JP2000290777A - ガス処理装置、バッフル部材、及びガス処理方法 - Google Patents
ガス処理装置、バッフル部材、及びガス処理方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被処理体上の全面にガスを均一に供給するこ
とができるガス処理装置、ガス処理方法及びそのような
装置や方法に用いるバッフル板を提供する。 【解決手段】 ガス処理装置１は、気密に構成された処
理室２と、処理室２に接続されたガス導入管３と、ガス
導入管３を介して処理室２内にガスを供給するガス供給
源４と、処理室２内に配置されウエハ６を載置する載置
台７と、ガス導入管３のガス出口３ａに設けられ噴出側
を載置台７側に向けて配設されたシャワーヘッド８と、
シャワーヘッド８の載置台側隔壁を構成する多数の吐出
孔１０の穿孔された吐出板９と、吐出板９とガス導入管
３のガス出口３ａとの間に配設され多数の貫通孔１２が
穿孔されたバッフル板１１とを具備する。貫通孔１２は
ガス導入管３側に形成された上孔部１３と、吐出板９側
に上孔部１３から拡開された下孔部１４とからなる異径
孔で構成される。
とができるガス処理装置、ガス処理方法及びそのような
装置や方法に用いるバッフル板を提供する。 【解決手段】 ガス処理装置１は、気密に構成された処
理室２と、処理室２に接続されたガス導入管３と、ガス
導入管３を介して処理室２内にガスを供給するガス供給
源４と、処理室２内に配置されウエハ６を載置する載置
台７と、ガス導入管３のガス出口３ａに設けられ噴出側
を載置台７側に向けて配設されたシャワーヘッド８と、
シャワーヘッド８の載置台側隔壁を構成する多数の吐出
孔１０の穿孔された吐出板９と、吐出板９とガス導入管
３のガス出口３ａとの間に配設され多数の貫通孔１２が
穿孔されたバッフル板１１とを具備する。貫通孔１２は
ガス導入管３側に形成された上孔部１３と、吐出板９側
に上孔部１３から拡開された下孔部１４とからなる異径
孔で構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガス処理技術に係
り、更に詳細には半導体の製造に用いられるガス処理装
置、バッフル部材、及びガス処理方法に関する。
り、更に詳細には半導体の製造に用いられるガス処理装
置、バッフル部材、及びガス処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体の製造工程では、処理室内に各種
のガスを導入して、被処理体に所定の処理を施すガス処
理装置が用いられている。
のガスを導入して、被処理体に所定の処理を施すガス処
理装置が用いられている。
【０００３】このようなガス処理装置を用いるものとし
て、例えばＣＶＤでは、処理室内に原料となる各種のガ
スをウエハのような被処理体上に供給し、ウエハ上の熱
エネルギー、プラズマ励起等を利用してガスを化学的に
活性な反応種とさせて、化学反応によりウエハ上に薄膜
を形成させる構成となっている。このため、ウエハ上の
全面に薄膜を均一に形成するためには、ウエハ上の全面
にガスを均一に供給する必要がある。
て、例えばＣＶＤでは、処理室内に原料となる各種のガ
スをウエハのような被処理体上に供給し、ウエハ上の熱
エネルギー、プラズマ励起等を利用してガスを化学的に
活性な反応種とさせて、化学反応によりウエハ上に薄膜
を形成させる構成となっている。このため、ウエハ上の
全面に薄膜を均一に形成するためには、ウエハ上の全面
にガスを均一に供給する必要がある。
【０００４】ウエハ上の全面にガスを均一に供給するた
め、ＣＶＤでは、ウエハの被処理面と対向する位置にガ
ス供給手段、例えば図１３に示したような断面形状を備
えたシャワーヘッドを配置して、このシャワーヘッドに
よりウエハ上にガスを供給する構造のガス処理装置が用
いられている。
め、ＣＶＤでは、ウエハの被処理面と対向する位置にガ
ス供給手段、例えば図１３に示したような断面形状を備
えたシャワーヘッドを配置して、このシャワーヘッドに
よりウエハ上にガスを供給する構造のガス処理装置が用
いられている。
【０００５】図１３はガス処理装置のシャワーヘッド付
近の模式断面図である。
近の模式断面図である。
【０００６】図１３に示すように、シャワーヘッド４１
は、噴出側となる底面がウエハ４２と対向するように配
置されている。シャワーヘッド４１の上部にはガスをシ
ャワーヘッド４１内に導入するガス導入管４３が接続さ
れている。一方、シャワーヘッド４１の下部にはシャワ
ーヘッド４１の底面側隔壁を構成する吐出板４４が配置
されている。この吐出板４４には、ガス噴出孔としての
吐出孔４５が多数穿孔されている。そして、ガス導入管
４３からシャワーヘッド４１内に導入されたガスが、吐
出孔４５を通過してウエハ４２上に供給される。
は、噴出側となる底面がウエハ４２と対向するように配
置されている。シャワーヘッド４１の上部にはガスをシ
ャワーヘッド４１内に導入するガス導入管４３が接続さ
れている。一方、シャワーヘッド４１の下部にはシャワ
ーヘッド４１の底面側隔壁を構成する吐出板４４が配置
されている。この吐出板４４には、ガス噴出孔としての
吐出孔４５が多数穿孔されている。そして、ガス導入管
４３からシャワーヘッド４１内に導入されたガスが、吐
出孔４５を通過してウエハ４２上に供給される。
【０００７】更にこのシャワーヘッドを用いる場合、シ
ャワーヘッドの中心から吐出されるガス流量とシャワー
ヘッドの周縁付近から吐出されるガス流量との差を小さ
くするため、バッフル板と呼ばれる、小径の貫通孔が多
数穿孔された板をシャワーヘッド内に取り付けたものが
提案されている。その例を図１４に示す。
ャワーヘッドの中心から吐出されるガス流量とシャワー
ヘッドの周縁付近から吐出されるガス流量との差を小さ
くするため、バッフル板と呼ばれる、小径の貫通孔が多
数穿孔された板をシャワーヘッド内に取り付けたものが
提案されている。その例を図１４に示す。
【０００８】図１４はバッフル板を備えたガス処理装置
のシャワーヘッド付近の模式断面図である。
のシャワーヘッド付近の模式断面図である。
【０００９】図１４に示すように、シャワーヘッド４１
内の吐出板４４とガス導入管４３の接続部分との間に多
数の貫通孔４６が穿孔されたバッフル板４７が挿入され
ている。このバッフル板４７を挿入したことにより、ガ
ス導入管４３から導入されたガスはバッフル板４７の上
流側のバッフル空間４８に一旦滞留する。
内の吐出板４４とガス導入管４３の接続部分との間に多
数の貫通孔４６が穿孔されたバッフル板４７が挿入され
ている。このバッフル板４７を挿入したことにより、ガ
ス導入管４３から導入されたガスはバッフル板４７の上
流側のバッフル空間４８に一旦滞留する。
【００１０】そのためガス導入管４３からのガスの動圧
による圧力ムラが減少され、貫通孔４６を通過するガス
の流量がほぼ均一になる。そして、流量がほぼ均一にな
ったガスがバッフル板４７のガス移動方向下流側のシャ
ワー前室４９に供給される。従って、シャワー前室４９
での圧力ムラが減少し、吐出板４４全体として噴出され
る流量が均一となり、ウエハ４２上の全面にガスが均一
に供給される。
による圧力ムラが減少され、貫通孔４６を通過するガス
の流量がほぼ均一になる。そして、流量がほぼ均一にな
ったガスがバッフル板４７のガス移動方向下流側のシャ
ワー前室４９に供給される。従って、シャワー前室４９
での圧力ムラが減少し、吐出板４４全体として噴出され
る流量が均一となり、ウエハ４２上の全面にガスが均一
に供給される。
【００１１】ここで、貫通孔４６を通過するガスの流量
を均一にするには、貫通孔４６での流動圧力損失ができ
るだけ大きくなるように、貫通孔４６の孔径を小さくす
ることが有効である。これは、貫通孔４６の孔径を小さ
くすると、バッフル空間４８の圧力が上昇してガスの動
圧による圧力ムラが減少するとともに、バッフル板４７
の上下（バッフル空間４８とシャワー前室４９）の差圧
が大きくなり、バッフル板４７の各位置での差圧の値が
ほぼ均一になるためであり、その結果、各貫通孔４６を
通過するガスの流量も、これに基づいてほぼ均一になる
からである。
を均一にするには、貫通孔４６での流動圧力損失ができ
るだけ大きくなるように、貫通孔４６の孔径を小さくす
ることが有効である。これは、貫通孔４６の孔径を小さ
くすると、バッフル空間４８の圧力が上昇してガスの動
圧による圧力ムラが減少するとともに、バッフル板４７
の上下（バッフル空間４８とシャワー前室４９）の差圧
が大きくなり、バッフル板４７の各位置での差圧の値が
ほぼ均一になるためであり、その結果、各貫通孔４６を
通過するガスの流量も、これに基づいてほぼ均一になる
からである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、加工精
度の限界、経済的な制限、バッフル板４７の上流側の圧
力の制約等により、貫通孔４６の孔径を小さくするにも
限度があり、ウエハ４２上の全面にガスを均一に供給す
ることができないという問題がある。
度の限界、経済的な制限、バッフル板４７の上流側の圧
力の制約等により、貫通孔４６の孔径を小さくするにも
限度があり、ウエハ４２上の全面にガスを均一に供給す
ることができないという問題がある。
【００１３】また、貫通孔４６の孔径が小さくなると、
これに伴ってガスの流速が速くなる。このため、貫通孔
４６から流出するガス流の動圧が増大し、貫通孔４６の
直下付近の吐出孔４５の背圧を局所的に増大させる結果
となり、吐出孔４５の吐出流量相互間で不均一を生じさ
せるという問題がある。
これに伴ってガスの流速が速くなる。このため、貫通孔
４６から流出するガス流の動圧が増大し、貫通孔４６の
直下付近の吐出孔４５の背圧を局所的に増大させる結果
となり、吐出孔４５の吐出流量相互間で不均一を生じさ
せるという問題がある。
【００１４】一方、特開平１−１３９７７１号公報に
は、吐出孔をガスの入口側より出口側で大きくなるよう
に形成することにより、吐出孔を通過するガスが吐出孔
出口側で膨張、拡散して均一に噴出させる技術が記載さ
れている。
は、吐出孔をガスの入口側より出口側で大きくなるよう
に形成することにより、吐出孔を通過するガスが吐出孔
出口側で膨張、拡散して均一に噴出させる技術が記載さ
れている。
【００１５】しかしながら、これは個々の吐出孔におい
てガスが均一に噴出されるものであり、例えば吐出板の
中央と端部のように異なる吐出孔で比較すると、噴出さ
れるガスの流量は異なっており、ウエハ上の全面にガス
を均一に供給することができないという問題がある。
てガスが均一に噴出されるものであり、例えば吐出板の
中央と端部のように異なる吐出孔で比較すると、噴出さ
れるガスの流量は異なっており、ウエハ上の全面にガス
を均一に供給することができないという問題がある。
【００１６】本発明は上記問題を解決するためになされ
たものである。即ち、本発明は被処理体上の全面にガス
を均一に供給することができるガス処理装置、ガス処理
方法及びそのようなガス処理装置やガス処理方法に用い
るバッフル部材を提供することを目的とする。
たものである。即ち、本発明は被処理体上の全面にガス
を均一に供給することができるガス処理装置、ガス処理
方法及びそのようなガス処理装置やガス処理方法に用い
るバッフル部材を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、本発明のガス処理装置は、気密に構成された処理室
と、前記処理室に接続されたガス導入管と、前記ガス導
入管を介して前記処理室内にガスを供給するガス供給源
と、前記処理室内に配置され被処理体を載置する載置台
と、前記処理室内に配設された前記ガス導入管のガス出
口に配設されたシャワー部材と、前記シャワー部材の前
記載置台側隔壁を構成し、複数の吐出孔が穿孔された吐
出板と、前記シャワー部材内の前記吐出板と前記ガス出
口との間に配設され、板面に垂直に穿孔された複数の貫
通孔を有するバッフル部材であって、前記貫通孔が、前
記ガス出口側表面に形成された第１開口部と、前記吐出
板側表面に形成され、前記第１開口部より大きな開口面
積の第２開口部との間を連通しているバッフル部材と、
を具備する。
め、本発明のガス処理装置は、気密に構成された処理室
と、前記処理室に接続されたガス導入管と、前記ガス導
入管を介して前記処理室内にガスを供給するガス供給源
と、前記処理室内に配置され被処理体を載置する載置台
と、前記処理室内に配設された前記ガス導入管のガス出
口に配設されたシャワー部材と、前記シャワー部材の前
記載置台側隔壁を構成し、複数の吐出孔が穿孔された吐
出板と、前記シャワー部材内の前記吐出板と前記ガス出
口との間に配設され、板面に垂直に穿孔された複数の貫
通孔を有するバッフル部材であって、前記貫通孔が、前
記ガス出口側表面に形成された第１開口部と、前記吐出
板側表面に形成され、前記第１開口部より大きな開口面
積の第２開口部との間を連通しているバッフル部材と、
を具備する。
【００１８】上記ガス処理装置において、貫通孔は、そ
の軸がバッフル部材表面に垂直になるように穿孔されて
いる。
の軸がバッフル部材表面に垂直になるように穿孔されて
いる。
【００１９】例えば、貫通孔が異径孔、即ち、大小半径
の異なる二つの円柱形の孔を、前記二つの円柱の各底面
の中心が一致するように一直線（以下、この直線を「同
一軸」という。）上で継ぎ足して、凸形の断面を有する
孔である場合には前記同一軸がバッフル部材表面に垂直
になるように形成されている。
の異なる二つの円柱形の孔を、前記二つの円柱の各底面
の中心が一致するように一直線（以下、この直線を「同
一軸」という。）上で継ぎ足して、凸形の断面を有する
孔である場合には前記同一軸がバッフル部材表面に垂直
になるように形成されている。
【００２０】また、貫通孔が大小二つの開口部を有し、
貫通孔の内壁が前記二つの開口部を通る円錐の側面を形
成するようなテーパ状の場合には、前記円錐の軸がバッ
フル部材表面に垂直になるように形成されている。
貫通孔の内壁が前記二つの開口部を通る円錐の側面を形
成するようなテーパ状の場合には、前記円錐の軸がバッ
フル部材表面に垂直になるように形成されている。
【００２１】更に、前記貫通孔は第１開口部の中心と第
２開口部の中心とがバッフル部材表面の法線上にあり、
第２開口部が第１開口部の開口面積より大きい開口面積
を有していればどのような形状であってもよい。例え
ば、円形、楕円形、多角形などである。加工のし易さと
バッフル板面に平行な方向の対称性を考慮すると、第１
開口部、第２開口部は共に円形であるのが好ましい。
