JPH10168572A - 反応ガス噴射ヘッド - Google Patents
反応ガス噴射ヘッドInfo
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- JPH10168572A JPH10168572A JP29160297A JP29160297A JPH10168572A JP H10168572 A JPH10168572 A JP H10168572A JP 29160297 A JP29160297 A JP 29160297A JP 29160297 A JP29160297 A JP 29160297A JP H10168572 A JPH10168572 A JP H10168572A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 濃度や成分の均一な混合ガスを早期反応を防
止しつつ安定した状態で基板に向けて均一に噴射するこ
とができる反応ガス噴射ヘッドを提供する。 【解決手段】 多数のガス噴射孔７４を有するノズル盤
６０と背板６２の間にガス混合空間６６を形成する噴射
ヘッド本体６８と、背板側から噴射ヘッド本体６８に接
続されてガス混合空間６６に少なくとも２種の反応ガス
を供給するガス供給配管７０とを備え、ノズル盤６０と
背板６２の間には、ガス供給配管７０からの少なくとも
２種の反応ガスを個別にガス混合空間６６の周辺部に導
くガス分配流路９０が形成されている。
止しつつ安定した状態で基板に向けて均一に噴射するこ
とができる反応ガス噴射ヘッドを提供する。 【解決手段】 多数のガス噴射孔７４を有するノズル盤
６０と背板６２の間にガス混合空間６６を形成する噴射
ヘッド本体６８と、背板側から噴射ヘッド本体６８に接
続されてガス混合空間６６に少なくとも２種の反応ガス
を供給するガス供給配管７０とを備え、ノズル盤６０と
背板６２の間には、ガス供給配管７０からの少なくとも
２種の反応ガスを個別にガス混合空間６６の周辺部に導
くガス分配流路９０が形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜気相成長装置
に用いる反応ガス噴射ヘッドに係り、特に、チタン酸バ
リウム／ストロンチウム等の高誘電体又は強誘電体薄膜
を気相成長させるのに好適な反応ガス噴射ヘッドに関す
る。
に用いる反応ガス噴射ヘッドに係り、特に、チタン酸バ
リウム／ストロンチウム等の高誘電体又は強誘電体薄膜
を気相成長させるのに好適な反応ガス噴射ヘッドに関す
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の製造のためには、
小さな面積で大容量が得られる素子が必要である。この
よう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
に替えて、誘電率が２０程度である五酸化タンタル（Ｔ
a2Ｏ5 ）薄膜、あるいは誘電率が３００程度であるチタ
ン酸バリウム（ＢaＴiＯ3 ）、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。このような金属酸化物薄膜を気相成長させる
際には、１又は複数の有機金属化合物のガス原料と酸化
ガスとを混合し、一定の温度に加熱した被成膜基板に噴
射する。
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の製造のためには、
小さな面積で大容量が得られる素子が必要である。この
よう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
に替えて、誘電率が２０程度である五酸化タンタル（Ｔ
a2Ｏ5 ）薄膜、あるいは誘電率が３００程度であるチタ
ン酸バリウム（ＢaＴiＯ3 ）、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。このような金属酸化物薄膜を気相成長させる
際には、１又は複数の有機金属化合物のガス原料と酸化
ガスとを混合し、一定の温度に加熱した被成膜基板に噴
射する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、有機金属化合
物ガスと酸化ガスの混合ガスを安定供給できる温度域は
狭く、基板へ導く途中で温度の不均一などがあるとガス
の凝縮や分解が起こりやすい。ここで、例えば混合ガス
の流路が長くなると、原料ガスと酸化ガスの混合ガスが
流路の温度変動の影響を受けやすく、基板へ到達する前
の早期反応により析出物を生成しやすくなる。このよう
に生成した析出物は、ガス放出孔を閉塞させたり、ある
いは下流に流れて基板を汚染する原因となる。
物ガスと酸化ガスの混合ガスを安定供給できる温度域は
狭く、基板へ導く途中で温度の不均一などがあるとガス
の凝縮や分解が起こりやすい。ここで、例えば混合ガス
の流路が長くなると、原料ガスと酸化ガスの混合ガスが
流路の温度変動の影響を受けやすく、基板へ到達する前
の早期反応により析出物を生成しやすくなる。このよう
に生成した析出物は、ガス放出孔を閉塞させたり、ある
