JP2010503768A - 反応気体の噴射速度を積極的に調節するシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置およびその方法 - Google Patents
反応気体の噴射速度を積極的に調節するシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置およびその方法 Download PDFInfo
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Abstract
【選択図】図15
Description
図3〜図6は本発明の第1の実施形態にウォ示す。図3を参照すると、2つの反応気体シャワーヘッドモジュールと1つのパージ気体シャワーヘッドモジュールからなるシャワーヘッドが順に垂直に置かれる。ところが、2つより多くの反応気体が使用されると、反応気体シャワーヘッドモジュールの数は3つ、4つまたはそれ以上になれる。
本発明の技術思想は前記好適な実施例によって具体的に述べられたが、前述した実施例は、説明するためのもので、限定するものではないことに留意すべきである。また、本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術思想の範囲内で多様な実施例が可能であることを理解できるであろう。
Claims (17)
- 反応チャンバ内に置かれている基板上に膜を蒸着するために少なくとも1種の反応気体および1種のパージ気体をシャワーヘッドを介して基板上に供給する化学気相蒸着方法において、
前記シャワーヘッドの底面が前記基板から所定の距離だけ離隔するようにシャワーヘッドを配置する配置段階と、
前記反応気体、および前記反応気体の噴射速度を調節するための噴射支援気体を前記シャワーヘッド内に注入するが、それぞれの反応気体はシャワーヘッド内部のそれぞれの隔室でそれぞれの噴射支援気体と互いに混合され、前記パージ気体は前記シャワーヘッド内の別の隔室に充填されるように注入する注入段階と、
前記反応気体と前記噴射支援気体との混合気体および前記パージ気体をそれぞれ前記シャワーヘッドの底面に設けられた多数の反応気体噴射出口およびパージ気体噴射出口を介して排出させる排出段階とを含んでなることを特徴とする、シャワーヘッドを用いた化学気相蒸着方法。 - 前記反応気体に混合される噴射支援気体の単位時間当たりの流量は、積極的に、または独立に調節されることを特徴とする、請求項1に記載のシャワーヘッドを用いた化学気相蒸着方法。
- 前記パージ気体および前記噴射支援気体は、それぞれAr、N2、He、H2およびO2よりなる群から選ばれることを特徴とする、請求項1に記載のシャワーヘッドを用いた化学気相蒸着方法。
- 前記反応気体は、気体状態の金属有機化合物であることを特徴とする、請求項1に記載のシャワーヘッドを用いた化学気相蒸着方法。
- 冷却ジャケットが前記シャワーヘッドの真下の部分を構成するようにし、前記冷却ジャケットに冷却材を注入して前記シャワーヘッドを冷却する冷却段階をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のシャワーヘッドを用いた化学気相蒸着方法。
- 反応チャンバ内に置かれている基板上に膜を蒸着させるために、少なくとも1種の反応気体と1種のパージ気体をシャワーヘッドを介して基板上に供給する化学気相蒸着装置において、
前記シャワーヘッドは、
前記反応気体の数量と同一の数量であり、互いに隔離され、その内部で1種の反応気体と、前記反応気体の噴射速度を調節するための1種の噴射支援気体とが混合され、混合された気体を基板上に噴射するための多数の反応気体噴射チューブをその底面に備えた複数の反応気体シャワーヘッドモジュールと、
前記複数の反応気体シャワーヘッドモジュールの下側に設置され、パージ気体がパージ気体流入口を介して内部に流入して充填され、充填された前記パージ気体を基板上に噴射するために基板側に3mm以内の範囲で突出した多数の出口を前記パージ気体シャワーヘッドモジュールの底面に備えた一つのパージ気体シャワーヘッドモジュールとを含んでなるが、
前記反応気体シャワーヘッドモジュールに備えられた反応気体噴射チューブが前記反応気体シャワーヘッドモジュールより下方にある反応気体シャワーヘッドモジュールの内部を通過することができるように、前記反応気体シャワーヘッドモジュールより下方にある反応気体シャワーヘッドモジュールの天井と底面に設けられる孔にその両端が密封挿入される案内管を備え、且つ前記パージ気体シャワーヘッドモジュールの天井と底面に設けられる孔にその両端が密封挿入される案内管を備えることにより、前記反応気体噴射チューブが前記パージ気体シャワーヘッドモジュールの案内管の内部に沿って前記パージ気体シャワーヘッドモジュールの内部を横切ることができるようにすることを特徴とする、シャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。 - 前記反応気体シャワーヘッドモジュールは、
反応気体が反応気体流入口を介して供給されて均一に広がる拡散室と、
噴射支援気体が噴射支援気体流入口を介して供給された後、前記拡散室から流入する前記反応気体と混合される混合室と、
