(57)【要約】  本発明は、ガス分配装置およびこれを備える基板処理装置に関するものであり、少なくとも２種以上のプロセスガスを相異なるルートを介して基板の上に噴射する第１のガス分配部と、少なくとも２種以上のプロセスガスの分解温度の平均よりも高い分解温度を有するプロセスガスを基板の上に噴射する第２のガス分配部と、を備え、第１のガス分配部は少なくとも２以上に分割されて第２のガス分配部を中心として配置され、互いに結合および分離可能なガス分配装置およびこれを備える基板処理装置を提供する。
2012519956.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２種以上のプロセスガスを、相異なるルートを介して基板の上に噴射する第１のガス分配部と、
前記少なくとも２種以上のプロセスガスの分解温度の平均よりも高い分解温度を有するプロセスガスを、前記基板の上に噴射する第２のガス分配部と
を備え、
前記第１のガス分配部は、少なくとも２以上に分割されて前記第２のガス分配部を中心として配置され、互いに結合および分離可能なことを特徴とするガス分配装置。
【請求項２】
前記第１のガス分配部は、
第１のプロセスガスを導入する第１のガス導入管と連結され、前記第１のプロセスガスを通過させる複数の第１の通過孔を有する第１のガス分配板と、
第２のプロセスガスを導入する第２のガス導入管と連結され、前記複数の第１の通過孔と位置合わせされて前記第１のプロセスガスを通過させる複数の第２の通過孔および前記第２のプロセスガスを通過させる複数の第３の通過孔を有する第２のガス分配板と、
前記複数の第２及び第３の通過孔と位置合わせされて前記第１及び第２のプロセスガスをそれぞれ噴射する複数の第１及び第２のノズルと冷媒が流動する空間を有する第３のガス分配板と
を備えることを特徴とする請求項１に記載のガス分配装置。
【請求項３】
前記第１のガス分配板は、
前記第１のガス導入管から供給される前記第１のプロセスガスを収容する空間を有するハウジングと、
前記空間に内設され、前記第１のガス導入管から導入される前記第１のプロセスガスを均一に分布させるための分布手段と
を備えることを特徴とする請求項２に記載のガス分配装置。
【請求項４】
前記分布手段は、プレートと前記プレートを穿孔してなる複数の供給孔とを備えることを特徴とする請求項３に記載のガス分配装置。
【請求項５】
前記第２のガス分配板は、
前記第２のガス導入管と連結され、前記第２のプロセスガスを収容する空間を提供するハウジングと、
前記空間に前記複数の第２の通過孔を内蔵した複数のピラーと、
前記ハウジングの下部を穿孔してなる前記複数の第３の通過孔と
を備えることを特徴とする請求項２に記載のガス分配装置。
【請求項６】
前記第２のガス分配板は、
前記空間に内設される隔壁と、
前記ハウジングの側壁と前記隔壁により区画され、前記第２のガス導入管から供給される前記第２のプロセスガスを収容するバッファ空間と
を備えることを特徴とする請求項５に記載のガス分配装置。
【請求項７】
前記第２のガス分配板は、前記隔壁に前記バッファ空間の前記第２のプロセスガスを前記空間に供給するために穿設された供給孔を備えることを特徴とする請求項６に記載のガス分配装置。
【請求項８】
前記第３のガス分配板は、
前記複数の第１及び第２のノズルが配設され、前記冷媒が流動する前記空間を有するハウジングと、
前記ハウジングと連結されて前記冷媒を供給または排出する冷媒流動管と
を備えることを特徴とする請求項２に記載のガス分配装置。
【請求項９】
前記ハウジングは、
前記空間の側面を取り囲む側壁と、
前記側壁の上部に位置して前記複数の第１及び第２のノズルと連通される上板と、
前記側壁の下部に位置して前記複数の第１及び第２のノズルと連通される下板と
を備えることを特徴とする請求項８に記載のガス分配装置。
【請求項１０】
前記ハウジングは、前記空間の側面を取り囲む側壁および前記第２のガス分配板と直接的に接触する前記複数の第１及び第２のノズルが位置する下板を備えることを特徴とする請求項９に記載のガス分配装置。
【請求項１１】
前記第２のガス分配板および前記第３のガス分配板の少なくともどちらか一方に配設された温度測定器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のガス分配装置。
【請求項１２】
前記第２のガス分配部は、チャンバー蓋の下側中央部に設けられ、
前記少なくとも２以上の第１のガス分配部は、第２のガス分配部を中心として前記チャンバー蓋の下側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のガス分配装置。
【請求項１３】
前記少なくとも２以上の第１のガス分配部は、少なくとも一つ以上が互いに離間して配置されることを特徴とする請求項１に記載のガス分配装置。
【請求項１４】
前記少なくとも２以上の第１のガス分配部の間に介設されてパージガスを噴射する少なくとも一つ以上の第３のガス分配部をさらに備えることを特徴とする請求項１または１３に記載のガス分配装置。
【請求項１５】
前記第３のガス分配部は前記基板の外側に前記パージガスを噴射することを特徴とする請求項１４に記載のガス分配装置。
【請求項１６】
前記少なくとも２以上の第１のガス分配部の両側面に突出部が形成され、
前記第３のガス分配部の両側面に前記突出部に対応する溝が凹設されて前記溝が前記突出部に外嵌され、前記第３のガス分配部が前記第１のガス分配部の間に結合されることを特徴とする請求項１５に記載のガス分配装置。
【請求項１７】
前記第３のガス分配部の少なくとも一つは下側に温度感知器が設けられることを特徴とする請求項１４に記載のガス分配装置。
【請求項１８】
反応空間を有するチャンバーと、
前記チャンバーの反応空間に位置して複数の基板が中心を基準として放射状に載置される基板載置手段と、
少なくとも２種以上のプロセスガスを相異なるルートを介して前記基板の上に噴射する第１のガス分配部と、前記少なくとも２種以上のプロセスガスの分解温度の平均よりも高い分解温度を有するプロセスガスを前記複数の基板間の空間に噴射する第２のガス分配部と、を有するガス分配装置と
を備え、
前記第１のガス分配部は、少なくとも２以上に分割されて前記第２のガス分配部を中心として配置され、互いに結合および分離可能なことを特徴とする基板処理装置。
【請求項１９】
前記チャンバーは、前記反応空間が設けられるチャンバー胴体と、前記反応空間を密閉するチャンバー蓋とを備え、
前記第１及び第２のガス分配部は前記チャンバー蓋に固定されることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
【請求項２０】
前記チャンバー蓋には冷媒が循環する冷媒流路が形成されることを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
【請求項２１】
前記第１のガス分配部は、
第１のプロセスガスを導入する第１のガス導入管と連結され、前記第１のプロセスガスを通過させる複数の第１の通過孔を有する第１のガス分配板と、
第２のプロセスガスを導入する第２のガス導入管と連結され、前記複数の第１の通過孔と位置合わせされて前記第１のプロセスガスを通過させる複数の第２の通過孔および前記第２のプロセスガスを通過させる複数の第３の通過孔を有する第２のガス分配板と、
前記複数の第２及び第３の通過孔と位置合わせされて前記第１及び第２のプロセスガスをそれぞれ噴射する複数の第１及び第２のノズルと冷媒が流動する空間を有する第３のガス分配板と
を備えることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
【請求項２２】
前記第２のガス分配部は、前記基板載置手段の中心領域に対応するチャンバー領域に配置された少なくとも一つの中心噴射ノズルを備えることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
【請求項２３】
前記第２のガス分配部は、
前記第１のガス分配部の中心領域に位置する中心噴射ノズルと、
前記第１のガス分配部間の空間に延設された延長噴射ノズルと、
前記中心噴射ノズルと前記延長噴射ノズルに連通された延長流路と
を備えることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
【請求項２４】
前記第２のガス分配部の下側領域に位置して前記第２のガス分配部からのプロセスガスを基板に向かって噴射する流路切換装置を備える請求項１８に記載の基板処理装置。
【請求項２５】
前記流路切換装置は、
その一部が複数の第１のガス分配部にそれぞれ連結され、複数の第１のガス分配部の中心に位置する固定板と、
前記固定板の中心領域から前記基板載置手段に向かって延設された延長流路と、
前記延長流路の先端領域に設けられた流路切換ノズルと
を備えることを特徴とする請求項２４に記載の基板処理装置。
【請求項２６】
前記第２のガス分配部から噴射されるプロセスガスを加熱する加熱手段または前記第２のガス分配部から噴射されるプロセスガスをプラズマを用いてイオン化させるためのプラズマ発生装置を備えることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
【請求項２７】
前記基板載置手段の上に設けられて前記第１の噴射手段間の前記第２の噴射手段の下側に挿入される突出部をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に係り、特に、２元系以上の原料物質を供給するガス分配装置を備える基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、半導体素子、表示装置および薄膜太陽電池を製造するためには、基板に特定の物質の薄膜を蒸着する薄膜蒸着工程、感光性物質を用いてこの薄膜中の選択された領域を露出または隠蔽させるフォトリソグラフィープロセス、選択された領域の薄膜を除去してパターニングするエッチング工程などを経る。これらの工程のうち薄膜蒸着工程およびエッチング工程などは真空状態で最適化された基板処理装置において行う。
【０００３】
基板処理装置において、反応空間を持つプロセスチャンバーの内部にプロセスガスを一様に分布させるために、ガス分配装置を使用する。通常、基板の上に薄膜を蒸着するための主な方法として、化学的気相蒸着（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）プロセスを使用する。ＣＶＤプロセスを使用する場合、ガス分配装置の温度が上昇して、プロセスチャンバーの蓋とガス分配装置との間またはガス分配装置の内部においてプロセスガスが分解および反応して粉末または異物が発生することがある。例えば、多数のプロセスガスをプロセスチャンバーに同時に供給して基板の上に２元系以上の化合物薄膜を形成する場合、ガス分配装置に供給される多数のプロセスガスがガス分配装置の内部において反応して異物が生成することがある。このような異物によりガス分配装置の噴射孔が閉塞されたり異物が基板の上に吸着されたりして、素子特性を変化させるという不都合が発生する。
【０００４】
このため、ガス分配装置を多層構造にして異物の発生を解消している。すなわち、ガス分配装置の内部を上側空間と下側空間に区画し、上側空間にはあるプロセスガスを提供し、下側空間にはこれとは異なる他のプロセスガスを提供して、ガス分配装置の内部におけるプロセスガス間の気相反応を防止している。この種のガス分配装置は、複数のピン型のチューブを適切に配列し、数回に亘ってのろう付けにより結合して作製する。ところが、ガス分配装置の面積が増大するに伴いチューブの数も増大して、ろう付けによる結合に際して欠陥が発生する確率が高くなる。また、繰り返し行われるろう付けにより熱変形が発生し、ろう付け個所に応力が内在して漏れが発生する恐れがある。
【０００５】