いは下流に流れて基板を汚染する原因となる。
【０００４】また、原料ガスと酸化ガスの混合をノズル
を出てから行うようにした場合、ノズル穴での詰まりは
減少させることができるが、基板に至る短い過程で均一
な混合状態を得るのが難しい。充分な混合状態を得よう
とすると、ノズル穴を細かく分布させたり、基板までの
距離を大きくするなどの必要があり、装置の複雑化や肥
大化を招き、実用的でない。
を出てから行うようにした場合、ノズル穴での詰まりは
減少させることができるが、基板に至る短い過程で均一
な混合状態を得るのが難しい。充分な混合状態を得よう
とすると、ノズル穴を細かく分布させたり、基板までの
距離を大きくするなどの必要があり、装置の複雑化や肥
大化を招き、実用的でない。
【０００５】本発明は、上述した事情に鑑みて為された
もので、濃度や成分の均一な混合ガスを早期反応を防止
しつつ安定した状態で基板に向けて均一に噴射すること
ができる反応ガス噴射ヘッドを提供することを目的とす
る。
もので、濃度や成分の均一な混合ガスを早期反応を防止
しつつ安定した状態で基板に向けて均一に噴射すること
ができる反応ガス噴射ヘッドを提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明
は、多数のガス噴射孔を有するノズル盤と背板の間にガ
ス混合空間を形成する噴射ヘッド本体と、前記背板側か
ら前記噴射ヘッド本体に接続されて前記ガス混合空間に
少なくとも２種の反応ガスを供給するガス供給配管とを
備え、前記ノズル盤と背板の間には、前記ガス供給配管
からの前記少なくとも２種の反応ガスを個別に前記ガス
混合空間の周辺部に導くガス分配流路が形成されている
ことを特徴とする反応ガス噴射ヘッドである。
解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明
は、多数のガス噴射孔を有するノズル盤と背板の間にガ
ス混合空間を形成する噴射ヘッド本体と、前記背板側か
ら前記噴射ヘッド本体に接続されて前記ガス混合空間に
少なくとも２種の反応ガスを供給するガス供給配管とを
備え、前記ノズル盤と背板の間には、前記ガス供給配管
からの前記少なくとも２種の反応ガスを個別に前記ガス
混合空間の周辺部に導くガス分配流路が形成されている
ことを特徴とする反応ガス噴射ヘッドである。
【０００７】ガス分配流路の形状は、適宜のもの、例え
ば、放射状が採用され、また単に平板の間の隙間により
形成してもよい。このような構成により、少なくとも２
種の反応ガスはガス分配流路によりそれぞれ独立にガス
混合空間の周辺部まで導入され、さらにガス混合空間の
中心側へ流れる。この周辺部では各々のガスが周方向に
拡散しつつ中心に向かってほぼ１８０度向きが変わるの
で激しく流れが乱され、効率的に混合が行われる。ガス
混合空間への流入過程では、流れが円盤状空間の縁部か
ら中心に向かうと同時に混合空間へ流入したガスは、ノ
ズル盤の多数のノズル孔を通して混合ガスが順次噴出す
るため、基板へ向けての均一なガス噴射が得られる。
ば、放射状が採用され、また単に平板の間の隙間により
形成してもよい。このような構成により、少なくとも２
種の反応ガスはガス分配流路によりそれぞれ独立にガス
混合空間の周辺部まで導入され、さらにガス混合空間の
中心側へ流れる。この周辺部では各々のガスが周方向に
拡散しつつ中心に向かってほぼ１８０度向きが変わるの
で激しく流れが乱され、効率的に混合が行われる。ガス
混合空間への流入過程では、流れが円盤状空間の縁部か
ら中心に向かうと同時に混合空間へ流入したガスは、ノ
ズル盤の多数のノズル孔を通して混合ガスが順次噴出す
るため、基板へ向けての均一なガス噴射が得られる。
【０００８】請求項２に記載の発明は、前記ノズル盤と
前記背板の間には少なくとも２枚の分配板が配置され、
これらの背板及び分配板の間に前記ガス分配流路が形成
されていることを特徴とする請求項１に記載の反応ガス
噴射ヘッドである。これにより、例えば、これらの部材
に溝や突条を形成することにより、簡単な構成で任意の
形状のガス分配流路を形成することができ、単にこれら
の間の隙間をそのまま用いてもよい。また、背板と分配
板、及び分配板どうしの密着性を維持すれば、分配板と
背板の間の熱伝導を良好にし、分配板の温度を背板によ
り間接的に制御することができる。従って、内部に熱媒
体流路を形成せずにガス分配流路の温度制御を精密に行
ってガス分配流路での反応ガスの凝縮や分解を抑制する
ことができる。
前記背板の間には少なくとも２枚の分配板が配置され、
これらの背板及び分配板の間に前記ガス分配流路が形成
されていることを特徴とする請求項１に記載の反応ガス
噴射ヘッドである。これにより、例えば、これらの部材
に溝や突条を形成することにより、簡単な構成で任意の
形状のガス分配流路を形成することができ、単にこれら
の間の隙間をそのまま用いてもよい。また、背板と分配
板、及び分配板どうしの密着性を維持すれば、分配板と
背板の間の熱伝導を良好にし、分配板の温度を背板によ
り間接的に制御することができる。従って、内部に熱媒
体流路を形成せずにガス分配流路の温度制御を精密に行
ってガス分配流路での反応ガスの凝縮や分解を抑制する
