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JP2000212752A - 反応チャンバガス流入方法及びそれに用いるシャワ―ヘッド - Google Patents

反応チャンバガス流入方法及びそれに用いるシャワ―ヘッド

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Publication number
JP2000212752A
JP2000212752A JP2000008699A JP2000008699A JP2000212752A JP 2000212752 A JP2000212752 A JP 2000212752A JP 2000008699 A JP2000008699 A JP 2000008699A JP 2000008699 A JP2000008699 A JP 2000008699A JP 2000212752 A JP2000212752 A JP 2000212752A
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JP
Japan
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gas
reaction
reaction chamber
reactant
remaining
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000008699A
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English (en)
Inventor
Yun-Sook Chae
允 淑 蔡
Rinsho Zen
麟 商 全
Sang-Bom Kang
尚 範 姜
Soin Ri
相 ▲イン▼ 李
Keikan Ryu
圭 完 柳
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Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of JP2000212752A publication Critical patent/JP2000212752A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 汚染粒子の増加及び蒸着速度の低下の問題を
同時に解決する反応チャンバガス流入方法及びそれに用
いるシャワーヘッドを提供する。 【解決手段】 第１反応ガスＢと残りの反応ガスＡとが
互いに混合しないように、個々のガス注入口を介して、
第１反応ガスＢは基板１１０の縁部に向けて流入し、残
りの反応ガスＡは基板１１０の中心部に向けて個々に流
入する。さらに、第１反応ガスＢ及び残りの反応ガスＡ
がシャワーヘッド内にて互いに混合しないように、通路
を個々に設け、第１反応ガスＢの放出口１４０はシャワ
ーヘッドの底面の縁部に形成し、残りの反応ガスＡの放
出口１３０はその中央部に形成する。これによりシャワ
ーヘッド及び反応チャンバ１００の内部における汚染粒
子の生成を抑え、蒸着速度を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、反応チャンバガス
流入方法及びそれに用いるシャワーヘッドに係り、より
詳細には半導体装置の製造に際して相互反応性のある２
種類以上の反応ガスを流入して基板上に所定の膜を蒸着
させる反応チャンバガス流入方法及びそれに用いるシャ
ワーヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】気体状の物質を供給して基板上に所定の
膜を形成する方法には、物理気相蒸着法（Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：スパッタリ
ングとも言う。以下、ＰＶＤ）、化学気相蒸着法（Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以
下、ＣＶＤ）、原子層成長法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下、ＡＬＤ）、パルスＣ
ＶＤ（Ｐｕｌｓｅｄ ＣＶＤ、以下、ＰＣＶＤ、パルス
ＣＶＤの詳細については後述する）などがある。本発明
は、特にＣＶＤ、ＡＬＤ、ＰＣＶＤに適用可能なガス流
入方法に関するものであり、先ず、従来のガス流入方法