２開口部の中心とがバッフル部材表面の法線上にあり、
第２開口部が第１開口部の開口面積より大きい開口面積
を有していればどのような形状であってもよい。例え
ば、円形、楕円形、多角形などである。加工のし易さと
バッフル板面に平行な方向の対称性を考慮すると、第１
開口部、第２開口部は共に円形であるのが好ましい。
【００２２】また、第１開口部と第２開口部との間をつ
なぐ貫通孔の内壁面は、上記したよう断面が凸型になる
ような異径孔でも、テーパ状でもよく、またお椀状の曲
面でもよいが、加工のし易さとガス流の流速減速効果か
ら判断するとテーパ状のものが好ましい。
なぐ貫通孔の内壁面は、上記したよう断面が凸型になる
ような異径孔でも、テーパ状でもよく、またお椀状の曲
面でもよいが、加工のし易さとガス流の流速減速効果か
ら判断するとテーパ状のものが好ましい。
【００２３】上記発明のバッフル部材としては、代表的
なものとして板状のバッフル板が挙げられる。
なものとして板状のバッフル板が挙げられる。
【００２４】また上記発明のシャワー部材としてはシャ
ワーヘッドが挙げられる他、チャンバ内を複数の小室に
仕切り、この仕切り板に複数の微細な貫通孔を穿孔して
シャワーヘッドと同様に機能するようにしたものも挙げ
られる。
ワーヘッドが挙げられる他、チャンバ内を複数の小室に
仕切り、この仕切り板に複数の微細な貫通孔を穿孔して
シャワーヘッドと同様に機能するようにしたものも挙げ
られる。
【００２５】本発明のガス処理装置によれば、バッフル
部材に穿孔された貫通孔は第１開口部の開口面積が小さ
く、第２開口部の開口面積が第１開口部より大きく形成
されているので、ガス導入管からシャワー部材に導入さ
れたガスは、開口面積が小さい貫通孔を通過する際には
流動抵抗が大きくなるために流れ難く、バッフル部材の
背圧が大きくなる。
部材に穿孔された貫通孔は第１開口部の開口面積が小さ
く、第２開口部の開口面積が第１開口部より大きく形成
されているので、ガス導入管からシャワー部材に導入さ
れたガスは、開口面積が小さい貫通孔を通過する際には
流動抵抗が大きくなるために流れ難く、バッフル部材の
背圧が大きくなる。
【００２６】バッフル部材の背圧が大きくなると、ガス
導入管のガス出口からの噴出流によるガスの動圧によっ
て生じる圧力ムラが減少されてバッフル部材の背圧のム
ラが小さくなり、貫通孔を通過するガスの流量もこれに
基づいて均一になる。
導入管のガス出口からの噴出流によるガスの動圧によっ
て生じる圧力ムラが減少されてバッフル部材の背圧のム
ラが小さくなり、貫通孔を通過するガスの流量もこれに
基づいて均一になる。
【００２７】また第１開口部を通過するガスの大きな圧
力損失により、第１開口部を通過するガスの動圧のムラ
が小さくなった状態で、第１開口部から拡開された第２
開口部に噴出される。そして、第２開口部を流れるガス
は、第２開口部の内面に接触して減速するとともに、第
２開口部を流れるガスの流速が平均化するように流出さ
れ、第２開口部を通過したガスの流速が減速される。特
に、拡開された第２開口部の第１開口部に対する広がり
角度が０．５〜４５度、好ましくは１〜３０度の範囲で
ある場合には第２開口部から流出するガスの流速が第１
開口部の流速に比し有効に大きく減速される。
力損失により、第１開口部を通過するガスの動圧のムラ
が小さくなった状態で、第１開口部から拡開された第２
開口部に噴出される。そして、第２開口部を流れるガス
は、第２開口部の内面に接触して減速するとともに、第
２開口部を流れるガスの流速が平均化するように流出さ
れ、第２開口部を通過したガスの流速が減速される。特
に、拡開された第２開口部の第１開口部に対する広がり
角度が０．５〜４５度、好ましくは１〜３０度の範囲で
ある場合には第２開口部から流出するガスの流速が第１
開口部の流速に比し有効に大きく減速される。
【００２８】さらに、第２開口部の開口面積が第１開口
部の開口面積の２倍、好ましくは４倍に拡開されている
と、ガスの平均流速が拡開しない場合の２分の１、好ま
しくは４分の１となってさらに大きく減速される。一般
に、動圧は流速の２乗に比例するので、第２開口部から
流出するガスの動圧は拡開しない場合の４分の１、好ま
しくは１６分の１となり、さらに小さくなって、吐出板
の背圧の均一性が改善され、被処理体上の全面にガスが
均一に供給される。
部の開口面積の２倍、好ましくは４倍に拡開されている
と、ガスの平均流速が拡開しない場合の２分の１、好ま
しくは４分の１となってさらに大きく減速される。一般
に、動圧は流速の２乗に比例するので、第２開口部から
流出するガスの動圧は拡開しない場合の４分の１、好ま
しくは１６分の１となり、さらに小さくなって、吐出板
の背圧の均一性が改善され、被処理体上の全面にガスが
均一に供給される。
【００２９】また、本発明のガス処理装置は、気密に構
成された処理室と、前記処理室に接続されたガス導入管
と、前記ガス導入管を介して前記処理室内にガスを供給
するガス供給源と、前記処理室内に配置され被処理体を
載置する載置台と、前記処理室内に配設された前記ガス
導入管のガス出口に配設されたシャワー部材と、前記シ
ャワー部材内の前記吐出板と前記ガス出口との間に配設
されたバッフル部材とを具備し、前記ガス導入管のガス
出口が前記シャワー部材側に向かって拡開されているこ
とを特徴とする。
成された処理室と、前記処理室に接続されたガス導入管
と、前記ガス導入管を介して前記処理室内にガスを供給
するガス供給源と、前記処理室内に配置され被処理体を
載置する載置台と、前記処理室内に配設された前記ガス
導入管のガス出口に配設されたシャワー部材と、前記シ
ャワー部材内の前記吐出板と前記ガス出口との間に配設
されたバッフル部材とを具備し、前記ガス導入管のガス
出口が前記シャワー部材側に向かって拡開されているこ
とを特徴とする。
【００３０】上記発明において、ガス出口とは、前記ガ
ス導入管のうち前記処理室内に配設された部分の端部を
いい、ガス供給源から供給されたガスが処理室内に出て
くるガスの出口をいう。
ス導入管のうち前記処理室内に配設された部分の端部を
いい、ガス供給源から供給されたガスが処理室内に出て
くるガスの出口をいう。
【００３１】本発明のガス処理装置によれば、ガス導入
管のガス出口に導入されたガスは、その拡開された内面
に接触して減速するとともに、ガス出口を流れるガスの
流速が平均化するように流出され、ガス出口を通過した
ガスの流速が減速される。特に、ガス導入管のガス出口
が広がり角度が０．５〜４５度、好ましくは１〜３０度
の範囲で拡開された場合には、ガス出口を通過したガス
の流速が大きく減速される。
管のガス出口に導入されたガスは、その拡開された内面
に接触して減速するとともに、ガス出口を流れるガスの
流速が平均化するように流出され、ガス出口を通過した
ガスの流速が減速される。特に、ガス導入管のガス出口
が広がり角度が０．５〜４５度、好ましくは１〜３０度
の範囲で拡開された場合には、ガス出口を通過したガス
の流速が大きく減速される。
【００３２】さらに、ガス導入管のガス出口の開口面積
がガス導入管のガスの入口の２倍以上、好ましくは４倍
以上の範囲で拡開されていると、ガス出口を通過したガ
スの流速がさらに大きく減速される。このため、ガス出
口から噴出されるガスの動圧が小さくなって、吐出板の
背圧が均一になり、被処理体上の全面にガスが均一に供
給される。
がガス導入管のガスの入口の２倍以上、好ましくは４倍
以上の範囲で拡開されていると、ガス出口を通過したガ
スの流速がさらに大きく減速される。このため、ガス出
口から噴出されるガスの動圧が小さくなって、吐出板の
背圧が均一になり、被処理体上の全面にガスが均一に供
給される。
【００３３】また、シャワー部材の吐出板とガス導入管
のガス出口との間にバッフル部材を配置し、バッフル部
材に吐出板側の開口端の各孔が吐出板側に向かって拡開
された貫通孔を多数穿孔すると、被処理体上の全面にガ
スがさらに均一に供給される。 さらに、本発明のガス
処理装置は、気密に構成された処理室と、前記処理室に
接続されたガス導入管と、前記ガス導入管を介して前記
処理室内にガスを供給するガス供給源と、前記処理室内
に配置され被処理体を載置する載置台と、前記処理室内
に配設された前記ガス導入管のガス出口に配設されたシ
ャワー部材と、前記シャワー部材の前記載置台側隔壁を
構成し、複数の吐出孔が穿孔された吐出板とを具備し、
前記ガス導入管のガス出口が、ガス導入管の拡開してい
ない部分の開口面積の２倍以上の開口面積を有するよう
に拡開されていることを特徴とする。
のガス出口との間にバッフル部材を配置し、バッフル部
材に吐出板側の開口端の各孔が吐出板側に向かって拡開
された貫通孔を多数穿孔すると、被処理体上の全面にガ
スがさらに均一に供給される。 さらに、本発明のガス
処理装置は、気密に構成された処理室と、前記処理室に
接続されたガス導入管と、前記ガス導入管を介して前記
処理室内にガスを供給するガス供給源と、前記処理室内
に配置され被処理体を載置する載置台と、前記処理室内
に配設された前記ガス導入管のガス出口に配設されたシ
ャワー部材と、前記シャワー部材の前記載置台側隔壁を
構成し、複数の吐出孔が穿孔された吐出板とを具備し、
前記ガス導入管のガス出口が、ガス導入管の拡開してい
ない部分の開口面積の２倍以上の開口面積を有するよう
に拡開されていることを特徴とする。
【００３４】上記発明において、「ガス導入管の拡開し
ていない部分」とは、前記ガス導入管のうち、内径がテ
ーパ状に広げられていない部分をいい、例えば、処理室
の外側に出ている部分の端の部分や、ガス供給源から供
給されるガスをガス導入管に入れる入り口の部分などが
挙げられる。
ていない部分」とは、前記ガス導入管のうち、内径がテ
ーパ状に広げられていない部分をいい、例えば、処理室
の外側に出ている部分の端の部分や、ガス供給源から供
給されるガスをガス導入管に入れる入り口の部分などが
挙げられる。
【００３５】本発明のガス処理装置によれば、前記ガス
導入管内を流れるガスは、開口面積がガス導入管の２倍
以上に拡開されたガス出口を経てシャワー部材内の空間
（シャワー前室やバッフル空間）に導入されることによ
って、ガス出口のガス流速が導入管のガス出口を拡開し
ない場合の流速に比べて０．５倍以下になるように設定
されており、ガス導入管のガス出口から噴出されたガス
の動圧が小さくなり、被処理体上の全面にガスが均一に
導入される。
導入管内を流れるガスは、開口面積がガス導入管の２倍
以上に拡開されたガス出口を経てシャワー部材内の空間
（シャワー前室やバッフル空間）に導入されることによ
って、ガス出口のガス流速が導入管のガス出口を拡開し
ない場合の流速に比べて０．５倍以下になるように設定
されており、ガス導入管のガス出口から噴出されたガス
の動圧が小さくなり、被処理体上の全面にガスが均一に
導入される。
【００３６】本発明のガス処理方法は、気密に構成され
た処理室と、前記処理室に接続されたガス導入管と、前
記ガス導入管を介して前記処理室内にガスを供給するガ
ス供給源と、前記処理室内に配置され被処理体を載置す
る載置台と、前記処理室内に配設された前記ガス導入管
のガス出口に配設されたシャワー部材と、前記シャワー
部材の前記載置台側隔壁を構成し、複数の吐出孔が穿孔
された吐出板と、前記シャワー部材内の前記吐出板と前
記ガス出口との間に配設され、板面に垂直に穿孔された
複数の貫通孔を有するバッフル部材であって、前記貫通
孔が、前記ガス出口側表面に形成された第１開口部と、
前記吐出板側表面に形成され、前記第１開口部より大き
な開口面積の第２開口部との間を連通しているバッフル
部材と、を具備するガス処理装置を用いて、ガス供給源
からガス導入管、貫通孔、吐出孔を経て被処理体上にガ
スを噴出させるガス処理方法であって、前記貫通孔の第
１開口部に供給されたガスを前記第２開口部に噴出さ
せ、該貫通孔でガスの流速を減速させることを特徴とす
る。
た処理室と、前記処理室に接続されたガス導入管と、前
記ガス導入管を介して前記処理室内にガスを供給するガ
ス供給源と、前記処理室内に配置され被処理体を載置す
る載置台と、前記処理室内に配設された前記ガス導入管
のガス出口に配設されたシャワー部材と、前記シャワー
部材の前記載置台側隔壁を構成し、複数の吐出孔が穿孔
された吐出板と、前記シャワー部材内の前記吐出板と前
記ガス出口との間に配設され、板面に垂直に穿孔された
複数の貫通孔を有するバッフル部材であって、前記貫通
孔が、前記ガス出口側表面に形成された第１開口部と、
前記吐出板側表面に形成され、前記第１開口部より大き
な開口面積の第２開口部との間を連通しているバッフル
部材と、を具備するガス処理装置を用いて、ガス供給源
からガス導入管、貫通孔、吐出孔を経て被処理体上にガ
スを噴出させるガス処理方法であって、前記貫通孔の第
１開口部に供給されたガスを前記第２開口部に噴出さ
せ、該貫通孔でガスの流速を減速させることを特徴とす
る。
【００３７】また、本発明のガス処理方法は、気密に構
成された処理室と、前記処理室に接続されたガス導入管
と、前記ガス導入管を介して前記処理室内にガスを供給
するガス供給源と、前記処理室内に配置され被処理体を
載置する載置台と、前記処理室内に配設された前記ガス
導入管のガス出口に配設されたシャワー部材と、前記シ
ャワー部材の前記載置台側隔壁を構成し、複数の吐出孔
が穿孔された吐出板と、前記シャワー部材内の前記吐出
板と前記ガス出口との間に配設され、板面に垂直に穿孔
された複数の貫通孔を有するバッフル部材であって、前
記貫通孔が、前記ガス出口側表面に形成された第１開口
部と、前記吐出板側表面に形成され、前記第１開口部よ
り大きな開口面積の第２開口部との間を連通しているバ
ッフル部材と、を具備するガス処理装置を用いて、ガス
供給源からガス導入管、吐出孔を経て被処理体上にガス
を噴出させるガス処理方法であって、前記ガス供給源か
らのガスを前記ガス導入管のガス出口に噴出させ、該ガ
ス出口でガスの流速を減速させることを特徴とする。
成された処理室と、前記処理室に接続されたガス導入管
と、前記ガス導入管を介して前記処理室内にガスを供給
するガス供給源と、前記処理室内に配置され被処理体を
載置する載置台と、前記処理室内に配設された前記ガス
導入管のガス出口に配設されたシャワー部材と、前記シ
ャワー部材の前記載置台側隔壁を構成し、複数の吐出孔
が穿孔された吐出板と、前記シャワー部材内の前記吐出
板と前記ガス出口との間に配設され、板面に垂直に穿孔
された複数の貫通孔を有するバッフル部材であって、前
記貫通孔が、前記ガス出口側表面に形成された第１開口
