成膜装置的制作方法

专利名称：成膜装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及成膜装置。
背景技术：
CVD法及ALD法是用原料气体以及反应气体(辅助气体)等两种以上的气体进行 成膜的方法。在实施这些方法的成膜装置中，由于若原料气体和反应气体在被导入成膜 空间之前混合就会产生CVD反应(成膜反应)，为了防止此种情况，需采用在原料气体 经喷头结构导入成膜空间时才与其它气体接触的构成。作为可满足该要件的成膜装置采
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各种气体不被混合地经喷头结构导入成膜空间(参照专利文献1)。
专利文献l:特开2005 — 129712号公报(图1、 0017段等)

发明内容
然而，在上述成膜装置中，由于与反应气体(辅助气体)用的第2扩散室连通的反 应气体导入口以及与原料气体用的第l扩散室连通的原料气体导入口彼此隔一定间隔设 置在成膜装置的顶部，与喷头主体内的各扩散室连通，因而原料气体是从稍偏离原料气 体用的扩散室中央的位置上导入扩散室的，其结果是从扩散室经喷嘴导入处理空间后 无法均匀地提供给基板。为此，若用该装置成膜，存在无法均匀成膜的问题。
为此，本发明的课题在于解决上述问题，提供一种CVD用或ALD用的成膜装置， 其可将气体均匀地导入基板，均匀成膜。
本发明的成膜装置，是配置了成膜室和喷头部的成膜装置，其特征在于前述喷头 部配置有原料气体扩散室和反应气体扩散室；连接前述原料气体扩散室和原料气体导入 管的气体通道由1段以上的多段构成，各段拥有可用211—1 (n为段数)表示的通道，第1 段气体通道与前述原料气体导入管连接，第2段以后的各气体通道与前一段气体通道连 通，最后段的气体通道与原料气体扩散室连接。由于是采用此法构成气体通道的，因而 可将原料气体均匀导入成膜室，均匀成膜。
在此情况下，前述第1段气体通道最好在其中心部位与前述原料气体导入管连接， 前述第2段以后的各气体通道，通过其中心与设置在前一段气体通道两端的连接孔连接与前一段气体通道连通。前述最后一段的各气体通道通过其在各气体通道两端上形成的 连接孔与原料气体扩散室连接，此外，前述原料气体扩散室可配置在反应气体扩散室的 底部，原料气体导入管可设置在反应气体扩散室的壁上，各段上形成的前述各气体通道 最好呈圆弧形。
前述气体通道最好采用2段结构，第1段的气体通道在其中央部位与前述原料气体 导入管连接，第2段的各气体通道，通过在其中央部位与第1段气体通道两端设置的连 接孔连接，与第1段气体通道连通，并通过其各气体通道两端形成的连接孔与四方形的 原料气体扩散室的四个拐角连接。
本发明的成膜装置，最好采用以下构成配置有等离子生成手段，其由具有分别设 置在导入反应气体的非金属管外周上部及下部的导体的同轴谐振腔和微波提供电路构 成；前述同轴谐振腔内部的高度为激励波长的l/2的整数倍，从非金属管的一端注入的 气体在前述非金属管的未设置前述导体的区域内被微波激活，以等离子化的形态从另一 端释放出，具有以上构成的等离子生成手段配置在前述喷头部的上游一侧，将被该等离 子生成手段等离子化的气体导入前述反应气体扩散室。由于配置了此种等离子生成手段 因而可简单地激活反应气体。此外，由于前述同轴谐振腔内部的高度是激励波长的1/2
的整数倍，因而不必在等离子生成前后改变振荡频率，在驱动等离子生成手段的同时即 可生成等离子。
最好采用以下构成在前述同轴谐振腔中设置冷却手段，通过将冷却气体导入谐振 腔内部冷却非金属管未设置导体的区域；此外，前述非金属管的侧壁最好为双层，并配 置使冷却用流体在该侧壁间循环的流体循环手段。由于配置此种冷却手段并按照上述进 行冷却，因而可抑制非金属管内壁的腐蚀，提高原子团的生成效率。
