JPH1060650A - 化学蒸着装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板の表面に対する原料ガスの供給の仕方を
工夫して、原料ガスを均一にかつ効率よく供給し、均一
性の良好な薄膜を高い成膜速度で作成する。 【解決手段】 加熱された基板２０の表面に原料ガスを
供給する原料ガス供給系４は、基板２０と同軸上のガス
導入口４４３の周縁から周辺にいくに従って徐々に又は
段階的に基板２０との距離が狭くなる形状のガス導入ガ
イド４４を備えており、基板２０の表面に沿う原料ガス
の流れの速度が実質的にゼロとみなせる基板２０の表面
近傍の領域である中間層の厚さが、ほぼ一定であるか又
は流れの向きに徐々にもしくは段階的に薄くなるように
原料ガスが供給される。
工夫して、原料ガスを均一にかつ効率よく供給し、均一
性の良好な薄膜を高い成膜速度で作成する。 【解決手段】 加熱された基板２０の表面に原料ガスを
供給する原料ガス供給系４は、基板２０と同軸上のガス
導入口４４３の周縁から周辺にいくに従って徐々に又は
段階的に基板２０との距離が狭くなる形状のガス導入ガ
イド４４を備えており、基板２０の表面に沿う原料ガス
の流れの速度が実質的にゼロとみなせる基板２０の表面
近傍の領域である中間層の厚さが、ほぼ一定であるか又
は流れの向きに徐々にもしくは段階的に薄くなるように
原料ガスが供給される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願の発明は、反応性ガスの
化学反応を利用して薄膜を作成する化学蒸着装置に関す
る。
化学反応を利用して薄膜を作成する化学蒸着装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】大規模集積回路（ＬＳＩ）や液晶ディス
プレイ（ＬＣＤ）等の製作においては、基板の表面に所
定の薄膜を作成する工程が存在する。このような薄膜の
作成においては、必要な組成の薄膜を比較的自由に作成
できることから、反応性ガスの化学反応を利用して薄膜
を作成する化学蒸着（ＣＶＤ）装置を用いることが広く
行われている。
プレイ（ＬＣＤ）等の製作においては、基板の表面に所
定の薄膜を作成する工程が存在する。このような薄膜の
作成においては、必要な組成の薄膜を比較的自由に作成
できることから、反応性ガスの化学反応を利用して薄膜
を作成する化学蒸着（ＣＶＤ）装置を用いることが広く
行われている。
【０００３】図１０は、このような従来の化学蒸着装置
の構成を示した正面概略図である。図１０に示す装置
は、排気系１１を備えた真空容器１と、真空容器１内の
所定の位置に処理する基板２０を保持する基板ホルダー
２と、当該基板２０を所定温度に加熱する加熱手段３
と、加熱された基板２０の表面に原料ガスを供給する原
料ガス供給系４とを備え、基板２０の表面又は表面近傍
における化学反応を利用して当該表面に所定の薄膜を作
成するよう構成されている。
の構成を示した正面概略図である。図１０に示す装置
は、排気系１１を備えた真空容器１と、真空容器１内の
所定の位置に処理する基板２０を保持する基板ホルダー
２と、当該基板２０を所定温度に加熱する加熱手段３
と、加熱された基板２０の表面に原料ガスを供給する原
料ガス供給系４とを備え、基板２０の表面又は表面近傍
における化学反応を利用して当該表面に所定の薄膜を作
成するよう構成されている。
【０００４】最近の金属材料の成膜では、常温常圧で液
体である有機系金属化合物を原料として使用するＣＶＤ
が盛んに研究されている。例えば、配線用の金属材料の
分野では、高マイグレーション耐性で低比抵抗を有する
銅（Ｃｕ）が次世代の配線材料として有力視されている
が、ＣｕのＣＶＤ成膜では、［トリメチルビニルシリ
ル］ヘキサフルオロアセチルアセトン酸塩銅（以下、Cu
(hfac)(tmvs)と略す）等の常温常圧で液体である有機系
金属化合物を原料として使用することがある。
体である有機系金属化合物を原料として使用するＣＶＤ
が盛んに研究されている。例えば、配線用の金属材料の
分野では、高マイグレーション耐性で低比抵抗を有する
銅（Ｃｕ）が次世代の配線材料として有力視されている
が、ＣｕのＣＶＤ成膜では、［トリメチルビニルシリ
ル］ヘキサフルオロアセチルアセトン酸塩銅（以下、Cu
(hfac)(tmvs)と略す）等の常温常圧で液体である有機系
金属化合物を原料として使用することがある。
【０００５】図１０には、このような液体原料を使用す
る装置が例示されている。即ち、原料ガス供給系４は、
液体原料を溜めた原料容器４１と、原料容器４１から送
られる液体原料を気化させる気化器４２と、気化器４２
で気化した原料ガスを真空容器１に送るガス導入用配管
４２１に設けられたバルブ４２２や不図示の流量調整器
と、ガス導入用配管４２１の終端に接続するようにして
真空容器１内に設けられたシャワーヘッド４３とから主
に構成されている。
る装置が例示されている。即ち、原料ガス供給系４は、
液体原料を溜めた原料容器４１と、原料容器４１から送
られる液体原料を気化させる気化器４２と、気化器４２
で気化した原料ガスを真空容器１に送るガス導入用配管
４２１に設けられたバルブ４２２や不図示の流量調整器
と、ガス導入用配管４２１の終端に接続するようにして
真空容器１内に設けられたシャワーヘッド４３とから主
に構成されている。
【０００６】また、シャワーヘッド４３は、ガス導入用
配管４２１に連通した内部空間を有する円盤状の部材で
ある。このシャワーヘッド４３は、基板ホルダー２に保
持された基板２０に対向する前面にガス吹き出し孔４３
０を多数有して、ガス吹き出し孔４３０から原料ガスを
吹き出させて真空容器１内に導入するようになってい
る。なお、原料ガス供給系４には、原料ガスを真空容器
１に効率良く導くために原料ガスに混合するキャリアー
ガスを導入するキャリアーガス導入系５が接続されてい
る。さらに、基板ホルダー２は、所定の化学反応を基板
２０の表面上で生じさせるために基板２０を所定温度に
加熱する加熱手段３を内蔵している。また、真空容器１
の外壁面には、原料ガスの液化を防止するヒータ１２が
設けられている。
配管４２１に連通した内部空間を有する円盤状の部材で
ある。このシャワーヘッド４３は、基板ホルダー２に保
持された基板２０に対向する前面にガス吹き出し孔４３
０を多数有して、ガス吹き出し孔４３０から原料ガスを
吹き出させて真空容器１内に導入するようになってい
る。なお、原料ガス供給系４には、原料ガスを真空容器
１に効率良く導くために原料ガスに混合するキャリアー
ガスを導入するキャリアーガス導入系５が接続されてい
る。さらに、基板ホルダー２は、所定の化学反応を基板
２０の表面上で生じさせるために基板２０を所定温度に
加熱する加熱手段３を内蔵している。また、真空容器１
の外壁面には、原料ガスの液化を防止するヒータ１２が
設けられている。
【０００７】上記構成に係る従来の化学蒸着装置の動作
について、Cu(hfac)(tmvs)を原料として使用した銅のＣ
ＶＤ成膜を例にとって説明する。まず、基板２０を基板
ホルダー２に支持させ、加熱手段３により１００〜３０
０℃程度の温度に基板２を加熱する。この状態で、Cu(h
fac)(tmvs)を気化器４２により気化させ、キャリアーガ
スとして水素ガスを混合してシャワーヘッド４３のガス
吹き出し孔４３０から吹き出させて真空容器１内に導入
する。導入されたCu(hfac)(tmvs)のガスは、基板２０に
到達し、分解を含む所定の反応が熱によって生じて基板
２０の表面にＣｕの膜が堆積する。シャワーヘッド４３
から原料ガスを吹き出させる上記従来の構成は、ガス吹
き出し孔４３０を適当な配置にすることで、基板２０に
対し均一に原料ガスを供給することができる。このた
め、この構成は、成膜の均一性（膜厚の均一性及び膜質
の均一性）の点で良好なものとなっている。
について、Cu(hfac)(tmvs)を原料として使用した銅のＣ
ＶＤ成膜を例にとって説明する。まず、基板２０を基板
ホルダー２に支持させ、加熱手段３により１００〜３０
０℃程度の温度に基板２を加熱する。この状態で、Cu(h
fac)(tmvs)を気化器４２により気化させ、キャリアーガ
スとして水素ガスを混合してシャワーヘッド４３のガス
吹き出し孔４３０から吹き出させて真空容器１内に導入
する。導入されたCu(hfac)(tmvs)のガスは、基板２０に
到達し、分解を含む所定の反応が熱によって生じて基板
２０の表面にＣｕの膜が堆積する。シャワーヘッド４３
から原料ガスを吹き出させる上記従来の構成は、ガス吹
き出し孔４３０を適当な配置にすることで、基板２０に
対し均一に原料ガスを供給することができる。このた
め、この構成は、成膜の均一性（膜厚の均一性及び膜質
の均一性）の点で良好なものとなっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記構成に係る従来の
化学蒸着装置においては、生産性の向上のため、成膜速
度を上げることが重要な課題となっている。成膜速度
は、薄膜を堆積させる化学反応の律速条件によって決ま
る。一般的に、ある程度高い温度範囲では、化学反応は
供給律速であり、薄膜を堆積する際の前駆体（以下、プ
リカーサー）の供給量によって成膜速度が決まってく
る。従って、供給律速にある化学反応では、プリカーサ
ーとしての原料ガスをいかに多く基板の表面に供給する
かがポイントとなる。上述した従来の化学的化学反応装
置のように、常温常圧で液体の原料を使用する場合、原
料ガスの供給量は、液体原料を気化させる気化器４２の
気化効率に大きく依存してくる。気化効率を決める重要
なパラメーターは、気化器４２内部の圧力であり、圧力
が低い場合には気化効率は高いが、圧力が高くなるにつ
れて気化効率が低下する。
化学蒸着装置においては、生産性の向上のため、成膜速
度を上げることが重要な課題となっている。成膜速度
は、薄膜を堆積させる化学反応の律速条件によって決ま
る。一般的に、ある程度高い温度範囲では、化学反応は
供給律速であり、薄膜を堆積する際の前駆体（以下、プ
リカーサー）の供給量によって成膜速度が決まってく
る。従って、供給律速にある化学反応では、プリカーサ
ーとしての原料ガスをいかに多く基板の表面に供給する
かがポイントとなる。上述した従来の化学的化学反応装
置のように、常温常圧で液体の原料を使用する場合、原
料ガスの供給量は、液体原料を気化させる気化器４２の
気化効率に大きく依存してくる。気化効率を決める重要
