chemical reaction on the surface of the substrate 12. Copper deposits.

【0041】図4には、図2図示のガス整流板30を採
用している本発明の化学蒸着装置を用いて6インチの基
板に成膜する場合であって、従来、6インチの基板に成
膜する際に採用されている一般的な原料ガスの流量より
多く、図7図示の従来の化学蒸着装置の場合であれば、
基板12とガス導入ガイド16との間の空間に循環流が
形成されてしまう流量で、原料ガスを導入した時の、基
板12(6インチ)近傍のガスの流れる様子が模式的に
示されている。
FIG. 4 shows a case where a film is formed on a 6-inch substrate using the chemical vapor deposition apparatus of the present invention employing the gas rectifying plate 30 shown in FIG. If the flow rate of the conventional chemical vapor deposition apparatus shown in FIG.
The flow of the gas near the substrate 12 (6 inches) when the source gas is introduced at a flow rate at which a circulating flow is formed in the space between the substrate 12 and the gas introduction guide 16 is schematically shown. I have.

【0042】基板12とガス導入ガイド16との間の空
間にガス整流板30を配置した結果、従来の化学蒸着装
置においては循環流が形成されたプロセス条件において
も、循環流が生じることなくスムーズな流れになること
がコンピュータシミュレーションによって分かった。そ
の結果、図5に示すように、基板12近傍で銅の堆積速
度に直接影響する中間生成物の濃度分布が良好なものと
なる。
As a result of arranging the gas flow regulating plate 30 in the space between the substrate 12 and the gas introduction guide 16, even in the conventional chemical vapor deposition apparatus, even under the process conditions in which a circulating flow is formed, a circulating flow is not generated. It became clear by computer simulation that it became a flow. As a result, as shown in FIG. 5, the concentration distribution of the intermediate product which directly affects the deposition rate of copper near the substrate 12 is improved.

【0043】図2図示のガス整流板30を採用している
本発明の化学蒸着装置と、このガス整流板30以外の構
成部品・部材の形状、大きさ、材質が同一である図7図
示の従来の化学蒸着装置を考え、それぞれ、6インチの
基板に成膜する際に、前記図4の検討で採用したのと同
一の流量で原料ガスを導入し、6インチの基板に成膜す
る場合について、コンピュータシミュレーションにて銅
の成膜速度分布を分析したところ、図6の結果を得た。
A chemical vapor deposition apparatus of the present invention employing the gas rectifying plate 30 shown in FIG. 2 is the same as the chemical vapor deposition device of FIG. Considering a conventional chemical vapor deposition apparatus, when forming a film on a 6-inch substrate by introducing a source gas at the same flow rate adopted in the study of FIG. 4 when forming a film on a 6-inch substrate, respectively. Was analyzed for the film deposition rate distribution of copper by computer simulation, and the result of FIG. 6 was obtained.

【0044】すなわち、図6において(b)で表す従来
の化学蒸着装置の場合には、基板面内の成膜速度が不均
一になっているが、これに比較して、(a)で表す本発
明の化学蒸着装置の場合には、基板面内の成膜速度の均
一性が格段に向上することが分かる。
That is, in the case of the conventional chemical vapor deposition apparatus shown by (b) in FIG. 6, the film forming speed in the substrate surface is not uniform. It can be seen that in the case of the chemical vapor deposition apparatus of the present invention, the uniformity of the film forming rate in the substrate surface is remarkably improved.

【0045】なお、この実施例においては、ガス導入口
16aの周縁からその周辺に向かうに従って基板12と
の距離が徐々に狭まるように形成されているガス導入ガ
イド16として、ガス導入ガイド16の基板12に対向
した面が、基板12の中心と同軸上の円錐形の斜面の一
部を成す形状となっているガス導入ガイド16を用い、
ガス整流板30は、このガス導入ガイド16の形状に近
似した形状を有し、その中心が基板12の中心と同軸上
になる位置に配置され、その周辺に向かうに従って基板
12との距離が徐々に狭くなる形状を有しているものを
採用して説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定
されるものではない。
In this embodiment, the gas introduction guide 16 is formed such that the distance from the gas introduction port 16a to the substrate 12 gradually decreases from the periphery to the periphery thereof. A gas introduction guide 16 having a shape in which a surface facing the surface 12 forms part of a conical slope coaxial with the center of the substrate 12 is used,
The gas straightening plate 30 has a shape similar to the shape of the gas introduction guide 16, is disposed at a position where the center thereof is coaxial with the center of the substrate 12, and the distance from the substrate 12 gradually increases toward the periphery. Although the present invention has been described by adopting one having a narrower shape, the present invention is not limited to such an embodiment.