部と、前記吐出板側表面に形成され、前記第１開口部よ
り大きな開口面積の第２開口部との間を連通しているバ
ッフル部材と、を具備するガス処理装置を用いて、ガス
供給源からガス導入管、吐出孔を経て被処理体上にガス
を噴出させるガス処理方法であって、前記ガス供給源か
らのガスを前記ガス導入管のガス出口に噴出させ、該ガ
ス出口でガスの流速を減速させることを特徴とする。
【００３８】本発明のバッフル部材は、ガスが一方向に
流動する空間を、ガス流動方向上流側の第１の部屋と、
ガス流動方向下流側の第２の部屋とに仕切り、これら第
１の部屋と第２の部屋との間でガスを流す複数の貫通孔
を備えたバッフル部材であって、前記貫通孔は、前記第
１の部屋側表面に形成された第１開口部と、前記第２の
部屋側表面に形成され、前記第１開口部より大きな開口
面積の第２開口部との間を連通させ、板面に垂直な軸を
有する貫通孔であることを特徴とする。
流動する空間を、ガス流動方向上流側の第１の部屋と、
ガス流動方向下流側の第２の部屋とに仕切り、これら第
１の部屋と第２の部屋との間でガスを流す複数の貫通孔
を備えたバッフル部材であって、前記貫通孔は、前記第
１の部屋側表面に形成された第１開口部と、前記第２の
部屋側表面に形成され、前記第１開口部より大きな開口
面積の第２開口部との間を連通させ、板面に垂直な軸を
有する貫通孔であることを特徴とする。
【００３９】本発明のバッフル部材によれば、穿孔され
た貫通孔は第１開口部の開口面積が小さく、第２開口部
の開口面積が第１開口部より大きく形成されているの
で、ガス導入管からシャワー部材に導入されたガスは、
貫通孔に流れにくくなり、バッフル部材の背圧が大きく
なる。バッフル部材の背圧が大きくなると、ガス導入管
のガス出口からの噴出流によるガスの動圧によって生じ
る圧力ムラが減少されてバッフル部材の背圧のムラが小
さくなり、貫通孔を通過するガスの流量もこれに基づい
て均一に近づく。また、第１開口部を通過するガスの流
動圧力損失により、第１開口部を通過するガスの流量ム
ラが小さくなった状態で、第１開口部から拡開された第
２開口部に噴出される。そして、第２開口部を流れるガ
スは、第２開口部の内面に接触して減速するとともに、
第２開口部を流れるガスの流速が平均化する方向に流出
され、第２開口部を通過したガスの流速が減速される。
た貫通孔は第１開口部の開口面積が小さく、第２開口部
の開口面積が第１開口部より大きく形成されているの
で、ガス導入管からシャワー部材に導入されたガスは、
貫通孔に流れにくくなり、バッフル部材の背圧が大きく
なる。バッフル部材の背圧が大きくなると、ガス導入管
のガス出口からの噴出流によるガスの動圧によって生じ
る圧力ムラが減少されてバッフル部材の背圧のムラが小
さくなり、貫通孔を通過するガスの流量もこれに基づい
て均一に近づく。また、第１開口部を通過するガスの流
動圧力損失により、第１開口部を通過するガスの流量ム
ラが小さくなった状態で、第１開口部から拡開された第
２開口部に噴出される。そして、第２開口部を流れるガ
スは、第２開口部の内面に接触して減速するとともに、
第２開口部を流れるガスの流速が平均化する方向に流出
され、第２開口部を通過したガスの流速が減速される。
【００４０】このバッフル部材において、前記貫通孔の
形状は、請求項１のガス処理装置に用いるバッフル部材
と同様であり、異径孔でもテーパ状でもよく、第１開口
部および第２開口部の形状は円形、楕円形、多角形その
他の形状でもよい。
形状は、請求項１のガス処理装置に用いるバッフル部材
と同様であり、異径孔でもテーパ状でもよく、第１開口
部および第２開口部の形状は円形、楕円形、多角形その
他の形状でもよい。
【００４１】上記本発明において、被処理体上の全面に
均一にガスが導入されたか否かは、ガス流の均一性（Ｕ
ｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）という概念を用いて評価される。
このガス流の均一性は、次の近似式で表すことができ
る。
均一にガスが導入されたか否かは、ガス流の均一性（Ｕ
ｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）という概念を用いて評価される。
このガス流の均一性は、次の近似式で表すことができ
る。
【００４２】Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ＝（Ｇmax −
Ｇmin ）／（Ｇmax ＋Ｇmin ） ここで、Ｇmax は吐出孔のガスの質量流量の最大値、Ｇ
min は吐出孔のガスの質量流量の最小値である。このよ
うに、ガス流の均一性の評価を近似式で表したのは、吐
出孔の個々の孔を流れるガスの流量を求めることは困難
であり、正確なガスの質量流量を求めることができない
からである。
Ｇmin ）／（Ｇmax ＋Ｇmin ） ここで、Ｇmax は吐出孔のガスの質量流量の最大値、Ｇ
min は吐出孔のガスの質量流量の最小値である。このよ
うに、ガス流の均一性の評価を近似式で表したのは、吐
出孔の個々の孔を流れるガスの流量を求めることは困難
であり、正確なガスの質量流量を求めることができない
からである。
【００４３】次に、このガス流の均一性を求める手順に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００４４】一般に、内径Ｄ、流れ方向の微小距離ｄＬ
の円管内を平均流速Ｕの層流で流れる密度ρ、粘度μの
流体の流動圧力損失ｄＰは、Ｆａｎｎｉｎｇの一般式か
ら導かれたＨａｇｅｎ−Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅの式によ
り次の関係式で表される。
の円管内を平均流速Ｕの層流で流れる密度ρ、粘度μの
流体の流動圧力損失ｄＰは、Ｆａｎｎｉｎｇの一般式か
ら導かれたＨａｇｅｎ−Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅの式によ
り次の関係式で表される。
【００４５】−（ｄＰ／ｄＬ）＝３２Ｕμ／Ｄ2 ガス処理装置、例えばＣＶＤで用いられる操作圧力下で
は、ガスは理想気体の状態方程式が適用できると考えら
れ、孔内のガスの差圧△Ｐは、次の関係式で表される。
は、ガスは理想気体の状態方程式が適用できると考えら
れ、孔内のガスの差圧△Ｐは、次の関係式で表される。
【００４６】△Ｐ＝｛Ｐ0 2 ＋６４μＬＲＴＧ／（ＭＤ
2 ）｝0.5 −Ｐ0 ここで、Ｐ0 は孔の下流側圧力、Ｌは孔の長さ、Ｒはガ
ス定数、Ｔは温度、Ｇは孔内のガスの平均質量流量、Ｍ
はガスの分子量である。
2 ）｝0.5 −Ｐ0 ここで、Ｐ0 は孔の下流側圧力、Ｌは孔の長さ、Ｒはガ
ス定数、Ｔは温度、Ｇは孔内のガスの平均質量流量、Ｍ
はガスの分子量である。
【００４７】また、ガス処理装置でのプロセス圧力が比
較的減圧の場合、ガス導入管から導入される線速度が音
速の近くまで増大することが考えられ、ガス流の動圧の
影響を考慮する必要がある。この動圧ＰD は、次の関係
式で表される。
較的減圧の場合、ガス導入管から導入される線速度が音
速の近くまで増大することが考えられ、ガス流の動圧の
影響を考慮する必要がある。この動圧ＰD は、次の関係
式で表される。
【００４８】ＰD ＝（０．５）ρＵ2 そして、この動圧ＰD を考慮して最大差圧△Ｐmax 及び
最小差圧△Ｐmin を求めると、最大質量流量Ｇmax 及び
最小質量流量Ｇmin が求められ、この結果、ガス流の均
一性を求めることができる。
最小差圧△Ｐmin を求めると、最大質量流量Ｇmax 及び
最小質量流量Ｇmin が求められ、この結果、ガス流の均
一性を求めることができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を具体化する第１の実施の形態について図面を参照し
て説明する。なお、第１の実施の形態では、本発明をＣ
ＶＤ装置に適用した場合について説明する。
明を具体化する第１の実施の形態について図面を参照し
て説明する。なお、第１の実施の形態では、本発明をＣ
ＶＤ装置に適用した場合について説明する。
【００５０】図１は本実施の形態のガス処理装置を模式
断面図で示したものである。
断面図で示したものである。
【００５１】図１に示すように、ガス処理装置１の処理
室２は例えばアルミニウム等により気密可能な構造に形
成されている。図１では省略したが、処理室２内には加
熱機構や冷却機構を備えている。
室２は例えばアルミニウム等により気密可能な構造に形
成されている。図１では省略したが、処理室２内には加
熱機構や冷却機構を備えている。
【００５２】処理室２には上部中央にガスを導入するガ
ス導入管３が接続され、処理室２内とガス導入管３内と
が連通されている。また、ガス導入管３はガス供給源４
に接続されている。そして、ガス供給源４からガス導入
管３にガスが供給され、ガス導入管３を介して処理室２
内にガスが導入されている。このガスには、薄膜形成の
原料となる各種のガスが用いられ、必要な場合には不活
性ガスがキャリアガスとして用いられている。
ス導入管３が接続され、処理室２内とガス導入管３内と
が連通されている。また、ガス導入管３はガス供給源４
に接続されている。そして、ガス供給源４からガス導入
管３にガスが供給され、ガス導入管３を介して処理室２
内にガスが導入されている。このガスには、薄膜形成の
原料となる各種のガスが用いられ、必要な場合には不活
性ガスがキャリアガスとして用いられている。
【００５３】処理室２の下部には、処理室２内のガスを
排気するガス排気管５が接続され、ガス排気管５は真空
ポンプ等からなる図示しない排気手段に接続されてい
る。そして、この排気手段により処理室２内のガスがガ
ス排気管５から排気され、処理室２内が所望の圧力に設
定されている。
排気するガス排気管５が接続され、ガス排気管５は真空
ポンプ等からなる図示しない排気手段に接続されてい
る。そして、この排気手段により処理室２内のガスがガ
ス排気管５から排気され、処理室２内が所望の圧力に設
定されている。
【００５４】また、処理室２の下部には、被処理体とし
てのウエハ６を載置する載置台７が配置されている。本
実施の形態では、ウエハ６と略同径大の図示しない静電
チャックによりウエハ６が載置台７上に載置されてい
る。この載置台７には図示しない熱源手段が内設されて
おり、載置台７上に載置されたウエハ６の処理面を所望
の温度に調整できる構造に形成されている。
てのウエハ６を載置する載置台７が配置されている。本
実施の形態では、ウエハ６と略同径大の図示しない静電
チャックによりウエハ６が載置台７上に載置されてい
る。この載置台７には図示しない熱源手段が内設されて
おり、載置台７上に載置されたウエハ６の処理面を所望
の温度に調整できる構造に形成されている。
【００５５】この載置台７の大きさは、３００ｍｍの大
径ウエハ６を載置できる大きさとなっており、必要に応
じて載置したウエハ６を回転できるような機構になって
いる。 このように大型の載置台７を内蔵することによ
り、３００ｍｍの大径ウエハ６を処理することができ、
高い歩留まりと、その結果もたらされる、廉価な製造コ
ストを実現することができる。
径ウエハ６を載置できる大きさとなっており、必要に応
じて載置したウエハ６を回転できるような機構になって
いる。 このように大型の載置台７を内蔵することによ
り、３００ｍｍの大径ウエハ６を処理することができ、
高い歩留まりと、その結果もたらされる、廉価な製造コ
ストを実現することができる。
【００５６】図１中、載置台７の右側の処理室２壁面に
はウエハ６を出し入れするための開口部２ａが設けられ
ており、この開口部２ａの開閉はゲートバルブ１８を図
中上下方向に移動することにより行われる。図１中、ゲ
ートバルブ１８の更に右側にはウエハ６を搬送する例え
ばメインアームなどの搬送装置（図示省略）が隣設され
ており、メインアームが開口部２ａを介して処理室２内
に出入りして載置台７上にウエハ６を載置したり、処理
後のウエハ６を処理室２から搬出するようになってい
る。
はウエハ６を出し入れするための開口部２ａが設けられ
ており、この開口部２ａの開閉はゲートバルブ１８を図
中上下方向に移動することにより行われる。図１中、ゲ
ートバルブ１８の更に右側にはウエハ６を搬送する例え
ばメインアームなどの搬送装置（図示省略）が隣設され
ており、メインアームが開口部２ａを介して処理室２内
に出入りして載置台７上にウエハ６を載置したり、処理
後のウエハ６を処理室２から搬出するようになってい
る。
【００５７】載置台７の上方にはシャワー部材としての
シャワーヘッド８が配設されている。このシャワーヘッ
ド８は載置台７とガス導入管３との間の空間を区画する
ように形成されており、例えばアルミニウム等から作ら
れている。
シャワーヘッド８が配設されている。このシャワーヘッ
ド８は載置台７とガス導入管３との間の空間を区画する
ように形成されており、例えばアルミニウム等から作ら
れている。
【００５８】シャワーヘッド８は、その上部中央にガス
導入管３のガス出口３ａが位置するように形成され、処
理室２内に導入されたガスがそのまま処理室２内に配設
されたシャワーヘッド８内に導入されている。
導入管３のガス出口３ａが位置するように形成され、処
理室２内に導入されたガスがそのまま処理室２内に配設
されたシャワーヘッド８内に導入されている。
【００５９】図２にシャワーヘッド８の模式断面図を示
す。図２に示すように、シャワーヘッド８の底面には吐
出板９が配置されている。吐出板９はシャワーヘッド８
の底面側、即ち載置台７側の隔壁を構成し、ウエハ６と
対向する位置に配置されている。この吐出板９には多数
の吐出孔１０が穿孔され、シャワーヘッド８内に導入さ
れたガスはシャワーヘッド８の底面の吐出孔１０を通過
して、ウエハ６上に供給される。
す。図２に示すように、シャワーヘッド８の底面には吐
出板９が配置されている。吐出板９はシャワーヘッド８
の底面側、即ち載置台７側の隔壁を構成し、ウエハ６と
対向する位置に配置されている。この吐出板９には多数
の吐出孔１０が穿孔され、シャワーヘッド８内に導入さ
れたガスはシャワーヘッド８の底面の吐出孔１０を通過
して、ウエハ６上に供給される。
【００６０】シャワーヘッド８内の吐出板９とガス導入
管３との間には、バッフル部材としてのバッフル板１１
が配設されている。本実施の形態では、バッフル板１１
は吐出板９とガス導入管３との間の空間を区画するよう
に、吐出板９と平行に配置されている。
管３との間には、バッフル部材としてのバッフル板１１
が配設されている。本実施の形態では、バッフル板１１