なパラメーターは、気化器４２内部の圧力であり、圧力
が低い場合には気化効率は高いが、圧力が高くなるにつ
れて気化効率が低下する。
【０００９】ここで、上述した従来の化学蒸着装置で
は、シャワーヘッド４３の多数のガス吹き出し孔４３０
からガスを吹き出させて基板２０に供給する構成である
ため、シャワーヘッド４３内部の圧力はどうしても高く
ならざるを得ない。そしてシャワーヘッド４３より上流
側である気化器４２の内部は、それよりもさらに高い圧
力ということになる。従って、シャワーヘッド４３を使
用する従来の化学蒸着装置では、気化器４２の気化効率
を高くすることが困難であり、このため、プリカーサー
の供給量を多くできずに成膜速度の向上が難しいという
課題があった。
は、シャワーヘッド４３の多数のガス吹き出し孔４３０
からガスを吹き出させて基板２０に供給する構成である
ため、シャワーヘッド４３内部の圧力はどうしても高く
ならざるを得ない。そしてシャワーヘッド４３より上流
側である気化器４２の内部は、それよりもさらに高い圧
力ということになる。従って、シャワーヘッド４３を使
用する従来の化学蒸着装置では、気化器４２の気化効率
を高くすることが困難であり、このため、プリカーサー
の供給量を多くできずに成膜速度の向上が難しいという
課題があった。
【００１０】また、シャワーヘッド４３の各ガス吹き出
し孔４３０では、流路の小さな部分にガス流が集まるた
めそこで圧力が上昇し、原料ガスが液化する問題があ
る。原料ガスが液化すると、原料ガスの供給量の再現性
が低下し、安定した成膜ができなくなる。また、液化し
た原料ガスの付着によってガス吹き出し孔４３０が小さ
くなり、さらに圧力が上昇するという悪循環を招く。最
悪の場合、ガス吹き出し孔４３０の目詰まりという事態
が生じて、再現性がさらに低下したり、各ガス吹き出し
孔４３０からの原料ガスの供給量が不均一になる結果に
もつながる。
し孔４３０では、流路の小さな部分にガス流が集まるた
めそこで圧力が上昇し、原料ガスが液化する問題があ
る。原料ガスが液化すると、原料ガスの供給量の再現性
が低下し、安定した成膜ができなくなる。また、液化し
た原料ガスの付着によってガス吹き出し孔４３０が小さ
くなり、さらに圧力が上昇するという悪循環を招く。最
悪の場合、ガス吹き出し孔４３０の目詰まりという事態
が生じて、再現性がさらに低下したり、各ガス吹き出し
孔４３０からの原料ガスの供給量が不均一になる結果に
もつながる。
【００１１】そこで、本願の発明者は、シャワーヘッド
４３を使用しない化学蒸着装置として、図１１に示すよ
うな装置を考案した。図１１は、本願発明を想到する過
程で検討された例の化学蒸着装置の構成を示す正面概略
図である。図１１に示す装置は、図１０に示すシャワー
ヘッド４３の代わりに、カップ状のガス導入ガイド４４
を使用している。ガス導入ガイド４４は、円形の底板部
４４１と、底板部４４１の周縁に基板２０の側に向けて
周状に設けた側板部４４２とからなるカップ状の形状で
ある。側板部４４２の内径は、基板２０の径よりも少し
大きく設定する。また、基板２０の中心と同軸上に位置
する底板部４４１の中央に開口（以下、ガス導入口）４
４３を設け、このガス導入口４４３にガス導入用配管４
２１の終端を接続する。その他の構成としては、図１０
に示すものとほぼ同様である。
４３を使用しない化学蒸着装置として、図１１に示すよ
うな装置を考案した。図１１は、本願発明を想到する過
程で検討された例の化学蒸着装置の構成を示す正面概略
図である。図１１に示す装置は、図１０に示すシャワー
ヘッド４３の代わりに、カップ状のガス導入ガイド４４
を使用している。ガス導入ガイド４４は、円形の底板部
４４１と、底板部４４１の周縁に基板２０の側に向けて
周状に設けた側板部４４２とからなるカップ状の形状で
ある。側板部４４２の内径は、基板２０の径よりも少し
大きく設定する。また、基板２０の中心と同軸上に位置
する底板部４４１の中央に開口（以下、ガス導入口）４
４３を設け、このガス導入口４４３にガス導入用配管４
２１の終端を接続する。その他の構成としては、図１０
に示すものとほぼ同様である。
【００１２】図１１に示す構成は、中央に設けられた一
つのガス導入口４４３から真空容器１内にガスを導入す
る構成である。ガス導入口４４３は、図１０に示すシャ
ワーヘッド４３の一つのガス吹き出し孔４３０に比べて
相当程度大きくすることができ、従って、気化器４２か
ら真空容器１に至る配管４１内の圧力は、図１０に示す
装置に比べ相当程度低くできる。このため、図１０に示
す装置に比べ、気化器４２内の圧力を低く維持して気化
効率を高く保つことができ、原料ガスの供給効率の向上
によって成膜速度を上げることが可能となる。
つのガス導入口４４３から真空容器１内にガスを導入す
る構成である。ガス導入口４４３は、図１０に示すシャ
ワーヘッド４３の一つのガス吹き出し孔４３０に比べて
相当程度大きくすることができ、従って、気化器４２か
ら真空容器１に至る配管４１内の圧力は、図１０に示す
装置に比べ相当程度低くできる。このため、図１０に示
す装置に比べ、気化器４２内の圧力を低く維持して気化
効率を高く保つことができ、原料ガスの供給効率の向上
によって成膜速度を上げることが可能となる。
【００１３】しかしながら、図１１に示す装置を使用し
て実際に成膜を行った場合、確かに成膜速度は向上する
が、成膜の不均一性の問題が新たに生ずることが発明者
の実験により判明した。成膜の不均一性は、例えば膜厚
の点では、基板２０の中央部の膜厚に比して周辺部の膜
厚が低下するという傾向になって現れた。この原因につ
いては発明者が鋭意検討を重ねた結果、基板２０の表面
における流体力学上の境界層の厚さの不均一性が影響し
ていることが分かった。この点を、図１２を使用して説
明する。
て実際に成膜を行った場合、確かに成膜速度は向上する
が、成膜の不均一性の問題が新たに生ずることが発明者
の実験により判明した。成膜の不均一性は、例えば膜厚
の点では、基板２０の中央部の膜厚に比して周辺部の膜
厚が低下するという傾向になって現れた。この原因につ
いては発明者が鋭意検討を重ねた結果、基板２０の表面
における流体力学上の境界層の厚さの不均一性が影響し
ていることが分かった。この点を、図１２を使用して説
明する。
【００１４】図１２は、図１１に示す装置を動作させた
場合の基板の表面に対する原料ガスの供給状況を説明し
た模式図である。図１１に示す装置を動作させた場合、
キャリアガスに混合した原料ガス４０は、基板２０の中
央の上方のガス導入口４４３から基板２０に向かって流
れ込む。この原料ガス４０は、基板２０の中央から３６
０度周囲に広がるようにして基板２０の表面に沿って流
れ、基板２０の周縁まで達する。
場合の基板の表面に対する原料ガスの供給状況を説明し
た模式図である。図１１に示す装置を動作させた場合、
キャリアガスに混合した原料ガス４０は、基板２０の中
央の上方のガス導入口４４３から基板２０に向かって流
れ込む。この原料ガス４０は、基板２０の中央から３６
０度周囲に広がるようにして基板２０の表面に沿って流
れ、基板２０の周縁まで達する。
【００１５】ここで、基板２０の表面におけるガスの状
態を詳しくみていくと、基板２０の表面に沿った原料ガ
ス４０の流れは、気化器４２及びガス導入用配管４２１
内と真空容器１内との圧力差によるマクロ的な流れであ
り、流体力学上の「対流」に相当する。しかしながら、
図１２に示すように、基板２０の表面ではこの対流の流
速は物理的にゼロであり、また表面のごく近傍の領域で
も対流の流速はほとんどゼロである。つまり、基板２０
の表面のごく近傍の領域では原料ガス４０のマクロ的な
流れは殆ど存在しない。この領域における原料ガス４０
の移動状態は、熱運動による移動即ち流体力学上の「拡
散」が支配的な状態である。この拡散によって専ら原料
ガス４０が移動する基板近傍の領域４０１は、静止して
いる固体としての基板２０の領域と、流体として原料ガ
ス４０の対流領域４０２との中間に位置する領域であ
り、流体力学上の用語に倣って「中間層」とよぶ。
態を詳しくみていくと、基板２０の表面に沿った原料ガ
ス４０の流れは、気化器４２及びガス導入用配管４２１
内と真空容器１内との圧力差によるマクロ的な流れであ
り、流体力学上の「対流」に相当する。しかしながら、
図１２に示すように、基板２０の表面ではこの対流の流
速は物理的にゼロであり、また表面のごく近傍の領域で
も対流の流速はほとんどゼロである。つまり、基板２０
の表面のごく近傍の領域では原料ガス４０のマクロ的な
流れは殆ど存在しない。この領域における原料ガス４０
の移動状態は、熱運動による移動即ち流体力学上の「拡
散」が支配的な状態である。この拡散によって専ら原料
ガス４０が移動する基板近傍の領域４０１は、静止して
いる固体としての基板２０の領域と、流体として原料ガ
ス４０の対流領域４０２との中間に位置する領域であ
り、流体力学上の用語に倣って「中間層」とよぶ。
【００１６】さて、化学蒸着による成膜では、上述の通
り、基板２０の表面にいかに効率よく原料ガス４０を供
給することがポイントになる。ここで、基板２０の表面
で生ずる熱化学反応に対しては、上述の通り拡散によっ
て専ら原料ガス４０が供給されるが、この拡散による原
料ガス４０の供給には、中間層４０１の厚さが影響を与
える。即ち、中間層４０１が薄い場合、原料ガス４０
は、短い距離を移動すれば基板２０の表面に達するの
で、基板２０の表面への原料ガス４０の供給効率は高く
なり、成膜速度は向上する。
り、基板２０の表面にいかに効率よく原料ガス４０を供
給することがポイントになる。ここで、基板２０の表面
で生ずる熱化学反応に対しては、上述の通り拡散によっ
て専ら原料ガス４０が供給されるが、この拡散による原
料ガス４０の供給には、中間層４０１の厚さが影響を与
える。即ち、中間層４０１が薄い場合、原料ガス４０
は、短い距離を移動すれば基板２０の表面に達するの
で、基板２０の表面への原料ガス４０の供給効率は高く
なり、成膜速度は向上する。
【００１７】一方、中間層４０１が厚い場合、原料ガス
４０は長い距離を移動しなければ基板２０の表面に到達
することができないので、原料ガス４０の供給効率が低
くなり、成膜速度も低下する。言い換えると、中間層４
０１の厚さを均一にしておけば、基板２０の表面上での
成膜速度も均一になり、作成される薄膜の膜厚も均一に
なる。逆に、中間層４０１の厚さが不均一ならば、成膜
速度も不均一になり、膜厚も不均一になる。
４０は長い距離を移動しなければ基板２０の表面に到達
