JP5476477B2 - ガス噴射装置及びこれを用いた基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明はガス噴射装置及びこれを用いた基板処理装置に係り、特に、基板支持部に複数枚の基板が載置されて回転しつつ薄膜蒸着などの工程が行われるような基板処理装置と該基板処理装置に用いられるガス噴射装置に関する。
半導体素子のスケールが次第に縮小されるに伴い、極薄膜への要求が益々高まりつつあり、しかも、コンタクト孔の孔径が狭まるに伴い、段差塗布性（ステップカバレッジ）に関する問題も益々深刻化しつつある。これに伴う種々の問題を克服し得る蒸着法として、原子層蒸着（ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＡＬＤ）法が用いられている。一般に、原子層蒸着法とは、基板にそれぞれの原料ガスを独立して供給して、原料ガスの表面飽和によって薄膜が成膜されるようにする方法のことをいう。
以下、原子層薄膜蒸着法の原理を概説する。第１の原料ガスがチャンバー内に供給されると、基板の表面との反応によって単原子層が基板の表面に化学的に吸着される。しかしながら、基板の表面が第１の原料ガスによって飽和されると、単原子層以上の第１の原料ガスは同じリガンド同士の非反応性によって化学的な吸着状態を形成することができず、物理的な吸着状態にあることとなる。パージ（ｐｕｒｇｅ）ガスが供給されると、この物理的な吸着状態の第１の原料ガスはパージガスによって除去される。最初の単原子層の上に第２の原料ガスが供給されると、第１の原料ガスと第２の原料ガスのリガンド相互間の置換反応によって２番目の層が成長し、最初の層と反応できなかった第２の原料ガスは物理的な吸着状態にあってパージガスによって除去される。なお、この２番目の層の表面は第１の原料ガスと反応し得る状態にある。上記の過程が１サイクルをなし、複数のサイクルの繰り返しによって薄膜が蒸着されるのである。
上記の原子層蒸着法を行うための従来の基板処理装置が図１及び図２に示してある。
図１は、従来のガス噴射装置の概略的な分解斜視図であり、図２は、図１のガス噴射装置が採用された従来の基板処理装置の概略断面図である。
図１及び図２を参照すると、従来の基板処理装置９は、内部に空間部が形成されているチャンバー１と、チャンバー１の内部に回転自在に設けられて複数枚の基板ｓが載置される基板支持部２と、を備える。チャンバー１の上部には、基板ｓに向かってガスを供給するガス噴射装置３が設けられる。
ガス噴射装置３は複数のガス噴射ユニット４から構成されるが、ガス噴射ユニット４は、円周方向に沿って所定角度置きに配設される。ガス噴射装置３の構成を詳述すれば、円板状のリードプレート５が上部に配設され、複数の噴射プレート６がリードプレート５の下部に取り付けられる。リードプレート５には、中心点を基準として複数のガス注入孔７が形成されており、各ガス注入孔７を介して各ガス噴射ユニット４にガスを供給する。ガス注入孔７を介して注入されたガスは、噴射プレート６とリードプレート５との間に拡散されて、噴射プレート６に一列状に配設されたガス噴射孔８を介して基板ｓに供給される。
基板支持部２は、チャンバー１内において回転しつつ、各ガス噴射ユニット４からのガスを順次に供給されて薄膜蒸着が行われる。例えば、工程が始まるタイミングで第１の原料ガスを供給され、パージガス、第２の原料ガス、パージガスをこの順に供給されることにより薄膜蒸着が行われる。
しかしながら、上記の構成を有するガス噴射装置３が採用された基板処理装置９では、薄膜の蒸着均一度が一定に保証できないという不都合がある。すなわち、基板ｓの全領域に亘って薄膜が一様に蒸着されるためには、基板ｓの全領域に亘ってガスが均一に行き渡る必要があるが、上記の構成を有するガス噴射装置３を用いると、基板ｓの全領域のうち、基板支持部２の中心側に置かれた個所には多量のガスが供給されるのに対し、基板支持部２の周縁側に置かれた個所には相対的に少量のガスが供給されてしまうという不都合がある。
ガスが基板ｓの全領域に亘って均一に行き渡るためには、ガス注入孔７を介して流入したガスがガス噴射プレート６とリードフレート５との間の空間ｃに一様に拡散された後にガス噴射孔８を介して排出される必要があるが、図２に矢印にて示すように、ガス注入孔７を介して注入されたガスは空間ｃの全体に拡散できず、基板支持部２の中心側に配設されたガス噴射孔８を介して偏って排出される。