ことができる。
【０００９】請求項３に記載の発明は、前記ガス混合空
間内の前記分配板と前記ノズル盤の間に、多数のガス分
散孔を有する分散板が設けられていることを特徴とする
請求項１に記載の反応ガス噴射ヘッドであり、これによ
り、ノズル盤の上流にガス分散空間が形成され、ノズル
盤面上流側でのガス混合の促進と共に圧力分布を均一化
し、これによりノズル盤から基板へ向けてのガス噴射の
均一化が図られる。
間内の前記分配板と前記ノズル盤の間に、多数のガス分
散孔を有する分散板が設けられていることを特徴とする
請求項１に記載の反応ガス噴射ヘッドであり、これによ
り、ノズル盤の上流にガス分散空間が形成され、ノズル
盤面上流側でのガス混合の促進と共に圧力分布を均一化
し、これによりノズル盤から基板へ向けてのガス噴射の
均一化が図られる。
【００１０】請求項４に記載の発明は、前記ガス混合空
間の周辺部の壁は、前記ガス分配流路出口から前記ガス
混合空間の中央部に向かうに従い内側に向かうように傾
斜していることを特徴とする請求項１に記載の反応ガス
噴射ヘッドであるので、ガス混合空間の周辺部では強い
乱流を発生させ、各々のガスが周方向に拡散しながら混
合する。更に縁部の急角度の偏向により、ガス混合空間
の中心側に向けて濃度分布の均一な一様なガスの流れを
生成することができる。
間の周辺部の壁は、前記ガス分配流路出口から前記ガス
混合空間の中央部に向かうに従い内側に向かうように傾
斜していることを特徴とする請求項１に記載の反応ガス
噴射ヘッドであるので、ガス混合空間の周辺部では強い
乱流を発生させ、各々のガスが周方向に拡散しながら混
合する。更に縁部の急角度の偏向により、ガス混合空間
の中心側に向けて濃度分布の均一な一様なガスの流れを
生成することができる。
【００１１】請求項５に記載の発明は、前記ガス分配流
路及び前記ノズル盤とを所定温度に維持するための温度
維持手段が設けられていることを特徴とする請求項１に
記載の反応ガス噴射ヘッドである。これにより、ガス分
配流路及びノズル盤の温度制御を精密に行って、その結
果、輻射や伝熱で間接的に加熱される混合空間やガス分
散板を含め、ガス分配流路及び各ノズル流路での反応ガ
スの凝縮や分解を抑制することができる。
路及び前記ノズル盤とを所定温度に維持するための温度
維持手段が設けられていることを特徴とする請求項１に
記載の反応ガス噴射ヘッドである。これにより、ガス分
配流路及びノズル盤の温度制御を精密に行って、その結
果、輻射や伝熱で間接的に加熱される混合空間やガス分
散板を含め、ガス分配流路及び各ノズル流路での反応ガ
スの凝縮や分解を抑制することができる。
【００１２】なお、前記反応ガスの流路断面積を、下流
になるに従い減少するようにしてもよい。つまり、供給
配管、ガス分配流路、ガス分散孔及び前記ガス噴射孔の
各流路断面積（の各地点での総和）をＳ1，Ｓ2，Ｓ3，
Ｓ4 とすると、 Ｓ1＞Ｓ2，Ｓ3＞Ｓ4 の関係が成立するようにする。これにより、分配板を通
してその周囲の混合空間に均一に分配させると共に、混
合空間の圧力を均一にしてガス噴射孔からのガス噴出を
均一なものにすることができる。また、上記ガス混合空
間の周辺部と上記ガス混合空間の中央部の間に周方向に
延びる狭隘部を形成してもよい。
になるに従い減少するようにしてもよい。つまり、供給
配管、ガス分配流路、ガス分散孔及び前記ガス噴射孔の
各流路断面積（の各地点での総和）をＳ1，Ｓ2，Ｓ3，
Ｓ4 とすると、 Ｓ1＞Ｓ2，Ｓ3＞Ｓ4 の関係が成立するようにする。これにより、分配板を通
してその周囲の混合空間に均一に分配させると共に、混
合空間の圧力を均一にしてガス噴射孔からのガス噴出を
均一なものにすることができる。また、上記ガス混合空
間の周辺部と上記ガス混合空間の中央部の間に周方向に
延びる狭隘部を形成してもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図１ないし図６を参照し
て、本発明の一つの実施の形態を説明する。この薄膜気
相成長装置は、成膜室１０を構成する釜状の容器本体１
２と、容器底部１４の中央に開口する筒状部１６内を昇
降可能なサセプタ（基板保持手段）１８と、容器本体１
２の頂部に取り付けられたシャワーヘッド（原料ガス噴
射ノズル）２０とを備えている。
て、本発明の一つの実施の形態を説明する。この薄膜気
相成長装置は、成膜室１０を構成する釜状の容器本体１
２と、容器底部１４の中央に開口する筒状部１６内を昇
降可能なサセプタ（基板保持手段）１８と、容器本体１
２の頂部に取り付けられたシャワーヘッド（原料ガス噴
射ノズル）２０とを備えている。
【００１４】これら容器本体１２、底部１４及び筒状部
１６とシャワーヘッド２０には、オイルのような熱媒体
を流通させる熱媒体流路２２，２４，２６，２８ａ，２
８ｃが形成され、これらの流路は外部配管３０を介し
て、ポンプ等の抽送手段３２、及びヒータ等の加熱手段
３４からなる熱媒体ユニット３６に流通している。ま
た、必要箇所を冷却するために冷却水循環ユニットが設
けられている（図示せず）。容器底部１４には、生成ガ
スを排気する排気孔３８が開口し、これは図示しない真
