JP2969596B2

JP2969596B2 - Ｃｖｄ装置

Info

Publication number: JP2969596B2
Application number: JP1261394A
Authority: JP
Inventors: 司小林; 敦関口; 仁志神馬
Original assignee: ANERUBA KK
Current assignee: ANERUBA KK
Priority date: 1989-10-06
Filing date: 1989-10-06
Publication date: 1999-11-02
Anticipated expiration: 2014-11-02
Also published as: JPH03122281A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はCVD装置に関し、特に反応室に供給される少
なくとも２種類のCVD用ガスを反応室のガス吹出し口ま
で別々に導入し、ガス吹出し口の下流で複数種類のガス
を混合・反応させ、基板上に膜厚等につき均一性の高い
薄膜を形成するようにしたCVD装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、LSIの高密度化に伴い半導体素子のパターンの
微細化や、三次元化が進んでいる。このような半導体素
子の製造においては、段差や起伏の大きいパターン上に
平坦性のある薄膜を形成し、これらの段差及び起伏を平
坦化することが重要となり、そのためいかにして平坦性
の良好な薄膜を形成するかが問題となる。このような観
点から層間絶縁膜としての二酸化ケイ素SiO₂の平坦化を
どのようなプロセスを用いて行うかについては現在種々
の方法が考えられている。将来非常に有望視されている
技術に、原料としてテトラ・エトキシ・オルソ・シリケ
ート（以下、TEOSと略して記す）を用いたCVD法があ
る。このCVD法の中にも種々のものがあり、例えばプラ
ズマCVD法、熱CVD法、オゾンO₃を用いたCVD法などがあ
る。この中でオゾンO₃とTEOSによるCVD法は、より低温
（〜400℃）で成膜可能であるため、下地のAl薄膜の特
性を劣化させないと共に段差等の被膜形状が良好である
という理由から他の方法に比較して優れている。この方
法では、圧力領域として従来100Torrから大気圧の範囲
で成膜が行われており、成膜速度としては最大300Å/mi
n程度が得られている。

次に、オゾンO₃とTEOSとを用いてCVDによりSiO₂膜を
形成する従来装置の構成例を第10図乃12図に基づいて説
明する。

第10図は第１の従来装置を示し、第10図において１は
反応室であり、反応室１内には基板２を取付け且つ基板
２の温度を調整するためヒータ3a等を含む温度調整機構
を備えた基板ホルダ３が設置されている。反応室１はバ
ルブ４を介して真空ポンプ５に接続されており、反応室
１の室内は真空ポンプ５で排気され、所要の真空状態に
設定される。反応ガスのTEOSは常温では液体７であり、
バブラー容器６内に収容される。このように設けられた
TEOS7は、アルゴン（Ar）ボンベ８から供給されるアル
ゴンガスによってバブリングされ、反応室１に導入され
る。アルゴンボンベ８から供給されるアルゴンガスの流
量はマスフローコントローラ９によって制御される。他
の反応ガスのオゾンO₃は、酸素（O₂）ボンベ10内の酸素
をオゾナイザ11に供給し、そこで無声放電を生じさせる
ことにより発生させる。ここで発生するオゾンO₃は、酸
素O₂との混合ガスで、オゾンO₃は３〜10％が含まれてい
る。混合ガスはマスフローコントローラ12でその流量が
制御され、バブラー容器６と反応室１を接続する配管13
に供給される。この場所で、オゾンO₃は気化したTEOSと
混合される。混合された２種類のガスは配管13を通して
反応室１に導入され、反応室１の導入口部に設けられた
ガス拡散板14で更に混合され且つ整流され、その後対向
する基板２に供給されて基板２の上にSiO₂膜を形成す
る。この従来装置の特徴はオゾンO₃ガスとTEOSガスを反
応室１の導入口手前の配管13の箇所で混合している点で
ある。

第11図は第２の従来装置を示し、この従来装置では２
種類のガスを別々に反応室１に導入して基板２の表面に
供給する装置である。基本的構成は第10図で示した構成
と同じであるので、第10図に示した構成要素と同一の要
素には同一の符号を付している。構成上異なる点は、オ
ゾナイザ11で発生せしめたオゾンO₃と酸素O₂の混合ガス
を、配管13に供給して反応室１の手間でTEOSガスと混合
させるのではなく、配管17を経由して反応室１の基板２
の前面空間に配設された多数の小孔を有する環状パイプ
15に別途に導入し、多数の小孔のそれぞれから矢印16に
示されるように基板２に混合ガスを吹き付けるように構
成した点である。TEOSガスの方は、第10図に示した装置
の場合と同様にアルゴンガスでバブリングし配管13及び
ガス拡散板14を経由して基板２に供給するように構成さ
れている。