此外，最好采用以下构成将配置有反应气体导入管、金属线、金属线加热手段的 触媒室配置在前述喷头部的上游部位，从反应气体导入管导入的气体即可被加热的金属 线激活，再将该被激活的气体导入前述反应气体扩散室。
发明效果
若采用本发明，可获得下述良好效果由于可将原料气体均匀导入原料气体扩散室， 将原料气体均匀地提供给真空室内，因而可均匀成膜。
具体实施方式
首先参照图1说明本发明的第1实施方式涉及的成膜装置中使用的第1喷头的结构。 喷头结构1由下述各部分构成上部的同轴谐振腔11、与同轴谐振腔11底部接续 设置的反应气体导入室12、与反应气体导入室12接续设置的喷头部13。
同轴谐振腔11例如用铜或铝制成，该同轴谐振腔11内设有贯穿谐振腔顶壁和底壁 的非金属导管111。在该非金属导管111的上部经流量控制手段与未图示的反应气体的 气源连接。作为该非金属导管111，可使用石英管、蓝宝石管或氧化铝管，但为了进一 步减少颗粒，最好使用蓝宝石管或氧化铝管。
在该非金属管111的上部，以覆盖其周围的形态设有同心圆状的可灵活运动的上部
导体112，此外，在该上部导体112的下方，同轴谐振腔11的底壁具有下部导体113的 功能。在两个导体之间，非金属管111外露，微波可照射该外露部位llla。在图1之中， 同轴谐振腔11的底壁具有下部导体113的功能，但也可将下部导体113作为单独部件 设置在同轴谐振腔11的底部。
为了在非金属导管111的外露部llla的区域内生成等离子，微波提供手段14设置 在与同轴谐振腔11的侧壁面的外露部位llla对应的位置上。该微波提供手段14由下 述各部分构成振荡出微波的磁控管141、用来使该磁控管141动作的微波电源142、 以及与磁控管141连接，将磁控管141振荡出的谐振频率例如2.45GHz的微波提供给谐 振腔11的天线143、连接天线143和磁控管141的同轴电缆144。 一使微波电源142动 作，磁控管141即振荡出微波，该微波经同轴电缆144到达设置在壁面上的天线143。 并且微波一从天线143提供到同轴谐振腔11内，从非金属导管111上部导入的反应气 体即在外露部llla区域内变为等离子状态，从作为气体流路的非金属导管111的下部作 为等离子化的气体提供到反应气体导入室12内。如上所述，由于在本装置中未设置用 于微波传播的波导管，因而一振荡出微波即可立即生成等离子。图1中是以仅设置1个 天线143为例进行说明的，但也可设置两个以上。此外，如上所述，上部导体112可动， 通过改变其位置即可改变上部导体112和下部导体113之间的电场产生状态，因而可改 变等离子的生成状态。
不过一般而言， 一旦在等离子生成空间内生成等离子，即由于等离子生成空间的电 场分布改变而使谐振频率改变，从而导致等离子的生成效率变差。在此情况下，若调整 微波提供手段，又会在微波振荡和等离子生成之间产生延时。
为此，在第l成膜装置中，为使谐振频率在等离子生成前后不发生改变，将同轴谐振腔11内的高度L设定为激励波长的1/2的整数倍。这是鉴于同轴谐振腔11的电场分 布在等离子生成前为TM方式，但在等离子生成后变为TEM方式，从各方式中的电气 性等效电路求出等离子生成前后的各个谐振频率，通过计算即可获得使其谐振频率相等 的数值。通过采用上述构成，即可抑制等离子生成前后的谐振频率的变化。
由于即使按照上述设定同轴谐振腔11内的高度L，等离子生成前后谐振腔内的频率 有时仍有些许变化，因而最好在第1喷头结构1的微波提供手段14内设置激磁电流控 制电路。该控制电路采用以下构成其监视同轴谐振腔ll内的等离子发生前后的频率， 当该频率发生改变时，接收与该变化程度对应的信号，通过将与该信号相当的电流作为 激磁电流提供给磁控管141内未图示的激磁线圈，即可使所提供的微波波长稳定。