図２に示す基板処理装置９は、ポンピング流路Ｐが周縁部に配設される、いわゆるサイドポンピング方式を採用しているため、ガス注入孔７はガス噴射装置３の中央側に配設されざるを得ない状況下で、チャンバー１の内部とガス噴射装置３の内側との間の圧力差に起因してガスがガス噴射装置３の内部において十分に拡散されることができない。
加えて、基板支持部２が回転しつつ工程が行われるため、基板支持部２の外側部分は、中心側部分に比べて、同じ時間内に長距離を回転するが、たとえガスが全領域に亘って均一に行き渡るとしても、同じ時間内にガスに露出される量が減少せざるを得ない。
この理由から、１枚の基板ｓ内において、全体の基板支持部２の周縁側に配設された部分と、中心側に配設された部分とが異なる厚さに蒸着されてしまうという問題点が回避できなくなる。
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、基板の全領域に亘ってガスが均一に行き渡るように構造が改善されたガス噴射装置及びこれを用いた基板処理装置を提供するところにある。
上記の目的を達成するための本発明に係るガス噴射装置は、チャンバーの内部に回転自在に設けられて複数枚の基板を支持する基板支持部の上部に設けられ、前記基板支持部の中心点を基準として円周方向に沿って配設されて前記基板に工程ガスを吹き付ける複数のガス噴射ユニットを備えるものであって、前記複数のガス噴射ユニットのうちの少なくとも一つのガス噴射ユニットは、工程ガスが導入される導入口が形成されているトッププレートと、前記トッププレートの下部に配設されて前記工程ガスが前記基板支持部の半径方向に沿って拡散されるように前記トッププレートとの間に前記導入口と連結されるガス拡散空間を形成するものであって、前記ガス拡散空間に拡散された工程ガスが前記基板に向かって吹き付けられるように前記ガス拡散空間の下側に多数のガス噴射孔が形成されている噴射プレートと、を備え、前記工程ガスは、複数の個所から前記ガス拡散空間に流入するところに特徴がある。
上記の目的を達成するための本発明に係るガス噴射装置は、基板に対する所定の処理を行うように内部に空間が形成されるチャンバーと、前記チャンバーの内部に回転自在に設けられ、前記複数枚の基板が載置される基板支持部と、前記基板支持部の上部に配設されて前記基板に向かってガスを吹き付ける前記ガス噴射装置と、を備えてなるところに特徴がある。
本発明に係るガス噴射装置とこれを採用した基板処理装置は、基板の全領域に亘ってガスが一様に拡散された状態で、ガス噴射ユニットから工程ガスが基板に吹き付けられるので、ガスが基板の全領域に亘って均一に行き渡るというメリットがある。
また、本発明によれば、基板支持部が回転することを考慮し、基板支持部の外側に進むにつれてガス噴射孔の孔径を広げると共に配設密度を高めることにより、実際の工程に際して基板の全領域に亘ってガスが均一に行き渡るというメリットがある。
図１は、従来のガス噴射装置の概略的な分解斜視図である。 図２は、図１に示すガス噴射装置が採用された基板処理装置の概略断面図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態によるガス噴射装置の概略的な一部分解斜視図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態によるガス噴射装置が採用された基板処理装置の概略断面図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態によるガス噴射装置が採用された基板処理装置の概略断面図である。 図６は、ガス噴射孔のレイアウト状態が現れるように下方から眺めたガス噴射装置の平面図である。 図７は、中間プレートの連結孔のレイアウト状態を説明するための概略斜視図である。
本発明によれば、前記トッププレートと噴射プレートとの間には中間プレートが介装され、前記ガス拡散空間は、前記トッププレートと中間プレートとの間に形成され、前記導入口と連結される第１のガス拡散空間と、前記中間プレートと噴射プレートとの間に形成され、前記ガス噴射孔と連結される第２のガス拡散空間と、を備え、前記中間プレートには、第１のガス拡散空間の下部に前記第２のガス拡散空間と連結される複数の連結孔が形成されていることが好ましい。
