特許 6596435 シャワーヘッド及び成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6596435

(24)【登録日】2019年10月4日

(45)【発行日】2019年10月23日

(54)【発明の名称】シャワーヘッド及び成膜装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/455 20060101AFI20191010BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20191010BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20191010BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/455

   H01L21/205

   H01L21/302 101G

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-548820(P2016-548820)

(86)(22)【出願日】2015年8月31日

(86)【国際出願番号】JP2015074703

(87)【国際公開番号】WO2016043033

(87)【国際公開日】20160324

【審査請求日】2018年5月30日

(31)【優先権主張番号】特願2014-188689(P2014-188689)

(32)【優先日】2014年9月17日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122507

【弁理士】

【氏名又は名称】柏岡 潤二

(72)【発明者】

【氏名】飯塚 洋二

【審査官】 末松 佳記

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−２９１３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９４２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５７０４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２１２７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２７７７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０８４６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成膜装置用のシャワーヘッドであって、
厚さ方向に沿って延びる複数のガス噴射孔が形成されたガス噴射プレートと、
共通の流路から前記複数のガス噴射孔の少なくとも幾つかにガスを導くための複数の流路であり、前記共通の流路に接続される一端及び他端を有する、該複数の流路を提供するガス供給部と、を備え、
前記複数の流路のうちの任意の二つの流路であり、一方の流路の一端の配置位置と他端の配置位置との第１の直線距離が、他方の流路の一端の配置位置と他端の配置位置との第２の直線距離よりも短い、該二つの流路は、前記一方の流路の長さと前記第１の直線距離との差異が、前記他方の流路の長さと前記第２の直線距離との差異よりも大きい関係を有し、
前記ガス供給部は、前記複数の流路を提供する複数の配管を有し、該複数の配管は、可撓性を有する、シャワーヘッド。

【請求項2】

前記ガス供給部は、前記複数の流路のうち少なくとも１つの流路の他端を、前記複数のガス噴射孔のうち少なくとも幾つかのガス噴射孔に接続する分岐流路を更に提供する、請求項１に記載のシャワーヘッド。

【請求項3】

成膜装置用のシャワーヘッドであって、
厚さ方向に沿って延びる複数のガス噴射孔が形成されたガス噴射プレートと、
共通の流路から前記複数のガス噴射孔の少なくとも幾つかにガスを導くための複数の流路であり、前記共通の流路に接続される一端及び他端を有する、該複数の流路を提供するガス供給部と、を備え、
前記複数の流路のうちの任意の二つの流路であり、一方の流路の一端の配置位置と他端の配置位置との第１の直線距離が、他方の流路の一端の配置位置と他端の配置位置との第２の直線距離よりも短い、該二つの流路は、前記一方の流路の長さと前記第１の直線距離との差異が、前記他方の流路の長さと前記第２の直線距離との差異よりも大きい関係を有し、
前記ガス供給部は、別の共通の流路から前記複数のガス噴射孔の少なくとも幾つかにガスを導くための複数の別の流路であり、前記別の共通の流路に接続される一端及び他端を有する、該複数の別の流路を更に提供し、
前記複数の別の流路のうちの任意の二つの別の流路であり、一方の別の流路の一端の配置位置と他端の配置位置との第３の直線距離が、他方の別の流路の一端の配置位置と他端の配置位置との第４の直線距離よりも短い、該二つの別の流路は、前記一方の別の流路の長さと前記第３の直線距離との差異が、前記他方の別の流路の長さと前記第４の直線距離との差異よりも大きい関係を有する、シャワーヘッド。

【請求項4】

前記ガス供給部は、前記複数の流路のうち少なくとも１つの流路の他端を、前記複数のガス噴射孔のうち少なくとも幾つかのガス噴射孔に接続する分岐流路を更に提供する、請求項３に記載のシャワーヘッド。

【請求項5】

前記ガス供給部は、複数の空洞が形成されたブロック状の部材を有し、該複数の空洞が前記複数の流路を構成する、請求項３又は４に記載のシャワーヘッド。

【請求項6】

前記ブロック状の部材は、３Ｄプリンタを用いて形成されている、請求項５に記載のシャワーヘッド。

【請求項7】

前記複数のガス噴射孔は、前記ガス噴射プレートの厚さ方向に直交する第１の方向、及び、前記厚さ方向及び前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列されており、
前記複数の流路の他端、及び、前記複数の別の流路の他端は、前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれにおいて、前記複数のガス噴射孔に交互に接続されている、請求項３〜６の何れか一項に記載のシャワーヘッド。

【請求項8】

前記ガス噴射プレートは、円盤形状を有しており、
前記複数のガス噴射孔は、前記厚さ方向から見て、前記ガス噴射プレートの周方向及び径方向に沿って配列されており、
前記複数の流路の他端、及び、前記複数の別の流路の他端は、前記周方向及び前記径方向のそれぞれにおいて、前記複数のガス噴射孔に交互に接続されている、請求項３〜６の何れか一項に記載のシャワーヘッド。