することができないので、原料ガス４０の供給効率が低
くなり、成膜速度も低下する。言い換えると、中間層４
０１の厚さを均一にしておけば、基板２０の表面上での
成膜速度も均一になり、作成される薄膜の膜厚も均一に
なる。逆に、中間層４０１の厚さが不均一ならば、成膜
速度も不均一になり、膜厚も不均一になる。
【００１８】図１１に示す装置による成膜において、基
板中央部で膜厚が厚く、基板周辺部で薄かったのは、上
記のような事情に基づくものと考えられる。即ち、図１
１に示す装置では、ガス導入口４４３に近い基板中央部
では原料ガス４０の対流による影響が大きくて中間層４
０１の厚さが薄く、基板周辺部ではガス導入口４４３か
ら遠くなるため、原料ガス４０の対流の影響が小さくな
って中間層４０１が厚くなる。この結果、上述した不均
一性が生ずるのである。この傾向は、気化器４２及びガ
ス導入用配管４２１内と真空容器１内の圧力差を大きく
して、ガス導入口４４３からのガスの対流の流速を速く
しようとした場合も同様であった。ガス導入口４４３か
らの流速を速くしても、専ら基板中央部の中間層４０１
がますます薄くなるのみであり、基板中央部と基板周辺
部との中間層４０１の厚さの不均一は解消されることは
ない。
板中央部で膜厚が厚く、基板周辺部で薄かったのは、上
記のような事情に基づくものと考えられる。即ち、図１
１に示す装置では、ガス導入口４４３に近い基板中央部
では原料ガス４０の対流による影響が大きくて中間層４
０１の厚さが薄く、基板周辺部ではガス導入口４４３か
ら遠くなるため、原料ガス４０の対流の影響が小さくな
って中間層４０１が厚くなる。この結果、上述した不均
一性が生ずるのである。この傾向は、気化器４２及びガ
ス導入用配管４２１内と真空容器１内の圧力差を大きく
して、ガス導入口４４３からのガスの対流の流速を速く
しようとした場合も同様であった。ガス導入口４４３か
らの流速を速くしても、専ら基板中央部の中間層４０１
がますます薄くなるのみであり、基板中央部と基板周辺
部との中間層４０１の厚さの不均一は解消されることは
ない。
【００１９】本願の発明は、このような検討及び知見を
踏まえてなされたものであり、基板の表面に対する原料
ガスの供給の仕方を工夫することにより、原料ガスを均
一にかつ効率よく供給し、均一性の良好な薄膜を高い成
膜速度で作成することが可能な化学蒸着装置の提供を目
的としている。
踏まえてなされたものであり、基板の表面に対する原料
ガスの供給の仕方を工夫することにより、原料ガスを均
一にかつ効率よく供給し、均一性の良好な薄膜を高い成
膜速度で作成することが可能な化学蒸着装置の提供を目
的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えた真空
容器と、真空容器内の所定の位置に処理する基板を保持
する基板ホルダーと、当該基板を所定温度に加熱する加
熱手段と、加熱された基板の表面に原料ガスを供給する
原料ガス供給系とを備え、基板の表面又は表面近傍にお
ける化学反応を利用して当該表面に所定の薄膜を作成す
る化学蒸着装置において、前記原料ガス供給系は、基板
の表面に沿って原料ガスが流れるように供給するもので
あるとともに、原料ガスの流れの速度が実質的にゼロと
みなせる基板の表面近傍の領域である中間層の厚さが、
ほぼ一定であるか又は流れの向きに徐々にもしくは段階
的に薄くなるように供給するものであるという構成を有
する。また、上記課題を解決するため、請求項２記載の
発明は、排気系を備えた真空容器と、真空容器内の所定
の位置に処理する基板を保持する基板ホルダーと、当該
基板を所定温度に加熱する加熱手段と、加熱された基板
の表面に原料ガスを供給する原料ガス供給系とを備え、
基板の表面又は表面近傍における化学反応を利用して当
該表面に所定の薄膜を作成する化学蒸着装置において、
前記原料ガス供給系は、前記基板ホルダーに保持された
基板に対向するようにして真空容器内に配置されたガス
導入ガイドを有し、このガス導入ガイドは、中央にガス
導入口を有してこのガス導入口が基板の中心と同軸上に
なる位置に配置されているとともに、ガス導入用の配管
がこのガス導入口に連通されており、さらに、ガス導入
ガイドは、ガス導入口の周縁から周辺にいくに従って徐
々に又は段階的に基板との距離が狭くなる形状を有して
いるという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項３記載の発明は、上記請求項２の構成におい
て、ガス導入ガイドは、そのガス導入ガイドの基板に対
向した面が、基板の中心と同軸上の円錐形の斜面の一部
を成す形状であるという構成を有する。また、上記課題
を解決するため、請求項４記載の発明は、上記請求項２
の構成において、ガス導入ガイドは、そのガス導入ガイ
ドの基板に対向した面が、当該面の任意の点の中心軸か
らの距離をｒ、その点における基板との離間距離をｈと
したとき、ｒとｈの積がｒの大きさにかかわらずほぼ一
定である双曲線を基板の中心と同軸上の回転軸の回りに
回転させて得られる回転双曲面であるという構成を有す
る。また上記課題を解決するため、請求項５記載の発明
は、上記請求項２の構成において、ガス導入ガイドは、
そのガス導入ガイドの基板に対向した面が、当該面の任
意の点の中心軸からの距離をｒ、その点における基板と
の離間距離をｈとしたとき、ｒとｈの積がｒが大きくな
るつれて小さくなる曲線を基板の中心と同軸上の回転軸
の回りに回転させて得られる回転曲面であるという構成
を有する。また、上記課題を解決するため、請求項６記
載の発明は、上記請求項２，３，４又は５の構成におい
て、ガス導入ガイドの基板に対向した面の大きさは、当
該基板の表面より大きいという構成を有する。また、上
記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、上記請
求項２，３，４，５又は６の構成において、原料ガス供
給系は、常温常圧で液体である原料を使用するものであ
り、当該原料を気化させる気化器を備えているという構
成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項８
記載の発明は、上記請求項２，３，４，５，６又は７の
構成において、ガス導入ガイドには、その表面に薄膜が
堆積しないようにする温度調整機構が設けられていると
いう構成を有する。
め、本願の請求項１記載の発明は、排気系を備えた真空
容器と、真空容器内の所定の位置に処理する基板を保持
する基板ホルダーと、当該基板を所定温度に加熱する加
熱手段と、加熱された基板の表面に原料ガスを供給する
原料ガス供給系とを備え、基板の表面又は表面近傍にお
ける化学反応を利用して当該表面に所定の薄膜を作成す
る化学蒸着装置において、前記原料ガス供給系は、基板
の表面に沿って原料ガスが流れるように供給するもので
あるとともに、原料ガスの流れの速度が実質的にゼロと
みなせる基板の表面近傍の領域である中間層の厚さが、
ほぼ一定であるか又は流れの向きに徐々にもしくは段階
的に薄くなるように供給するものであるという構成を有
する。また、上記課題を解決するため、請求項２記載の
発明は、排気系を備えた真空容器と、真空容器内の所定
の位置に処理する基板を保持する基板ホルダーと、当該
基板を所定温度に加熱する加熱手段と、加熱された基板
の表面に原料ガスを供給する原料ガス供給系とを備え、
基板の表面又は表面近傍における化学反応を利用して当
該表面に所定の薄膜を作成する化学蒸着装置において、
前記原料ガス供給系は、前記基板ホルダーに保持された
基板に対向するようにして真空容器内に配置されたガス
導入ガイドを有し、このガス導入ガイドは、中央にガス
導入口を有してこのガス導入口が基板の中心と同軸上に
なる位置に配置されているとともに、ガス導入用の配管
がこのガス導入口に連通されており、さらに、ガス導入
ガイドは、ガス導入口の周縁から周辺にいくに従って徐
々に又は段階的に基板との距離が狭くなる形状を有して
いるという構成を有する。また、上記課題を解決するた
め、請求項３記載の発明は、上記請求項２の構成におい
て、ガス導入ガイドは、そのガス導入ガイドの基板に対
向した面が、基板の中心と同軸上の円錐形の斜面の一部
を成す形状であるという構成を有する。また、上記課題
を解決するため、請求項４記載の発明は、上記請求項２
の構成において、ガス導入ガイドは、そのガス導入ガイ
ドの基板に対向した面が、当該面の任意の点の中心軸か
らの距離をｒ、その点における基板との離間距離をｈと
したとき、ｒとｈの積がｒの大きさにかかわらずほぼ一
定である双曲線を基板の中心と同軸上の回転軸の回りに
回転させて得られる回転双曲面であるという構成を有す
る。また上記課題を解決するため、請求項５記載の発明
は、上記請求項２の構成において、ガス導入ガイドは、
そのガス導入ガイドの基板に対向した面が、当該面の任
意の点の中心軸からの距離をｒ、その点における基板と
の離間距離をｈとしたとき、ｒとｈの積がｒが大きくな
るつれて小さくなる曲線を基板の中心と同軸上の回転軸
の回りに回転させて得られる回転曲面であるという構成
を有する。また、上記課題を解決するため、請求項６記
載の発明は、上記請求項２，３，４又は５の構成におい
て、ガス導入ガイドの基板に対向した面の大きさは、当
該基板の表面より大きいという構成を有する。また、上
記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、上記請
求項２，３，４，５又は６の構成において、原料ガス供
給系は、常温常圧で液体である原料を使用するものであ
り、当該原料を気化させる気化器を備えているという構
成を有する。また、上記課題を解決するため、請求項８
記載の発明は、上記請求項２，３，４，５，６又は７の
構成において、ガス導入ガイドには、その表面に薄膜が
堆積しないようにする温度調整機構が設けられていると
いう構成を有する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、本願発明の第一の実施形態の化
学蒸着装置の構成を説明する正面概略図、図２は、図１
の装置に採用されたガス導入ガイドの構成を説明する斜
視概略図、図３は、図１の装置に採用されたガス導入ガ
イドの構成及び作用を説明する模式図である。
いて説明する。図１は、本願発明の第一の実施形態の化
学蒸着装置の構成を説明する正面概略図、図２は、図１
の装置に採用されたガス導入ガイドの構成を説明する斜
視概略図、図３は、図１の装置に採用されたガス導入ガ
