(57)【要約】【課題】真空チャンバー内に導入されたスパッタガス、原料ガス等のガス分布が均一化されるＰＶＤ若しくはＣＶＤ成膜装置と成膜方法を提供すること。【解決手段】基板ホルダーとガスプレートを備える成膜装置において、ガスプレートがガスプレート本体51とガス経路管54とで構成され、ガス経路管が、ガス導入口52を中央に有しガス導入口から両端方向に向け均等長の分岐管を有する円弧状第一分岐路管541と、第一分岐路管の両側出口541bに接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する一対の円弧状第二分岐路管542と、第二分岐路管の各両側出口542bに接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する二対の円弧状第三分岐路管543と、以下、同様に構成された円弧状第ｎ分岐路管から成るｎ段階（ｎは正の整数）の分岐構造を有し、第ｎ分岐路管の各両側出口がガス放出孔と連通する開口53を構成することを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持する基板ホルダーと、該基板ホルダーに対向して配置されかつスパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガスを放出するガスプレートとを真空チャンバー内に備え、ＰＶＤ（物理蒸着）法若しくはＣＶＤ（化学気相蒸着）法により上記基板に被膜を形成する成膜装置において、
上記ガスプレートが、ガスプレート本体と、該ガスプレート本体内に設けられその基端側にガス供給源に接続されたガス導入口を有しかつその先端側にガスプレート本体の一面に設けられたガス放出孔と連通する開口を有するガス経路管とで構成され、
上記ガス経路管が、ガス導入口を中央に有しかつガス導入口から両端方向に向け均等長の分岐管を有する円弧状第一分岐路管と、該第一分岐路管の両側出口にそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する一対の円弧状第二分岐路管と、一対の第二分岐路管の各両側出口にそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する二対の円弧状第三分岐路管と、以下、同様に構成された円弧状第ｎ分岐路管から成るｎ段階（ｎは正の整数）の分岐構造を有し、かつ、第ｎ分岐路管の各両側出口が上記ガス放出孔と連通する開口を構成すると共に、
ｎ段階の分岐構造を有する上記ガス経路管がガスプレート本体内に１個以上設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
上記ガスプレート本体がベースプレートと該ベースプレートに接合されたトッププレートとで構成され、かつ、ベースプレートの接合面に設けられた凹溝により上記ガス経路管が構成されることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
上記ガスプレート本体がベースプレートと該ベースプレートに接合されたトッププレートとで構成され、かつ、ベースプレートとトッププレートの接合面に設けられた各凹溝を位置整合させて上記ガス経路管が構成されることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項４】
上記ベースプレートとトッププレートが、レーザ溶接若しくは電子ビーム溶接により接合されていることを特徴とする請求項２または３に記載の成膜装置。
【請求項５】
ＰＶＤ（物理蒸着）法若しくはＣＶＤ（化学気相蒸着）法による成膜方法において、
請求項１〜４のいずれかに記載の成膜装置を用いて基板ホルダーに保持された基板に被膜を形成することを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＶＤ（物理蒸着）法若しくはＣＶＤ（化学気相蒸着）法によりウェハー等の基板に被膜を形成する成膜装置と成膜方法に係り、特に、真空チャンバー内に導入されたスパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガス等のガス分布が均一化される成膜装置と成膜方法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＶＤ（物理蒸着）法による成膜装置（ＰＶＤ成膜装置）としては、例えば、図１に示すように、真空チャンバー１と、該真空チャンバー１内に設けられかつウェハー等の基板２を保持する基板ホルダー３と、該基板ホルダー３に対向して配置されると共にスパッタターゲットＴを保持しかつスパッタガスや反応性ガス等を真空チャンバー１内に放出するガスプレート４とを備え、回転機構５によって上記基板ホルダー３が回転する装置が知られている。尚、スパッタターゲットＴを保持するガスプレート４が、基板ホルダー３と同様、回転する装置も知られている。
【０００３】
他方、ＣＶＤ（化学気相蒸着）法による成膜装置（ＣＶＤ成膜装置）としては、例えば、図２に示すように、真空チャンバー１１と、該真空チャンバー１１内に設けられかつウェハー等の基板１２を保持する基板ホルダー１３と、該基板ホルダー１３に対向して配置されかつ原料ガス等を真空チャンバー１１内に放出するガスプレート１４とを備え、回転機構１５によって上記基板ホルダー１３が回転すると共に加熱手段（図示せず）により基板１２を加熱する装置が知られている。尚、ガスプレート１４が、基板ホルダー１３と同様、回転する装置も知られている。
【０００４】