【請求項9】

請求項１〜８の何れか一項に記載のシャワーヘッドを備える、成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、シャワーヘッド及び成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスや液晶表示デバイスといった電子デバイスの製造においては、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＡＬＤ法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）といった成膜法を用いて被処理体上に薄膜を形成することがある。これらの成膜法では、被処理体の面内において均一な薄膜を形成することが求められる。被処理体の面内で均一な薄膜を形成するために、成膜用のガスを被処理体にシャワー状に吐出するシャワーヘッドを備えた成膜装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１〜４には、シャワーヘッドを備える成膜装置が記載されている。特許文献１〜４の成膜装置は、処理容器、載置台、及びシャワーヘッドを備えている。処理容器は、その内側に被処理体を処理する処理空間を画成している。載置台は、処理容器内に設けられており、被処理体を載置する。シャワーヘッドは、載置台の上方に設けられており、載置台上に載置された被処理体に向けて成膜用のガスを供給する。

【0004】

また、特許文献１〜４に記載のシャワーヘッドの内部には、ガス拡散室が形成されている。このガス拡散室は、その内部でガス源から供給される成膜用のガスを拡散する。このガス拡散室には、処理空間に向けて開口する複数のガス噴射孔が連通している。これらのシャワーヘッドは、ガス源から供給されたガスをガス拡散室内で拡散させ、拡散させた処理ガスをガス噴射孔を介して被処理体に向けて噴射する。しかし、ガス拡散室を内部に有するシャワーヘッドでは、ガス種を切り替える際にガスがガス拡散室内に滞留し、シャワーヘッド内の処理ガスを適切に排出（パージ）できないことがある。その結果、異なる種類のガスが混合し、被処理体にパーティクルが形成される恐れがある。

【0005】

特許文献５には、シャワーヘッド内のガスを適切に排出することを可能とするシャワーヘッドが記載されている。このシャワーヘッドは、その一端が複数のガス噴射孔に個別に接続される複数の細管を備えている。複数の細管の他端は、ガス供給通路に接続されている。この特許文献５に記載のシャワーヘッドは、内部にガスが淀む空間を形成しないようにすることで、短時間でシャワーヘッド内のガスの置換を可能にする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０１３／０１５２８１号

【特許文献2】特表２００９−５２４２４４号公報

【特許文献3】特開２００７−２７４９０号公報

【特許文献4】特開２００８−２９７５９７号公報

【特許文献5】特開２００４−２７７７７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献５のシャワーヘッドでは、複数のガス噴射孔から吐出されるガスの流量は、ガス噴射孔の形成位置によって異なる。吐出されるガスの流量がガス噴射孔の形成位置によって異なる場合には、被処理体の面内の位置によって成膜される膜の厚さが異なってしまい、成膜の面内均一性が悪化する。

【0008】

したがって、本技術分野では、複数のガス噴射孔から吐出するガスの流量の差異を低減することが要請されている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

一側面においては、成膜装置用のシャワーヘッドが提供される。このシャワーヘッドは、厚さ方向に沿って延びる複数のガス噴射孔が形成されたガス噴射プレートと、共通の流路から複数のガス噴射孔の少なくとも幾つかにガスを導くための複数の流路であり、共通の流路に接続される一端及び他端を有する、該複数の流路を提供するガス供給部と、を備える。複数の流路のうちの任意の二つの流路であり、一方の流路の一端の配置位置と他端の配置位置との第１の直線距離が、他方の流路の一端の配置位置と他端の配置位置との第２の直線距離よりも短い、該二つの流路は、一方の流路の長さと第１の直線距離との差異が、他方の流路の長さと第２の直線距離との差異よりも大きい関係を有する。

【0010】

一側面に係るシャワーヘッドでは、任意の二つの流路のうち一方の流路の他端は、共通の流路の接続位置に対して第１の直線距離で離間している。他方の流路の他端は、共通の流路の接続位置に対して第２の直線距離で離間している。このような構成を有するシャワーヘッドにおいて、一方の流路及び他方の流路が、それぞれの一端と他端との間で直線的に設けられていると、各流路の長さに差異が生じるので、二つの流路のコンダクタンスに差異が生じる。これに対し、一側面に係るシャワーヘッドでは、一方の流路の長さと第１の直線距離との差異が、他方の流路の長さと第２の直線距離との差異よりも大きい関係を有するので、一方の流路と他方の流路との間の長さの差異が小さくなる。このため、各流路のコンダクタンスの差異が小さくなり、その結果、複数のガス噴射孔から吐出するガスの流量の差異を低減することができる。