空ポンプに連結している。
１６とシャワーヘッド２０には、オイルのような熱媒体
を流通させる熱媒体流路２２，２４，２６，２８ａ，２
８ｃが形成され、これらの流路は外部配管３０を介し
て、ポンプ等の抽送手段３２、及びヒータ等の加熱手段
３４からなる熱媒体ユニット３６に流通している。ま
た、必要箇所を冷却するために冷却水循環ユニットが設
けられている（図示せず）。容器底部１４には、生成ガ
スを排気する排気孔３８が開口し、これは図示しない真
空ポンプに連結している。
【００１５】サセプタ１８は支持軸４０を介して成膜室
１０の下方に配置された昇降装置４２に連結され、これ
により筒状部１６の中を昇降する。筒状部１６の所定高
さには、搬送用のロボット４４を有するロボット室４６
に向かう位置に基板搬送口４８が開口しており、これは
ベローズ（通路）５０を介してロボット室４６のゲート
５２に接続されている。この基板搬送口４８にはパージ
ガス供給口５４が開口している。サセプタ１８には基板
Ｗを加熱するためのヒータ５６が設けられ、所定位置に
取り付けられた基板温度センサの検出値に基づいて該ヒ
ータ５６への電力を調整して基板温度を一定に維持する
ようにしている。
１０の下方に配置された昇降装置４２に連結され、これ
により筒状部１６の中を昇降する。筒状部１６の所定高
さには、搬送用のロボット４４を有するロボット室４６
に向かう位置に基板搬送口４８が開口しており、これは
ベローズ（通路）５０を介してロボット室４６のゲート
５２に接続されている。この基板搬送口４８にはパージ
ガス供給口５４が開口している。サセプタ１８には基板
Ｗを加熱するためのヒータ５６が設けられ、所定位置に
取り付けられた基板温度センサの検出値に基づいて該ヒ
ータ５６への電力を調整して基板温度を一定に維持する
ようにしている。
【００１６】シャワーヘッド２０は、成膜対象の基板Ｗ
に対向して配置されるノズル盤６０と背板６２及び周壁
６４によってほぼ円盤状のガス混合空間６６を形成する
噴射ヘッド本体６８と、前記背板６２側から前記噴射ヘ
ッド本体６８に接続されて前記ガス混合空間６６に少な
くとも２種の反応ガスを供給するガス供給配管７０とを
備えている。ガス供給配管７０は同軸の多重管であり、
中心にはノズル盤面に達する熱電対（温度センサ）７２
が挿入されている。
に対向して配置されるノズル盤６０と背板６２及び周壁
６４によってほぼ円盤状のガス混合空間６６を形成する
噴射ヘッド本体６８と、前記背板６２側から前記噴射ヘ
ッド本体６８に接続されて前記ガス混合空間６６に少な
くとも２種の反応ガスを供給するガス供給配管７０とを
備えている。ガス供給配管７０は同軸の多重管であり、
中心にはノズル盤面に達する熱電対（温度センサ）７２
が挿入されている。
【００１７】ノズル盤６０は、基板Ｗよりやや大きい径
に設定され、上側に延びる上記周壁６４と一体に形成さ
れており、これによりノズル盤６０の上側に凹所を形成
している。図６に示すように、ノズル盤６０には、多数
のジェットノズル形状のガス噴射孔７４を有するノズル
要素７６が装着され、上記熱媒体流路２８ａが各ノズル
要素７６を取り囲むように形成されている。２８ｂ，２
８ｂ’は各々の熱媒体のノズル盤６０への出入口であ
る。上記凹所には、以下に説明するように、複数の平板
状部材が順次装着されている。
に設定され、上側に延びる上記周壁６４と一体に形成さ
れており、これによりノズル盤６０の上側に凹所を形成
している。図６に示すように、ノズル盤６０には、多数
のジェットノズル形状のガス噴射孔７４を有するノズル
要素７６が装着され、上記熱媒体流路２８ａが各ノズル
要素７６を取り囲むように形成されている。２８ｂ，２
８ｂ’は各々の熱媒体のノズル盤６０への出入口であ
る。上記凹所には、以下に説明するように、複数の平板
状部材が順次装着されている。
【００１８】ノズル盤６０の上側には、多数のガス分散
孔７８を有する分散板８０が配置され、ノズル盤６０と
の間にガス分散空間８２が形成されている。分散板８０
の縁部には上下に延びる筒状壁８４が形成されて、上下
にガス混合空間を形成している。ガス分散孔７８は、ノ
ズル盤６０のガス噴射孔７４と互い違いになるように配
置されており、その総流路断面積Ｓ3はガス噴射孔７４
の総流路断面積Ｓ4より大きく設定されている。分散板
８０の筒状壁８４の上端に接するように背板６２が装着
され、背板６２の中央には、同軸の多重管である上記ガ
ス供給配管が挿入されている。
孔７８を有する分散板８０が配置され、ノズル盤６０と
の間にガス分散空間８２が形成されている。分散板８０
の縁部には上下に延びる筒状壁８４が形成されて、上下
にガス混合空間を形成している。ガス分散孔７８は、ノ
ズル盤６０のガス噴射孔７４と互い違いになるように配
置されており、その総流路断面積Ｓ3はガス噴射孔７４
の総流路断面積Ｓ4より大きく設定されている。分散板
８０の筒状壁８４の上端に接するように背板６２が装着
され、背板６２の中央には、同軸の多重管である上記ガ
ス供給配管が挿入されている。
【００１９】周壁６４の内面、背板６２の上面、ガス供
給配管７０の外面を覆うように外被８６が設けられ、こ
れと周壁６４の間にはシールリング８８が配されて内部