は吐出板９とガス導入管３との間の空間を区画するよう
に、吐出板９と平行に配置されている。
【００６１】バッフル板１１には、多数の貫通孔１２が
穿孔されている。図３に貫通孔１２の模式図を示す。図
３に示すように、貫通孔１２は径の小さい第１開口部と
しての上孔部１３と、上孔部１３から拡開された第２開
口部としての下孔部１４との径の異なる２つの円筒孔を
同一軸上で結合した異径孔に形成されている。そして、
バッフル板１１は、ガス導入管３側に上孔部１３、吐出
板９側に下孔部１４が位置するように配置されている。
穿孔されている。図３に貫通孔１２の模式図を示す。図
３に示すように、貫通孔１２は径の小さい第１開口部と
しての上孔部１３と、上孔部１３から拡開された第２開
口部としての下孔部１４との径の異なる２つの円筒孔を
同一軸上で結合した異径孔に形成されている。そして、
バッフル板１１は、ガス導入管３側に上孔部１３、吐出
板９側に下孔部１４が位置するように配置されている。
【００６２】この下孔部１４は、貫通孔１２の中心軸Ｐ
からの広がり角度が０．５〜４５度、好ましくは１〜３
０度の範囲になるように形成されている。ここで、広が
り角度とは、拡開された下孔部１４の下流端Ａと上孔部
１３の下流端Ｂとの２点を通る直線Ｒと、貫通孔１２の
中心軸Ｐとがなす角度Ｘをいう。また、下孔部１４の孔
径Ｌ２は、上孔部１３の孔径Ｌ１の２1/2 倍以上、好ま
しくは２倍以上の範囲で上孔部１３から拡開するように
形成されている。
からの広がり角度が０．５〜４５度、好ましくは１〜３
０度の範囲になるように形成されている。ここで、広が
り角度とは、拡開された下孔部１４の下流端Ａと上孔部
１３の下流端Ｂとの２点を通る直線Ｒと、貫通孔１２の
中心軸Ｐとがなす角度Ｘをいう。また、下孔部１４の孔
径Ｌ２は、上孔部１３の孔径Ｌ１の２1/2 倍以上、好ま
しくは２倍以上の範囲で上孔部１３から拡開するように
形成されている。
【００６３】また図２では省略したが、シャワーヘッド
８内には加熱機構や冷却機構が配設されており、シャワ
ーヘッド８内にＣＶＤ用反応ガスを導入する際にはシャ
ワーヘッド８内の温度を反応温度より低く、かつ、ＣＶ
Ｄ用反応ガスを構成する成分の液化温度より高い温度に
調節できるようになっている。
８内には加熱機構や冷却機構が配設されており、シャワ
ーヘッド８内にＣＶＤ用反応ガスを導入する際にはシャ
ワーヘッド８内の温度を反応温度より低く、かつ、ＣＶ
Ｄ用反応ガスを構成する成分の液化温度より高い温度に
調節できるようになっている。
【００６４】次に、以上のように構成されたガス処理装
置１の作用について説明する。
置１の作用について説明する。
【００６５】まず、ウエハ６を載置台７上に配置し、ウ
エハ６を静電チャックで載置台７上に載置する。次に、
ガス供給源４からガス導入管３にガスが供給され、ガス
導入管３を介してシャワーヘッド８内にガスが導入され
る。なお、排気手段により処理室２内のガスがガス排気
管５から排気され、処理室２内が所望の圧力に設定され
ている。ガス導入管３からシャワーヘッド８内に導入さ
れたガスは、貫通孔１２、吐出孔１０を介してウエハ６
上に噴出される。この噴出時間はガスの種類などによっ
て異なるが、本実施の形態では数十秒から１分である。
そして、図示しない熱源手段によるウエハ６上の熱エネ
ルギーによって、ガスが化学的に活性な反応種となり、
この反応種の化学反応によりウエハ６上に薄膜が形成さ
れる。
エハ６を静電チャックで載置台７上に載置する。次に、
ガス供給源４からガス導入管３にガスが供給され、ガス
導入管３を介してシャワーヘッド８内にガスが導入され
る。なお、排気手段により処理室２内のガスがガス排気
管５から排気され、処理室２内が所望の圧力に設定され
ている。ガス導入管３からシャワーヘッド８内に導入さ
れたガスは、貫通孔１２、吐出孔１０を介してウエハ６
上に噴出される。この噴出時間はガスの種類などによっ
て異なるが、本実施の形態では数十秒から１分である。
そして、図示しない熱源手段によるウエハ６上の熱エネ
ルギーによって、ガスが化学的に活性な反応種となり、
この反応種の化学反応によりウエハ６上に薄膜が形成さ
れる。
【００６６】ここで、シャワーヘッド８内にガスが導入
されると、ガス導入管３のガス出口３ａ付近では、ガス
出口３ａからのガスの噴出流によってガスの動圧が高く
なるが、貫通孔１２の上孔部１３は直径が小さいので比
較的流れにくく、これを通過するガスの流動圧力損失が
大きくなるためにバッフル板１１の前後、即ちバッフル
空間１５とシャワー前室の空間１６の差圧が大きくなる
結果、バッフル板１１の背圧が大きくなると共に上流側
のバッフル空間１５の圧力が大きくなり、ガス導入管か
らのガス噴流の動圧が減少する。このため、ガス導入管
からのガス噴流の衝突による局所的なバッフル背圧のム
ラが、バッフル板の差圧に対して占める比率が減少さ
れ、貫通孔１２を通過するガスの流量もこれに基づいて
均一に近付くようになる。
されると、ガス導入管３のガス出口３ａ付近では、ガス
出口３ａからのガスの噴出流によってガスの動圧が高く
なるが、貫通孔１２の上孔部１３は直径が小さいので比
較的流れにくく、これを通過するガスの流動圧力損失が
大きくなるためにバッフル板１１の前後、即ちバッフル
空間１５とシャワー前室の空間１６の差圧が大きくなる
結果、バッフル板１１の背圧が大きくなると共に上流側
のバッフル空間１５の圧力が大きくなり、ガス導入管か
らのガス噴流の動圧が減少する。このため、ガス導入管
からのガス噴流の衝突による局所的なバッフル背圧のム
ラが、バッフル板の差圧に対して占める比率が減少さ
れ、貫通孔１２を通過するガスの流量もこれに基づいて
均一に近付くようになる。
【００６７】さらに、下孔部１４を広がり角度が４５度
以下となるように拡開したことから、貫通孔１２内を上
孔部１３から下孔部１４に流れるガスは、下孔部１４の
壁面（内面）との接触による摩擦により減速するととも
に、下孔部１４内で流速が平均化するように流出し、下
孔部１４内を流れるガスの流速が減速される。特に、広
がり角度が１〜３０度の範囲内の場合には下孔部１４の
内面に確実に接触し、下孔部１４内を流れるガスの流速
が有効に減速される。
以下となるように拡開したことから、貫通孔１２内を上
孔部１３から下孔部１４に流れるガスは、下孔部１４の
壁面（内面）との接触による摩擦により減速するととも
に、下孔部１４内で流速が平均化するように流出し、下
孔部１４内を流れるガスの流速が減速される。特に、広
がり角度が１〜３０度の範囲内の場合には下孔部１４の
内面に確実に接触し、下孔部１４内を流れるガスの流速
が有効に減速される。
【００６８】これは、貫通孔１２の上孔部１３から噴出
するガス流の流速分布の断面形状は、一般に図４に示す
ように、ガスの圧力が１Ｔｏｒｒ以上のような粘性流領
域では楕円状となり、その軸方向から離れるにしたがっ
てさらに減衰する。広がり角度が４５度とは、ガスの粘
性が最も少なく真円状に噴出する場合のガス流の流速分
布であり、貫通孔１２の広がり角度が４５度より大きい
場合には、ガスが下孔部１４の内面まで広がらないため
に、下孔部１４の内面から剥離したような自由流とな
り、下孔部１４の下端から流出するガス流速が下孔部１
４の下端の開口面積に反比例して減少しなくなる。
するガス流の流速分布の断面形状は、一般に図４に示す
ように、ガスの圧力が１Ｔｏｒｒ以上のような粘性流領
域では楕円状となり、その軸方向から離れるにしたがっ
てさらに減衰する。広がり角度が４５度とは、ガスの粘
性が最も少なく真円状に噴出する場合のガス流の流速分
布であり、貫通孔１２の広がり角度が４５度より大きい
場合には、ガスが下孔部１４の内面まで広がらないため
に、下孔部１４の内面から剥離したような自由流とな
り、下孔部１４の下端から流出するガス流速が下孔部１
４の下端の開口面積に反比例して減少しなくなる。
【００６９】このガス流速と開口面積との関係は、以下
の式で表される。
の式で表される。
【００７０】ガス流速＝ガス流量／開口面積 このため、ガス流量が一定の場合、孔内を流れるガス流
速は開口面積に反比例し、ガスの動圧は開口面積の２乗
に反比例する。例えば、下孔部１４の孔径Ｌ２を上孔部
１３の孔径Ｌ１の２倍（Ｌ２／Ｌ１＝２）の場合、その
断面積では４倍になる。従って、貫通孔１２の上孔部１
３の流速に対して下孔部１４の流速は１／４倍となり、
上孔部１３の動圧に対して下孔部１４の動圧は１／１６
倍になる。 このように、下孔部１４の孔径Ｌ２が大き
いほど動圧は小さくなり、下孔部１４の孔径Ｌ２は上孔
部１３の孔径Ｌ１の２1/2 倍以上、好ましくは２倍以上
の範囲で上孔部１３から拡開するように形成されてい
る。
速は開口面積に反比例し、ガスの動圧は開口面積の２乗
に反比例する。例えば、下孔部１４の孔径Ｌ２を上孔部
１３の孔径Ｌ１の２倍（Ｌ２／Ｌ１＝２）の場合、その
断面積では４倍になる。従って、貫通孔１２の上孔部１
３の流速に対して下孔部１４の流速は１／４倍となり、
上孔部１３の動圧に対して下孔部１４の動圧は１／１６
倍になる。 このように、下孔部１４の孔径Ｌ２が大き
いほど動圧は小さくなり、下孔部１４の孔径Ｌ２は上孔
部１３の孔径Ｌ１の２1/2 倍以上、好ましくは２倍以上
の範囲で上孔部１３から拡開するように形成されてい
る。
【００７１】このように、バッフル板１１は、ガス導入
管３側、即ち貫通孔１２の上流側に上孔部１３、吐出板
９側、即ち貫通孔１２の下流側に下孔部１４が位置する
ように配置されているので、上孔部１３の開口面積の小
さい孔を通過するガスの比較的大きい流動抵抗に基づく
バッフル室の圧力上昇によって、ガス導入管からのガス
噴流の動圧がバッフル板に局所的に与える背圧ムラに基
づく貫通孔相互間の流量ムラが減少するとともに、下孔
部１４の拡開された開口面積の大きい孔を通過するガス
流速の減速によって、貫通孔から下流側に噴出するガス
流が上流側の動圧ムラの影響を吐出板に与える割合が更
に減少する。このように、シャワーガス流量の均一化の
ために上孔部１３の効果と下孔部１４の効果とが効率的
に発揮される。
管３側、即ち貫通孔１２の上流側に上孔部１３、吐出板
９側、即ち貫通孔１２の下流側に下孔部１４が位置する
ように配置されているので、上孔部１３の開口面積の小
さい孔を通過するガスの比較的大きい流動抵抗に基づく
バッフル室の圧力上昇によって、ガス導入管からのガス
噴流の動圧がバッフル板に局所的に与える背圧ムラに基
づく貫通孔相互間の流量ムラが減少するとともに、下孔
部１４の拡開された開口面積の大きい孔を通過するガス
流速の減速によって、貫通孔から下流側に噴出するガス
流が上流側の動圧ムラの影響を吐出板に与える割合が更
に減少する。このように、シャワーガス流量の均一化の
ために上孔部１３の効果と下孔部１４の効果とが効率的
に発揮される。
【００７２】以上のように、貫通孔１２の下流側の孔径
を拡大することによって、貫通孔１２を通過したガスの
動圧は減少し、この結果、ガスの動圧ムラも小さくな
る。このため、ガスの動圧ムラは吐出孔１０での流動圧
力損失に比べて実質的に無視できるようになる。従っ
て、吐出孔１０からはガスが均一に噴出され、ウエハ上
の全面にガスが均一に供給される。
を拡大することによって、貫通孔１２を通過したガスの
動圧は減少し、この結果、ガスの動圧ムラも小さくな
る。このため、ガスの動圧ムラは吐出孔１０での流動圧
力損失に比べて実質的に無視できるようになる。従っ
て、吐出孔１０からはガスが均一に噴出され、ウエハ上
の全面にガスが均一に供給される。
【００７３】次に、具体的な実施例により、本実施の形
態の効果を確認する。
態の効果を確認する。
【００７４】（実施例１）実施例１では、ガスの分子量
が２８ｇ／ｍｏｌ（窒素）、ガス密度が２．５５×１０
-3ｋｇ／ｍ3 、ガス粘度が１．７６×１０-5Ｐａ・ｓ、
処理室２内の温度が２７度、その圧力が１．７Ｔｏｒｒ
となるように設定されている。また、ガス導入管３の内
径は７ｍｍ、ガス供給源４からのガス供給量（ガス流
量）は２０００ｓｃｃｍに設定されている。
が２８ｇ／ｍｏｌ（窒素）、ガス密度が２．５５×１０
-3ｋｇ／ｍ3 、ガス粘度が１．７６×１０-5Ｐａ・ｓ、
処理室２内の温度が２７度、その圧力が１．７Ｔｏｒｒ
となるように設定されている。また、ガス導入管３の内
径は７ｍｍ、ガス供給源４からのガス供給量（ガス流
量）は２０００ｓｃｃｍに設定されている。
【００７５】吐出板９の板厚は１０ｍｍであり、吐出孔
１０は吐出板９の全面に孔数６４１個が均一に穿孔さ
れ、吐出孔１０は孔径１ｍｍの円孔に形成されている。
１０は吐出板９の全面に孔数６４１個が均一に穿孔さ
れ、吐出孔１０は孔径１ｍｍの円孔に形成されている。
【００７６】バッフル板１１の板厚は７ｍｍであり、貫
通孔１２はバッフル板１１の全面に孔数６４１個が均一
に穿孔されている。また、上孔部１３は孔径Ｌ１＝１ｍ
ｍ、孔長３．５ｍｍに形成され、下孔部１４は孔径Ｌ２
＝２ｍｍ、孔長３．５ｍｍに形成されている。このた
め、Ｌ２／Ｌ１＝２、広がり角度は約８．１度である。
そして、前記の動圧の式、差圧の式及び均一性の式に基
づいて、本実施例の場合の均一性を求めた。
通孔１２はバッフル板１１の全面に孔数６４１個が均一
に穿孔されている。また、上孔部１３は孔径Ｌ１＝１ｍ
ｍ、孔長３．５ｍｍに形成され、下孔部１４は孔径Ｌ２
＝２ｍｍ、孔長３．５ｍｍに形成されている。このた
め、Ｌ２／Ｌ１＝２、広がり角度は約８．１度である。
そして、前記の動圧の式、差圧の式及び均一性の式に基
づいて、本実施例の場合の均一性を求めた。
【００７７】なお、この実施例１ではガスとして窒素ガ
スを用いた。実際のガス処理ではプラズマＴｉＮプロセ
スにおいて、大容量の窒素ガスが用いられるため、シミ
ュレーションにおいても、微量に添加されるＴｉＣｌ4
などの物性値を抜いて計算しても実用上は十分に当ては
まる。
スを用いた。実際のガス処理ではプラズマＴｉＮプロセ
スにおいて、大容量の窒素ガスが用いられるため、シミ
ュレーションにおいても、微量に添加されるＴｉＣｌ4
などの物性値を抜いて計算しても実用上は十分に当ては
まる。
【００７８】また、比較のため、バッフル板１１を配置
しない場合（比較例１）、貫通孔１２を１ｍｍのストレ
ート孔とした場合（比較例２）、貫通孔１２を２ｍｍの
ストレート孔とした場合（比較例３）、貫通孔１２の孔
径を上下逆にし、ガス導入管３側を２ｍｍ、吐出板９側
を１ｍｍとした場合（比較例４）について同様に均一性
を求めた。結果を表１に示す。
しない場合（比較例１）、貫通孔１２を１ｍｍのストレ
ート孔とした場合（比較例２）、貫通孔１２を２ｍｍの
ストレート孔とした場合（比較例３）、貫通孔１２の孔
