JP2003133300A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents
成膜装置及び成膜方法Info
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス混合部の大きさを大きく増大せずに原料
ガスを均一に混合し、良質の多元系金属酸化物薄膜を生
成することを課題とする。 【解決手段】ガス混合部１０は、ガス供給部１６と、ガ
ス供給部から延在してシャワープレート４接続された中
空円筒形状のガス拡散部１８とを有する。ガス供給部１
６は二重の中空円筒形状であって、内側に複数種類の原
料ガスが供給される原料ガス供給室１６Ａが画成され、
その外側に希釈ガスが供給される希釈ガス供給室１６Ｂ
が画成される。複数種類の原料ガスは原料ガス供給室の
底部からガス拡散部１８へと流入し、希釈ガスは希釈ガ
ス供給室１６Ｂの底部からガス拡散室１８へと流入す
る。
ガスを均一に混合し、良質の多元系金属酸化物薄膜を生
成することを課題とする。 【解決手段】ガス混合部１０は、ガス供給部１６と、ガ
ス供給部から延在してシャワープレート４接続された中
空円筒形状のガス拡散部１８とを有する。ガス供給部１
６は二重の中空円筒形状であって、内側に複数種類の原
料ガスが供給される原料ガス供給室１６Ａが画成され、
その外側に希釈ガスが供給される希釈ガス供給室１６Ｂ
が画成される。複数種類の原料ガスは原料ガス供給室の
底部からガス拡散部１８へと流入し、希釈ガスは希釈ガ
ス供給室１６Ｂの底部からガス拡散室１８へと流入す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は成膜装置及び成膜方
法に係り、特に複数種類の原料ガスを混合した混合ガス
により基体上に多元系金属酸化物薄膜を形成する成膜装
置及び成膜方法に関する。
法に係り、特に複数種類の原料ガスを混合した混合ガス
により基体上に多元系金属酸化物薄膜を形成する成膜装
置及び成膜方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、プレーナスタック型ＦｅＲＡＭの
メモリキャパシタ材としてＰＺＴ膜の使用が注目されて
おり、高品質なＰＺＴ膜を短時間で生成する技術の開発
が進められている。
メモリキャパシタ材としてＰＺＴ膜の使用が注目されて
おり、高品質なＰＺＴ膜を短時間で生成する技術の開発
が進められている。
【０００３】多元系金属酸化物薄膜であるＰＺＴ膜は、
Ｐｂ（Ｚｒ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３のペロブスカイト構造の
結晶膜である。ここで、ｘは、０≦ｘ≦１の範囲であ
る。ＰＺＴ膜は、一般に、有機金属材料のガスと酸化剤
として例えばＮＯ２とをＣＶＤ装置により反応させて基
体上に堆積させることにより生成される。有機金属材料
としては、例えばＰｂ（ＤＰＭ）２、Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｂ
ｕ）４、及びＴｉ（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）４が用いられる。ま
た、これら原料ガス及び酸化ガスと共に、希釈用ガスと
して窒素ガス（Ｎ２）等の不活性ガスが用いられる。
Ｐｂ（Ｚｒ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３のペロブスカイト構造の
結晶膜である。ここで、ｘは、０≦ｘ≦１の範囲であ
る。ＰＺＴ膜は、一般に、有機金属材料のガスと酸化剤
として例えばＮＯ２とをＣＶＤ装置により反応させて基
体上に堆積させることにより生成される。有機金属材料
としては、例えばＰｂ（ＤＰＭ）２、Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｂ
ｕ）４、及びＴｉ（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）４が用いられる。ま
た、これら原料ガス及び酸化ガスと共に、希釈用ガスと
して窒素ガス（Ｎ２）等の不活性ガスが用いられる。
【０００４】有機金属材料は気体の状態でＣＶＤ装置に
供給されるが、材料そのものとしては室温において固体
又は液体である。したがって、有機金属材料をＣＶＤ装
置に供給するためには、有機金属材料を加熱することに
より昇華又は蒸発させて気体に変換する。ＣＶＤに用い
られるような有機金属材料の蒸気圧は非常に低い場合が
多い。
供給されるが、材料そのものとしては室温において固体
又は液体である。したがって、有機金属材料をＣＶＤ装
置に供給するためには、有機金属材料を加熱することに
より昇華又は蒸発させて気体に変換する。ＣＶＤに用い
られるような有機金属材料の蒸気圧は非常に低い場合が
多い。
【０００５】図１はＰＺＴ膜を成膜するための従来のＣ
ＶＤ装置の構成を示す簡略図である。図１に示すＣＶＤ
装置は、処理チャンバ２内に配置されたウェハＷ上にＰ
ＺＴ膜を堆積するための装置である。
ＶＤ装置の構成を示す簡略図である。図１に示すＣＶＤ
装置は、処理チャンバ２内に配置されたウェハＷ上にＰ
ＺＴ膜を堆積するための装置である。
【０００６】処理チャンバ２内にはウェハＷを載置する
ための載置台２ａが設けられている。載置台２ａにはヒ
ータが埋め込まれており、載置台２ａに載置されたウェ
ハＷを所定の処理温度に加熱する。処理チャンバ２は排
