JPH11302850A - ガス噴射装置 - Google Patents

ガス噴射装置

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JPH11302850A
JPH11302850A JP12413698A JP12413698A JPH11302850A JP H11302850 A JPH11302850 A JP H11302850A JP 12413698 A JP12413698 A JP 12413698A JP 12413698 A JP12413698 A JP 12413698A JP H11302850 A JPH11302850 A JP H11302850A
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JP
Japan
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substrate
temperature
gas injection
gas
heat medium
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Pending
Application number
JP12413698A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Kamiyama
浩幸 上山
Kuniaki Horie
邦明 堀江
Yukio Fukunaga
由紀夫 福永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 噴射ヘッドの基板対向部の温度を正確に制御
し、この部分における分解あるいは凝結を防いで良好な
品質の成膜を行なうことができるガス噴射ヘッドを提供
する。 【解決手段】 成膜室10において基板支持台12に対
向して設けられ、基板対向部22に形成されたノズル孔
20より基板支持台12に保持された基板Wに向けてガ
スを噴射するガス噴射ヘッド14において、基板対向部
には、径方向に分割されたそれぞれ独立に流通熱媒体の
温度及び/又は流量を調整可能な複数の熱媒体流路2
4,26が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば液体を原料
とする薄膜気相成長装置に用いるガス噴射装置に係り、
特に、チタン酸バリウム/ストロンチウム等の高誘電率
薄膜材料を含むガスを噴射するのに好適なガス噴射装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体産業における集積回路の集
積度の向上はめざましく、現状のメガビットオーダか
ら、将来のギガビットオーダを睨んだDRAMの研究開
発が行われている。かかるDRAMの製造のために必要
な大容量素子の製造に用いる誘電体薄膜として、誘電率
が10以下であるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜、誘
電率が20程度である五酸化タンタル(Ta25)薄膜
に替わって、誘電率が300程度であるチタン酸バリウ
ム(BaTiO3)、あるいはチタン酸ストロンチウム
(SrTiO3)又はこれらの混合物であるチタン酸バリ
ウムストロンチウム等の金属酸化物薄膜材料が有望視さ
れている。
【0003】ところで、このような素材の成膜を行なう
方法として化学気相成長(CVD)が有望とされてお
り、この場合、最終的に反応槽内で原料ガスを被成膜基
板に安定的に供給する必要がある。原料ガスは気化特性
を安定化するため、常温で固体のBa(DPM)2,S
r(DPM)2などを有機溶剤(例えばTHFなど)に
溶解させたものを加熱して気化するようにしている。こ
のような高誘電体の原料ガスは、原料自体と有機溶剤の
気化温度に差があってガスを安定な状態で維持するのが
困難であり、温度が高すぎると早期に反応し、温度が低
すぎると凝結して溶剤だけが気化してしまう。
【0004】図4は、このような化学気相成長を行なう
成膜装置の例を示す概要図である。気密な成膜チャンバ
10内に基板Wを載置するステージ12が設けられ、チ
ャンバ10の上部には該基板Wに対向して複数のノズル
孔20が形成されたノズル盤22を有する噴射ヘッド1
4が設けられている。ノズル盤22が加熱された基板W
から受ける輻射熱によって昇温すると、ノズル孔20内
やノズル盤22の表面で反応が起き、詰まりやパーティ
クルの生成の原因となる。そこで、これを防止するため
に、オイル等の流通熱媒体を流通させるための媒体流路
24がノズル孔20の間を蛇行するように設けられてい
る。ノズル盤22の温度が下がりすぎると、表面に凝結
による付着物が生成するので、温度が所定範囲に入るよ
うに制御することが好ましい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ノズル盤2
2が基板Wから受ける輻射熱の密度(単位面積当たりの
