特開 2023-135626 薄膜蒸着のためのガス噴射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023135626

(43)【公開日】2023-09-28

(54)【発明の名称】薄膜蒸着のためのガス噴射装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20230921BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20230921BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 B

C23C16/455

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023034723

(22)【出願日】2023-03-07

(31)【優先権主張番号】10-2022-0032189

(32)【優先日】2022-03-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】523000167

【氏名又は名称】ハンファ・コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】金 相▲ボ▼

(72)【発明者】

【氏名】金 秀雄

(72)【発明者】

【氏名】崔 承大

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030CA04

4K030CA12

4K030EA05

4K030EA06

4K030JA03

4K030LA15

5F045AA15

5F045DP03

5F045EC05

5F045EE19

5F045EF05

5F045EF11

5F045EK07

(57)【要約】

【課題】改善された流動特性および拡散性能などを確保できる、薄膜蒸着工程に用いられるガス噴射装置を提供する。
【解決手段】ガス噴射装置は、ガス供給源から提供されたプロセスガスを供給する中心ガスポートを有する供給ブロックと、供給ブロックの下部に配置され、中心ガスポートと連通されて中心から外側に分岐する分岐ダクトを有する拡散カバーと、拡散カバーの下面に設けられ、分岐ダクトと連通されてプロセスガスを噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルの下部に配置され、噴射ノズルにより噴射されたプロセスガスを均一に噴射するために上下方向に開放された複数の噴射孔を備えるシャワーヘッドを含み、拡散カバーの上面には中心ガスポートと対向して、拡散カバーの上面から下方に凹んだ凹部が形成され、凹部は中心ガスポートをカバーするベース領域とベース領域から半径方向に延びた延長領域とを含む。
【選択図】図２ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス供給源から提供されたプロセスガスを供給する中心ガスポートを有する供給ブロックと、
前記供給ブロックの下部に配置され、前記中心ガスポートと連通されて中心から外側に分岐する分岐ダクトを有する拡散カバーと、
前記拡散カバーの下面に設けられ、前記分岐ダクトと連通されて前記プロセスガスを噴射する噴射ノズルと、
前記噴射ノズルの下部に配置され、前記噴射ノズルにより噴射された前記プロセスガスを均一に噴射するために上下方向に開放された複数の噴射孔を備えるシャワーヘッドと、を含むガス噴射装置であって、
前記拡散カバーの上面には前記中心ガスポートと対向して、前記拡散カバーの上面から下方に凹んだ凹部が形成され、
前記凹部は前記中心ガスポートをカバーするベース領域と前記ベース領域から半径方向に延びた延長領域を含む、ガス噴射装置。

【請求項2】

前記ベース領域の中心には中心供給孔が貫通形成され、前記中心供給孔が前記噴射ノズルのうち中心ノズル安着部に安着する噴射ノズルと連通される、請求項１に記載のガス噴射装置。

【請求項3】

周辺供給孔が前記延長領域の互いに反対側の端部に貫通形成され、前記周辺供給孔が前記噴射ノズルのうち周辺ノズル安着部に安着する噴射ノズルと連通される、請求項２に記載のガス噴射装置。

【請求項4】

前記中心供給孔と、前記周辺供給孔のうちいずれか一つの周辺供給孔と、の間の距離に対する、前記中心ノズル安着部に安着する噴射ノズルと前記周辺ノズル安着部に安着する噴射ノズルの間の距離の比率は１．５～１．９の間である、請求項３に記載のガス噴射装置。