【0011】

一形態では、ガス供給部は、複数の流路のうち少なくとも１つの流路の他端を、複数のガス噴射孔のうち少なくとも幾つかのガス噴射孔に接続する分岐流路を更に提供してもよい。このような構成によれば、前記複数の流路の数を減らすことができるので、シャワーヘッドを小型化することができる。

【0012】

一形態では、ガス供給部は、複数の流路を提供する複数の配管を有し、該複数の配管は、可撓性を有していてもよい。また、一形態では、ガス供給部は、複数の空洞が形成されたブロック状の部材を有し、該複数の空洞が複数の流路を構成していてもよい。ブロック状の部材に形成された複数の空洞が複数の流路を構成するようにした場合には、シャワーヘッドの部品数を減らすことができる。また、一形態では、ブロック状の部材は、３Ｄプリンタを用いて形成されていてもよい。これにより、複雑な形状を有するブロック状の部材を形成することが可能になる。

【0013】

一形態では、ガス供給部は、別の共通の流路から複数のガス噴射孔の少なくとも幾つかにガスを導くための複数の別の流路であり、別の共通の流路に接続される一端及び他端を有する、該複数の別の流路を更に提供し、複数の別の流路のうちの任意の二つの別の流路であり、一方の別の流路の一端の配置位置と他端の配置位置との第３の直線距離が、他方の別の流路の一端の配置位置と他端の配置位置との第４の直線距離よりも短い、該二つの別の流路は、一方の別の流路の長さと第３の直線距離との差異が、他方の別の流路の長さと第４の直線距離との差異よりも大きい関係を有していてもよい。本形態によれば、共通の流路から供給されるガスと別の共通の流路から供給されるガスが混合することを確実に防止することができる。

【0014】

一形態では、複数のガス噴射孔は、ガス噴射プレートの厚さ方向に直交する第１の方向、及び、厚さ方向及び第１の方向に直交する第２の方向に沿って配列されており、複数の流路の他端、及び、複数の別の流路の他端は、第１の方向及び第２の方向のそれぞれにおいて、複数のガス噴射孔に交互に接続されていてもよい。本形態によれば、複数の流路の他端、及び、複数の別の流路の他端が、第１の方向及び第２の方向のそれぞれにおいて、複数のガス噴射孔に交互に接続されているので、共通の流路からのガス、及び、別の共通の流路からのガスをガス噴射プレートの下方に向けて均一に噴射することが可能となる。また、一形態では、ガス噴射プレートは、円盤形状を有しており、複数のガス噴射孔は、厚さ方向から見て、ガス噴射プレートの周方向及び径方向に沿って配列されており、複数の流路の他端、及び、複数の別の流路の他端は、周方向及び径方向のそれぞれにおいて、複数のガス噴射孔に交互に接続されていてもよい。

【0015】

本発明の別の一側面に係る成膜装置は、上述したシャワーヘッドを備える。

【発明の効果】

【0016】

本発明の一側面及び実施形態によれば、複数のガス噴射孔から吐出するガスの流量の差異を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】一実施形態に係る成膜装置の構成を示す概略断面図である。

【図2】一実施形態に係るシャワーヘッドを示す概略断面図である。

【図3】ガス噴射プレートの斜視図である。

【図4】図２の複数の配管のうち任意の二つの配管を抜き出して示した概略断面図である。

【図5】（ａ）は貯留部に供給されるガスの流量を示すタイムチャートであり、（ｂ）は第１のガス噴射孔及び第２のガス噴射孔から噴射されるガスのタイミングを示す図である。

【図6】別の実施形態に係るシャワーヘッドを示す概略断面図である。

【図7】更に別の実施形態に係るシャワーヘッドを示す概略断面図である。

【図8】更に別の実施形態に係るシャワーヘッドを示す概略断面図である。

【図9】更に別の実施形態に係るシャワーヘッドを示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととし、同一又は相当の部分に対する重複した説明は省略する。

【0019】

まず、一実施形態に係る成膜装置について説明する。図１は、一実施形態の成膜装置を概略的に示す図である。図１には、成膜装置１０の断面構造が概略的に示されている。成膜装置１０は、ＡＬＤ法を用いて被処理体上に薄膜を形成する装置である。

【0020】

成膜装置１０、略円筒状の処理容器１２を備えている。処理容器１２は、側壁１２ａ、底壁１２ｂ、及び上壁１２ｃを含んでおり、その内部に処理空間Ｓを画成している。側壁１２ａは、円筒形状を有しており、軸線Ｚ方向に沿って延在している。底壁１２ｂ及び上壁１２ｃは、それぞれ側壁１２ａの下端側及び上端側に設けられている。処理容器１２は、例えば、アルミニウムから構成されている。