また、多数のプロセスガス間の分解温度差により分解効率が低下したり、プロセスチャンバーの内部に噴射される前にプロセスガスが分解されるという不都合が発生する。これにより、薄膜蒸着速度が低下する結果、薄膜の均一度が低下し、且つ、プロセスガスの使用量が増大してプロセスコストが嵩んでしまうという不都合が発生する。加えて、反応副産物の量が増えることによりメンテナンスコストが嵩んでしまうという問題が発生していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、掘削または板材加工により作製された複数の通過孔が穿設される第１のガス分配板と、複数のチューブの結合により作製され、複数の通過孔と連通される複数のノズルが配設される第２のガス分配板とにより安定して２種以上のガスを独立して噴射可能なガス分配装置、およびこれを備える基板処理装置を提供する。
【０００７】
また、本発明は、冷媒の温度を適正温度に調節するために、複数の噴射ノズルを有するガス分配板に温度測定手段を設けたガス分配装置、およびこれを備える基板処理装置を提供する。
【０００８】
さらに、本発明は、複数のプロセスガス間の分解温度差による分解効率低下および噴射前にプロセスガスが分解されることを防止可能なガス分配装置、およびこれを備える基板処理装置を提供する。
【０００９】
さらにまた、本発明は、ガス分配装置を複数のガス分配装置に分割して互いに結合および分離可能なガス分配装置、およびこれを備える基板処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態による基板処理装置は、少なくとも２種以上のプロセスガスを相異なるルートを介して基板の上に噴射する第１のガス分配部と、前記少なくとも２種以上のプロセスガスの分解温度の平均よりも高い分解温度を有するプロセスガスを、前記基板の上に噴射する第２のガス分配部と、を備え、前記第１のガス分配部は、少なくとも２以上に分割されて前記第２のガス分配部を中心として配置され、互いに結合および分離可能である。
【００１１】
本発明による基板処理装置において、前記第１のガス分配部は、第１のプロセスガスを導入する第１のガス導入管と連結され、前記第１のプロセスガスを通過させる複数の第１の通過孔を有する第１のガス分配板と、第２のプロセスガスを導入する第２のガス導入管と連結され、前記複数の第１の通過孔と位置合わせされて前記第１のプロセスガスを通過させる複数の第２の通過孔および前記第２のプロセスガスを通過させる複数の第３の通過孔を有する第２のガス分配板と、前記複数の第２及び第３の通過孔と位置合わせされ、前記第１及び第２のプロセスガスをそれぞれ噴射する複数の第１及び第２のノズル並びに冷媒が流動する空間を有する第３のガス分配板と、を備える。
【００１２】
本発明による基板処理装置において、前記第１のガス分配板は、前記第１のガス導入管から供給される前記第１のプロセスガスを収容する空間を有するハウジングと、前記空間に内設され、前記第１のガス導入管から導入される前記第１のプロセスガスを均一に分布させるための分布手段と、を備える。
【００１３】
本発明による基板処理装置において、前記分布手段は、プレートと前記プレートを穿孔してなる複数の供給孔を備える。
【００１４】
本発明による基板処理装置において、前記第２のガス分配板は、前記第２のガス導入管と連結され、前記第２のプロセスガスを収容する空間を提供するハウジングと、前記空間に前記複数の第２の通過孔を内蔵した複数のピラーと、前記ハウジングの下部を穿孔してなる前記複数の第３の通過孔と、を備える。
【００１５】
本発明による基板処理装置において、前記第２のガス分配板は、前記空間に内設される隔壁と、前記ハウジングの側壁と前記隔壁により区画され、前記第２のガス導入管から供給される前記第２のプロセスガスを収容するバッファ空間と、を備える。
【００１６】
本発明による基板処理装置において、前記第２のガス分配板は、前記隔壁に、前記バッファ空間の前記第２のプロセスガスを前記空間に供給するために穿設された供給孔を備える。
【００１７】
本発明による基板処理装置において、前記第３のガス分配板は、前記複数の第１及び第２のノズルが配設され、前記冷媒が流動する前記空間を有するハウジングと、前記ハウジングと連結されて前記冷媒を供給または排出する冷媒流動管と、を備える。
【００１８】
本発明による基板処理装置において、前記ハウジングは、前記空間の側面を取り囲む側壁と、前記側壁の上部に位置して前記複数の第１及び第２のノズルと連通される上板と、前記側壁の下部に位置して前記複数の第１及び第２のノズルと連通される下板と、を備える。
【００１９】
本発明による基板処理装置において、前記ハウジングは、前記空間の側面を取り囲む側壁および前記第２のガス分配板と直接的に接触する前記複数の第１及び第２のノズルが位置する下板を備える。
【００２０】
本発明による基板処理装置において、前記第２のガス分配板および前記第３のガス分配板の少なくともどちらか一方に配設された温度測定器をさらに備える。
【００２１】
本発明による基板処理装置において、前記第２のガス分配部はチャンバー蓋の下側中央部に設けられ、前記少なくとも２以上の第１のガス分配部は第２のガス分配部を中心として前記チャンバー蓋の下側に設けられる。
【００２２】
本発明による基板処理装置において、前記少なくとも２以上の第１のガス分配部は、少なくとも１つ以上が互いに離間して配置される。
【００２３】
本発明による基板処理装置において、前記少なくとも２以上の第１のガス分配部の間に介設されてパージガスを噴射する少なくとも１つ以上の第３のガス分配部をさらに備える。
【００２４】
本発明による基板処理装置において、前記第３のガス分配部は前記基板の外側に前記パージガスを噴射する。
【００２５】
本発明による基板処理装置において、前記少なくとも２以上の第１のガス分配部の両側面に突出部が形成され、前記第３のガス分配部の両側面に前記突出部に対応する溝が凹設されて前記溝が前記突出部に外嵌されて前記第３のガス分配部が前記第１のガス分配部の間に結合される。
【００２６】
本発明による基板処理装置において、前記第３のガス分配部の少なくとも１つは下側に温度感知器が設けられる。
【００２７】
また、本発明の実施形態による基板処理装置は、反応空間を有するチャンバーと、前記チャンバーの反応空間に位置して複数の基板が中心を基準として放射状に載置される基板載置手段と、少なくとも２種以上のプロセスガスを相異なるルートを介して前記基板の上に噴射する第１のガス分配部と、前記少なくとも２種以上のプロセスガスの分解温度の平均よりも高い分解温度を有するプロセスガスを前記複数の基板間の空間に噴射する第２のガス分配部とを有するガス分配装置と、を備え、前記第１のガス分配部は少なくとも２以上に分割されて前記第２のガス分配部を中心として配置され、互いに結合および分離可能である。
【００２８】
本発明による基板処理装置において、前記チャンバーは、前記反応空間が設けられるチャンバー胴体と、前記反応空間を密閉するチャンバー蓋と、を備え、前記第１及び第２のガス分配部は前記チャンバー蓋に固定される。
【００２９】
本発明による基板処理装置において、前記チャンバー蓋には冷媒が循環する冷媒流路が形成される。
【００３０】
本発明による基板処理装置において、前記第１のガス分配部は、第１のプロセスガスを導入する第１のガス導入管と連結され、前記第１のプロセスガスを通過させる複数の第１の通過孔を有する第１のガス分配板と、第２のプロセスガスを導入する第２のガス導入管と連結され、前記複数の第１の通過孔と位置合わせされて前記第１のプロセスガスを通過させる複数の第２の通過孔および前記第２のプロセスガスを通過させる複数の第３の通過孔を有する第２のガス分配板と、前記複数の第２及び第３の通過孔と位置合わせされて前記第１及び第２のプロセスガスをそれぞれ噴射する複数の第１及び第２のノズル並びに冷媒が流動する空間を有する第３のガス分配板と、を備える。
【００３１】
本発明による基板処理装置において、前記第２のガス分配部は、前記基板載置手段の中心領域に対応するチャンバー領域に配置された少なくとも１つの中心噴射ノズルを備える。
【００３２】
本発明による基板処理装置において、前記第２のガス分配部は、前記第１のガス分配部の中心領域に位置する中心噴射ノズルと、前記第１のガス分配部間の空間に延設された延長噴射ノズルと、前記中心噴射ノズルと前記延長噴射ノズルに連通された延長流路と、を備える。
【００３３】
本発明による基板処理装置において、前記第２のガス分配部の下側領域に位置して前記第２のガス分配部からのプロセスガスを基板に向かって噴射する流路切換装置を備える。
【００３４】
本発明による基板処理装置において、前記流路切換装置は、その一部が複数の第１のガス分配部にそれぞれ連結され、複数の第１のガス分配部の中心に位置する固定板と、前記固定板の中心領域から前記基板載置手段に向かって延設された延長流路と、前記延長流路の先端領域に設けられた流路切換ノズルと、を備える。
【００３５】
本発明による基板処理装置において、前記第２のガス分配部から噴射されるプロセスガスを加熱する加熱手段または前記第２のガス分配部から噴射されるプロセスガスをプラズマを用いてイオン化させるためのプラズマ発生装置を備える。
【００３６】
本発明による基板処理装置において、前記基板載置手段の上に設けられて前記第１の噴射手段間の前記第２の噴射手段の下側に挿入される突出部をさらに備える。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の実施形態によるガス分配装置を備える基板処理装置は、下記の如き効果がある。
【００３８】
まず、２種のプロセスガスを独立して同時に噴射し、３枚のガス分配板から構成されるガス分配板において、プロセスガスを基板の上に噴射するノズルを備えるガス分配板に冷媒が流動する空間を設けることにより、プロセスガスの分解による異物の発生を防止し、ガス分配装置の熱変形を防止することができる。２枚のガス分配板は掘削または板材加工により作製し、ノズルを有するガス分配板だけをろう付け方法を用いて作製することにより、単純化した構造を実現し、且つ、作製コストを節減することができる。
【００３９】
そして、ノズルを有するガス分配板に温度測定器を設けて、ろう付け方法による加工中または基板処理プロセス中にガス分配板が適正温度以上に昇温する場合に、加工作業または基板処理プロセスを中断する信号を与える。それゆえ、中断信号により作業または基板処理プロセスを自動的に中断することができるため、作製プロセスまたは基板処理プロセス中に発生する問題を予防することができる。
【００４０】
また、高い分解温度を有するプロセスガスを基板間の空間に噴射することにより、基板の上に直接的に噴射する場合よりも基板に達する時間が延び、その分だけプロセスチャンバーの内部において予熱される時間が延びて高い分解温度を有するプロセスガスの分解が増大する。それにより、プロセスガスの使用量を低減することができ、薄膜蒸着効率を上げることができる。
【００４１】
さらに、複数のプロセスガスのうち高い分解温度を有するプロセスガスを冷却機能を有する噴射装置の他に、この噴射装置の周辺領域を介して噴射することにより高い分解温度を有するプロセスガスを冷却させることなくプロセスチャンバーの内部（すなわち、基板）に噴射することができる。
【００４２】
さらにまた、高い分解温度を有するプロセスガスを複数の基板が載置された基板載置手段の中心部上側のチャンバー蓋領域、すなわち、ガス噴射領域のうちその温度が相対的に高めの領域に噴射することにより、プロセスガスの予熱を通じてその使用量を低減することができるだけではなく、薄膜蒸着効率を上げることができる。
【００４３】
さらにまた、別途の流路切換装置を高い分解温度を有するプロセスガスが噴射される領域に配設して噴射されるプロセスガスを基板に向かわせることができ、且つ、基板へのプロセスガスの量を均一にすることができる。
【００４４】
さらにまた、本発明は、ガス分配装置の第２のガス分配部を複数に分割し、これらを結合および分解可能にすることにより、プロセスチャンバーの大型化に伴って大型化されるガス分配装置の作製を一層容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１の実施形態による基板処理装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による基板処理装置のガス分配装置の詳細断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による基板処理装置のガス分配装置の分解斜視図である。