【0046】すなわち、ガス導入口16aの周縁からそ
の周辺に向かうに従って基板12との距離が徐々に狭ま
るように形成されているガス導入ガイド16として、ガ
ス導入ガイド16の基板12に対向した面が、基板12
の中心を中心軸と考えて、当該中心軸から前記基板12
に対向した面の任意の点までの距離をr、その点におけ
る基板12との間の距離をhとしたとき、rとhとの積
がrの大きさにかかわらずほぼ一定である双曲線を前記
中心軸の回りに回転させて得られる回転双曲面の一部、
あるいは、rとhとの積がrが大きくなるに連れて小さ
くなる曲線を前記中心軸の回りに回転させて得られる回
転曲面の一部を成すように形成されているガス導入ガイ
ド16を用い、ガス整流板30は、このようなガス導入
ガイド16の形状に近似した形状を有しているものとす
ることも可能である。
In other words, the gas introduction guide 16 is formed so that the distance from the substrate 12 to the periphery of the gas introduction port 16a gradually decreases from the periphery to the periphery of the gas introduction port 16a. , Substrate 12
Of the substrate 12 from the central axis.
Let r be the distance to an arbitrary point on the surface facing the surface and h be the distance between the point and the substrate 12 at that point, a hyperbola whose product of r and h is substantially constant regardless of the size of r is Part of a hyperboloid of revolution obtained by rotating around the central axis,
Alternatively, a gas introduction guide 16 formed so as to form a part of a rotating curved surface obtained by rotating a curve in which the product of r and h decreases as r increases around the central axis is used. The gas straightening plate 30 may have a shape similar to the shape of the gas introduction guide 16.

【0047】いずれにせよ、基板12の表面近傍に形成
される境界層の厚み、すなわち、基板12の表面近傍に
形成されるガス分子の拡散が支配的な領域の厚みが、厚
くなるのを抑制するために、流体力学的観点から採用さ
れているガス導入ガイド16の形状、すなわちガス導入
口16aの周縁からその周辺に向かうに従って基板12
表面との隙間が徐々に狭まるように形成されているガス
導入ガイド16の形状に相似した、あるいは近似した形
状であって、基板12の中心と同軸上になる位置に配置
されているその中心から周辺に向かうに従って基板12
との距離が徐々に狭くなる形状を有し、ガス導入口から
流入したガスの一部が基板12に向けて透過できる空隙
部を備えているガス整流板30を、基板12とガス導入
ガイド16との間で、ガス導入ガイド16の基板12に
対向する面との間に空隙を保たせつつ、基板12に対向
させて配置し、基板12とガス導入ガイド16とで形成
される空間内に原料ガスの循環流が形成されるのを防
ぎ、なおかつ、原料ガスの使用効率の低下を来すことな
く、成膜速度の均一性、膜厚や膜質の基板面内均一性を
良好に保ち得る構成は、いずれも本発明の技術的範囲に
含まれるものである。
In any case, the thickness of the boundary layer formed near the surface of the substrate 12, that is, the thickness of the region formed near the surface of the substrate 12 where the diffusion of gas molecules is dominant is suppressed from increasing. The shape of the gas introduction guide 16 adopted from a hydrodynamic point of view, that is, the substrate 12 moves from the periphery of the gas introduction port 16a to the periphery thereof.
The shape of the gas introduction guide 16 is similar or approximate to the shape of the gas introduction guide 16 formed so that the gap with the surface is gradually narrowed. Substrate 12 toward the periphery
The gas rectifying plate 30 having a shape in which the distance from the gas rectifying plate 30 gradually narrows, and having a gap through which a part of the gas flowing from the gas introduction port can pass toward the substrate 12, The gas introduction guide 16 is disposed so as to face the substrate 12 while keeping a gap between the gas introduction guide 16 and the surface facing the substrate 12, and is disposed in a space formed by the substrate 12 and the gas introduction guide 16. The formation of a circulating flow of the source gas can be prevented, and the uniformity of the film forming speed, the uniformity of the film thickness and the film quality within the substrate surface can be maintained well without lowering the use efficiency of the source gas. All configurations are included in the technical scope of the present invention.