気ポート２ｂを介して真空ポンプ（図示せず）に接続さ
れており、真空ポンプにより処理チャンバ２内のガスを
排気して所定の真空度に維持する。
ための載置台２ａが設けられている。載置台２ａにはヒ
ータが埋め込まれており、載置台２ａに載置されたウェ
ハＷを所定の処理温度に加熱する。処理チャンバ２は排
気ポート２ｂを介して真空ポンプ（図示せず）に接続さ
れており、真空ポンプにより処理チャンバ２内のガスを
排気して所定の真空度に維持する。
【０００７】シャワーヘッド４は、載置台２ａに対向し
た状態で処理チャンバ２の上部に設けられており、処理
ガスとして原料ガス及び酸化ガスを混合して処理チャン
バ２内に供給する。
た状態で処理チャンバ２の上部に設けられており、処理
ガスとして原料ガス及び酸化ガスを混合して処理チャン
バ２内に供給する。
【０００８】ＰＺＴ膜を生成するためには、上述のよう
に、Ｐｂ（ＤＰＭ）２（以下Ｐｂ原料と称する）のガ
ス、Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｂｕ）４（以下Ｚｒ原料と称する）
のガス、及びＴｉ（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）４（以下Ｔｉ原料と
称する）のガスを混合した混合ガスをシャワーヘッド４
を介して処理チャンバ２内に供給する。ここで、上述の
３種類の原料ガスは、シャワープレート４に供給される
前にガス混合部６に供給されて混合される。この際、原
料ガスを希釈しながら均一に混合するために、希釈ガス
として窒素ガス（Ｎ２）もガス混合部６に供給される。
に、Ｐｂ（ＤＰＭ）２（以下Ｐｂ原料と称する）のガ
ス、Ｚｒ（Ｏ−ｔ−Ｂｕ）４（以下Ｚｒ原料と称する）
のガス、及びＴｉ（Ｏ−ｉ−Ｐｒ）４（以下Ｔｉ原料と
称する）のガスを混合した混合ガスをシャワーヘッド４
を介して処理チャンバ２内に供給する。ここで、上述の
３種類の原料ガスは、シャワープレート４に供給される
前にガス混合部６に供給されて混合される。この際、原
料ガスを希釈しながら均一に混合するために、希釈ガス
として窒素ガス（Ｎ２）もガス混合部６に供給される。
【０００９】図１に示す従来の成膜装置では、希釈ガス
としてのＮ２ガスはガス混合部６の上部から供給され、
Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ原料ガスはガス混合部６の側部から個
別に供給される。ガス混合部６に供給されたＰｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｉ原料ガスは、Ｎ２ガスの流れ及び拡散効果によ
りガス混合部６内で混合され、混合ガスとなって接続部
を通り、シャワープレート４に供給される。
としてのＮ２ガスはガス混合部６の上部から供給され、
Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ原料ガスはガス混合部６の側部から個
別に供給される。ガス混合部６に供給されたＰｂ，Ｚ
ｒ，Ｔｉ原料ガスは、Ｎ２ガスの流れ及び拡散効果によ
りガス混合部６内で混合され、混合ガスとなって接続部
を通り、シャワープレート４に供給される。
【００１０】シャワープレート４には、混合ガスの他に
酸化ガスとしての（ＮＯ２）ガスが供給され（図示せ
ず）、ウェハＷが配置された処理チャンバ２内に導入さ
れる。これにより、ウェハＷ上にＰＺＴ膜が生成され
る。
酸化ガスとしての（ＮＯ２）ガスが供給され（図示せ
ず）、ウェハＷが配置された処理チャンバ２内に導入さ
れる。これにより、ウェハＷ上にＰＺＴ膜が生成され
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図１に示す従来の成膜
装置では、ガス混合部６において原料ガスが混合される
が、ガス混合部６への各原料ガスの供給位置は、ガス混
合部６の周囲であり、各原料ガスの供給位置の影響が混
合状態に現れる。すなわち、ガス混合部６に供給された
各原料ガスは、夫々の供給位置から周囲に拡散して互い
に混合されるのであるが、希釈ガスの流れ方及び原料ガ
ス供給位置の影響により、完全に均一な混合状態にはな
りにくい。
装置では、ガス混合部６において原料ガスが混合される
が、ガス混合部６への各原料ガスの供給位置は、ガス混
合部６の周囲であり、各原料ガスの供給位置の影響が混
合状態に現れる。すなわち、ガス混合部６に供給された
各原料ガスは、夫々の供給位置から周囲に拡散して互い
に混合されるのであるが、希釈ガスの流れ方及び原料ガ
ス供給位置の影響により、完全に均一な混合状態にはな
りにくい。
【００１２】混合ガスの均一性が悪いと、生成される薄
膜の膜質に影響が現れる。すなわち、ウェハＷ上に成膜
されるＰＺＴ膜の結晶性が損なわれてアモルファス状態
となってしまったり、膜の組成や膜厚が均一とならない
といった問題が生じるおそれがある。
膜の膜質に影響が現れる。すなわち、ウェハＷ上に成膜
されるＰＺＴ膜の結晶性が損なわれてアモルファス状態
となってしまったり、膜の組成や膜厚が均一とならない
といった問題が生じるおそれがある。
【００１３】混合ガスの均一性を改善する一つの対策と
して、ガス混合部を垂直方向に長くして混合ガスの流れ
る通路を長くし、原料ガスの拡散を十分に行うことが考
えられる。しかし、この改善策ではガス混合部が処理チ
ャンバから垂直方向に大きく延在することとなり、成膜
装置全体の大きさが増大してしまう。また、処理チャン
バの上部をメンテナンスなどで開放する場合に、ガス混