【図４Ａ】本発明の第１の実施形態による第３のガス分配板の製造斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態による第３のガス分配板の製造斜視図である。
【図４Ｃ】本発明の第１の実施形態による第３のガス分配板の製造斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による第２のガス分配板の平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態によるガス分配装置の分解斜視図である。
【図７Ａ】本発明の第２の実施形態による第３のガス分配板の製造斜視図である。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施形態による第３のガス分配板の製造斜視図である。
【図７Ｃ】本発明の第２の実施形態による第３のガス分配板の製造斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施形態によるガス分配装置の分解斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施形態による基板載置手段の平面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態による基板処理装置の断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態による基板処理装置の平面図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態による基板処理装置のガス分配装置の断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態による基板処理装置のガス分配装置の平面図である。
【図１４】本発明の第６実施形態によるガス分配装置の平面図である。
【図１５】本発明の第６実施形態によるガス分配装置の分離斜視図である。
【図１６】本発明の第６実施形態によるガス分配装置の結合断面図である。
【図１７】本発明の第７実施形態によるガス分配装置の平面図である。
【図１８】本発明の他の実施形態による基板処理装置のガス分配装置の断面図である。
【図１９】本発明の他の実施形態による基板処理装置のガス分配装置の断面図である。
【図２０】本発明の他の実施形態による基板処理装置のガス分配装置の断面図である。
【図２１】本発明の他の実施形態による基板処理装置のガス分配装置の断面図である。
【図２２】本発明の他の実施形態による基板処理装置のガス分配装置の断面図である。
【図２３】本発明の他の実施形態による基板処理装置のガス分配装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を詳述する。しかしながら、本発明は後述する実施形態に限定されるものではなく、相異なる形態で実現され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものとし、当業者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。図中、同じ符号は同じ構成要素を示す。
【００４７】
図１は、本発明の第１の実施形態による基板処理装置の断面図であり、図２および図３は、本発明の第１の実施形態による基板処理装置のガス分配装置の詳細断面図および分解斜視図である。図４Ａから図４Ｃは、本発明の第１の実施形態による第３のガス分配板の製造斜視図であり、図５は、本発明の第１の実施形態による第２のガス分配板の平面図である。
【００４８】
図１から図５を参照すると、基板処理装置１１０は、反応空間を提供するプロセスチャンバー１１２と、プロセスチャンバー１１２の内部の上部に位置し、異なるプロセスガスを供給するガス分配装置１１４と、ガス分配装置１１４と向かい合い、基板１１６が載置される基板載置手段１１８と、基板１１６を出入するための基板出入口１２０および反応空間のプロセスガスおよび副産物を排出するための排出口１２２を備える。
【００４９】
ガス分配装置１１４はＲＦ電源１２４と連結され、ガス分配装置１１４とＲＦ電源１２４との間にはインピーダンス整合のための整合器１２６が配設されていてもよい。しかしながら、ガス分配装置１１４がＲＦ電源１２４と連結されることなく、単にプロセスガスを反応空間に供給して成膜するようなＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法を使用することができる。
【００５０】
プロセスチャンバー１１２は、チャンバー胴体１２８と、チャンバー胴体１１０に着脱自在に結合されて反応空間を封止するチャンバー蓋１３０と、を備える。チャンバー胴体１１０は、上部が開放された円筒状または多角形に作製され、チャンバー蓋１３０は、チャンバー胴体１１０と対応する形状を有するプレート状に作製される。図示はしないが、チャンバー蓋１３０とチャンバー胴体１１０は封止部材、例えば、Ｏリングまたはガスケットを介して固定部材により結合させる。また、図２に示すように、反応空間において基板１１６を処理するときに、反応空間の温度がガス分配装置１１４と結合されるチャンバー蓋１３０に伝達されてチャンバー蓋１３０の温度が上昇することを防止するために、温度調節手段として、冷媒が冷媒循環装置（図示せず）により循環する流路１４６を設けてもよい。冷媒がチャンバー蓋１３０に内設される流路１４６を循環しながら反応空間の昇温に伴ってチャンバー蓋１３０の温度が上昇することを抑制し、さらに、チャンバー蓋１３０の上部または隣設される周辺装置が昇温することを防止することができる。
【００５１】
基板載置手段１１８は、図１に示すように、支持台１３２により支持され、支持台１３２により昇降および回転する。支持台１３２は駆動力を提供する駆動手段１３１と連結される。支持台１３２と駆動手段１３１との間には、支持台１３２が昇降および回転するときに気密を維持するための蛇腹（図示せず）および回転封止手段（図示せず）としてのマグネチックシールが連結される。基板載置手段１１８は基板１１６と同じ形状に作製される。図１には、１枚の基板１１６が載置される基板載置手段１１８が示されているが、複数の基板１１６が載置するために、基板載置手段１１８は基板１１６が載置される複数のサセプターと、複数のサセプターのそれぞれが配設され、複数の挿入口を有するディスクとで構成されていてもよい。
【００５２】
ガス分配装置１１４は、図２および図３に示すように、第１のプロセスガスを供給されて収容し、第１のプロセスガスを通過させる第１のガス分配板１３４と、第２のプロセスガスを供給されて収容し、第１及び第２のプロセスガスを通過させる第２のガス分配板１３６と、第１及び第２のプロセスガスを基板載置台１１８に向かって噴射する第３のガス分配板１３８とを備える。
【００５３】
第１のガス分配板１３４はチャンバー蓋１３０の中央部を貫通して第１のプロセスガスを導入する第１のガス導入管１３４ａと、第１のプロセスガスを収容する第１の空間１６０を有する第１のハウジング１３４ｂと、第１のガス導入管１３４ａから供給される第１のプロセスガスを第１のハウジング１３４ｂの内部に均一に分布させるための分布手段としてのバッフル１３４ｃと、第１のハウジング１３４ｂの底面に配設され、第１のプロセスガスを通過させるための複数の第１の通過孔１３４ｄとを備える。
【００５４】
第２のガス分配板１３６は、チャンバー蓋１３０を貫通して第２のプロセスガスを導入する第２のガス導入管１３６ａと、第２のプロセスガスを収容する第２の空間１６２を有する第２のハウジング１３６ｂと、第２のハウジング１３６ｂの側面空間を隔壁１４０により区画し、第２のガス導入管１３６ａと連結されて第２のプロセスガスを第２の空間１６２に供給する前に第２のプロセスガスを収容するバッファ空間１３６ｃと、複数の第１の通過孔１３４ｄと連通されて第１のプロセスガスを通過させる複数の第２の通過孔１３６ｄと、第２のハウジング１３６ｂの底面に配設され、第２のプロセスガスを通過させる複数の第３の通過孔１３６ｅと、を備える。バッファ空間１３６ｃは第２のハウジング１３６ｂの側面に配設され、第２のプロセスガスを第２の空間１６２に均一に供給するために隔壁１４０には供給口１４２が配設される。隔壁１４０は第２のハウジング１３６ｂの側壁に沿って側壁と所定の間隔をあけて側壁の内部に形成される。隔壁１４０と第２のハウジング１３６ｂの側壁との間にバッファ空間１３６ｃが形成され、バッファ空間１３６ｃは第２のガス導入管から供給される第２のプロセスガスを収容する。バッファ空間１３６ｃはガス分配装置１１４の形状に応じて円形または多角形のリング形状を呈する。しかしながら、第２のガス導入管１３６ａが複数配設され、それぞれの第２のガス導入管１３６ａが第２のハウジング１３６ｂの側面と連結される場合には、互いに遮蔽される複数のバッファ空間１３６ｃが形成されてもよい。また、複数のバッファ空間１３６ｃは互いに連通可能である。換言すると、第２のガス分配板１３６が矩形である場合、それぞれの辺に１本の第２のガス導入管１３６ａとバッファ空間１３６ｃが設けられていてもよい。そして、隔壁１４０に配設される供給口１４２は連設され、同じ高さを有するスリット状または断続的に延びて孤立パターンに形成される複数の開口から形成されてもよい。
【００５５】
第３のガス分配板１３８は、冷媒が流動する第３の空間１６４を有する第３のハウジング１３８ａと、第３のハウジング１３８ａの内部に形成され、複数の第２の通過孔１３６ｄのそれぞれと連通されると共に、第１のプロセスガスを噴射する複数の第１のノズル１３８ｂと、複数の第３の通過孔１３６ｅと連通され、第２のプロセスガスを噴射する複数の第２のノズル１３８ｃおよび第３のハウジング１３８ａと連結されて冷媒を循環させる冷媒流動管１５２とを備える。冷媒流動管１５２は、第３の空間１６４に冷媒を供給する冷媒供給管と、第３の空間１６４の冷媒を排出する冷媒排出管と、を備える。冷媒流動管１５２は、チャンバー蓋１３０を貫通してプロセスチャンバー１１２の内部に引き込まれて第３のハウジング１３８ａの側面と連結される。冷媒は冷媒循環装置（図示せず）に循環する。
【００５６】
基板処理装置１１０において約１０００℃以上の高温下で基板１１６の上に薄膜を蒸着するプロセスを長時間行うと、ガス分配装置１１４が耐熱温度以上に過熱することがある。特に、基板載置手段１１８と向かい合うガス分配装置１１４の第３のガス分配板１３８において過熱現象が激しく発生する。このため、ガス分配装置１１４の過熱を防止するための冷却装置として、第３のガス分配板１３８の内部に冷媒が循環する冷媒循環装置を設ける。そして、冷媒循環装置において異常が発生する場合に備えて、第３のガス分配板１３８に第１の熱電対１４４を配設してガス分配板１１４の温度を測定し、耐熱温度以上に過熱した場合にプロセスチャンバー１１２の加熱を中止する。なお、第２のガス分配板１３６に第２の熱電対（図示せず）を配設してもよい。第３のガス分配板１３８および第２のガス分配板１３６のそれぞれの温度を第１及び第２の熱電対により測定し、第２及び第３のガス分配板１３６、１３８の温度を比較して冷媒の温度を調節する。第２及び第３のガス分配板１３６、１３８の温度差が大きくなると、熱膨張の差に起因して、互いに連通される複数の第２の通過孔１３６ｄと複数の第１のノズル１３８ｂ、および、複数の第３の通過孔１３６ｅと複数の第２のノズル１３８ｃが誤整列する場合がある。このため、第２及び第３のガス分配板１３６、１３８の間に温度差が発生しないように冷媒の温度を調節することにより、熱膨張に起因する複数の第２の通過孔１３６ｄと複数の第１のノズル１３８ｂ、および、複数の第３の通過孔１３６ｅと複数の第２のノズル１３８ｃが誤整列することを防止することができる。
【００５７】