【0021】

処理容器１２の底壁１２ｂには排気孔１２ｄを有する排気管２４が設けられている。排気管２４は、排気装置２６に接続されている。排気装置２６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有している。排気装置２６により、処理容器１２内の処理空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。また、処理容器１２内の側壁１２ａには、被処理体Ｗの搬入出口１２ｇが設けられており、この搬入出口１２ｇには、当該搬入出口１２ｇを開閉するゲートバルブ２８が設けられている。

【0022】

処理容器１２内には、載置台１４が配置されている。載置台１４は、略円盤形状を有しており、その中心軸線が軸線Ｚと一致するように設けられている。載置台１４上には、被処理体Ｗが載置される。載置台１４は、Ｚ軸回りに回転可能に支持軸１８に軸支されている。支持軸１８は、載置台１４の下方においてＺ軸方向に延在している。支持軸１８の下端には、駆動機構２０が接続されている。駆動機構２０は、後述する制御部Ｃｎｔから制御信号を受信し、制御信号に応じた回転速度で支持軸１８を軸回りに回転させる。

【0023】

また、載置台１４の内部には、ヒータ１６が設けられている。このヒータ１６は、ヒータ電源２２に接続されており、ヒータ電源２２から供給される電力により熱を発生して、被処理体Ｗを加熱する。

【0024】

処理容器１２の上部には、シャワーヘッド３０が設けられている。以下、図１と共に、図２、３を参照してシャワーヘッド３０について説明する。図２は、一実施形態のシャワーヘッドを概略的に示す断面図である。一実施形態のシャワーヘッドは、ガス源から供給されたガスを被処理体Ｗに向けてシャワー状に噴射する。シャワーヘッド３０は、ガス噴射プレート３２、複数の配管３６及び貯留部３８を含んでいる。

【0025】

ガス噴射プレート３２は、その中心軸線が軸線Ｚと一致するように設けられており、処理空間Ｓを介して載置台１４と対面するように配置されている。図３は、ガス噴射プレート３２の一例を示す斜視図である。ガス噴射プレート３２は、略円盤形状を有しており、その全面に厚さ方向に沿って延びる複数のガス噴射孔３４が形成されている。複数のガス噴射孔３４は、ガス噴射プレート３２の面内において互いに直交するＸ方向（第１の方向）及びＹ方向（第２の方向）に沿って２次元状に配列されている。すなわち、複数のガス噴射孔３４は、ガス噴射プレート３２の厚さ方向に直交するＸ方向、及び、厚さ方向及びＸ方向に直交するＹ方向に沿って配列されている。

【0026】

貯留部３８は、処理容器１２の上壁１２ｃに設けられている。貯留部３８は、例えば両端が閉蓋された管体であり、その内部にガスを拡散させるための空間を画成している。貯留部３８には、貯留部３８の内部空間に連通するように、ガス供給路３９ａ、３９ｂ、３９ｃの一端が接続されている。ガス供給路３９ａの他端は、流量制御器Ｍ１及びバルブＶ１を介してガスソースＧＳ１に接続されている。ガス供給路３９ｂの他端は、流量制御器Ｍ２及びバルブＶ２を介してガスソースＧＳ２に接続されている。ガス供給路３９ｃの他端は、流量制御器Ｍ３及びバルブＶ３を介してガスソースＧＳ３に接続されている。

【0027】

ガスソースＧＳ１、ＧＳ２、ＧＳ３は、それぞれ薄膜形成用の原料ガス、薄膜改質用の改質ガス、パージガスのガス源である。パージガスは、シャワーヘッド３０内に残留するガスを外部に排出するためのガスであり、例えば水素ガスや窒素ガスである。バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、それぞれガスソースＧＳ１、ＧＳ２、ＧＳ３からのガスの供給及び供給停止を切り替える。流量制御器Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３は、例えば、マスフローコントローラであり、それぞれガスソースＧＳ１、ＧＳ２、ＧＳ３からのガスの流量を調整する。貯留部３８は、ガスソースＧＳ１、ＧＳ２、ＧＳ３から供給されるガスをその内部空間で拡散し、拡散したガスを複数の配管３６の各々に分配する共通の流路として機能する。

【0028】

複数の配管３６は、一端Ｅ１及び他端Ｅ２を有している。複数の配管３６の一端Ｅ１は、貯留部３８の内部空間に連通するように貯留部３８に接続されている。複数の配管３６の他端Ｅ２は、ガス噴射プレート３２の複数のガス噴射孔３４にそれぞれ接続されている。複数の配管３６は、可撓性を有する配管であり、例えばテフロン（登録商標）から構成されている。また、複数の配管３６は、屈曲成形したステンレス製の管であってもよい。なお、複数の配管３６は、略同一の内径を有し得る。これら複数の配管３６は、ガスソースＧＳ１〜ＧＳ３から貯留部３８に導入されたガスを複数のガス噴射孔３４のそれぞれに個別に導くための複数の流路を提供する。複数の配管３６は、貯留部３８から複数のガス噴射孔３４にガスを導くためのガス供給部として機能する。