イドの構成及び作用を説明する模式図である。
【００２２】図１に示す装置は、排気系１１を備えた真
空容器１と、真空容器１内の所定の位置に処理する基板
２０を保持する基板ホルダー２と、当該基板２０を所定
温度に加熱する加熱手段３と、加熱された基板２０の表
面に原料ガスを供給する原料ガス供給系４とを備え、基
板２０の表面における化学反応を利用して当該表面に所
定の薄膜を作成するよう構成されている。
空容器１と、真空容器１内の所定の位置に処理する基板
２０を保持する基板ホルダー２と、当該基板２０を所定
温度に加熱する加熱手段３と、加熱された基板２０の表
面に原料ガスを供給する原料ガス供給系４とを備え、基
板２０の表面における化学反応を利用して当該表面に所
定の薄膜を作成するよう構成されている。
【００２３】真空容器１は、不図示のゲートバルブ等を
備えた気密な容器である。真空容器１の外壁面にはヒー
タ１２が付設されている。このヒータ１２は、後述する
原料ガス供給系４により供給された原料ガスが真空容器
１の内壁面で結露しないよう、真空容器１を加熱するた
めのものである。排気系１１は、油拡散ポンプやターボ
分子ポンプなどの真空ポンプを備えて真空容器１内を１
×１０-2Ｐａ程度以下の圧力まで排気可能に構成されて
いる。
備えた気密な容器である。真空容器１の外壁面にはヒー
タ１２が付設されている。このヒータ１２は、後述する
原料ガス供給系４により供給された原料ガスが真空容器
１の内壁面で結露しないよう、真空容器１を加熱するた
めのものである。排気系１１は、油拡散ポンプやターボ
分子ポンプなどの真空ポンプを備えて真空容器１内を１
×１０-2Ｐａ程度以下の圧力まで排気可能に構成されて
いる。
【００２４】基板ホルダー２は、上面に基板２０を載置
して保持するものであり、静電気により基板２０を吸着
する不図示の静電吸着機構が必要に応じて設けられる。
加熱手段３には、例えば抵抗発熱方式のものが使用さ
れ、カートリッジヒータ等の市販のヒータが基板ホルダ
ー２内に設けられる。加熱手段３は、所定の化学反応を
生ずるのに必要な温度に基板２０を加熱する。この温度
は、例えば１５０℃から２５０℃程度の範囲である。
して保持するものであり、静電気により基板２０を吸着
する不図示の静電吸着機構が必要に応じて設けられる。
加熱手段３には、例えば抵抗発熱方式のものが使用さ
れ、カートリッジヒータ等の市販のヒータが基板ホルダ
ー２内に設けられる。加熱手段３は、所定の化学反応を
生ずるのに必要な温度に基板２０を加熱する。この温度
は、例えば１５０℃から２５０℃程度の範囲である。
【００２５】本実施形態の装置は、常温常圧で液体であ
る原料を使用するものであり、原料ガス供給系４は、こ
の液体の原料を気化させて基板２０に供給するよう構成
されている。具体的には、原料ガス供給系４は、液体で
ある原料を溜めた原料容器４１と、原料容器４１から運
ばれた液体の原料を気化させる気化器４２と、気化器４
２で気化させた原料を真空容器１内に導くガス導入用配
管４２１と、真空容器１内に位置するガス導入用配管４
２１の終端に接続されたガス導入ガイド４４とから主に
構成されている。
る原料を使用するものであり、原料ガス供給系４は、こ
の液体の原料を気化させて基板２０に供給するよう構成
されている。具体的には、原料ガス供給系４は、液体で
ある原料を溜めた原料容器４１と、原料容器４１から運
ばれた液体の原料を気化させる気化器４２と、気化器４
２で気化させた原料を真空容器１内に導くガス導入用配
管４２１と、真空容器１内に位置するガス導入用配管４
２１の終端に接続されたガス導入ガイド４４とから主に
構成されている。
【００２６】まず、原料容器４１と気化器４２とを繋ぐ
送液用配管４１１には、バルブ４１２や不図示の液体流
量調整器等が設けられる。気化器４２は、液体の原料を
入れた気密な容器を加熱したり、容器内の空間を排気し
て減圧したり、もしくは、撹拌器で液体の原料をバブリ
ングしたり、又はそれらを併用したりして原料を気化さ
せる構成が採用される。また、気化器４２から真空容器
１へのガス導入用配管４２１には、バルブ４２２や不図
示のガス流量調整器等が設けられる。そして、ガス導入
用配管４２１にはヒータ４２３が付設されており、ガス
導入用配管４２１の温度を所定の温度に加熱して内部で
の原料ガスの液化を防止するようになっている。
送液用配管４１１には、バルブ４１２や不図示の液体流
量調整器等が設けられる。気化器４２は、液体の原料を
入れた気密な容器を加熱したり、容器内の空間を排気し
て減圧したり、もしくは、撹拌器で液体の原料をバブリ
ングしたり、又はそれらを併用したりして原料を気化さ
せる構成が採用される。また、気化器４２から真空容器
１へのガス導入用配管４２１には、バルブ４２２や不図
示のガス流量調整器等が設けられる。そして、ガス導入
用配管４２１にはヒータ４２３が付設されており、ガス
導入用配管４２１の温度を所定の温度に加熱して内部で
の原料ガスの液化を防止するようになっている。
【００２７】さて、本実施形態の装置の大きな特徴点を
成すガス導入ガイド４４は、基板２０の中心と同軸上に
位置する部分にガス導入口４４３を有し、このガス導入
口４４３にガス導入用配管４２１の終端が接続されてい
る点では、図１１に示す装置と同様である。しかしなが
ら、本実施形態のガス導入ガイド４４は、図２及び図３
に示すように、基板２０に対向した面（以下、対向面）
４４４が、基板２０の中心と同軸上の円錐形の斜面の一
部を成す形状となっている点で、図１１に示すものと大
きく異なっている。図２及び図３から分かるように、本
実施形態におけるガス導入ガイド４４の全体の形状は、
強いて言えば「漏斗」のような形状と表現できる。
成すガス導入ガイド４４は、基板２０の中心と同軸上に
位置する部分にガス導入口４４３を有し、このガス導入
口４４３にガス導入用配管４２１の終端が接続されてい
る点では、図１１に示す装置と同様である。しかしなが
ら、本実施形態のガス導入ガイド４４は、図２及び図３
に示すように、基板２０に対向した面（以下、対向面）
４４４が、基板２０の中心と同軸上の円錐形の斜面の一
部を成す形状となっている点で、図１１に示すものと大
きく異なっている。図２及び図３から分かるように、本
実施形態におけるガス導入ガイド４４の全体の形状は、
強いて言えば「漏斗」のような形状と表現できる。
【００２８】尚、ガス導入ガイド４４は、材質的にはス
テンレスやアルミニウム等の金属で形成され、表面がア
ルマイト処理されている。又は、石英製のガス導入ガイ
ド４４が使用される場合もある。また、ガス導入ガイド
４４は、対向面４４４の周縁から基板２０に対して平行
に延びる取付部４４５によって真空容器１に取り付けら
れている。取付部４４５についても、原料ガスの液化を
防止するためのヒータ４４６が設けられている。
テンレスやアルミニウム等の金属で形成され、表面がア
ルマイト処理されている。又は、石英製のガス導入ガイ
ド４４が使用される場合もある。また、ガス導入ガイド
４４は、対向面４４４の周縁から基板２０に対して平行
に延びる取付部４４５によって真空容器１に取り付けら
れている。取付部４４５についても、原料ガスの液化を
防止するためのヒータ４４６が設けられている。
【００２９】本実施形態におけるガス導入ガイド４４
は、上述のような形状であるため、対向面４４４と基板
２０の表面との距離が、ガス導入口４４３の周縁から周
辺にいくに従って徐々に狭くなっている。この構成は、
上述した図１１に示す装置の欠点を解消する上で重要な
構成になっている。以下、この点を詳説する。
は、上述のような形状であるため、対向面４４４と基板
２０の表面との距離が、ガス導入口４４３の周縁から周
辺にいくに従って徐々に狭くなっている。この構成は、
上述した図１１に示す装置の欠点を解消する上で重要な
構成になっている。以下、この点を詳説する。
【００３０】上述したように、図１１に示すガス装置で
は、基板２０の表面に沿って原料ガスが流れた際、基板
２０の中央に比して周辺において中間層が厚くなり、こ
の結果、膜厚が基板２０の周辺で薄くなるという不均一
性が生じる。上述した本実施形態のガス導入ガイド４４
の構成は、この欠点を解消するため、周辺にいくに従っ
て基板２０との距離即ちガスの流路を小さくしている。
は、基板２０の表面に沿って原料ガスが流れた際、基板
２０の中央に比して周辺において中間層が厚くなり、こ
の結果、膜厚が基板２０の周辺で薄くなるという不均一
性が生じる。上述した本実施形態のガス導入ガイド４４
の構成は、この欠点を解消するため、周辺にいくに従っ
て基板２０との距離即ちガスの流路を小さくしている。
【００３１】一般に、中間層の厚さは対流領域における
流速に依存し、流速は流路の断面積の大きさに依存す
る。そして、流路の両端の圧力差がほぼ同じ場合、流路
の断面積が小さくなれば流速は高くなり、中間層は薄く
なる。ここで、図１１に示すようなガス導入ガイド４４
の構成では、ガスの流路の大きさ（断面積）ｓは、ｓ＝
２πｒｈで表されるため、ｒが大きくなるにつれて一次
関数的に大きくなる。このため、図１１のガス導入ガイ
ド４４では、周辺にいくに従って中間層が徐々に大きく
なり、これが原因して成膜の不均一性が生じている。
流速に依存し、流速は流路の断面積の大きさに依存す
る。そして、流路の両端の圧力差がほぼ同じ場合、流路
の断面積が小さくなれば流速は高くなり、中間層は薄く
なる。ここで、図１１に示すようなガス導入ガイド４４
の構成では、ガスの流路の大きさ（断面積）ｓは、ｓ＝
２πｒｈで表されるため、ｒが大きくなるにつれて一次
関数的に大きくなる。このため、図１１のガス導入ガイ
ド４４では、周辺にいくに従って中間層が徐々に大きく
なり、これが原因して成膜の不均一性が生じている。
【００３２】一方、図３に示すように、周辺にいくに従
って基板２０との距離が狭くなる本実施形態のガス導入
ガイド４４の構成では、上記図１１における中間層４０
１の漸次増大が補正され、より均一な厚さの中間層４０
１が形成されることになる。このため、中間層４０１を
経由して供給されるプリカーサーの量が均一になり、膜
厚や膜質の点で均一な成膜が行えるのである。尚、対向
面４４４が、基板２０の中心と同軸上の円錐形の斜面の
一部を成す形状となっているガス導入ガイド４４の構成
は、基板２０の中心と同軸上の円周方向での中間層の厚
さ分布も改善される。また、後述する第二第三の実施形
態と比べると、単純な円錐形の一部を成す形状であるガ
ス導入ガイド４４は、切削加工等により容易に製作する