合部が邪魔になるといった不都合が生じる。
して、ガス混合部を垂直方向に長くして混合ガスの流れ
る通路を長くし、原料ガスの拡散を十分に行うことが考
えられる。しかし、この改善策ではガス混合部が処理チ
ャンバから垂直方向に大きく延在することとなり、成膜
装置全体の大きさが増大してしまう。また、処理チャン
バの上部をメンテナンスなどで開放する場合に、ガス混
合部が邪魔になるといった不都合が生じる。
【００１４】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、ガス混合部の大きさを大きく増大せずに原料ガス
を均一に混合し、良質の多元系金属酸化物薄膜を生成す
ることのできる成膜装置及び成膜方法を提供することを
目的とする。
あり、ガス混合部の大きさを大きく増大せずに原料ガス
を均一に混合し、良質の多元系金属酸化物薄膜を生成す
ることのできる成膜装置及び成膜方法を提供することを
目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。
【００１６】請求項１記載の発明は、複数種類の原料ガ
ス及び希釈ガスを混合した混合ガスを基体に供給して基
体上に多元系金属酸化物薄膜を形成する成膜装置であっ
て、前記基体が内部に配置される処理チャンバと、前記
処理チャンバ内に前記混合ガスを導入するシャワーヘッ
ドと、別個に供給された前記複数種類の原料ガス及び前
記希釈ガスを混合して前記シャワーヘッドに供給するガ
ス混合部とを有し、前記ガス混合部は、ガス供給部と、
該ガス供給部から延在して前記シャワープレートに接続
された実質的に中空円筒形状のガス拡散部とを有し、前
記ガス供給部は二重の中空円筒形状であって、内側に前
記複数種類の原料ガスが供給される原料ガス供給室が画
成され、該原料ガス供給室の外側に希釈ガスが供給され
る希釈ガス供給室が画成され、前記複数種類の原料ガス
は前記原料ガス供給室の底部から前記ガス拡散部へと流
入し、前記希釈ガスは前記希釈ガス供給室の底部から前
記ガス拡散室へと流入することを特徴とするものであ
る。
ス及び希釈ガスを混合した混合ガスを基体に供給して基
体上に多元系金属酸化物薄膜を形成する成膜装置であっ
て、前記基体が内部に配置される処理チャンバと、前記
処理チャンバ内に前記混合ガスを導入するシャワーヘッ
ドと、別個に供給された前記複数種類の原料ガス及び前
記希釈ガスを混合して前記シャワーヘッドに供給するガ
ス混合部とを有し、前記ガス混合部は、ガス供給部と、
該ガス供給部から延在して前記シャワープレートに接続
された実質的に中空円筒形状のガス拡散部とを有し、前
記ガス供給部は二重の中空円筒形状であって、内側に前
記複数種類の原料ガスが供給される原料ガス供給室が画
成され、該原料ガス供給室の外側に希釈ガスが供給され
る希釈ガス供給室が画成され、前記複数種類の原料ガス
は前記原料ガス供給室の底部から前記ガス拡散部へと流
入し、前記希釈ガスは前記希釈ガス供給室の底部から前
記ガス拡散室へと流入することを特徴とするものであ
る。
【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の成
膜装置であって、前記希釈ガスの供給配管は、前記希釈
ガス供給室の側壁接続され、前記希釈ガス供給室の底部
に複数の開口が全体的に配置された仕切り板が設けられ
たことを特徴とするものである。
膜装置であって、前記希釈ガスの供給配管は、前記希釈
ガス供給室の側壁接続され、前記希釈ガス供給室の底部
に複数の開口が全体的に配置された仕切り板が設けられ
たことを特徴とするものである。
【００１８】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の成膜装置であって、前記ガス混合部の前記ガス拡散
部の底部に、酸化ガス供給路が設けられたことを特徴と
するものである。
載の成膜装置であって、前記ガス混合部の前記ガス拡散
部の底部に、酸化ガス供給路が設けられたことを特徴と
するものである。
【００１９】請求項４記載の発明は、請求項３記載の成
膜装置であって、前記酸化ガス供給路は、前記ガス拡散
部の底部近傍の側壁を貫通して前記ガス拡散部の底面の
中央部まで延在することを特徴とするものである。
膜装置であって、前記酸化ガス供給路は、前記ガス拡散
部の底部近傍の側壁を貫通して前記ガス拡散部の底面の
中央部まで延在することを特徴とするものである。
【００２０】請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の
うちいずれか一項記載の成膜装置であって、前記多元系
金属酸化物薄膜はＰＺＴ膜であり、前記複数種類の原料
ガスは、Ｐｂ（鉛）元素を含んだＰｂ原料ガスと、Ｚｒ
（ジルコニウム）元素を含んだＺｒ原料ガスと、Ｔｉ
（チタン）元素を含んだＴｉ原料ガスとを含み、前記希
釈ガスはＮ２ガスであることを特徴とするものである。
うちいずれか一項記載の成膜装置であって、前記多元系
金属酸化物薄膜はＰＺＴ膜であり、前記複数種類の原料
ガスは、Ｐｂ（鉛）元素を含んだＰｂ原料ガスと、Ｚｒ
（ジルコニウム）元素を含んだＺｒ原料ガスと、Ｔｉ
（チタン）元素を含んだＴｉ原料ガスとを含み、前記希
釈ガスはＮ２ガスであることを特徴とするものである。
【００２１】請求項６記載の発明は、複数種類の原料ガ
ス及び希釈ガスを混合した混合ガスを基体に供給して基
体上に多元系金属酸化物薄膜を形成する成膜方法であっ
て、実質的に縦長円筒形状のガス混合部の頂部中央付近