此外，还可设置阳极电压控制电路，其在同轴谐振腔ll内的频率改变的状态下振荡 出微波、等离子生成室内部产生反射波的情况下，通过检出该反射波，把相当于该检出 的反射波和振荡出的微波的行波的相位差的电压重叠外加到磁控管内的阳极电极上，使 之靠近谐振频率。在此情况下，由于反射波在微波提供手段中变换为热能，因而在设置 了阳极电压控制电路的情况下，需小心因反射波产生的热损坏电路。还可采用以下构成 在下部导体113之中设置相当于振荡波长的1/4长度的扼流结构，以便抑制从外露部llla 泄漏的微波。
如上所述，第1喷头结构采用的是下述构成同轴谐振腔11内的高度L为激励波 长的l/2的整数倍，可振荡出稳定的谐振频率的同时，通过设置激磁电流控制电路以及 阳极电压控制电路，即可在等离子生成前后即便谐振频率发生偏差也能使频率自动恢 复。此外，由于第1成膜装置在微波振荡和等离子生成中不发生延时，因而可在极短的 间隔内，例如从0.5秒起控制等离子的生成，非常适用于需反复进行多次吸附工序及改 性工序后成膜的ALD法。
在该同轴谐振腔ll的非金属管lll内被等离子激活的反应气体可经反应气体导入室 12导入喷头部13。反应气体导入室12例如可以是铝制的，为防止产生微粒最好在其内 壁上设置用石英制作的内衬。在此情况下，如图l所示，也可将石英内衬设置在气体导 入室12内壁的下方区域(喷头部13—侧)，但最好在整个内壁上设置石英内衬。此外， 为使原子团状态的气体难以失活，还可对反应气体导入室12的内壁表面进行氧化铝膜 加工。
此外，反应气体导入室12还可用未图示的冷却手段冷却。在反应气体导入室12和
7喷头部13之间设置陶瓷法兰盘122 (例如厚度为10mm)，用固定件123及124固定。 该陶瓷法兰盘122是为了防止反应气体导入室12被喷头部13的热加热，为隔热而设置 的。出于真空密封性、耐热性、隔热性的考虑，最好用氧化铝陶瓷。
喷头部13由圆盘形构件13a、环形件13b、第l喷射板13c、第2喷射板13d构成， 用固定件123适当固定。圆盘形构件13a上最好设置未图示的热丝及热电偶，用热丝把 喷头部13加热到规定温度(例如150'C)，用热电偶测定该加热温度即可进行监控。此 外，圆盘形构件13a上形成与反应性气体导入室12连通的开口部，构成反应气体从该 开口部和环形件13b的开口部导入并扩散的反应气体扩散室131。反应气体扩散室131 的整个内壁上设有石英内衬，在其底面上形成多个反应气体喷出孔132。该反应气体喷 出孔132贯穿第1喷射板13c以及第2喷射板13d，直达喷头部13的底面。
此外，圆盘形构件13a上设有与原料气体导入装置连接的原料气体导入管133，该 原料气体导入管133经气体通道134，即设置在环形件13b外周上的气体通道134a以及 设置在第1喷射板13c外周上的气体通道134b与第2喷射板13d上形成的原料气体扩 散室135相连。该气体通道134采用1段以上的多段结构，各段具有可用2n" (n为段 数)表示的气体通道134a及134b。并且，气体通道134最好采用以下构成从前述原 料气体导入管133和第1段的气体通道134a的连接位置起到最后一段的气体通道134b 和原料气体扩散室135的各连接位置之间的距离完全相等。下面用图2及图3详细说明 该气体通道134。图2中，(a)是环形件13b、 (b)是第1喷射板13c， (c)是第2喷射 板13d的横剖面图，图3是用来说明原料气体导入管133、气体通道134以及原料气体 扩散室135的配置关系的示意图。
