JP5843627B2 - ガス供給ヘッド及び基板処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、ガス供給ヘッド及び基板処理装置に関する。

近年、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Organic Electro-Luminescence）などを始めとするＦＰＤ（Flat Panel Display）、半導体、太陽電池などに対しより高い機能が求められるにつれ、これらの製造に用いられる基板に対する成膜やエッチング等のプロセス技術にもより高い精度が求められるようになってきている。特に、成膜プロセスにおいては、ＭＯ−ＣＶＤに並び、原子層レベルでの高い精度で成膜制御のできるＡＬＤ（Atomic layer deposition）による成膜技術が注目されてきている。

ＡＬＤやＭＯ-ＣＶＤなどの成膜装置においては、例えば、前駆体ガスと酸化剤ガスとを別々に処理空間に導入し、処理空間内において反応させる。このように成膜プロセスによっては、成膜プロセスに寄与する複数の種類のガスを個別に処理空間に導入する必要がある。

このように複数の種類のガスを個別に処理空間に導入する公知例は、例えば、特許文献１、２に記載されている。

特開２００１−７７１０９号公報 特開昭６２−１４９８８１号公報

しかし、複数の種類のガスを個別に処理空間に導入する場合、意図しない領域、例えば、ガス供給ヘッド（ガスノズル）の近傍において、不要な堆積物が堆積されることがある。特に、ガス供給ヘッドに隙間がある場合には、この隙間においてガスの滞留が発生しやすく、ガスが混合されて反応し、堆積物を生じる可能性がある。

このような不要な堆積物の堆積を抑制するために、異なるガス種に対応するガス供給ヘッドのガス吐出孔の位置を互いに離すと、ガス吐出孔間隔が広くなるため、処理空間においてガス供給の均一性が悪くなる、という事情があった。

この発明は、ガス供給の均一性の悪化を抑制しつつ、意図しない領域に不要な堆積物が生じることを抑制できるガス供給ヘッド及びそのガス供給ヘッドを用いた基板処理装置を提供する。

この発明の第１の態様に係るガス供給ヘッドは、複数の種類のガスによりステージに載置された基板を処理する処理空間に前記複数の種類のガスを供給するガス供給ヘッドであって、複数のガス吐出孔から構成される第１のガス孔列と、該第１のガス孔列と同一面において該第１のガス孔列と並列配置され、他の複数のガス吐出孔から構成される第２のガス孔列と、前記第１のガス孔列を構成するガス吐出孔のみがそれぞれガス流路を介して連通する１または２以上のガス拡散室で構成される第１のガス拡散手段と、前記第２のガス孔列を構成するガス吐出孔のみがそれぞれガス流路を介して連通する１または２以上のガス拡散室で構成される第２のガス拡散手段と、を有し、前記第１のガス拡散手段および前記第２のガス拡散手段は、前記ステージと接触する面にそれぞれ開口を有し、前記第１のガス拡散手段と、前記第２のガス拡散手段とには、前記ステージ内の配管からそれぞれ対応する前記開口を介して、異なる種類のガスが供給される。

この発明の第２の態様に係る基板処理装置は、複数の種類のガスによりステージに載置された基板を処理する処理空間に、前記複数の種類のガスを供給するガス供給機構を備えた基板処理装置であって、該ガス供給機構は、複数のガス吐出孔から構成される第１のガス孔列と、該第１のガス孔列と同一面において該第１のガス孔列と並列配置され、他の複数のガス吐出孔から構成される第２のガス孔列と、前記第１のガス孔列を構成するガス吐出孔のみがそれぞれガス流路を介して連通する１または２以上のガス拡散室で構成される第１のガス拡散手段と、前記第２のガス孔列を構成するガス吐出孔のみがそれぞれガス流路を介して連通する１または２以上のガス拡散室で構成された第２のガス拡散手段と、前記ステージ内に設けられた第１のガス供給管および第２のガス供給管と、を有し、前記第１のガス拡散手段および前記第２のガス拡散手段は、それぞれ前記ステージと接触する面において前記第１のガス供給管および前記第２のガス供給管と結合し、前記第１のガス拡散手段と前記第２のガス拡散手段とに、それぞれ前記第１のガス供給管および前記第２のガス供給管を介して、それぞれ異なる種類のガスが供給される。

