JP2010503768A5

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Publication number: JP2010503768A5
Application number: JP2009528163A
Authority: JP
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2027-02-16

Description

前記反応気体噴射チューブ１５１は、下方に位置した反応気体シャワーヘッドモジュール２１０の天井２６１と底面２６９にその両端がそれぞれ密封挿入されている案内管２８１の内部に沿って下方の反応気体シャワーヘッドモジュール２１０を横切る。一方、パージ気体は、パージ気体流入口４２３を介して、シャワーヘッドの真下に位置するパージ気体シャワーヘッドモジュール４１０内に流入した後、中間板４３５に設けられた多数の連結通路４３７を介して流れながらパージ気体シャワーヘッドモジュール４１０内で拡散し、底面４６９に穿設されている多数のパージ気体噴射出口４４６を介して噴射される。パージ気体出口４４６の内径が小さいほど、パージ気体シャワーヘッドモジュールの内部における拡散はより均等に行われるが、そのパージ気体出口４４６の内径は略０．３〜０．６ｍｍが好ましい。ところが、後述する冷却ジャケットをパージ気体シャワーヘッドモジュール４１０の下に設置する場合、パージ気体噴射出口４４６は、基板側に所定の長さ（図５において「ｄ_１」）、例えば３ｍｍの長さで突出した形状を持ってもよい。図５を参照すると、パージ気体シャワーヘッドモジュール４１０では案内管４８１の両端がパージ気体シャワーヘッドモジュールの天井４６１と底面４６９との間に密封挿入されているが、反応気体シャワーヘッドモジュール１１０、２１０から延長されてきた反応気体噴射チューブ１５１、２５１は案内管４８１の内部に沿ってパージ気体シャワーヘッドモジュール４１０を通過する。ところで、図６に示すように、パージ気体シャワーヘッドモジュール４１０の底面４６９における案内管の貫通出口４５０の内壁と案内管４８１の外壁との間に所定の隙間（図６において「ｇ_１」）を置けば、反応気体噴射チューブ１５１、２５１の端部に発生しうる汚染に対する防止効果が多少増進するかも知れないが、その構造は複雑になり、パージ気体出口を介して噴射されるパージ気体の量と隙間の間に噴射されるパージ気体の量を独立に調節することも難くなる。そして、反応気体噴射チューブの端部における汚染防止の面では、反応気体噴射チューブから噴射される反応気体による慣性が、隙間の間に流れるパージ気体の影響より大きい可能性もあると思われる。したがって、案内管４８１の外壁と案内管貫通出口４５０の内壁との間に隙間がなくてパージ気体がこの隙間を通じて流れないとしても、反応気体噴射チューブの端部における汚染は激しくない可能性もある。ところが、パージ気体噴射出口から噴射されるパージ気体は、シャワーヘッドの底部で保護カーテンを作るに際して依然として重要な役割を果たす。