气体通道134由设置在环形件13b上的圆弧状的1条气体通道134a以及设置在形成 第1喷射板13c的反应气体喷射孔132的区域周边上的圆弧状的两条气体通道134b构 成。气体通道134a的中央上部连接有原料气体导入管133。在气体通道134a两端的底 部上分别形成连接孔134c，该各连接孔134c与设置在第1喷射板13c上的气体通道134b 各自的中央上部连接，使气体通道134a和气体通道134b彼此连通。
此外，在气体通道134b两端底部分别形成连接孔134d，该连接孔134d采用以下构 成与设置在第2喷射板13d上的原料气体扩散室135的四个拐角的上部连接，原料气 体经连接孔134d，均匀地向原料气体扩散室135喷出。
如上所述，连接前述原料气体扩散室135和原料气体导入管133的气体通道134由
8两段构成，第1段的气体通道134a其中心部位与前述原料气体导入管133连接，第2段气体通道134b在其中央部位与设置在前一段的气体通道134a两端底部的连接孔134c连接，与前一段的气体通道134a连通，并通过各气体通道134b两端底部上形成的连接孔134d与原料气体扩散室135连接，构成1条气体流路。并且由于该气体通道134采用从原料气体导入管133到各连接孔134d的距离均相等的构成，因而原料气体可同时且同量到达原料气体扩散室，均匀地扩散到原料气体扩散室135中。图中是用两段构成气体通道、设置了 4个连接孔134d的，但气体通道也可采用三段以上的构成，同时增加连接孔134d的数量。例如也可采用以下构成在第1喷射板底部形成与第1喷射板相同的反应气体喷出孔，并设置形成4条气体通道的第3喷射板，在该第3喷射板的4条气体通道各自的中央上部与第1喷射板的连接孔连接，在该第3喷射板的各气体通道的两端分别形成通向第2喷射板的原料扩散室的连接孔，即设置8个连接孔，并结合该情况设计原料气体扩散室的形状，使气体更加均匀地扩散到原料气体扩散室。此外，图中的原料气体扩散室是四方形的，但也可以是圆形或其它多角形的。
在该原料气体扩散室135内设有原料气体喷出孔136，该原料气体喷出孔136也一直贯穿到喷头部13的底面上。在此情况下，为使原料气体均匀地喷射到真空室内，最好使喷出孔的电导降低。例如图1及图2所示的装置即采用将原料气体喷出孔136设定为孔径(p0.7 lmm左右，孔深设定为10mm左右，这样即可将原料气体均匀地提供到真空室内。
由于反应气体喷出孔132 —直贯穿到喷头部13的底面上，因而在该喷头部13的底面，反应气体喷出孔132和原料气体喷出孔136分别隔一定距离呈矩阵形排列，这样即可使原料气体及反应气体毫无偏置地照射到基板上。各原料气体喷出孔136的中心间距和各反应气体喷出孔132的中心间距设定为同样的距离(例如14mm)。在此情况下，与原料气体喷出孔136的直径相比，反应气体喷出孔132的直径更大，例如若将原料气体喷出孔136的直径设为lmm，则反应气体喷出孔132的直径为5mm。这是因为在改性工序中，反应气体的流量大于原料气体的流量。
在如此构成的喷头部13中，从非金属导管111经反应气体导入室12导入喷头部13的反应气体在整个反应气体扩散室131内扩散，经各反应气体喷出孔132即可提供到真空室。此外，从原料气体导入管133导入的原料气体从气体通道134a的中心部位导入气体通道134,均匀地分配到气体通道134a的左右两侧后经连接孔134c向下一段上形成的各气体通道134b扩散。并在气体通道134b内均匀地分配到左右两侧后向前推进，从连接孔134d均匀地扩散到原料气体扩散室135，在此之后即可从原料气体扩散室135的底面上的各原料气体喷出孔136均匀地提供到真空室。
下面说明本发明的第2实施方式涉及的成膜装置中使用的第2喷头结构。