及びその問題点を添付した図面に基づき説明すれば、以
下の通りである。一般に、気相蒸着により所定の膜を形
成するとき、ソースガス（反応ガス）は反応チャンバの
上部に装着されたシャワーヘッドにより供給される。図
１は、このような従来の混合式シャワーヘッドの構造を
示した断面図である。また、図２は、図１に示したシャ
ワーヘッドの底面図である。
【０００３】図１及び図２に示すように、従来のシャワ
ーヘッドは、第１及び第２反応ガスがそれぞれの注入口
１２、１４を介して弁１６の開閉動作に応じて同時、或
いは異なるタイミングのいずれかによりシャワーヘッド
１０内に流入させる。第１及び第２反応ガスは、シャワ
ーヘッド１０内にて混合され、シャワーヘッド１０の底
面の放出口１８から放出されて反応チャンバ内に載置し
た基板（図示せず）上に蒸着される。ところが、この構
造のシャワーヘッド１０（混合式）は、特に第１及び第
２反応ガスが相互反応性がある場合、シャワーヘッド１
０内にて互いに反応して粒子を生成し、シャワーヘッド
１０内に蒸着されることにより、シャワーヘッドが汚れ
易い問題があった。
【０００４】この問題を解決するため、第１及び第２反
応ガスの供給を個々に行う分離式のシャワーヘッド３０
が提案された。図３は、このような従来の分離式シャワ
ーヘッドの構造を示した断面図である。また、図４は、
図３に示したシャワーヘッドの底面図である。図３及び
図４に示すように、従来の分離式シャワーヘッドは、第
１及び第２反応ガスがシャワーヘッド３０内にて互いに
反応しないように、個々の通路を設けて別々の放出口３
８、４０から放出されるように形成されている。ところ
が、２種類以上の反応ガスを交互に流入して膜を蒸着す
る場合には、１つの反応ガス、例えば、第１反応ガスの
みが流入するタイミングのとき、第２反応ガスのための
通路に第１反応ガス及び反応チャンバ内に残留する他の
反応物などが逆流して溜まってしまい、以後、第２反応
ガスが流入すると互いに反応して汚染粒子を生成する問
題があった。これは、第１反応ガスが流入する通路でも
同様である。
【０００５】一方、第１及び第２反応ガスの流入に際し
ては、反応ガスの運搬（排出）を助けるため、不活性ガ
スよりなる運搬ガスを所定の流量にて共に流入すること
が可能である。この場合、前述した問題を解決するた
め、運搬ガスを反応ガスの流入タイミングとは異なって
流入し続けたり、また、この運搬ガスによるパージガス
（前述したように、運搬ガスを流入し続けて両反応ガス
を共に混合しないタイミングで交互に供給した場合、こ
の運搬ガスが反応ガスを排出させるパージガスとして機
能する）の流量を増やしてシャワーヘッド及び反応チャ
ンバ内に残留する反応ガスをパージさせることにより、
流入していない反応ガスの通路に他の反応ガスが逆流す
ることを防止する方法が提案されている。
【０００６】ところが、かかる運搬ガスの継続的な流入
やパージガスの流量の増加は、基板上に吸着した反応ガ
スまでパージしてしまい、結果として膜の蒸着速度が顕
著に低下する問題があった。例えば、図３及び図４に示
したシャワーヘッドを用い、基板上にＴｉＮ膜を蒸着す
るとき、パージガスの流量と蒸着速度との関係をグラフ
にて示したものが図５である。ここで、第１反応ガスと
してはＴｉＣｌ4、第２反応ガスとしてはＮＨ3を用い、
パージガスとしてはＡｒを用いた。図５に示すグラフか
ら明らかなように、パージガスの流量を２００ｓｃｃｍ
以上に増やすと、ＴｉＮ膜の蒸着速度が１０Å／ｍｉｎ
以下に顕著に低下してしまい、実際の量産工程に適用し
づらくなる。また、数回の実験により、パージガスの流
量は、約５００ｓｃｃｍを境界にしてそれ以上にする
と、汚染粒子の問題はなくなることが確認できた。しか
し、５００ｓｃｃｍ以上にすると、ＴｉＮ膜の成長速度
があまりにも遅いことが解った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の反
応チャンバガス流入方法及びそれに用いるシャワーヘッ
ドでは、図１に示したように、第１反応ガスと第２反応
ガスとが相互反応することにより粒子を生成してシャワ
ーヘッド１０の胴体内に蒸着するため、シャワーヘッド
が汚れ易いという不具合があった。また、このような不
具合を解決するため、運搬ガスによりシャワーヘッド及
び反応チャンバ内に残留する反応ガスをパージする場
合、運搬ガスの流量によっては基板上に吸着した反応ガ
スまでパージされてしまい、結果として膜の蒸着速度が