この発明によれば、ガス供給の均一性の悪化を抑制しつつ、意図しない領域に不要な堆積物が生じることを抑制できるガス供給ヘッド及びそのガス供給ヘッドを用いた基板処理装置を提供できる。

この発明の一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す水平断面図 図１中のII−II線に沿う断面図 （Ａ）図は一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給ヘッドの一例を示す水平断面図、（Ｂ）図は（Ａ）図中のＢ−Ｂ線に沿う断面図 一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給ヘッドの一例の内部を透視して示した斜視図 この発明の一実施形態に係る基板処理装置の一変形例を示す縦断面図 （Ａ）図はガス供給ヘッドの第１の変形例を示す断面図、（Ｂ）図は（Ａ）図中の矢印６Ｂから見た側面図、（Ｃ）図はガス孔列の配置の一変形例を示す側面図 ガス供給ヘッドの第２の変形例を示す水平断面図 （Ａ）図はガス供給ヘッドの第３の変形例を示す断面図、（Ｂ）図は（Ａ）図中の矢印８Ｂから見た側面図 第３の変形例に係るガス供給ヘッドの斜視図 （Ａ）図〜（Ｄ）図は図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図４に示したガス供給ヘッドからのガス吐出の様子を示す側面図 図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図４に示したガス供給ヘッドからのガス吐出の様子を示す断面図 （Ａ）図〜（Ｄ）図は第３の変形例に係るガス供給ヘッドからのガス吐出の様子を示す側面図 第３の変形例に係るガス供給ヘッドからのガス吐出の様子を示す断面図 （Ａ）図〜（Ｄ）図は第３の変形例に係るガス供給ヘッドの更なる変形例を示す断面図

以下、添付図面を参照して、この発明の一実施形態について説明する。この説明において、参照する図面全てにわたり、同一の部分については同一の参照符号を付す。

図１は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す水平断面図、図２は図１中のII−II線に沿う断面図である。一実施形態においては、被処理体の一例としてＦＰＤの製造や太陽電池モジュールに用いられるガラス基板を用い、基板処理装置の一例としてガラス基板に成膜処理を施す成膜装置を例示する。

図１及び図２に示すように、基板処理装置１は、被処理体Ｇを処理する処理空間２を形成する処理室３を備えている。処理室３は、被処理体Ｇを載置するステージ４と、ステージ４上に載置された被処理体Ｇをカバーするカバー５とを含む。ステージ４及びカバー５は、高さ方向に対して相対的に移動可能に構成されている。ステージ４とカバー５とを高さ方向にずらす、例えば、カバー５を上昇させてカバー５をステージ４から離すと、ステージ４に設けられた被処理体Ｇを載置する載置面が外部に露呈する。これにより、載置面上への被処理体Ｇの搬入、載置、及び搬出が可能となる。なお、図１及び図２においては、載置面において、被処理体Ｇを上昇下降させるリフターの図示は省略している。

反対に載置面上に被処理体Ｇが載置された状態でカバー５を下降させ、カバー５をステージ４に密着させると、外部から密閉された処理空間２がステージ４とカバー５との間に形成される。これにより、処理空間２における被処理体Ｇへの処理が可能となる。本例では、ステージ４に対してカバー５が上昇下降する例を説明しているが、カバー５に対してステージ４が上昇下降するように構成することも可能であるし、ステージ４及びカバー５の双方を上昇下降するように構成することも、もちろん可能である。

処理空間２の内部には、処理空間２に処理に使用されるガスを供給するガス供給機構の一部を構成するガス供給ヘッド６と、排気溝７とが設けられている。排気溝７は排気装置７ａに接続されている。排気装置７ａは処理空間２の内部を排気する。排気装置７ａが処理空間２の内部を排気することで、処理空間２内の圧力の調節や、処理空間２内の雰囲気の置換（パージ）が行われる。