熱量)は一般に中央部A1の方が大きい。特に、図4に
示すように、基板Wの加熱・支持台の基板の周囲の部分
の成膜を防止するために、石英等の熱放射性の低い素材
からなる成膜防止部材を設ける場合にはその傾向が一層
顕著になる。従って、従来のように中央部A1と周辺部
2に共通の流通熱媒体を流す場合には、中央部A1の温
度を所定の温度に合わせると、周辺部A2の温度が若干
低くなる温度偏差ができてしまう。このため、ノズル盤
22の全面を均一な温度に制御することが困難になり、
特にノズル盤22の周辺部A2に凝結性の付着物が生成
され、これがパーティクルとして成膜の質を落とすこと
があった。一方、周辺部A2の温度を所定の温度に合わ
せると、中央部A1の温度が若干高くなる温度偏差がで
きてしまう。このため、中央部A1に原料が分解または
変質した生成物が付着し、これがパーティクルの原因と
なることがあった。
【0006】この発明は、上記の課題に鑑み、噴射ヘッ
ドの基板対向部の温度を正確に制御し、この部分におけ
る分解あるいは凝結を防いで良好な品質の成膜を行なう
ことができるガス噴射ヘッドを提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、成膜室において基板支持台に対向して設けられ、基
板対向部に形成されたノズル孔より前記基板支持台に保
持された基板に向けてガスを噴射するガス噴射ヘッドに
おいて、前記基板対向部には、径方向に分割されたそれ
ぞれ独立に流通熱媒体の温度及び/又は流量を調整可能
な複数の熱媒体流路が設けられていることを特徴とする
ガス噴射装置である。
【0008】これにより、噴射ヘッドの基板対向部にそ
の径方向位置によって異なる熱負荷に応じた温度調節を
施すことができ、この部分の温度を精度良く制御するこ
とができる。従って、この部分に反応生成物や原料ガス
中の凝結成分が付着してパーティクルの発生原因となる
ことを防止することができる。
【0009】複数の熱媒体流路を流れる流通熱媒体の温
度を調整することにより、噴射ヘッドの基板対向部の異
なる熱負荷に応じた正確な温度制御ができる。また、複
数の熱媒体流路を流れる流通熱媒体の流量を調整するこ
とにより、簡単な構成で異なる熱負荷領域の温度制御が
できる。
【0010】請求項2に記載の発明は、前記基板対向部
の周辺部が、中央部分より基板に向けて突出して形成さ
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
置である。
【0011】請求項3に記載の発明は、請求項1又は2
に記載のガス噴射装置を有することを特徴とする成膜装
置である。
【0012】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の第1の実施の形
態の成膜装置を示すもので、気密な成膜チャンバ10内
に基板Wを載置するステージ12が設けられ、チャンバ
10の上部には該基板Wに対向して噴射ヘッド14がチ
ャンバの天井壁の一部を構成するように設けられてい
る。ステージ12には基板を加熱するヒータが設けら
れ、基板全面を均一に加熱するようになっている。ま
た、基板の周囲にはステージ12の表面への成膜を防止
する成膜防止部材16が設けられて、チャンバには、図
示していない基板搬送口や排気口が設けられている。
【0013】噴射ヘッド14は、内部にガス空間18を
形成する中空の円盤状容器であり、その下面には複数の
ノズル孔20が整列配置されたノズル盤22が設けら
れ、上部には原料ガスや反応ガスを供給するガス供給配
管23が接続されている。噴射ヘッド14のノズル孔2
0は基板面よりやや大きい範囲に分布して形成され、こ
れによって基板面の全面にプロセスガスの平行な下降流
を形成するようになっている。
【0014】この噴射ヘッド14には、流通熱媒体を流
通させて噴射ヘッド14を所定温度に維持するための媒
体流路が、2系統設けられている。すなわち、ノズル孔
20を含む中央部A1を通過する中央側流路24と、周
辺部A2を通過する周辺部流路26が設けられ、これら
はそれぞれ熱媒体循環配管28,30を介して個々の温
度制御ユニット32,34に連絡されている。そして、
各流路の戻り配管の所定位置に設けられた温度センサ3
6,38の出力に基づいて個別に流量や流通熱媒体温度
を制御することができるようになっている。
【0015】流通熱媒体は、噴射ヘッド14の温度調節
をするもので、例えば噴射ヘッド14の温度を基板Wよ
りも低く保つには基板Wよりも低温の媒体(冷却媒体)
を用いる。このとき、流通熱媒体の噴射ヘッド14内で
の流量を増すと、噴射ヘッド14の温度は下がる。逆に
流量を減らすと、噴射ヘッド14の温度が上がる。な
お、流通熱媒体の温度は基板Wよりも低いとは限られ
ず、温度調節の目的に応じて選択される。
【0016】この実施形態では、中央部A1は、成膜防
止材に対向する周辺部A2よりも基板Wからの輻射熱を
受ける量が多いため、中央部流路24への流通熱媒体温