また、本発明によれば、前記導入口は、前記基板支持部の半径方向に沿って複数配設されることが好ましい。
さらに、本発明によれば、前記ガス噴射孔は、前記基板支持部の半径方向に沿って配設される多数の第１の噴射孔と、前記基板支持部の円周方向に沿って配設される多数の第２の時噴射孔と、を備え、前記ガス拡散空間は、前記第１の噴射孔及び第２の噴射孔の配設方向に沿って形成されることが好ましい。
以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施の形態によるガス噴射装置及びこれを用いた基板処理装置をさらに詳しく説明する。
図３は、本発明の第１の実施の形態によるガス噴射装置の概略的な一部分解斜視図であり、図４は、本発明の第１の実施の形態によるガス噴射装置が採用された基板処理装置の概略断面図である。
図３及び図４を参照すると、本発明の第１の実施の形態によるガス噴射装置が採用された基板処理装置１００は、チャンバー１０と、基板支持部２０及びガス噴射装置９０を備える。
チャンバー１０は、例えば、蒸着工程など基板に対する所定の処理が行われる空間を提供するものであり、後述するガス噴射装置９０がチャンバー１０の上部に取り付けられることにより、チャンバー１０の内側に所定の空間部１１が形成される。チャンバー１０の内側の空間部１１は、一般的に、真空雰囲気にする必要があるため、チャンバー１０の外部にはポンプ（図示せず）が設けられる。このポンプ（図示せず）は、チャンバー１０の底面の外側に形成された排気口１２と連結される。
また、チャンバー１０の底面には、後述する基板支持部２０の回転軸２２が嵌入する貫通孔１３が形成されている。基板ｓは、チャンバー１０の側壁に設けられたゲート弁（図示せず）を介してチャンバー１０の内外部に流入出する。
基板支持部２０は、基板ｓを支持するためのものであり、支持プレート２１と、回転軸２２と、を備える。支持プレート２１は、円板状に平らに形成されてチャンバー１０内に平行に設けられ、回転軸２２は垂直に配設されて支持プレート２１の下部に設けられる。回転軸２２は、チャンバー１０の貫通孔１３を介して外部に伸びてモーター（図示せず）などの駆動手段と連結されて、支持プレート２１を回転・昇降させる。回転軸２２と貫通孔１３との間を介してチャンバー１０の内部の真空が解放されることを防ぐために、回転軸２２は、蛇腹（図示せず）によって取り囲まれている。
支持プレート２１の上部には、円周方向に沿って複数の基板載置部２３が形成される。この基板載置部２３は凹んでいるため、支持プレート２１が回転しても基板ｓが離脱せず、支持プレート２１の上部に基板ｓをしっかりと支持する役割を果たす。なお、支持プレート２１の下側にはヒーター（図示せず）が埋設されて、基板ｓを所定の工程温度まで加熱する。
ガス噴射装置９０は、基板支持部２０に載置された複数枚の基板ｓに原料ガス、反応ガス、パージガスなどの工程ガスを吹き付けるためのものであり、チャンバー１０の上部に取り付けられる。
この実施の形態において、ガス噴射装置９０は、複数のガス噴射ユニットｕ１〜ｕ１０を備えてなり、これらのガス噴射ユニットｕ１〜ｕ１０は、基板支持部２０の中心点を基準として円周方向に沿って配設される。各ガス噴射ユニットｕ１〜ｕ１０は、トッププレート５０と、中間プレート６０及び噴射プレート７０から構成される。トッププレート５０は、所定の厚さの四角板状に広く形成され、各ガス噴射ユニットｕ１〜ｕ１０の中間プレート６０及び噴射プレート７０がトッププレート５０の下部にこの順に取り付けられる。
すなわち、各ガス噴射ユニットｕ１〜ｕ１０は、トッププレート５０の周り方向に沿ってトッププレート５０の一部分ずつを占める状態でトッププレート５０を共有する。トッププレート５０の中央部には、ガス噴射ユニットｕ１〜ｕ１０に見合う数の導入口５１が形成される。導入口５１は、トッププレート５０の中心点を基準として円周方向に沿って配設され、各導入口５１には外部のガス供給源（図示せず）と選択的に連結される。