【発明の効果】本発明による化学蒸着装置によると、従
来の化学蒸着装置と比較して、原料ガスを大流量化した
場合においても、処理すべき基板と原料ガス供給系のガ
ス導入ガイドとの間に形成される空間にガスの循環流が
生じることを防止でき、成膜速度分布の均一性、膜厚や
膜質の基板面内均一性を良好に保つことが可能となり、
しかも、これらを原料ガスの使用効率に低下を来すこと
なしに実現できる。更に、基板寸法が大型化した場合に
おいても、従来得られていた成膜速度の均一性、膜厚や
膜質の基板面内均一性、原料ガスの使用効率を損なうこ
となく対応可能である。
According to the chemical vapor deposition apparatus of the present invention, even when the flow rate of the raw material gas is increased as compared with the conventional chemical vapor deposition apparatus, the substrate to be processed and the gas introduction guide of the raw material gas supply system can be used. It is possible to prevent a gas circulating flow from occurring in the space formed between them, and it is possible to maintain good uniformity of the film forming speed distribution, uniformity of the film thickness and film quality within the substrate surface,
Moreover, these can be realized without lowering the use efficiency of the raw material gas. Further, even when the substrate size is increased, it is possible to cope with the conventionally obtained uniformity of the deposition rate, the uniformity of the film thickness and the film quality in the substrate surface, and the efficiency of using the source gas.

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

【図1】本発明の化学蒸着装置の第一実施例の正面概略
図。
FIG. 1 is a schematic front view of a first embodiment of the chemical vapor deposition apparatus of the present invention.

【図2】本発明の化学蒸着装置に採用されるガス整流板
の構造を示す図であって、(a)は平面図、(b)は側
面図。
FIGS. 2A and 2B are views showing the structure of a gas flow plate employed in the chemical vapor deposition apparatus of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG.

【図3】本発明の化学蒸着装置に採用される他のガス整
流板の構造を示す図であって、(a)は平面図、(b)
は側面図。
FIGS. 3A and 3B are views showing the structure of another gas flow regulating plate employed in the chemical vapor deposition apparatus of the present invention, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG.
Is a side view.

【図4】図1図示の化学蒸着装置において、基板近傍の
ガスの流れる向きを示す図。
FIG. 4 is a view showing a flowing direction of a gas near a substrate in the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 1;

【図5】図1図示の化学蒸着装置において、基板近傍の
ガス(中間生成物)の濃度分布を示した図。
FIG. 5 is a view showing a concentration distribution of a gas (intermediate product) near a substrate in the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 1;

【図6】図1図示の本発明の化学蒸着装置及び従来の化
学蒸着装置を用いて成膜を行った場合における成膜速度
分布を比較した図。
FIG. 6 is a diagram comparing film deposition rate distributions when a film is formed using the chemical vapor deposition apparatus of the present invention shown in FIG. 1 and a conventional chemical vapor deposition apparatus.

【図7】従来の化学蒸着装置の正面概略図。FIG. 7 is a schematic front view of a conventional chemical vapor deposition apparatus.

【図8】従来の化学蒸着装置において、基板近傍のガス
の流れる向きを示す図であって、(a)は導入する原料
ガス流量が少ない場合のガスの流れる向きを示す図、
(b)は導入する原料ガス流量が多い場合のガスの流れ
る向きを示す図。
8A and 8B are diagrams illustrating a direction in which a gas flows in the vicinity of a substrate in a conventional chemical vapor deposition apparatus, and FIG. 8A illustrates a direction in which a gas flows when a flow rate of a source gas to be introduced is small;
(B) is a diagram showing the flow direction of the gas when the flow rate of the source gas to be introduced is large.