度を周辺部流路26への流通熱媒体温度よりも低い温度
にするか、または流通熱媒体が冷却媒体のときは、中央
部流路24への流通熱媒体の流量を周辺部流路26への
流量よりも多くすることによって噴射ヘッド14を均一
な温度に保つようにする。
【0017】制御としては、温度センサ36,38の検
出値が目標範囲内に入るように、流通熱媒体温度又は流
通熱媒体流量のいずれか又は双方を制御するようにフィ
ードバック制御を行なう。つまり、温度が目標値より低
く許容範囲を外れている場合には、流通熱媒体温度を上
げるか、流通熱媒体が冷却媒体のときはその流量を下げ
る。一方、温度が目標値より高く許容範囲を外れている
場合には、流通熱媒体温度を下げるか、流通熱媒体が冷
却媒体のときはその流量を上げる。これにより、熱的状
況が異なる2つの領域A1,A2の温度をそれぞれ同じあ
るいは異なる所定の温度により正確に制御することがで
きる。
【0018】なお、この例では、戻り配管の流通熱媒体
温度を検出してこれを制御するようにしているが、温度
センサを噴射ヘッド内部の流路に配置しても良く、ま
た、ノズル盤の中央部及び周辺部の所定箇所に直接埋設
するようにしてもよい。また、条件が大きく変わらない
ことが分かっている場合には流量や温度を予め定めた所
定のシーケンスで制御するようにしてもよい。
【0019】図2はこの発明の第2の実施の形態を示す
もので、2つの媒体流路に流通熱媒体を供給する温度制
御ユニット32を共通とし、これの供給側で分岐した配
管28,30からそれぞれ送給用のポンプ40,42を
介して個別に流量を調整しながら各媒体流路24,26
に流通熱媒体を供給するようにしたもので、作用・効果
は第1の実施形態と同様である。この実施の形態では、
温度制御ユニットを1つのみ設ければ良いので、装置コ
ストを低下させることができる。なお、ポンプを共通と
して、各流路に向かう配管に流量調整弁を設けてこれに
よって流量を調整するようにしてもよい。
【0020】図3は、この発明の第3の実施の形態を示
すもので、この噴射ヘッド14Aにおいては、ノズル盤
22の周辺部に基板Wに向けて環状に突出する筒状部4
4が形成されており、これによってノズル孔20から噴
射されたガスの流れを規制するようにしている。この噴
射ヘッド14Aにおいては、基板対向部の周辺部A2
ある筒状部44と、ノズル孔20の周囲の中央部A1
びガス空間18を取り囲む上側部分A3の3つの領域を
それぞれ個別に温度制御する3つの系統の媒体流路4
6,48,50が設けられている。
【0021】この場合、周辺部A2はステージ12に近
い位置にあり、輻射熱を受ける量も多いので、その下面
の温度をノズル近傍の中央部A1と同じに維持するため
にはより低温の流通熱媒体を流す、あるいは流通熱媒体
が冷却媒体のときはより多くの流通熱媒体を流すことが
必要である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のガス噴
射装置によれば、噴射ヘッドの基板対向部にその熱負荷
に応じた冷却を施すことでこの部分の温度を精度良く制
御し、この部分に反応生成物や原料ガス中の凝結成分が
付着してパーティクルの発生原因となることを防止して
良好な品質の成膜を行なうことができるガス噴射ヘッド
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のガス噴射装置の第1の実施の形態の
断面図である。
【図2】この発明のガス噴射装置の第2の実施の形態の
断面図である。
【図3】この発明のガス噴射装置の第3の実施の形態の
断面図である。
【図4】従来のガス噴射装置を示す図である。
【符号の説明】
10 チャンバ 12 ステージ 14 噴射ヘッド 16 成膜防止部材 18 ガス空間 20 ノズル孔 22 ノズル盤 23 ガス供給配管 24,26 媒体流路 28,30 熱媒体循環配管 W 基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成膜室において基板支持台に対向して設
    けられ、基板対向部に形成されたノズル孔より前記基板
    支持台に保持された基板に向けてガスを噴射するガス噴
    射ヘッドにおいて、 前記基板対向部には、径方向に分割されたそれぞれ独立
    に流通熱媒体の温度及び/又は流量を調整可能な複数の
    熱媒体流路が設けられていることを特徴とするガス噴射
    装置。
  2. 【請求項2】 前記基板対向部の周辺部が、中央部分よ
    り基板に向けて突出して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. 【請求項3】 請求項1又は2に記載のガス噴射装置を
    有することを特徴とする成膜装置。
JP12413698A 1998-04-17 1998-04-17 ガス噴射装置 Pending JPH11302850A (ja)

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