【0029】

複数の配管３６の各々は、ガス噴射プレート３２と貯留部３８との間で屈曲した状態で配置されている。すなわち、複数の配管３６の各々は、その一端Ｅ１と他端Ｅ２との間の直線距離よりも長い管路長を有している。以下、複数の配管３６のうちの任意の二つの配管に着目して、複数の配管３６同士の関係性について説明する。

【0030】

図４は、図２に示すシャワーヘッド３０の複数の配管３６のうち、任意の二つの配管である第１の配管３６ａ及び第２の配管３６ｂを抜き出して図示した概略断面図である。第１の配管３６ａは、一端Ｅ１が貯留部３８に接続され、他端Ｅ２がガス噴射孔３４ａに接続されている。第２の配管３６ｂは、一端Ｅ１が貯留部３８に接続され、他端Ｅ２がガス噴射孔３４ｂに接続されている。ガス噴射孔３４ａは、ガス噴射孔３４ｂよりも貯留部３８に近い位置に形成されている。すなわち、第１の配管３６ａの一端Ｅ１の配置位置と第１の配管３６ａの他端Ｅ２の配置位置との第１の直線距離ＬＤ１は、第２の配管３６ｂの一端Ｅ１の配置位置と第２の配管３６ｂの他端Ｅ２の配置位置との第２の直線距離ＬＤ２よりも小さい関係を有している。つまり、第１の直線距離ＬＤ１と第２の直線距離ＬＤ２とは互いに異なっている。

【0031】

第１の配管３６ａ及び第２の配管３６ｂは、それぞれ第１の直線距離ＬＤ１、及び、第２の直線距離ＬＤ２よりも長い長さを有している。貯留部３８とガス噴射孔３４ａとを結ぶ仮想的な直線、すなわち第１の配管３６ａの一端Ｅ１の配置位置と他端Ｅ２の配置位置とを結ぶ仮想的な直線を直線ＳＬ１とすると、第１の配管３６ａは、貯留部３８の接続位置から直線ＳＬ１から離れる方向に延び、その途中位置で折り返して直線ＳＬ１に近づく方向に延びてガス噴射孔３４ａに接続する。同様に、貯留部３８とガス噴射孔３４ｂとを結ぶ仮想的な直線、すなわち第２の配管３６ｂの一端Ｅ１の配置位置と他端Ｅ２の配置位置とを結ぶ仮想的な直線を直線ＳＬ２とすると、第２の配管３６ｂは、貯留部３８の接続位置から直線ＳＬ２から離れる方向に延び、その途中位置で折り返して直線ＳＬ２に近づく方向に延びてガス噴射孔３４ｂに接続する。

【0032】

ここで、第１の配管３６ａの長さ、すなわち第１の配管３６ａが提供する流路の長さと第１の直線距離ＬＤ１との差異は、第２の配管３６ｂの長さ、すなわち第２の配管３６ｂが提供する流路の長さと第２の直線距離ＬＤ２との差異よりも大きい関係を有する。すなわち、貯留部３８とガス噴射孔３４との間の直線距離と、対応する流路の長さとの差異を流路の余長とすると、第１の配管３６ａが提供する流路の余長は、第２の配管３６ｂが提供する流路の余長はよりも大きい。かかる関係性を有することにより、第１の配管３６ａが提供する流路と第２の配管３６ｂが提供する流路との間の長さの差異を低減することができるので、各流路のコンダクタンスの差異を小さくすることができる。その結果、複数のガス噴射孔３４から吐出されるガスの流量の差異を低減することが可能となる。一実施形態では、複数の配管３６は、互いに同じ長さを有していてもよい。

【0033】

図１に戻り、一実施形態においては、成膜装置１０は、制御部Ｃｎｔを更に備え得る。この制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、成膜装置１０の各部を制御する。具体的に、制御部Ｃｎｔは、バルブＶ１〜Ｖ３、流量制御器Ｍ１〜Ｍ３、ヒータ電源２２、及び排気装置２６に接続されている。

【0034】

制御部Ｃｎｔは、入力されたレシピに基づくプログラムに従って動作し、制御信号を送出する。制御部Ｃｎｔからの制御信号により、ガスソースから供給されるガスの選択及び流量、ヒータ電源２２の電力供給、排気装置２６の排気を制御することが可能である。

【0035】

次に、一実施形態の成膜装置の動作と共に、この成膜装置の作用効果について説明する。図５（ａ）は、ガスソースＧＳ１、ＧＳ２、ＧＳ３から貯留部３８に供給されるガスの流量を示すタイムチャートである。被処理体Ｗ上に薄膜を形成する場合には、まず時刻ｔ１においてガスソースＧＳ１から貯留部３８に原料ガスが供給される。貯留部３８に供給された原料ガスは、複数の配管３６及び複数のガス噴射孔３４を介して被処理体Ｗに向けて吐出される。被処理体Ｗに向けて吐出された原料ガスは、ヒータ１６によって生じた熱により分解され、原料ガスに由来する薄膜を被処理体上に形成する。