一方、図２および図３に示すように、ガス分配装置１１４の第１のガス分配板１３４はチャンバー蓋１３０に固定され、チャンバー蓋１３０と第１のガス分配板１３４との間に第１のガス導入管１３４ａを介して導入される第１のプロセスガスを収容する第１の空間１６０が形成される。第１のガス分配板１３４と対応するチャンバー蓋１３０には陥凹部１４８が形成され、陥凹部１４８と第１のハウジング１３４ｂにより形成される第１の空間１６０との間にはバッフル１３４ｃが配設される。バッフル１３４ｃは、プレート１４９とプレート１４９を穿孔してなる複数の供給孔１５０から構成され、陥凹部１４８の第１のプロセスガスを第１の空間１６０に均一に供給するための機能をする。できる限り、陥凹部１４８内の第１のプロセスガスを第１の空間１６０に均一に供給するために、複数の供給孔１５０のいずれか一つでも第１のガス導入管１３４ａと一致してはならない。換言すると、第１のガス導入管１３４ａを介して供給される第１のプロセスガスがバッフル１３４ｃにより反射され、陥凹部１４８に収容された後に複数の供給孔１５０を介して第１の空間１６０に供給されるようにする。
【００５８】
第１のガス分配板１３４は加工し易いアルミニウムを用いて作製する。バルクアルミニウムを用いて内部を掘削して第１のプロセスガスを収容する第１の空間１６０を形成し、第１の空間１６０の底面を穿孔して第１のプロセスガスを通過させるための複数の第１の通過孔１３４ｄを形成する。バルクアルミニウムを使用することなく、板材のアルミニウムを溶接などの方法により互いに結合させ、下部を穿孔して第１のガス分配板１３４を形成してもよい。第１のハウジング１３４ｂの側壁は、少なくとも第２のガス分配板１３６において第２のハウジング１３６ｂに設けられるバッファ空間１３６ｃを覆蓋できる程度の厚さを有するように加工する。第１のハウジング１３４ｂの側壁がバッファ空間１３６ｃを覆うことできる程度の厚さを有する理由は、バッファ空間１３６ｃと連結される第２のガス導入管１３６ａがチャンバー蓋１３０および第１のハウジング１３４ｂの側壁を介して引き込まれるためである。このため、第１のハウジング１３４ｂの側壁の厚さは、第２のハウジング１３６ｂの側壁およびバッファ空間１３６ｃの幅を合わせた厚さと同じ厚さとなるように加工することが好ましい。
【００５９】
第１のガス分配板１３４の複数の第１の通過孔１３４ｄと第２のガス分配板１３６の複数の第２の通過孔１３６ｄが連通されるように位置合わせした後、第２のガス分配板１３６を第１のガス分配板１３４に結合させる。第２のガス分配板１３６は加工し易いアルミニウムを用いて作製する。バルクアルミニウムに上下を貫通する複数の第２の通過孔１３６ｄを形成し、バルクアルミニウムの両側と複数の第２の通過孔１３６ｄとの間を掘削してバッファ空間１３６ｃと第２のプロセスガスを収容する第２の空間１６２を形成する。そして、複数の第２の通過孔１３６ｄの間を穿孔して複数の第３の通過孔１３６ｅを形成する。
【００６０】
図３および図５に示すように、バルクアルミニウムを底面が一定の厚さを維持するように掘削して第２の通過孔１３６ｄが内蔵される複数のピラー１６６を形成する。複数のピラー１６６の下部は複数の第３の通過孔１３６ｅが形成される第２のハウジング１３６ｂの底面を構成する。複数のピラー１６６は孤立パターンに形成され、複数のピラー１６６の間は掘削されて互いに連通される第２の空間１６２を形成する。複数のピラー１６６のそれぞれは第２の通過孔１３６ｄと同じ形状である円筒状に形成してもよいが、加工し易さを考慮して、図５に示すように、矩形状に形成してもよい。複数のピラー１６６のそれぞれを矩形状に形成する場合、第２のプロセスガスが円滑に流動するために周縁部を曲面処理することができる。バルクアルミニウムの掘削により第２の空間１６２が形成される第２のハウジング１３６ｂの側壁と、バッファ空間１３６ｃを区画する隔壁１４０が形成される。隔壁１４０を加工して隔壁の上部に第２のプロセスガスが供給される供給孔１４２を形成する。図３および図５には１本のピラー１６６に１本の第２の通過孔１３６ｄが内蔵されることを示しているが、必要に応じて、１本のピラー１６６に２以上の第２の通過孔１３６ｄを内蔵してもよい。しかしながら、１本のピラー１６６に２以上の第２の通過孔１３６ｄを内蔵させる場合には相対的に第３の通過孔１３６ｅが第２の通過孔１３６ｄよりも少数設けられるため複数の第１及び第２の通過孔１３４ｄ、１３６ｄを通過する第２のプロセスガスが第１のプロセスガスよりも多い流量にて供給される場合に好適である。このため、第１及び第２のプロセスガスの供給比率を考慮して、１本のピラー１６６に内蔵される第２の通過孔１３６ｄの数を調節して設計する。
【００６１】
第１のガス分配板１３４の複数の第１の通過孔１３４ｄと第２のガス分配板１３６の複数の第２の通過孔１３６ｄが連通されるように位置合わせし、第２のガス分配板１３６を第１のガス分配板１３４に結合させると、第１のガス分配板１３４の第１のハウジング１３４ｂの下部と複数のピラー１６６の上部が面接触する。このため、第１のプロセスガスは気密を維持しながら第１のガス分配板１３４の複数の第１の通過孔１３４ｄを介して第２のガス分配板１３６の複数の第２の通過孔１３６ｄに伝達される。ここで、１本の第３の通過孔１３６ｅに隣接する第２の通過孔１３６ｄの距離はいずれも同じである。換言すると、４本の第２の通過孔１３６ｄの中心に第３の通過孔１３６ｅが位置する。第２のガス分配板１３６を第１のガス分配板１３４に結合したとき、第２のガス導入管１３６ａはチャンバー蓋１３０と第１のガス分配板１３４を介してバッファ空間１３６ｃに引き込まれる。バッファ空間１３６ｃと第２の空間１６２の加工により、バッファ空間１３６ｃと第２の空間１６２との間には隔壁１４０が形成され、バッファ空間１３６ｃに収容された第２のプロセスガスは供給孔１４２を介して第２の空間１６２に供給される。
【００６２】
第２のガス分配板１３６の複数の第２及び第３の通過孔１３６ｄ、１３６ｅのそれぞれが第３のガス分配板１３８の複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃと連通するように、第３のガス分配板１３８を第２のガス分配板１３６に連結する。第３のガス分配板１３８は、強い耐熱性および耐腐食性を有するステンレス鋼またはアルミニウムを用いて作製する。第３のガス分配板１３８は、下記のプロセスにより作製される。まず、図４Ａに示すように、ステンレス鋼の材料を使用する第１及び第２の板材１７０、１７２を用意し、複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃに対応する複数の第１及び第２の開口１７４、１７６を穿孔する。次いで、図４Ｂに示すように、第１及び第２のプロセスガスを噴射するための複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃとして使用するためのピン型の複数のチューブ１７８を用意した後、複数のチューブ１７８を複数の第１及び第２の開口１７４、１７６に嵌め込んで配列する。次いで、複数のチューブ１７８が配列された第１及び第２の板材１７０、１７２の上に溶加材を含むペースト１８０を塗布し、図４Ｃに示すように、ろう付け処理して複数のチューブ１７８を第１及び第２の板材１７０、１７２に結合させて第１及び第２のプロセスガスを噴射可能な複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃを形成する。次いで、第３の空間１６４の外部に位置し、第１及び板材１７０からはみ出した複数のチューブ１７８を切り取った後、第１及び第２の板材１７０、１７２間の側面にステンレス鋼製の側面板材１８２を配列させ、溶接などの方法を用いて結合することにより冷媒が流動する第３の空間１６４を有する第３のハウジング１３８ａを形成する。第３のハウジング１３８ａの側面には、チャンバー蓋１３０を貫通してガス分配装置１１４の側面に引き込まれる冷媒流動管１５２が連結される。第３の冷媒の流動によりガス分配装置１１４を冷却させる。
【００６３】
図４Ｂに示すように、複数の第１及び第２の開口１７４、１７６に嵌め込まれた複数のチューブ１７８は、第１及び第２の板材１７０、１７２の外部にはみ出し、溶加材を含むペーストが第１の板材１７０、１７２の上部に塗布される。換言すると、第１の板材１７０の上部に塗布されるペーストは第３の空間１６４の外部に位置し、第２の板材１７２の上部に塗布されるペーストは第３の空間１６４の内部に位置する。そして、図４Ｃに示すように、第３の空間１６４の外部に位置し、第１及び第２の板材１７０、１７２からはみ出した複数のチューブ１７８を切り取って第１及び第２の板材１７０、１７２と複数のチューブ１７８を面一させる。図４Ａから図４Ｃには図示しないが、第１のまたは第２の板材１７０、１７２に温度測定手段、例えば、熱電対を配設して、ろう付け処理過程において測定された温度が適正温度を超える場合に作業を中断させることができる。ピンタイプの複数のチューブは第１及び第２の板材１７０、１７２と同じ材料を使用するが、必要に応じて、他の材料の使用も可能である。ろう付けは４５０°Ｃ以上の温度において貼合しようとする２つの母材を溶融点以下において溶加材を添加して貼合する方法であり、貼合対象の母材、溶加材を含むペーストの種類に応じてろう付けの温度が異なってくる。
【００６４】
第２のガス分配板１３６の複数の第２の通過孔１３６ｄおよび複数の第３の通過孔１３６ｅのそれぞれが第３のガス分配板１３８の複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃに連通されるように整列させ、第３のガス分配板１３８を第２のガス分配板１３６に結合させると、第２のガス分配板１３６の第２のハウジング１３６ｂの下部と第３のガス分配板１３８の第３のハウジング１３８ａの上部が面接触する。このため、第１及び第２のガスが気密を維持しながら複数の第２及び第３の通過孔１３６ｄ、１３６ｅと複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃを介して基板載置手段１１８に噴射される。
【００６５】
他方、図２および図３には、チャンバー蓋１３０にガス分配装置１１４が結合される形状が示されているが、チャンバー蓋１３０から離れてガス分配装置１１４が配設されてもよい。チャンバー蓋１３０とガス分配装置１１４が離れて配設される場合には、第１のガス分配板１３４の上部には第１のガス導入管１３４ａと連結される後方プレートが別設される。ここで、第１のプロセスガスは、例えば、発光素子を形成するために使用可能なトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、ビスシクロペンタジニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）およびトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などを含むことができ、第２のプロセスガスは、窒素（Ｎ2）およびアンモニア（ＮＨ3）などの窒素ガス、ＳｉＨ4およびＳｉＨ6などのシリコンガスおよび水素（Ｈ2）などの物質を含むことができる。例えば、基板１１６の上にＧａＮを形成する場合、第１のプロセスガスとしてＴＭＧを使用し、第２のプロセスガスとしてＮＨ3を使用することができる。
【００６６】
図６は、本発明の第２の実施形態によるガス分配装置の分解斜視図であり、図７Ａから図７Ｃは、本発明の第２の実施形態による第３のガス分配板の製造斜視図である。本発明の第２の実施形態においては、第１の実施形態のガス分配装置と比較して同じ機能を有しながらも構成要素を簡略化してコスト節減に寄与することができる。本発明の第２の実施形態において、第１の実施形態と同じ構成要素に対しては同じ符号を付している。
【００６７】
図６に示すように、ガス分配装置１１４は、第１のプロセスガスを供給されて収容し、第１のプロセスガスを通過させる第１のガス分配板１３４と、第２のプロセスガスを供給されて収容し、第１及び第２のプロセスガスを通過させる第２のガス分配板１３６と、第１及び第２のプロセスガスを基板載置手段１１８に向かって噴射する第３のガス分配板１３８と、を備える。
【００６８】