【請求項5】

前記周辺供給孔それぞれは前記凹部の底面および前記凹部の側壁にかかって形成される、請求項３に記載のガス噴射装置。

【請求項6】

前記凹部の側壁の高さに対する、前記周辺供給孔が前記凹部の側壁にかかった高さの比率は０．３～０．７の間である、請求項５に記載のガス噴射装置。

【請求項7】

前記中心ガスポートは２個であり、前記ベース領域は２個の前記中心ガスポートに対応する対称構造を有する、請求項１に記載のガス噴射装置。

【請求項8】

前記ベース領域で２個の前記中心ガスポートに対向する位置は側壁によって囲まれており、前記凹部の下方に貫通せず塞がれている、請求項７に記載のガス噴射装置。

【請求項9】

前記凹部は、２個の前記中心ガスポートを連結する方向に、前記凹部の底面と前記凹部の側壁とを連結する第１傾斜面を有する、請求項８に記載のガス噴射装置。

【請求項10】

前記凹部は、２個の前記中心ガスポートを連結する方向と垂直な方向に、前記凹部の底面と前記凹部の側壁とを連結する第２傾斜面を有する、請求項９に記載のガス噴射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は基板に薄膜を蒸着するか、エッチング、洗浄する基板処理装置に関し、特に、基板にガスを噴射するガス噴射装置の組み立て構造に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、基板に反応ガスを供給して薄膜を蒸着させる薄膜蒸着方法は、原子層薄膜蒸着（ＡＬＤ；Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）および化学気相蒸着（ＣＶＤ；Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などが知られている。前記原子層薄膜蒸着法は、基板に反応ガスの供給とパージとを交互に実施して基板に吸着および蒸着させる方法であり、前記化学気相蒸着法は反応ガスを同時に噴射して基板に蒸着させる方法である。

【0003】

この薄膜蒸着方法を実行する装置は、例えば内部に半導体ウエハ（以下、ウエハという）を搭載するためのヒータ部材を有するプロセスチャンバと、該当ヒータ部材と対向して設けられたウエハ表面に向かってプロセスガスの供給を実行するガス噴射装置と、を備えている。このガス噴射装置には複数種のプロセスガスが互いに混ざらないように、また、横方向に拡散してウエハ表面に均一に供給されるようにガス流路が形成されることができる。

【0004】

また、ガス噴射装置は多層の金属部品からなり、例えば３段積層して構成される。このような金属部品は、例えばボルトで互いに固定されてプロセスチャンバに取り付けられている。上面側から供給されるプロセスガスは３段の金属部品内を貫通する流路を下方に向かって流れ、下端面に形成された多数の噴射孔を経てウエハの表面全体に均一に供給される。

【0005】

しかし、一般に多層の部品で構成されるガス供給装置において、前記部品を通過するプロセスガスの流動品質や拡散性能を向上するための該当部品の具体的な形状／構造の設計に関しては多くの研究がなされていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許第９４６６４６８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする技術的課題は、薄膜蒸着工程に用いられるガス噴射装置で改善された流動特性および拡散性能などを確保できるガス噴射装置の具体的な形状／構造を提示しようとすることにある。

【0008】

本発明の技術的課題は以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないまた他の技術的課題は以下の記載から当業者に明確に理解されるものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記技術的課題を達成するための本発明の一実施形態によるガス噴射装置は、ガス供給源から提供されたプロセスガスを供給する中心ガスポートを有する供給ブロックと、前記供給ブロックの下部に配置され、前記中心ガスポートと連通されて中心から外側に分岐する分岐ダクトを有する拡散カバーと、前記拡散カバーの下面に設けられ、前記分岐ダクトと連通されて前記プロセスガスを噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルの下部に配置され、前記噴射ノズルにより噴射されたプロセスガスを均一に噴射するために上下方向に開放された複数の噴射孔を備えるシャワーヘッドと、を含み、前記拡散カバーの上面には前記中心ガスポートと対向して、前記拡散カバーの上面から下方に凹んだ凹部が形成され、前記凹部は前記中心ガスポートをカバーするベース領域と前記ベース領域から半径方向に延びた延長領域とを含む。

【0010】

前記ベース領域の中心には中心供給孔が貫通形成され、前記中心供給孔が前記噴射ノズルのうち中心ノズル安着部に安着する噴射ノズルと連通される。

【0011】

周辺供給孔が前記延長領域の互いに反対側の端部に貫通形成され、前記周辺供給孔が前記噴射ノズルのうち周辺ノズル安着部に安着する噴射ノズルと連通される。

【0012】

前記中心供給孔と、前記周辺供給孔のうちいずれか一つの周辺供給孔と、の間の距離に対する、前記中心ノズル安着部に安着する噴射ノズルと前記周辺ノズル安着部に安着する噴射ノズルとの間の距離の比率は１．５～１．９の間である。