本例においては、ガス供給ヘッド６及び排気溝７は直線状であり、かつ、直線状のガス供給ヘッド６及び排気溝７は、互いに相対する位置、例えば、４辺を備えた矩形状のステージ４のうちの相対する２辺に沿って配置される。そして、上記載置面は、直線状のガス供給ヘッド６と直線状の排気溝７との間に挟まれるかたちで設けられる。直線状のガス供給ヘッド６と直線状の排気溝７とを互いに相対する位置に配置し、かつ、直線状のガス供給ヘッド６と直線状の排気溝７との間に挟まれるように上記載置面を設けることで、載置面上に載置された被処理体Ｇの被処理面の上方には、ガス供給ヘッド６から排気溝７に向けて一方向に層流となるガス流れＦを形成することができる。このような本例では、被処理体Ｇには一方向に層流とされたガスによって均一な所望の処理、本例では均一な成膜処理が行なわれる。

本例のガス供給ヘッド６は、例えば、ステージ４の内部に形成されたガス供給管８を介してガス供給系９に接続されている。本例においてはガス供給ヘッド６とガス供給管８とでガス供給機構を構成している。ガス供給系９はガス供給ヘッド６に、例えば、処理に使用されるガスを供給する。本例のガス供給系９は、ガス供給ヘッド６に第１のガス供給管８ａを介して第１のガスを供給する第１のガス供給系９ａと、第２のガス供給管８ｂを介して第２のガスを供給する第２のガス供給系９ｂとを備えている。第１のガス及び第２のガスの具体的な一例は、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）成膜を例示するならば、第１のガスは、前駆体であるトリメチルアルミニウム（（ＣＨ_３）_３Ａｌ：ＴＭＡ）ガス、第２のガスは、酸化剤である水蒸気（Ｈ_２Ｏ）ガスである。もちろん、第１のガス及び第２のガスはＴＭＡガス、水蒸気ガスに限られるものではなく、成膜される膜の種類に応じて変更できる。また、ガスは２種類に限られるものではなく、成膜される膜の種類に応じて３種類以上にも変更することができる。

このような基板処理装置１の各部の制御は、制御部１２により行われる。制御部１２は、例えば、マイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるプロセスコントローラ１２ａを有する。プロセスコントローラ１２ａには、オペレータが基板処理装置１を管理するために、コマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１２ｂが接続されている。プロセスコントローラ１２ａには記憶部１２ｃが接続されている。記憶部１２ｃは、基板処理装置１で実行される各種処理を、プロセスコントローラ１２ａの制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて基板処理装置１の各部に処理を実行させるためのレシピが格納される。レシピは、例えば、記憶部１２ｃ中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、レシピは、例えば、専用回線を介して、他の装置から適宜伝送させるようにしてもよい。レシピは、必要に応じて、ユーザーインターフェース１２ｂからの指示等にて記憶部１２ｃから読み出され、読み出されたレシピに従った処理をプロセスコントローラ１２ａが実行することで、基板処理装置１は、プロセスコントローラ１２ａの制御のもと、所望の処理、制御を実施する。

以下、本例のガス供給ヘッド６につき、より詳細に説明する。

図３（Ａ）は一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給ヘッドの一例を示す水平断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図４は一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給ヘッドの一例の内部を透視して示した斜視図である。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４に示すように、ガス供給ヘッド６は、本体１００と、本体１００の内部に形成された、直線状の空間からなるガス拡散室１０１と、ガス拡散室１０１に対応して設けられ、複数のガス吐出孔から構成されるガス孔列１０２とを備えている。本例では、ガス拡散室１０１は、第１のガスが供給される第１のガス拡散室１０１ａと、第２のガスが供給される第２のガス拡散室１０１ｂとが設けられており、それぞれ第１のガス供給管８ａおよび第２のガス供給管８ｂを介して第１のガスおよび第２のガスが供給され、拡散される。第１のガス拡散室１０１ａ内に拡散された第１のガスは第１のガス孔列１０２ａから、第２のガス拡散室１０１ｂ内に拡散された第２のガスは第２のガス孔列１０２ｂから、それぞれ処理空間２に向けて吐出される。第１のガス拡散室１０１ａおよび第２のガス拡散室１０１ｂは、互いに本体１００の内部に一体に形成されており、同様に第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂもまた、互いに本体１００の内部に一体に形成されている。