を密閉している。この外被８６と背板６２の上面及びガ
ス供給配管７０の外面の間には、図５に示すように熱媒
体流路２８ｃが形成されており、ガス供給配管７０と分
配板９２，９４とを加熱している。
給配管７０の外面を覆うように外被８６が設けられ、こ
れと周壁６４の間にはシールリング８８が配されて内部
を密閉している。この外被８６と背板６２の上面及びガ
ス供給配管７０の外面の間には、図５に示すように熱媒
体流路２８ｃが形成されており、ガス供給配管７０と分
配板９２，９４とを加熱している。
【００２０】背板６２と分散板８０の間の空間には、図
２に示すように、それぞれ上面に放射状の溝（ガス分配
流路）９０が形成された上下２枚の分配板９２，９４が
装着されている。これらの溝９０は、この例では各分配
板９２，９４において同数が周方向同位置に軸対称に形
成されている。ガス供給配管７０の外側のガス供給路９
６は上側の分配板９２と背板６２の間の溝９０に、内側
のガス供給路９８は上下の分配板９２，９４の間の溝９
０に、それぞれ分配板９２，９４の中央のガス分配凹所
１００を介して連通するようになっている。
２に示すように、それぞれ上面に放射状の溝（ガス分配
流路）９０が形成された上下２枚の分配板９２，９４が
装着されている。これらの溝９０は、この例では各分配
板９２，９４において同数が周方向同位置に軸対称に形
成されている。ガス供給配管７０の外側のガス供給路９
６は上側の分配板９２と背板６２の間の溝９０に、内側
のガス供給路９８は上下の分配板９２，９４の間の溝９
０に、それぞれ分配板９２，９４の中央のガス分配凹所
１００を介して連通するようになっている。
【００２１】分配板９２，９４の外周と分散板８０の筒
状壁８４の間には環状の第１混合空間６６ａが形成さ
れ、下側の分配板９４と分散板８０の間には円盤状の第
２混合空間６６ｂが形成され、これらの第１混合空間６
６ａと第２混合空間６６ｂがガス混合空間６６を構成し
ている。この例では、筒状壁８４の内面が分散板８０に
向かうに従い内側に向く傾斜面１０２となっており、分
配板９２，９４の溝９０から放出されたガスを混合し反
射して第２混合空間６６ｂにスムースに導くようになっ
ている。なお、上側の分配板９２と背板６２、及び分配
板９２，９４どうしは溝以外の箇所では密着しており、
背板６２との熱伝導性を良好にしている。背板６２は熱
媒体流路２８ｃにより所定の温度に維持されているの
で、分配板９２，９４の温度も原料ガスの凝縮や分解が
起きない温度に維持される。
状壁８４の間には環状の第１混合空間６６ａが形成さ
れ、下側の分配板９４と分散板８０の間には円盤状の第
２混合空間６６ｂが形成され、これらの第１混合空間６
６ａと第２混合空間６６ｂがガス混合空間６６を構成し
ている。この例では、筒状壁８４の内面が分散板８０に
向かうに従い内側に向く傾斜面１０２となっており、分
配板９２，９４の溝９０から放出されたガスを混合し反
射して第２混合空間６６ｂにスムースに導くようになっ
ている。なお、上側の分配板９２と背板６２、及び分配
板９２，９４どうしは溝以外の箇所では密着しており、
背板６２との熱伝導性を良好にしている。背板６２は熱
媒体流路２８ｃにより所定の温度に維持されているの
で、分配板９２，９４の温度も原料ガスの凝縮や分解が
起きない温度に維持される。
【００２２】このシャワーヘッドにおいては、反応ガ
ス、すなわち、原料ガスと酸化ガスの流路は、その管路
断面積が、下流に向かうに従い順次減少するように設定
されている。すなわち、ガス供給配管７０の２つの供給
路９６，９８の断面積の和Ｓ1、２つの分配板９２，９
４の溝９０の断面積の総和Ｓ2、分散板８０のガス分散
孔７８の断面積の総和Ｓ3、ノズル盤６０のガス噴射孔
７４の断面積の総和Ｓ4の間には、 Ｓ1＞Ｓ2，Ｓ3＞Ｓ4 と関係がある。これにより、これらの各流路、即ち分配
板９２，９４の各溝９０やガス分散空間でのガスの背圧
を維持して圧力変動を抑えるように制御し、ガス噴射孔
７４からの面内均一なガス噴射が得られる。
ス、すなわち、原料ガスと酸化ガスの流路は、その管路
断面積が、下流に向かうに従い順次減少するように設定
されている。すなわち、ガス供給配管７０の２つの供給
路９６，９８の断面積の和Ｓ1、２つの分配板９２，９
４の溝９０の断面積の総和Ｓ2、分散板８０のガス分散
孔７８の断面積の総和Ｓ3、ノズル盤６０のガス噴射孔
７４の断面積の総和Ｓ4の間には、 Ｓ1＞Ｓ2，Ｓ3＞Ｓ4 と関係がある。これにより、これらの各流路、即ち分配
板９２，９４の各溝９０やガス分散空間でのガスの背圧
を維持して圧力変動を抑えるように制御し、ガス噴射孔
７４からの面内均一なガス噴射が得られる。
【００２３】また、分配板９２，９４の溝の数について
は、ガス量の周方向の分布の均一性を確保するために多
く設けることが好ましいが、加工工数の点からは少ない
方が好ましい。本例では、分配板周縁部の溝９０の開口
部間隔が、周長で４５mmより小さければ全く問題がない
ことが分かっている。
は、ガス量の周方向の分布の均一性を確保するために多
く設けることが好ましいが、加工工数の点からは少ない
方が好ましい。本例では、分配板周縁部の溝９０の開口