第12図は第３図の従来装置を示し、この装置も前記の
第２の従来装置と同様に２種類のガスを別々に反応室１
内に導入して基板２に供給するように構成されている。
この従来装置は文献「DENKI KAGAKU,56,No.7（1988）P5
72」に記載されているものであり、この文献にはO₃−TE
OSによる常圧CVDの実験結果が示されている。第12図に
おいて、20は基板ホルダ３に取付けられた基板２の前面
空間に配設されたガス吹出し部であり、このガス吹出し
部20は、複数の分散板20aを有する分散ヘッドとして構
成されている。ガス吹出し部20はその結果各分散板20a
の間に複数の溝21が形成され、TEOSガスのための配管
と、オゾンO₃と酸素O₂の混合ガスのための配管は、前記
溝21の底部に交互に接続されている。この構成のため、
２つのガスは基板２の前面で混合され、基板ホルダ３内
の温度調整機構で加熱された基板２上にSiO₂が堆積す
る。生成反応ガスと未反応ガスはガス吹出し部20の周囲
に設けられた排気下22を介して反応室外に排気される。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記第１の従来装置によれば、ガス拡散板14の手前に
おいて２種類のガスを混合するようにしたため基板２に
おける膜質の均一性という観点からは優れており、膜厚
及び膜質に関し均一性の良好な薄膜を容易に得ることが
できる。しかしながら、その反面オゾンO₃とTEOSの系で
は両者を混合しただけでミスト状の反応物が気相中で発
生し、そのために成膜効率が低下し且つパーティクルが
発生するという欠点がある。

前記第２の従来装置によれば、２種類のガスを混合さ
せることなく反応室１に別々に導入する構成を採用して
いるので、第１の従来装置に比較してオゾンO₃とTEOSの
気相中での反応を軽減することができる。しかしなが
ら、その反面基板２の上で均一性の優れた薄膜を得るた
めにはオゾンO₃の吹出しを特に均一に行わなければなら
ず、第２の従来技術でこれを実現するには環状パイプ15
の小孔をどのように配置するかということに依存するの
で、かなり困難であるという欠点を有する。

また前記第３の従来装置によれば、第２の従来装置と
同様に気相中におけるオゾンとTEOSとの反応を減少させ
ることができる。しかしながら、その反面膜質等の均一
性という観点では十分良好な膜質を得ることができず、
そのため図中矢印23の方向に基板２及び基板ホルダ３を
往復運動させて膜質の均一性を確保するように構成しな
ければならず、構成が複雑となるという不具合を有す
る。

以上の説明で明らかなように、従来のCVD装置におい
ては、気相中の反応を低減しミスト状反応物を少なくす
る目的で、少なくとも２種類の原料ガスを反応室１に別
々に導入するように構成すると、膜厚及び膜質の均一性
という面で十分に良好な薄膜を形成することができない
という問題が存在した。

本発明の目的は、上記の従来の問題点を解決すべく、
少なくとも２種類の原料ガスを反応室に別々に導入する
ように構成しても、基板の上において膜厚及び膜質の均
一性が極めて良好な薄膜を形成でき、且つ簡素な構造を
有したガス吹出し機構部を備えたCVD装置を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るCVD装置は、気密構造を有し内部空間が
真空に保たれる反応室と、この反応室に設置され表面に
薄膜が作製される基体と、この基体を保持し且つ基体の
温度を調整する温度調整装置を備える基体ホルダと、２
種類の原料ガスのそれぞれを反応室に導入するために設
けられた２つの原料ガス導入装置とを備えるCVD装置に
おいて、基体の前面空間に配設され且つ基体に対面する
原料ガス吹出し面を有するガス吹出し機構部を備え、こ
のガス吹出し機構部が、２つの原料ガス導入装置のそれ
ぞれから導入される原料ガスを受け入れる相互に分離さ
れた別々の部屋を有し、原料ガス吹出し面に前記各部屋
に通じる各原料ガス専用の吹出し孔が複数形成され、さ
らに２種類の原料ガスの各吹出し孔が個々に同心的位置
関係になるように形成され、加えてガス吹出し機構部に
おける２種類の原料ガスのうちの一方の前記部屋に少な
くとも１枚の拡散板を備えるように構成さえる。