第１のガス分配板１３４は、チャンバー蓋１３０の中央部を貫通して第１のプロセスガスを導入する第１のガス導入管１３４ａと、第１のプロセスガスを収容する第１の空間１６０を有する第１のハウジング１３４ｂと、第１のガス導入管１３４ａから供給される第１のプロセスガスを第１のハウジング１３４ｂの内部に均一に分布させるための分布手段としてのバッフル１３４ｃ、および第１のハウジング１３４ｂの底面に配設され、第１のプロセスガスを通過させるための複数の第１の通過孔１３４ｄを備える。第１のハウジング１３４ｂは、第１の空間１６０を取り囲む第１の側壁１９０ａおよび第１の側壁１９０ａの下部に位置し、複数の第１の通過孔１３４ｄが穿設される第１の下板１９０ｂを備える。
【００６９】
第２のガス分配板１３６は、チャンバー蓋１３０を貫通して第２のプロセスガスを導入する第２のガス導入管１３６ａと、第２のプロセスガスを収容する第２の空間１６２を有する第２のハウジング１３６ｂと、第２のハウジング１３６ｂの側面空間を隔壁１４０により区画し、第２のガス導入管１３６ａと連結されて第２のプロセスガスを第２の空間１６２に供給する前に第２のプロセスガスを収容するバッファ空間１３６ｃと、複数の第１の通過孔１３４ｄと連通されて第１のプロセスガスを通過させる多数の第２の通過孔１３６ｄと、第２のハウジング１３６ｂの底面に配設され、第２のプロセスガスを通過させる複数の第３の通過孔１３６ｅと、を備える。第２のハウジング１３６ｂは、第２の空間１６２の周辺部を取り囲む第２の側壁１９２ａおよび第２の側壁１９２ａの下部に位置し、複数の第１の貫通孔１３４ｄおよび複数の第３の通過孔１３６ｅが形成される第２の下板１９２ｂと、から構成される。バッファ空間１３６ｃは、第２のハウジング１３６ｂの側面空間に配設され、第２のプロセスガスを第２の空間１６２に均一に供給するために隔壁１４０には供給口１４２が配設される。隔壁１４０は第２のハウジング１３６ｂの側壁１９０ａに沿って側壁１９０ａと所定の間隔をあけて形成される。隔壁１４０と第２のハウジング１３６ｂの側壁１９０ａとの間にバッファ空間１３６ｃが形成され、バッファ空間１３６ｃは第２のガス導入管から供給される第２のプロセスガスを収容する。バッファ空間１３６ｃは、ガス分配装置１１４の形状に応じて円形または多角形のリング状を呈する。しかしながら、第２のガス導入管１３６ａが複数配設され、それぞれの第２のガス導入管１３６ａが第２のハウジング１３６ｂの側壁１９０ａと連結される場合には、互いに遮蔽される複数のバッファ空間１３６ｃが形成されてもよい。また、複数のバッファ空間１３６ｃは互いに連通されていてもよい。換言すると、第２のガス分配板１３６が矩形である場合、それぞれの辺に１本の第２のガス導入管１３６ａとバッファ空間１３６ｃが設けられていてもよい。そして、隔壁１４０に配設される供給口１４２は連設され、同じ高さを有するスリット状または断続的に延びて孤立パターンに形成される複数の開口から形成されてもよい。
【００７０】
第３のガス分配板１３８は、冷媒が流動する第３の空間１６４を有する第３のハウジング１３８ａと、第３のハウジング１３８ａの内部に形成され、複数の第２の通過孔１３６ｄのそれぞれと連通され、第１のプロセスガスを噴射する複数の第１のノズル１３８ｂと、複数の第３の通過孔１３６ｅと連通され、第２のプロセスガスを噴射する複数の第２のノズル１３８ｃおよび第３のハウジング１３８ａと連結されて冷媒を循環させる冷媒流動管（図示せず）を備える。第３のハウジング１３８ａは、第３の空間１６４を取り囲む第３の側壁１９４ａおよび第３の側壁１９４ａの下部に位置し、複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃが配設される第３の下板１９４ｂを備える。冷媒流動管は、第３の空間１６４に冷媒を供給する冷媒供給管と、第３の空間１６４の冷媒を排出する冷媒排出管と、を備える。冷媒流動管１５２は、チャンバー蓋１３０を貫通してプロセスチャンバー１１２の内部に引き込まれて第３のハウジング１３８ａの第３の側壁１９４ａと連結される。冷媒は、冷媒循環装置（図示せず）に循環する。
【００７１】
第３のガス分配板１３８は、下記の工程により作製可能である。すなわち、図７Ａに示すように、ステンレス鋼製またはアルミニウム製の板材２２０を用意し、複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃに対応する複数の第１及び第２の開口１７４、１７６を穿孔する。次いで、図７Ｂに示すように、第１及び第２のプロセスガスを噴射するための複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃとして使用するためのピン型の複数のチューブ１７８を用意した後、複数のチューブ１７８を複数の第１及び第２の開口１７４、１７６に嵌め込んで配列させ、複数のチューブ１７８が配列された板材２２０の上に溶加材を含むペースト１８０を塗布する。次いで、図７Ｃに示すように、ろう付け処理して複数のチューブ１７８を板材２２０に結合させて第１及び第２のプロセスガスを噴射可能な複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃを形成する。そして、第３の空間１６４を側面を取り囲み、板材２２０の周縁部につながるようにステンレス鋼製またはアルミニウム製の側面板材１８２を配列させ、溶接などの方法を用いて結合することにより、冷媒が流動する第３の空間１６４を有する第３のハウジング１３８ａを形成する。第３のハウジング１３８ａの側面にはチャンバー蓋１３０を貫通してガス分配装置１１４の側面に引き込まれる冷媒流動管１５２が連結される。第３の冷媒の流動により、ガス分配装置１１４が冷却される。
【００７２】
本発明の第２の実施形態においては、第３のガス分配板１３８の第３のハウジング１３８ａは上板を有さずに第３の側壁１９４ａおよび第３の下板１９４ｂから構成され、複数の第２の通過孔１３６ｄおよび第３の通過孔１３６ｅと連通されるチューブ状の複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃが第２のガス分配板１３６を構成する第２のハウジング１３６ｂの第２の下板１９２ｂと直接的に接触する。複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃは所定の厚さを持つチューブ状であるため、複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃの上部が第２の下板１９２ｂの下部において面接触する。このため、第２の実施形態は、第３のガス分配板１３８が第１の実施形態と比較して単純な工程により形成される。
【００７３】
図８は、本発明の第３の実施形態によるガス分配装置の分解斜視図であり、図９は、本発明の第３の実施形態による基板載置手段の平面図である。本発明の第３の実施形態は、第１及び第２の実施形態と比較して、ガス分配装置が大型化する場合に第１から第３のガス分配板を分割して作製したものであることを特徴とする。本発明の第３の実施形態において、第１及び第２の実施形態と同じ構成要素に対しては同じ符号を付している。
【００７４】
図８に示すように、ガス分配装置１１４は、第１のプロセスガスを供給されて収容し、第１のプロセスガスを通過させる第１のガス分配板１３４と、第２のプロセスガスを供給されて収容し、第１及び第２のプロセスガスを通過させる第２のガス分配板１３６、および第１及び第２のプロセスガスをプロセスチャンバーの基板載置台（図示せず）に向かって噴射する第３のガス分配板１３８を備える。
【００７５】
第１のガス分配板１３４は、チャンバー蓋１３０を貫通して第１のプロセスガスを導入する第１のガス導入管１３４ａと、第１のプロセスガスを収容する第１の空間１６０を有する第１のハウジング１３４ｂと、第１のガス導入管１３４ａから供給される第１のプロセスガスを第１のハウジング１３４ｂの内部に均一に分布させるための分布手段としてのバッフル１３４ｃ、および第１のハウジング１３４ｂの底面に配設され、第１のプロセスガスを通過させるための複数の第１の通過孔１３４ｄを有する複数の第１のサブガス分配板２００を備える。
【００７６】
第１のサブガス分配板２００は、プロセスチャンバーの形状に応じて異なる形状を有する。本発明の第３の実施形態においては、円筒状のプロセスチャンバーを使用し、基板に円形のウェーハを複数積み重ねて処理する場合に適するように第１のサブガス分配板２００を扇子状に作製し、第１のガス分配板１３４の中心部に隣り合う第１のサブガス分配板２００の端部は円弧状にする。複数の第１のサブガス分配板２００を組み合わせて第１のガス分配板１３４を組み立てると、中央部に空洞を有する円形となる。
【００７７】
基板としてウェーハを使用し、基板載置手段１１８に複数の基板１１６を積み重ねる場合、図９に示すように、基板載置手段１１８は、基板１１６が載置される複数のサセプター２１０と、複数のサセプター２１０が配設されるディスク２１２と、から構成される。第１のガス分配板１３４が円形である場合、複数の第１のサブガス分配板２００は第１のガス分配板１３４の中心を通る複数の直線により区画され、複数の第１のサブガス分配板２００は同じサイズを有する。第１のガス分配板１３４が６枚の第１のサブガス分配板２００から構成される場合、第１のガス分配板１３４の中心部と隣り合うそれぞれの第１のサブガス分配板２００の角度は６０°である。第１のガス分配板１３４が矩形である場合、第１のサブガス分配板２００を均一なサイズの複数の矩形に分割する。
【００７８】
第１のハウジング１３４ｂは、第１の空間１６０を取り囲む第１の側壁１９０ａおよび第１の側壁１９０ａの下部に位置し、複数の第１の通過孔１３４ｄが配設される第１の下板１９０ｂを備える。図９に示すように、複数のサセプター２１０はディスク２１２の中央部には配設されない。このため、ディスク２１２の中央部には基板１１６が載置されないため、第１のガス分配板１３４の中央部を空洞２０２にしても基板１１６を処理する工程に影響を与えない。また、第１のガス分配板１３４の中央部に空洞を形成するために第１のサブガス分配板２００の端部を円弧状にするため、第１のサブガス分配板２００の作製および組立てが容易である。第１のサブガス分配板２００の端部をプロセスチャンバーの中心部まで延設すると、当該端部と対応する第１のハウジング１３４ｂの第１の下板１９０ｂに複数の第１の通過孔１３４ｄを均一に形成することが困難になる。
【００７９】
複数の第１のサブガス分配板２００の第１の空間１６０に第１のプロセスガスを供給するために、第１のガス導入管１３４ａは複数の第１のサブガス導入管２０４に分岐される。１または２以上の第１のサブガス導入管２０４は、第１のサブガス分配板２００に均一に連結される。第１のサブガス導入管２０４は、チャンバー蓋１３０に埋設されて第１のサブガス分配板２００の中心部から第１のプロセスガスを供給したり、またはプロセスチャンバーの外部において第１のガス導入管１３４ａから第１のサブガス導入管２０４に分岐され、第１のサブガス導入管２０４がチャンバー蓋１３０を貫通して第１のサブガス分配板２００の第１の空間１６０に第１のプロセスガスを供給することができる。
【００８０】
本発明の第３の実施形態においては、第１及び第２の実施形態とは異なり、チャンバー蓋１３０に陥凹部１４８を形成しなくてもよい。第１のハウジング１３４ｂの側壁１９０ａの内周縁に沿って段差部２３０を設け、段差部２３０にバッフル１３４ｃを位置させると、第１のハウジング１３４ｂの内部においてバッフル１３４ｃの上側に第１のサブガス導入管２０４から供給される第１のプロセスガスを収容する収容空間２３２が形成される。バッフル１３４ｃは、収容空間２３２内の第１のプロセスガスを第１の空間１６０に均一に供給する機能をする。
【００８１】
第２のガス分配板１３６は、チャンバー蓋１３０を貫通して第２のプロセスガスを導入する第２のガス導入管（図１の１３６ａ参照）と、第２のプロセスガスを収容する第２の空間１６２を有する第２のハウジング１３６ｂと、第２のハウジング１３６ｂの側面空間を隔壁１４０により区画し、第２のガス導入管１３６ａと連結されて第２のプロセスガスを第２の空間１６２に供給する前に第２のプロセスガスを収容するバッファ空間１３６ｃと、複数の第１の通過孔１３４ｄと連通されて第１のプロセスガスを通過させる複数の第２の通過孔１３６ｄと、第２のハウジング１３６ｂの底面に配設され、第２のプロセスガスを通過させる複数の第３の通過孔１３６ｅと、を有する複数の第２のサブガス分配板２０６から構成される。