部間隔が、周長で４５mmより小さければ全く問題がない
ことが分かっている。
【００２４】このように構成された反応ガス噴射ヘッド
の作用を説明する。反応ガス、すなわち、原料ガスと酸
化ガスは、図示しない供給源からガス供給配管７０にそ
れぞれ導入される。原料ガスは、例えば、Ｂa（ＤＰ
Ｍ）2 、Ｓr（ＤＰＭ）2 及びＴi（i−ＯＣ3Ｈ7）4 等
の有機金属化合物を溶剤に溶解したものが混合されて気
化され、Ａr等のキャリアガスに搬送させられたもので
あり、酸化ガスは、例えば、Ｏ2 ，Ｎ2Ｏ ，Ｈ2Ｏ等の
酸素含有ガス、あるいはこれにオゾナイザにより生成さ
れたオゾン（Ｏ3）を含むようにしたものである。
の作用を説明する。反応ガス、すなわち、原料ガスと酸
化ガスは、図示しない供給源からガス供給配管７０にそ
れぞれ導入される。原料ガスは、例えば、Ｂa（ＤＰ
Ｍ）2 、Ｓr（ＤＰＭ）2 及びＴi（i−ＯＣ3Ｈ7）4 等
の有機金属化合物を溶剤に溶解したものが混合されて気
化され、Ａr等のキャリアガスに搬送させられたもので
あり、酸化ガスは、例えば、Ｏ2 ，Ｎ2Ｏ ，Ｈ2Ｏ等の
酸素含有ガス、あるいはこれにオゾナイザにより生成さ
れたオゾン（Ｏ3）を含むようにしたものである。
【００２５】反応ガスは、ガス供給配管７０（本例では
原料ガスは供給路９６から、酸化ガスは供給路９８）か
ら導入され、ガス分配凹所１００、溝９０を介してそれ
ぞれ独立に環状の第１混合空間６６ａに噴射され、傾斜
面１０２に当たって偏向して円盤状の第２混合空間６６
ｂに中央に向けて流入する。原料ガスと酸化ガスは、こ
の過程で拡散・混合されるが、特に第１混合空間６６ａ
においては、溝９０の先端から周方向に広がりながら出
口が絞られた傾斜面１０２に沿って下降する複雑な流れ
となるので、流れの乱れが形成されて充分に撹拌され、
均一に混合される。
原料ガスは供給路９６から、酸化ガスは供給路９８）か
ら導入され、ガス分配凹所１００、溝９０を介してそれ
ぞれ独立に環状の第１混合空間６６ａに噴射され、傾斜
面１０２に当たって偏向して円盤状の第２混合空間６６
ｂに中央に向けて流入する。原料ガスと酸化ガスは、こ
の過程で拡散・混合されるが、特に第１混合空間６６ａ
においては、溝９０の先端から周方向に広がりながら出
口が絞られた傾斜面１０２に沿って下降する複雑な流れ
となるので、流れの乱れが形成されて充分に撹拌され、
均一に混合される。
【００２６】一方、第２混合空間６６ｂでは、ガスは周
囲から流入して中心に向かい、その過程で分散板８０の
ガス分散孔７８から順次分散空間８２に流入する。この
分散空間８２では、流量の多い周辺部では流路断面積が
大きく、流量が少ない中心部では流路断面積が小さいの
で、流れがスムースで圧力変動や乱流が生じにくい。分
散空間８２では、分散板８０及びノズル要素７６による
断面積の変化（Ｓ3＞Ｓ4）の作用によって背圧を維持
し、ほぼ均一で安定な圧力分布が達成されており、各ノ
ズル７６要素のガス噴射孔７４から均一な反応ガスの噴
射が行われる。
囲から流入して中心に向かい、その過程で分散板８０の
ガス分散孔７８から順次分散空間８２に流入する。この
分散空間８２では、流量の多い周辺部では流路断面積が
大きく、流量が少ない中心部では流路断面積が小さいの
で、流れがスムースで圧力変動や乱流が生じにくい。分
散空間８２では、分散板８０及びノズル要素７６による
断面積の変化（Ｓ3＞Ｓ4）の作用によって背圧を維持
し、ほぼ均一で安定な圧力分布が達成されており、各ノ
ズル７６要素のガス噴射孔７４から均一な反応ガスの噴
射が行われる。
【００２７】上記において、熱媒体は熱媒体ユニット３
６から熱媒体配管３０を介してノズル盤６０、周壁６
４、及び外被８６と背板６２の間の熱媒体流路２８に供
給されており、これにより各部を所定温度に維持してい
る。背板６２と上側の分配板９２、及び分配板９２，９
４どうしは溝９０以外の箇所で密着させられており、分
配板９２と背板６２及び分配板９２，９４どうしの間の
熱伝導が良好な状態になっている。従って、分配板９
２，９４の温度を背板６２により間接的に制御し、ガス
分配流路９０の温度制御を精密に行ってガス分配流路９
０での反応ガスの凝縮や分解を抑制することができる。
６から熱媒体配管３０を介してノズル盤６０、周壁６
４、及び外被８６と背板６２の間の熱媒体流路２８に供
給されており、これにより各部を所定温度に維持してい
る。背板６２と上側の分配板９２、及び分配板９２，９
４どうしは溝９０以外の箇所で密着させられており、分
配板９２と背板６２及び分配板９２，９４どうしの間の
熱伝導が良好な状態になっている。従って、分配板９
２，９４の温度を背板６２により間接的に制御し、ガス
分配流路９０の温度制御を精密に行ってガス分配流路９
０での反応ガスの凝縮や分解を抑制することができる。
【００２８】図７は、この発明の他の実施の形態を示す
ものである。この実施の形態においては、第１混合空間
６６ａと第２混合空間６６ｂの境界部に狭隘部１０４を
形成している。すなわち、同図（ａ）の実施の形態で
は、下側の分配板９４の下面縁部に周方向に延びる凸部
１０６が形成され、一方、同図（ｂ）の実施の形態で