【0013】

前記周辺供給孔それぞれは前記凹部の底面および前記凹部の側壁にかかって形成される。

【0014】

前記凹部の側壁の高さに対する、前記周辺供給孔が前記凹部の側壁にかかった高さの比率は０．３～０．７の間である。

【0015】

前記中心ガスポートは２個であり、前記ベース領域は前記２個の中心ガスポートに対応する対称構造を有する。

【0016】

前記ベース領域で前記２個の中心ガスポートに対向する位置は側壁によって囲まれており、前記凹部の下方に貫通せず塞がれている。

【0017】

前記凹部は、前記２個の中心ガスポートを連結する方向に、前記凹部の底面と前記凹部の側壁とを連結する第１傾斜面を有する。

【0018】

前記凹部は、前記２個の中心ガスポートを連結する方向と垂直な方向に、前記凹部の底面と前記凹部の側壁とを連結する第２傾斜面を有する。

【発明の効果】

【0019】

本発明による薄膜蒸着工程に用いられるガス噴射装置によれば、ガス噴射装置に用いられる流体の流動特性および拡散性能がいずれも向上することができる。

【0020】

本発明による薄膜蒸着工程に用いられるガス噴射装置によれば、シャワーヘッドの大きさが増加しても全体領域で均一なガス供給が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明によるガス供給装置を採用した薄膜蒸着装置を示す縦断面図である。

【図2a】本発明の一実施形態によるガス噴射装置の斜視図である。

【図2b】本発明の一実施形態によるガス噴射装置を図２ａと異なる方向から見た斜視図である。

【図3a】本発明の一実施形態によるガス噴射装置の分解斜視図である。

【図3b】本発明の一実施形態によるガス噴射装置を図３ａと異なる方向から見た分解斜視図である。

【図4】本発明の一実施形態によるガス噴射装置を縦方向に切断した縦断面図である。

【図5a】本発明の一実施形態による供給ブロックの上面を示す平面図である。

【図5b】前記供給ブロックの下面を示す底面図である。

【図6a】本発明の一実施形態による拡散カバーの上面を示す平面図である。

【図6b】前記拡散カバーの下面を示す底面図である。

【図7a】本発明の一実施形態によるシャワーヘッドの上面を示す平面図である。

【図7b】前記シャワーヘッドの下面を示す底面図である。

【図8】本発明の一実施形態による拡散カバーのうち凹部を含むマッチ部のみを示す斜視図である。

【図9a】図８に示す凹部に主なパラメータを表示した斜視図である。

【図9b】拡散カバーの下面に形成された複数のノズル安着部における主なパラメータを表示した斜視図である。

【図10a】図９ａで凹部をＡ－Ａ’方向に切断した縦断面図である。

【図10b】図９ａで凹部をＢ－Ｂ’方向に切断した縦断面図である。

【図11】図１０ｂでラウンド状傾斜面を適用した変形例を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の利点および特徴、並びにこれらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述している実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は、以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現されることができ、本実施形態は、単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであり、本発明は請求項の範疇によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一参照符号は同一構成要素を指すものとする。

【0023】

他に定義のない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術的および科学的用語を含む）は本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通して理解される意味で使用される。また、一般的に使用される辞典に定義されている用語は明白に特に定義されていない限り理想的にまたは過度に解析されない。

【0024】

本明細書で使用された用語は実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数形は文面で特記しない限り、複数形も含む。明細書で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は言及された構成要素の他に一つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除しない。

【0025】

以下、添付する図面を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。

【0026】

図１は本発明によるガス供給装置を採用した薄膜蒸着装置２００を示す縦断面図である。参照符号１１は、例えばアルミニウムからなる処理容器を構成するチャンバである。このチャンバ１１内には基板であるウエハ（図示せず）を搭載するための、前記ウエハより若干大きい円板型のヒータ部材１２と、前記ヒータ部材１２を下方側で支持する支持体１３と、が設けられている。ヒータ部材１２内には、例えば抵抗加熱体からなるヒータが埋設され得る。前記ヒータは蒸着処理時において、例えば、前記ウエハを全面にわたって均等に加熱する。