尚、図１〜図２に示す成膜装置においては、ウェハー等の基板２、１２が水平方向に保持される構造になっているが、上記基板２、１２が垂直方向に保持される構造の装置も知られている。特に、ＳｉＣ（炭化ケイ素）を成膜するＣＶＤ成膜装置においては、基板の加熱にホットウォール法が採用され、真空チャンバー１１の外側若しくは真空チャンバー１１内部にヒータ（図示せず）を配置するようになっているため、ウェハー等の基板１２が垂直方向に保持される構造になっている。更に、真空チャンバー１１の内壁面にＳｉＣ（炭化ケイ素）が成膜されないようにするため、真空チャンバー１１用防着板を兼ねた二重チャンバー構造が採用されている。
【０００５】
ところで、これ等の成膜装置を用いてウェハー等の基板に被膜を形成する場合、被膜における膜厚分布等の諸特性を基板面内で均一化させる工夫が必要となり、ＰＶＤ成膜装置においては、上記均一化のため、スパッタガスや反応性ガス等のガス分布、スパッタターゲット用磁石の配置、基板加熱の温度分布、真空チャンバー内における真空排気の流れ等が重要となる。また、ＣＶＤ成膜装置においても、原料ガス等のガス分布、基板加熱の温度分布、真空チャンバー内における真空排気の流れ等が重要となる。
【０００６】
しかしながら、真空チャンバー内に導入するスパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガス等のガス分布を真空チャンバー内で均一化させることは難しく、ガス分布の偏りにより基板内において膜厚むらを生ずる問題があった。
【０００７】
この問題を回避するため、特許文献１では、真空チャンバー内の基材（上記基板）を遊星回転させ、ガス分布に偏りがある状態でも膜厚分布を均一化させる方法が採用されている。しかし、成膜対象である基材を遊星回転させる装置を組み込む必要があるため、成膜装置の大型化とコストアップを引き起こす新たな問題が存在する。このため、真空チャンバー内に導入するスパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガス等のガス分布を均一にして膜厚むらの発生を回避する方法が要請されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１４８１８号公報（請求項１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、真空チャンバー内に導入されたスパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガス等のガス分布が均一化されるＰＶＤ若しくはＣＶＤ成膜装置と成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、上記課題を解決するため、本発明者は、真空チャンバー内に導入されるスパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガス等のガス分布が均一化される新たなガス導入機構について鋭意研究を行った結果、以下の成膜装置と成膜方法を見出すに至った。本発明はこのようなガス導入機構の発見と技術的検討を経て完成されたものである。
【００１１】
すなわち、本発明に係る第１の発明は、
基板を保持する基板ホルダーと、該基板ホルダーに対向して配置されかつスパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガスを放出するガスプレートとを真空チャンバー内に備え、ＰＶＤ（物理蒸着）法若しくはＣＶＤ（化学気相蒸着）法により上記基板に被膜を形成する成膜装置において、
上記ガスプレートが、ガスプレート本体と、該ガスプレート本体内に設けられその基端側にガス供給源に接続されたガス導入口を有しかつその先端側にガスプレート本体の一面に設けられたガス放出孔と連通する開口を有するガス経路管とで構成され、
上記ガス経路管が、ガス導入口を中央に有しかつガス導入口から両端方向に向け均等長の分岐管を有する円弧状第一分岐路管と、該第一分岐路管の両側出口にそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する一対の円弧状第二分岐路管と、一対の第二分岐路管の各両側出口にそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する二対の円弧状第三分岐路管と、以下、同様に構成された円弧状第ｎ分岐路管から成るｎ段階（ｎは正の整数）の分岐構造を有し、かつ、第ｎ分岐路管の各両側出口が上記ガス放出孔と連通する開口を構成すると共に、
ｎ段階の分岐構造を有する上記ガス経路管がガスプレート本体内に１個以上設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明に係る第２の発明は、
第１の発明に記載の成膜装置において、
上記ガスプレート本体がベースプレートと該ベースプレートに接合されたトッププレートとで構成され、かつ、ベースプレートの接合面に設けられた凹溝により上記ガス経路管が構成されることを特徴とし、
第３の発明は、
第１の発明に記載の成膜装置において、
上記ガスプレート本体がベースプレートと該ベースプレートに接合されたトッププレートとで構成され、かつ、ベースプレートとトッププレートの接合面に設けられた各凹溝を位置整合させて上記ガス経路管が構成されることを特徴とし、
第４の発明は、
第２の発明または第３の発明に記載の成膜装置において、
上記ベースプレートとトッププレートが、レーザ溶接若しくは電子ビーム溶接により接合されていることを特徴とするものである。
【００１３】
次に、本発明に係る第５の発明は、
ＰＶＤ（物理蒸着）法若しくはＣＶＤ（化学気相蒸着）法による成膜方法において、