但し、トッププレートは、上述のように一体に形成されて、各ガス噴射ユニットの噴射プレートがトッププレートの一部分ずつを占めて取り付けられてもよいが、ガス噴射ユニットごとに別設されてもよい。すなわち、図示はしないが、他の実施の形態においては、チャンバーの上部にフレームが取り付けられ、このフレームに円周方向に沿って複数のトッププレートが取り付けられ、噴射プレートは各トッププレートの下部に取り付けられてもよい。本発明の特許請求の範囲におけるトッププレートは、このように全てのガス噴射ユニットに対して一体に形成される形態及び複数設けられる形態をいずれも含む概念として用いられる。この実施の形態においては、トッププレート５０が一体に形成されている場合を例に取って説明する。
一方、中間プレート６０と噴射プレート７０は、トッププレート５０の導入口５１に流入したガスを基板ｓの全領域に亘って一様に吹き付けるためのものである。中間プレート６０と噴射フレート７０は概ね扇子状に形成され、中間プレート６０はトッププレート５０の下部に取り付けられ、噴射プレート７０は中間プレート６０の下部に取り付けられる。
中間プレート６０の上部には基板支持部２０の半径方向に沿って長尺の第１の溝部６１が形成されるが、この中間プレート６０がトッププレート５０に押し付けられると、この第１の溝部６１とトッププレート５０の下面との間に第１のガス拡散空間が形成される。第１のガス拡散空間は、トッププレート５０に形成されている導入口５１と連通される。なお、中間プレート６０の第１の溝部６１の両下部には、複数の連結孔６２、６３が貫設される。
噴射プレート７０の上部にも第２の溝部７１が凹設される。この第２の溝部７１は、基板支持部２０の半径方向に沿って長く配設される直線部７１ａと、直線部７１ａの先端から基板支持部２０の円周方向に沿って延設される円周部７１ｂと、を備える。噴射プレート７０が中間プレート６０に押し付けられると、中間プレート６０の下面と噴射プレート７０の第２の溝部７１との間に第２のガス拡散空間が形成される。
第２のガス拡散空間は、中間プレート６０に形成されている２本の連結孔６２、６３と連結されて第１のガス拡散空間と互いに連通される。また、噴射プレート７０の第２の溝部７１の直線部７１ａの下側には、多数の第１の噴射孔７２が貫設されて直線部７１ａに沿って一列状に配設され、円周部７１ｂの下側にも多数の第２の噴射孔７３が貫設される。第１の噴射孔７２と第２の噴射孔７３は、第２のガス拡散空間と、基板ｓが配設されているチャンバー１０の空間部１１とを互いに連通させる。
上記の構成を有するガス噴射ユニットｕ１〜ｕ１０において、トッププレート５０の導入口５１は、基板支持部２０の中央側へ偏設されている。この基板処理装置１００のようにポンプ（図示せず）と連結された排気口１２が基板支持部２０の周縁側に配設されるいわゆるサイドポンピング構造においては、導入口５１がトッププレート５０の中央側へ偏設されてこそ、供給されたガスが基板支持部２０の中央側から周縁側へと流動しつつ多量のガスが基板ｓと接触可能になるためである。しかしながら、単に導入口５１を中央側に配設し、周縁側からポンピングを行う構造だけでは、従来の技術の欄で述べたように、ガスの流れが基板ｓの全領域に亘って一様に形成されないため、この実施の形態においては、第１のガス拡散空間と第２のガス拡散空間を用いて、ガス噴射ユニットｕ１〜ｕ１０内においてガスが基板ｓの全領域に亘って一様に拡散されるようにしている。
すなわち、この実施の形態において、図４に矢印にて示すように、導入口５１に流入した工程ガスは、第１のガス拡散空間に基板支持部２０の半径方向に沿って両側に拡散された後、第１の溝部６１の両側に形成されている連結孔６２、６３を介して２個所から第２のガス拡散空間に流入した後、中央側に流動する間に第１及び第２の噴射孔７２、７３に流出される。
従来には、単一の導入口に流入したガスが十分に拡散できなかったままで、直ちにガス噴射孔を介して基板に吹き付けられていたのに対し、この実施の形態においては、中間プレート６０によって形成される第１のガス拡散空間を介して１次的に基板支持部２０の半径方向の両側にガスを拡散させることにより、複数の個所（第１のガス拡散空間の両端部）からガスが第２のガス拡散空間に流入するようにし、両側から流入したガスは第２のガス拡散空間の全体に拡散されることにより、基板ｓの全領域に亘ってガスが均一に行き渡る。