に前記複数の原料ガスを個別に供給し、供給された前記
複数種類の原料ガスを包囲するように、前記ガス混合部
の頂部周囲部分に、前記複数の原料ガスの供給方向と同
じ方向に、前記希釈ガスを供給し、前記複数種類の原料
ガスと前記希釈ガスとを、前記ガス混合部を通過させて
拡散効果により均一に混合し、均一に混合した前記複数
の原料ガスと前記希釈ガスとを、シャワープレートを介
して処理チャンバに導入し、処理チャンバ内に配置され
た前記基体上に有機金属薄膜を形成することを特徴とす
るものである。
ス及び希釈ガスを混合した混合ガスを基体に供給して基
体上に多元系金属酸化物薄膜を形成する成膜方法であっ
て、実質的に縦長円筒形状のガス混合部の頂部中央付近
に前記複数の原料ガスを個別に供給し、供給された前記
複数種類の原料ガスを包囲するように、前記ガス混合部
の頂部周囲部分に、前記複数の原料ガスの供給方向と同
じ方向に、前記希釈ガスを供給し、前記複数種類の原料
ガスと前記希釈ガスとを、前記ガス混合部を通過させて
拡散効果により均一に混合し、均一に混合した前記複数
の原料ガスと前記希釈ガスとを、シャワープレートを介
して処理チャンバに導入し、処理チャンバ内に配置され
た前記基体上に有機金属薄膜を形成することを特徴とす
るものである。
【００２２】請求項７記載の発明は、請求項６記載の成
膜方法であって、前記多元系金属酸化物薄膜はＰＺＴ膜
であり、前記複数種類の原料ガスは、Ｐｂ（鉛）元素を
含んだＰｂ原料ガスと、Ｚｒ（ジルコニウム）元素を含
んだＺｒ原料ガスと、Ｔｉ（チタン）元素を含んだＴｉ
原料ガスとを含み、前記希釈ガスはＮ２ガスであること
を特徴とするものである。
膜方法であって、前記多元系金属酸化物薄膜はＰＺＴ膜
であり、前記複数種類の原料ガスは、Ｐｂ（鉛）元素を
含んだＰｂ原料ガスと、Ｚｒ（ジルコニウム）元素を含
んだＺｒ原料ガスと、Ｔｉ（チタン）元素を含んだＴｉ
原料ガスとを含み、前記希釈ガスはＮ２ガスであること
を特徴とするものである。
【００２３】請求項８記載の発明、請求項６又は７記載
の成膜方法であって、前記ガス混合部の底部の中央か
ら、酸化ガスをシャワープレートに供給することを特徴
とするものである。
の成膜方法であって、前記ガス混合部の底部の中央か
ら、酸化ガスをシャワープレートに供給することを特徴
とするものである。
【００２４】請求項９記載の発明は、請求項８記載の成
膜方法であって、前記酸化ガスはＮＯ２ガスであること
をと特徴とするものである。
膜方法であって、前記酸化ガスはＮＯ２ガスであること
をと特徴とするものである。
【００２５】上述の発明によれば、複数種類の原料ガス
はガス混合部の中央部分に供給され、その周囲から一様
に希釈ガスが同じ流れ方向に供給される。複数種類の原
料ガスは、シャワーヘッドに到達するまでのガス拡散部
を通過する際に、中央部分から同様の拡散態様で一様に
周囲に向かって拡散する。また、原料ガスの周囲に供給
された希釈ガスも、一様に中央部分に向かって拡散す
る。したがって、原料ガスの供給に偏りがなく、ガス拡
散部の長さが短くても効率的に原料ガスを均一に拡散混
合することができる。この結果、シャワーヘッドに供給
される混合ガスは均一に混合された状態となり、良質の
多元系金属酸化薄膜を基体上に生成することができる。
はガス混合部の中央部分に供給され、その周囲から一様
に希釈ガスが同じ流れ方向に供給される。複数種類の原
料ガスは、シャワーヘッドに到達するまでのガス拡散部
を通過する際に、中央部分から同様の拡散態様で一様に
周囲に向かって拡散する。また、原料ガスの周囲に供給
された希釈ガスも、一様に中央部分に向かって拡散す
る。したがって、原料ガスの供給に偏りがなく、ガス拡
散部の長さが短くても効率的に原料ガスを均一に拡散混
合することができる。この結果、シャワーヘッドに供給
される混合ガスは均一に混合された状態となり、良質の
多元系金属酸化薄膜を基体上に生成することができる。
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図２は本発明の一実施の形態に
よる成膜装置の概略構成図である。図２において、図１
に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その
説明は適宜省略する。
て図面と共に説明する。図２は本発明の一実施の形態に
よる成膜装置の概略構成図である。図２において、図１
に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その
説明は適宜省略する。
【００２６】図１に示す成膜装置は、処理チャンバ内に
配置されたウェハＷ上にＰＺＴ膜を生成するためのＣＶ
Ｄ装置である。本実施の形態では、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ原
料ガスを、希釈ガスであるＮ２ガスにより希釈しながら
均一に混合し、シャワーヘッド４に供給する。また、混
合ガスとは別個に酸化ガスとしてＮＯ２ガスをシャワー
ヘッド４に供給する。シャワーヘッドから処理チャンバ
２内に導入された原料混合ガス及び酸化ガスは、ウェハ
上で反応してウェハＷ上にＰＺＴ膜が生成される。
配置されたウェハＷ上にＰＺＴ膜を生成するためのＣＶ
Ｄ装置である。本実施の形態では、Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ原
料ガスを、希釈ガスであるＮ２ガスにより希釈しながら