本発明に係るCVD装置は、前記の構成において、少な
くとも１種類の原料ガスについてそのガス供給配管をガ
ス吹出し機構部の対応する部屋まで延設し、当該延設部
分を螺旋状に形成し且つ延設部分の壁に原料ガスを放出
する複数の孔を形成したことを特徴とする。

本発明に係るCVD装置は、前記の構成において、ガス
吹出し機構部における２種類の原料ガスのうちの他方の
部屋に少なくとも１枚の拡散板を備えることを特徴とす
る。

本発明に係るCVD装置は、前記の構成において、上記
ガス吹出し機構部は、原料ガス吹出し面を形成する拡散
板に形成された水路とこの水路を流れる水温からなる温
度調整装置と、２種類の原料ガスのうちの上記の一方の
部屋を形成する円筒形ブロックに設けられたヒータを含
んでなる温度調整装置を備えることを特徴とする。

〔作用〕

本発明のCVD装置によれば、ガス吹出し機構部の構造
により基板のほぼ手前の位置まで２種類の原料ガスが混
合されることなく導入され、基板に対して吹出すまでは
気相中の反応を抑制することができ、更にガス吹出し面
において各原料ガスの吹出し孔を個々に同心的位置関係
になるような配置で多数設けるようにしたため、ガス吹
出し面から吹出した直後の各原料ガスの混合を良好に行
うことができ、基板に形成される薄膜の膜厚及び膜質の
均一性を高めることができる。

特に本発明のCVD装置によれば、ガス吹出し機構部
に、２つの原料ガス導入装置のそれぞれから導入される
原料ガスを受け入れる相互に分離された別々の部屋が形
成され、かつこの部屋の一方または両方に少なくとも１
枚の拡散板を配置するようにしたため、各部屋に導入さ
れたガスは十分に整流される。

さらに本発明のCVD装置によれば、原料ガスの供給配
管を螺旋状に形成し、且つ原料ガスの放出孔を分散させ
て多数形成することにより、基板に対して偏ることなく
原料ガスが与えられるようにしている。これにより更に
薄膜の膜厚等の均一性を向上せしめる。

さらに本発明のCVD装置によれば、ガス吹出し機構部
が、原料ガス吹出し面を形成する拡散板に形成された水
路とこの水路を流れる温水からなる温度調整装置と、２
種類の原料ガスのうちの一方の部屋を形成する円筒形ブ
ロックに設けられたヒータを含んでなる温度調整装置と
を備えることにより、ヒータを利用した温度調整装置に
よる加熱で一方の原料ガスであるTEOSガスを他方の原料
ガスであるオゾンガスと反応し易くし、温水を利用した
温度調整装置でオゾンガスの分解を抑制している。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の第１実施例を示す。この実施例にお
いて、第10図で説明した従来技術によるCVD装置と同一
の要素には同一の符号を付している。第１図において、
反応室１の中には基板２を取付け且つ基板２の温度の状
態を調整するヒータ3aを含む温度調整機構を備えた基板
ホルダ３がその上方位置に配設されている。反応室１に
はバルブ４を介して真空ポンプ５が設けられ、この真空
ポンプ５によって反応室１内は排気され真空状態にな
る。６は液体状態のTEOS7を収容するバブラー容器であ
り、TEOS7はアルゴン（Ar）ボンベ８から供給され且つ
マスフローコントローラ（MFC）９によってその流量を
制御されるアルゴンガスによってバブリングされ、ガス
状態にて配管13を通して反応室１に導入される。他の反
応ガスであるオゾンO₃は、酸素（O₂）ボンベ10の酸素を
オゾナイザ11に供給し、ここで無声放電により発生さ
せ、酸素との混合ガスとして生じさせる。混合ガスはマ
スフローコントローラ（MFC）12でその流量を制御さ
れ、その後、反応室１内のガス吹出し機構部30に導入さ
れる。本発明によるCVD装置の場合には、TEOSガスと混
合ガス（オゾンO₃と酸素O₂）は別々の原料ガス供給配管
によって反応室１内に設置されたガス吹出し機構部30に
おける相互に分離された部屋に導入される。このガス吹
出し機構部30は反応室１内において基板２の前面空間に
配設されている。