図３及び図４を参照すると、上記の構成を有するガス噴射ユニットは、ソースガスを吹き付けるソースガス噴射ユニットｕ５と、反応ガスを吹き付ける反応ガス噴射ユニットｕ１、ｕ９、ｕ１０及びパージガスを吹き付けるパージガス噴射ユニットｕ２、ｕ３、ｕ７、ｕ８に分けられる。但し、ガス噴射ユニットの実質的な構成は同様であるため、このような区分は、各ガス噴射ユニットに導入されるガスによって決定される。すなわち、行いたい工程によって各ガス噴射ユニットへの導入ガスを変えることにより、複数のガス噴射ユニットを種々に組み合わせて変えることができる。
例えば、この実施の形態においては、参照番号ｕ５のソースガス噴射ユニットは、ジルコニウム（Ｚｒ）などの金属をはじめとするガスを基板支持部２０の上に供給し、参照番号ｕ１、ｕ９、ｕ１０の反応ガス噴射ユニットは、ソースガスと反応する、例えば、オゾン（Ｏ３）などの反応ガスを基板支持部２０の上に供給する。説明の都合上、ソースガスと反応ガスを分離して説明したが、本発明の特許請求の範囲に記載の原料ガスは、ソースガスと反応ガスをいずれも含む意味として用いられる。
ソースガス噴射ユニットｕ５と反応ガス噴射ユニットｕ１、ｕ９、ｕ１０との間には、パージガス噴射ユニットｕ２〜ｕ３、ｕ７〜ｕ８が配設される。このパージガス噴射ユニットは、窒素またはアルゴンなどの非反応性ガスを吹き付けて基板の上に化学的に吸着されていないソースガスと反応ガスを物理的に除去する。
また、この実施の形態においては、ソースガス噴射ユニットｕ５と反応ガス噴射ユニットｕ１、ｕ９、ｕ１０との間においてガスが混合されないように、ガス噴射ユニットの中央には中央パージガス噴射ユニット８０がさらに配設される。この中央パージガス噴射ユニット８０にはトッププレート５０の中央部にガス流入口５２が形成され、ガス流入口５２の下部には多数の噴射孔８１が形成されて、パージガスを基板支持部２０の中央側に吹き付ける。パージガスが吹き付けられつつエアカーテンを形成することにより、ソースガスと反応ガスは基板支持部２０の中央において互いに混合されることが防がれる。
一方、この実施の形態においては、互いに同じガスを吹き付けるガス噴射ユニットは互いに隣設されてグループを作ってガス噴射ブロックを形成する。図３及び図５を参照すると、３つの反応ガス噴射ユニットｕ１、ｕ９、ｕ１０は互いに隣設されて反応ガス噴射ブロックＲＢを形成し、反応ガス噴射ブロックＲＢの両側にはそれぞれ２つ（ｕ２〜ｕ３、ｕ７〜ｕ８）のパージガス噴射ユニット同士でグループを作ってパージガス噴射ブロックＰＢを形成する。
また、図示はしないが、実施の形態によっては、ガス噴射ユニットの面積が互いに異なっていてもよい。例えば、この実施の形態においては２つのパージガス噴射ユニット同士でパージガス噴射ブロックＰＢを形成しており、他の実施の形態においては、パージガス噴射ブロックＰＢに見合う面積のパージガス噴射ユニットが配設されていてもよい。
さらに、本発明の一実施の形態においては、原料ガス噴射ユニットとパージガス噴射ユニットとの間にバッファ噴射ユニットが介装される。バッファ噴射ユニットは、原料ガス噴射ユニットとパージガス噴射ユニットとを互いに離間させるためのものであり、バッファ噴射ユニットには別途の工程ガスが導入されない。但し、バッファ噴射ユニットの構造は他のガス噴射ユニットのそれと同様であるため、必要に応じて選択的に工程ガスを流入させることはできる。
この実施の形態においては、ソースガス噴射ユニットｕ５とパージガス噴射ユニットｕ３、ｕ７との間にそれぞれバッファ噴射ユニットｕ４、ｕ６が介装されて、ソースガスとパージガスが互いに移り越えることを防ぐ。
上記の構成を有する第１の実施の形態においては、各ガス噴射ユニットｕ１〜ｕ１０からそれぞれの工程ガスが吹き付けられる間に、基板支持部２０が回転すれば、基板支持部２０に載置されている複数枚の基板ｓはソースガス、パージガス、反応ガス及びパージガスにこの順に露出され、基板ｓの上面にはソースガスと反応ガスがリガンド相互間の置換反応によって層を形成しつつ薄膜が蒸着される。この実施の形態においては、上述したように、第１のガス拡散空間及び第２のガス拡散空間を介して、各ガス噴射ユニットから基板ｓの全領域に亘ってガスが一様に供給されるので、基板ｓの全領域に亘って薄膜が均一に蒸着される。