は、分散盤８０の上面の傾斜壁１０２の下部に、周方向
に延びる凸部１０８が形成されている。狭隘部１０４の
流路断面積は、第１混合空間６６ａのそれと同じかより
小さい適宜の値を選択する。
ものである。この実施の形態においては、第１混合空間
６６ａと第２混合空間６６ｂの境界部に狭隘部１０４を
形成している。すなわち、同図（ａ）の実施の形態で
は、下側の分配板９４の下面縁部に周方向に延びる凸部
１０６が形成され、一方、同図（ｂ）の実施の形態で
は、分散盤８０の上面の傾斜壁１０２の下部に、周方向
に延びる凸部１０８が形成されている。狭隘部１０４の
流路断面積は、第１混合空間６６ａのそれと同じかより
小さい適宜の値を選択する。
【００２９】このような構成により、第１混合空間６６
ａの背圧を維持して、外周から中心へ向けた第２混合空
間６６ｂへのガスの流入を周方向で均一に制御し、第２
混合空間６６ｂにおいて均一で安定な圧力分布を形成す
ることができる。従って、分散板８０から分散空間８２
に至るガス流れの面内均一性を予め確保して、最終的に
ノズル盤６０の各噴射孔７４からのガス流れの面内均一
性を高めることができる。
ａの背圧を維持して、外周から中心へ向けた第２混合空
間６６ｂへのガスの流入を周方向で均一に制御し、第２
混合空間６６ｂにおいて均一で安定な圧力分布を形成す
ることができる。従って、分散板８０から分散空間８２
に至るガス流れの面内均一性を予め確保して、最終的に
ノズル盤６０の各噴射孔７４からのガス流れの面内均一
性を高めることができる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、少なくとも２種の反応ガスをガス分配流路によりそ
れぞれ独立にガス混合空間の周辺部まで導入してからガ
ス混合空間の中心側へ偏向させて強制的に混合しさら
に、ガス混合空間への流入過程では、流れが円盤状空間
の縁部から中心に向かうので、圧力変動や乱流の発生が
起きにくく、混合ガスの反応や分解が抑制される。従っ
て、ノズル孔より濃度や成分を均一とした反応生成物や
不純物の無い反応ガスを基板に向けて噴射して、品質の
良い成膜を安定して行なうことができ、これによって、
反応ガスの温度に対する安定条件の厳しい高誘電率の誘
電体薄膜の形成への対応も容易である。
ば、少なくとも２種の反応ガスをガス分配流路によりそ
れぞれ独立にガス混合空間の周辺部まで導入してからガ
ス混合空間の中心側へ偏向させて強制的に混合しさら
に、ガス混合空間への流入過程では、流れが円盤状空間
の縁部から中心に向かうので、圧力変動や乱流の発生が
起きにくく、混合ガスの反応や分解が抑制される。従っ
て、ノズル孔より濃度や成分を均一とした反応生成物や
不純物の無い反応ガスを基板に向けて噴射して、品質の
良い成膜を安定して行なうことができ、これによって、
反応ガスの温度に対する安定条件の厳しい高誘電率の誘
電体薄膜の形成への対応も容易である。
【図１】本発明の実施例の薄膜気相成長装置の概略を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】本発明の実施例の反応ガス噴射ヘッドの断面図
である。
である。
【図３】本発明の反応ガス噴射ヘッドを分解して示す斜
視図である。
視図である。
【図４】本発明の反応ガス噴射ヘッドの分配板を示す図
である。
である。
【図５】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図６】ノズル要素の要部断面図である。
【図７】本発明の他の実施例の反応ガス噴射ヘッドの断
面図である。
面図である。
２８ 熱媒体流路 ３６ 熱媒体ユニット ６０ ノズル盤 ６２ 背板 ６６ ガス混合空間 ６８ 噴射ヘッド本体 ７０ ガス供給配管 ７４ ガス噴射孔 ７８ ガス分散孔 ８０ 分散板 ９０ ガス分配流路 ９２，９４ 分配板 １０２ 傾斜壁 １０４ 狭隘部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 真佐雄 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内
Claims (5)
- 【請求項１】 多数のガス噴射孔を有するノズル盤と背
板の間にガス混合空間を形成する噴射ヘッド本体と、前
記背板側から前記噴射ヘッド本体に接続されて前記ガス
混合空間に少なくとも２種の反応ガスを供給するガス供
給配管とを備え、 前記ノズル盤と背板の間には、前記ガス供給配管からの
前記少なくとも２種の反応ガスを個別に前記ガス混合空
間の周辺部に導くガス分配流路が形成されていることを
特徴とする反応ガス噴射ヘッド。 - 【請求項２】 前記ノズル盤と前記背板の間には少なく
とも２枚の分配板が配置され、これらの背板及び分配板
の間に前記ガス分配流路が形成されていることを特徴と
する請求項１に記載の反応ガス噴射ヘッド。 - 【請求項３】 前記ガス混合空間内の前記分配板と前記
ノズル盤の間に、多数のガス分散孔を有する分散板が設
けられていることを特徴とする請求項１に記載の反応ガ
ス噴射ヘッド。 - 【請求項４】 前記ガス混合空間の周辺部の壁は、前記