【００８２】
第２のサブガス分配板２０６は、第１のサブガス分配板２００と同じ形状に作製される。このため、第１のサブガス分配板２００と同様に、第２のサブガス分配板２０６は扇子状に作製され、第２のガス分配板１３６の中心と隣り合う第２のサブガス分配板２０６の端部は円弧形状を有する。そして、第２のガス分配板１３６を組み立てるために複数の第２のサブガス分配板２００を組み立てると、第２のガス分配板１３６は中央部に空洞を有する円形を有する。第２のハウジング１３６ｂは、第２の空間１６２の周辺部を取り囲む第２の側壁１９２ａおよび第２の側壁１９２ａの下部に位置し、複数の第１の貫通孔１３４ｄおよび複数の第３の通過孔１３６ｅが形成される第２の底面１９２ｂを備える。バッファ空間１３６ｃは第２のハウジング１３６ｂの側面空間に設けられ、第２のプロセスガスを第２の空間１６２に均一に供給するために隔壁１４０には供給口１４２が配設される。隔壁１４０は、第２のハウジング１３６ｂの側壁に沿って側壁と所定の間隔をあけて側壁の内部に形成される。隔壁１４０と第２のハウジング１３６ｂの側壁との間にバッファ空間１３６ｃが形成され、バッファ空間１３６ｃは第２のガス導入管から供給される第２のプロセスガスを収容する。隔壁１４０に配設される供給口１４２は連設され、同じ高さを有するスリット状または断続的に延びて孤立パターンに形成される複数の開口から形成されてもよい。
【００８３】
第３のガス分配板１３８は、冷媒が流動する第３の空間１６４を有する第３のハウジング１３８ａと、第３のハウジング１３８ａの内部に形成され、複数の第２の通過孔１３６ｄのそれぞれと連通され、第１のプロセスガスを噴射する複数の第１のノズル１３８ｂと、複数の第３の通過孔１３６ｅと連通され、第２のプロセスガスを噴射する複数の第２のノズル１３８ｃおよび第３のハウジング１３８ａと連結されて冷媒を循環させる冷媒流動管を有する複数の第３のサブガス分配板２０８から構成される。冷媒流動管は、第３の空間１６４に冷媒を供給する冷媒供給管と第３の空間１６４の冷媒を排出する冷媒排出管を備える。冷媒流動管は、チャンバー蓋１３０を貫通してプロセスチャンバーの内部に引き込まれて第３のハウジング１３８ａの側面と連結される。冷媒は、冷媒循環装置（図示せず）に循環する。第３のサブガス分配板２０８は、第１及び第２のサブガス分配板２００、２０６と同じ形状に作製される。このため、第１及び第２のサブガス分配板２００、２０６と同様に、第３のサブガス分配板２０８は扇子状に作製され、第３のガス分配板１３８の中心と隣り合う第３のサブガス分配板２０８の端部は円弧形状を有する。そして、複数の第３のサブガス分配板２０８を組み立てて第３のガス分配板１３８を形成すると、第３のガス分配板１３８は中央部に空洞を有する円形を有する。第３のハウジング１３８ｂは、第３の空間１６４の周辺部を取り囲む第３の側壁１９４ａおよび第３の側壁１９４ａの下部に位置し、複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃが配設される第３の下板１９４ｂから構成される。
【００８４】
本発明の第３の実施形態においては、第３のサブガス分配板１３８の第３のハウジング１３８ａは第３の側壁１９４ａおよび第３の下板１９４ｂから構成され、複数の第２の通過孔１３６ｄおよび第３の通過孔１３６ｅと連通されるチューブ状の複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃが第２のガス分配板１３６を構成する第２のハウジング１３６ｂの第２の下板１９２ｂと直接的に接触する。必要に応じて、第３のハウジング１３８ａは複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃが連通される上板を備えていてもよい。複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃは所定の厚さを持つチューブ状であるため、複数の第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃの上部が第２の下板１９２ｂの下部において面接触する。このため、第２の実施形態は、第３のガス分配板１３８を第１の実施形態と比較して単純な工程により形成される。
【００８５】
一方、本発明の他の実施形態によるガス分配装置１１４は、複数のプロセスガスのうち少なくとも一部のプロセスガスを基板１１６の直上の領域から噴射し、複数のプロセスガスのうち高い分解温度を有するプロセスガスを複数の基板１１６間の空間（例えば、基板載置手段１１８の中心部の上側領域）に供給することができる。この場合、基板１１６は基板載置手段１１８の上に複数載置されてもよく、基板載置手段１１８の中心部を基準として放射状に配置されてもよい。これにより、高い分解温度を有するプロセスガスをチャンバー蓋領域のうち最も高い温度領域に供給することにより、プロセスガスの分解効率を高めることができる。このように、本発明の他の実施形態によるガス分配装置１１４およびこれを備える基板処理装置を説明すると、下記のとおりである。本発明の他の実施形態の説明に際し、前記本発明の実施形態において説明された内容と重複する内容の説明は省略する。
【００８６】
図１０は、本発明の第４の実施形態による基板処理装置の断面図であり、図１１は、第４の実施形態による基板処理装置の平面図であり、図１２は、第４の実施形態によるガス分配装置を説明するための断面図である。
【００８７】
図１０から図１２を参照すると、本発明の第４の実施形態による基板処理装置は、反応空間を提供するプロセスチャンバー１１２と、プロセスチャンバー１１２の反応空間に位置して基板１１６を載置する基板載置手段１１８と、プロセスチャンバー１１２の反応空間に異なるプロセスガスを供給するガス分配装置１１４と、を備える。また、ガス分配装置１１４は第１及び第２のガス分配部３１０、３２０を備える。ここで、第１のガス分配部３１０は複数配設され、それぞれの第１のガス分配部３１０は、第１、第２及び第３のガス分配板１３４、１３６、１３８が積み重ねられてなる。
【００８８】
本発明の第４の実施形態による基板処理装置のガス分配装置１１４は、第１のガス分配部３１０が複数のプロセスガスのうち少なくとも一部のプロセスガスを基板１１６の直上の領域から供給し、第２のガス分配部３２０は複数のプロセスガスのうち高い分解温度を有するプロセスガスを複数の基板１１６間の空間（たとえば、基板載置手段１１８の中心部の上側領域）に供給する。これにより、高い分解温度を有するプロセスガスをチャンバー蓋１３０領域のうち最も高い温度領域に噴射することにより、プロセスガスの分解効率を高めることができる。すなわち、チャンバー蓋１３０の下側の底面にガス分配装置１１４が配置され、このガス分配装置１１４が配置される領域のうちその温度が高い領域に高い分解温度を有するプロセスガスを供給する。これにより、薄膜蒸着効率を増大させ、未反応により廃棄されるプロセスガスを低減することができる。もちろん、複数のプロセスガスの分解温度の平均を計算し、平均値よりも大きな分解温度を有する工程物質を複数の基板１１６間の空間に供給することもできる。ここで、平均値よりも大きな分解温度を有するプロセスガスを、高い分解温度を有するプロセスガスと称する。そして、ガス分配装置１１４はプロセスガスのうち低い分解温度を有するプロセスガスを冷却させて供給する。これにより、分解温度の低いプロセスガスが第１のガス分配部３１０内において分解されて反応することを防止することができる。もちろん、前記ガス分配装置１１４は、ガス分配装置１１４にプロセスガスを供給するプロセスガス貯留部４００を備える。なお、前記ガス分配装置１１４は、プロセスガスの冷却のための冷媒を供給する冷媒貯留部５００をさらに備える。
【００８９】
以下、２種のプロセスガスを用いて基板の上に２元系化合物を蒸着する装置を中心に説明する。すなわち、第１及び第２のプロセスガス貯留部４１０、４２０を備えて第１及び第２のプロセスガス貯留部４１０、４２０のそれぞれの中の第１及び第２のプロセスガスをそれぞれ基板１１６に噴射する。もちろん、第１及び第２のプロセスガス貯留部４１０、４２０はガス状態の物質を貯留してもよく、液体状態の物質を貯留してもよいが、便宜上、プロセスガス貯留部４００と称する。また、この実施形態はこれに限定されるものではなく、これより多数のプロセスガスを使用することができる。ここで、第１のプロセスガスはＴＭＧａ、Ｃｐ2Ｍｇ、ＴＭＡｌおよびＴＭＩｎなどの物質を含むことができ、第２のプロセスガスは窒素（Ｎ2）およびアンモニア（ＮＨ3）などの窒素ガス、ＳｉＨ4およびＳｉＨ6などのシリコンガスおよび水素（Ｈ2）などの物質を含むことができる。
【００９０】
第１のガス分配部３１０は第１及び第２のガス供給管４１２、４２２を介して第１及び第２のプロセスガスを供給されてこれを分離された空間（または、ルート）を介して基板１１６の上に供給する。そして、第１のガス分配部３１０は第１及び第２のプロセスガスを冷却させて供給する。第１のガス分配部３１０は、第１のガス貯留部４１０の第１のプロセスガスを第１のガス供給管４１２を介して供給されてこれを供給する第１のガス分配板１３４と、第２のガス貯留部４２０の第２のプロセスガスを第２のプロセスガス供給管４１２を介して供給されてこれを供給する第２のガス分配板１３６と、供給されるプロセスガスを冷却させる第３のガス分配板１３８と、を備える。ここで、第１、第２及び第３のガス分配板１３４、１３６、１３８が上下に積み重ねられる。このとき、図１０に示すように、第３のガス分配板１３８を第１及び第２のガス分配板１３４、１３６と基板載置手段１１８との間に位置させて基板載置手段１１８の熱により第１及び第２のガス分配板１３４、１３６内のプロセスガスが分解されることを防止することができる。上述したように、ガス分配板はプロセスガスの数に応じて種々に変更可能である。
【００９１】
第１のガス分配板１３４は、チャンバー蓋１３０を貫通して第１のプロセスガスを導入する第１のガス導入管１３４ａと、第１のプロセスガスを提供されて収容する第１の空間１６０を有する第１のハウジング１３４ｂと、第１のハウジング１３４ｂから延びて第１のプロセスガスを通過させるための複数の第１の通過孔１３４ｄと、を備える。また、第１のプロセスガスを第１のハウジング１３４ｂの内部に均一に分布させるためのバッフル（図示せず）がさらに設けられていてもよい。第２のガス分配板１３６は、チャンバー蓋１３０を貫通して第２のプロセスガスを導入する第２のガス導入管１３６ａと、第２のプロセスガスを収容する第２の空間１６２を有する第２のハウジング１３６ｂと、複数の第１の通過孔１３４ｄと連通されて第１のプロセスガスを通過させる複数の第２の通過孔１３６ｄと、第２のハウジング１３６ｂの底面に配設され、第２のプロセスガスを通過させる複数の第３の通過孔１３６ｅと、を備える。第３のガス分配板１３８は、冷媒が流動する第３の空間１６４を有する第３のハウジング１３８ａと、第３のハウジング１３８ａの内部に形成され、複数の第２の通過孔１３６ｄのそれぞれと連通され、第１のプロセスガスを噴射する複数の第１のノズル１３８ｂと、複数の第３の通過孔１３６ｅと連通され、第２のプロセスガスを噴射する複数の第２のノズル１３８ｃと、を備える。さらに、第３のガス分配板１３８は、第３のハウジング１３８ａと連結されて冷媒を循環させる冷媒流動管１５２をさらに備える。冷媒流動管１５２は、第３の空間１６４に冷媒を供給する冷媒供給管１５２ａと、第３の空間１６４の冷媒を排出する冷媒排出管１５２ｂと、を備える。これらの第１から第３のガス分配板１３４、１３６、１３８は、図１から図９に基づいて説明されたガス分配板と同じ構成を有してもよい。
【００９２】
上述したように、第１のガス分配板１３４の第１の空間１６０に供給された第１のプロセスガスは、第２のガス分配板１３６の第２の空間１６２を貫通する第１の通過孔１３６ｄと第３のガス分配板１３８の第１のノズル１３８ｄを介してプロセスチャンバー１１２の内部空間（すなわち、反応空間）に供給される。また、第２のガス分配板１３６の第２の空間１６２に供給された第２のプロセスガスは、第３の通過孔１３６ｅと第３のガス分配板３１８の第２のノズル１３８ｃを介してプロセスチャンバー１１２の内部空間に供給される。