前記反応気体と前記噴射支援気体との混合気体を前記反応気体噴射チューブに均等に分配するための分配室とを含んでなるが、
前記拡散室と前記混合室とは多数の孔が設けられた隔膜を境界面として連結され、前記混合室と前記分配室とは多数の孔が設けられた別の隔膜を境界面として連結されることを特徴とする、請求項6に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。 - 前記反応気体シャワーヘッドモジュールは、
反応気体が反応気体流入口を介して供給されて均一に広がる反応気体拡散室と、
前記反応気体拡散室に自分の天井を境界として連結され、噴射支援気体が噴射支援気体流入口を介して供給されて均一に広がる噴射支援気体拡散室と、
前記噴射支援気体拡散室の下面を境界として前記噴射支援気体拡散室に連結され、前記反応気体噴射チューブが自分の底部に取り付けられた分配室と、
前記噴射支援気体拡散室の天井と下面に両端が密封連結される多数の内径0.5〜1.5mmの反応気体拡散通路とを含んでなるが、
前記反応気体は前記反応気体拡散室から前記反応気体拡散通路を介して前記噴射支援気体拡散室を横切って前記分配室に噴射され、前記噴射支援気体は前記噴射支援気体拡散室の下面に設けられている多数の直径0.3〜0.6mmの孔を介して前記分配室に流入することにより、前記分配室で前記噴射支援気体と混合された反応気体が前記反応気体噴射チューブに均等に配分されることを特徴とする、請求項6に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。 - 前記反応気体シャワーヘッドモジュールは、
反応気体が反応気体流入口から流入し、その内部の隔膜に設けられている多数の孔を介して流れながら均等に拡散した後、その底面に連結されている多数の内側反応気体噴射チューブに均等に分配される反応気体分配室と、
噴射支援気体が噴射支援気体流入口から流入し、その内部の隔膜に設けられている多数の孔を介して流れながら均等に拡散した後、その底面に連結されている多数の外側反応気体噴射チューブに均等に分配される噴射支援気体分配室とを含んでなり、
前記反応気体噴射チューブは前記内側反応気体噴射チューブと前記外側反応気体噴射チューブとが1対を成し、前記内側反応気体噴射チューブは前記噴射支援気体分配室を横切って延長されながら前記外側反応気体噴射チューブによって取り囲まれ、前記内側反応気体噴射チューブの端部は前記外側反応気体噴射チューブの端部より5〜10mmだけ短く、前記内側反応気体噴射チューブを介して伝達される反応気体と、前記内側反応気体噴射チューブと前記外側反応気体噴射チューブとの間の隙間領域を介して伝達される噴射支援気体との混合が、前記内側反応気体噴射チューブの端部と前記外側反応気体噴射チューブの端部との間の空間で行われることを特徴とする、請求項6に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。 - 前記パージ気体シャワーヘッドモジュールの下に置かれ、シャワーヘッドを冷却する冷却ジャケットをさらに含んでなることを特徴とする、請求項6〜9のいずれか1項に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。
- 前記冷却ジャケットは、
天井、冷却材の出入りのための流入口および流出口が設置された垂直壁、並びに底面と、
前記パージ気体出口を受け入れるために、前記冷却ジャケットの天井と底面との間に密封設置される多数の案内管と、
前記反応気体噴射チューブを通過させるために、前記冷却ジャケットの天井と底面との間に密封設置される多数の案内管とを含んでなるが、
前記反応気体噴射チューブは前記冷却ジャケットの底面から基板側に10mm以内の範囲で突出し、前記反応気体噴射チューブの端部は窄まったノズルの形状を有し、前記ノズルの出口の内径は0.8〜2mmであることを特徴とする、請求項10に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。 - 前記反応気体噴射チューブは、その列と行が互いに直角で交差するが、隣り合った2列は所定の距離だけ列方向にずれるように配列されることを特徴とする、請求項6〜9のいずれか1項に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。
- 前記反応気体噴射チューブは、各種の反応気体噴射チューブの位置が円周方向に交互に反復されるように配列されることを特徴とする、請求項6〜9のいずれか1項に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。
- サセプタを取り囲み、前記反応チャンバの内部に位置し、壁と天井からなり、内側と外側とが互いに連通し得るように表面に多数の孔が設けられており、前記壁と前記天井はそれぞれ反応チャンバの壁と天井から十分な距離だけ離れており、前記壁は反応チャンバの底部まで延長されていることにより、前記天井と前記反応チャンバの天井との間に所定の厚さの空間が設けられる反応気体閉じ込め装置と、