上述したように、基板ｓの全領域に亘ってガスを均一に行き渡らせるためには、基板にガスを吹き付けるガス噴射孔の直上部に形成されるガス拡散空間にガスが完全に拡散されることが求められるが、このために最も重要なのは、複数の個所からガスがガス拡散空間に導入される必要があるということである。これは、単一の個所からガスがガス拡散空間に流入した場合、従来の技術のように、ガス拡散空間にガスが十分に拡散できなかったままでガス噴射孔に排出されてしまうためである。
第１の実施の形態においては、各ガス噴射ユニット５０に１本の導入口５１が連結されているが、中間プレート６０を介してガスを２本の流路に分岐させて、第１及び第２の噴射孔７２、７３の直上部に形成されている第２のガス拡散空間には複数の個所（２個所）からガスを流入させている。
しかしながら、上記の構成に加えて、ガスを複数の個所からガス拡散空間に流入させてもよく、この実施の形態が図５に示してある。図５は、本発明の第２の実施の形態によるガス噴射装置が採用された基板処理装置の概略断面図である。
図５を参照すると、第１の実施の形態とは異なり、第２の実施の形態による基板処理装置２００においては、ガス噴射装置は、トッププレート５０と、噴射プレート７０と、を備え、中間プレート６０が介装されていない。しかしながら、トッププレート５０と噴射プレート７０との間に形成されているガス拡散空間に２個所からガスが流入する。すなわち、各ガス噴射ユニットのトッププレート５０には複数の導入口５１、５３が形成されることにより、ガス拡散空間には複数の個所からガスが流入される。特に、第２の実施の形態においては、導入口５１、５３が基板支持部２０の半径方向に沿って両側端部に配設されることにより、導入口５１、５３を介して導入されたガスは、図５に矢印にて示すように、互いに近づく方向に流動する。要するに、２本の導入口５１、５３に流入したガスは、ガス拡散空間に完全に拡散された後、噴射孔７２を介して基板ｓの全領域に亘って一様に吹き付けられる。
また、複数の導入口が形成された場合に、基板支持部２０の中心側に配設された導入口５１を介して流入する工程ガスの量よりも、周縁側に配設された導入口５３を介して流入する工程ガスの量の方を多量にすることが好ましい。すなわち、基板支持部２０が回転する間に工程が行われるため、たとえ基板ｓの直径方向に沿って全領域に亘ってガスが一様に供給されるとしても、１枚の基板ｓ内においても、基板支持部２０の中心よりも周縁に配設された部分は、同じ時間内での回転移動量が多いため、ガスとの接触量は減少せざるを得ない。このため、最終的に基板ｓの全領域に亘って工程ガスを一様に供給するために、基板支持部２０の中央側に配設された導入口を介して注入される工程ガスの量よりも、周縁側に配設された導入口を介して注入される工程ガスの量の方が多量になる必要がある。
第２の実施の形態において未説明の構成要素のうち、第１の実施の形態のものと同じ参照番号が付されている構成要素は、第１の実施の形態と同じ構成及び作用效果を有するものであるため、第１の実施の形態における説明を参照されたい。
以上、基板ｓの全領域に亘ってガスを一様に吹き付けるために、ガス噴射ユニットｕ１〜ｕ１０内においてガスを全体的に拡散させる構成について説明した。ところが、基板ｓの全領域に亘ってガスを一様に吹き付けるために、ガス噴射孔のレイアウトを調節する必要がある。すなわち、従来の技術の欄でも説明したように、基板支持部２０が回転する間に工程が行われるので、たとえ基板ｓの直径方向に沿って全領域に亘ってガスが一様に供給されるとしても、１枚の基板ｓ内においても、基板支持部２０の中心よりも周縁に配設された部分は、同じ時間内での回転移動量が多いため、ガスとの接触量は減少せざるを得ない。
このため、本発明においては、図６に示すように、ガス噴射孔のレイアウト及び孔径を調節して、基板支持部２０の周縁側に配設された基板ｓの側に一層多量のガスを吹き付けている。図６を参照すると、第１の噴射孔７２の場合、基板支持部２０の中心側から周縁に進むにつれて第１の噴射孔７２の孔径を広げると共に、第１の噴射孔７２の配設密度も高めることにより、周縁側に多量のガスが吹き付けられるようにしている。なお、基板支持部２０の円周方向に沿って第２の噴射孔７３を形成することにより、基板支持部２０の外側に配設された部分に多量のガスが供給されるようにしている。