【００９３】
このように第１のプロセスガスと第２のプロセスガスは冷媒によりその温度が基板載置手段１１８の温度よりも低くなることがある。これにより、第１及び第２のプロセスガスがプロセスチャンバー１１２の反応空間に噴射される前に熱により分解されることを防止することができる。特に、２元系以上の化合物薄膜を蒸着する場合、異なる分解温度特性を有する２種以上のプロセスガスを使用する必要がある。このため、もし、冷媒が循環される第３のガス分配板１３８を使用しない場合、２種以上のプロセスガスのうち低い分解温度を有するプロセスガスは基板載置手段１１８の熱により第１または第２のガス分配板１３４、１３６の内側（すなわち、内部空間１６０、１６２）において熱により分解される。これにより、薄膜の蒸着効率が急激に低下し、これは、パーチクル発生の原因となる。
【００９４】
そこで、この実施形態においては冷媒が循環する第３のガス分配板１３８を設けて第１または第２のガス分配板１３４、１３６の第１及び第２の空間１６０、１６２はもとより、第１及び第２のノズル１３８ｂ、１３８ｃを冷却させて熱によりプロセスガスが分解されることを防止することができる。しかしながら、この場合、２種以上のプロセスガスのうち相対的に高い分解温度を有するプロセスガスが冷却されることにより、その分解効率が低下するといった不都合が発生する恐れがある。もちろん、高い分解温度を有するプロセスガスの場合、プロセスチャンバー１１２の反応空間内に供給された後に反応空間内において加熱される。しかしながら、このような加熱によっては十分な分解効率を有さないという欠点がある。このため、これを解消するために、高い分解温度を有するプロセスガスの供給量を増大させて使用する必要がある。このように高い分解温度を有するプロセスガスが冷却により分解効率が低下することに起因して、その使用量が増大してしまうことになった。これにより、反応に供されずに廃棄されるプロセスガスの量が増大されて工程コストが嵩むという問題が発生していた。
【００９５】
この実施形態においては、上述したように、第２のガス分配部３２０を介して２種以上のプロセスガスのうち高い分解温度を有するプロセスガスを別途に基板載置手段１１８の中心領域に噴射してこのような問題を解消することができる。すなわち、この実施形態においては、基板載置手段１１８に対応する板状の第１のガス分配部３１０を、図１１に示すように、基板１１６に対応する複数の第１のガス分配部３１０に分離している。これにより、基板載置手段１１８の中心領域の上部における第１のガス分配部３１０が除去されている。すなわち、基板載置手段１１８の中心領域の上部（すなわち、チャンバー蓋１３０領域）が開放されている。次いで、基板載置手段１１８の中心部の上側領域、すなわち、チャンバー蓋の中央領域に２種以上のプロセスガスのうち高い分解温度を有するプロセスガスを噴射する第２のガス分配部３２０を取り付けている。第２のガス分配部３２０は基板載置手段１１８の中心領域に対応するチャンバー蓋１３０の位置に配置する中心噴射ノズル３２１を備える。中心噴射ノズル３２１は高い分解温度を有する第２のプロセスガス貯留部４２０に連通される。これにより、中心噴射ノズル３２１は基板載置手段１１８の中心部の上側領域に高い分解温度を有する第２のプロセスガスを提供することが可能になる。このとき、基板載置手段１１８の中心領域に提供された第２のプロセスガスはチャンバー蓋１３０の近傍から基板載置手段１１８に向かって噴射される。そして、基板載置手段１１８の中心領域の周辺に放射状に配置された基板１１６に向かって移動する。このため、第１のガス分配部３１０から噴射される第２のプロセスガスよりもその移動距離が一層長くなる。すなわち、基板載置手段１１８の中心領域に噴射された第２のプロセスガスは基板載置手段１１８の周縁領域に移動して排気される。これは、基板載置手段１１８の周縁の下側領域を介して排気がなされるためである。ここで、プロセスガスの移動距離（すなわち、流路）が長くなることにより、第２のガス分配部３２０から噴射された第２のプロセスガスが一層長時間基板載置手段１１８の熱を提供されることができる。これにより、第２のプロセスガスはチャンバー内部の温度により予熱されてその分解効率が増大可能である。さらに、第２のガス分配部３２０と基板載置手段１１８との間には別途の冷却部材が位置しないため、噴射された第２のプロセスガスが冷却されるといった問題を解消することができる。
【００９６】
このように、この実施形態においては、第２のガス分配部３２０に２種以上のプロセスガスのうち高い分解温度を有するプロセスガスをさらに供給することにより、その分解効率を高めている。これにより、高い分解温度を有するプロセスガスの供給量を従来に比べて１０％以上減少させることができる。この実施形態においては、第２のガス貯留部４２０の第２のプロセスガスが第２のガス分配板１３６の第２のガス導入管１３６ａと、第２のガス分配部３２０の中心噴射ノズル３２１に提供される。このとき、第２のガス導入管１３６ａと中心噴射ノズル３２１のそれぞれにＭＦＣなどの流量制御器がそれぞれ配置されてその供給流量（すなわち、供給量）が可変となる。もちろん、第１のガス分配板１３４の第１のガス導入管１３６ａと第１のガス貯留部４１０との間にも流量制御器が配置されていてもよい。
【００９７】
この実施形態による基板処理装置は、上述した説明に限定されるものではなく、種々に変形可能である。以下、これらの変形例について説明する。後述する変形例の記述は互いに異なる変形例の記述に適用可能である。
【００９８】
まず、図１３に示すように、第１のガス分配部３１０が基板載置手段１１８上の基板１１６の全部をカバーするように単一の胴体に作製されてもよい。これにより、第１のガス分配部３１０はリング状に作製される。そして、リングの中央領域に第２のガス分配部３２０が位置する。このようにリング状の第１のガス分配部３１０を作製することにより、基板載置手段１１８を回転させることができる。すなわち、基板載置手段１１８が回転しても基板１１６の上にプロセスガスを供給し続けることが可能になる。これは、基板載置手段１１８の回転による回転半径に対応するリング状に第１のガス分配部３１０が作製されるためである。このため、基板載置手段１１８の回転を通じて基板１１６の上に蒸着される薄膜の均一度を高めることができる。このとき、図１３に示すように、リング状の第１のガス分配部３１０は複数のブロックを含むように作製されてもよい。大面積の複数の基板が載置される場合、リング状の第１のガス分配部３１０の直径が拡径することがある。このため、単一の加工プロセスを用いてガス分配装置を作製することが困難になるという欠点がある。そこで、図１３に示すように、おおむね扇子状の部分（図１３においては４個のブロック）を結合してリング状の第１のガス分配部３１０を作製することができる。ここで、結合される各ブロックがそれぞれ独立して動作することもできる。そして、図１３に示すように、リング状の第１のガス分配部３１０と第２のガス分配部３２０に供給されるプロセスガスが異なる配管を介して供給されてもよい。もちろん、これらの配管も異なる貯留タンクと連結されてもよい。
【００９９】
さらに、分離および結合可能なガス分配装置１１４は、図１４から図１６に示すように構成することができる。ここで、図１４は、本発明の第６の実施形態によるガス分配装置の平面図であり、図１５は、ガス分配装置の分解斜視図であり、図１６は、第１のガス分配部と第３のガス分配部との結合断面図である。
【０１００】
図１４から図１６を参照すると、本発明の第６の実施形態によるガス分配装置１１４は、チャンバー蓋１３０の下側中央部に設けられた第２のガス分配部３２０と、第２のガス分配部３２０の側面に接してチャンバー蓋１３０の下側に設けられ、結合および分離可能な複数の第１のガス分配部３１０と、複数の第１のガス分配部３１０の間に設けられてパージガスを供給する第３のガス分配部３３０と、を備える。すなわち、本発明の他の実施形態によるプロセスガス供給部３００は、チャンバー蓋１２０の下側中央部に中心噴射部３２０が設けられ、中心噴射部３２０に接するように複数のプロセスガス噴射部３１０がチャンバー蓋１２０の下側に結合され、プロセスガス噴射部３１０の間に複数のパージガス噴射部３３０が結合される。
【０１０１】
図１４および図１５を参照すると、チャンバー蓋１３０は、おおむねチャンバー胴体１２８の内部と同じ形状、例えば、円形に作製され、所定の厚さの板状に作製される。チャンバー蓋１３０には上下を貫通する複数の流入口６１１、６１２、６１３が形成されるが、第２のガス分配部３２０、複数の第１のガス分配部３１０および複数の第３のガス分配部３３０とそれぞれ対応する領域に複数の流入口６１１、６１２、６１３が形成される。すなわち、第２のガス分配部３２０と対応する中央部に１本の第２の流入口６１２が設けられ、複数の第１のガス分配部３１０と対応する個所に第１及び第２の流入口６１１、６１２が設けられ、複数の第３のガス分配部３３０と対応する個所にはそれぞれ第３の流入口６１３が設けられる。ここで、第１のガス分配部３１０と対応する領域には１本の第１の流入口６１１と少なくとも１本の第２の流入口６１２が設けられてもよいが、第２の流入口６１２は第１及び第２のプロセスガスの流入比率に応じてその数が調節され、例えば、一つの第１のガス分配部３１０に対して３本の第２の流入口６１２が設けられてもよい。また、第１のガス分配部３１０と対応する領域に形成された１本の第１の流入口６１１と少なくとも１本の第２の流入口６１２は第１のガス分配部３１０の形状に応じて等間隔にて形成されることが好ましい。すなわち、１本の第１の流入口６１１が第１のガス分配部３１０と対応する領域の中央部に形成され、少なくとも１本、例えば、３本の第２の流入口６１２は第１及び第２の流入口６１１、６１２と互いに等間隔にて形成されてもよい。一方、第１の流入口６１１は第１のプロセスガスを供給する第１のガス供給管４１２と連結され、第２の流入口６１２は第２のプロセスガスを供給する第２のガス供給管４２２と連結され、第３の流入口６１３はパージガスを供給するパージガス供給管４３２と連結される。このため、第２のガス分配部３２０および第１のガス分配部３１０は第１及び第２の流入口６１１、６１２を介して第１及び第２のガス供給管４１２、４２２から第１及び第２のガス貯留部４１０、４２０に貯留された第１及び第２のプロセスガスを供給される。さらに、第３のガス分配部３３０は第３の流入口６１３を介してパージガス供給管４３２からパージガスを供給される。特に、第１及び第２のガス供給管４１２、４２２はチャンバー蓋１３０の中央部に向かって設けられ、中央部から分岐されて第１及び第２の流入口６１１、６１２と連結されてもよく、チャンバー蓋１３０の外側から分岐されてそれぞれの第１及び第２の流入口６１１、６１２と連結されてもよい。ここで、第１のプロセスガスが第２のプロセスガスに比べて少量流入されて、蒸着工程が行われる。
【０１０２】
第２のガス分配部３２０はチャンバー蓋１３０の中央部に設けられ、おおむね円筒状に作製される。このような第２のガス分配部３２０はチャンバー蓋１３０と一体に作製されてもよく、チャンバー蓋１３０とは別途に作製されてチャンバー蓋１３０の下側中央部に結合されてもよい。第２のガス分配部３２０は、上側にチャンバー蓋１３０の第２の流入口６１２と対応するように第２のガス注入口３２２が形成され、下側には少なくとも１本の噴射口が形成される。このため、第２のガス分配部３２０は第２のプロセスガスを供給されて下側に向かって噴射する。このとき、第２のガス分配部３２０は基板載置手段１１８の中央部に向かって第２のプロセスガスを噴射するが、基板載置手段１１８の上の載置された複数の基板１１６により形成される中央空間に第２のプロセスガスを噴射する。
【０１０３】