图4是第2喷头结构2的模式图，与图1相同的构成要素标注同样的附图标记。当使用配置了图1所示的第1喷头结构1的成膜装置在极其大量的基板上进行成膜时，非金属管111的内侧往往产生图5的SEM照片中显示的腐蚀。因此为了抑制腐蚀，该第2喷头结构2至少具有1个第1喷头结构1不具备的冷却手段。也就是说，第2喷头结构2，与第1喷头结构1的区别在于其具有冷却同轴谐振腔内的冷却气体导入手段21，以及将非金属导管111变更为双层非金属(例如氧化铝及石英)的导管22，形成冷却流体流动的流路，其至少具有这些冷却手段中的l种。下面针对变更点进行说明。
冷却气体导入手段21具有气源211、与气源211连接的气体管道212、以及设置在气体管道212中间的阀门213，附设在同轴谐振腔11上。通过用该冷却气体导入手段21将冷却气体导入同轴谐振腔11，即可使内部充满冷却气体，边用未图示的排气手段排出冷却气体边使之循环。这样即可将同轴谐振腔11内的温度保持稳定，冷却双层管22的外露部llla附近。
作为从气源211导入同轴谐振腔11内的冷却气体，可使用对人体无影响、可释放到净化间内的冷却气体，例如干N2气、干Ar气、干He气、干02气等。
下面用图6说明双层管22。图6 (a)是双层管22的纵剖面图，图6 (b)是图6 (a)中的A-A'线剖面图。图6 (c)是图6 (b)中的B-B'线剖面图。如图6 (a)所示，双层管22其侧壁为双层，在侧壁221的内侧形成冷却用流体通道222。在该冷却用流体通道222的上壁上设有流入口 223以及流出口 224。并且如图6 (b)所示，在冷却用流体通道222内插入了两块隔板225，如图6(c)所示，在该隔板225的下部设有开口部226。这样即可将冷却用流体通道222的流入口 223 —侧的上游部222a和流出口 224 —侧的下游部222b连通，从流入口 223流入的液体在冷却用流体通道222的上游部222a内自上向下流，经开口部226进入下游部222b，将此处自下而上地充满，从流出口224流到侧壁221外部。如上所述，由于冷却用流体通道222几乎覆盖了双层管内部的气体通道227的整个外周，因而可自上而下地冷却气体通道。图中的流入口 223以及流出口224是设置在双层管22上面的，但也可以分别设置在其侧面。在此情况下，冷却用流体需使用不会与微波的振荡频率发生谐振的流体媒体，例如，当振荡频率为2.45GHz的情况下，可使用3M公司生产的商品名称为Fluorinert (7 口y于一 卜)的FC-87、 FC-72、 FC-84 、 FC-77、 FC-75、 FC-3283、 FC-40、 FC-43、 FC-70、FC-5312以及阿尔吉蒙特(7夕^乇乂卜y、乂工夕 ^少7于才二)公司制造的商品名称为Galden (力V^f 乂)(注册商标)的产品。此外，还可使用乙二醇或以乙二醇为主体的液体媒体。还可使用干N2气、干Ar气、干He气、干02气等气体。
当使用上述第2喷头结构2进行成膜的情况下，用冷却用气体导入手段21连续性导入冷却气体，和/或边用双层管22继续冷却气体通道227边进行成膜。在边进行上述冷却边成膜的情况下，可在抑制图5所示的气体通道227内表面腐蚀的同时提高原子团的生成效率。原子团的生成效率提高但气体通道227的内表面却未受腐蚀的原因在于内壁得到了充分冷却之故。
如上所述，由于设置了冷却气体导入手段21和/或双层管22,因而可抑制双层管22内部的气体通道227内表面的腐蚀的同时，由于可防止外露部llla区域内形成的等离子中的原子团受热失活，因而可提高原子团的生成效率，高效实施成膜。
下面用图7说明本发明的第3实施方式涉及的成膜装置中使用的第3喷头结构。图中与图1相同的构成要素标注相同的附图标记。本发明的第3喷头结构3与第1成膜装置的区别点在于其为激活反应气体配置了具有触媒激活功能的触媒室31，而不使用同轴谐振腔11以及微波生成手段14。