第１の発明〜第４の発明のいずれかに記載の成膜装置を用いて基板ホルダーに保持された基板に被膜を形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る成膜装置と成膜方法によれば、
真空チャンバー内に導入されるスパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガス等のガス分布が均一化されるため、基板を遊星回転させる装置を組み込むことなく基板内の膜厚分布を均一化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ＰＶＤ（物理蒸着）法によるＰＶＤ成膜装置の概略構成図。
【図２】ＣＶＤ（化学気相蒸着）法によるＣＶＤ成膜装置の概略構成図。
【図３】図３（Ａ）は一組のガス経路管を有する従来技術に係るガスプレートの説明図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のガスプレートにおけるガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と上記ガス経路管のガス導入口２２との位置関係を示す説明図。
【図４】図４（Ａ）は二組のガス経路管を有する従来技術に係るガスプレートの説明図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のガスプレートにおけるガス放出孔（Ａ〜Ｐ、Ａ’〜Ｐ’）と上記二組のガス経路管の各ガス導入口３２、３２’との位置関係を示す説明図。
【図５】図５（Ａ）は一組のガス経路管を有する第一実施形態に係るガスプレートの説明図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のガスプレートにおけるガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と上記ガス経路管のガス導入口５２との位置関係を示す説明図。
【図６】図６（Ａ）は第一実施形態の変形例に係るガスプレートの説明図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のガスプレートにおけるガス放出孔（Ａ〜Ｐ）とガス経路管のガス導入口５２との位置関係を示す説明図。
【図７】図７（Ａ）は二組のガス経路管を有する第二実施形態に係るガスプレートの説明図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のガスプレートにおけるガス放出孔（Ａ〜Ｐ、Ａ’〜Ｐ’）と上記二組のガス経路管の各ガス導入口６２、６２’との位置関係を示す説明図。
【図８】図８（Ａ）は第二実施形態に係るガスプレートのガス経路管を示す概略構成図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＸ−Ｙ面断面図。
【図９】図９（Ａ）〜（Ｅ）は第二実施形態に係るガスプレートの製造工程を示す工程説明図。
【図１０】本発明の実施例１に係るガスプレートのガス放出孔と基板との位置関係を示す概略側面図。
【図１１】本発明の実施例２に係るガスプレートのガス放出孔と基板との位置関係を示す概略側面図。
【図１２】本発明の実施例１に係るガスプレートのガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と基板との位置関係を示す概略平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施の形態について従来技術と比較しながら詳細に説明する。
【００１７】
（１）一組のガス経路管を有する従来技術に係るガスプレート
（1-1）一組のガス経路管を有する上記ガスプレートの構成
一組のガス経路管を有する従来技術に係るガスプレートは、図３（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、ガスプレート本体２１と、該ガスプレート本体２１内に設けられその基端側にガス供給源（図示せず）に接続されたガス導入口２２を有しかつその先端側にガスプレート本体２１の一面に設けられたガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と連通する開口２３を有するガス経路管２４とで構成されている。尚、ガス経路管は、ガスプレート本体２１の内部に設けられているため、図３（Ａ）〜（Ｂ）のガス経路管２４は透視画像として示されている。
【００１８】
また、ガス経路管２４は、上記ガス導入口２２を中央に有しかつガス導入口２２から両端方向に向け均等長の分岐管を有する円弧状分岐路管２４ａと、該円弧状分岐路管２４ａの両側出口２４ｂに接続された輪状管２３ａとで構成され、該輪状管２３ａにはガスプレート本体２１の一面に設けられた上記ガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と連通する上記開口２３が開設されている。
【００１９】
（1-2）従来技術に係る上記ガスプレートの問題点
ガスプレート本体２１の上記ガス放出孔（Ａ〜Ｐ）から放出されるガス量は、円弧状分岐路管２４ａの両側出口２４ｂ近傍に位置する輪状管２３ａの開口２３と連通するガス放出孔（Ｄ、ＥおよびＬ、Ｍ）からの放出量が特に多く、上記両側出口２４ｂから離れた輪状管２３ａの開口２３と連通するガス放出孔（Ｈ、ＩおよびＰ、Ａ）からの放出量が少なくなってしまう。このため、真空チャンバー内に導入するスパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガス等のガス分布を真空チャンバー内で均一化させることが困難となる問題を有していた。
【００２０】
（２）二組のガス経路管を有する従来技術に係るガスプレート