顕著に低下するとともに、この運搬ガスの流量を調節す
ることが困難であるという不具合があった。本発明は、
前述した課題を解決し、汚染粒子の増加及び蒸着速度の
低下の問題を同時に解決する反応チャンバガス流入方法
及びそれに用いるシャワーヘッドを提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ため、本発明による反応チャンバガス流入方法は、反応
チャンバ内に載置された基板に所定の膜を蒸着するため
に相互反応性のある２種類またはそれ以上の反応ガスを
反応チャンバ内に流入する方法であって、第１反応ガス
と残りの反応ガスとは互いに混合しないように個々のガ
ス注入口を介して供給され、第１反応ガスは基板の縁部
に向けて流入し、残りの反応ガスは基板の中心部に向け
て流入させる。ここで、所定の膜は、ＡＬＤ或いはＰＣ
ＶＤ方法により蒸着するのが良い。さらに、第１反応ガ
スと反応性のある第２及び第３反応ガスのそれぞれは、
共に流入可能にするとともに、同じガス注入口を介して
互いに混合するように同時に流入するか、或いは互いに
混合しないように所定の時間をおいて交互に流入するい
ずれかの方法により供給する。さらに、第２及び第３反
応ガスは、独立したガス注入口を介して流入することも
できる。
【０００９】さらに、本発明による反応チャンバガス流
入方法の他の実施の形態は、反応チャンバ内に載置され
た基板上に所定の物質を蒸着するため、この物質の一部
の元素を含む第１反応ガス及び第１反応ガスと反応して
物質を形成する第２反応ガスを個々のガス注入口を介し
て流入する方法であって、基板の縁部に向けて第１反応
ガスを所定時間流入するステップと、第１反応ガスの流
入を遮断して反応チャンバ内に残留する反応ガスをパー
ジするステップと、基板の中心部に向けて第２反応ガス
を所定時間流入するステップと、第２反応ガスの流入を
遮断して反応チャンバ内に残留する反応ガスをパージす
るステップとを備える。ここで、第１及び第２反応ガス
を流入するステップのそれぞれは第１及び第２反応ガス
の円滑な供給のために運搬ガスを共に流入するととも
に、反応ガスをパージするステップのそれぞれは第１及
び第２反応ガスを遮断して運搬ガスのみを流入し続るこ
とによりパージしても良い。さらに、物質は、所望の膜
厚にて蒸着するため、第１反応ガスを流入するステップ
及びパージするステップと、第２反応ガスを流入するス
テップ及びパージするステップとを繰り返しても良い。
【００１０】また、前述した目的を達成するために、本
発明によるシャワーヘッドは、下部に基板が載置された
反応チャンバの上部に装着されて互いに反応性のある２
種類又はそれ以上の反応ガスを反応チャンバに供給する
シャワーヘッドであって、シャワーヘッドの上面に形成
されて第１反応ガスの供給源から第１反応ガスを供給さ
れる第１ガス供給口と、シャワーヘッドの上面に形成さ
れて第１反応ガスを除いた残りの反応ガスの供給源から
残りの反応ガスを供給する残りのガス供給口と、シャワ
ーヘッドの底面の縁部に形成された多数の第１ガス放出
口と、シャワーヘッドの底面の中央部に多数形成された
残りのガス放出口と、シャワーヘッドの胴体の内部に形
成されて第１ガス供給口と多数の第１ガス放出口とを結
ぶ第１ガス通路と、シャワーヘッドの胴体内部に第１ガ
ス通路と独立的に形成されて残りのガス供給口と多数の
残りのガス放出口とを結ぶ残りのガス通路とを備える。
ここで、第１ガス放出口は、残りのガス放出口に比べて
下方にさらに延在させ、シャワーヘッドが反応チャンバ
の上部に装着されたとき、第１ガス放出口をチャンバ内
に設置された基板にさらに近接しても良い。また、本発
明による反応チャンバガス流入方法及びそれに用いるシ
ャワーヘッドは、相互反応性のある反応ガスを、一方は
基板の縁部に向け、他方は基板の中心部に向けて独立的
に流入させることにより、シャワーヘッド及び反応チャ
ンバの内部に汚染粒子が生成することを防止し、さらに
速い蒸着速度を得ることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明による反応チャンバガス流入方法及びそれに用いるシ
ャワーヘッドの実施の形態について詳細に説明する。先
ず、本発明による反応チャンバガス流入方法に用いるの
に好適なシャワーヘッドの構造について説明する。図６
は、本発明によるシャワーヘッドの第１の実施の形態を
示す断面図である。また、図７は、図６に示したシャワ
ーヘッドの底面図である。
【００１２】図６に示すように、本発明によるシャワー