【0027】

前記チャンバ１１の上側にはガス供給装置１００が設けられる。このようなガス供給装置１００については後続図面を参照してより詳しく後述する。前記ガス供給装置１００はガス供給路をなすガス流入管２１に接続されている。前記ガス流入管２１には少なくとも一つ以上のプロセスガスＧが流入し得る。

【0028】

ガス供給装置１００の下端面には多数の噴射孔１４１が形成されている。これらの噴射孔１４１を経て、前記ヒータ部材１２上に搭載されるウエハの表面にプロセスガスを供給することができる。

【0029】

一方、チャンバ１１の側方には前記ウエハの搬出入のためのゲート１６が設けられる。ヒータ部材１２にはゲート１６を介して搬送アームがウエハを引き入れ／引き出しできるように、リフトピン（図示せず）が昇降可能に設けられる。また、排気ダクト１７がチャンバ１１の側壁に沿って下方に貫通形成されることができる。前記薄膜蒸着工程が完了した後に残った残余ガスは前記排気ダクト１７を介して外部に排出される。

【0030】

図２ａおよび図２ｂは本発明の一実施形態によるガス噴射装置１００を互いに異なる方向から見た斜視図であり、図３ａおよび図３ｂは本発明の一実施形態によるガス噴射装置１００をそれぞれ異なる方向から見た分解斜視図である。また、図４は本発明の一実施形態によるガス噴射装置１００を縦方向に切断した縦断面図である。

【0031】

図示のように、ガス噴射装置１００は供給ブロック１１０、拡散カバー１２０、噴射ノズル１３０およびシャワーヘッド１４０を含んで構成されることができる。

【0032】

供給ブロック１１０はガス供給源（図示せず）からガス流入管２１ａ，２１ｂを介して流入したプロセスガスを下方に供給するための中心ガスポート１１１を有する。前記中心ガスポート１１１はガス流入管２１ａ，２１ｂの個数と同じく２個であり得るが、これに限らず、その個数は設計意図によって異なってもよい。

【0033】

拡散カバー１２０は前記供給ブロック１１０の下部に配置され、前記中心ガスポート１１１と連通されて中心から外側に分岐する分岐ダクト（ｄｕｃｔ）（図４の１２３）を有する。前記分岐ダクト１２３は前記拡散カバー１２０の上下を貫通して形成され、その方向は拡散カバー１２０の中心から外側へ向かうように傾斜した方向に形成される。したがって、拡散カバー１２０の上側の凹部１５０に形成された供給孔に比べて、拡散カバー１２０の下側のノズル安着部１２２ｂに形成されたノズル孔の位置が拡散カバー１２０の中心からより外側に形成される。このような構成により、拡散カバー１２０を経たプロセスガスは直下方でなく傾斜した下方に拡散して噴射されることができる。

【0034】

噴射ノズル１３０は前記拡散カバー１２０の下面に設けられ、前記分岐ダクトと連通されて前記プロセスガスを噴射する。特に、噴射ノズル１３０は拡散カバー１２０の下面に前記噴射ノズルの形状と対応する形状で凹状に形成された安着部１２２ａ，１２２ｂに、スクリュのような締結具により設けられる。これとは異なり、前記噴射ノズル１３０は前記拡散カバー１２０下面と反対になる上面上に設けられてもよい。

【0035】

シャワーヘッド１４０は前記噴射ノズル１３０の下部に設けられ、前記噴射ノズル１３０により噴射されたプロセスガスを均一に噴射するために上下方向に貫通した複数の噴射孔１４１を備える。

【0036】

この時、図４に示すように、前記供給ブロック１１０と前記拡散カバー１２０との間、そして、前記拡散カバー１２０と前記シャワーヘッド１４０との間は複数のスクリュ（図示せず）により締結されて固定され得る。また、前記拡散カバー１２０の下面と前記シャワーヘッド１４０の上面との間にはキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）１３５が形成され、前記キャビティ１３５は前記シャワーヘッド１４０の噴射孔１４１の全体領域をカバーする面積を有する。