径を上下逆にし、ガス導入管３側を２ｍｍ、吐出板９側
を１ｍｍとした場合（比較例４）について同様に均一性
を求めた。結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】 表１に示すように、実施例１での均一性は０．３９％で
ある。これに対して、上孔部１３と同一の孔径である比
較例２では７倍近い２．５９％になっている。このよう
に、実施例１の均一性の値が小さくなったのは、下孔部
１４の径を大きくした上孔部１３からの拡開による効果
であり、拡開されることによって下孔部１４を流れるガ
スの流速が遅くなり、下孔部１４から噴出するガスの動
圧が小さくなったために、貫通孔相互間の流量ムラに基
づく貫通孔流出ガスの孔相互間の動圧ムラが吐出板の背
面全面の圧力ムラに与える影響が小さくなったことを示
している。なお、下孔部１４と同一の孔径である比較例
３が比較例２の８倍近い２０．６％になっている。これ
は、上孔径を大きくすることにより、貫通孔１２を通過
するガスの流動圧力損失が小さくなるために、ガス導入
管から導入されたガス噴流の動圧の影響が相対的に増大
してバッフル板背面の圧力ムラが大きくなり、貫通孔相
互間の流量ムラが増大した結果、この増大したガス流量
ムラが動圧ムラとして吐出板の背圧ムラを増大させ、比
較例２に比べてシャワーガスの流量ムラが増大したこと
を示している。
ある。これに対して、上孔部１３と同一の孔径である比
較例２では７倍近い２．５９％になっている。このよう
に、実施例１の均一性の値が小さくなったのは、下孔部
１４の径を大きくした上孔部１３からの拡開による効果
であり、拡開されることによって下孔部１４を流れるガ
スの流速が遅くなり、下孔部１４から噴出するガスの動
圧が小さくなったために、貫通孔相互間の流量ムラに基
づく貫通孔流出ガスの孔相互間の動圧ムラが吐出板の背
面全面の圧力ムラに与える影響が小さくなったことを示
している。なお、下孔部１４と同一の孔径である比較例
３が比較例２の８倍近い２０．６％になっている。これ
は、上孔径を大きくすることにより、貫通孔１２を通過
するガスの流動圧力損失が小さくなるために、ガス導入
管から導入されたガス噴流の動圧の影響が相対的に増大
してバッフル板背面の圧力ムラが大きくなり、貫通孔相
互間の流量ムラが増大した結果、この増大したガス流量
ムラが動圧ムラとして吐出板の背圧ムラを増大させ、比
較例２に比べてシャワーガスの流量ムラが増大したこと
を示している。
【００８０】また、貫通孔１２の孔径を実施例１と上下
逆にした比較例４では、均一性の値は２０倍近い７．８
８％になっている。このように、実施例１と大きく差が
でたのは、比較例４では比較例２及び比較例３と同様
に、貫通孔１２を通過するガスの流動圧力損失のみによ
って均一性が小さくなったためである。このことから、
吐出板９側に拡開された下孔部１４が位置するように配
置することにより、下孔部１４内でガスの流速を遅くし
て、下孔部１４から噴出するガスの動圧ムラを小さくす
ることができ、均一性の値が飛躍的に小さくなることが
確認できた。
逆にした比較例４では、均一性の値は２０倍近い７．８
８％になっている。このように、実施例１と大きく差が
でたのは、比較例４では比較例２及び比較例３と同様
に、貫通孔１２を通過するガスの流動圧力損失のみによ
って均一性が小さくなったためである。このことから、
吐出板９側に拡開された下孔部１４が位置するように配
置することにより、下孔部１４内でガスの流速を遅くし
て、下孔部１４から噴出するガスの動圧ムラを小さくす
ることができ、均一性の値が飛躍的に小さくなることが
確認できた。
【００８１】次に、同様の条件にて、貫通孔１２の上孔
部１３及び下孔部１４の孔径を０．２ｍｍ〜３ｍｍまで
変化させた場合について均一性を求めた。結果を表２及
び図５に示す。
部１３及び下孔部１４の孔径を０．２ｍｍ〜３ｍｍまで
変化させた場合について均一性を求めた。結果を表２及
び図５に示す。
【００８２】
【表２】 表２及び図５に示すように、下孔部１４の孔径を上孔部
１３の孔径の１．５倍にすると、均一性の値が１／２〜
１／３以下に減少することが分かる。特に下孔部１４の
孔径を上孔部１３の孔径の２倍にすると、均一性の値が
１／１０以下に大きく減少することが分かる。これは、
貫通孔１２の下流側（下孔部１４）を拡開することによ
って、下孔部１４内を流れるガスの流速が減速され、下
孔部１４から噴出するガスの動圧が小さくなるためであ
る。
１３の孔径の１．５倍にすると、均一性の値が１／２〜
１／３以下に減少することが分かる。特に下孔部１４の
孔径を上孔部１３の孔径の２倍にすると、均一性の値が
１／１０以下に大きく減少することが分かる。これは、
貫通孔１２の下流側（下孔部１４）を拡開することによ
って、下孔部１４内を流れるガスの流速が減速され、下
孔部１４から噴出するガスの動圧が小さくなるためであ
る。
【００８３】一方、上孔部１３の孔径より下孔部１４の
孔径を大きくすると、下孔部１４内を流れるガスの流速
が減速され、下孔部１４から噴出するガスの動圧が小さ
くなる。例えば上孔部１３が１ｍｍの場合をみると、下
孔部１４を０．３ｍｍとした場合と１．２５ｍｍとした
場合とがほぼ同一の均一性である。これは、下孔部１４
の孔径を小さくすることによってもバッフル室の圧力上
昇に基づく動圧ムラの減少のために均一性の値はある程
度小さくなるが、これ以上に本発明の下孔部１４の孔径
を大きくすることにより、均一性の値がさらに小さくな
ることが分かる。なお、下孔部１４の孔長は３．５ｍｍ
と変化させていないことから、貫通孔１２の広がり角度
は全て４５度以内である。
孔径を大きくすると、下孔部１４内を流れるガスの流速
が減速され、下孔部１４から噴出するガスの動圧が小さ
くなる。例えば上孔部１３が１ｍｍの場合をみると、下
孔部１４を０．３ｍｍとした場合と１．２５ｍｍとした
場合とがほぼ同一の均一性である。これは、下孔部１４
の孔径を小さくすることによってもバッフル室の圧力上
昇に基づく動圧ムラの減少のために均一性の値はある程
度小さくなるが、これ以上に本発明の下孔部１４の孔径
を大きくすることにより、均一性の値がさらに小さくな
ることが分かる。なお、下孔部１４の孔長は３．５ｍｍ
と変化させていないことから、貫通孔１２の広がり角度
は全て４５度以内である。
【００８４】さらに、表２及び図５から、例えば貫通孔
１２を０．５ｍｍのストレート孔とした場合と、上孔部
１３の孔径を１ｍｍ、下孔部１４の孔径を１．５ｍｍと
した場合とがほほ同一の均一性であることが分かる。こ
のように、貫通孔１２を加工することが困難かつコスト
高になる細径の孔を穿孔しなくても、ほほ同一の均一性
を有することができる。
１２を０．５ｍｍのストレート孔とした場合と、上孔部
１３の孔径を１ｍｍ、下孔部１４の孔径を１．５ｍｍと
した場合とがほほ同一の均一性であることが分かる。こ
のように、貫通孔１２を加工することが困難かつコスト
高になる細径の孔を穿孔しなくても、ほほ同一の均一性
を有することができる。
【００８５】次に、ガスの流量を２０００ｓｃｃｍの
他、４０００ｓｃｃｍ、６０００ｓｃｃｍとした場合に
ついて、貫通孔１２の上孔部１３及び下孔部１４の孔径
を変化させ、同様に均一性を求めた。なお、参考のた
め、貫通孔１２を１ｍｍのストレート孔とした場合につ
いても同様にその均一性を求めた。結果を表３に示す。
他、４０００ｓｃｃｍ、６０００ｓｃｃｍとした場合に
ついて、貫通孔１２の上孔部１３及び下孔部１４の孔径
を変化させ、同様に均一性を求めた。なお、参考のた
め、貫通孔１２を１ｍｍのストレート孔とした場合につ
いても同様にその均一性を求めた。結果を表３に示す。
【００８６】
【表３】 表３に示すように、上孔部１３及び下孔部１４の孔径に
かかわらず、ガスの流量が２０００ｓｃｃｍの場合を基
準とすると、４０００ｓｃｃｍの場合で約５倍、６００
０ｓｃｃｍの場合で約１０倍となり、ほぼ同様の傾向を
示した。
かかわらず、ガスの流量が２０００ｓｃｃｍの場合を基
準とすると、４０００ｓｃｃｍの場合で約５倍、６００
０ｓｃｃｍの場合で約１０倍となり、ほぼ同様の傾向を
示した。
【００８７】このことから、本発明は、ガスの流量を変
化させても同様の傾向を示すことが確認できた。
化させても同様の傾向を示すことが確認できた。
【００８８】次に、分子量が３５ｇ／ｍｏｌ、粘度が
２．６×１０-5Ｐａ・ｓのガスを用い、処理室２内の圧
力を８０Ｔｏｒｒに設定した場合について、貫通孔１２
の上孔部１３及び下孔部１４の孔径を変化させ、同様に
均一性を求めた。なお、参考のため、貫通孔１２を１ｍ
ｍのストレート孔とした場合についても同様に均一性を
求めた。結果を表４に示す。
２．６×１０-5Ｐａ・ｓのガスを用い、処理室２内の圧
力を８０Ｔｏｒｒに設定した場合について、貫通孔１２
の上孔部１３及び下孔部１４の孔径を変化させ、同様に
均一性を求めた。なお、参考のため、貫通孔１２を１ｍ
ｍのストレート孔とした場合についても同様に均一性を
求めた。結果を表４に示す。
【００８９】
【表４】 表４に示すように、上孔部１３及び下孔部１４の孔径に
かかわらず、ガスの種類を変化させた場合にも、ガスの
流量を変化させた場合とほぼ同様の傾向を示した。この
ことから、本発明は、ガスの種類を変化させても同様の
傾向を示すことが確認できた。
かかわらず、ガスの種類を変化させた場合にも、ガスの
流量を変化させた場合とほぼ同様の傾向を示した。この
ことから、本発明は、ガスの種類を変化させても同様の
傾向を示すことが確認できた。
【００９０】なお、以上の結果から、本発明者は、以下
の知見を得ることができた。
の知見を得ることができた。
【００９１】上孔部１３の孔径と孔長は、貫通孔１２の
１つ当たりの平均流量に対する流動圧力損失が、ガス導
入管３のガス出口から流出するガスの動圧の２倍以上、
好ましくは５倍以上となるように定めると、上孔部１３
での通過ガスの流動圧力損失により、ガス出口からのガ
スの噴出流によるガスの動圧による影響が小さくなる。
また、下孔部１４の孔径と孔長は、貫通孔１２の１つ
当たりの平均流量に対する貫通孔１２の下端から流出す
るガスの動圧が、吐出孔１０の１つ当たりの平均流量に
対する流動圧力損失の１／２以下、好ましくは１／５以
下となるように定めると、下孔部１４内を流れるガスの
流速が有効に減速され、下孔部１４からのガスの噴出流
によるガスの動圧による影響が小さくなる。
１つ当たりの平均流量に対する流動圧力損失が、ガス導
入管３のガス出口から流出するガスの動圧の２倍以上、
好ましくは５倍以上となるように定めると、上孔部１３
での通過ガスの流動圧力損失により、ガス出口からのガ
スの噴出流によるガスの動圧による影響が小さくなる。
また、下孔部１４の孔径と孔長は、貫通孔１２の１つ
当たりの平均流量に対する貫通孔１２の下端から流出す
るガスの動圧が、吐出孔１０の１つ当たりの平均流量に
対する流動圧力損失の１／２以下、好ましくは１／５以
下となるように定めると、下孔部１４内を流れるガスの
流速が有効に減速され、下孔部１４からのガスの噴出流
によるガスの動圧による影響が小さくなる。
【００９２】そして、貫通孔１２の数は、隣接する貫通
孔１２間の距離がバッフル板１１と吐出板９との間隔の
２倍以内、好ましくは１倍以内となるように貫通孔１２
を設けると、貫通孔１２を通過したガスの動圧による影
響が小さくなる。
孔１２間の距離がバッフル板１１と吐出板９との間隔の
２倍以内、好ましくは１倍以内となるように貫通孔１２
を設けると、貫通孔１２を通過したガスの動圧による影
響が小さくなる。
【００９３】本実施の形態によれば、ガス導入管３側に
上孔部１３が形成されているので、上孔部１３を通過す
るガスの流動圧力損失が大きくなり、貫通孔相互間のガ
スの流量ムラが小さくなる。また、吐出板９側に上孔部
１３から拡開された下孔部１４が形成されているので、
下孔部１４内を流れるガスの流速が減速され、貫通孔１
２の下孔部１４の下端から噴出するガス流の動圧が小さ
くなる。このため、ウエハ６上の全面にガスを均一に導
入することができる。
上孔部１３が形成されているので、上孔部１３を通過す
るガスの流動圧力損失が大きくなり、貫通孔相互間のガ
スの流量ムラが小さくなる。また、吐出板９側に上孔部
１３から拡開された下孔部１４が形成されているので、
下孔部１４内を流れるガスの流速が減速され、貫通孔１
２の下孔部１４の下端から噴出するガス流の動圧が小さ
くなる。このため、ウエハ６上の全面にガスを均一に導
入することができる。
【００９４】本実施の形態によれば、貫通孔１２を加工
することが困難かつコスト高になる細径の孔を穿孔しな
くても、ほぼ同一の均一性を得ることができる。
することが困難かつコスト高になる細径の孔を穿孔しな
くても、ほぼ同一の均一性を得ることができる。
【００９５】また、貫通孔１２を孔径の異なる２つの孔
部（上孔部１３及び下孔部１４）から構成したので、例
えば、バッフル板１１を板の途中まで孔径の太いキリで
孔（下孔部１４）を穿孔した後、その奥部に孔径の細い
キリで孔（上孔部１３）を穿孔することにより、貫通孔
１２を容易に加工することができる。さらに、孔径が変
化しないストレート孔に比べて一度に穿孔する距離（孔
長）が短くなり、孔径の細いキリの破損を防止すること
ができる。貫通孔の下孔部の穿孔にテーパ状の刃先を有
するキリを使用することにより、下孔部の形状を円筒状
ではなくテーパ状とすることも容易に可能である。
部（上孔部１３及び下孔部１４）から構成したので、例
えば、バッフル板１１を板の途中まで孔径の太いキリで
孔（下孔部１４）を穿孔した後、その奥部に孔径の細い
キリで孔（上孔部１３）を穿孔することにより、貫通孔
１２を容易に加工することができる。さらに、孔径が変
化しないストレート孔に比べて一度に穿孔する距離（孔
長）が短くなり、孔径の細いキリの破損を防止すること
ができる。貫通孔の下孔部の穿孔にテーパ状の刃先を有
するキリを使用することにより、下孔部の形状を円筒状
ではなくテーパ状とすることも容易に可能である。
【００９６】（第２の実施の形態）次に、第２の実施の
形態を図面を参照して説明する。
形態を図面を参照して説明する。
【００９７】なお、この実施の形態においては、第１の
実施の形態と重複する点については同一の符号を付けて
説明を省略する。
実施の形態と重複する点については同一の符号を付けて
説明を省略する。
【００９８】従って、以下には第１の実施の形態と異な
った点を中心に説明する。
った点を中心に説明する。
【００９９】図６に、本実施の形態のシャワーヘッド８
の模式断面図を示す。
の模式断面図を示す。