しかしながら、ガス噴射孔のレイアウトを調節すると共に、中間プレート６０に形成されている連結孔のレイアウトも調節する必要がある。すなわち、図７には、図３に示す中間プレートよりも多数の連結孔が形成されている中間プレート６０’が示してある。図７を参照すると、中間プレート６０’には、基板支持部２０の半径方向に沿って多数の連結孔ｃが一列状に配設されているが、基板支持部２０の中心側に配設された連結孔ｃよりも周縁側に配設された連結孔ｃの数がさらに多数であるだけではなく、直径も大きい。これにより、導入口を介して流入した工程ガスは、基板支持部２０の周縁側に配設された連結孔を介して多量排出されることにより、工程ガスがガス拡散空間の全体に拡散されることが促される。
すなわち、図６及び図７に示すように、中間プレート６０’における連結孔ｃと、噴射プレートの第１の噴射孔７２を配設するに際して、基板支持部２０の中心側よりは周縁側に連結孔ｃ及び第１の噴射孔７２を多数配設し、且つ、周縁側に配設された連結孔ｃ及び第１の噴射孔７２の孔径を中央側のそれよりも広げる。基板支持部２０が回転することを考慮したとき、連結孔ｃ及び第１の噴射孔７２のレイアウト及び孔径を調節することにより、実質的に基板ｓの全領域に亘ってガスが一様に供給される。
本発明においては、複数の個所からガスをガス拡散空間に流入させて、ガス噴射ユニットｕ１〜ｕ１０内においてガスを全体的に拡散させると共に、基板支持部２０の半径方向に沿ってガス噴射ユニットの周縁にガス噴射孔を多数配設することにより、基板ｓの全領域に亘ってガスが一様に供給されるようにしている。本発明によるガス噴射装置９０及び基板処理装置１００、２００を用いることにより、基板ｓに蒸着される薄膜の均一度を保証することができるというメリットがある。
以上、トッププレート５０と中間プレート６０との間の第１のガス拡散空間は、中間プレート６０における第１の溝部６１とトッププレート５０の下面とによって形成されるものであると説明・図示したが、逆に、トッププレート５０の下面に溝部が凹設されることにより第１のガス拡散空間が形成されてもよい。同様に、第２のガス拡散空間も、中間プレート６０の下面に溝部が凹設されることにより形成されてもよい。
また、以上、噴射プレート７０に凹設された第２の溝部７１が直線部及び円周部から構成され、直線部の下部には第１の噴射孔が、且つ、円周部の下部には第２の噴射孔が形成されていると説明・図示したが、円周部と第２の噴射孔は形成せず、直線部と第１の噴射孔のみ形成しても、本発明の目的は達成可能である。
本発明は添付図面に示す一実施の形態に基づいて説明されたが、これは単なる例示的なものに過ぎず、当該の技術分野において通常の知識を持った者であれば、これより種々の変形及び均等な他の実施の形態が可能であるということが理解できるであろう。よって、本発明の真の保護範囲は、特許請求の範囲によってのみ定められるべきである。

Claims (13)

  1. チャンバーの内部に回転自在に設けられて複数枚の基板を支持する基板支持部の上部に設けられ、前記基板支持部の中心点を基準として円周方向に沿って配設されて前記基板に工程ガスを吹き付ける複数のガス噴射ユニットを備えるガス噴射装置において、
    前記複数のガス噴射ユニットは、
    工程ガスが導入される導入口が形成されているトッププレートと、
    前記トッププレートとの間に前記基板支持部の半径方向に沿ってガス拡散空間を形成するように、前記トッププレートの下部に配設され、前記導入口を介して流入して前記ガス拡散空間に拡散された工程ガスが前記基板に向かって吹き付けられるように前記ガス拡散空間の下側に多数のガス噴射孔が形成されている噴射プレートと、を備え、
    前記複数のガス噴射ユニットのうちの少なくとも一つのガス噴射ユニットでは、前記工程ガスが複数の個所から前記ガス拡散空間に流入し、
    前記導入口は、前記基板支持部の半径方向に沿って複数配設され、
    前記工程ガスは、前記基板支持部の中心側に配設された導入口を介して流入する量よりも、前記基板支持部の半径方向に沿って外側に配設された導入口を介して流入する量の方が相対的に多量であることを特徴とするガス噴射装置。
  2. 前記トッププレートと噴射プレートとの間には中間プレートが介装され、