【0037】

図５ａは本発明の一実施形態による供給ブロック１１０の上面を示す平面図であり、図５ｂは前記供給ブロック１１０の下面を示す底面図である。

【0038】

供給ブロック１１０の上面には２個のガス流入管２１ａ，２１ｂが設けられており、供給ブロック１１０の下面には前記ガス流入管２１ａ，２１ｂとそれぞれ連通される２個の中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂが形成される。前記２個のガス流入管２１ａ，２１ｂを介して互いに異なるプロセスガスが流入することができ、これにより、それぞれの中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂが該当プロセスガスを供給することができる。しかし、これに限らず、２個のガス流入管２１ａ，２１ｂおよび中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂが同じ種類のプロセスガスを共に供給することもできるのはもちろんである。

【0039】

図６ａは本発明の一実施形態による拡散カバー１２０の上面を示す平面図であり、図６ｂは前記拡散カバー１２０の下面を示す底面図である。

【0040】

前記拡散カバー１２０の上面には中心側に前記中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂと合わせて結合されるようにマッチ部１２１が形成され、前記マッチ部１２１の内部には前記中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂと対向して、前記拡散カバー１２０の上面から下方に向かって凹んだ凹部１５０が形成される。前記凹部１５０は前記中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂをカバーするベース領域１５１と前記ベース領域１５１から半径方向に延びた延長領域１５２とを含む。

【0041】

前記拡散カバー１２０の下面には複数のノズル安着部１２２ａ，１２２ｂが前記凹部１５０に対応して配置されている。複数のノズル安着部１２２ａ，１２２ｂのうち拡散カバー１２０の下面中心には一つの中心ノズル安着部１２２ａが形成され、前記中心ノズル安着部１２２ａの周辺に円周方向に複数の周辺ノズル安着部１２２ｂが等間隔で形成される。周辺ノズル安着部１２２ｂの個数は凹部１５０に形成される供給孔の個数によって変わり得るが、本発明の実施形態では５個である場合を例示する。

【0042】

図７ａは本発明の一実施形態によるシャワーヘッド１４０の上面を示す平面図であり、図７ｂは前記シャワーヘッド１４０の下面を示す底面図である。シャワーヘッド１４０の下面には最終的にウエハ上にプロセスガスを噴射するための複数の噴射孔１４１が形成される。そのため、シャワーヘッド１４０の上面には前記複数の噴射孔１４１と対応する個数の微細孔１４２が形成されている。ただし、微細孔１４２から下方に行くほど傾斜拡張（ｆｌａｒｅｄ）し得、この場合、複数の噴射孔１４１の直径は前記微細孔１４２の直径より多少大きく形成される。

【0043】

図８は本発明の一実施形態による拡散カバー１２０のうち凹部１５０を含むマッチ部１２１のみを示す斜視図である。

【0044】

前述したように、凹部１５０は２個の中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂをカバーするベース領域１５１と、前記ベース領域１５１から半径方向に延びた、例えば４個の延長領域１５２と、を含む。

【0045】

前記ベース領域１５１は前述した供給ブロック１１０に形成された２個の中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂに対応する対称構造（ミラー対称構造）を有する。特に、前記ベース領域１５１で前記２個の中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂに対向する位置５５は側壁５４により囲まれており、前記凹部１５０の下方に貫通せず塞がれている。なぜなら、２個の中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂが供給孔５１，５２に近接する位置にあると、プロセスガスが拡散カバー１２０により拡散する前に噴射ノズルにより排出されてしまうからである。したがって、このような拡散機能ないし均一噴射機能を向上するために、中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂに対応する位置５５から十分に離隔した位置に供給孔５１，５２を配置することが好ましい。

【0046】

一実施形態として、前記ベース領域１５１の中心には中心供給孔５１が貫通形成され、前記中心供給孔５１は拡散カバー１２０の下面に安着する噴射ノズル１３０のうち中心ノズル安着部１２２ａに安着する噴射ノズルと連通される。

【0047】

同様に、周辺供給孔５２が前記延長領域１５２の端部に貫通形成され（図８の実施形態では４個の周辺供給孔５２が形成されている）、前記周辺供給孔５２は前記噴射ノズル１３０のうち周辺ノズル安着部１２２ｂに安着する噴射ノズルと連通される。