このように、第１のガス拡散室１０１ａ、第２のガス拡散室１０１ｂ、第１のガス孔列１０２ａ、および第２のガス孔列１０２ｂを、本体１００の内部に一体に形成することにより、ガス供給ヘッド６に無用な堆積物が堆積してしまう、という事情を解消することができる。例えば、第１のガス拡散室１０１ａおよび第１のガス孔列１０２ａを第１の部材で形成し、第２のガス拡散室１０１ｂおよび第２のガス孔列１０２ｂを第２の部材で形成し、第１、第２の部材を互いに積み重ねてガス供給ヘッドを構成した場合には、第１の部材と第２部材との間の微小な隙間に堆積物が堆積する可能性が生ずる。しかし、本例のように、第１のガス拡散室１０１ａ、第２のガス拡散室１０１ｂ、第１のガス孔列１０２ａ、および第２のガス孔列１０２ｂを、本体１００の内部に一体に形成することで、ガス供給ヘッド６から微小な隙間を無くすことができ、微小な隙間に堆積物が堆積する可能性を無くすことができる、という利点を得ることができる。

また、第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂは、本体１００の内部に高さ方向Ｚに近接されて配置されている。本例では上段に第１のガス孔列１０２ａが、下段に第２のガス孔列１０２ｂが近接配置されている。第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂは、それぞれ第１のガス拡散室１０１ａおよび第２のガス拡散室１０１ｂから平面方向Ｘに延び、本体１００のガス吐出面１０３を介して処理空間２側に露出している。これにより第１のガス孔列１０２ａの開口および第２のガス孔列１０２ｂの開口は、本体１００の一つのガス吐出面１０３において、上記平面方向Ｘに対して、例えば、直交する平面方向Ｙに沿って互いに並列配置される。

このように、本例のガス供給ヘッド６によれば、ガス供給ヘッド６において第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂを、本体１００の内部に一体に形成することにより、第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂを、互いに高さ方向Ｚに近接させて配置することができる。第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂは、互いに高さ方向Ｚに近接させて配置できることにより、互いに離して配置する場合に比較して、処理空間２に対して狭いピッチでガス吐出孔を配置できるため、均一なガス供給が可能となり、これにより均一性の高い成膜が可能となる、という利点を得ることができる。

さらに、本例の第１のガス孔列１０２ａの配置ピッチＰ１と、第２のガス孔列１０２ｂの配置ピッチＰ２とは、互いに同じピッチＰとされている（Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ）。そして、互いに“Ｐ／２”ずつオフセットさせて配置されている。このように第１のガス孔列１０２ａの配置ピッチＰ１と、第２のガス孔列１０２ｂの配置ピッチＰ２とを、互いに同じピッチＰとすると、例えば、水平方向Ｙの各部位における水平方向Ｘへのガス吐出流量を、第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂで互いに等しくすることができ、処理空間２の内部へのさらに均一なガス吐出が可能となる。また、さらに、第１のガス孔列１０２ａと第２のガス孔列１０２ｂとを、互いに“Ｐ／２”ずつオフセットさせて配置することで、第１のガスと第２のガスがガス供給ヘッド６から吐出直後に混合し反応することを回避し、且つ第１のガスと第２のガスとを処理空間２の内部において均等に混合できる、という利点を得ることができる。

このように、一実施形態に係る基板処理装置１が備えるガス供給ヘッド６によれば、ガス供給ヘッド６から微小な隙間を無くすことができるので、微小な隙間に不要な堆積物が堆積する、という事情を解消することができる。

また、ガス供給ヘッド６において第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂを、本体１００の内部に一体に形成することにより、第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂを、互いに高さ方向Ｚに近接させて配置することができ、処理空間２に対して狭いピッチでガス吐出孔を配置できるため、均一なガス供給が可能となり、これにより均一性の高い成膜が可能となる、という利点を得ることができる。

さらに、第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂの配置ピッチを互いに同じピッチＰとすることで、処理空間２の内部へのさらに均一なガス吐出が可能となる。さらに、“Ｐ／２”ずつオフセットさせて配置し、上下に隣接する第１のガス孔列１０２ａと第２のガス孔列１０２ｂとで互いに均等に交互に配置することで、処理空間２の内部において、第１のガスと第２のガスがガス供給ヘッド６から吐出直後に混合し反応することを回避し、且つ第１のガスと第２のガスとを均等に混合できる、という利点を得ることができる。