ことができる。
って基板２０との距離が狭くなる本実施形態のガス導入
ガイド４４の構成では、上記図１１における中間層４０
１の漸次増大が補正され、より均一な厚さの中間層４０
１が形成されることになる。このため、中間層４０１を
経由して供給されるプリカーサーの量が均一になり、膜
厚や膜質の点で均一な成膜が行えるのである。尚、対向
面４４４が、基板２０の中心と同軸上の円錐形の斜面の
一部を成す形状となっているガス導入ガイド４４の構成
は、基板２０の中心と同軸上の円周方向での中間層の厚
さ分布も改善される。また、後述する第二第三の実施形
態と比べると、単純な円錐形の一部を成す形状であるガ
ス導入ガイド４４は、切削加工等により容易に製作する
ことができる。
【００３３】さらに、図３に示すように、ガス導入ガイ
ド４４の対向面４４４の大きさは、基板２０の表面より
大きくなっている。このため、基板２０の周縁に至るま
で上述のように中間層の厚さ分布を最適化させることが
できる。尚、対向面４４４の大きさが基板２０の表面よ
り小さい場合、対向面４４４からはみ出ている基板２０
の表面部分で中間層の厚さ分布の最適化ができなくなる
し、同じ大きさの場合でも、対向面４４４のエッジの部
分で生ずる原料ガスの乱流等のエッジ効果により、基板
２０の周縁付近で、中間層の厚さ分布の最適化が困難と
なる。具体的には、図１の装置の場合、対向面４４４の
半径は、基板２０の半径よｒも２ｍｍ以上大きく設定さ
れることが好ましい。
ド４４の対向面４４４の大きさは、基板２０の表面より
大きくなっている。このため、基板２０の周縁に至るま
で上述のように中間層の厚さ分布を最適化させることが
できる。尚、対向面４４４の大きさが基板２０の表面よ
り小さい場合、対向面４４４からはみ出ている基板２０
の表面部分で中間層の厚さ分布の最適化ができなくなる
し、同じ大きさの場合でも、対向面４４４のエッジの部
分で生ずる原料ガスの乱流等のエッジ効果により、基板
２０の周縁付近で、中間層の厚さ分布の最適化が困難と
なる。具体的には、図１の装置の場合、対向面４４４の
半径は、基板２０の半径よｒも２ｍｍ以上大きく設定さ
れることが好ましい。
【００３４】また、ガス導入口の大きさ（半径ｒ0 ）
は、基板の大きさ（半径Ｗ）の１／３０から１／３程度
であることが好ましい。ｒ0 がＷの１／３０以下である
と、ガス導入口４４３のコンダクタンスが低下して、図
１０に示す従来の装置のガス吹き出し孔４３０の場合と
同様に、気化器４２の気化効率を低下させたり、ガス導
入孔４４３における原料ガスの液化を生じさせたりする
問題がある。また、ｒ0がＷの１／３以上であると、上
述した中間層の厚さ分布の最適化の効果が充分得られな
いおそれがある。具体的には、基板２０が８インチサイ
ズの半導体ウエハである場合、ｒ0 は、１５〜２５ｍｍ
程度とすることが好ましい。
は、基板の大きさ（半径Ｗ）の１／３０から１／３程度
であることが好ましい。ｒ0 がＷの１／３０以下である
と、ガス導入口４４３のコンダクタンスが低下して、図
１０に示す従来の装置のガス吹き出し孔４３０の場合と
同様に、気化器４２の気化効率を低下させたり、ガス導
入孔４４３における原料ガスの液化を生じさせたりする
問題がある。また、ｒ0がＷの１／３以上であると、上
述した中間層の厚さ分布の最適化の効果が充分得られな
いおそれがある。具体的には、基板２０が８インチサイ
ズの半導体ウエハである場合、ｒ0 は、１５〜２５ｍｍ
程度とすることが好ましい。
【００３５】また、図１から分かるように、ガス導入ガ
イド４４は、基板ホルダー２に接近した構造物である。
従って、基板ホルダー２からの熱が伝わって温度が上昇
し易い。ガス導入ガイド４４の温度がある程度まで上昇
すると、ガス導入ガイド４４の表面でも化学反応が生じ
て薄膜が堆積してしまう傾向がある。このような部分に
薄膜が堆積することは、原料ガスの無駄な消費になって
生産性を低下させる他、堆積した薄膜が剥離してパーテ
ィクルとなって基板２０上に付着し、局所的な膜厚異常
等の問題を招くことがある。
イド４４は、基板ホルダー２に接近した構造物である。
従って、基板ホルダー２からの熱が伝わって温度が上昇
し易い。ガス導入ガイド４４の温度がある程度まで上昇
すると、ガス導入ガイド４４の表面でも化学反応が生じ
て薄膜が堆積してしまう傾向がある。このような部分に
薄膜が堆積することは、原料ガスの無駄な消費になって
生産性を低下させる他、堆積した薄膜が剥離してパーテ
ィクルとなって基板２０上に付着し、局所的な膜厚異常
等の問題を招くことがある。
【００３６】このため、本実施形態では、ガス導入ガイ
ド４４の温度を所定の温度に調節する温度調節機構４５
が設けられている。温度調節機構４５は、ガス導入ガイ
ド４４の裏面に接触して設けられた温度調節ブロック４
５１と、温度調節ブロック４５１に冷媒を流通させる冷
媒流通器４５２と、ガス導入ガイド４４の温度を検出す
る温度センサ４５３と、温度センサ４５３からの信号に
より冷媒流通器４５２を制御する制御部４５４とから主
に構成されている。
ド４４の温度を所定の温度に調節する温度調節機構４５
が設けられている。温度調節機構４５は、ガス導入ガイ
ド４４の裏面に接触して設けられた温度調節ブロック４
５１と、温度調節ブロック４５１に冷媒を流通させる冷
媒流通器４５２と、ガス導入ガイド４４の温度を検出す
る温度センサ４５３と、温度センサ４５３からの信号に
より冷媒流通器４５２を制御する制御部４５４とから主
に構成されている。
【００３７】温度調節ブロック４５１は、銅等の熱伝導
性の良好な材料で形成されており、ガス導入ガイド４４
の裏面に溶接等により熱接触性よく設けられている。温
度調節ブロック４５１の内部には、冷媒を流通させる冷
媒流通路４５５が形成され、冷媒流通器４５２から冷却
水等の冷媒がこの冷媒流通路４５５に流通され、温度調
節ブロック４５１を冷却するようになっている。そし
て、温度センサ４５３からの信号により制御部４５４が
冷媒流通器４５２を制御し、ガス導入ガイド４４の温度
を所定温度以下に調節するよう構成されている。これに
よって、ガス導入ガイド４４の表面での薄膜の堆積が抑
制されるようになっている。
性の良好な材料で形成されており、ガス導入ガイド４４
の裏面に溶接等により熱接触性よく設けられている。温
度調節ブロック４５１の内部には、冷媒を流通させる冷
媒流通路４５５が形成され、冷媒流通器４５２から冷却
水等の冷媒がこの冷媒流通路４５５に流通され、温度調
節ブロック４５１を冷却するようになっている。そし
て、温度センサ４５３からの信号により制御部４５４が
冷媒流通器４５２を制御し、ガス導入ガイド４４の温度
を所定温度以下に調節するよう構成されている。これに
よって、ガス導入ガイド４４の表面での薄膜の堆積が抑
制されるようになっている。
【００３８】尚、ガス導入ガイド４４の温度をあまり下
げすぎると、対向面４４４上で原料ガスが液化する恐れ
がある。従って、ガス導入ガイド４４の温度は、化学反
応が生じず且つ原料ガスが液化しない所定の温度範囲に
維持することが好ましく、通常は、ヒータ４４７を併用
しながら温度調節を行う。尚、ガス導入ガイド４４に肉
厚のものを採用し、ガス導入ガイド４４内に冷媒流通路
を設けて冷媒を流通させるよう構成してもよい。また、
ガス導入ガイド４４が石英で形成される場合、内部を中
空に形成してその内部に冷媒を流す構成が好適に採用さ
れる。
げすぎると、対向面４４４上で原料ガスが液化する恐れ
がある。従って、ガス導入ガイド４４の温度は、化学反
応が生じず且つ原料ガスが液化しない所定の温度範囲に
維持することが好ましく、通常は、ヒータ４４７を併用
しながら温度調節を行う。尚、ガス導入ガイド４４に肉
厚のものを採用し、ガス導入ガイド４４内に冷媒流通路
を設けて冷媒を流通させるよう構成してもよい。また、
ガス導入ガイド４４が石英で形成される場合、内部を中
空に形成してその内部に冷媒を流す構成が好適に採用さ
れる。
【００３９】次に、上述した本実施形態の装置の全体の
動作を説明する。まず、不図示のゲートバルブを通して
基板２０を真空容器１内に搬入し、基板ホルダー２の表
面に載置して保持させる。この際、加熱手段３が予め動
作して基板ホルダー２を加熱しており、基板２０は基板
ホルダー２に載置されることで、１５０℃から２５０℃
程度の範囲の温度に加熱される。並行して排気系１１が
動作して真空容器１内を１×１０-2Ｐａ程度まで排気し
た後、原料ガス供給系４を動作させ、原料ガスを基板２
０に供給する。尚、真空容器１にロードロックチャンバ
ー等の補助チャンバーが配設される場合、補助チャンバ
ーと真空容器１内と同程度の圧力まで排気した後、基板
２０を補助チャンバーから真空容器１内に搬入し、その
後ゲートバルブを閉じて原料ガスを供給するようにす
る。
動作を説明する。まず、不図示のゲートバルブを通して
基板２０を真空容器１内に搬入し、基板ホルダー２の表
面に載置して保持させる。この際、加熱手段３が予め動
作して基板ホルダー２を加熱しており、基板２０は基板
ホルダー２に載置されることで、１５０℃から２５０℃
程度の範囲の温度に加熱される。並行して排気系１１が
動作して真空容器１内を１×１０-2Ｐａ程度まで排気し
た後、原料ガス供給系４を動作させ、原料ガスを基板２
０に供給する。尚、真空容器１にロードロックチャンバ
ー等の補助チャンバーが配設される場合、補助チャンバ
ーと真空容器１内と同程度の圧力まで排気した後、基板
２０を補助チャンバーから真空容器１内に搬入し、その
後ゲートバルブを閉じて原料ガスを供給するようにす
る。
【００４０】原料ガスは、基板２０の表面又は表面近傍
で所定の化学反応を生じて所定の薄膜を表面に堆積す
る。この際、上述した通り、形成される中間層の厚さが
均一になるので、膜厚や膜質の均一な薄膜が作成され
る。尚、「基板の表面又は表面近傍における所定の化学
反応」とは、「化学反応が正に基板の表面上で生ずる場
合」、「表面から離れた空間で生ずる場合」、「表面よ
り下の基板内部で生ずる場合」のいずれをも含んだ概念
である。
で所定の化学反応を生じて所定の薄膜を表面に堆積す
る。この際、上述した通り、形成される中間層の厚さが
均一になるので、膜厚や膜質の均一な薄膜が作成され
る。尚、「基板の表面又は表面近傍における所定の化学
反応」とは、「化学反応が正に基板の表面上で生ずる場
合」、「表面から離れた空間で生ずる場合」、「表面よ
り下の基板内部で生ずる場合」のいずれをも含んだ概念
である。
【００４１】このように、本実施形態の装置によれば、