【図9】従来の化学蒸着装置において、基板近傍のガス
(中間生成物)の濃度分布を示す図であって、(a)は
導入する原料ガス流量が少ない場合の濃度分布を示す
図、(b)は導入する原料ガス流量が多い場合の濃度分
布を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a concentration distribution of a gas (intermediate product) in the vicinity of a substrate in a conventional chemical vapor deposition apparatus, where (a) is a diagram showing a concentration distribution when a flow rate of a source gas to be introduced is small; FIG. 3B is a diagram showing a concentration distribution when the flow rate of the source gas introduced is large.

【図10】従来の化学蒸着装置における成膜速度分布を
示した図。
FIG. 10 is a diagram showing a film forming speed distribution in a conventional chemical vapor deposition apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 排気系 11 真空容器 12 基板 13 基板ホルダー 14 加熱手段 15 原料ガス供給系 16 ガス導入ガイド 16a ガス導入口 17 ガス導入用配管 21 原料容器 22 気化器 30 ガス整流板 31 貫通孔 32 貫通溝 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Exhaust system 11 Vacuum container 12 Substrate 13 Substrate holder 14 Heating means 15 Source gas supply system 16 Gas introduction guide 16a Gas introduction port 17 Gas introduction pipe 21 Source container 22 Vaporizer 30 Gas straightening plate 31 Through hole 32 Through groove

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 排気系を備えた真空容器と、真空容器内
の所定の位置に処理する基板を保持する基板ホルダー
と、当該基板を所定温度に加熱する加熱手段と、加熱さ
れた基板の表面に原料ガスを供給する原料ガス供給系と
を備え、前記基板の表面又は表面近傍における化学反応
を利用して当該基板の表面に所定の薄膜を生成する化学
蒸着装置であって、前記原料ガス供給系は、前記基板ホ
ルダーに保持された基板に対向するように真空容器内に
配置され、その中央に前記原料ガス供給系のガス導入用
配管が連結されるガス導入口であって、中心が前記基板
の中心と同軸上になる位置に配置されているガス導入口
を備えていると共に、当該ガス導入口の周縁から周辺に
向かうに従って前記基板との距離が徐々に狭くなる形状
を有しているガス導入ガイドを備えている化学蒸着装置
において、 前記基板ホルダーに保持された基板と前記ガス導入ガイ
ドとの間で、前記ガス導入ガイドの前記基板に対向する
面との間に空隙を有しつつ前記基板に対向するように配
置されたガス整流板が備えられており、当該ガス整流板
はその中心が前記基板の中心と同軸上になる位置に配置
されていると共に、当該ガス整流板の中心からその周辺
に向かうに従って前記基板との距離が徐々に狭くなる形
状を有し、更に、前記ガス導入口から流入したガスの一
部が前記基板に向けて透過できる空隙部を備えているこ
とを特徴とする化学蒸着装置。
1. A vacuum container provided with an exhaust system, a substrate holder for holding a substrate to be processed at a predetermined position in the vacuum container, heating means for heating the substrate to a predetermined temperature, and a surface of the heated substrate A source gas supply system for supplying a source gas to the substrate, and a chemical vapor deposition apparatus that generates a predetermined thin film on the surface of the substrate by using a chemical reaction on or near the surface of the substrate, the source gas supply system comprising: The system is disposed in a vacuum vessel so as to face the substrate held by the substrate holder, and a gas introduction port to which a gas introduction pipe of the source gas supply system is connected at the center, and the center is the gas introduction port. A gas inlet is provided at a position that is coaxial with the center of the substrate, and has a shape in which the distance from the substrate gradually decreases from the periphery of the gas inlet toward the periphery. Gas introduction In a chemical vapor deposition apparatus comprising a guide, between the substrate held by the substrate holder and the gas introduction guide, the substrate having a gap between a surface of the gas introduction guide facing the substrate and The gas straightening plate is provided so as to face the gas straightening plate, and the gas straightening plate is arranged at a position where the center thereof is coaxial with the center of the substrate, and the gas straightening plate is positioned from the center of the gas straightening plate. It has a shape in which the distance from the substrate gradually decreases toward the periphery, and further includes a void portion through which a part of the gas flowing from the gas introduction port can be transmitted toward the substrate. Chemical vapor deposition equipment.
JP32238599A 1999-11-12 1999-11-12 Chemical vapor deposition system Withdrawn JP2001140078A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32238599A JP2001140078A (en) 1999-11-12 1999-11-12 Chemical vapor deposition system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32238599A JP2001140078A (en) 1999-11-12 1999-11-12 Chemical vapor deposition system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001140078A true JP2001140078A (en) 2001-05-22