次に、一実施形態に係る基板処理装置および一実施形態に係る基板処理装置が備えるガス供給ヘッドの変形例を説明する。

（基板処理装置：一変形例）
図５は、この発明の一実施形態に係る基板処理装置の一変形例を示す縦断面図である。

図５に示す一変形例に係る基板処理装置１ａが、図１に示した基板処理装置１と異なるところは、処理室３を複数備えていることにある。このように処理室３は単一であっても、本変形例のように複数であっても良い。

また、本変形例では、複数の処理室３を収容する外部チャンバ２０を備えている。外部チャンバ２０には、外部チャンバ２０の内部と外部とを連通する開口２１が設けられており、この開口２１にはゲートバルブ２２が接続される。ゲートバルブ２２を開けることにより、外部チャンバ２０の内部と外部とが連通され、被処理体Ｇの搬入出が可能となる。また、外部チャンバ２０の、例えば、底部には排気口２３が設けられており、この排気口２３には排気装置２４が接続される。ゲートバルブ２２を閉じ、外部チャンバ２０の内部を外界から気密封止した状態で排気装置２４を作動させると、外部チャンバ２０の内部の圧力を、所定の真空度に下げることができる。これにより、例えば、複数の処理室３の内部において減圧状態で成膜処理を行う場合、外部チャンバ２０の内部の圧力と、複数の処理室３の内部の圧力との差を小さくする、あるいは等しくすることができ、例えば、ステージ４やカバー５に大きな圧力がかからず、ステージ４やカバー５の微小な撓みや歪みなどの変形を抑制することができ、複数の被処理体Ｇに対し、精度の高い成膜処理を行うことができる、という利点を得ることができる。

また、ステージ４やカバー５に大きな圧力がかかることが抑制できるので、ステージ４やカバー５の強度については、ある程度も低く抑えることも可能となる。このため、基板処理装置１ａにあっては、被処理体Ｇ一枚あたりの製造コストを低く抑えることも可能となる、という利点についても得ることができる。

また、複数の処理室３を設ける場合には、ガス供給ヘッド６については、複数の各処理室３それぞれに設けられることが好ましい。

（ガス供給ヘッド：第１の変形例）
図６（Ａ）はガス供給ヘッドの第１の変形例を示す断面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）中の矢印６Ｂから見た側面図である。図６（Ｃ）はガス孔列の配置の一変形例を示す側面図である。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す第１の変形例に係るガス供給ヘッド６ａが、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、および図４に示したガス供給ヘッド６と異なるところは、第３のガス拡散室１０１ｃおよび第３のガス孔列１０２ｃを、さらに備えていることにある。上記一実施形態においても説明した通りであるが、ガスは２種類に限られるものではなく、成膜される膜の種類に応じて３種類以上にも変更することができる。本例は、３種類のガスを用いて膜を成膜する例である。

３種類のガスを用いて膜を成膜する例としては、例えば、シリコン酸窒化膜を挙げることができる。この場合、第１のガスは、前駆体であるシリコン原料ガスとしてジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２：ＤＣＳ）ガス、第２のガスは、酸化剤である水蒸気（Ｈ_２Ｏ）ガス、第３のガスは、窒化剤であるアンモニア（ＮＨ_３）ガスを挙げることができる。

このように３列以上のガス孔列１０２ａ〜１０２ｃを備える場合には、３列以上のガス孔列１０２ａ〜１０２ｃの全ての列が異なるガスを吐出させるようにすることができる。

この場合、ガス孔列１０２ａ〜１０２ｃの配置としては、図６（Ｂ）に示すように、ガス孔列１０２ａ〜１０２ｃの配置ピッチＰ１〜Ｐ３を“Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ”とし、互いに“Ｐ／３”ずつオフセットさせて配置するようにしても良いし、図６（Ｃ）に示すように、ガス孔列１０２ａ〜１０２ｃの配置ピッチＰ１〜Ｐ３を“Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ”とし、互いに“Ｐ／２”ずつオフセットさせて配置するようにしても良い。