在触媒室31的上部设有反应气体导入管32，在该反应气体导入管32的下游一侧设有金属线33。金属线33由公知的钨之类的触媒金属构成，可加热到所需温度。在触媒室31的侧壁上设有未图示的温度控制系统，可将触媒室31内部保持规定温度。反应气体导入室12位于触媒室31的下游一侧，二者彼此连通。
在流量被控制状态下从反应气体导入管32导入的反应气体一进入触媒室31,即被金属线33激活，形成原子团，并被导入反应气体导入室12。当金属线33未被加热到规定温度的情况下，由于气体难以被激活因而不能原子团化。
然而，由于有些原料气一超过规定温度即产生热分解，因而需在规定温度以下使之气化及导入。在此情况下，第1~第3喷头结构1~3中使用的原料气体导入装置最好采用图8以及图9中所示的构成。下面参照图8及图9进行说明。
图8 (a)及(b)是表示原料气体导入装置15构成的模式图。当作为原料使用Zr
11(BH4)4的情况下，该原料应保持在低于其熔点(28.7°C)的温度范围-l(TC 25'C内，最好保持在-5。C 5T:范围内。由于Zr (BH4) 4的热稳定性极差，因而一旦高于25°C，就会因自我分解而在原料罐中分解为ZrB2及B2H6等，另外，当低于-l(TC时，要想作为ALD的原料使用，蒸气压需在2mmHg以下，过于低。例如，在保持在0°C (蒸气压3.7mmHg)的罐41内设置目数细的网42，将颗粒状的原料43放置于该网之上，将作为发泡气体的Ar、 He等非活性气体经流量控制器44提供到罐41内的下方，使非活性气体从网42的下方向上流经原料43，通过该皿使原料43气化，并与发泡气体一道，将原料气体经原料气体导入管133以及气体通道134导入原料气体扩散室135内(图8(a))，还可以在保持在0'C左右的罐41内设置两层网42a、 42b，将颗粒状的原料43夹在其间，将作为发泡气体的Ar、 He等非活性气体经流量控制器44从罐41内的网42a穿过原料流向网42b，通过该起泡使原料43气化，与发泡气体一道，将原料气体经原料气体导入管133以及气体通道134导入原料气体扩散室135 (图8 (b))。
原料气体的导入还可通过使用低差压流量计的图9所示的原料气体导入装置4，按以下方式进行。也就是说，将原料装入例如保持在0°C (蒸气压3.7mmHg)左右的罐41中，使用低差压流量控制器之类的流量控制器44，直接控制原料43的气化气体的流量的同时，经原料气体导入管133以及气体通道134将此导入原料气体扩散室135内。在此情况下，把原料气体导入真空室时，务必使真空室内的压力低于原料气体的蒸气压。例如，当把原料罐冷却保温在O'C时，由于原料气体的蒸气压为3.7mmHg，因而真空室压力应低于3.7mmHg。
下面参考图10说明使用上述第1喷头结构1 (图1)的成膜装置。
成膜装置由成膜室5、设置在成膜室5顶部的喷头结构1构成。成膜室5的下部设有排气手段51，可适当排出从顶部导入的原料气体及反应气体，设定在规定的真空度上。在成膜室5与喷头结构1相对的位置上设有基板承载部52，该基板承载部52上设有加热手段53，可将基板承载部52上承载的基板S加热到规定温度，例如实施CVD法时加热到30(TC以上，实施ALD法时加热到300°C以下。
此种成膜装置的构成，在不使用第l喷头结构l，而使用第2、第3喷头结构2、 3(图4、图7)时也一样。