【０１００】図６に示すように、本実施の形態では、バ
ッフル板１１を配置していない点、及びガス導入管３の
ガス出口の形状を変更した点が第１の実施の形態と異な
っている。
ッフル板１１を配置していない点、及びガス導入管３の
ガス出口の形状を変更した点が第１の実施の形態と異な
っている。
【０１０１】本実施の形態では、ガス導入管３の処理室
２に接続するガス出口１７は、シャワーヘッド８側に向
かって拡開されている。このガス出口１７はガス導入管
３の中心軸からの広がり角度が０．５〜４５度、好まし
くは１〜３０度の範囲になるように形成されている。ま
た、ガス出口１７の孔径は、ガス導入管３の孔径の１．
５倍以上、好ましくは２倍以上となるように形成されて
いる。
２に接続するガス出口１７は、シャワーヘッド８側に向
かって拡開されている。このガス出口１７はガス導入管
３の中心軸からの広がり角度が０．５〜４５度、好まし
くは１〜３０度の範囲になるように形成されている。ま
た、ガス出口１７の孔径は、ガス導入管３の孔径の１．
５倍以上、好ましくは２倍以上となるように形成されて
いる。
【０１０２】本実施の形態によれば、ガス導入管３から
ガス出口１７に流れるガスは、ガス出口１７の壁面（内
面）との接触による摩擦により減速するとともに、ガス
出口１７内で流速が平均化するように流出し、ガス出口
１７内を流れるガスの流速が減速される。本実施の形態
では、ガス流速と開口面積との関係式から、ガス出口１
７での流速はガス導入管３のガス出口が拡開されていな
い場合の流速の２分の１倍以下、好ましくは４分の１倍
以下となる。このように、ガス出口１７内を流れるガス
の流速が減速されることから、ガス出口１７から噴出す
るガスの動圧が小さくなり、この結果、ガスの動圧ムラ
が小さくなる。このため、ガス出口１７から噴出するガ
スの動圧は吐出孔１０での流動圧力損失に比べて実質的
に無視できるようになり、吐出孔１０からはガスが均一
に噴出され、ウエハ６上の全面にガスが均一に供給され
る。
ガス出口１７に流れるガスは、ガス出口１７の壁面（内
面）との接触による摩擦により減速するとともに、ガス
出口１７内で流速が平均化するように流出し、ガス出口
１７内を流れるガスの流速が減速される。本実施の形態
では、ガス流速と開口面積との関係式から、ガス出口１
７での流速はガス導入管３のガス出口が拡開されていな
い場合の流速の２分の１倍以下、好ましくは４分の１倍
以下となる。このように、ガス出口１７内を流れるガス
の流速が減速されることから、ガス出口１７から噴出す
るガスの動圧が小さくなり、この結果、ガスの動圧ムラ
が小さくなる。このため、ガス出口１７から噴出するガ
スの動圧は吐出孔１０での流動圧力損失に比べて実質的
に無視できるようになり、吐出孔１０からはガスが均一
に噴出され、ウエハ６上の全面にガスが均一に供給され
る。
【０１０３】次に、具体的な実施例により本実施の形態
の効果を確認する。
の効果を確認する。
【０１０４】（実施例２）実施例２では、実施例１と同
様の条件にて、ガス出口１７の孔径を７ｍｍ〜２０ｍｍ
まで変化させた場合について均一性を求めた。結果を表
５に示す。
様の条件にて、ガス出口１７の孔径を７ｍｍ〜２０ｍｍ
まで変化させた場合について均一性を求めた。結果を表
５に示す。
【０１０５】
【表５】 表５に示すように、ガス出口１７の孔径が大きくなって
ゆくと、均一性の値がかなり小さくなっていることが分
かる。例えば、ガス出口１７の孔径を１０ｍｍとした場
合の均一性は１３．７％であり、第１の実施の形態の比
較例３である２ｍｍのストレート孔が設けられたバッフ
ル板１１を配設した場合の均一性２０．６％（表１に示
す）より良好な結果となっている。また、ガス出口１７
の孔径を１５ｍｍとした場合の均一性は２．９３％であ
り、第１の実施の形態の比較例２である１ｍｍのストレ
ート孔が設けられたバッフル板１１を配設した場合の均
一性２．５９％（表１に示す）とほぼ同一の結果となっ
ている。このように、ガス出口１７をガス導入管３の中
心軸からの広がり角度が４５度以内でシャワーヘッド８
側に向かって拡開するだけで、バッフル板１１を配設し
た場合と同様の効果が得られることが確認できた。
ゆくと、均一性の値がかなり小さくなっていることが分
かる。例えば、ガス出口１７の孔径を１０ｍｍとした場
合の均一性は１３．７％であり、第１の実施の形態の比
較例３である２ｍｍのストレート孔が設けられたバッフ
ル板１１を配設した場合の均一性２０．６％（表１に示
す）より良好な結果となっている。また、ガス出口１７
の孔径を１５ｍｍとした場合の均一性は２．９３％であ
り、第１の実施の形態の比較例２である１ｍｍのストレ
ート孔が設けられたバッフル板１１を配設した場合の均
一性２．５９％（表１に示す）とほぼ同一の結果となっ
ている。このように、ガス出口１７をガス導入管３の中
心軸からの広がり角度が４５度以内でシャワーヘッド８
側に向かって拡開するだけで、バッフル板１１を配設し
た場合と同様の効果が得られることが確認できた。
【０１０６】本実施の形態によれば、ガス出口１７がガ
ス導入管３の中心軸からの広がり角度が４５度以内でシ
ャワーヘッド８側に向かって拡開されているので、ガス
出口１７内を流れるガスの流速が有効に減速され、ガス
出口１７から噴出するガスの動圧による影響が小さくな
る。このため、ウエハ６上の全面にガスを均一に導入す
ることができる。
ス導入管３の中心軸からの広がり角度が４５度以内でシ
ャワーヘッド８側に向かって拡開されているので、ガス
出口１７内を流れるガスの流速が有効に減速され、ガス
出口１７から噴出するガスの動圧による影響が小さくな
る。このため、ウエハ６上の全面にガスを均一に導入す
ることができる。
【０１０７】本実施の形態によれば、バッフル板１１を
配置することなく、ウエハ６上の全面にガスを均一に導
入することができ、シャワーヘッド８及びガス処理装置
１の構造を簡単にすることができる。
配置することなく、ウエハ６上の全面にガスを均一に導
入することができ、シャワーヘッド８及びガス処理装置
１の構造を簡単にすることができる。
【０１０８】（第３の実施の形態）次に、第３の実施の
形態を図面を参照して説明する。
形態を図面を参照して説明する。
【０１０９】本実施の形態では、本発明をエッチング装
置に適用した場合について説明する。 図７に、本実施
の形態のエッチング装置の模式断面図を示す。
置に適用した場合について説明する。 図７に、本実施
の形態のエッチング装置の模式断面図を示す。
【０１１０】図７に示すように、ガス処理装置としての
エッチング装置２１の処理室２２は気密可能な構造に形
成され、処理室２２の上部中央にはガス導入管２３が接
続されている。ガス導入管２３はガス供給源２４に接続
され、ガス供給源２４からガス導入管２３を介して処理
室２２内にガスが導入されている。また、処理室２２の
下部にはガス排気管２５が設けられ、処理室２２内が所
望の圧力に設定されている。
エッチング装置２１の処理室２２は気密可能な構造に形
成され、処理室２２の上部中央にはガス導入管２３が接
続されている。ガス導入管２３はガス供給源２４に接続
され、ガス供給源２４からガス導入管２３を介して処理
室２２内にガスが導入されている。また、処理室２２の
下部にはガス排気管２５が設けられ、処理室２２内が所
望の圧力に設定されている。
【０１１１】処理室２２の下部にはウエハ２６を載置す
る載置台２７が配置されており、載置台２７の上方に
は、ウエハ２６と対向するようにガスが導入されるシャ
ワーヘッド２９が配置されている。
る載置台２７が配置されており、載置台２７の上方に
は、ウエハ２６と対向するようにガスが導入されるシャ
ワーヘッド２９が配置されている。
【０１１２】図７に示すように、載置台２７は高周波電
源２８に接続されており、プロセス時には高周波電源２
８から高周波電力が載置台２７に印加されている。一
方、シャワーヘッド２３、及び処理室２２のハウジング
はそれぞれ接地されている。
源２８に接続されており、プロセス時には高周波電源２
８から高周波電力が載置台２７に印加されている。一
方、シャワーヘッド２３、及び処理室２２のハウジング
はそれぞれ接地されている。
【０１１３】このエッチング装置では、載置台２７は下
部電極として作用し、後述する上部電極との間にグロー
放電が生じて処理室２２内に導入されたガスをプラズマ
化し、例えばプラズマ化によって生じたイオン粒子また
はラジカル粒子によってウエハ２６にエッチング処理が
施される。
部電極として作用し、後述する上部電極との間にグロー
放電が生じて処理室２２内に導入されたガスをプラズマ
化し、例えばプラズマ化によって生じたイオン粒子また
はラジカル粒子によってウエハ２６にエッチング処理が
施される。
【０１１４】図８にシャワーヘッド２９の模式断面図を
示す。図８に示すように、シャワーヘッド２９の底面に
は吐出板３０が配置され、前述のように、載置台２７に
印加された高周波電力により、載置台２７と吐出板３０
との間にグロー放電が生じる。このように、シャワーヘ
ッド２９は上部電極として作用している。吐出板３０に
は多数の貫通孔３１が穿孔され、シャワーヘッド２９内
に導入されたガスは貫通孔３１を通過してウエハ２６上
に導入されている。
示す。図８に示すように、シャワーヘッド２９の底面に
は吐出板３０が配置され、前述のように、載置台２７に
印加された高周波電力により、載置台２７と吐出板３０
との間にグロー放電が生じる。このように、シャワーヘ
ッド２９は上部電極として作用している。吐出板３０に
は多数の貫通孔３１が穿孔され、シャワーヘッド２９内
に導入されたガスは貫通孔３１を通過してウエハ２６上
に導入されている。
【０１１５】シャワーヘッド２９内の吐出板３０とガス
導入管２３との間には、バッフル板３２が配設されてい
る。このバッフル板３２には多数の貫通孔３３が穿孔さ
れている。この貫通孔３３は第１の実施の形態と同様
に、流路断面積或いは開口面積の小さい上孔部３４と、
上孔部３４から拡開された流路断面積或いは開口面積の
大きい孔としての下孔部３５からなる異径孔に形成さ
れ、下孔部３５は貫通孔３３の中心軸からの広がり角度
が０．５〜４５度、好ましくは１〜３０度の範囲になる
ように拡開され、下孔部３５の出口端の孔径は上孔部３
４の孔径の２1/2 倍以上、好ましくは２倍以上の範囲で
上孔部３４から拡開するように形成されている。
導入管２３との間には、バッフル板３２が配設されてい
る。このバッフル板３２には多数の貫通孔３３が穿孔さ
れている。この貫通孔３３は第１の実施の形態と同様
に、流路断面積或いは開口面積の小さい上孔部３４と、
上孔部３４から拡開された流路断面積或いは開口面積の
大きい孔としての下孔部３５からなる異径孔に形成さ
れ、下孔部３５は貫通孔３３の中心軸からの広がり角度
が０．５〜４５度、好ましくは１〜３０度の範囲になる
ように拡開され、下孔部３５の出口端の孔径は上孔部３
４の孔径の２1/2 倍以上、好ましくは２倍以上の範囲で
上孔部３４から拡開するように形成されている。
【０１１６】本実施の形態では、まず、ウエハ２６を載
置台２７上に配置し、ガス供給源２４からガス導入管２
３を介してシャワーヘッド２９内にガスが導入される。
シャワーヘッド２９内に導入されたガスは貫通孔３３、
貫通孔３１を介してウエハ２６上に噴出されるととも
に、処理室２２内は所定の圧力に設定、維持される。こ
の状態で、高周波電源２８から高周波電力が載置台２７
に印加される。すると、ウエハ２６上に噴出されたガス
がプラズマ化され、このラジカル粒子によってウエハ２
６にエッチング処理が施される。
置台２７上に配置し、ガス供給源２４からガス導入管２
３を介してシャワーヘッド２９内にガスが導入される。
シャワーヘッド２９内に導入されたガスは貫通孔３３、
貫通孔３１を介してウエハ２６上に噴出されるととも
に、処理室２２内は所定の圧力に設定、維持される。こ
の状態で、高周波電源２８から高周波電力が載置台２７
に印加される。すると、ウエハ２６上に噴出されたガス
がプラズマ化され、このラジカル粒子によってウエハ２
６にエッチング処理が施される。
【０１１７】ここで、バッフル板３２に穿孔された貫通
孔３３は、第１開口部としての上孔部３４と第２開口部
としての下孔部３５からなる異径孔であり、第１の実施
の形態と同様に、上孔部３４での流動圧力損失、下孔部
３５でのガスの流速の減速によって、ガス導入管２３の
ガス出口２３ａのガス噴流の局所的な動圧に基づく貫通
孔相互間の流量ムラが小さくなり、従って貫通孔端の噴
流の動圧ムラが小さくなる。このため、ウエハ２６上の
全面にガスを均一に供給することができる。
孔３３は、第１開口部としての上孔部３４と第２開口部
としての下孔部３５からなる異径孔であり、第１の実施
の形態と同様に、上孔部３４での流動圧力損失、下孔部
３５でのガスの流速の減速によって、ガス導入管２３の
ガス出口２３ａのガス噴流の局所的な動圧に基づく貫通
孔相互間の流量ムラが小さくなり、従って貫通孔端の噴
流の動圧ムラが小さくなる。このため、ウエハ２６上の
全面にガスを均一に供給することができる。
【０１１８】次に、具体的な実施例により、本実施の形
態の効果を確認する。
態の効果を確認する。
【０１１９】（実施例３）実施例３では、ガス導入管２
３の内径４．８ｍｍ、貫通孔３３の数６６個、上孔部３
４の孔径１ｍｍ、孔長１ｍｍ、下孔部３５の孔径３ｍ
ｍ、孔長２ｍｍに設定されている。また、プロセスガス
としてＣ4 Ｆ8 ／Ａｒ／Ｏ2 の混合ガスを２１／５１０
／１１＝５４２ｓｃｃｍ、処理室２２内の温度３０度、
その圧力４０ｍＴｏｒｒに設定されている。この条件に
て、貫通孔３１の孔数を３００個、８００個、１６００
個とした場合、貫通孔３１の孔径を０．２ｍｍ、０．５
ｍｍ、０．８ｍｍとした場合、貫通孔３１の孔長を５ｍ
ｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍとした場合につい
て、均一性を求めた。結果を表６に示す。なお、比較の
ため、貫通孔３３を１ｍｍのストレート孔とした場合
（比較例５）、バッフル板３２を配置しない場合（比較
例６）についても同様に均一性を求めた。この結果も表
６に示す。
３の内径４．８ｍｍ、貫通孔３３の数６６個、上孔部３
４の孔径１ｍｍ、孔長１ｍｍ、下孔部３５の孔径３ｍ
ｍ、孔長２ｍｍに設定されている。また、プロセスガス
としてＣ4 Ｆ8 ／Ａｒ／Ｏ2 の混合ガスを２１／５１０
／１１＝５４２ｓｃｃｍ、処理室２２内の温度３０度、
その圧力４０ｍＴｏｒｒに設定されている。この条件に
て、貫通孔３１の孔数を３００個、８００個、１６００