（ガス供給ヘッド：第２の変形例）
図７はガス供給ヘッドの第２の変形例を示す水平断面図である。

図７に示す第２の変形例に係るガス供給ヘッド６ｂが、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、および図４に示したガス供給ヘッド６と異なるところは、第１のガス拡散室１０１ａおよび第２のガス拡散室１０１ｂを、複数の第１のガス拡散室１０１ａ１〜１０１ａ４および複数の第２のガス拡散室１０１ｂ１〜１０１ｂ４に分割したことにある。本例では、水平方向Ｙに沿って、第１のガス拡散室１０１ａおよび第２のガス拡散室１０１ｂが、複数の第１のガス拡散室１０１ａ１〜１０１ａ４および複数の第２のガス拡散室１０１ｂ１〜１０１ｂ４に分割されている。

複数の第１のガス拡散室１０１ａ１〜１０１ａ４それぞれには、第１のガス供給管８ａが接続され、第１のガス供給系９ａから第１のガスが供給される。同様に、複数の第２のガス拡散室１０１ｂ１〜１０１ｂ４それぞれには、第２のガス供給管８ｂが接続され、第２のガス供給系９ｂから第２のガスが供給される。

複数の第１のガス拡散室１０１ａ１〜１０１ａ４それぞれからは、第１のガスが第１のガス孔列１０２ａを介して処理空間２内に吐出され、複数の第２のガス拡散室１０１ｂ１〜１０１ｂ４それぞれからは、第２のガスが第２のガス孔列１０２ｂを介して処理空間２内に吐出される。

このような第２の変形例に係るガス供給ヘッド６ｂであると、水平方向Ｙに沿って、第１のガス拡散室１０１ａおよび第２のガス拡散室１０１ｂが、複数の第１のガス拡散室１０１ａ１〜１０１ａ４および複数の第２のガス拡散室１０１ｂ１〜１０１ｂ４に分割し、水平方向Ｙに沿った長さを抑制する。この構成を備えることにより、例えば、第１のガス拡散室１０１ａの水平方向Ｙに沿った長さＬａ、並びに第２のガス拡散室１０１ｂの水平方向Ｙに沿った長さＬｂが長くなった場合、例えば、１ｍ以上に長くなった場合に、第１のガス拡散室１０１ａおよび第２のガス拡散室１０１ｂをそれぞれ分割し、水平方向Ｙに沿った長さを抑制することで、ガス拡散室内において水平方向Ｙに沿った長さ方向に生じる圧力勾配を低減し、ガス拡散室内の場所が異なることによって生じる吐出ガス流量の不均一を改善して、ガスを十分に拡散させることができ、第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂからの吐出ガス流量を均一にすることができる。このため、被処理体Ｇの一辺が、例えば、１ｍ以上の大型基板の成膜処理への適用に有利である、という利点を得ることができる。

また、第１のガス拡散室１０１ａおよび第２のガス拡散室１０１ｂをそれぞれ分割した場合においても、複数の第１のガス拡散室１０１ａ１〜１０１ａ４と、複数の第２のガス拡散室１０１ｂ１〜１０１ｂ４とを互いにオフセットさせることで、第１のガス孔列１０２ａの配置ピッチと、第２のガス孔列１０２ｂの配置ピッチとを互いに一定に保つことができる。このため、処理空間２の内部への均一なガスの吐出が可能になる、という利点を得ることができる。また、上記一実施形態と同様に、第１のガス孔列１０２ａの配置ピッチＰ１と第２のガス孔列１０２ｂの配置ピッチＰ２とを、“Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ”とすることで、上記一辺が、例えば、１ｍ以上の大型基板に対して、上下段からガスを均一に供給することができる。

（第３の変形例）
図８（Ａ）はガス供給ヘッドの第３の変形例を示す断面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）中の矢印８Ｂから見た側面図、図９は第３の変形例に係るガス供給ヘッドの斜視図である。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）および図９に示す第３の変形例に係るガス供給ヘッド６ｃが、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、および図４に示したガス供給ヘッド６と異なるところは、ガス吐出面１０３に、第１のガス孔列１０２ａを互いに連結する溝１０４ａと、第２のガス孔列１０２ｂを互いに連結する溝１０４ｂとを、さらに備えていることにある。本例では、溝１０４ａおよび溝１０４ｂの、水平方向Ｘに沿った断面は直線から成る“Ｖ字状”である。