ヘッドの第１の実施の形態は、上部に第１及び第２反応
ガスを各々供給するためのガス供給ライン６２及び６４
と弁６６、第１及び第２反応ガスの運搬（排出）及びシ
ャワーヘッド６０と反応チャンバのパージのためのパー
ジガス（運搬ガス）を注入する供給ライン６８及び弁７
０が具備されている。シャワーヘッド６０の内部は、第
１及び第２反応ガスが互いに混合しないように個々の通
路を設け、特に一方の反応ガスはシャワーヘッド６０の
底面の縁部７２に放出されるようにし、他の反応ガスは
シャワーヘッド６０の下面の中央部７４に放出されるよ
うにする。すなわち、図７に示すように、シャワーヘッ
ド６０の底面は、その縁部に第１反応ガスの放出口７２
が所定間隔をおいて多数形成され、中央部に第２反応ガ
スの放出口７４が所定間隔をおいて多数形成される。ま
た、第２反応ガスの供給ライン６４には、第１反応ガス
と反応性のある第３反応ガスを第２反応ガスと共に供給
することができる。このとき、第２反応ガスと第３反応
ガスとは、お互いに反応性がない場合或いは弱い場合に
は同時に供給し、一方反応性がある場合には所定の時間
をおいて交互に供給する。
【００１３】次に、図８及び図９を参照して、本発明に
よるシャワーヘッドの第２の実施の形態を詳細に説明す
る。図８は、本発明によるシャワーヘッドの第２の実施
の形態を示す断面図である。また、図９は、図８に示し
たシャワーヘッドの底面図である。図８及び図９に示す
ように、本発明によるシャワーヘッドの第２の実施の形
態は、図６及び図７に示したシャワーヘッドに、第３反
応ガスを流入するための第３反応ガス供給ライン８６
と、底面の中央部に第１及び第２ガス放出口９４、９６
とは別に独立した第３ガス放出口９８とを新たに具備し
ている。ここで、第３反応ガス供給ライン８６と第３ガ
ス放出口９８とを結ぶための第３反応ガス通路は、第１
及び第２反応ガス通路と互いに分離し、３種類の反応ガ
スを互いに独立的に流入できるように形成している。ま
た、このような図６乃至図９に示したシャワーヘッド
は、第１反応ガスの放出口７２、９４が第２反応ガスの
放出口７４または第３反応ガスの放出口９６、９８に比
べて下方にさらに延在されて、反応チャンバ内に載置さ
れた基板とさらに近接するようにしても良い（図１１参
照）。そして、シャワーヘッドの半径は基板の半径以上
の大きさに形成して、第１反応ガスの放出口７２、９４
を基板の縁部又はその外側に向わせれば良い。
【００１４】次に、本発明による反応チャンバガス流入
方法の実施の形態について詳細に説明する。図１０は、
本発明による反応チャンバガス流入方法の第１の実施の
形態を示す図である。先ず、図１０を参照すると、第１
反応ガス及び運搬ガスは、シャワーヘッドの縁部に形成
された放出口１４０から放出されて、反応チャンバ１０
０内の基板ホルダ１２０に載置された基板１１０の縁部
に向けて流入され（Ｂ）、第２反応ガス及び運搬ガス
は、シャワーヘッドの中央部に形成された放出口１３０
から放出されて、基板１１０の中心部に向けて流入され
る（Ａ）。これにより、パージガス（運搬ガス）の基板
上における直接的なパージ効果が減少され、パージガス
の流入量を増やした場合であっても、蒸着速度の減少は
抑えられる。加えて、第１及び第２反応ガスのそれぞれ
は、個々の反応ガスの放出口に逆流しづらく、その結果
シャワーヘッドの内部及びガス供給ラインの汚染が防止
される。このとき、第１反応ガスの放出口１４０は、基
板１１０の上に吸着した第２反応ガスの過度なパージを
防止すべく、基板１１０の縁部から外れるように、基板
１１０の外側に向ければ良い。これは、前述したように
該半径が基板の半径以上であるシャワーヘッドを用いる
ことにより容易に成し遂げられる。
【００１５】次に、図１１乃至１３を参照して、本発明
による反応チャンバガス流入方法の他の実施の形態を詳
細に説明する。図１１は、本発明による反応チャンバガ
ス流入方法の第２の実施の形態を示す図である。また、
図１２は、本発明による反応チャンバガス流入方法の第
３の実施の形態を示す図である。また、図１３は、本発
明による反応チャンバガス流入方法の第４の実施の形態
を示す図である。ここで、図１０と同じ要素に対しては
同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００１６】図１１に示すように、本発明による反応チ
ャンバガス流入方法の第２の実施の形態は、第１反応ガ
スの放出口１４２が第２反応ガスの放出口１３０に比べ
て基板１１０側にさらに延在された構造のシャワーヘッ