個とした場合、貫通孔３１の孔径を０．２ｍｍ、０．５
ｍｍ、０．８ｍｍとした場合、貫通孔３１の孔長を５ｍ
ｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍとした場合につい
て、均一性を求めた。結果を表６に示す。なお、比較の
ため、貫通孔３３を１ｍｍのストレート孔とした場合
（比較例５）、バッフル板３２を配置しない場合（比較
例６）についても同様に均一性を求めた。この結果も表
６に示す。
【０１２０】
【表６】 表６に示すように、第１の実施の形態と同様に、均一性
の値が飛躍的に向上し、本発明がエッチング装置２１に
用いた場合にも適用できることが確認できた。
の値が飛躍的に向上し、本発明がエッチング装置２１に
用いた場合にも適用できることが確認できた。
【０１２１】次に、貫通孔３１の孔数を８００個、貫通
孔３１の孔長を１０ｍｍ、貫通孔３１の孔径を０．５ｍ
ｍとし、下孔部３５の孔径を１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍ
ｍ、２．５ｍｍとした場合について、均一性を求めた。
結果を表７に示す。
孔３１の孔長を１０ｍｍ、貫通孔３１の孔径を０．５ｍ
ｍとし、下孔部３５の孔径を１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍ
ｍ、２．５ｍｍとした場合について、均一性を求めた。
結果を表７に示す。
【０１２２】
【表７】 表７に示すように、下孔部３５の孔径を上孔部３４の孔
径の２1/2 倍にすると、均一性の値が約１／２に減少
し、２倍にすると、均一性の値が１／４以下に減少する
ことが分かる。このように、下孔部３５の孔径を上孔部
３４の孔径の２1/ 2 倍以上、特に２倍以上にすることに
より均一性の値が向上し、このことから、ウエハ２６上
の全面にガスを均一に導入することができることが確認
できた。
径の２1/2 倍にすると、均一性の値が約１／２に減少
し、２倍にすると、均一性の値が１／４以下に減少する
ことが分かる。このように、下孔部３５の孔径を上孔部
３４の孔径の２1/ 2 倍以上、特に２倍以上にすることに
より均一性の値が向上し、このことから、ウエハ２６上
の全面にガスを均一に導入することができることが確認
できた。
【０１２３】本実施の形態によれば、本発明をエッチン
グ装置２１に用いた場合についても第１の実施の形態と
同様の効果を得ることができる。
グ装置２１に用いた場合についても第１の実施の形態と
同様の効果を得ることができる。
【０１２４】（第４の実施の形態）次に、第４の実施の
形態を図面を参照して説明する。
形態を図面を参照して説明する。
【０１２５】なお、この実施の形態においては、第２の
実施の形態と重複する点については同一の符号を付けて
説明を省略する。
実施の形態と重複する点については同一の符号を付けて
説明を省略する。
【０１２６】従って、以下には第２の実施の形態と異な
った点を中心に説明する。
った点を中心に説明する。
【０１２７】図９に、本実施の形態のシャワーヘッド８
の模式断面図を示す。
の模式断面図を示す。
【０１２８】図９に示すように、本実施の形態では、バ
ッフル板３３を配置していない点、及びガス導入管２３
のガス出口の形状を第２の実施の形態と同様にした点が
第３の実施の形態と異なっている。
ッフル板３３を配置していない点、及びガス導入管２３
のガス出口の形状を第２の実施の形態と同様にした点が
第３の実施の形態と異なっている。
【０１２９】本実施の形態では、第２の実施の形態と同
様に、ガス導入管２３の処理室２２に接続するガス出口
３６は、シャワーヘッド２９側に向かって拡開されてい
る。このガス出口３６はガス導入管２３の中心軸からの
広がり角度が０．５〜４５度、好ましくは１〜３０の範
囲になるように形成されている。また、ガス出口３６の
孔径は、ガス導入管２３の孔径の２1/2 倍以上、好まし
くは２倍以上となるように形成されている。
様に、ガス導入管２３の処理室２２に接続するガス出口
３６は、シャワーヘッド２９側に向かって拡開されてい
る。このガス出口３６はガス導入管２３の中心軸からの
広がり角度が０．５〜４５度、好ましくは１〜３０の範
囲になるように形成されている。また、ガス出口３６の
孔径は、ガス導入管２３の孔径の２1/2 倍以上、好まし
くは２倍以上となるように形成されている。
【０１３０】本実施の形態によれば、第２の実施の形態
と同様に、ガス導入管２３からガス出口３６に流れるガ
スは、ガス出口３６の壁面（内面）との接触による摩擦
により減速するとともに、ガス出口３６内で流速が平均
化する方向に流出し、ガス出口３６内を流れるガスの流
速が減速される。このため、ガス出口３６から噴出する
ガスの動圧は貫通孔３１での流動圧力損失に比べて実質
的に無視できるようになり、貫通孔３１からはガスが均
一に噴出され、ウエハ２６上の全面にガスが均一に供給
される。
と同様に、ガス導入管２３からガス出口３６に流れるガ
スは、ガス出口３６の壁面（内面）との接触による摩擦
により減速するとともに、ガス出口３６内で流速が平均
化する方向に流出し、ガス出口３６内を流れるガスの流
速が減速される。このため、ガス出口３６から噴出する
ガスの動圧は貫通孔３１での流動圧力損失に比べて実質
的に無視できるようになり、貫通孔３１からはガスが均
一に噴出され、ウエハ２６上の全面にガスが均一に供給
される。
【０１３１】次に、具体的な実施例により本実施の形態
の効果を確認する。
の効果を確認する。
【０１３２】（実施例４）実施例４は、実施例３と同様
の条件にて、貫通孔３１の孔長を５ｍｍ、１０ｍｍの場
合について、ガス出口３６の孔径を１２ｍｍに変化させ
て均一性を求めた。結果を表８に示す。
の条件にて、貫通孔３１の孔長を５ｍｍ、１０ｍｍの場
合について、ガス出口３６の孔径を１２ｍｍに変化させ
て均一性を求めた。結果を表８に示す。
【０１３３】
【表８】 表８及び表６に示すように、ガス出口３６の孔径を４．
８ｍｍから１２ｍｍに拡開することにより、均一性の値
は約１／３０になっていることが分かる。
８ｍｍから１２ｍｍに拡開することにより、均一性の値
は約１／３０になっていることが分かる。
【０１３４】このように、ガス出口３６をガス導入管２
３の中心軸からの広がり角度が４５度以内でシャワーヘ
ッド２９側に向かって拡開するだけで、バッフル板３２
を配設した場合と同様の効果が得られることが確認でき
た。
３の中心軸からの広がり角度が４５度以内でシャワーヘ
ッド２９側に向かって拡開するだけで、バッフル板３２
を配設した場合と同様の効果が得られることが確認でき
た。
【０１３５】本実施の形態によれば、本発明をエッチン
グ装置２１に用いた場合についても第２の実施の形態と
同様の効果を得ることができる。
グ装置２１に用いた場合についても第２の実施の形態と
同様の効果を得ることができる。
【０１３６】なお、実施の形態は上記に限らず、例えば
以下の場合であってもよい。
以下の場合であってもよい。
【０１３７】図１０に示すように、第２の実施の形態の
ガス処理装置１に、第１の実施の形態のバッフル板１１
を配置してもよい。この実施例として、上孔部１３の孔
径１ｍｍ、下孔部１４の孔径２ｍｍのバッフル板１１を
配設した場合（実施例５）についてガス出口１７の孔径
を変化を７ｍｍ〜２０ｍｍまで変化させた場合について
均一性を求めてみた。この結果を表５に合わせて示す。
また、孔径１ｍｍのストレート孔を配設した場合（実施
例６）についても同様に表５に示す。表５に示すよう
に、バッフル板を配設することにより、均一性はさらに
良好な値を示す。特に、実施例５では飛躍的に均一性が
良好な結果となっており、例えばガス出口１７の孔径を
１５ｍｍとした場合の均一性は０．００７６％であり、
第１の実施の形態の上孔部１３の孔径０．２ｍｍ、下孔
部１４の孔径０．７５ｍｍのバッフル板１１を配設した
場合とほぼ同一の均一性になる（表２参照）。このよう
に、第２の実施の形態のガス処理装置１に、第１の実施
の形態のバッフル板１１を配置することで、さらにウエ
ハ６上の全面にガスを均一に導入することができる。同
様に、第４の実施の形態のエッチング装置２１に、第３
の実施の形態のバッフル板３３を配置してもよい。この
実施例として、上孔部３４の孔径１ｍｍ、下孔部３５の
孔径３ｍｍのバッフル板３３を配設した場合（実施例
７）について均一性を求めてみた。この結果を表８に合
わせて示す。また、孔径１ｍｍのストレート孔を配設し
た場合（実施例８）についても同様に表８に示す。表８
に示すように、バッフル板を配設することにより、均一
性はさらに良好な値を示す。特に、実施例７では均一性
が０．００と飛躍的に良好な結果となる。このように、
第２の実施の形態のエッチング装置２１に、第３の実施
の形態のバッフル板３３を配置することで、さらにウエ
ハ２６上の全面にガスを均一に導入することができる。
ガス導入管３のガス出口１７の形状は、その中心軸か
らの広がり角度が４５度より小さい範囲でシャワーヘッ
ド８側に向かって拡開されていればよい。この場合に
も、ガスの流速が減速され、ガス導入管３のガス出口１
７から噴出するガスの動圧が小さくなる。
ガス処理装置１に、第１の実施の形態のバッフル板１１
を配置してもよい。この実施例として、上孔部１３の孔
径１ｍｍ、下孔部１４の孔径２ｍｍのバッフル板１１を
配設した場合（実施例５）についてガス出口１７の孔径
を変化を７ｍｍ〜２０ｍｍまで変化させた場合について
均一性を求めてみた。この結果を表５に合わせて示す。
また、孔径１ｍｍのストレート孔を配設した場合（実施
例６）についても同様に表５に示す。表５に示すよう
に、バッフル板を配設することにより、均一性はさらに
良好な値を示す。特に、実施例５では飛躍的に均一性が
良好な結果となっており、例えばガス出口１７の孔径を
１５ｍｍとした場合の均一性は０．００７６％であり、
第１の実施の形態の上孔部１３の孔径０．２ｍｍ、下孔
部１４の孔径０．７５ｍｍのバッフル板１１を配設した
場合とほぼ同一の均一性になる（表２参照）。このよう
に、第２の実施の形態のガス処理装置１に、第１の実施
の形態のバッフル板１１を配置することで、さらにウエ
ハ６上の全面にガスを均一に導入することができる。同
様に、第４の実施の形態のエッチング装置２１に、第３
の実施の形態のバッフル板３３を配置してもよい。この
実施例として、上孔部３４の孔径１ｍｍ、下孔部３５の
孔径３ｍｍのバッフル板３３を配設した場合（実施例
７）について均一性を求めてみた。この結果を表８に合
わせて示す。また、孔径１ｍｍのストレート孔を配設し
た場合（実施例８）についても同様に表８に示す。表８
に示すように、バッフル板を配設することにより、均一
性はさらに良好な値を示す。特に、実施例７では均一性
が０．００と飛躍的に良好な結果となる。このように、
第２の実施の形態のエッチング装置２１に、第３の実施
の形態のバッフル板３３を配置することで、さらにウエ
ハ２６上の全面にガスを均一に導入することができる。
ガス導入管３のガス出口１７の形状は、その中心軸か
らの広がり角度が４５度より小さい範囲でシャワーヘッ
ド８側に向かって拡開されていればよい。この場合に
も、ガスの流速が減速され、ガス導入管３のガス出口１
７から噴出するガスの動圧が小さくなる。
【０１３８】ガス導入管３は１つの場合に限らず、複数
の場合であってもよい。また、ガス導入管３はシャワー
ヘッド８上部中央に接続されている場合に限らず、例え
ば上部斜方、側方の場合であってもよい。これらの場合
にもガス導入管３から噴出したガスの動圧により、ガス
流が不均一になりやすく、例えばガス導入管３がシャワ
ーヘッドの側方に接続されている場合、ガスはガス導入
管３と対向する位置のシャワーヘッド８の側壁に衝突し
た後、その進路をバッフル板１１と直交する方向に転換
して衝突し、バッフル板１１の周辺部付近の背圧が大き
くなる。このため、本発明を適用するにより、ウエハ６
上の全面にガスをさらに均一に導入することができる。
の場合であってもよい。また、ガス導入管３はシャワー
ヘッド８上部中央に接続されている場合に限らず、例え
ば上部斜方、側方の場合であってもよい。これらの場合
にもガス導入管３から噴出したガスの動圧により、ガス
流が不均一になりやすく、例えばガス導入管３がシャワ
ーヘッドの側方に接続されている場合、ガスはガス導入
管３と対向する位置のシャワーヘッド８の側壁に衝突し
た後、その進路をバッフル板１１と直交する方向に転換
して衝突し、バッフル板１１の周辺部付近の背圧が大き
くなる。このため、本発明を適用するにより、ウエハ６
上の全面にガスをさらに均一に導入することができる。
【０１３９】本実施の形態では、熱ＣＶＤ装置及びプラ
ズマエッチング装置に用いられる場合について説明した
が、本発明はこれに限るものではなく、例えばプラズマ
ＣＶＤ装置、各種のＰＶＤ装置に用いられるものであっ
てもよい。
ズマエッチング装置に用いられる場合について説明した
が、本発明はこれに限るものではなく、例えばプラズマ
ＣＶＤ装置、各種のＰＶＤ装置に用いられるものであっ
てもよい。
【０１４０】載置台７はウエハ６を支持できるものであ
ればよく、静電チャックを用いたものの他、例えばエア
シリンダのような駆動機構によって昇降可能とされたク
ランプリングを用い、ウエハ６を押圧したものであって
もよい。または、単に重力によってウエハを置くだけの
ものでもよい。
ればよく、静電チャックを用いたものの他、例えばエア
シリンダのような駆動機構によって昇降可能とされたク
ランプリングを用い、ウエハ６を押圧したものであって
もよい。または、単に重力によってウエハを置くだけの
ものでもよい。
【０１４１】本実施の形態では、シャワーヘッド８の側
壁を独立の区画壁を用いた場合について説明したが、本
発明はこれに限るものではなく、例えばシャワーヘッド
８を処理室２の側壁と吐出板９とで構成した形状として
もよい。
壁を独立の区画壁を用いた場合について説明したが、本
発明はこれに限るものではなく、例えばシャワーヘッド
８を処理室２の側壁と吐出板９とで構成した形状として
もよい。
【０１４２】シャワーヘッド８は１つの場合に限らず、
複数（いわゆるポストミックス）の場合であってもよ
い。このポストミックスが用いられるのは、複数のガス
をシャワーヘッド８内で混合させないように、別々の経
路を通過させて分散供給する必要がある場合である。
複数（いわゆるポストミックス）の場合であってもよ
い。このポストミックスが用いられるのは、複数のガス
をシャワーヘッド８内で混合させないように、別々の経
路を通過させて分散供給する必要がある場合である。