図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は図３（Ａ）、図３（Ｂ）、および図４に示したガス供給ヘッド６からのガス吐出の様子を示す側面図、図１１はそのガス吐出の様子を示す断面図である。

また、図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は図８（Ａ）、図８（Ｂ）、および図９に示したガス供給ヘッド６ｃからのガス吐出の様子を示す側面図、図１３はそのガス吐出の様子を示す断面図である。

図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）および図１１に示すように、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、および図４に示したガス供給ヘッド６においては、ガス孔列１０２ａ（又は１０２ｂ）から水平方向Ｘに沿って吐出されたガスは、例えば、同心円状に拡がりながら、処理空間２の内部へと拡散していく。

これに対して、図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）および図１３に示すように、第３の変形例に係るガス供給ヘッド６ｃにおいては、水平方向Ｘに沿って吐出されたガスは溝１０４ａ（又は１０４ｂ）の側面に当たるために、水平方向Ｙに沿って拡がりながら溝１０４ａ（又は１０４ｂ）の内部を拡散していく。そして、溝１０４ａ（又は１０４ｂ）の内部において、隣り合うガス吐出孔から吐出されたガスと混合され、一枚の薄い板状の層流となって、溝１０４ａ（又は１０４ｂ）から処理空間２の内部へと拡散していく。

このように第３の変形例においては、ガス吐出面１０３に、第１のガス孔列１０２ａを互いに連結する溝１０４ａと、第２のガス孔列１０２ｂを互いに連結する溝１０４ｂとを設けることで、一枚の薄い板状の層流としてガスを吐出することができる。

即ち、第３の変形例によれば、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、および図４に示したガス供給ヘッド６に比較して、層流の厚さｔ１が薄い層流を形成しやすくなる。このため、ガス供給ヘッド６ｃにおけるガス孔列が配置されたガス吐出面などの不要な場所での堆積物の発生をさらに抑制し、且つガス供給の均一性を、さらに良くすることができる、という利点を得ることができる。

なお、第３の変形例は、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、および図４に示したガス供給ヘッド６を否定するものではなく、ガスの種類によって反応性が異なるため、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、および図４に示したガス供給ヘッド６の方が適している場合もある。このため、第３の変形例に係るガス供給ヘッド６ｃを選ぶか、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、および図４に示したガス供給ヘッド６を選ぶかは、例えば、使用するガスの種類に応じて適宜決められれば良い。

図１４（Ａ）〜図１４（Ｄ）は第３の変形例に係るガス供給ヘッドの更なる変形例を示す断面図である。

図８においては、溝１０４ａ及び溝１０４ｂの、水平方向Ｘに沿った断面は、直線で構成される“Ｖ字状”であったが、図１４（Ａ）に示すように、溝１０４ａおよび溝１０４ｂの、水平方向Ｘに沿った断面は、例えば、階段状であっても良い。

また、図１４（Ｂ）および図１４（Ｃ）に示すように、溝１０４ａおよび溝１０４ｂの、水平方向Ｘに沿った断面は、例えば、曲面を有していても良い。曲面を有している場合、図１４（Ｂ）に示すように、曲面が溝１０４ａおよび１０４ｂの外側に向かって“凸”となる形状であっても良いし、図１４（Ｃ）に示すように、曲面が溝１０４ａおよび１０４ｂの内側に向かって“凸”となる形状であっても良い。

また、図１４（Ｄ）に示すように、第１のガス孔列１０２ａと第２のガス孔列１０２ｂとの間に“面”がなく、第１のガス孔列１０２ａおよび第２のガス孔列１０２ｂを連結する共通溝１０４とされても良い。

以上、この発明を一実施形態に従って説明したが、この発明は、上記一実施形態に限定されることは無く、種々変形可能である。また、この発明の実施形態は上記一実施形態が唯一の実施形態でもない。