均一に混合し、シャワーヘッド４に供給する。また、混
合ガスとは別個に酸化ガスとしてＮＯ２ガスをシャワー
ヘッド４に供給する。シャワーヘッドから処理チャンバ
２内に導入された原料混合ガス及び酸化ガスは、ウェハ
上で反応してウェハＷ上にＰＺＴ膜が生成される。
【００２７】Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ原料ガスと希釈ガスと
は、ガス混合部１０により均一に混合される。ガス混合
部１０は、処理チャンバの上方に縦長に延在し、下端部
がシャワーヘッド４に接続される。原料ガスと希釈ガス
は、ガス混合部１０の上端部から供給され、ガス混合部
１０内を垂直下方に流れる間に拡散混合され、シャワー
ヘッド４に供給される。
は、ガス混合部１０により均一に混合される。ガス混合
部１０は、処理チャンバの上方に縦長に延在し、下端部
がシャワーヘッド４に接続される。原料ガスと希釈ガス
は、ガス混合部１０の上端部から供給され、ガス混合部
１０内を垂直下方に流れる間に拡散混合され、シャワー
ヘッド４に供給される。
【００２８】また、混合ガスと同様に酸化ガス（Ｎ
Ｏ２）もシャワーヘッド４に供給されるが、酸化ガス
は、ガス混合部の下端部に設けられた酸化ガス供給配管
１２から直接シャワーヘッド４に供給される。
Ｏ２）もシャワーヘッド４に供給されるが、酸化ガス
は、ガス混合部の下端部に設けられた酸化ガス供給配管
１２から直接シャワーヘッド４に供給される。
【００２９】図３はガス混合部１０の斜視図である。図
３に示すように、ガス混合部１０は実質的に中空円筒形
状であり、上端側にガス供給部１６が形成され、ガス供
給部１６の下側にガス拡散部１８が延在している。
３に示すように、ガス混合部１０は実質的に中空円筒形
状であり、上端側にガス供給部１６が形成され、ガス供
給部１６の下側にガス拡散部１８が延在している。
【００３０】ガス供給部１６は２重円筒形状であり、中
央部分に円筒状の原料ガス供給室１６Ａが形成され、原
料ガス供給室１６Ａの周囲にリング状に希釈ガス供給室
１６Ｂが形成される。
央部分に円筒状の原料ガス供給室１６Ａが形成され、原
料ガス供給室１６Ａの周囲にリング状に希釈ガス供給室
１６Ｂが形成される。
【００３１】原料ガス供給室１６Ａには、上方から３種
類の原料ガス（Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）が個別に供給され
る。すなわち、Ｐｂ原料ガスを供給するＰｂ原料配管２
０と、Ｚｒ原料ガスを供給するＺｒ原料配管２２と、Ｔ
ｉ原料ガスを供給するＴｉ原料配管２４とは、原料ガス
供給室１６Ａの上部に接続される。原料ガス供給室１６
Ａの底部はガス拡散部１８に開放されており、これら３
種類の原料ガスは、原料ガス供給室１６Ａを下方に向か
って流れてそのままガス拡散部１８内に流入する。
類の原料ガス（Ｐｂ，Ｚｒ，Ｔｉ）が個別に供給され
る。すなわち、Ｐｂ原料ガスを供給するＰｂ原料配管２
０と、Ｚｒ原料ガスを供給するＺｒ原料配管２２と、Ｔ
ｉ原料ガスを供給するＴｉ原料配管２４とは、原料ガス
供給室１６Ａの上部に接続される。原料ガス供給室１６
Ａの底部はガス拡散部１８に開放されており、これら３
種類の原料ガスは、原料ガス供給室１６Ａを下方に向か
って流れてそのままガス拡散部１８内に流入する。
【００３２】一方、希釈ガスとしてのＮ２ガスを供給す
る希釈ガス配管２６は、希釈ガス供給室１６Ｂの側壁に
接続され、リング状の希釈ガス供給室１６Ｂの側部から
Ｎ２ガスを供給する。希釈ガス供給室１６Ｂに流入した
Ｎ２ガスは、希釈ガス供給室１６Ｂの底板２８に形成さ
れた多数の開口３０から下方に向かってガス拡散部１８
へと流入する。希釈ガス供給室１６Ｂはリング状に形成
されているので、Ｎ２ガスはリング状の底板１８の全体
からほぼ均一にガス拡散部１８へ流入する。
る希釈ガス配管２６は、希釈ガス供給室１６Ｂの側壁に
接続され、リング状の希釈ガス供給室１６Ｂの側部から
Ｎ２ガスを供給する。希釈ガス供給室１６Ｂに流入した
Ｎ２ガスは、希釈ガス供給室１６Ｂの底板２８に形成さ
れた多数の開口３０から下方に向かってガス拡散部１８
へと流入する。希釈ガス供給室１６Ｂはリング状に形成
されているので、Ｎ２ガスはリング状の底板１８の全体
からほぼ均一にガス拡散部１８へ流入する。
【００３３】したがって、原料ガスは中央部分からガス
拡散部１８に下方に向かって流入し、その周囲全体から
原料ガスを包囲するようにＮ２ガスが下方に向かってガ
ス拡散部１８に流入する。すなわち、ガス拡散部１８に
おいて、原料ガスの流れる方向と希釈ガスの流れる方向
は同一である。
拡散部１８に下方に向かって流入し、その周囲全体から
原料ガスを包囲するようにＮ２ガスが下方に向かってガ
ス拡散部１８に流入する。すなわち、ガス拡散部１８に
おいて、原料ガスの流れる方向と希釈ガスの流れる方向
は同一である。
【００３４】ガス拡散部１８は、例えば１５０ｍｍ程度
の長さを有する中空円筒形状であり、その底部は開放さ
れており、図２に示すようにシャワープレート４に接続
される。中央部分から流入したＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ原料ガ
スは、ガス拡散部１８中を下方に向かって流れ、底部に
到達するまでに一様な態様で周囲のＮ２ガス中に拡散す
る。一方、原料ガスの周囲から流入したＮ２ガスは中央
部分に向かって拡散する。
の長さを有する中空円筒形状であり、その底部は開放さ
れており、図２に示すようにシャワープレート４に接続