第2のパージ気体が外部から前記反応チャンバと前記反応気体閉じ込め装置との間の前記空間に供給できるように、前記反応チャンバの天井に設けられる第2のパージ気体供給ポートと、
反応チャンバの内部で生成される副産物を排出させるために、前記反応気体閉じ込め装置の内部に設置される排気口とをさらに含んでなるが、
前記第2のパージ気体供給ポートを介して供給される第2のパージ気体が、前記反応気体閉じ込め装置の表面に設けられている孔を介して前記反応気体閉じ込め装置の内部に流入し、その流入する時間当たりの流量は独立に調節されることにより、前記反応気体閉じ込め装置の汚染を防ぎ、基板の付近で反応気体の濃度を増大させて、基板上で成長する膜の成長速度を高める役割を果たすことを特徴とする、請求項6〜9のいずれか1項に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。 - 前記サセプタを取り囲み、前記反応チャンバの内部に位置し、壁と天井からなり、内側と外側とが互いに連通し得るように表面に多数の孔が設けられており、前記壁と前記天井はそれぞれ反応チャンバの壁と天井から十分な距離だけ離れており、前記壁は反応チャンバの底部まで延長されていることにより、前記天井と前記反応チャンバの天井との間に所定の厚さの空間が設けられる反応気体閉じ込め装置と、
第2のパージ気体が外部から前記反応チャンバと前記反応気体閉じ込め装置との間の前記空間に供給できるように、前記反応チャンバの天井に設けられる第2のパージ気体供給ポートと、
反応チャンバの内部で生成される副産物を排出させるために、前記反応気体閉じ込め装置の内部に設置される排気口とをさらに含んでなるが、
前記第2のパージ気体供給ポートを介して供給される第2のパージ気体が、前記反応気体閉じ込め装置の表面に設けられている孔を介して前記反応気体閉じ込め装置の内部に流入し、その流入する時間当たりの流量は独立に調節されることにより、前記反応気体閉じ込め装置の汚染を防ぎ、基板の付近で反応気体の濃度を増大させて、基板上で成長する膜の成長速度を高める役割を果たすことを特徴とする、請求項10に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。 - 前記サセプタを取り囲み、前記反応チャンバの内部に位置し、垂直壁と平らな縁部付き天井からなり、内側と外側とが互いに連通し得るように表面に多数の孔が設けられており、前記垂直壁と前記天井はそれぞれ反応チャンバの壁と天井から十分な距離だけ離れており、前記垂直壁の一端は前記反応チャンバの底部まで延長されており、前記天井と前記反応チャンバの天井との間には所定の厚さの空間が設けられ、前記垂直壁を下降させて前記垂直壁と前記天井との間に隙間を設けることが可能な反応気体閉じ込め装置と、
第2のパージ気体が外部から前記反応チャンバと前記反応気体閉じ込め装置との間の前記空間に供給できるように、前記反応チャンバの壁に設けられる第2のパージ気体供給ポートと、
反応チャンバの内部で生成される副産物を排出させるために、前記反応気体閉じ込め装置の内部に設置される排気口とをさらに含んでなるが、
前記第2のパージ気体供給ポートを介して供給される第2のパージ気体が、前記反応気体閉じ込め装置の表面に設けられている前記孔を介して前記反応気体閉じ込め装置の内部に流入し、その流入する時間当たりの流量は独立に調節されることにより、前記反応気体閉じ込め装置の汚染を防ぎ、基板の付近で反応気体の濃度を増大させて、基板上で成長する膜の成長速度を高める役割を果たすことを特徴とする、請求項6〜9のいずれか1項に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。 - 前記サセプタを取り囲み、前記反応チャンバの内部に位置し、垂直壁と平らな縁部付き天井からなり、内側と外側とが互いに連通し得るように表面に多数の孔が設けられており、前記垂直壁と前記天井はそれぞれ反応チャンバの壁と天井から十分な距離だけ離れており、前記垂直壁の一端は反応チャンバの底部まで延長されており、前記天井と前記反応チャンバの天井との間には所定の厚さの空間が設けられ、前記垂直壁を下降させて前記垂直壁と前記天井との間に隙間を設けることが可能な反応気体閉じ込め装置と、
第2のパージ気体が外部から前記反応チャンバと前記反応気体閉じ込め装置との間の前記空間に供給できるように、前記反応チャンバの壁に設けられる第2のパージ気体供給ポートと、
反応チャンバの内部で生成される副産物を排出させるために、前記反応気体閉じ込め装置の内部に設置される排気口とをさらに含んでなるが、
前記第2のパージ気体供給ポートを介して供給される第2のパージ気体が、前記反応気体閉じ込め装置の表面に設けられている前記孔を介して前記反応気体閉じ込め装置の内部に流入し、その流入する時間当たりの流量は独立に調節されることにより、前記反応気体閉じ込め装置の汚染を防ぎ、基板の付近で反応気体の濃度を増大させて、基板上で成長する膜の成長速度を高める役割を果たすことを特徴とする、請求項10に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。
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