例えば、一実施形態では、第１のガス孔列１０２ａの配置ピッチＰ１と、第２のガス孔列１０２ｂの配置ピッチＰ２とを“Ｐ１＝Ｐ２”としたが、意図的に吐出ガスのガス流量に密度分布を設けたい場合などにおいては、配置ピッチＰ１と配置ピッチＰ２とは互いに異なるピッチであっても良い。

また、一実施形態におけるガス供給機構は、少なくとも、ガス種ごとのガス孔列と、該ガス孔列に対応した一つ若しくは複数のガス拡散室と、該ガス拡散室にそれぞれのガス供給系からガスを供給するためのガス配管とにより構成されていれば良く、必ずしもガス供給ヘッド内にガス拡散室が設けられていなくてもよい。更には、ガス供給ヘッドがステージと一体として設けられていても良い。

また、成膜される膜についてはアルミナ膜に限られるものではなく、実施形態の中でも述べたように、様々な膜の成膜に上記一実施形態は適用することができる。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。

Ｇ…被処理体、１０１…ガス拡散室、１０２…ガス吐出孔、１０３…ガス吐出面、１０４…溝

Claims (6)

1. 複数の種類のガスによりステージに載置された基板を処理する処理空間に前記複数の種類のガスを供給するガス供給ヘッドであって、
   複数のガス吐出孔から構成される第１のガス孔列と、
   該第１のガス孔列と同一面において該第１のガス孔列と並列配置され、他の複数のガス吐出孔から構成される第２のガス孔列と、
   前記第１のガス孔列を構成するガス吐出孔のみがそれぞれガス流路を介して連通する１または２以上のガス拡散室で構成される第１のガス拡散手段と、
   前記第２のガス孔列を構成するガス吐出孔のみがそれぞれガス流路を介して連通する１または２以上のガス拡散室で構成される第２のガス拡散手段と、を有し、
   前記第１のガス拡散手段および前記第２のガス拡散手段は、前記ステージと接触する面にそれぞれ開口を有し、
   前記第１のガス拡散手段と、前記第２のガス拡散手段とには、前記ステージ内の配管からそれぞれ対応する前記開口を介して、異なる種類のガスが供給されることを特徴とするガス供給ヘッド。
2. 前記第１のガス孔列は、前記第１のガス孔列を構成する複数のガス吐出孔を連結するＶ字形溝を有し、
   前記第２のガス孔列は、前記第２のガス孔列を構成する複数のガス吐出孔を連結するＶ字形溝を有することを特徴とする請求項１に記載のガス供給ヘッド。
3. 前記第１のガス孔列を構成するガス吐出孔と、前記第２のガス孔列を構成するガス吐出孔は、互いに隣接する位置からオフセットしていることを特徴とする請求項１に記載のガス供給ヘッド。
4. 複数の種類のガスによりステージに載置された基板を処理する処理空間に、前記複数の種類のガスを供給するガス供給機構を備えた基板処理装置であって、
   該ガス供給機構は、
   複数のガス吐出孔から構成される第１のガス孔列と、
   該第１のガス孔列と同一面において該第１のガス孔列と並列配置され、他の複数のガス吐出孔から構成される第２のガス孔列と、
   前記第１のガス孔列を構成するガス吐出孔のみがそれぞれガス流路を介して連通する１または２以上のガス拡散室で構成される第１のガス拡散手段と、
   前記第２のガス孔列を構成するガス吐出孔のみがそれぞれガス流路を介して連通する１または２以上のガス拡散室で構成された第２のガス拡散手段と、
   前記ステージ内に設けられた第１のガス供給管および第２のガス供給管と、を有し、
   前記第１のガス拡散手段および前記第２のガス拡散手段は、それぞれ前記ステージと接触する面において前記第１のガス供給管および前記第２のガス供給管と結合し、
   前記第１のガス拡散手段と前記第２のガス拡散手段とに、それぞれ前記第１のガス供給管および前記第２のガス供給管を介して、それぞれ異なる種類のガスが供給されることを特徴とする基板処理装置。
   
5. 前記処理空間を形成する２つ以上の処理室を有し、該処理室のそれぞれに前記ガス供給機構が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記２つ以上の処理室を収容し、前記処理室の外部を減圧雰囲気に維持する外部チャンバを、さらに有することを特徴とする請求項５に記載の基板処理装置。

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