第１図及び第２図に基づいてガス吹出し機構部30の構
成について説明する。第２図はガス吹出し機構部30を拡
大して示す図である。ガス吹出し機構部30は、底部31a
と段付き穴31bを有する第１の円筒形ブロック31と、円
筒形ブロック31の段付き穴31bの段付き部に配設される
拡散板32と、基板２の前面空間に臨む複数のパイプ33a
を有するガス吹出しパイプ部33と、第１の円筒形ブロッ
ク31における基板２側の端面に配設されるほぼ同径の第
２の円筒形ブロック34と、この円筒形ブロック34の基板
２側の端面に配設される拡散板35とから構成される。拡
散板35は、基板２に対面する位置にあり、導入されたす
べての原料ガスがこの外面位置から放出されるので、ガ
ス吹出し機構部30において原料ガス吹出し面として機能
する。

TEOSガスを供給するための配管13はガス吹出し機構部
30における円筒形ブロック31の底部31aに接続され、第
１の円筒形ブロック31と拡散板32とガス吹出しパイプ部
33はTEOSガス導入部を構成する。また第２の円筒形ブロ
ック34と拡散板35は混合ガス導入部を構成する。拡散板
35は複数の孔35aを有しているが、この孔の径は前記ガ
ス吹出しパイプ部33の各パイプ33aの外径よりも大きく
形成されており、且つパイプ33aの先端が拡散板35の孔3
5aの中に位置するように同心的に構成されている。ガス
吹出し機構部30の上面部の一部を斜視図で示すと第３図
のようになる。第３図において、35は混合ガス導入部の
拡散板であり、拡散板35には複数の孔35aが形成されて
いると共に、この孔35aに対し同心的にガス吹出しパイ
プ部33の各パイプ33aが配置されている。孔35aの内壁面
とパイプ33aとの間には隙間36が形成される。孔35aは例
えば円孔として形成され、これに対応してパイプ33aの
吹出し口も円形となっている。ただし、吹出し口の形状
は円形に限定されない。

上記の構成において、TEOSガスとアルゴンガスは、円
筒形ブロック31の底部31aに形成されたガス吹出し機構
部30の第１の導入口37を通ってガス吹出し機構部30の部
屋R1に導入され、拡散板32とガス吹出しパイプ部33の各
パイプ33aにより整流された後に基板２に対し吹出され
る。一方、オゾンO₃を含む混合ガスは第２の円筒形ブロ
ック34に設けられたガス吹出し構成部30の第２の導入口
38を通してガス吹出し機構部30の部屋R2に導入され、拡
散板35の孔35aの内壁とパイプ33aとの間に形成された隙
間36から吹出され、基板２に対し供給される。このよう
な構成において、第１の円筒形ブロック31の内部に形成
された部屋R1と第２の円筒形ブロック34の内部に形成さ
れた部屋R2とはガス吹出しパイプ部33の底壁部で完全に
分離され、相互にシールされているので、TEOSガスと混
合ガスはガス吹出し機構部30の図中拡散板35の上面から
吹出すまでの間に混合されることはない。

第１図のCVD装置を用いて実際にSiO₂膜を形成した例
について説明する。

先ず、パルス４を開き真空ポンプ５を作動させて反応
室１を排気し、所要の真空状態にする。次に基板ホルダ
３内部のヒータ3aを図示しない温度調整機構により発熱
させ、基板ホルダ３の上に配設された基板２を350〜400
℃の温度に加熱する。その後、図示しない恒温槽の如き
加熱装置により約65℃の温度に加熱されたバブラー容器
６に対しアルゴンガスをアルゴンボンベ８から約100cc/
minの流量で供給し、バブリングを開始する。このバブ
リングによりTEOSの気化が促進され、ガス状態のTEOSが
配管13、導入口37、拡散板32を通ってガス吹出しパイプ
部33の各パイプ33aから基板２の前面空間に吹出され
る。一方、オゾナイザ11において発生したオゾン濃度が
約４体積パーセントであるオゾンと酸素の混合ガスはマ
スフローコントローラ12の作用により約1000cc/minの流
量で配管17を経由してガス吹出し機構部30の第２の導入
口38に導入され、拡散板35とパイプ33aとの隙間36から
基板２の前面空間に吹出される。以上により基板２の前
面空間でガス吹出し機構部30の上面部から吹出したTEOS
ガスと混合ガスとが混合され、その結果基板２の上には
約2000Å/minの速度でSiO₂の膜が堆積する。成膜中、バ
ルブ４の開度を変化させることにより反応室１内の圧力
を約50Torrに保つようにした。