ドを用いることにより、流入される第１反応ガス（Ｃ）
と第２反応ガス（Ａ）との相互逆流を一層効率よく防止
することができる。これは、前述したように第１反応ガ
スの放出口が第２反応ガスの放出口に比べて下方にさら
に延在されたシャワーヘッドを用いることにより容易に
成し遂げられる。また、図１２に示すように、本発明に
よる反応チャンバガス流入方法の第３の実施の形態にお
いては、シャワーヘッドが第２反応ガスのみを流入し
（Ａ）、第１反応ガスは反応チャンバの側面から基板１
１側に流入する（Ｄ）。そして、図１３に示すように、
本発明による反応チャンバガス流入方法の第４の実施の
形態においては、シャワーヘッドが第２反応ガスのみを
流入し（Ａ）、第１反応ガスは反応チャンバの下方の縁
部から流入する（Ｅ）。
【００１７】一方、前述のような本発明による反応チャ
ンバガス流入方法の実施の形態において、第１及び第２
反応ガスは、それぞれ所定時間交互に流入するＰＣＶＤ
方式により流入しても良い。ＰＣＶＤは、本出願人によ
り１９９８年９月２９日付けにて出願され、１９９９年
６月２９日付けにて出願公開された特開平１１−１７２
４３８号公報、"化学気相蒸着法による金属窒化膜の形
成方法及びこれを用いた半導体装置の金属コンタクト形
成方法"に具体的な記載がある。これを参照すると、Ｐ
ＣＶＤとは、第１反応ガス→パージガス→第２反応ガス
→パージガスの順番に反応ガス及びパージガスを交互に
所定時間流入して化学気相蒸着する方法であって、ＡＬ
Ｄに類似であるが、ＡＬＤは基板上に化学吸着された反
応ガスのみを残してパージする一方、パルスＣＶＤは化
学吸着のみでなく、物理吸着された反応ガスまで残し、
蒸着速度を顕著に速めた点で違う。
【００１８】以下、本発明による反応チャンバガス流入
方法及びそれに用いるシャワーヘッドをＰＣＶＤに適用
した実施の形態について詳細に説明する。まず、図１０
乃至図１３に示した装置のうちいずれかの構造をもつ反
応チャンバ１００に半導体ウェーハ１１０又は多数の基
板が収納されたウェーハボート（図示せず）を引き込ん
で、反応チャンバ１００内の温度及び圧力を所定のレベ
ルに設定して安定化させる。
【００１９】次に、第１反応ガス供給ラインに設けられ
た弁を解放して第１反応ガスを所定時間流入する（Ｂ、
Ｃ、Ｄ又はＥ）。すると、ウェーハ１１０の縁部に向け
て流入された第１反応ガスは、ウェーハ１１０上に物理
的又は化学的に吸着させる。このとき、第１反応ガスの
円滑な供給のため、運搬ガスを第１反応ガスと共に流入
しても良い。この運搬ガスとしては不活性ガスを用い、
且つパージガスのための供給ライン６８を介して流入可
能である。また、第１反応ガス供給ラインに設けられた
弁を閉鎖して第１反応ガスの供給を遮断し、所定時間パ
ージガスを流入して、ウェーハ１１０上に吸着せずに、
シャワーヘッド及び反応チャンバの内部に残留している
反応ガスをパージする。このとき、第１反応ガスと共に
運搬ガスを流入した場合には、別途のパージガスを流入
する必要がなく、第１反応ガスのみを遮断し、運搬ガス
を流入し続けることによりパージを行う。
【００２０】次に、第２反応ガスを所定時間流入する
（Ａ）。これにより、ウェーハ１１０の中心部に向けて
流入された第２反応ガスは、ウェーハ１１０上に吸着し
てある第１反応ガスと反応して所望の物質膜を形成す
る。このとき、第２反応ガスの円滑な供給のため、不活
性ガスよりなる運搬ガスを第２反応ガスと共に流入して
も良い。さらに、第２反応ガスの供給を遮断し、所定時
間パージガスを流入して、ウェーハ１１０上に物質膜を
形成することなく、シャワーヘッド及び反応チャンバの
内部に残留する反応ガスまたは汚染粒子をパージする。
このとき、第２反応ガスと共に運搬ガスを流入した場合
には、別途のパージガスを流入する必要がなく、第２反
応ガスのみを遮断し、運搬ガスを流入し続けることによ
りパージを実行する。以上の如く本発明による反応チャ
ンバガス流入方法及びそれに用いるシャワーヘッドをＰ
ＣＶＤに適用した実施の形態によると、第１反応ガスの
流入→パージ→第２反応ガスの流入→パージといったサ
イクルを所望の膜厚または物質膜が形成されるまで繰り
返すことができる。さらに、第１反応ガス及び第２反応
ガスのうち、いずれかを先に流入するかは、形成しよう
とする膜の性質に応じて変更可能である。
【００２１】次に、本発明による反応チャンバガス流入
方法及びそれに用いるシャワーヘッドを用いて、ＰＣＶ
Ｄ方式により基板上に物質膜を蒸着した実験例を詳細に