される。中央部分から流入したＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ原料ガ
スは、ガス拡散部１８中を下方に向かって流れ、底部に
到達するまでに一様な態様で周囲のＮ２ガス中に拡散す
る。一方、原料ガスの周囲から流入したＮ２ガスは中央
部分に向かって拡散する。
【００３５】このように、原料ガスも希釈ガスも半径方
向への拡散であり、ガス濃度の偏りが生じないため、効
率的に均一な拡散を達成することができる。したがっ
て、ガス拡散部１８の垂直方向の長さを短くしながら、
ガス濃度の均一性を達成することができ、均一に混合さ
れた原料ガス及び希釈ガスをシャワープレート４に供給
することができる。これにより、均一な混合ガスが処理
チャンバ２に導入され、ウェハＷ上に均一な組成のＰＺ
Ｔ膜を均一な膜厚で生成することができる。
向への拡散であり、ガス濃度の偏りが生じないため、効
率的に均一な拡散を達成することができる。したがっ
て、ガス拡散部１８の垂直方向の長さを短くしながら、
ガス濃度の均一性を達成することができ、均一に混合さ
れた原料ガス及び希釈ガスをシャワープレート４に供給
することができる。これにより、均一な混合ガスが処理
チャンバ２に導入され、ウェハＷ上に均一な組成のＰＺ
Ｔ膜を均一な膜厚で生成することができる。
【００３６】ここで、ＰＺＴ膜を生成するには、Ｐｂ，
Ｚｒ，Ｔｉ原料ガスの他に酸化ガスとしてＮＯ２ガスを
処理チャンバ２内に供給する必要がある。本実施の形態
では、ガス拡散部１８の底部に酸化ガス供給配管１２を
設けて、ＮＯ２ガスをシャワープレート４の中央から供
給する構成としている。
Ｚｒ，Ｔｉ原料ガスの他に酸化ガスとしてＮＯ２ガスを
処理チャンバ２内に供給する必要がある。本実施の形態
では、ガス拡散部１８の底部に酸化ガス供給配管１２を
設けて、ＮＯ２ガスをシャワープレート４の中央から供
給する構成としている。
【００３７】酸化ガス供給配管１２は、ガス拡散部１８
の底部付近の側壁を貫通してガス拡散部１８内に延在す
る。そして、酸化ガス供給配管１２は、ガス拡散部１８
内において垂直下方に適度な湾曲をもって曲げられ、そ
の先端部１２ａはガス拡散部１８の底部に達している。
酸化ガス供給配管１２を通じて供給されるＮＯ２ガス
は、直接シャワープレート４の中央部分に供給され、シ
ャワープレート４から処理チャンバ２内に導入される。
したがって、原料ガスと酸化ガスとがガス拡散部１８内
で接触して反応することはない。
の底部付近の側壁を貫通してガス拡散部１８内に延在す
る。そして、酸化ガス供給配管１２は、ガス拡散部１８
内において垂直下方に適度な湾曲をもって曲げられ、そ
の先端部１２ａはガス拡散部１８の底部に達している。
酸化ガス供給配管１２を通じて供給されるＮＯ２ガス
は、直接シャワープレート４の中央部分に供給され、シ
ャワープレート４から処理チャンバ２内に導入される。
したがって、原料ガスと酸化ガスとがガス拡散部１８内
で接触して反応することはない。
【００３８】ガス拡散部１８の底部付近では、原料ガス
とＮ２ガスとはかなり均一に拡散混合された状態であ
り、この部分に酸化ガス供給配管１２を設けても、原料
ガス及び希釈ガスの拡散にはほとんど影響はない。
とＮ２ガスとはかなり均一に拡散混合された状態であ
り、この部分に酸化ガス供給配管１２を設けても、原料
ガス及び希釈ガスの拡散にはほとんど影響はない。
【００３９】本発明者等は、図３に示す構成のガス混合
部１０によりガス濃度の均一性についてコンピュータシ
ミュレーションを行った。図４はそのシミュレーション
結果を示すグラフである。図４のグラフにおいて、縦軸
はガス混合部の水平断面における面内のガス濃度均一性
を表す。また、横軸はガス混合部の底面からの高さ、す
なわち水平断面のガス混合部底面からの垂直方向の距離
を表す。
部１０によりガス濃度の均一性についてコンピュータシ
ミュレーションを行った。図４はそのシミュレーション
結果を示すグラフである。図４のグラフにおいて、縦軸
はガス混合部の水平断面における面内のガス濃度均一性
を表す。また、横軸はガス混合部の底面からの高さ、す
なわち水平断面のガス混合部底面からの垂直方向の距離
を表す。
【００４０】シミュレーションでは、中空の円筒形状の
ガス混合部の上端からＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ原料ガスとＮ２
ガスとを別個に垂直方向に供給するガス混合部（すなわ
ち、図３に示すガス供給部１６を有しない構成）による
ガス濃度の均一性について、比較例として検討した。
ガス混合部の上端からＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ原料ガスとＮ２
ガスとを別個に垂直方向に供給するガス混合部（すなわ
ち、図３に示すガス供給部１６を有しない構成）による
ガス濃度の均一性について、比較例として検討した。
【００４１】図４に示すように、比較例では、ガス出口
までの長さ、すなわちガス混合部の垂直方向の長さが２
８０ｍｍ程度で均一性は３％程度であった。これに対
し、本発明によるガス混合部を用いた場合、１００ｍｍ
程度で均一性は３％以内となり、１２０ｍｍ〜１３０ｍ
ｍ程度では均一性が１％程度に達した。なお、この長さ
は、ガス拡散部１８の長さに相当する。
までの長さ、すなわちガス混合部の垂直方向の長さが２
８０ｍｍ程度で均一性は３％程度であった。これに対
し、本発明によるガス混合部を用いた場合、１００ｍｍ