【０１４３】以下にポストミックス型シャワーヘッドの
例を示す。
例を示す。
【０１４４】図１２はポストミックス型シャワーヘッド
５０の垂直断面図である。
５０の垂直断面図である。
【０１４５】図１２に示したように、このシャワーヘッ
ド５０内には二つのガス流路Ａ及びガス流路Ｂがそれぞ
れ独立して配設されている。
ド５０内には二つのガス流路Ａ及びガス流路Ｂがそれぞ
れ独立して配設されている。
【０１４６】即ち、ガス流路Ａはガス導入口５１から流
路５２を経て複数の小室５３，５３，…へ導かれ、各小
室５３，５３，…の下部にはそれぞれ吐出口５４，５
４，…が設けられている。複数の小室５３，５３，…は
互いに連通しており、ガス導入口５１から送り込まれた
処理ガスは流路５２を経て複数の小室５３，５３，…へ
等しく流れ込むようになっている。
路５２を経て複数の小室５３，５３，…へ導かれ、各小
室５３，５３，…の下部にはそれぞれ吐出口５４，５
４，…が設けられている。複数の小室５３，５３，…は
互いに連通しており、ガス導入口５１から送り込まれた
処理ガスは流路５２を経て複数の小室５３，５３，…へ
等しく流れ込むようになっている。
【０１４７】流路５２の一部には、処理ガス移動方向上
流側から下流側に向けて拡開された拡開部５５，５５…
が設けられている。
流側から下流側に向けて拡開された拡開部５５，５５…
が設けられている。
【０１４８】ガス導入口５１から供給された処理ガスＧ
１は流路５２を通って複数の小室５３，５３，…へ流れ
込む。その際の拡開部５５，５５…を通過するときに流
路の拡大のために処理ガスが減速され、更に、互いに連
通した複数の小室５３，５３，…で拡散される。その結
果、吐出口５４，５４，…に到達するまでの間に図中横
方向での処理ガスの流速が均一化されるため、各吐出口
５４，５４，…から吐出される処理ガスの流量が均一に
なる。
１は流路５２を通って複数の小室５３，５３，…へ流れ
込む。その際の拡開部５５，５５…を通過するときに流
路の拡大のために処理ガスが減速され、更に、互いに連
通した複数の小室５３，５３，…で拡散される。その結
果、吐出口５４，５４，…に到達するまでの間に図中横
方向での処理ガスの流速が均一化されるため、各吐出口
５４，５４，…から吐出される処理ガスの流量が均一に
なる。
【０１４９】一方、ガス流路Ｂはガス導入口６１から流
路６２を経て複数の小室６３，６３，…へ導かれ、各小
室６３，６３，…の下部にはそれぞれ吐出口６４，６
４，…が設けられている。複数の小室６３，６３，…は
互いに連通しており、ガス導入口６１から送り込まれた
処理ガスは流路６２を経て複数の小室６３，６３，…へ
等しく流れ込むようになっている。
路６２を経て複数の小室６３，６３，…へ導かれ、各小
室６３，６３，…の下部にはそれぞれ吐出口６４，６
４，…が設けられている。複数の小室６３，６３，…は
互いに連通しており、ガス導入口６１から送り込まれた
処理ガスは流路６２を経て複数の小室６３，６３，…へ
等しく流れ込むようになっている。
【０１５０】流路６２の一部には、処理ガス移動方向上
流側から下流側に向けて拡開された拡開部６５が設けら
れている。
流側から下流側に向けて拡開された拡開部６５が設けら
れている。
【０１５１】ガス導入口６１から供給された処理ガスＧ
２は流路６２を通って複数の小室６３，６３，…へ流れ
込む。その際の拡開部６５を通過するときに流路の拡大
のために処理ガスが減速され、更に、互いに連通した複
数の小室６３，６３，…で拡散される。その結果、吐出
口６４，６４，…に到達するまでの間に図中横方向での
処理ガスの流速が均一化されるため、各吐出口６４，６
４，…から吐出される処理ガスの流量が均一になる。
２は流路６２を通って複数の小室６３，６３，…へ流れ
込む。その際の拡開部６５を通過するときに流路の拡大
のために処理ガスが減速され、更に、互いに連通した複
数の小室６３，６３，…で拡散される。その結果、吐出
口６４，６４，…に到達するまでの間に図中横方向での
処理ガスの流速が均一化されるため、各吐出口６４，６
４，…から吐出される処理ガスの流量が均一になる。
【０１５２】更に図１２に示したように、シャワーヘッ
ド５０では、ガス流路Ａの先端にあたる吐出口５４とガ
ス流路Ｂの先端にあたる吐出口６４とが交互かつ隣接し
て配設してあるため処理ガスＧ１と処理ガスＧ２とがそ
れぞれ独立かつ均一に吐出されてウエハ（図示省略）に
供給される。
ド５０では、ガス流路Ａの先端にあたる吐出口５４とガ
ス流路Ｂの先端にあたる吐出口６４とが交互かつ隣接し
て配設してあるため処理ガスＧ１と処理ガスＧ２とがそ
れぞれ独立かつ均一に吐出されてウエハ（図示省略）に
供給される。
【０１５３】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
被処理体上の全面にガスを均一に供給することができ
る。
被処理体上の全面にガスを均一に供給することができ
る。
【図１】第１の実施の形態のガス処理装置の模式断面
図。
図。
【図２】第１の実施の形態のシャワーヘッドの模式断面
図。
図。
【図３】第１の実施の形態の貫通孔の模式図。
【図４】孔から噴出するガス流の流速分布を示す模式
図。
図。
【図５】貫通孔の径の変化による均一性の影響を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図６】第２の実施の形態のシャワーヘッドの模式断面
図。
図。
【図７】第３の実施の形態のガス処理装置の模式断面
図。
図。
【図８】第３の実施の形態のシャワーヘッドの模式断面
図。
図。
【図９】第４の実施の形態のシャワーヘッドの模式断面
図。
図。
【図１０】別の実施の形態のシャワーヘッドの模式断面
図。
図。
【図１１】別の実施の形態のシャワーヘッドの模式断面
図。
図。
【図１２】別の実施の形態のガス処理装置の模式断面
図。
図。
【図１３】従来のシャワーヘッド（バッフル板なし）の
模式断面図。
模式断面図。
【図１４】従来のシャワーヘッド（バッフル板あり）の
模式断面図。
模式断面図。
１……ガス処理装置 ２……処理室 ３……ガス導入管 ３ａ…ガス出口 ４……ガス供給源 ６……被処理体としてのウエハ ７……載置台 ８……シャワー部材としてのシャワーヘッド ９……吐出板 １０……吐出孔 １１……バッフル部材としてのバッフル板 １２……貫通孔 １３……第１開口部としての上孔部 １４……第２開口部としての下孔部
フロントページの続き (72)発明者 岩田 輝夫 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 (72)発明者 河西 繁 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の１ 東京エレクトロン山梨株式会社内 Ｆターム(参考） 4K029 AA24 BD01 CA02 DA05 FA05 GA02 4K030 AA03 AA18 BA18 BA38 DA04 EA05 FA01 JA04 KA12 KA17 LA12 LA15 5F004 AA01 BA04 BB28 BC03 5F045 AA06 AA08 BB01 DP03 EE20 EF05 EF14 EH13
Claims (14)
- 【請求項１】 気密に構成された処理室と、 前記処理室に接続されたガス導入管と、 前記ガス導入管を介して前記処理室内にガスを供給する
ガス供給源と、 前記処理室内に配置され被処理体を載置する載置台と、 前記処理室内に配設された前記ガス導入管のガス出口に
配設されたシャワー部材と、 前記シャワー部材の前記載置台側隔壁を構成し、複数の
吐出孔が穿孔された吐出板と、 前記シャワー部材内の前記吐出板と前記ガス出口との間
に配設され、板面に垂直に穿孔された複数の貫通孔を有
するバッフル部材であって、 前記貫通孔が、前記ガス出口側表面に形成された第１開
口部と、前記吐出板側表面に形成され、前記第１開口部
より大きな開口面積の第２開口部との間を連通している
バッフル部材と、を具備することを特徴とするガス処理
装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のガス処理装置であって、
前記第２開口部は前記第１開口部に対して等方的に拡開
されていることを特徴とするガス処理装置。 - 【請求項３】 請求項２記載のガス処理装置であって、
前記第２開口部は前記第１開口部に対してその中心軸か
らの広がり角度が０．５〜４５度の範囲で拡開されてい
ることを特徴とするガス処理装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載のガ
ス処理装置であって、前記第２開口部の開口面積は前記
第１開口部の開口面積の２倍以上であることを特徴とす
るガス処理装置。 - 【請求項５】 気密に構成された処理室と、 前記処理室に接続されたガス導入管と、 前記ガス導入管を介して前記処理室内にガスを供給する
ガス供給源と、 前記処理室内に配置され被処理体を載置する載置台と、 前記処理室内に配設された前記ガス導入管のガス出口に
配設されたシャワー部材と、 前記シャワー部材内の前記吐出板と前記ガス出口との間
に配設されたバッフル部材とを具備し、 前記ガス導入管のガス出口が前記シャワー部材側に向か
って拡開されていることを特徴とするガス処理装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載のガス処理装置であっ
て、前記ガス導入管のガス出口は、その中心軸からの広
がり角度が０．５〜４５度の範囲で拡開されていること
を特徴とするガス処理装置。 - 【請求項７】 請求項５又は６に記載のガス処理装置で
あって、前記ガス導入管のガス出口は、前記ガス導入管
のガスの入口の２倍以上の開口面積になるように拡開さ
れていることを特徴とするガス処理装置。 - 【請求項８】 気密に構成された処理室と、 前記処理室に接続されたガス導入管と、 前記ガス導入管を介して前記処理室内にガスを供給する
ガス供給源と、 前記処理室内に配置され被処理体を載置する載置台と、 前記処理室内に配設された前記ガス導入管のガス出口に
配設されたシャワー部材と、 前記シャワー部材の前記載置台側隔壁を構成し、複数の
吐出孔が穿孔された吐出板とを具備し、 前記ガス導入管のガス出口が、ガス導入管の拡開してい
ない部分の開口面積の２倍以上の開口面積を有するよう
に拡開されていることを特徴とするガス処理装置。 - 【請求項９】 請求項５〜８のいずれか１項に記載のガ
ス処理装置であって、前記シャワー部材内の、前記吐出
板と前記ガス導入管のガス出口との間には、板面に垂直
に穿孔された複数の貫通孔を有するバッフル部材であっ
て、 前記貫通孔が、前記ガス出口側表面に形成された第１開
口部と、前記吐出板側表面に形成され、前記第１開口部
より大きな開口面積の第２開口部との間を連通している
バッフル部材が更に配設されていることを特徴とするガ
ス処理装置。 - 【請求項１０】 請求項４又は９に記載のガス処理装置
であって、前記貫通孔は、前記ガス導入管側に形成され
た小円筒孔と前記吐出板側に形成された大円筒孔とを同
一軸上で結合した異径孔であることを特徴とするガス処
理装置。 - 【請求項１１】 気密に構成された処理室と、前記処理
室に接続されたガス導入管と、前記ガス導入管を介して
前記処理室内にガスを供給するガス供給源と、前記処理
室内に配置され被処理体を載置する載置台と、前記処理
室内に配設された前記ガス導入管のガス出口に配設され
たシャワー部材と、前記シャワー部材の前記載置台側隔
壁を構成し、複数の吐出孔が穿孔された吐出板と、前記
シャワー部材内の前記吐出板と前記ガス出口との間に配
設され、板面に垂直に穿孔された複数の貫通孔を有する
バッフル部材であって、前記貫通孔が、前記ガス出口側
表面に形成された第１開口部と、前記吐出板側表面に形
成され、前記第１開口部より大きな開口面積の第２開口
部との間を連通しているバッフル部材と、を具備するガ
ス処理装置を用いて、ガス供給源からガス導入管、貫通
孔、吐出孔を経て被処理体上にガスを噴出させるガス処
理方法であって、 前記貫通孔の第１開口部に供給されたガスを前記第２開
口部に噴出させ、該貫通孔でガスの流速を減速させるこ
とを特徴とするガス処理方法。 - 【請求項１２】 気密に構成された処理室と、前記処理
室に接続されたガス導入管と、前記ガス導入管を介して
前記処理室内にガスを供給するガス供給源と、前記処理
室内に配置され被処理体を載置する載置台と、前記処理
室内に配設された前記ガス導入管のガス出口に配設され
たシャワー部材と、前記シャワー部材の前記載置台側隔
壁を構成し、複数の吐出孔が穿孔された吐出板と、前記
シャワー部材内の前記吐出板と前記ガス出口との間に配
設され、板面に垂直に穿孔された複数の貫通孔を有する
バッフル部材であって、前記貫通孔が、前記ガス出口側
表面に形成された第１開口部と、前記吐出板側表面に形
成され、前記第１開口部より大きな開口面積の第２開口
部との間を連通しているバッフル部材と、を具備するガ
ス処理装置を用いて、ガス供給源からガス導入管、吐出
孔を経て被処理体上にガスを噴出させるガス処理方法で
あって、 前記ガス供給源からのガスを前記ガス導入管のガス出口
に噴出させ、該ガス出口でガスの流速を減速させること
を特徴とするガス処理方法。 - 【請求項１３】 ガスが一方向に流動する空間を、ガス
流動方向上流側の第１の部屋と、ガス流動方向下流側の
第２の部屋とに仕切り、これら第１の部屋と第２の部屋
との間でガスを流す複数の貫通孔を備えたバッフル部材
であって、 前記貫通孔は、前記第１の部屋側表面に形成された第１
開口部と、前記第２の部屋側表面に形成され、前記第１
開口部より大きな開口面積の第２開口部との間を連通さ
せ、板面に垂直な軸を有する貫通孔であることを特徴と
するバッフル部材。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載のバッフル部材であ
って、前記貫通孔は、前記第１の部屋側に形成された小
円筒孔と前記第２の部屋側に形成されたテーパ状の内壁
を備えた孔とを同一軸上で結合した異径孔であることを
特徴とするバッフル部材。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11100341A JP2000290777A (ja) | 1999-04-07 | 1999-04-07 | ガス処理装置、バッフル部材、及びガス処理方法 |
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