検討された図１１の装置の欠点が解消され、より均一な
成膜が行える装置となる。そして、図１０に示す装置の
ようなシャワーヘッド４３を使用せずに、一つのガス導
入口４４３から原料ガスを導入するガス導入ガイド４４
を使用するので、ガス導入口４４３の大きさを適切に確
保することでガス導入口４４３における圧力上昇を防止
することができる。このため、気化器４２内の圧力が高
くなることが抑制され、気化器４２の気化効率を高く維
持することができる。また、シャワーヘッド４３のガス
吹き出し孔４３０で見られたような原料ガスの液化や目
詰まり等の問題も完全に解消される。
検討された図１１の装置の欠点が解消され、より均一な
成膜が行える装置となる。そして、図１０に示す装置の
ようなシャワーヘッド４３を使用せずに、一つのガス導
入口４４３から原料ガスを導入するガス導入ガイド４４
を使用するので、ガス導入口４４３の大きさを適切に確
保することでガス導入口４４３における圧力上昇を防止
することができる。このため、気化器４２内の圧力が高
くなることが抑制され、気化器４２の気化効率を高く維
持することができる。また、シャワーヘッド４３のガス
吹き出し孔４３０で見られたような原料ガスの液化や目
詰まり等の問題も完全に解消される。
【００４２】尚、成膜の具体例について、上述したCu(h
fac)(tmvs)を用いて配線材料としての銅の薄膜を作成す
る場合を例に採って説明すると、Cu(hfac)(tmvs)を０．
３グラム毎分の流量で基板２０に供給し、基板２０を温
度１７０℃に設定すると、４００オングストローム毎分
程度の成膜速度で銅薄膜が作成される。
fac)(tmvs)を用いて配線材料としての銅の薄膜を作成す
る場合を例に採って説明すると、Cu(hfac)(tmvs)を０．
３グラム毎分の流量で基板２０に供給し、基板２０を温
度１７０℃に設定すると、４００オングストローム毎分
程度の成膜速度で銅薄膜が作成される。
【００４３】次に、本願発明の第二の実施形態の化学蒸
着装置について説明する。図４は、本願発明の第二の実
施形態の化学蒸着装置の構成を説明する正面概略図、図
５は、図４に示すガス導入ガイド４４の構成及び作用を
説明する模式図である。この第二の実施形態の装置は、
ガス導入ガイド４４の構成が第一の実施形態のものと異
なっており、その他の構成は同様である。この実施形態
の装置におけるガス導入ガイド４４は、その対向面４４
４が、当該面の任意の点の中心軸からの距離をｒ、その
点における基板２０との離間距離をｈとしたとき、ｒと
ｈの積がｒの大きさにかかわらず一定である双曲線を基
板２０の中心と同軸上の回転軸の回りに回転させて得ら
れる回転双曲面になっている。
着装置について説明する。図４は、本願発明の第二の実
施形態の化学蒸着装置の構成を説明する正面概略図、図
５は、図４に示すガス導入ガイド４４の構成及び作用を
説明する模式図である。この第二の実施形態の装置は、
ガス導入ガイド４４の構成が第一の実施形態のものと異
なっており、その他の構成は同様である。この実施形態
の装置におけるガス導入ガイド４４は、その対向面４４
４が、当該面の任意の点の中心軸からの距離をｒ、その
点における基板２０との離間距離をｈとしたとき、ｒと
ｈの積がｒの大きさにかかわらず一定である双曲線を基
板２０の中心と同軸上の回転軸の回りに回転させて得ら
れる回転双曲面になっている。
【００４４】この第二の実施形態の構成は、第一の実施
形態に比べて、中間層の厚さをさらに均一にする作用を
有している。この点を図５を使用して詳しく説明する。
上述したように、中間層の厚さは対流領域における流速
に依存し、流速は流路の大きさに依存する。中央のガス
導入口４４３からガスを流入させて基板２０の表面に沿
って周辺に向けて分散させて流す各実施形態の構成で
は、流路の大きさというのは、中心軸の回りの円筒面状
の形状になる。
形態に比べて、中間層の厚さをさらに均一にする作用を
有している。この点を図５を使用して詳しく説明する。
上述したように、中間層の厚さは対流領域における流速
に依存し、流速は流路の大きさに依存する。中央のガス
導入口４４３からガスを流入させて基板２０の表面に沿
って周辺に向けて分散させて流す各実施形態の構成で
は、流路の大きさというのは、中心軸の回りの円筒面状
の形状になる。
【００４５】この円筒面状の流路の大きさ即ち断面積
は、図５に示すように対向面４４４の任意の点の中心軸
からの距離をｒ、その点における基板２０との離間距離
をｈとしたとき、２πｒｈとなる。従って、２πｒｈの
値がｒの大きさにかかわらず一定であれば、分散するガ
スの流路の大きさは常に一定になり、中間層の厚さはよ
り均一になる。ここで、２πｒｈが一定であるというこ
とはｒｈが一定であるということに他ならないから、ｒ
ｈが双曲線を描くということになる。そして、対向面４
４４は、この双曲線を基板２０の中心と同軸上の回転軸
の回りに回転させて得られる回転双曲面ということにな
るのである。このように、第二の実施形態の構成では、
中間層の厚さがより均一にできるので、成膜の均一性を
さらに高めることができる。
は、図５に示すように対向面４４４の任意の点の中心軸
からの距離をｒ、その点における基板２０との離間距離
をｈとしたとき、２πｒｈとなる。従って、２πｒｈの
値がｒの大きさにかかわらず一定であれば、分散するガ
スの流路の大きさは常に一定になり、中間層の厚さはよ
り均一になる。ここで、２πｒｈが一定であるというこ
とはｒｈが一定であるということに他ならないから、ｒ
ｈが双曲線を描くということになる。そして、対向面４
４４は、この双曲線を基板２０の中心と同軸上の回転軸
の回りに回転させて得られる回転双曲面ということにな
るのである。このように、第二の実施形態の構成では、
中間層の厚さがより均一にできるので、成膜の均一性を
さらに高めることができる。
【００４６】次に、本願発明の第三の実施形態について
説明する。図６は、本願発明の第三の実施形態の化学蒸
着装置におけるガス導入ガイド４４の構成及び作用を説
明する模式図である。この第三の実施形態の装置も、上
述した第二の実施形態の装置と同様、ガス導入ガイド４
４の構成が第一の実施形態と異なるのみであり、他の部
分の構成は同様である。この第三の実施形態のガス導入
ガイド４４は、第二の実施形態のものと異なり、対向面
４４４が、当該面の任意の点の中心軸からの距離をｒ、
その点における基板２０との離間距離をｈとしたとき、
ｒが大きくなるつれてｒとｈの積が小さくなる曲線を基
板２０の中心と同軸上の回転軸の回りに回転させて得ら
れる回転曲面になっている。
説明する。図６は、本願発明の第三の実施形態の化学蒸
着装置におけるガス導入ガイド４４の構成及び作用を説
明する模式図である。この第三の実施形態の装置も、上
述した第二の実施形態の装置と同様、ガス導入ガイド４
４の構成が第一の実施形態と異なるのみであり、他の部
分の構成は同様である。この第三の実施形態のガス導入
ガイド４４は、第二の実施形態のものと異なり、対向面
４４４が、当該面の任意の点の中心軸からの距離をｒ、
その点における基板２０との離間距離をｈとしたとき、
ｒが大きくなるつれてｒとｈの積が小さくなる曲線を基
板２０の中心と同軸上の回転軸の回りに回転させて得ら
れる回転曲面になっている。
【００４７】ｒとｈの積をｒが大きくなるにつれて小さ
くなるようにすることは、上述した２πｒｈが周辺にい
くに従って徐々に小さくなることを意味する。つまり、
この第三の実施形態では、中間層の厚さが周辺にいくに
つれて徐々に薄くなるよう構成されている。この構成
は、図１１に示すガス導入ガイド４４における中間層の
厚さの不均一性を過補正したものであるが、流路に沿っ
ての原料ガスの消費を考慮したものである。即ち、上述
したように、ガス導入口４４３から供給される原料ガス
は、基板２０の表面に沿って中央部から周辺部に向かっ
て流れる。この流れの過程で、原料ガスのプリカーサー
に化学反応が生じて薄膜が堆積する。従って、原料ガス
はプリカーサーを消費しながら周辺に向けて流れるの
で、基板２０の中央部に比べて周辺部では原料ガス中の
プリカーサーの含有率が若干低下してくる。
くなるようにすることは、上述した２πｒｈが周辺にい
くに従って徐々に小さくなることを意味する。つまり、
この第三の実施形態では、中間層の厚さが周辺にいくに
つれて徐々に薄くなるよう構成されている。この構成
は、図１１に示すガス導入ガイド４４における中間層の
厚さの不均一性を過補正したものであるが、流路に沿っ
ての原料ガスの消費を考慮したものである。即ち、上述
したように、ガス導入口４４３から供給される原料ガス
は、基板２０の表面に沿って中央部から周辺部に向かっ
て流れる。この流れの過程で、原料ガスのプリカーサー
に化学反応が生じて薄膜が堆積する。従って、原料ガス
はプリカーサーを消費しながら周辺に向けて流れるの
で、基板２０の中央部に比べて周辺部では原料ガス中の
プリカーサーの含有率が若干低下してくる。
【００４８】上記の点を考慮して、本実施形態では、中
間層の厚さ周辺にいくにつれて徐々に薄くなるようにし
ている。中間層の厚さが徐々に薄くなると、プリカーサ
ーが拡散して基板２０の表面に到達する距離が徐々に短
くなるので、表面へのプリカーサーの供給効率が徐々に
高くなる。このため、プリカーサーの含有率低下が補わ
れてプリカーサーの供給量が均一化され、さらに均一性
の高い成膜が行えることになる。
間層の厚さ周辺にいくにつれて徐々に薄くなるようにし
ている。中間層の厚さが徐々に薄くなると、プリカーサ
ーが拡散して基板２０の表面に到達する距離が徐々に短
くなるので、表面へのプリカーサーの供給効率が徐々に
高くなる。このため、プリカーサーの含有率低下が補わ
れてプリカーサーの供給量が均一化され、さらに均一性
の高い成膜が行えることになる。
【００４９】図７及び図８は、上述した各実施形態の装
置における各ガス導入ガイド４４の作用について総括的
に示したものである。このうち、中心軸からの距離ｒに
対する原料ガスの流路の断面積ｓの関係を示した図であ
り、横軸が基板２０の中心軸からの距離ｒを、縦軸が原
料ガスの流路の断面積ｓになっている。図７中、一点鎖
線Ａは第一の実施形態のガス導入ガイド４４を使用した
場合の断面積の分布を、二点鎖線Ｂは第二の実施形態の
ガス導入ガイド４４を使用した場合の断面積の分布を、
三点鎖線Ｃは第三の実施形態のガス導入ガイド４４を使
用した場合の断面積の分布を、実線Ｄは図１１に示す検
討例のガス導入ガイド４４を使用した場合の断面積の分