程度で均一性は３％以内となり、１２０ｍｍ〜１３０ｍ
ｍ程度では均一性が１％程度に達した。なお、この長さ
は、ガス拡散部１８の長さに相当する。
【００４２】図３におけるガス供給部１６の垂直方向の
寸法を２０ｍｍ〜３０ｍｍとすれば、本実施の形態によ
るガス混合部１０の垂直方向の全体の長さを１５０ｍｍ
程度としても十分にガス濃度の均一性を確保することが
できることがわかった。
寸法を２０ｍｍ〜３０ｍｍとすれば、本実施の形態によ
るガス混合部１０の垂直方向の全体の長さを１５０ｍｍ
程度としても十分にガス濃度の均一性を確保することが
できることがわかった。
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、原料ガスの
供給に偏りがなく、ガス拡散部の長さが短くても効率的
に原料ガスを均一に拡散混合することができる。この結
果、シャワーヘッドに供給される混合ガスは均一に混合
された状態となり、良質の多元系金属酸化薄膜を基体上
に生成することができる。
供給に偏りがなく、ガス拡散部の長さが短くても効率的
に原料ガスを均一に拡散混合することができる。この結
果、シャワーヘッドに供給される混合ガスは均一に混合
された状態となり、良質の多元系金属酸化薄膜を基体上
に生成することができる。
【図１】従来の成膜装置の一例を示す概略構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の一実施の形態による成膜装置を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図３】図２に示すガス混合部の斜視図である。
【図４】ガス濃度の均一性を調べるシミュレーションの
結果を示すグラフである。
結果を示すグラフである。
２ 処理チャンバ
２ａ 載置台
２ｂ 排気口
４ シャワーヘッド
１０ ガス混合部
１２ 酸化ガス供給配管
１２ａ 先端部
１６ ガス供給部
１６Ａ 原料ガス供給室
１６Ｂ 希釈ガス供給室
１８ ガス拡散室
２０ Ｐｂ原料ガス供給配管
２２ Ｚｒ原料ガス供給配管
２４ Ｔｉ原料ガス供給配管
２６ 希釈ガス供給配管
２８ 底板
３０ 開口
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 松本 賢治
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放
送センター 東京エレクトロン株式会社内
(72)発明者 妹尾 幸治
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放
送センター 東京エレクトロン株式会社内
(72)発明者 真柄 敬
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放
送センター 東京エレクトロン株式会社内
(72)発明者 八木 宏憲
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放
送センター 東京エレクトロン株式会社内
(72)発明者 多賀 敏
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放
送センター 東京エレクトロン株式会社内
Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA14 BA01 BA18 BA22
EA03 EA06 KA12
5F045 AA04 AB31 AC15 BB02 BB12
DC63 DP03 EE05 EE14 EF05
EF08
5F058 BA06 BA11 BC03 BC20 BF06
BF27 BF29 BG02 BG10 BJ01
5F083 FR01 JA15 PR21
Claims (9)
- 【請求項１】 複数種類の原料ガス及び希釈ガスを混合
した混合ガスを基体に供給して基体上に多元系金属酸化
物薄膜を形成する成膜装置であって、 前記基体が内部に配置される処理チャンバと、前記処理
チャンバ内に前記混合ガスを導入するシャワーヘッド
と、別個に供給された前記複数種類の原料ガス及び前記
希釈ガスを混合して前記シャワーヘッドに供給するガス
混合部とを有し、 前記ガス混合部は、ガス供給部と、該ガス供給部から延
在して前記シャワープレートに接続された実質的に中空
円筒形状のガス拡散部とを有し、 前記ガス供給部は二重の中空円筒形状であって、内側に
前記複数種類の原料ガスが供給される原料ガス供給室が
画成され、該原料ガス供給室の外側に希釈ガスが供給さ
れる希釈ガス供給室が画成され、前記複数種類の原料ガ
スは前記原料ガス供給室の底部から前記ガス拡散部へと
流入し、前記希釈ガスは前記希釈ガス供給室の底部から
前記ガス拡散室へと流入することを特徴とする成膜装
置。 - 【請求項２】 請求項１記載の成膜装置であって、 前記希釈ガスの供給配管は、前記希釈ガス供給室の側壁
接続され、前記希釈ガス供給室の底部に複数の開口が全
体的に配置された仕切り板が設けられたことを特徴とす
る成膜装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の成膜装置であっ
て、 前記ガス混合部の前記ガス拡散部の底部に、酸化ガス供
給路が設けられたことを特徴とする成膜装置。 - 【請求項４】 請求項３記載の成膜装置であって、 前記酸化ガス供給路は、前記ガス拡散部の底部近傍の側
壁を貫通して前記ガス拡散部の底面の中央部まで延在す