【0036】

次いで、時刻ｔ２において、原料ガスの供給が停止されると共に、ガスソースＧＳ３からパージガスが貯留部３８に供給される。貯留部３８に供給されたパージガスは、貯留部３８及び複数の配管３６内に残留する原料ガスを複数のガス噴射孔３４を介して処理空間Ｓに押し出す。処理空間Ｓに押し出された原料ガスは、排気孔１２ｄを介して成膜装置１０の外部に排出される。次いで、時刻ｔ３においては、パージガスの供給が停止されると共に、改質ガスが貯留部３８に供給される。貯留部３８に供給された改質ガスは、複数の配管３６及び複数のガス噴射孔３４を介して被処理体Ｗに向けて吐出される。吐出された改質ガスは、被処理体Ｗ上に形成された薄膜を改質する。次いで、時刻ｔ４においては、改質ガスの供給が停止されると共に、ガスソースＧＳ３からパージガスが貯留部３８に供給される。貯留部３８に供給されたパージガスは、貯留部３８及び複数の配管３６内に残留する改質ガスを複数のガス噴射孔３４を介して処理空間Ｓに押し出す。処理空間Ｓに押し出された改質ガスは、排気孔１２ｄを介して成膜装置１０の外部に排出される。その後、時刻ｔ１〜ｔ４で行われた動作と同様の動作を繰り返すことによって被処理体上に所望の膜厚の薄膜が形成される。

【0037】

図５（ｂ）は、複数のガス噴射孔３４のうち、任意の二つのガス噴射孔である第１のガス噴射孔及び第２のガス噴射孔から噴射されるガスのタイミングを示している。一実施形態のシャワーヘッドにおいては、複数の配管３６によって提供される複数の流路のコンダクタンスの差異が低減されている。これにより、図５（ｂ）に示すように、第１のガス噴射孔及び第２のガス噴射孔においてガスの噴射の時間的差異が低減される。よって、処理空間Ｓに供給される各種ガスの切り替えのタイミングを、複数のガス噴射孔３４において略等しくすることが可能となる。

【0038】

ガスの噴射に時間的な差異がある場合には、相対的に噴射が遅いガス噴射孔から噴射されたガスが他のガス噴射孔を介してシャワーヘッド内に逆流することで、原料ガスと改質ガスとが混合する恐れがある。原料ガス及び改質ガスが混合すると、被処理体にパーティクルが形成される原因となる。これに対し、シャワーヘッド３０によれば、第１のガス噴射孔及び第２のガス噴射孔においてガスの噴射の時間的差異が低減されるので、原料ガス及び改質ガスの切り替えを行う場合に、何れの流路においても略同時にガスの置換が行われる。その結果、すべてのガス噴射孔において同時にガスの供給及び供給の停止を切り替えることが可能となり、原料ガスと改質ガスとが混合することを防止することができる。また、シャワーヘッド３０によれば、複数の配管３６のコンダクタンスの差異が低減されているので、貯留部３８に供給されたガスを複数の配管３６に均等に分配することが可能となる。したがって、複数のガス噴射孔３４から噴射されるガスの流量の差異を低減することができ、その結果、被処理体Ｗの面内均一性の悪化を抑制することができる。

【0039】

次に、別の実施形態に係るシャワーヘッドについて説明する。

【0040】

図６は、別の実施形態に係るシャワーヘッドを概略的に示す断面図である。図６に示すシャワーヘッド３０Ａは、複数の配管がその途中位置で分岐している点において、シャワーヘッド３０と異なっている。シャワーヘッド３０Ａは、複数の配管３６に代えて、複数の配管４０を有している。複数の配管４０の一端Ｅ１は貯留部３８に接続されており、その他端Ｅ２は、分岐管４０ａに接続されている。分岐管４０ａは、幾つかの分岐端を有し、各分岐端が幾つかのガス噴射孔に接続されている。すなわち、分岐管４０ａは、複数の配管４０の他端Ｅ２を少なくとも幾つかのガス噴射孔３４に接続する分岐流路を提供している。