（2-1）二組のガス経路管を有する上記ガスプレートの構成
二組のガス経路管を有する従来技術に係るガスプレートは、図４（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、ガスプレート本体３１と、該ガスプレート本体３１内に設けられその基端側にガス供給源（図示せず）に接続されたガス導入口３２を有しかつその先端側にガスプレート本体３１の一面に設けられたガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と連通する開口３３を有する外側ガス経路管３４と、上記ガスプレート本体３１内に設けられその基端側にガス供給源（図示せず）に接続されたガス導入口３２’を有しかつその先端側にガスプレート本体３１の一面に設けられたガス放出孔（Ａ’〜Ｐ’）と連通する開口３３’を有する内側ガス経路管３４’とで構成されている。尚、各ガス経路管は、ガスプレート本体３１の内部に設けられているため、図４（Ａ）〜（Ｂ）の外側ガス経路管３４と内側ガス経路管３４’は透視画像として示されている。
【００２１】
また、外側ガス経路管３４は、上記ガス導入口３２を中央に有しかつガス導入口３２から両端方向に向け均等長の分岐管を有する円弧状分岐路管３４ａと、該円弧状分岐路管３４ａの両側出口３４ｂに接続された円弧状管３３ａとで構成され、該円弧状管３３ａにはガスプレート本体３１の一面に設けられた上記ガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と連通する上記開口３３が開設されている。
【００２２】
また、内側ガス経路管３４’は、上記ガス導入口３２’を中央に有しかつガス導入口３２’から両端方向に向け均等長の分岐管を有する円弧状分岐路管３４’ａと、該円弧状分岐路管３４’ａの両側出口３４’ｂに接続された輪状管３３’ａとで構成され、該輪状管３３’ａにはガスプレート本体３１の一面に設けられた上記ガス放出孔（Ａ’〜Ｐ’）と連通する上記開口３３’が開設されている。
【００２３】
（2-2）従来技術に係る上記ガスプレートの問題点
ガスプレート本体３１の上記ガス放出孔（Ａ〜Ｐ）から放出されるガス量は、円弧状分岐路管３４ａの両側出口３４ｂ近傍に位置する円弧状管３３ａの開口３３と連通するガス放出孔（Ｄ、ＥおよびＬ、Ｍ）からの放出量が特に多く、上記両側出口３４ｂから離れた円弧状管３３ａの開口３３と連通するガス放出孔（Ｈ、ＩおよびＰ、Ａ）からの放出量が少なくなってしまう。
【００２４】
また、ガスプレート本体３１の上記ガス放出孔（Ａ’〜Ｐ’）から放出されるガス量は、円弧状分岐路管３４’ａの両側出口３４’ｂ近傍に位置する輪状管３３’ａの開口３３’と連通するガス放出孔（Ｄ’、Ｅ’およびＬ’、Ｍ’）からの放出量が特に多く、両側出口３４’ｂから離れた輪状管３３’ａの開口３３’と連通するガス放出孔（Ｈ’、Ｉ’およびＰ’、Ａ’）からの放出量が少なくなってしまう。
【００２５】
このため、真空チャンバー内に導入するスパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガス等のガス分布を真空チャンバー内で均一化させることが困難となる問題を有していた。
【００２６】
（３）第一実施形態に係るガスプレート
（3-1）第一実施形態に係るガスプレートの構成
一組のガス経路管を有する第一実施形態に係るガスプレートは、図５（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、ガスプレート本体５１と、該ガスプレート本体５１内に設けられその基端側にガス供給源（図示せず）に接続されたガス導入口５２を有しかつその先端側にガスプレート本体５１の一面に設けられたガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と連通する開口５３を有するガス経路管５４とで構成されている。尚、ガス経路管は、ガスプレート本体５１の内部に設けられているため、図５（Ａ）〜（Ｂ）のガス経路管５４は透視画像として示されている。
【００２７】
また、ガス経路管５４は、上記ガス導入口５２を中央に有しかつガス導入口５２から両端方向に向け均等長の分岐管を有する円弧状第一分岐路管５４１と、該第一分岐路管５４１の両側出口５４１ｂにそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する一対の円弧状第二分岐路管５４２と、一対の第二分岐路管５４２の各両側出口５４２ｂにそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する二対の円弧状第三分岐路管５４３と、二対の円弧状第三分岐路管５４３の各両側出口５４３ｂにそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する四対の円弧状第四分岐路管５４４とで構成され、各円弧状第四分岐路管５４４にはガスプレート本体５１の一面に設けられたガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と連通する上記開口５３が開設されている。
【００２８】
（3-2）第一実施形態に係るガスプレートの改善点
第一実施形態に係るガスプレートのガス経路管５４においては、該ガス経路管５４を構成する円弧状第一分岐路管５４１、円弧状第二分岐路管５４２、円弧状第三分岐路管５４３および円弧状第四分岐路管５４４の各分岐管の長さがそれぞれ均等に設定されているため、円弧状第四分岐路管５４４に開設された各開口５３と上記ガス導入口５２までの距離が略同一になっている。
【００２９】