配置了上述喷头结构l、 2、 3中的任意一种的成膜装置同样可实施使用了原料气体及反应气体两种或两种以上气体的成膜方法。对于成膜方法可列举的有CVD及ALD法。要想使用本发明的成膜装置实施CVD法时，例如可在配置了喷头结构1或2的成 膜装置中，将基板S承载于基板承载台52上，利用加热手段53将基板加热到180~260°C 以下之后，将作为反应气体的N2气在10 5000sccm条件下从非金属管111 (或双层管 22)导入的同时，对于原料罐内的Zr (BH4) 4，导入1000sccm的作为发泡气体的Ar 气，将发泡后得到的由Zr (BH4) 4构成的原料气体从原料气体导入管133导入。同时， 利用微波提供手段14将投入功率设为0.1 5kW，振荡出微波，激活反应气体后进行5 180 秒钟的成膜，即可形成所需的ZrBN膜。
此外，在配置了喷头结构3的成膜装置之中，例如将基板S承载到基板承载台上， 将基板温度加热到400°C，此外，将金属线33加热到1500 2000'C之后，导入10 5000sccm作为反应气体的N2气的同时，对于原料罐内的Zr (BH4) 4导入1000sccm作 为发泡气体的Ar气，将该发泡后获得的由Zr (BH4) 4构成的原料气体从原料气体导入 管133导入，利用金属线33激活反应气体的同时进行5 180秒钟的成膜，即可形成所 需的ZrBN膜。
在实施ALD法的情况下，例如在配置了喷头结构1或2的成膜装置中，将基板S 承载于承载台上，将基板温度加热到15(TC后，导入l 100sccm作为反应气体的H2气 的同时，对于原料罐内的Zr (BH4) 4，导入1000sccm作为发泡气体的Ar气，将经发 泡获得的由Zr (BH4) 4构成的原料气体从原料气体导入管133导入(吸附工序)。经过 规定时间后，停止提供原料气体，将反应气体的流量提高到10 500sccm的同时，将投 入功率设为0.1~5kW，振荡出微波，激活反应气体并导入(改性工序)，通过数次 数百 次地反复实施该工序即可形成所需厚度的ZrB2膜。
产业化前景
若采用本发明，可在实施CVD法或ALD法时形成膜厚均匀的膜。因此，本发明可 在半导体技术中使用。


图1是用来说明实施本发明时使用的成膜装置的喷头结构1的剖面模式图。
图2 (a)是环形件13b， (b)是第1喷射板13c， (c)是第2喷射板13d的横剖面图。
图3是用来说明原料气体导入管133、气体通道134以及原料气体扩散室135的配置关系的说明图。
图4是用来说明第2喷头结构2的剖面模式图。 图5是表示非金属管内面的腐蚀状态的SEM照片。
图6是说明双层管22的剖面模式图，(a )是双层管22的纵剖面图，(b)是图6 (a) 的A-A'线剖面图，(c)是图6 (b)中的B-B''线剖面图。 图7是用来说明第3喷头结构3的剖面模式图。
图8涉及本发明中的原料气体的生成，(a)是用来说明其一例的模式性构成图，(b) 是用来说明另 一例的模式性构成图。
图9是用来说明本发明中的原料气体的生成的其它用例的模式性构成图。
图IO是表示本发明的成膜装置的剖面模式图。
附图标记说明
1、第1喷头结构，2、第2喷头结构，3、第3喷头结构，11、同轴谐振腔，12、气 体导入室，13、喷头部，13a、圆盘形构件，13b、环形件，13c喷射板，13d、喷射 板，14、微波提供手段，15、原料气体导入装置，31、触媒室，32、反应气体导入 管，33、金属线，41、罐，42、网，42a、 42b、网，43、原料，44、流量控制器， 111、非金属管，llla、外露部，112、上部导体，113、下部导体，122、陶瓷法兰 盘，123、 124、固定件，131、反应气体扩散室，132、反应气体喷出孔，133、原 料气体导入管，134、气体通道，134a、气体通道，134b、气体通道，134c、连接孔， 134d、连接孔，135、原料气体扩散室，136、原料气体喷出孔，137、气体导入口， 141、磁控管，142、微波电源，143、天线，144、同轴电缆，211、气源，212、供 气管，213、阀门，221、侧壁，222、冷却用流体通道，222a、上游部，222b、下游 部，223、流入口， 224、流出口， 225、隔板，226、开口部，227、气体通道。