【0048】

この時、前記周辺供給孔５２それぞれは前記凹部１５０の底面５３および前記凹部１５０の側壁５４にかかって形成される。このように、周辺供給孔５２を単に底面５３に形成するか側壁５４に形成せず、底面５３および側壁５４の両方にかかって形成すると、プロセスガスのような流体の流動（ｆｌｏｗ）特性が向上する効果が提供されることができる。

【0049】

図９ａは図８に示す凹部１５０に主なパラメータを表示した斜視図であり、図９ｂは拡散カバー１２０の下面に形成された複数のノズル安着部１２２ａ，１２２ｂにおける主なパラメータを表示した斜視図である。

【0050】

図９ａに示すｄ１は前記中心供給孔５１と、前記周辺供給孔５２のいずれか一つと、の距離で定義される。中心供給孔５１は合計４個の周辺供給孔５２のうちどのものとも同じ距離ｄ１を有する。また、図示したｈは凹部１５０の側壁５４の高さで定義され、図示したｈ１は周辺供給孔５２のうち前記凹部１５０の側壁５４にかかった高さで定義される。

【0051】

一方、図９ｂに示すｄ２は、前記中心ノズル安着部１２２ａに安着する噴射ノズル１３０と前記周辺ノズル安着部１２２ｂに安着する噴射ノズル１３０との間の距離で定義できる。

【0052】

先に、前記ｄ１と前記ｄ２との比率は、拡散カバー１２０でのプロセスガス拡散性能に密接な影響を及ぼす。特に、プロセスガスが拡散カバー１２０を通過するとき、拡散するためにはｄ１に対する前記ｄ２の比率は１より大きくなければならない。具体的には、前記ｄ１に対する前記ｄ２の比率は１．５～１．９の間であることが好ましく、１．７程度が最適である。このような数値範囲は、前記比率（ｄ２／ｄ１）が下限（１．５）よりも小さいと拡散性能が低下し、前記比率（ｄ２／ｄ１）が上限（１．９）よりも大きいとガス供給装置１００でウエハ上に供給されるガスの流量が過度に縮小されることに起因する。このように、ｄ２の長さを適切に大きく維持すると、シャワーヘッド１４０の大きさが多少増加してもシャワーヘッド１４０全体領域で均一なガス供給が可能になる。

【0053】

また他の重要なパラメータとして、前記ｈに対する、前記ｈ１の比率も拡散カバー１２０を通過するプロセスガスの特性や流量に影響を及ぼす。具体的には、前記ｈに対する前記ｈ１の比率は０．３～０．７の間であることが好ましい。このような数値範囲は前記比率（ｈ１／ｈ）が下限（０．３）よりも小さいと拡散性能が低下し、前記比率（ｈ１／ｈ）が上限（０．７）よりも大きいとガス供給装置１００でウエハ上に供給されるガスの流量が過度に縮小されることが考慮された。このように、ｈ１の高さを適切に維持すると、プロセスガスの全般的な流動品質を向上させることができる。

【0054】

一方、このような拡散性能および流動品質などの重要な設計変数はまた、中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂの大きさおよび凹部１５０の面積によっても影響を受ける。図５ｂで２個の中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂの全体面積（Ｓ１）は単に中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂの直径のみにより簡単に計算することができる。また、凹部１５０の面積（Ｓ２）は図６ａで凹部１５０が占める閉曲線の面積を計算することによって把握することができる。具体的には、前記Ｓ１に対する前記Ｓ２の比率は２８～３５の間であることが好ましく、３１程度が最適である。前記比率（Ｓ２／Ｓ１）が下限（２８）より小さいか上限（３５）より大きいと供給ブロック１１０と拡散カバー１２０との間で流動品質が低下する問題が生じ得る。

【0055】

図１０ａは図９ａで凹部１５０をＡ－Ａ’方向に切断した縦断面図であり、図１０ｂは図９ａで凹部１５０をＢ－Ｂ’方向に切断した縦断面図である。

【0056】

図面には示していないが、前記凹部１５０は、前記２個の中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂを連結する方向Ａ－Ａ’に、前記凹部１５０の底面５３と前記凹部１５０の側壁５４とが垂直に提供されることができる。これとは異なり、図１０ａを参照すると、前記凹部１５０は、前記２個の中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂを連結する方向Ａ－Ａ’に、前記凹部１５０の底面５３と前記凹部１５０の側壁５４とを連結する第１傾斜面５６を有する。