従って、円弧状第四分岐路管５４４における各開口５３と、円弧状第一分岐路管５４１における両側出口５４１ｂとの位置関係に拘らずガスプレート本体５１の上記ガス放出孔（Ａ〜Ｐ）から放出されるガス量は等しくなるため、スパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガス等の真空チャンバー内におけるガス分布を均一化できる利点を有する。
【００３０】
（3-3）第一実施形態の変形例に係るガスプレート
ところで、図５（Ａ）〜（Ｂ）に示す第一実施形態に係るガスプレートにおいては、円弧状第一分岐路管５４１のガス導入口５２から両側出口５４１ｂまでの長さ（すなわち、分岐管の長さ）が均等に加工され、各円弧状第二分岐路管５４２における円弧状第一分岐路管５４１の接続部（両側出口５４１ｂ）から両側出口５４２ｂまでの長さ（分岐管の長さ）が均等に加工され、各円弧状第三分岐路管５４３における円弧状第二分岐路管５４２の接続部（両側出口５４２ｂ）から両側出口５４３ｂまでの長さ（分岐管の長さ）が均等に加工され、更に、各円弧状第四分岐路管５４４における円弧状第三分岐路管５４３の接続部（両側出口５４３ｂ）から開口５３までの長さ（分岐管の長さ）も均等に加工された構造になっている。この場合、円弧状第二分岐路管５４２と円弧状第三分岐路管５４３の加工自由度を改善するため、図６（Ａ）〜（Ｂ）に示すような構造にしてもよい。
【００３１】
すなわち、円弧状第二分岐路管５４２および円弧状第三分岐路管５４３の円弧長を任意に加工し、図６（Ａ）〜（Ｂ）に示すように円弧状第三分岐路管５４３と接続させるときに円弧状第二分岐路管５４２の両側出口５４２ｂを加工し、円弧状第四分岐路管５４４と接続させるときに円弧状第三分岐路管５４３の両側出口５４３ｂを加工してもよい。
【００３２】
（４）第二実施形態に係るガスプレート
（4-1）第二実施形態に係るガスプレートの構成
二組のガス経路管を有する第二実施形態に係るガスプレートは、図７（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、ガスプレート本体６１と、該ガスプレート本体６１内に設けられその基端側にガス供給源（図示せず）に接続されたガス導入口６２を有しかつその先端側にガスプレート本体６１の一面に設けられたガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と連通する開口６３を有する外側ガス経路管６４と、上記ガスプレート本体６１内に設けられその基端側にガス供給源（図示せず）に接続されたガス導入口６２’を有しかつその先端側にガスプレート本体６１の一面に設けられたガス放出孔（Ａ’〜Ｐ’）と連通する開口６３’を有する内側ガス経路管６４’とで構成されている。尚、ガス経路管は、ガスプレート本体５１の内部に設けられているため、図７（Ａ）〜（Ｂ）の外側ガス経路管６４と内側ガス経路管６４’は透視画像として示されている。また、第二実施形態に係るガスプレートは、第一実施形態の変形例に係るガスプレートと同様な構造（加工自由度を改善した構造）となっている。
【００３３】
また、外側ガス経路管６４は、上記ガス導入口６２を中央に有しかつガス導入口６２から両端方向に向け均等長の分岐管を有する円弧状第一分岐路管６４１と、該第一分岐路管６４１の両側出口６４１ｂにそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する一対の円弧状第二分岐路管６４２と、一対の第二分岐路管６４２の各両側出口６４２ｂにそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する二対の円弧状第三分岐路管６４３と、二対の円弧状第三分岐路管６４３の各両側出口６４３ｂにそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する四対の円弧状第四分岐路管６４４とで構成され、各円弧状第四分岐路管６４４にはガスプレート本体６１の一面に設けられたガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と連通する上記開口６３が開設されている。
【００３４】
また、内側ガス経路管６４’は、上記ガス導入口６２’を中央に有しかつガス導入口６２’から両端方向に向け均等長の分岐管を有する円弧状第一分岐路管６４１’と、該第一分岐路管６４１’の両側出口６４１’ｂにそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する一対の円弧状第二分岐路管６４２’と、一対の第二分岐路管６４２’の各両側出口６４２’ｂにそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する二対の円弧状第三分岐路管６４３’と、二対の円弧状第三分岐路管６４３’の各両側出口６４３’ｂにそれぞれ接続されかつ接続部から両端方向に向け均等長の分岐管を有する四対の円弧状第四分岐路管６４４’とで構成され、各円弧状第四分岐路管６４４’にはガスプレート本体６１の一面に設けられたガス放出孔（Ａ’〜Ｐ’）と連通する上記開口６３’が開設されている。
【００３５】
（4-2）第二実施形態に係るガスプレートの改善点
第二実施形態に係るガスプレートの外側ガス経路管６４においては、該外側ガス経路管６４を構成する円弧状第一分岐路管６４１、円弧状第二分岐路管６４２、円弧状第三分岐路管６４３および円弧状第四分岐路管６４４の各分岐管の長さがそれぞれ均等に設定されているため、円弧状第四分岐路管６４４に開設された各開口６３と上記ガス導入口６２までの距離が略同一になっている。従って、円弧状第四分岐路管６４４における各開口６３と、円弧状第一分岐路管６４１における両側出口６４１ｂとの位置関係に拘らずガスプレート本体６１の上記ガス放出孔（Ａ〜Ｐ）から放出されるガス量は等しくなる。