なお上記の実施例では各構成部分の寸法として、例え
ば、ガス吹出し機構部30の径を160mm、ガス吹出しパイ
プ部33のパイプ33aの内径を1mm、隙間36の隙間幅を0.1m
mとした。ここで、隙間36の寸法を大きくしすぎると、
整流効果が薄れるのであまり大きくすることはできな
い。また、ガス吹出しパイプ部33の複数のパイプ33aは
例えば正方格子状に配列されている。

上記実施例では、混合ガスの吹出し口をTEOSガスの吹
出し口の周囲に同心的に設けるようにしたが、その代わ
りに周囲以外の別の場所に設けるようにし、ガス吹出し
機構部30の上面においてガスが均一に分布されるように
することもできる。また、前記第１の実施例では一箇所
のみに設けていた第２の導入口38を円筒径ブロック34の
周囲に等間隔に複数形成することも可能である。

次に第４図は本発明の第２実施例を示し、ガス吹出し
機構部30のみを拡大して示した第２図と同様の図であ
る。その他の構成は第１図に示した構成と同じであるの
で、その説明を省略する。この実施例においても、TEOS
ガスの導入部の構成は同じであり、配管13、円筒形ブロ
ック31、導入口37、拡散板32、ガス吹出しパイプ部33に
よってTEOSガスは導入される。本実施例の特徴はオゾン
と酸素の混合ガスの導入機構にある。本実施例による混
合ガスの導入機構では、混合ガスの供給用配管17の先部
をガス吹出し用の多数のパイプ33aの間をぬって巻設さ
れた螺旋状の配管40として形成したことにある。この配
管40の形状及び配設状態を第５図に示す。この実施例に
よる巻き方によれば、例えば周囲から内側に中心に向か
って螺旋状に巻いていき、中心に達したら次には中心か
ら周囲に戻るように巻いている。また第４図に示すよう
に、この配管40には例えば約20mmの間隔でガス吹出し用
の小孔40aが下壁に形成されている。そのため混合ガス
は、配管40の小孔40aと、ガス吹出しパイプ部33と拡散
板35との間に形成された隙間36とによって２段階で整流
される。混合ガスの吹出し状態を第４図において矢印41
によって示す。このように小孔40aを下壁に設けて整流
の段数を増し、且つ吹出し用の配管40を螺旋状に配設す
るようにしたため、混合ガスの吹出しの均一性を向上さ
せることができ、その結果膜質等の均一性を更に向上さ
せることができた。

第６図は、第４図に示されたガス吹出し機構部を有す
るCVD装置を用いて、前記の第１実施例における場合と
同一の条件によってSiO₂膜を形成した実験結果を示し、
基板２とガス吹出し機構部30の上面との距離（横軸）
と、成膜速度（縦軸）との関係を示すグラフである。こ
のグラフには２つの特性A,Bが示されている。＋印で示
された特性Ａは第10図で示された従来装置に基づく特性
である。○印で示された特性Ｂは第２実施例のCVD装置
で得られたデータである。特性A,Bはいずれも基板２と
ガス吹出し機構部30の上面との距離を増していくと、成
膜速度は大きくなり、最大値を示した後減少する。しか
しながら、特性ＡとＢでは最大値に差があり、本発明に
よるCVD装置の最大値の方が従来のものよりも約30％大
きくなっている。このような差が生じるのは、TEOSガス
とオゾンガスとの混合による気相反応が本発明による場
合にはかなり軽減され、その分成膜速度が増加したから
である。また、膜厚の均一性については、従来装置によ
るもの及び本発明の装置によるもののいずれも４インチ
ウェハにおいて±５％以内に収まっていた。従って、２
種類の原料ガスを別々に導入する構成を採用する本発明
による装置であっても、薄膜の均一性について良好な結
果を得ることができる。