布をそれぞれ示している。尚、ｓ0 は、ガス導入口４４
３の周縁における流路の断面積（ｒ0 ×ｈ0 ）である。
置における各ガス導入ガイド４４の作用について総括的
に示したものである。このうち、中心軸からの距離ｒに
対する原料ガスの流路の断面積ｓの関係を示した図であ
り、横軸が基板２０の中心軸からの距離ｒを、縦軸が原
料ガスの流路の断面積ｓになっている。図７中、一点鎖
線Ａは第一の実施形態のガス導入ガイド４４を使用した
場合の断面積の分布を、二点鎖線Ｂは第二の実施形態の
ガス導入ガイド４４を使用した場合の断面積の分布を、
三点鎖線Ｃは第三の実施形態のガス導入ガイド４４を使
用した場合の断面積の分布を、実線Ｄは図１１に示す検
討例のガス導入ガイド４４を使用した場合の断面積の分
布をそれぞれ示している。尚、ｓ0 は、ガス導入口４４
３の周縁における流路の断面積（ｒ0 ×ｈ0 ）である。
【００５０】第一の実施形態のガス導入ガイド４４で
は、ガス流路の断面積ｓ（一点鎖線Ａ）は、詳細な説明
は省略するが、ｒ＝（ｈ0 ＋ａｒ0 )／２ａの位置（ａ
は比例定数）で極大値となる上に凸の放物線を描く。こ
の場合、対向面４４４と基板２０の表面との成す角を小
さくすれば（ａを小さくすれば）、放物線はより扁平な
形状になり、二点鎖線Ｂで示す第二実施形態と殆ど同じ
であるとみなせる。
は、ガス流路の断面積ｓ（一点鎖線Ａ）は、詳細な説明
は省略するが、ｒ＝（ｈ0 ＋ａｒ0 )／２ａの位置（ａ
は比例定数）で極大値となる上に凸の放物線を描く。こ
の場合、対向面４４４と基板２０の表面との成す角を小
さくすれば（ａを小さくすれば）、放物線はより扁平な
形状になり、二点鎖線Ｂで示す第二実施形態と殆ど同じ
であるとみなせる。
【００５１】上述の通り中間層の厚さは断面積の大きさ
に依存するから、各実施形態における中間層の分布も図
７のそれぞれの曲線に応じたものとなる。本願発明の第
一第二の実施形態では、中間層の厚さは一定又はほぼ一
定であり、第三の実施形態ではガスの流れに沿って徐々
に小さくなるようになっている。この構成によって、前
述した成膜の均一性の効果がそれぞれ得られる。
に依存するから、各実施形態における中間層の分布も図
７のそれぞれの曲線に応じたものとなる。本願発明の第
一第二の実施形態では、中間層の厚さは一定又はほぼ一
定であり、第三の実施形態ではガスの流れに沿って徐々
に小さくなるようになっている。この構成によって、前
述した成膜の均一性の効果がそれぞれ得られる。
【００５２】また、図８は、図１０に示す従来の装置の
ものも含めて、中心軸からの距離に対する成膜速度の関
係を示した図である。図８の横軸が、中心軸からの距離
ｒで、縦軸が成膜速度（任意単位）になっている。ま
た、線Ｘは、各実施形態の装置による成膜速度の分布を
包括的に示し、線Ｙは、図１１の検討例の装置による成
膜速度の分布を示し、線Ｚは、図１０の従来の装置によ
る成膜速度の分布を示している。この図８から分かる通
り、各実施形態の装置では、図１１の検討例の装置に対
して成膜速度の均一性の点で顕著な改善が成されてお
り、図１０の従来の装置に対して成膜速度の全般的な向
上の点で顕著な改善が成されている。
ものも含めて、中心軸からの距離に対する成膜速度の関
係を示した図である。図８の横軸が、中心軸からの距離
ｒで、縦軸が成膜速度（任意単位）になっている。ま
た、線Ｘは、各実施形態の装置による成膜速度の分布を
包括的に示し、線Ｙは、図１１の検討例の装置による成
膜速度の分布を示し、線Ｚは、図１０の従来の装置によ
る成膜速度の分布を示している。この図８から分かる通
り、各実施形態の装置では、図１１の検討例の装置に対
して成膜速度の均一性の点で顕著な改善が成されてお
り、図１０の従来の装置に対して成膜速度の全般的な向
上の点で顕著な改善が成されている。
【００５３】次に、本願発明におけるガス導入ガイド４
４の他の例について説明する。図９は、ガス導入ガイド
４４の他の例について説明した概略図である。図９中の
（９−１）が正面断面概略図、（９−２）が下方から見
た平面図である。この図９に示すように、ガス導入口４
４３の周縁から周辺にいくに従って段階的に基板２０と
の距離が狭くなる形状のガス導入ガイド４４も、前述し
た各ガス導入ガイド４４に変えて使用できる。このよう
なガス導入ガイド４４を使用すると、場合によっては中
間層の厚さが周辺にいくにつれて段階的に薄くなること
もあり得る。
４の他の例について説明する。図９は、ガス導入ガイド
４４の他の例について説明した概略図である。図９中の
（９−１）が正面断面概略図、（９−２）が下方から見
た平面図である。この図９に示すように、ガス導入口４
４３の周縁から周辺にいくに従って段階的に基板２０と
の距離が狭くなる形状のガス導入ガイド４４も、前述し
た各ガス導入ガイド４４に変えて使用できる。このよう
なガス導入ガイド４４を使用すると、場合によっては中
間層の厚さが周辺にいくにつれて段階的に薄くなること
もあり得る。
【００５４】この図９の構成の場合、例えば各段の角の
部分を結んだ軌跡（図中点線）が、図１のような直線又
は図５もしくは図６に示すような曲線になるようにする
と好適である。尚、このような段階的に狭くなる構成の
場合、一つの段の径方向の長さがあまり長いと効果が薄
れる。一つの段の径方向の長さは、基板２０の半径の１
／５以下の長さにすることが望ましい。また、段の形状
については、鋸波状のものでもよい。
部分を結んだ軌跡（図中点線）が、図１のような直線又
は図５もしくは図６に示すような曲線になるようにする
と好適である。尚、このような段階的に狭くなる構成の
場合、一つの段の径方向の長さがあまり長いと効果が薄
れる。一つの段の径方向の長さは、基板２０の半径の１
／５以下の長さにすることが望ましい。また、段の形状
については、鋸波状のものでもよい。
【００５５】
【実施例】次に、上述した第一、第二、第三の実施形態
における各ガス導入ガイド４４の構成に関して、実施例
を説明する。図３に従い、基板２０が８インチウエハの
場合の実施例について説明すると、ガス導入口４４３の
半径ｒ0 が２５ｍｍ、ガス導入口４４３の周縁の高さｈ
0 が４０ｍｍ、対向面４４４の最大半径Ｒが１０５ｍ
ｍ、最大半径Ｒでの高さＨが９ｍｍの構成が採用し得
る。
における各ガス導入ガイド４４の構成に関して、実施例
を説明する。図３に従い、基板２０が８インチウエハの
場合の実施例について説明すると、ガス導入口４４３の
半径ｒ0 が２５ｍｍ、ガス導入口４４３の周縁の高さｈ
0 が４０ｍｍ、対向面４４４の最大半径Ｒが１０５ｍ
ｍ、最大半径Ｒでの高さＨが９ｍｍの構成が採用し得
る。
【００５６】次に、図５に従い、第二の実施形態に属す
る実施例について説明する。同様に基板２０が８インチ
ウエハである場合、対向面４４４は、ｒｈ＝ｒ0ｈ0の双
曲線を基板２０の中心と同軸上の回転軸の回りに回転さ
せた回転双曲面とされる。そして、ｒ0 が２５ｍｍ、ｈ
0 が４０ｍｍ、Ｒが１０５ｍｍ、Ｈが９．５ｍｍの構成
が採用し得る。
る実施例について説明する。同様に基板２０が８インチ
ウエハである場合、対向面４４４は、ｒｈ＝ｒ0ｈ0の双
曲線を基板２０の中心と同軸上の回転軸の回りに回転さ
せた回転双曲面とされる。そして、ｒ0 が２５ｍｍ、ｈ
0 が４０ｍｍ、Ｒが１０５ｍｍ、Ｈが９．５ｍｍの構成
が採用し得る。
【００５７】次に、図６に従い、第三の実施形態に属す
る実施例について説明する。同様に基板２０が８インチ
ウエハである場合、対向面４４４は、（ｒ−１２０）2
＋（ｈ−１５２．４１）2 ＝１４８．１８2 の曲線を基
板２０の中心と同軸上の回転軸の回りに回転させた回転
曲面とされる。そして、ｒ0 が２５ｍｍ、ｈ0 が４０ｍ
ｍ、Ｒが１０５ｍｍ、Ｈが６ｍｍの構成が採用し得る。
る実施例について説明する。同様に基板２０が８インチ
ウエハである場合、対向面４４４は、（ｒ−１２０）2
＋（ｈ−１５２．４１）2 ＝１４８．１８2 の曲線を基
板２０の中心と同軸上の回転軸の回りに回転させた回転
曲面とされる。そして、ｒ0 が２５ｍｍ、ｈ0 が４０ｍ
ｍ、Ｒが１０５ｍｍ、Ｈが６ｍｍの構成が採用し得る。
【００５８】
【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項１記載
の発明によれば、原料ガスが、基板の表面に沿って流れ
るように供給されるとともに、中間層の厚さがほぼ一定
であるか又は流れの向きに徐々にもしくは段階的に薄く
なるよう供給されるので、成膜の均一性が向上する。ま
た、請求項２記載の発明によれば、ガス導入口の周縁か
ら周辺にいくに従って徐々に又は段階的に基板との距離
が狭くなる形状を有しているガス導入ガイドが使用され
ているるので、中間層の厚さ分布が最適化されて成膜の
均一性が向上する。また、請求項３記載の発明によれ
ば、上記請求項２の発明の効果に加え、ガス導入ガイド
の基板に対向した面が、基板の中心と同軸上の円錐形の
斜面の一部を成す形状であるので、円周方向での中間層
の厚さ分布も改善される他、ガス導入ガイドの製作が比
較的容易であるという効果が得られる。また、請求項４
記載の発明によれば、上記請求項２の発明の効果におい
て、原料ガスの流路の断面積が一定になるので、中間層
の厚さが原理的に一定になり、この結果、成膜の均一性
が向上する。また、円周方向での中間層の厚さ分布も改
善される。また、請求項５記載の発明によれば、上記請
求項２の発明の効果において、原料ガスの流路の断面積
がガスの流れの向きに徐々に小さくなるので、原料ガス
の消費に伴うプリカーサーの含有率の低下を補償して原
料ガスが供給され、この点からさらに成膜の均一性が向
上する。また、円周方向での中間層の厚さ分布も改善さ
れる。また、請求項６記載の発明によれば、上記請求項
２，３，４又は５の発明の効果に加え、ガス導入ガイド
の対向面の大きさが基板の表面より大きいので、対向面
のエッジ効果等による影響が低減され、基板の周縁に至
るまで中間層の厚さ分布を最適化させることができる。
また、請求項７記載の発明によれば、上記請求項２，
３，４，５又は６の発明の効果に加え、シャワーヘッド
を使用した場合のように気化器内の圧力が高くなってし
まう問題がないので、原料ガスの供給効率が高くなり、
生産性の向上に寄与することができる。また、請求項８
の発明によれば、上記請求項２，３，４，５，６又は７
の発明の効果に加え、ガス導入ガイドの表面に薄膜が堆
積しないようにする温度調整機構が設けられているの
で、ガス導入ガイドの表面堆積膜の剥離落下による問題