【００３６】
また、上記内側ガス経路管６４’においても、該内側ガス経路管６４’を構成する円弧状第一分岐路管６４１’、円弧状第二分岐路管６４２’、円弧状第三分岐路管６４３’および円弧状第四分岐路管６４４’の各分岐管の長さがそれぞれ均等に設定されているため、円弧状第四分岐路管６４４’に開設された各開口６３’と上記ガス導入口６２’までの距離が略同一になっている。従って、円弧状第四分岐路管６４４’における各開口６３’と、円弧状第一分岐路管６４１’における両側出口６４１’ｂとの位置関係に拘らずガスプレート本体６１の上記ガス放出孔（Ａ’〜Ｐ’）から放出されるガス量は等しくなる。
【００３７】
このため、第一実施形態に係るガスプレートと同様、スパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガス等の真空チャンバー内におけるガス分布を均一化できる利点を有する。
【００３８】
尚、第一実施形態に係るガスプレートのガス経路管を構成する円弧状分岐路管、第二実施形態に係るガスプレートの外側ガス経路管と内側ガス経路管を構成する円弧状分岐路管の分岐路数について、円弧状第一分岐路管、円弧状第二分岐路管、円弧状第三分岐路管および円弧状第四分岐路管で構成された構造（ガスプレートに設けられたガス放出孔と連通する開口の数が１６個）になっているが、このような構造に限定されるものではない。すなわち、上記ガス放出孔と連通する開口数を増やしたい場合は、ガス経路管を構成する円弧状分岐路管の個数を、上記第四分岐路管に加えて円弧状第五分岐路管、円弧状第六分岐路管、円弧状第七分岐路管等としてもよく、反対に、上記ガス放出孔と連通する開口数を減らしたい場合は、第四分岐路管より少ない分岐路管で構成すればよい。また、第一実施形態および第二実施形態に係るガスプレートにおいては、ガスプレート本体の側面側にガス導入口が設けられた構造になっているが、ガスプレート本体の上面側または下面側にガス導入口が設けられる構造にしてもよい。更に、分岐構造を有するガス経路管の設置数を増やしたい場合には、ガスプレート本体の側面側に加えて上面側と下面側にそれぞれ上記ガス導入口を設ける構造にしてもよい。
【００３９】
そして、マグネトロンスパッタのようなスパッタガスのみ、あるいは、スパッタガスと反応性ガスの混合ガスが用いられる場合は、図５に示す一組のガス経路管を有する第一実施形態に係るガスプレート、および、図７に示す二組のガス経路管を有する第二実施形態に係るガスプレートを使用することができ、一方、２種類の原料ガスを反応性させて成膜する方法やスパッタガスと反応性ガスを分離して投入する場合は、図７に示す二組のガス経路管を有する第二実施形態に係るガスプレートを使用することができる。
【００４０】
（５）第二実施形態に係るガスプレートの製造
（5-1）第二実施形態に係るガスプレート
第二実施形態に係るガスプレートは、図８（Ａ）〜（Ｂ）に示すように、ガスプレート本体７１と、該ガスプレート本体７１内に設けられその基端側にガス供給源（図示せず）に接続されたガス導入口７２を有しかつその先端側にガスプレート本体７１の一面に設けられたガス放出孔と連通する開口７３を有する外側ガス経路管７４と、ガスプレート本体７１内に設けられその基端側にガス供給源（図示せず）に接続されたガス導入口７２’を有しかつその先端側にガスプレート本体７１の一面に設けられたガス放出孔と連通する開口７３’を有する内側ガス経路管７４’とで構成されている。
【００４１】
また、上記ガスプレート本体７１は、図８（Ｂ）に示すように、ベースプレート７５と、該ベースプレート７５に接合されたトッププレート７６とで構成されており、かつ、ベースプレート７５の接合面に設けられた凹溝７７により上記外側ガス経路管７４と内側ガス経路管７４’が構成されている。尚、符号７８は、外側ガス経路管７４と内側ガス経路管７４’の各開口７３、７３’と連通する上記ガス放出孔を示している。
【００４２】
（5-2）第二実施形態に係るガスプレートの製造
以下、図８（Ａ）〜（Ｂ）に示した第二実施形態に係るガスプレートの製造工程について説明する。
【００４３】
図９（Ａ）に示すように、ベースプレート７５の一面側に上述したガス経路管を構成する凹溝７７を切削加工し、かつ、図９（Ｂ）に示すように上記外側ガス経路管と内側ガス経路管の各開口と連通するガス放出孔７８を貫通させる。
【００４４】
次に、上記凹溝７７が形成されたベースプレート７５の形成面に、図９（Ｃ）に示すようにトッププレート７６を重ね合わせ、かつ、レーザ溶接若しくは電子ビーム溶接により図９（Ｄ）に示すように上記凹溝７７の周囲を溶接する。尚、図９（Ｄ）の符号８０はレーザ溶接若しくは電子ビーム溶接による溶接部を示している。
【００４５】
そして、図９（Ｅ）に示すように、ベースプレート７５とトッププレート７６とで構成されたガスプレート本体７１の側面側からガス導入口７２を切削加工して第二実施形態に係るガスプレートを製造する。
【００４６】
尚、ガス導入口７２にメネジ加工あるいはパイプを直接溶接してもよい。
【００４７】
また、図９（Ａ）〜（Ｅ）に示すガスプレートの製造法ではガス経路管を構成する凹溝７７がベースプレート７５の一面側に形成されているが、ベースプレート７５とトッププレート７６の各接合面に上記凹溝を形成し、ベースプレート７５とトッププレート７６の各凹溝が位置整合されて上記ガス経路管を構成する方法を採ってもよい。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明の実施例について比較例も挙げて具体的に説明する。
【００４９】
［実施例１］