【0041】

このシャワーヘッド３０Ａにおいても、複数の配管４０のうち任意の二つの配管は、複数の配管３６のうち任意の二つの配管と同様の関係性を有している。このため、このシャワーヘッド３０Ａにおいても、複数の配管４０が提供する複数の流路同士のコンダクタンスの差異を低減することができるので、シャワーヘッド３０と同様の効果を得ることができる。更に、シャワーヘッド３０Ａによれば、複数の配管４０の数を減らすことができるので、シャワーヘッドを小型化することが可能となる。なお、図６に示す例では、分岐管４０ａが２つの分岐端を有し、各分岐端が２つのガス噴射孔３４に接続しているが、分岐管４０ａが３つ以上の分岐端を有し、各分岐端が３つ以上のガス噴射孔３４に接続してもよい。また、複数の配管４０のうち少なくとも一つの配管の他端Ｅ２に分岐管４０ａが接続されていればよい。

【0042】

更に、別の実施形態について説明する。図７は、更に別の実施形態に係るシャワーヘッドを概略的に示す断面図である。図７に示すシャワーヘッド３０Ｂは、複数の配管３６に代えて、ガス噴射プレート３２と貯留部３８との間にブロック体４２を備えている点においてシャワーヘッド３０と異なっている。ブロック体４２は、例えば円柱形状を有しており、樹脂や金属といった材料により一体的に構成されたブロック状の部材である。

【0043】

ブロック体４２の内部には、その上面から下面までを屈曲した経路を経て貫通する小径の空洞４４が複数形成されている。これら複数の空洞４４は、その一端Ｅ１が貯留部３８内に連通しており、他端Ｅ２が複数のガス噴射孔３４にそれぞれ連通している。これらの複数の空洞４４は、貯留部３８と複数のガス噴射孔３４とを個別に接続する複数の流路を構成している。また、複数の空洞４４は、上述の複数の配管３６が提供する流路と同様の経路を通るようにブロック体４２に形成されている。このような複数の空洞４４が形成されたブロック体４２は、例えば３Ｄプリンタを用いて作製することが可能である。このシャワーヘッド３０Ｂによれば、シャワーヘッド３０と同様の効果を得ることができる。更に、複数の空洞４４が複数の流路を構成するようにすることにより、シャワーヘッドの部品数を減らすことができる。その結果、シャワーヘッドを小型化することができる。

【0044】

更に、別の実施形態について説明する。図８は、更に別の実施形態に係るシャワーヘッドを概略的に示す断面図である。図８に示すシャワーヘッド３０Ｃは、シャワーヘッド３０Ｂと同様に、ガス噴射プレート３２と貯留部３８との間にブロック体５０を備えている。しかし、シャワーヘッド３０Ｃのブロック体５０は、その内部に形成される空洞の形状がシャワーヘッド３０Ｂのブロック体４２に形成される空洞の形状とは異なっている。シャワーヘッド３０Ｃのブロック体５０の内部には、複数の空洞５２が形成されている。また、ブロック体５０の内部には、複数のガス拡散室５２ａが形成されている。複数の空洞５２の一端Ｅ１は、貯留部３８内に接続している。複数の空洞５２の他端Ｅ２は複数のガス拡散室５２ａに個別に接続している。

【0045】

ガス拡散室５２ａは、幾つかの分岐空洞５２ｂを介して幾つかのガス噴射孔３４に連通している。このシャワーヘッド３０Ｃにおいても、複数の空洞５２が提供する複数の流路同士の長さの差異を低減することができるので、シャワーヘッド３０と同様の効果を得ることができる更に、シャワーヘッド３０Ｃは、ブロック体５０の内部に複数のガス拡散室５２ａを備えているので、各々のガス拡散室の容積を小さくすることができる。その結果、シャワーヘッドの内部に単一のガス拡散室を形成する場合と比べ、ガス拡散室内におけるガスの淀みを抑制することができる。なお、図８に示す例では、ガス拡散室５２ａが２つのガス噴射孔３４と連通しているが、ガス拡散室５２ａが３つ以上のガス噴射孔３４と連通していてもよい。

【0046】

更に、別の実施形態について説明する。図９は、更に別の実施形態に係るシャワーヘッドを概略的に示す断面図である。図９に示すシャワーヘッド３０Ｄは、２つの貯留部を備え、これら２つの貯留部と複数のガス噴射孔との間を個別の複数の流路が接続している点で、図２に示すシャワーヘッド３０と異なる。シャワーヘッド３０Ｄは、貯留部３８に代えて、第１の貯留部（貯留部）６０及び第２の貯留部（別の貯留部）６２を備えている。第１の貯留部６０には、ガス供給路３９ａ、３９ｃが接続されており、ガスソースＧＳ１、ＧＳ３から原料ガス及びパージガスが供給され得る。第２の貯留部６２には、ガス供給路３９ｂ、３９ｃが接続されており、ガスソースＧＳ２、ＧＳ３から改質ガス及びパージガスが供給され得る。