説明する。この実験例においては、従来の反応チャンバ
ガス流入方法（従来の方法）による効果と本発明による
反応チャンバガス流入方法（本発明による方法）の効果
とを比較するため、それぞれ図３及び図６に示したシャ
ワーヘッドを用い、基板上にＴｉＮ膜を形成した。第１
反応ガスとしてはＮＨ3、第２反応ガスとしてはＴｉＣ
ｌ4、運搬及びパージガスとしてはＡｒを用いた。従来
の方法及び本発明による方法それぞれの工程条件及び１
サイクルは下記の通りである。
【００２２】 ＜従来の方法＞ 基板温度：５００℃ 圧力：３Ｔｏｒｒ（約３９９Ｐａ） １サイクル：ＮＨ3 １００ｓｃｃｍ＋Ａｒ １２０ｓｃｃｍ（２秒）→ Ａｒ １２０ｓｃｃｍ（４秒）→ＴｉＣｌ4 ３ｓｃｃｍ＋ Ａｒ １２０ｓｃｃｍ（２秒）→Ａｒ １２０ｓｃｃｍ（４秒） ＜本発明による方法＞ 基板温度：５００℃ 圧力：４Ｔｏｒｒ（約５３２Ｐａ） １サイクル：ＮＨ3 １００ｓｃｃｍ＋Ａｒ ６００ｓｃｃｍ（２秒）→ Ａｒ ６００ｓｃｃｍ（４秒）→ＴｉＣｌ4 ３ｓｃｃｍ＋ Ａｒ ６００ｓｃｃｍ（２秒）→Ａｒ ６００ｓｃｃｍ（４秒） 以上のような条件下で、それぞれ数十サイクルを行って
得られた結果は、下記表１の通りである。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１から明らかなように、蒸着速度は２つ
の方法が似ているが、基板上に形成された汚染粒子の数
からは顕著な違いが見られる。すなわち、従来の方法に
おいては、８０００個以上の汚染粒子が見られたが、本
発明による方法においては、５０個未満になっているこ
とが見られた。一方、前述したように、従来の方法にお
いて運搬及びパージガス（Ａｒ）の流量を増やすと、汚
染粒子の数は減る。例えば、前述した条件による従来の
方法において、Ａｒの流量を６００ｓｃｃｍに増やし、
残りの条件は同一にすると、汚染粒子の数は減るが、蒸
着速度は８Å／ｍｉｎ以下に低下した。この低い蒸着速
度は、従来の方法を量産工程に適用しにくくする原因と
なる。
【００２５】また、本発明による方法は、蒸着速度及び
汚染粒子の数のみでなく、面抵抗及びその均一度の面か
らも、従来の方法に比べより良好な結果が得られること
が分かる。すなわち、この実験例において蒸着したＴｉ
Ｎ膜は、一般に、バリア金属層として用いられることか
ら、その面抵抗が小さければ小さいほど好ましいが、表
１から明らかなように、本発明による方法は、従来の方
法に比べ一層小さい面抵抗値が得られたほか、その均一
度の面からも、優れた結果が得られた。ここで、面抵抗
は、４点探針方式により基板の４９ヵ所にて測定した。
【００２６】以上、本発明による反応チャンバガス流入
方法及びそれに用いるシャワーヘッドを用い、ＰＣＶＤ
方式により基板上に物質膜を蒸着した実験例を詳細に説
明したが、本発明による方法は、２種類の反応ガスを用
いる蒸着工程のみでなく、例えば、ＢＳＴ（（Ｂａ，Ｓ
ｒ）ＴｉＯ3）などのように、３種類以上の反応ガスを
用いる蒸着工程にも適用可能である。このように、３種
類以上の反応ガスを用いる蒸着工程においては、図８に
示したように、シャワーヘッド８０を介して反応ガスを
流入することができる。このとき、最も逆流しやすい反
応ガスを第１反応ガス供給ライン８２を介して基板の縁
部に供給し、残りの反応ガスは、第２及び第３反応ガス
供給ライン８４、８６を介して基板の中心部に供給す
る。また、第２及び第３反応ガスが互いに反応性がない
場合、或いは弱い場合には、図６または図１０乃至図１
３に示したように、シャワーヘッド６０またはガス流入
システムを用いても良い。すなわち、反応性の強いいず
れかの反応ガスを第１反応ガス供給ライン６２または１
４０、１４２、１４４、１４６を介して基板の縁部に流
入し、残りの第２及び第３反応ガスは、第２反応ガス供
給ライン６４又は１３０を介して基板の中心部に流入す
る。このとき、第２及び第３反応ガスは同時に流入して
も良く、間をおいて順次流入しても良い。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による反応チ
ャンバガス流入方法及びそれに用いるシャワーヘッドに
よると、相互反応性のある反応ガスを、１つは基板の縁
部に向けて流入し、残りは基板の中心部に向けて流入す
ることにより、シャワーヘッド及び反応チャンバの内部
における汚染粒子の生成が抑えられ、しかも蒸着速度が
増大できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の混合式シャワーヘッドの構造を示す断面