ガス分配流路出口から前記ガス混合空間の中央部に向か
うに従い内側に向かうように傾斜していることを特徴と
する請求項１に記載の反応ガス噴射ヘッド。 - 【請求項５】 前記ガス分配流路及び前記ノズル盤とを
所定温度に維持するための温度維持手段が設けられてい
ることを特徴とする請求項１に記載の反応ガス噴射ヘッ
ド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29160297A JP3649267B2 (ja) | 1996-10-11 | 1997-10-08 | 反応ガス噴射ヘッド |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-289221 | 1996-10-11 | ||
| JP28922196 | 1996-10-11 | ||
| JP29160297A JP3649267B2 (ja) | 1996-10-11 | 1997-10-08 | 反応ガス噴射ヘッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10168572A true JPH10168572A (ja) | 1998-06-23 |
| JP3649267B2 JP3649267B2 (ja) | 2005-05-18 |
Family
ID=26557516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29160297A Expired - Fee Related JP3649267B2 (ja) | 1996-10-11 | 1997-10-08 | 反応ガス噴射ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3649267B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100421223B1 (ko) * | 2001-12-13 | 2004-03-02 | 삼성전자주식회사 | 화학 기상 반응기용 샤워헤드 |
| JP2005317958A (ja) * | 2004-04-12 | 2005-11-10 | Applied Materials Inc | 大面積プラズマ増強化学気相堆積のためのガス拡散シャワーヘッド設計 |
| JP2006203022A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-03 | Showa Shell Sekiyu Kk | 透明導電膜製膜装置及び多層透明導電膜連続製膜装置並びにその製膜方法 |
| JP2008106366A (ja) * | 2001-02-09 | 2008-05-08 | Tokyo Electron Ltd | 成膜装置 |
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| KR100931331B1 (ko) | 2007-08-24 | 2009-12-15 | 주식회사 케이씨텍 | 박막 증착장치의 분사유닛 |
| KR100967612B1 (ko) | 2008-07-09 | 2010-07-05 | 주식회사 메카로닉스 | 삼중 샤워헤드 및 이를 포함하는 원자층 증착장치 |
| WO2010140778A3 (ko) * | 2009-06-01 | 2011-03-10 | (주)피에조닉스 | 막증착 진공장비용 샤워헤드 |
| JP2017092140A (ja) * | 2015-11-05 | 2017-05-25 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | シャワープレート、気相成長装置および気相成長方法 |
| JP2018157202A (ja) * | 2017-03-15 | 2018-10-04 | 漢民科技股▲分▼有限公司 | 半導体設備に適用される着脱可能なガス噴射装置 |
| WO2022260042A1 (ja) * | 2021-06-07 | 2022-12-15 | 京セラ株式会社 | シャワープレート |
-
1997
- 1997-10-08 JP JP29160297A patent/JP3649267B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100931331B1 (ko) | 2007-08-24 | 2009-12-15 | 주식회사 케이씨텍 | 박막 증착장치의 분사유닛 |
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| JP2017092140A (ja) * | 2015-11-05 | 2017-05-25 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | シャワープレート、気相成長装置および気相成長方法 |
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