【0047】

シャワーヘッド３０Ｄは、複数の配管６４及び複数の配管６６を備えている。複数の配管６４の一端Ｅ１は、第１の貯留部６０に接続されている。複数の配管６４の他端Ｅ２は、ガス噴射プレート３２にＸ方向及びＹ方向に沿った位置に形成された複数のガス噴射孔３４のうち、Ｘ方向及びＹ方向に沿って１つおきの位置に形成された幾つかのガス噴射孔３４ｃに接続されている。複数の配管６６の一端Ｅ１は、第２の貯留部６２に接続されている。複数の配管６６の他端Ｅ２は、複数のガス噴射孔３４のうち、複数の配管６４の他端Ｅ２が接続されていない１つおきの位置に形成された幾つかのガス噴射孔３４ｄに接続されている。すなわち、配管６４の他端Ｅ２及び配管６６の他端Ｅ２は、Ｘ方向及びＹ方向のそれぞれにおいて、複数のガス噴射孔３４に交互に接続されている。複数の配管６４は、個別の複数の流路を提供している。複数の配管６６は、個別の複数の別の流路を提供している。

【0048】

なお、複数の配管６４のうちの任意の二つの配管、及び、複数の配管６６のうちの任意の二つの配管は、複数の配管３６のうちの任意の二つの配管と同様の関係性を有している。すなわち、複数の配管６４のうちの任意の二つの配管６４であり、一方の配管６４の一端Ｅ１の配置位置と他端Ｅ２の配置位置との第１の直線距離が、他方の配管６４の一端Ｅ１の配置位置と他端Ｅ２の配置位置との第２の直線距離よりも短い、該二つの配管６４は、一方の配管６４の長さと第１の直線距離との差異が、他方の配管６４の長さと第２の直線距離との差異よりも大きい関係を有している。また、複数の配管６６のうちの任意の二つの別の配管６６であり、一方の配管６６の一端Ｅ１の配置位置と他端Ｅ２の配置位置との第３の直線距離が、他方の配管６６の一端Ｅ１の配置位置と他端Ｅ２の配置位置との第４の直線距離よりも短い、該二つの配管６６は、一方の配管６６の長さと第３の直線距離との差異が、他方の配管６６の長さと第４の直線距離との差異よりも大きい関係を有している。言い換えれば、第１の貯留部６０に相対的に近いガス噴射孔３４ｃに接続する一方の配管は、第１の貯留部６０に相対的に遠いガス噴射孔３４ｃに接続する他方の配管よりも大きな余長を有している。また、第２の貯留部６２に相対的に近いガス噴射孔３４ｄに接続する一方の配管は、第２の貯留部６２に相対的に遠いガス噴射孔３４ｄに接続する他方の配管よりも大きな余長を有している。このシャワーヘッド３０Ｄによっても、シャワーヘッド３０と同様の効果を得ることができる。また、シャワーヘッド３０Ｄでは、原料ガス供給用の流路と改質ガス供給用の流路とが分離しているので、原料ガス及び改質ガスが混合することを確実に防止することができる。

【0049】

以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上述した成膜装置１０は、熱ＡＬＤ装置であったが、一実施形態のシャワーヘッド３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは任意の成膜装置に採用され得る。例えば、シャワーヘッド３０、３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、プラズマＡＬＤ装置、熱ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置、プラズマエッチング装置、プラズマＡＬＥ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｅｔｃｈｉｎｇ)装置に採用されてもよい。

【0050】

また、上述した種々の実施形態は、矛盾のない範囲で組み合わせることができる。例えば、図９に示すシャワーヘッド３０Ｄが、複数の配管６４の他端Ｅ２を幾つかのガス噴射孔３４ｃに接続する分岐管、及び、複数の配管６６の他端Ｅ２を幾つかのガス噴射孔３４ｄに接続する分岐管を備えるようにしてもよい。また、また、シャワーヘッド３０Ｄが、複数の空洞が形成されたブロック状の部材を有し、これらの複数の空洞が複数の流路を構成してもよい。

【0051】

また、図９に示す実施形態では、複数のガス噴射孔３４はＸ方向及びＹ方向に沿って配列されていたが、複数のガス噴射孔３４は、ガス噴射プレートの厚さ方向から見て、当該ガス噴射プレートの周方向及び径方向に沿って配列されていてもよい。この場合には、配管６４の他端Ｅ２及び配管６６の他端Ｅ２は、ガス噴射プレートの周方向及び径方向のそれぞれにおいて、複数のガス噴射孔３４に交互に接続される構成にしてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１０…成膜装置、１２…処理容器、１４…載置台、１６…ヒータ、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ…シャワーヘッド、３２…ガス噴射プレート、３４…ガス噴射孔、３６，４０，６４，６６…配管、３８…貯留部、４２，５０…ブロック体、４４，５２…空洞、６０…第１の貯留部、６２…第２の貯留部、ＬＤ１…第１の直線距離、ＬＤ２…第２の直線距離、Ｓ…処理空間、Ｗ…被処理体、Ｚ…軸線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】