図。
【図２】図１に示されたシャワーヘッドの底面図。
【図３】従来の分離式シャワーヘッドの構造を示す断面
図。
【図４】図３に示されたシャワーヘッドの底面図。
【図５】図３及び図４に示したシャワーヘッドを用いて
基板上にＴｉＮ膜を形成するとき、パージガスの流量と
蒸着速度との関係を示したグラフ。
【図６】本発明によるシャワーヘッドの第１の実施の形
態を示す断面図。
【図７】図６に示したシャワーヘッドの底面図。
【図８】本発明によるシャワーヘッドの第２の実施の形
態を示す断面図。
【図９】図８に示したシャワーヘッドの底面図。
【図１０】本発明による反応チャンバガス流入方法の第
１の実施の形態を示す図。
【図１１】本発明による反応チャンバガス流入方法の第
２の実施の形態を示す図。
【図１２】本発明による反応チャンバガス流入方法の第
３の実施の形態を示す図。
【図１３】本発明による反応チャンバガス流入方法の第
４の実施の形態を示す図。
【符号の説明】
１００ 反応チャンバ １１０ 基板 １２０ 基板ホルダ １３０、１４０ 放出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 姜 尚 範 大韓民国ソウル特別市瑞草区盤浦本洞1069 番地 盤浦アパート15棟202号 (72)発明者 李 相 ▲イン▼ 大韓民国京畿道水原市八達区梅灘２洞1211 番地 韓国１次アパート104棟706号 (72)発明者 柳 圭 完 大韓民国京畿道水原市八達区靈通洞957− ６番地 清明マウル碧山アパート335棟304 号

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反応チャンバ内に載置された基板に所定
    の膜を蒸着するため、相互反応性のある２種類又はそれ
    以上の反応ガスを前記反応チャンバ内に流入する反応チ
    ャンバガス流入方法であって、 第１反応ガスと残りの反応ガスとは互いに混合しないよ
    うに個々のガス注入口を介して供給され、前記第１反応
    ガスは前記基板の縁部に向けて流入し、前記残りの反応
    ガスは前記基板の中心部に向けて流入させることを特徴
    とする反応チャンバガス流入方法。
  2. 【請求項２】 前記所定の膜は、原子層成長法（ＡＬ
    Ｄ）により蒸着されることを特徴とする請求項１に記載
    の反応チャンバガス流入方法。
  3. 【請求項３】 前記第１反応ガス及び残りの反応ガス
    は、それぞれ所定の時間交互に流入させることを特徴と
    する請求項１に記載の反応チャンバガス流入方法。
  4. 【請求項４】 前記第１反応ガス及び残りの反応ガス
    は、それぞれ円滑な供給のために運搬ガスと共に流入さ
    せることを特徴とする請求項３に記載の反応チャンバガ
    ス流入方法。
  5. 【請求項５】 前記運搬ガスは、不活性気体であること
    を特徴とする請求項４に記載の反応チャンバガス流入方
    法。
  6. 【請求項６】 前記第１反応ガス及び残りの反応ガスを
    流入する間は、所定時間前記運搬ガスのみを流入して前
    記反応チャンバをパージすることを特徴とする請求項４
    に記載の反応チャンバガス流入方法。
  7. 【請求項７】 前記残りの反応ガスには、前記第１反応
    ガスと反応性のある第２及び第３反応ガスが含まれ、こ
    の第２及び第３反応ガスは同じガス注入口を介して互い
    に混合するように同時に流入するか、或いは互いに混合
    しないように間をおいて交互に流入するいずれかの方法
    により供給することを特徴とする請求項１に記載の反応
    チャンバガス流入方法。
  8. 【請求項８】 前記残りの反応ガスには、前記第１反応
    ガスと反応性のある第２及び第３反応ガスが含まれ、前
    記第２及び第３反応ガスは互いに混合しないように個々
    のガス注入口を介して流入させることを特徴とする請求
    項１に記載の反応チャンバガス流入方法。
  9. 【請求項９】 前記第１反応ガスは前記反応チャンバの
    上方の縁部に設けられたガス注入口を介して上方から流
    入し、前記残りの反応ガスは前記反応チャンバの上方の
    中央部に設けられたガス注入口を介して上方から流入す
    ることを特徴とする請求項１に記載の反応チャンバガス
    流入方法。
  10. 【請求項１０】 前記第１反応ガスは前記反応チャンバ