Claims

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、
反応気体および噴射支援気体を前記シャワーヘッド内に注入する注入段階であって、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に流入し、それぞれの反応気体は前記シャワーヘッド内のそれぞれの混合領域でそれぞれの噴射支援気体と互いに混合されてなる注入段階と、
パージ気体を前記シャワーヘッド内の別の隔室に注入する注入段階と、
前記噴射支援気体と混合された前記反応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複数の反応気体噴射出口および複数の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、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、Ｎ_２、Ｈｅ、Ｈ_２およびＯ_２よりなる群から選ばれる少なくとも一つを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。
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前記基板上に噴射するシャワーヘッドを用いた化学気相蒸着装置において、
前記シャワーヘッドは、
前記シャワーヘッドから噴射される前記反応気体の種類の数量と同一の数量であり、互いに隔離される複数の反応気体シャワーヘッドモジュールであって、前記複数の反応気体シャワーヘッドモジュールはそれぞれ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に使用される１種の噴射支援気体とが混合されるための、前記反応気体シャワーヘッドモジュールの内部の混合領域と、前記噴射支援気体と混合された前記気体を前記基板上に噴射するための前記反応気体シャワーヘッドモジュールの底面に備えられた複数の反応気体噴射チューブと、を有してなる複数の反応気体シャワーヘッドモジュールと、
前記反応気体シャワーヘッドモジュールの下側に設置され、前記パージ気体シャワーヘッドモジュールへパージ気体を供給するためのパージ気体供給口と、前記パージ気体のみで充填するための前記反応気体シャワーヘッドモジュールの内部空間から分離された内部空間と、前記パージ気体を前記基板上に噴射するための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られた複数のパージ気体出口と、を有するパージ気体シャワーヘッドモジュールと、を含んでなり、
前記上方にある反応気体シャワーヘッドモジュールに取り付けられた前記反応気体噴射チューブはそれぞれ、前記下方にある反応気体シャワーヘッドモジュールに備えられた案内管の内部に沿って、前記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し、且つ、前記上方又は下方にある反応気体シャワーヘッドモジュールに取り付けられた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内部を通過す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装置。
前記反応気体シャワーヘッドモジュールはそれぞれ、
前記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複数の孔が設けられた境界部材を介して連結され、前記混合室と前記分配室とは複数の孔が設けられた別の境界部材を介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それぞれ、
前記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その天井となる境界部材を介して連結され、複数の孔を有し、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底面となる境界部材を介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その底面に取り付けられた混合室と、
前記噴射支援気体拡散室の天井と底面に両端が密封連結される複数の内径０．５〜１．５ｍｍの反応気体拡散通路とを含んでなり、
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混合室に噴射され、前記噴射支援気体は前記噴射支援気体拡散室の底面に設けられている複数の直径０．３〜０．６ｍｍの孔を介して前記混合室に流入し、前記混合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分配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それぞれ、
前記反応気体が反応気体流入口から流入し、その中央平面に設けられている複数の孔を介して流れながら拡散した後、その底面に連結されている複数の内側反応気体噴射チューブ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、その中央平面に設けられている複数の孔を介して流れながら拡散した後、その底面に連結されている複数の外側反応気体噴射チューブ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。
シャワーヘッドを冷却する冷却ジャケットをさらに含み、前記冷却ジャケットは前記パージ気体シャワーヘッドモジュールの下に取り付けられてな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。
前記反応気体噴射チューブは行と列の形で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が同心円に沿って設けられる配置を有す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。
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、反応気体とパージ気体とを、シャワーヘッドを介して前記基板上に噴射するシャワーヘッドを用いた化学気相蒸着装置において、前記シャワーヘッドは、
前記反応気体シャワーヘッドモジュールの内部に前記反応気体を供給する反応気体流入口を具備し、前記反応気体シャワーヘッドモジュールの底面に取り付けられた複数の反応気体噴射チューブを有して、前記反応気体を前記反応気体噴射チューブを介して前記基板上に噴射する反応気体シャワーヘッドモジュールと、
反応気体シャワーヘッドモジュールの下側に設置され、パージ気体を前記パージ気体シャワーヘッドモジュールの内部に供給するパージ気体供給口を備え、前記反応気体噴射チューブに前記パージ気体シャワーヘッドモジュールの内部を通過させ、一方で前記パージ気体シャワーヘッドモジュールと前記反応気体噴射チューブとの間の密封を維持するパージ気体シャワーヘッドモジュールと、
シャワーヘッドを冷却する冷却ジャケットであって、前記冷却ジャケットは前記パージ気体シャワーヘッドモジュールの下に取り付けられ、前記冷却ジャケットは天井、垂直壁、冷却材の流入口および冷却材の流出口、底面、そして前記冷却ジャケットの天井と底面との間に設置されて、前記反応気体噴射チューブを収納するように構成され、前記案内管の内径は前記反応気体噴射チューブの外径よりも大きく、前記案内管と前記反応気体噴射チューブとの間に隙間が設けられてなる冷却ジャケットとを備え、
前記シャワーヘッドは、前記パージ気体シャワーヘッドモジュールから排出された前記パージ気体が前記案内管と前記反応気体噴射チューブとの間の隙間を通過して、前記基板に噴射されるように構成され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。
前記冷却ジャケットは前記冷却ジャケットの天井と底面との間に取り付けられた複数の追加的な案内管をさらに備え、前記パージ気体シャワーヘッドモジュールから排出された前記パージ気体が前記追加的な案内管の内部を通過して前記基板に噴射されることを特徴とする、請求項１３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前記冷却ジャケットの底面から基板側に０〜１０ｍｍ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１３または１４に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。
前記反応チャンバの内部に設置された基板を取り囲む反応気体閉じ込め装置であって、前記反応気体閉じ込め装置は側壁と天井とを備え、前記反応気体閉じ込め装置の内側領域と外側領域とが連通し得るように表面に複数の孔が設けられており、前記側壁は反応チャンバの底部まで延長していることにより、前記反応チャンバの天井と前記反応気体閉じ込め装置の天井との間に所定の大きさの空間が設けられてなる反応気体閉じ込め装置と、
第２のパージ気体を前記反応チャンバに供給する、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、
反応チャンバから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領域に設置される排気口とをさらに含む化学気相蒸着装置において、
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、前記空間を通り、前記反応気体閉じ込め装置の表面に設けられている複数の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が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してなることを特徴とする、請求項１３または１４に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。
前記反応チャンバの内部に設置された基板を取り囲む反応気体閉じ込め装置であって、前記反応気体閉じ込め装置は垂直壁と平らな縁部付き天井とを備え、前記反応気体閉じ込め装置の内側領域と外側領域とが連通し得るように表面に複数の孔が設けられており、前記垂直壁は反応チャンバの底部まで延長していることにより、前記反応チャンバの天井と前記反応気体閉じ込め装置の天井との間に所定の大きさの空間が設けられ、前記垂直壁を下降させて前記反応気体閉じ込め装置の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のパージ気体を前記反応チャンバに供給する、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、
反応チャンバから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領域に設置される排気口とをさらに含む化学気相蒸着装置において、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、前記空間を通り、前記反応気体閉じ込め装置の表面に設けられている複数の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が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してなることを特徴とする、請求項１３または１４に記載のシャワーヘッドを備えた化学気相蒸着装置。