权利要求
1、一种成膜装置，是配置了成膜室和喷头部的成膜装置，其特征在于前述喷头部配置有原料气体扩散室和反应气体扩散室；连接前述原料气体扩散室和原料气体导入管的气体通道由1段以上的多段构成，各段拥有可用2n-1(n为段数)表示的通道，第1段气体通道与前述原料气体导入管连接，第2段以后的各气体通道与前一段气体通道连通，最后段的气体通道与原料气体扩散室连接。
2、 根据权利要求1所述的成膜装置，其特征在于前述第1段气体通道在其中 心部位与前述原料气体导入管连接，前述第2段以后的各气体通道，通过其中心与设 置在前一段气体通道两端的连接孔连接，与前一段气体通道连通，前述最后一段的各 气体通道通过其在各气体通道两端上形成的连接孔与原料气体扩散室连接。
3、 根据权利要求1或2所述的成膜装置，其特征在于前述原料气体扩散室可配 置在反应气体扩散室的底部，原料气体导入管可设置在反应气体扩散室的壁上，各段 上形成的前述各气体通道呈圆弧形。
4、 根据权利要求1~3任一项所述的成膜装置，其特征在于前述气体通道采用2 段结构，第1段的气体通道在其中央部位与前述原料气体导入管连接，第2段的各气体通道，通过在其中央部位与第1段气体通道两端设置的连接孔连接，与第1段气体 通道连通，并通过其各气体通道两端形成的连接孔与四方形的原料气体扩散室的四个 拐角连接。
5、 根据权利要求1~4任一项所述的成膜装置，配置有等离子生成手段，其由具有间隔设置在导入反应气体的非金属管外周上部及下部的导体的同轴谐振腔和微波提供电路构成；其特征在于前述同轴谐振腔内部的高度为激励波长的1/2的整数倍， 从非金属管的一端注入的气体在前述非金属管的未设置前述道体的区域内被微波激 活，以等离子化的形态从另一端释放出，具有以上构成的等离子生成手段配置在前述 喷头部的上游一侧，将被该等离子生成手段等离子化的气体导入前述反应气体扩散 室。
6、 根据权利要求5所述的成膜装置，其特征在于在前述同轴谐振腔上设置冷却手段，将冷却气体导入谐振腔内部冷却非金属管的未设置导体的区域。
7、 根据权利要求5或6所述的成膜装置，其特征在于前述非金属管的侧壁为双层，并配置使冷却用流体在该侧壁间循环的流体循环手段。
8、 根据权利要求1~4任一项所述的成膜装置，其特征在于将配置有反应气体导入管、金属线、金属线加热手段的触媒室配置在前述喷头部的上游部位，从反应气 体导入管导入的气体即可被加热的金属线激活，再将该被激活的气体导入前述反应气 体扩散室。
全文摘要
本发明提供一种使用两种以上的气体进行均匀成膜的成膜装置。在配置有成膜室(5)及喷头(1)的成膜装置中，前述喷头具有原料气体扩散室及反应气体扩散室，连接前述原料气体扩散室(135)和原料气体导入管(133)的气体通道(134)由1段以上的多段构成，各段拥有可用2^n-1(n为段数)表示的气体通道，第1段气体通道在其中心部位与前述原料气体导入管连接，第2段以后的各气体通道通过在其中心部位与设置在前一段气体通道两端的连接孔连接，与前一段气体通道连通，最后段的各气体通道通过与其各气体通道两端上形成的连接孔与原料气体扩散室(135)连接。
文档编号C23C16/455GK101657565SQ20088001182
公开日2010年2月24日 申请日期2008年4月15日 优先权日2007年4月17日
发明者入野修, 畠中正信, 石川道夫 申请人:株式会社爱发科