    前記ガス拡散空間は、前記トッププレートと中間プレートとの間に形成され、前記導入口と連結される第１のガス拡散空間と、前記中間プレートと噴射プレートとの間に形成され、前記ガス噴射孔と連結される第２のガス拡散空間と、を備え、前記中間プレートには、第１のガス拡散空間の下部に前記第２のガス拡散空間と連結される複数の連結孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
  3. 前記工程ガスが導入される導入口は、前記基板支持部の半径方向において、前記基板支持部の中心側へ偏設されることを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
  4. 前記ガス噴射孔は、前記基板支持部の半径方向に沿って配設される多数の第１の噴射孔と、前記基板支持部の円周方向に沿って配設される多数の第２の噴射孔と、を備え、
    前記ガス拡散空間は、前記第１の噴射孔及び第２の噴射孔の配設方向に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
  5. 前記トッププレートは一体に形成され、前記それぞれのガス噴射ユニットの噴射プレートは、前記基板支持部の中心を基準として円周方向に沿って配設されて前記トッププレートの一部分を占めて前記トッププレートの下部にそれぞれ取り付けられるか、あるいは、前記トッププレートが各ガス噴射ユニットごとに独立して複数設けられ、それぞれのトッププレートは、前記基板支持部の中心を基準として円周方向に沿って配設されて前記チャンバーの上側に取り付けられるフレームにそれぞれ固定されることを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
  6. 前記中間プレートに形成されている複数の連結孔は、前記基板支持部の半径方向に沿って前記基板支持部の中心側よりも外側の方に多数配設されることを特徴とする請求項２に記載のガス噴射装置。
  7. 前記中間プレートに形成されている複数の連結孔は、前記基板支持部の半径方向に沿って外側に配設された連結孔の方が、前記基板支持部の中心側に配設された連結孔に比べて
    、広さが大きく形成されていることを特徴とする請求項２に記載のガス噴射装置。
  8. 前記ガス噴射ユニットは、原料ガスを吹き付ける複数の原料ガス噴射ユニットと、前記原料ガスをパージするためのパージガスを吹き付ける複数のパージガス噴射ユニットと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス噴射装置。
  9. 前記原料ガスをパージするためのパージガスを前記基板支持部上の中心部側に供給するように、前記基板支持部の円周方向に沿って配設された複数のガス噴射ユニットの中央部に配設される中央パージガス噴射ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項８に記載のガス噴射装置。
  10. 前記原料ガス噴射ユニットとパージガス噴射ユニットのうち、互いに隣設されて互いに同じガスを吹き付ける２以上の噴射ユニット同士でグループを作ってガス噴射ブロックを形成することを特徴とする請求項８に記載のガス噴射装置。
  11. 前記原料ガス噴射ユニットは、ソースガスを吹き付ける噴射ユニットと、前記ソースガスと反応する反応ガスを吹き付ける噴射ユニットと、を備え、ソースガスを吹き付ける複数の噴射ユニットまたは反応ガスを吹き付ける複数の噴射ユニット同士でグループを作ってガス噴射ブロックを形成することを特徴とする請求項１０に記載のガス噴射装置。
  12. 前記複数のガス噴射ユニット同士の間には、ガスを選択的に吹き付けるか、あるいは、吹き付けないバッファ噴射ユニットが介装されることを特徴とする請求項８に記載のガス噴射装置。
  13. 基板に対する所定の処理を行うように内部に空間が形成されるチャンバーと、
    前記チャンバーの内部に回転自在に設けられ、前記複数枚の基板が載置される基板支持部と、
    前記基板支持部の上部に配設されて前記基板に向かってガスを吹き付ける請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のガス噴射装置と、を備えることを特徴とする基板処理装置。
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