前記の第１実施例と第２実施例において、構成上次の
ような変更を加えることが可能である。前記各実施例で
は、拡散板32と35をそれぞれ１枚ずつ設けるようにした
が、第７図に示すように32A,32B,35A,35Bと少なくとも
２枚以上、複数配設することも可能である。このように
それぞれの拡散板を増すと、基板２の上に形成される薄
膜の膜厚等の均一性を高めることができる。TEOSガス用
の拡散板32A,32Bは２段の段部を有する円筒形ブロック3
1の段付き穴31bに平行に配設されている。また混合ガス
用の拡散板35A,35Bについては、拡散板35Aの配設位置は
前記の拡散板35と同一であるが、吹出し口の位置をパイ
プ33aの周囲ではなくパイプ33aのほぼ中間位置となるよ
うに異ならせている。つまり、ガス吹出し機構部30の上
面においてTEOSガスの吹出し口と混合ガスの吹出し口と
は交互に位置を異ならせて配設されている。一方、拡散
板35Bは、円筒形ブロック34の軸方向の寸法を大きくす
ることにより、その軸方向のほぼ中間位置に配設するよ
うにしている。拡散板35Bに形成された複数の小孔には
前記ガス吹出しパイプ部33の各パイプが挿通しており、
この小孔の内壁とパイプ33aとの隙間から混合ガスが吹
出す。従って、拡散板35Aと35Bとではガス吹出し口の位
置がずれている。このような構成のため、前記混合ガス
を供給する配管17は円筒形ブロック34において拡散板35
Bの下側に接続され、拡散板35Bの下側に第２の混合ガス
用導入口38が設けられることになる。

第８図は前記の第３のガス導入口38の位置を変更した
実施例を示す。第８図に示すように、混合ガス用配管17
を第２の円筒形ブロック34の壁部に接続するのではな
く、TEOSガス用配管13の中に挿通させ、ガス吹出しパイ
プ部33の底壁部の中央部に直接的に接続するように構成
したものである。その他の構成は第２図に示された構成
と同じである。この構成によれば第２のガス導入口38が
中央に位置するので、混合ガスの複数の吹出し口に対し
て距離的関係から比較的に均一にガスを吹出させること
ができる。

４第９図は本発明の他の実施例を示し、本図もガス吹
出し機構部30のみを示した第２図と同様な図である。そ
の他の構成については第１図に示した構成と同じであ
る。この実施例では、円筒形ブロック31と拡散板32は熱
伝導性の良い銅等の金属部材で形成され、更に円筒形ブ
ロック31の内部にはヒータ50が内蔵されている。ヒータ
50に電力を供給する電源及びヒータ50の温度を調整する
温度調整機構は第９図中示されていないが、この温度調
整機構によりヒータ50の加熱作用により円筒形ブロック
31と拡散板32は約500℃の温度に加熱される。また、混
合ガス用の拡散板51は所要の厚みを有し、その厚みの内
部には水路52が設けられている。この拡散板51に設けら
れた水路52は、供給管53及び排水管54と接続されてお
り、供給管53によって矢印55に示すような方向で温水が
供給され、配水管54によって矢印56の方向に温水が排出
される。この温水によって混合ガスの拡散板51は一定温
度に保持される。また第２の円筒形ブロック34とガス吹
出しパイプ部33はSiO₂やセラミック等の熱伝導性の悪い
材質で構成されている。

上記構成のガス吹出し機構部を有するCVD装置によれ
ば、導入口37から導入されるTEOSガスはそれ自身の分解
温度近くまで加熱され（約600℃）、そのため次の段階
でオゾンガスと反応しやすい状態に変化する。一方、オ
ゾンガスは温度が高いほど分解しやすい特性を有してい
るので、反対に拡散板51に形成した水路52に流れる温水
によって温度を低減するようにし、これによりオゾンガ
スの分解を抑制するようにしている。この結果、この実
施例による装置で基板２上に堆積させたSiO₂膜は、上記
の膜厚等の均一性が向上するという効果に併せ、特に成
膜効率が上昇し、成膜速度を大幅に向上させることがで
きるという効果が生じる。また前記温水において約90℃
のものを使用することによりガス吹出しパイプ部33にお
けるTEOSガスの結露を抑制する効果も生じる。

上記の各実施例においては、TEOSガスとオゾンを含む
混合ガスとによるCVDを例にして説明をしてきたが、本
発明によるガス吹出し機構部を有する装置構成は、これ
に限定されるものではなく、複数のガスを用いるその他
の薄膜作製装置、例えば熱CVD装置、プラズマCVD装置等
に利用することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかになるように、本発明によれば次
のような効果が生じる。

CVD装置の反応室にガス吹出し機構部を設け、このガ
ス吹出し機構部の構造により、複数の原料ガスをガス吹
出し機構部に分離した状態で別々に導入し、基板の前面
空間に各原料ガスを吹出させ、その時複数の原料ガスが
適切に混合されるように構成したため、気相中のミスト
状の反応物の発生を抑制できると共に、膜厚及び膜質に
つき均一性の良好な薄膜を作製することができる。