Family

ID=18143078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32238599A Withdrawn JP2001140078A (en) 1999-11-12 1999-11-12 Chemical vapor deposition system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001140078A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009231587A (en) * 2008-03-24 2009-10-08 Nuflare Technology Inc Semiconductor manufacturing equipment and semiconductor manufacturing method
US8591993B2 (en) 2008-03-24 2013-11-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Epitaxial wafer manufacturing apparatus and manufacturing method
KR101578939B1 (en) * 2007-02-06 2015-12-18 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Treatment system and gas distribution system
TWI690994B (en) * 2015-06-16 2020-04-11 日商東京威力科創股份有限公司 Film forming device, film forming method, and substrate mounting table
WO2022033178A1 (en) * 2020-08-14 2022-02-17 长鑫存储技术有限公司 Semiconductor deposition method and semiconductor deposition system
CN114072539A (en) * 2020-06-09 2022-02-18 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 Coating equipment and application

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101578939B1 (en) * 2007-02-06 2015-12-18 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Treatment system and gas distribution system
JP2009231587A (en) * 2008-03-24 2009-10-08 Nuflare Technology Inc Semiconductor manufacturing equipment and semiconductor manufacturing method
US8591993B2 (en) 2008-03-24 2013-11-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Epitaxial wafer manufacturing apparatus and manufacturing method
TWI690994B (en) * 2015-06-16 2020-04-11 日商東京威力科創股份有限公司 Film forming device, film forming method, and substrate mounting table
CN114072539A (en) * 2020-06-09 2022-02-18 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 Coating equipment and application
CN114072539B (en) * 2020-06-09 2023-11-14 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 Coating equipment and application
WO2022033178A1 (en) * 2020-08-14 2022-02-17 长鑫存储技术有限公司 Semiconductor deposition method and semiconductor deposition system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6113705A (en) High-speed rotational vapor deposition apparatus and high-speed rotational vapor deposition thin film method
KR100272848B1 (en) Chemical vapor deposition apparatus
EP0854210B1 (en) Vapor deposition apparatus for forming thin film
US6461435B1 (en) Showerhead with reduced contact area
KR101373828B1 (en) Method and apparatus for providing uniform gas delivery to a reactor
TWI582263B (en) Gas delivery systems and methods of use thereof
TWI503867B (en) Cvd method and cvd reactor
TW201022470A (en) Chemical vapor deposition with elevated temperature gas injection
US20210180208A1 (en) Vapor phase growth apparatus
JP4303966B2 (en) In particular, a method for depositing a crystalline film and an apparatus for carrying out the method
JP2008034780A (en) METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR SiC SUBSTRATE WITH EPITAXIAL SiC FILM, AND ITS EPITAXIAL SiC FILM-FORMING DEVICE
WO1990010092A1 (en) A modified stagnation flow apparatus for chemical vapor deposition providing excellent control of the deposition
JP2001351864A (en) Thin film vapor growth method and system
JP2001140078A (en) Chemical vapor deposition system
JP6424384B2 (en) Chemical vapor deposition method
TWI490367B (en) Mocvd (metal organic chemical vapor deposition) method and apparatus thereof
JP2013201317A (en) Surface treatment device
JP4677873B2 (en) Deposition equipment
CN115852343A (en) Air inlet distribution mechanism and CVD reaction equipment with same
JPH0487323A (en) Cvd apparatus
JP7175169B2 (en) SiC epitaxial growth equipment
JP7234829B2 (en) Film forming apparatus and film forming method
JP2021005589A (en) Film formation device and film formation method
JP4635266B2 (en) Chemical vapor deposition equipment
JP2022146925A (en) temperature controlled reaction chamber

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20061020

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20081205

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20081205

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20081212

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20090205

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090209