    の側面に設けられたガス注入口を介して側面から流入
    し、前記残りの反応ガスは前記反応チャンバの上方の中
    央部に設けられたガス注入口を介して上方から流入する
    ことを特徴とする請求項１に記載の反応チャンバガス流
    入方法。
  11. 【請求項１１】 前記第１反応ガスは前記反応チャンバ
    の底面の縁部に設けられたガス注入口を介して下方から
    流入し、前記残りの反応ガスは前記反応チャンバの上方
    の中央部に設けられたガス注入口を介して上方から流入
    することを特徴とする請求項１に記載の反応チャンバガ
    ス流入方法。
  12. 【請求項１２】 反応チャンバ内に載置された基板上に
    所定の物質を蒸着するために前記物質の一部の元素を含
    む第１反応ガス、及び前記第１反応ガスと反応して前記
    物質を形成する第２反応ガスを個々のガス注入口を介し
    て流入する反応チャンバガス流入方法であって、 （ａ）前記基板の縁部に向けて前記第１反応ガスを所定
    時間流入するステップと、 （ｂ）前記第１反応ガスの流入を遮断し、前記反応チャ
    ンバ内に残留する反応ガスをパージするステップと、 （ｃ）前記基板の中心部に向けて前記第２反応ガスを所
    定時間流入するステップと、 （ｄ）前記第２反応ガスの流入を遮断し、前記反応チャ
    ンバ内に残留する反応ガスをパージするステップとを含
    むことを特徴とする反応チャンバガス流入方法。
  13. 【請求項１３】 前記ステップ（ａ）及び（ｃ）のそれ
    ぞれは前記第１及び第２反応ガスの円滑な供給のために
    運搬ガスを共に流入し、前記ステップ（ｂ）及び（ｄ）
    のそれぞれは前記第１及び第２反応ガスを遮断して運搬
    ガスのみを流入し続けることによりパージすることを特
    徴とする請求項１２に記載の反応チャンバガス流入方
    法。
  14. 【請求項１４】 前記運搬ガスは、不活性気体であるこ
    とを特徴とする請求項１３に記載の反応チャンバガス流
    入方法。
  15. 【請求項１５】 前記物質は、所望の膜厚にて蒸着する
    ため、前記ステップ（ａ）ないしステップ（ｄ）を繰り
    返すことを特徴とする請求項１２に記載の反応チャンバ
    ガス流入方法。
  16. 【請求項１６】 下部に基板が載置された反応チャンバ
    の上部に装着されて、互いに反応性のある２種類または
    それ以上の反応ガスを供給するシャワーヘッドであっ
    て、 前記シャワーヘッドの上面に形成され、第１反応ガスの
    供給源から前記第１反応ガスを供給する第１ガス供給口
    と、 前記シャワーヘッドの上面に形成され、前記第１反応ガ
    スを除いた残りの反応ガスの供給源から前記残りの反応
    ガスを供給する残りのガス供給口と、 前記シャワーヘッドの底面の縁部に形成された多数の第
    １ガス放出口と、 前記シャワーヘッドの底面の中央部に多数形成された残
    りのガス放出口と、 前記シャワーヘッドの胴体内部に形成され、前記第１ガ
    ス供給口と前記多数の第１ガス放出口とを結ぶ第１ガス
    通路と、 前記シャワーヘッドの胴体内部に前記第１ガス通路と独
    立的に形成され、前記残りのガス供給口と前記多数の残
    りのガス放出口とを結ぶ残りのガス通路とを含むことを
    特徴とするシャワーヘッド。
  17. 【請求項１７】 前記多数の第１ガス放出口は、前記多
    数の残りのガス放出口に比べ下方にさらに延在させて、
    前記シャワーヘッドを前記反応チャンバの上部に装着し
    たとき、前記多数の第１ガス放出口が前記基板にさらに
    近接するように設けたことを特徴とする請求項１６に記
    載のシャワーヘッド。
  18. 【請求項１８】 前記多数の第１ガス放出口が形成され
    た前記シャワーヘッドの底面の縁部の半径は、前記基板
    の半径以上の大きさに設けていることを特徴とする請求
    項１６に記載のシャワーヘッド。
  19. 【請求項１９】 前記残りの反応ガスには、前記第１反
    応ガスと反応性のある第２及び第３反応ガスが含まれ、
    前記第２及び第３反応ガスを供給するための前記残りの
    ガス通路をそれぞれ独立的に設けて流入させることを特
    徴とする請求項１６に記載のシャワーヘッド。
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