図１に示すＰＶＤ成膜装置（マグネトロンスパッタ装置）を用いてＳｉＯ2の成膜を実施した。また、ガスプレート４には、一組のガス経路管を有する図５（Ａ）〜（Ｂ）に示した第一実施形態に係るガスプレートが適用され、ガスプレートの直径は２５０ｍｍ、ガス放出孔のＰＣＤ（pitch circle diameter）は１７０ｍｍである（図１０参照）。
【００５０】
また、スパッタターゲットＴには直径１５０ｍｍのセラミックＳｉＣを用い、基板２には直径１００ｍｍの合成石英基板を用いた。尚、スパッタターゲットＴ表面と基板２表面間の距離は５０ｍｍとした。
【００５１】
真空チャンバー１を１０-5Ｐａまで排気した後、酸素１０％のＡｒガス２０ｓｃｃｍをガスプレート４のガス導入口（図５の符号５２参照）から導入し、直流スパッタ電源を１００ＷにしてＳｉＯ2の成膜を開始した。
【００５２】
そして、１００秒間成膜を行い、基板２を取り出してエリプソメータにより基板円周方向の膜厚分布を測定した。尚、基板２を回転させて成膜する場合、および、基板２の回転を停止させて成膜する場合の二通りを実施している。
【００５３】
ＰＶＤによる成膜においては、図１０に示すようにスパッタターゲットＴの周囲からスパッタガスが放出されるため、基板２上のガス放出孔直下が最もガス分圧の影響を受けて膜厚が変化する箇所となる。しかし、基板２の縁部は膜厚測定が困難なため、図１２に示すように基板２円周から中心に向かって１ｃｍの位置を測定箇所としている。
【００５４】
測定された基板膜厚（基板停止時と回転時）とガス放出孔（Ａ〜Ｐ）との関係について表１に示す。
【００５５】
［比較例１］
実施例１と同様、上記ＰＶＤ成膜装置（マグネトロンスパッタ装置）を用いてＳｉＯ2の成膜を実施した。ガスプレート４には、一組のガス経路管を有する図３（Ａ）〜（Ｂ）に示した従来技術に係るガスプレートが適用され、ガスプレートの直径は２５０ｍｍ、ガス放出孔のＰＣＤは１７０ｍｍである（図１０参照）。
【００５６】
また、スパッタターゲットＴには直径１５０ｍｍのセラミックＳｉＣを用い、基板２には直径１００ｍｍの合成石英基板を用いた。尚、スパッタターゲットＴ表面と基板２表面間の距離は５０ｍｍとした。
【００５７】
真空チャンバー１を１０-5Ｐａまで排気した後、酸素１０％のＡｒガス２０ｓｃｃｍをガスプレート４のガス導入口（図３の符号２２参照）から導入し、直流スパッタ電源を１００ＷにしてＳｉＯ2の成膜を開始した。
【００５８】
そして、１００秒間成膜を行い、基板２を取り出してエリプソメータにより基板円周方向の膜厚分布を測定した。尚、基板２を回転させて成膜する場合、および、基板２の回転を停止させて成膜する場合の二通りを実施している。また、実施例１と同様、基板２の縁部は膜厚測定が困難なため、図１２に示すように基板２円周から中心に向かって１ｃｍの位置を測定箇所としている。測定された基板膜厚（基板停止時と回転時）とガス放出孔（Ａ〜Ｐ）との関係について表１に示す。
【００５９】
【表１】
2020033614.tif 000003
【００６０】
［評  価］
（１）表１に示されたＳｉＯ2膜の膜厚分布から、本発明に係る実施例１では、基板回転時と基板停止時の膜厚分布がほとんど変わらないことが確認される。
【００６１】
（２）しかし、比較例１においては、基板回転時と基板停止時の膜厚分布が大きく異なり、図３（Ａ）に示した円弧状分岐路管２４ａの両側出口２４ｂ近傍に位置する輪状管２３ａの開口２３と連通するガス放出孔（Ｄ、ＥおよびＬ、Ｍ）付近の基板停止時における膜厚が特に厚くなっていることが確認される。これは、ガス放出孔（Ｄ、ＥおよびＬ、Ｍ）付近のスパッタガス流量が多いことに起因していることが推測される。
【００６２】
［実施例２］
図２に示すＣＶＤ成膜装置を用いてＳｉＣの成膜を実施した。また、ガスプレート１４には、二組のガス経路管を有する図７（Ａ）〜（Ｂ）に示した第二実施形態に係るガスプレートが適用され、ガスプレートの直径は２５０ｍｍ、外側ガス放出孔のＰＣＤ（pitch circle diameter）は８０ｍｍ、また、内側ガス放出孔のＰＣＤは４０ｍｍである（図１１参照）。
【００６３】
また、基板１２には直径１００ｍｍのカーボン基板を用い、ガスプレート１４表面と基板１２表面間の距離は５０ｍｍとした。
【００６４】
また、上記外側ガス放出孔のガス導入口（図７の符号６２参照）から導入する原料ガスはＳｉＣｌ4、内側ガス放出孔のガス導入口（図７の符号６２’参照）から導入する原料ガスはＣ3Ｈ4（メチルアセチレン）、キャリアガスにはＨ2を導入した。
【００６５】
そして、真空チャンバー１１を１０-5Ｐａまで排気し、基板１２を１５００℃まで加熱した後、上記ガスを導入して成膜を開始し、かつ、１０００秒間成膜を行い、基板１２を取り出してエリプソメータにより基板円周方向の膜厚分布を測定した。尚、基板１２を回転させて成膜する場合、および、基板１２の回転を停止させて成膜する場合の二通りを実施している。
【００６６】
ＣＶＤによる成膜においては、図１１に示すように基板１２の真上から原料ガスが放出されるため、外側ガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と内側ガス放出孔（Ａ’〜Ｐ’）の中間位置が最もガス分圧の影響を受けて膜厚が変化する箇所となる。このため、図１１に示すように外側ガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と内側ガス放出孔（Ａ’〜Ｐ’）の中心（Ａ-Ａ’〜Ｐ-Ｐ’）を測定箇所としている。
【００６７】
測定された基板膜厚（基板停止時と回転時）と、外側ガス放出孔と内側ガス放出孔の中心（Ａ-Ａ’〜Ｐ-Ｐ’）との関係について表２に示す。
【００６８】
［比較例２］