反応室に導入される原料ガスを２種類とし、基板の前
面に配設されたガス吹出し機構部の吹出し面に形成され
る第１の原料ガス吹出し口と第２の原料ガス吹出し口と
を同心状に形成し、これを多数設けるようにしたため、
薄膜の均一性を更に高めることができる。

ガス吹出し機構部に接続される原料ガスを導入するた
めの配管を更にガス吹出し機構部内部に延設し、且つ螺
旋状の形状に形成し、基板に対し偏ることなく原料ガス
を供給するようにしたため、基板に形成される薄膜の膜
厚等の均一性が更に向上する。

ガス吹出し機構部に設けられる各原料ガスのための拡
散板の個数を増すようにしたため、整流が十分に行わ
れ、薄膜形成に当り均一性を高める効果が発揮される。

更にガス吹出し機構部の所定の箇所に温度調整装置を
設けるようにしたため、各原料ガスの反応状態を最適な
ものとすることができ、成膜効率を高め、成膜速度を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るCVD装置の全体構成を示す構成
図、第２図は第１実施例のガス吹出し機構部の拡大縦断
面図、第３図はガス吹出し機構部の上面の吹出し面を示
す部分斜視図、第４図はガス吹出し機構部の第２実施例
を示す縦断面図、第５図は配管の形態を示す平面図、第
６図は本発明によるCVD装置と従来のCVD装置の能力を比
較した特性図、第７図と第８図と第９図は本発明による
ガス吹出し機構部の他の実施例を示す縦断面図、第10図
と第11図と第12図は従来のCVD装置を示す構成図であ
る。〔符号の説明〕１……反応室２……基板３……基板ホルダ５……真空ポンプ６……バブラー容器７……液体状TEOS 9,12……マスフローコントローラ 13,17……原料ガス供給用配管 30……ガス吹出し機構部 31……円筒形ブロック 32……拡散板 33……ガス吹出しパイプ部 34……円筒形ブロック 35……拡散板 35a……孔 36……隙間 37,38……導入口 40……螺旋状の配管 40a……小孔 32A,32B,35A,35B……拡散板 51……拡散板 52……水路 50……ヒータ R1,R2……部屋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 16/44 H01L 21/31 H01L 21/205

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気密構造を有し内部空間が真空に保たれる
反応室と、この反応室に設置され表面に薄膜が作製され
る基体と、この基体を保持し且つ基体の温度を調整する
温度調整装置を備える基体ホルダと、２種類の原料ガス
のそれぞれを前記反応室に導入するために設けられた２
つの原料ガス導入装置とを備えるCVD装置において、前記基体の前面空間に配設され且つ前記基体に対面する
原料ガス吹出し面を有するガス吹出し機構部を備え、こ
のガス吹出し機構部は、２種類の前記原料ガス導入装置
のそれぞれから導入される原料ガスを受け入れる相互に
分離された別々の部屋を有し、前記原料ガス吹出し面に
前記各部屋に通じる各原料ガス専用の吹出し孔が複数形
成され、２種類の原料ガスの各々の吹出し孔が個々に同
心的位置関係になるように形成され、前記ガス吹出し機構部における２種類の前記原料ガスの
うちの一方の前記部屋に少なくとも１枚の拡散板を備え
る、ことを特徴とするCVD装置。
【請求項２】請求項１記載のCVD装置において、少なく
とも１種類の前記原料ガスについてそのガス供給配管を
前記ガス吹出し機構部の部屋内部まで延設し、前記ガス
供給配管の延設部分を螺旋状に形成し且つその壁にガス
を放出する複数の孔を形成したことを特徴とするCVD装
置。
【請求項３】請求項１記載のCVD装置において、前記ガ
ス吹出し機構部における２種類の前記原料ガスのうちの
他方の前記部屋に少なくとも１枚の拡散板を備えること
を特徴とするCVD装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載のCVD装
置において、前記ガス吹出し機構部は、前記原料ガス吹
出し面を形成する拡散板に形成された水路とこの水路を
流れる温水からなる温度調整装置と、２種類の前記原料
ガスのうちの前記一方の部屋を形成する円筒形ブロック
に設けられたヒータを含んでなる温度調整装置を備えた
ことを特徴とするCVD装置。