【0057】

また、図面には図示していないが、前記凹部１５０は、前記２個の中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂを連結する方向Ａ－Ａ’と垂直な方向Ｂ－Ｂ’に、前記凹部１５０の底面５３と前記凹部１５０の側壁５４とが垂直に提供されることができる。これとは異なり図１０ｂを参照すると、前記凹部１５０は、前記２個の中心ガスポート１１１ａ，１１１ｂを連結する方向Ａ－Ａ’と垂直な方向Ｂ－Ｂ’に、前記凹部１５０の底面５３と前記凹部１５０の側壁５４とを連結する第２傾斜面５７を有する。このような第１傾斜面５６や第２傾斜面５７はプロセスガスが上方から供給されるときコーナー付近で発生する渦流や流動停滞を減少させて全般的なガス流動を円滑にする。他の実施形態として、このような直線状傾斜面５６，５７に限らず、図１１のようにラウンド状傾斜面５７’を適用してその効果をより高めることもできる。

【0058】

以上の実施形態では図４に示すように供給ブロック１１０と拡散カバー１２０との間、そして拡散カバー１２０とシャワーヘッド１４０との間を複数のスクリュにより締結する場合を例示した。しかし、ガス噴射装置１００を構成する層別部品をスクリュで締結する場合は、ボルトトルクおよび温度上昇時にスクリュが緩む恐れがあり、スクリュの締結時またはスクリュ締結後の使用過程でスクリュの一部から落ちてくる破片が一部の貫通孔を塞ぐ恐れがある。

【0059】

かかる問題点を解消するために、前記スクリュの代わりに層別部品の間を拡散接合（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｂｏｎｄｉｎｇ）により一体に結合することも可能である。前記拡散接合とは、金属材料を高温で密着させて接合面の間で発生する原子の拡散を用いて接合する技術である。特に、接合後の熱応力や変形が少なく、組織変化による材料の劣化が少なくて、同種材料（例：金属間）だけでなく性質が異なる異種材料（例：セラミックと金属との間）の接合および複雑な形状の接合が可能である多様な長所がある。ただし、一度接合されればその接合面の状態が切断過程を経なくては分からないという限界は存在する。

【0060】

本発明の他の実施形態によるガス噴射装置１００に属する層別部品の間で少なくとも一つを拡散接合により結合することができる（再び図３ａおよび３ｂを参照）。好ましくは、前記供給ブロック１１０と前記拡散カバー１２０との間には拡散接合により結合される。このように供給ブロック１１０と拡散カバー１２０との間にのみ拡散接合により結合し、拡散カバー１２０とシャワーヘッド１４０との間には前述したようにスクリュにより締結することもできる。この場合に供給ブロック１１０と拡散カバー１２０との間には拡散接合により一体化して気密性および締結性を確保できながらも、拡散カバー１２０とシャワーヘッド１４０との間は分離が可能であるので、この間の境界面で問題が発生した場合の管理や整備が可能な効果がある。

【0061】

ただし、これに限らず、管理／整備の必要性よりは気密性／締結性の確保が優先される場合は、前記拡散カバー１２０と前記シャワーヘッド１４０との間にも拡散接合により結合することができる。

【0062】

以上、添付する図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。したがって、上記一実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。

【符号の説明】

【0063】

５１ 中心供給孔
５２ 周辺供給孔
５３ 底面
５４ 側壁
５６，５７ 傾斜面
１００ ガス噴射装置
１１０ 供給ブロック
１１１，１１１ａ、１１１ｂ 中心ガスポート
１２０ 拡散カバー
１２２ａ 中心ノズル安着部
１２２ｂ 周辺ノズル安着部
１２３ 分岐ダクト
１３０ 噴射ノズル
１３５ キャビティ
１４０ シャワーヘッド
１４１ 噴射孔
１５０ 凹部
１５１ ベース領域
１５２ 延長領域
２００ 薄膜蒸着装置

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3a】

【図3b】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図6a】

【図6b】

【図7a】

【図7b】

【図8】

【図9a】

【図9b】

【図10a】

【図10b】

【図11】