実施例２と同様、上記ＣＶＤ成膜装置を用いてＳｉＣの成膜を実施した。ガスプレート１４には、二組のガス経路管を有する図４（Ａ）〜（Ｂ）に示した従来技術に係るガスプレートが適用され、ガスプレートの直径は２５０ｍｍ、外側ガス放出孔のＰＣＤは８０ｍｍ、内側ガス放出孔のＰＣＤは４０ｍｍである（図１１参照）。
【００６９】
また、基板１２には直径１００ｍｍのカーボン基板を用い、ガスプレート１４表面と基板１２表面間の距離は５０ｍｍとした。
【００７０】
また、上記外側ガス放出孔のガス導入口（図４の符号３２参照）から導入する原料ガスはＳｉＣｌ4、内側ガス放出孔のガス導入口（図４の符号３２’参照）から導入する原料ガスはＣ3Ｈ4（メチルアセチレン）、キャリアガスにはＨ2を導入した。
【００７１】
そして、真空チャンバー１１を１０-5Ｐａまで排気し、基板１２を１５００℃まで加熱した後、上記ガスを導入して成膜を開始し、かつ、１０００秒間成膜を行い、基板１２を取り出してエリプソメータにより基板円周方向の膜厚分布を測定した。尚、基板１２を回転させて成膜する場合、および、基板１２の回転を停止させて成膜する場合の二通りを実施している。
【００７２】
また、実施例２と同様、図１１に示すように外側ガス放出孔（Ａ〜Ｐ）と内側ガス放出孔（Ａ’〜Ｐ’）の中心（Ａ-Ａ’〜Ｐ-Ｐ’）を測定箇所とし、測定された基板膜厚（基板停止時と回転時）と、外側ガス放出孔と内側ガス放出孔の中心（Ａ-Ａ’〜Ｐ-Ｐ’）との関係について表２に示す。
【００７３】
【表２】
2020033614.tif 000004
【００７４】
［評  価］
（１）表２に示されたＳｉＣ膜の膜厚分布から、本発明に係る実施例２では、基板回転時と基板停止時の膜厚分布がほとんど変わらないことが確認される。
【００７５】
（２）しかし、比較例２においては、基板回転時と基板停止時の膜厚分布が大きく異なり、図４（Ａ）に示した外側ガス経路管３４における円弧状分岐路管３４ａの両側出口３４ｂ近傍に位置する円弧状管３３ａの開口３３と連通する図４（Ｂ）に示すガス放出孔（Ｄ、ＥおよびＬ、Ｍ）と、図４（Ａ）に示した内側ガス経路管３４’における円弧状分岐路管３４’ａの両側出口３４’ｂ近傍に位置する輪状管３３’ａの開口３３’と連通する図４（Ｂ）に示すガス放出孔（Ｄ’、Ｅ’およびＬ’、Ｍ’）の中間位置付近の基板停止時における膜厚が特に厚くなっていることが確認される。これは、図４（Ｂ）に示すガス放出孔（Ｄ、ＥおよびＬ、Ｍ）とガス放出孔（Ｄ’、Ｅ’およびＬ’、Ｍ’）付近の原料ガス流量が多いことに起因していることが推測される。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明に係る成膜装置と成膜方法によれば、真空チャンバー内に導入されるスパッタガス、反応性ガス若しくは原料ガス等のガス分布が均一化されるため、成膜された基板内の膜厚分布を均一化させることが可能となる。このため、半導体素子用被膜、液晶表示装置用被膜、光学用被膜等の製造に用いられる産業上の利用可能性を有している。
【符号の説明】
【００７７】
Ｔ  スパッタターゲット
Ａ〜Ｐ  ガス放出孔
Ａ’〜Ｐ’  ガス放出孔
１、１１  真空チャンバー
２、１２  基板
３、１３  基板ホルダー
４、１４  ガスプレート
５、１５  回転機構
２１  ガスプレート本体、
２２  ガス導入口
２３  開口
２３ａ  輪状管
２４  ガス経路管
２４ａ  円弧状分岐路管
２４ｂ  両側出口
３１  ガスプレート本体
３２  ガス導入口
３３  開口
３３ａ  円弧状管
３４  外側ガス経路管
３４ａ  円弧状分岐路管
３４ｂ  両側出口
３２’  ガス導入口
３３’  開口
３３’ａ  輪状管
３４’  内側ガス経路管
３４’ａ  円弧状分岐路管
３４’ｂ  両側出口
５１  ガスプレート本体
５２  ガス導入口
５３  開口
５４  ガス経路管
５４１  円弧状第一分岐路管
５４１ｂ  両側出口
５４２  円弧状第二分岐路管
５４２ｂ  両側出口
５４３  円弧状第三分岐路管
５４３ｂ  両側出口
５４４  円弧状第四分岐路管
６１  ガスプレート本体
６２  ガス導入口
６３  開口
６４  外側ガス経路管
６４１  円弧状第一分岐路管
６４１ｂ  両側出口
６４２  円弧状第二分岐路管
６４２ｂ  両側出口
６４３  円弧状第三分岐路管
６４３ｂ  両側出口
６４４  円弧状第四分岐路管
６２’  ガス導入口
６３’  開口
６４’  内側ガス経路管
６４１’  円弧状第一分岐路管
６４１’ｂ  両側出口
６４２’  円弧状第二分岐路管
６４２’ｂ  両側出口
６４３’  円弧状第三分岐路管
６４３’ｂ  両側出口
６４４’  円弧状第四分岐路管
７１  ガスプレート本体
７２  ガス導入口
７３  開口
７４  外側ガス経路管
７５  ベースプレート
７６  トッププレート
７７  凹溝
７８  ガス放出孔
７２’  ガス導入口
７３’  開口
７４’  内側ガス経路管
８０  溶接部
【図１】
2020033614.tif 000005
【図２】
2020033614.tif 000006
【図３】
2020033614.tif 000007
【図４】
2020033614.tif 000008
【図５】
2020033614.tif 000009
【図６】
2020033614.tif 000010
【図７】
2020033614.tif 000011
【図８】
2020033614.tif 000012
【図９】
2020033614.tif 000013
【図１０】
2020033614.tif 000014
【図１１】
2020033614.tif 000015
【図１２】
2020033614.tif 000016