ることを特徴とする成膜装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のうちいずれか一項記載
の成膜装置であって、 前記多元系金属酸化物薄膜はＰＺＴ膜であり、前記複数
種類の原料ガスは、Ｐｂ（鉛）元素を含んだＰｂ原料ガ
スと、Ｚｒ（ジルコニウム）元素を含んだＺｒ原料ガス
と、Ｔｉ（チタン）元素を含んだＴｉ原料ガスとを含
み、前記希釈ガスはＮ２ガスであることを特徴とする成
膜装置。 - 【請求項６】 複数種類の原料ガス及び希釈ガスを混合
した混合ガスを基体に供給して基体上に多元系金属酸化
物薄膜を形成する成膜方法であって、 実質的に縦長円筒形状のガス混合部の頂部中央付近に前
記複数の原料ガスを個別に供給し、 供給された前記複数種類の原料ガスを包囲するように、
前記ガス混合部の頂部周囲部分に、前記複数の原料ガス
の供給方向と同じ方向に、前記希釈ガスを供給し、 前記複数種類の原料ガスと前記希釈ガスとを、前記ガス
混合部を通過させて拡散効果により均一に混合し、 均一に混合した前記複数の原料ガスと前記希釈ガスと
を、シャワープレートを介して処理チャンバに導入し、
処理チャンバ内に配置された前記基体上に有機金属薄膜
を形成することを特徴とする成膜方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の成膜方法であって、 前記多元系金属酸化物薄膜はＰＺＴ膜であり、前記複数
種類の原料ガスは、Ｐｂ（鉛）元素を含んだＰｂ原料ガ
スと、Ｚｒ（ジルコニウム）元素を含んだＺｒ原料ガス
と、Ｔｉ（チタン）元素を含んだＴｉ原料ガスとを含
み、前記希釈ガスはＮ２ガスであることを特徴とする成
膜方法。 - 【請求項８】 請求項６又は７記載の成膜方法であっ
て、 前記ガス混合部の底部の中央から、酸化ガスをシャワー
プレートに供給することを特徴とする成膜方法。 - 【請求項９】 請求項８記載の成膜方法であって、 前記酸化ガスはＮＯ２ガスであることをと特徴とする成
膜方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329252A JP2003133300A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | 成膜装置及び成膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001329252A JP2003133300A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | 成膜装置及び成膜方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003133300A true JP2003133300A (ja) | 2003-05-09 |
Family
ID=19145182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001329252A Pending JP2003133300A (ja) | 2001-10-26 | 2001-10-26 | 成膜装置及び成膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003133300A (ja) |
Cited By (302)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009129966A (ja) * | 2007-11-20 | 2009-06-11 | Fujitsu Microelectronics Ltd | 成膜方法、成膜装置及び半導体装置の製造方法 |
| WO2014011423A1 (en) * | 2012-07-12 | 2014-01-16 | Applied Materials, Inc. | Gas mixing apparatus |
| JP2015161030A (ja) * | 2014-02-25 | 2015-09-07 | エーエスエム アイピー ホールディング ビー．ブイ． | ガス供給マニホールド及びガス供給マニホールドを使用してチャンバにガスを供給する方法 |
| KR20170142885A (ko) | 2016-06-20 | 2017-12-28 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 가스 혼합 장치 및 기판 처리 장치 |
| KR20180001453A (ko) | 2016-06-24 | 2018-01-04 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 가스 처리 장치, 가스 처리 방법 및 기억 매체 |
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| US10510536B2 (en) | 2018-03-29 | 2019-12-17 | Asm Ip Holding B.V. | Method of depositing a co-doped polysilicon film on a surface of a substrate within a reaction chamber |
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