が抑制される。
の発明によれば、原料ガスが、基板の表面に沿って流れ
るように供給されるとともに、中間層の厚さがほぼ一定
であるか又は流れの向きに徐々にもしくは段階的に薄く
なるよう供給されるので、成膜の均一性が向上する。ま
た、請求項２記載の発明によれば、ガス導入口の周縁か
ら周辺にいくに従って徐々に又は段階的に基板との距離
が狭くなる形状を有しているガス導入ガイドが使用され
ているるので、中間層の厚さ分布が最適化されて成膜の
均一性が向上する。また、請求項３記載の発明によれ
ば、上記請求項２の発明の効果に加え、ガス導入ガイド
の基板に対向した面が、基板の中心と同軸上の円錐形の
斜面の一部を成す形状であるので、円周方向での中間層
の厚さ分布も改善される他、ガス導入ガイドの製作が比
較的容易であるという効果が得られる。また、請求項４
記載の発明によれば、上記請求項２の発明の効果におい
て、原料ガスの流路の断面積が一定になるので、中間層
の厚さが原理的に一定になり、この結果、成膜の均一性
が向上する。また、円周方向での中間層の厚さ分布も改
善される。また、請求項５記載の発明によれば、上記請
求項２の発明の効果において、原料ガスの流路の断面積
がガスの流れの向きに徐々に小さくなるので、原料ガス
の消費に伴うプリカーサーの含有率の低下を補償して原
料ガスが供給され、この点からさらに成膜の均一性が向
上する。また、円周方向での中間層の厚さ分布も改善さ
れる。また、請求項６記載の発明によれば、上記請求項
２，３，４又は５の発明の効果に加え、ガス導入ガイド
の対向面の大きさが基板の表面より大きいので、対向面
のエッジ効果等による影響が低減され、基板の周縁に至
るまで中間層の厚さ分布を最適化させることができる。
また、請求項７記載の発明によれば、上記請求項２，
３，４，５又は６の発明の効果に加え、シャワーヘッド
を使用した場合のように気化器内の圧力が高くなってし
まう問題がないので、原料ガスの供給効率が高くなり、
生産性の向上に寄与することができる。また、請求項８
の発明によれば、上記請求項２，３，４，５，６又は７
の発明の効果に加え、ガス導入ガイドの表面に薄膜が堆
積しないようにする温度調整機構が設けられているの
で、ガス導入ガイドの表面堆積膜の剥離落下による問題
が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願の発明の第一の実施形態の化学蒸着装置の
構成を説明する正面概略図である。
構成を説明する正面概略図である。
【図２】図１に示す装置に採用されたガス導入ガイドの
構成を説明する斜視概略図である。
構成を説明する斜視概略図である。
【図３】図１の装置に採用されたガス導入ガイドの構成
及び作用を説明する模式図である。
及び作用を説明する模式図である。
【図４】本願の発明の第二の実施形態の化学蒸着装置の
構成を説明する正面概略図である。
構成を説明する正面概略図である。
【図５】図４に示すガス導入ガイドの構成及び作用を説
明する模式図である。
明する模式図である。
【図６】本願発明の第三の実施形態の化学蒸着装置にお
けるガス導入ガイドの構成及び作用を説明する模式図で
ある。
けるガス導入ガイドの構成及び作用を説明する模式図で
ある。
【図７】各実施形態の装置にガス導入ガイドの作用につ
いて総括的に示した図であり、中心軸からの距離に対す
る原料ガスの流路の断面積の関係を示した図である。
いて総括的に示した図であり、中心軸からの距離に対す
る原料ガスの流路の断面積の関係を示した図である。
【図８】各実施形態の装置にガス導入ガイドの作用につ
いて総括的に示した図であり、中心軸からの距離に対す
る成膜速度の関係を示した図である。
いて総括的に示した図であり、中心軸からの距離に対す
る成膜速度の関係を示した図である。
【図９】ガス導入ガイドの他の例について説明した概略
図である。
図である。
【図１０】従来の化学蒸着装置の構成を示した正面概略
図である。
図である。
【図１１】本願発明を想到する過程で検討された例の化
学蒸着装置の構成を示す正面概略図である。
学蒸着装置の構成を示す正面概略図である。
【図１２】図１１に示す装置を動作させた場合の基板の
表面に対する原料ガスの供給状況を説明した模式図であ
る。
表面に対する原料ガスの供給状況を説明した模式図であ
る。
１ 真空容器 １１ 排気系 ２ 基板ホルダー ２０ 基板 ３ 加熱手段 ４ 原料ガス供給系 ４１ 原料容器 ４２ 気化器 ４２１ ガス導入用配管 ４４ ガス導入ガイド ４４３ ガス導入口 ４４４ 対向面 ４５ 温度調節機構 ５ キャリアガス供給系
Claims (8)
- 【請求項１】 排気系を備えた真空容器と、真空容器内
の所定の位置に処理する基板を保持する基板ホルダー
と、当該基板を所定温度に加熱する加熱手段と、加熱さ
れた基板の表面に原料ガスを供給する原料ガス供給系と
を備え、基板の表面又は表面近傍における化学反応を利
用して当該表面に所定の薄膜を作成する化学蒸着装置に
おいて、 前記原料ガス供給系は、基板の表面に沿って原料ガスが
流れるように供給するものであるとともに、原料ガスの
流れの速度が実質的にゼロとみなせる基板の表面の近傍
の領域である中間層の厚さが、ほぼ一定であるか又は流
れの向きに徐々にもしくは段階的に薄くなるように供給
するものであることを特徴とする化学蒸着装置。 - 【請求項２】 排気系を備えた真空容器と、真空容器内
の所定の位置に処理する基板を保持する基板ホルダー
と、当該基板を所定温度に加熱する加熱手段と、加熱さ
れた基板の表面に原料ガスを供給する原料ガス供給系と
を備え、基板の表面又は表面近傍における化学反応を利
用して当該表面に所定の薄膜を作成する化学蒸着装置に
おいて、 前記原料ガス供給系は、前記基板ホルダーに保持された
基板に対向するようにして真空容器内に配置されたガス
導入ガイドを有し、このガス導入ガイドは、中央にガス
導入口を有してこのガス導入口が基板の中心と同軸上に
なる位置に配置されているとともに、ガス導入用の配管
がガス導入口に連通されており、さらに、ガス導入ガイ
ドは、ガス導入口の周縁から周辺にいくに従って徐々に
又は段階的に基板との距離が狭くなる形状を有している
ことを特徴とする化学蒸着装置。 - 【請求項３】 前記ガス導入ガイドは、そのガス導入ガ
イドの基板に対向した面が、基板の中心と同軸上の円錐
形の斜面の一部を成す形状であることを特徴とする請求
項２記載の化学蒸着装置。 - 【請求項４】 前記ガス導入ガイドは、そのガス導入ガ
イドの基板に対向した面が、当該面の任意の点の中心軸
からの距離をｒ、その点における基板との離間距離をｈ
としたとき、ｒとｈの積がｒの大きさにかかわらずほぼ
一定である双曲線を基板の中心と同軸上の回転軸の回り
に回転させて得られる回転双曲面であることを特徴とす
る請求項２記載の化学蒸着装置。 - 【請求項５】 前記ガス導入ガイドは、そのガス導入ガ
イドの基板に対向した面が、当該面の任意の点の中心軸
からの距離をｒ、その点における基板との離間距離をｈ
としたとき、ｒとｈの積がｒが大きくなるつれて小さく
なる曲線を基板の中心と同軸上の回転軸の回りに回転さ
せて得られる回転曲面であることを特徴とする請求項２
記載の化学蒸着装置。 - 【請求項６】 前記ガス導入ガイドの前記基板に対向し
た面の大きさは、当該基板の表面より大きいことを特徴
とする請求項２，３，４又は５記載の化学蒸着装置。 - 【請求項７】 前記原料ガス供給系は、常温常圧で液体
である原料を使用するものであり、当該原料を気化させ
る気化器を備えていることを特徴とする請求項２，３，
４，５又は６記載の化学蒸着装置。 - 【請求項８】 前記ガス導入ガイドには、その表面に薄
膜が堆積しないようにする温度調整機構が設けられてい
ることを特徴とする請求項２，３，４，５，６又は７記
載の化学蒸着装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23151396A JP3901252B2 (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 化学蒸着装置 |
| TW086105537A TW399103B (en) | 1996-08-13 | 1997-04-28 | Chemical vapor deposition apparatus |
| KR1019970018381A KR100272848B1 (ko) | 1996-08-13 | 1997-05-13 | 화학증착장치 |
| US08/905,766 US6143077A (en) | 1996-08-13 | 1997-08-04 | Chemical vapor deposition apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23151396A JP3901252B2 (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 化学蒸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1060650A true JPH1060650A (ja) | 1998-03-03 |
| JP3901252B2 JP3901252B2 (ja) | 2007-04-04 |
Family
ID=16924672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23151396A Expired - Lifetime JP3901252B2 (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | 化学蒸着装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6143077A (ja) |
| JP (1) | JP3901252B2 (ja) |
| KR (1) | KR100272848B1 (ja) |
| TW (1) | TW399103B (ja) |
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| JP2019019391A (ja) * | 2017-07-19 | 2019-02-07 | 株式会社アルバック | 成膜装置 |
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