複数の第１のガス分配部３１０は内側面が第２のガス分配部３２０と接するように配置されてチャンバー蓋１３０の下側に固定される。このような第１のガス分配部３２０は少なくとも２以上設けられ、２つが設けられる場合に半円形に作製され、３以上に設けられる場合は、第２のガス分配部３２０と接する内側面が狭幅であり、外側に進むにつれて広幅となるおおむね扇子状に作製される。また、複数の第１のガス分配部３１０は、チャンバー蓋１３０に結合されるときに隣り合う第１のガス分配部３１０と互いに接触することなく、隣り合う第１のガス分配部３１０の間に所定の間隔が設けられるように作製される。さらに、第１のガス分配部３１０の両側面には長手方向に突出部３１４が設けられてもよい。突出部３１４が設けられることにより、第３のガス分配部３３０が第１のガス分配部３１０の間に結合可能になる。このような第１のガス分配部３１０は、上側に１本の第１のプロセスガス注入口６１４と少なくとも１本の第２のプロセスガス注入口６１５が形成されるが、これらはチャンバー蓋１３０の第１の流入口６１１および第２の流入口６１２と対応して形成される。なお、第１のガス分配部３１０は、上述の実施形態において説明し、且つ、図面に示すように、第１のガス分配板１３４、第２のガス分配板１３６および第３のガス分配板１３８を備え、これらが積み重ねられて作製される。これらの第１、第２及び第３のガス分配板１３４、１３６、１３８は互いに別途に作製された後に積み重ねられて設けられてもよく、一体に作製されてもよい。ここで、第１、第２及び第３のガス分配板１３４、１３６、１３８の構造および機能は、添付図面に基づいて説明した内容と同様であるため、これらの構造および機能についての説明は省略する。
【０１０４】
第３のガス分配部３３０は所定の幅および厚さをもって内部に所定の空間が設けられた棒状に作製され、両側面に長手方向に溝３３２が凹設される。このような第３のガス分配部３３０は両側面の溝３３２に第１のガス分配部３１０の突出部３１４が係合されて隣り合う両第１のガス分配部３１０の間に第３のガス分配部３３０が挿着される。第３のガス分配部３３０は上側にパージガス注入口６１６が設けられてチャンバー蓋１３０の第３の流入口６１３を介してパージガスが注入され、基板載置手段１１８の外側にパージガスを噴射する。このように基板載置手段１１８の外側にパージガスを噴射するために、パージガス噴射部３３０はパージガス注入口６１６が形成された上面と向かい合う下面の外縁に噴射口が設けられてもよく、第２のガス分配部３２０と対応する内側面と向かい合う外側面に噴射口が設けられてもよい。すなわち、噴射口が下面に設けられる場合、噴射口は下面と外側面との境界付近の下面に設けられてもよい。なお、複数の第３のガス分配部３３０は少なくともいずれか一つ、好ましくは、向かい合う少なくとも２つの第３のガス分配部３３０に温度測定器３３３が設けられてプロセスチャンバー１００の内部の温度を測定することになる。温度測定器３３３は第３のガス分配部３３０の下面に設けられ、第３のガス分配部３３０のある領域が陥没され、陥没された領域に温度測定器３３０が埋設されてもよい。
【０１０５】
前記本発明の他の実施形態によるガス分配装置１１４は、４つの第１のガス分配部３１０とこれらの間に介装された４つの第３のガス分配部３３０を例にとって説明及び図示したが、第１のガス分配部３１０の数はプロセスチャンバー１１２の内部のサイズおよび基板１１６の数などに応じて調節可能である。なお、複数の第１のガス分配部３１０を分離および結合可能に設けることにより、プロセスチャンバー１１２の大型化に伴い大型化されるガス分配装置１１４の製作を一層容易に行うことができる。
【０１０６】
また、図１７に示すように、第２のガス分配部３２０は複数の第１のガス分配部３１０の中心領域に位置する中心噴射ノズル３２１と、第１のガス分配部３１０間の空間に延設された延長噴射ノズル３２４と、中心噴射ノズル３２１と延長噴射ノズル３２４に連通されて第２のプロセスガスを提供される延長流路３２３と、を備える。この実施形態による第１のガス分配部３１０は基板１１６に対応して配置される。このため、第１のガス分配部３１０間の空間に第２のプロセスガスを噴射して基板１１６間の空間に第２のプロセスガスを供給することが可能になる。これにより、未冷却の第２のプロセスガスを基板１１６に一層多量供給することが可能になる。このため、第２のプロセスガスの分解効率を上げて膜蒸着効率を高めることができる。
【０１０７】
さらに、図１８に示すように、第２のガス分配部３２０の外側に第２のガス分配部３２０への第２のプロセスガスを加熱するための外側加熱手段３４０をさらに備えてもよい。外側加熱手段３４０としては、電気式および光学式の加熱装置が使用可能である。これにより、第２のプロセスガスを加熱してその分解効率を一層上げることができる。
【０１０８】
さらにまた、図１９に示すように、第２のガス分配部３２０は、複数の中心噴射ノズル３２１を備えていてもよい。これにより、基板載置手段１１８の中心領域に第２のプロセスガスを効率よく供給することができる。また、図示の如く、第２のガス分配部３２０からの第２のプロセスガスを基板１１６に向かって噴射する流路切換装置３５０をさらに備えてもよい。流路切換装置３５０は、固定板３５１と、固定板３５１の中心領域から基板載置手段１１８に向かって延設された延長流路３５２と、延長流路３５２の先端に設けられた流路切換ノズル３５３と、を備える。このとき、固定板３５１は、第２のガス分配部３２０を介して噴射された第２のプロセスガスを集める役割を果たす。もちろん、図１９には、固定板３５１の一部が第１のガス分配部３１０と連結固定されることが示されている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、固定板３５１がチャンバー蓋１３０と連結固定されてもよい。延長流路３５２はその先端が閉塞されている棒状に作製される。このため、延長流路３５２に提供された第２のプロセスガスは延長流路３５２の先端付近に設けられた流路切換ノズル３５３を介して基板１１６に向かって噴射される。すなわち、第２のガス分配部３２０から提供された第２のプロセスガスは基板１１６に対しておおむね垂直方向に噴射される。このため、基板載置手段１１８に一度ぶつかった後に四方（すなわち、基板方向）に拡散される。しかしながら、この変形例においては、流路切換装置３５０の内側（すなわち、延長流路３５２）に第２のプロセスガスが提供される。そして、延長流路３５２の下側面が閉塞されているため、延長流路３５２の側面に設けられた流路切換ノズル３５３を介して基板１１６に対して平行な方向に第２のプロセスガスを噴射することが可能になる。これにより、複数の基板１１６の上側空間に噴射される第２のプロセスガスの噴射量を均一に調節することができる。
【０１０９】
さらに、図２０に示すように、プロセスチャンバー１１２の内部空間のうち第２のガス分配部３２０の下側領域に位置して第２のガス分配部３２０から提供される第２のプロセスガスを加熱するための内側加熱手段３６０をさらに備えてもよい。すなわち、第２のガス分配部３２０と流路切換装置３５０と間の空間に内側加熱手段３６０を配置してもよい。ここで、内側加熱手段３６０としては、電気式および光学式の加熱装置が使用可能である。このように第２のガス分配部３２０を介してプロセスチャンバー１１２の内部に噴射される第２のプロセスガスを加熱することにより、第２のプロセスガスの分解効率を一層高めることができる。
【０１１０】
さらにまた、図２１に示すように、第２のガス分配部３２０の下側のプロセスチャンバー１１２の領域にプラズマを生じさせる別途のプラズマ発生装置３７０をさらに設けてもよい。プラズマ発生装置３７０は、第２のガス分配部３２０と流路切換装置３５０と間の空間に位置するアンテナ３７１と、アンテナ３７１にプラズマ電源を供給する電源供給部３７２と、を備える。これにより、第２のガス分配部３２０から提供された第２のプロセスガスをプラズマによりイオン化させることができる。このように第２のプロセスガスをイオン化させることにより、薄膜蒸着効率を高めることができる。もちろん、図示はしないが、上述したＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）方式の代わりに、ＣＣＰ（Capacitive Coupled Plasma）方式を用いることができる。このために、別途の電極が第２のガス分配部３２０の下側領域に位置していてもよい。なお、リモートプラズマ方式が適用されてもよい。これにより、第２のガス分配部３２０に提供される第２のプロセスガスをプラズマ化させるための装置がさらに設けられていてもよい。
【０１１１】
さらに、図２２に示すように、第１のガス分配部３１０を介して低い分解温度を有する第１のプロセスガスをプロセスチャンバー１１２の内部空間に噴射し、第２のガス分配部３２０を介して高い分解温度を有する第２のプロセスガスをプロセスチャンバー１１２の内部空間に噴射することができる。すなわち、プロセスガスをそれぞれ区画された空間に噴射して薄膜を蒸着することができる。これにより、低い分解温度を有する第１のプロセスガスがプロセスチャンバー１１２の内部空間に噴射される前に分解されることを防止することができる。なお、高い分解温度を有する第２のプロセスガスが冷却された状態で、プロセスチャンバー１１２の内部空間に噴射されることを防止することができる。これにより、薄膜蒸着効率が上がり、プロセスガスの使用効率を高めることができる。
【０１１２】
また、図示はしないが、第１のガス噴射部３１０がチャンバー蓋１３０と一体化されてもよい。すなわち、第１のガス噴射部３１０がチャンバー蓋１３０の内側に形成されてもよい。なお、以上では、複数の基板を処理するセミ配置タイプの装置を中心として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、単一の基板を処理する装置に適用可能である。この場合、基板の周辺領域に第２のプロセスガスを噴射する第２のガス分配部が配置されていてもよい。
【０１１３】
さらに、図２３に示すように、基板載置手段１１８の中心領域に上側に突き出た突出部３８０が設けられてもよい。このとき、第２のガス分配部３２０は第１のガス分配部３１０よりも薄い厚さに作製可能である。この場合、基板載置手段１１８が上昇したとき、第１のガス分配部３１０間の第２のガス分配部３２０の下側に突出部３８０が部分的に嵌入されてもよい。このため、第２のガス分配部３２０は突出部３８０に向かって第２のプロセスガスを噴射し、突出部３８０により第２のプロセスガスの流れが変わって基板１１６に向かって流れることになる。
【０１１４】
この実施形態による基板処理装置を用いて２元系以上の化合物（ＧａＮ、Ｇａ／ＩＮ／ＡｌＮ、ＴｉＮ、Ｔｉ／ＡｌＮなど）を複数の基板の上に同時に蒸着することができる。もちろん、薄膜蒸着工程の必要に応じて、第２のガス分配部３２０に供給される第２のプロセスガスの供給量を変えることができる。また、例えば、第２のガス分配部３２０による第２のプロセスガスの供給を完全に遮断することもできる。これは、第１のガス分配部３１０と第２のガス分配部３２０のうち少なくともどちらか一方の分配部だけでプロセスガスをチャンバー１１２に供給可能であるということを意味する。そして、第１のガス分配部３１０が分離および結合される場合の他に、本発明の実施形態による第１のガス分配部３１０と第２のガス分配部３２０はチャンバー蓋１３０に取着されてもよい。
【０１１５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる種々の形態に実現可能である。すなわち、上記の実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を持った者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明の範囲は本願の特許請求範囲によって理解さるべきである。
【図１】
2012519956.tif 000003
【図２】
2012519956.tif 000004
【図３】
2012519956.tif 000005
【図４Ａ】
2012519956.tif 000006
【図４Ｂ】
2012519956.tif 000007
【図４Ｃ】
2012519956.tif 000008
【図５】
2012519956.tif 000009
【図６】
2012519956.tif 000010
【図７Ａ】
2012519956.tif 000011
【図７Ｂ】
2012519956.tif 000012
【図７Ｃ】
2012519956.tif 000013
【図８】
2012519956.tif 000014
【図９】
2012519956.tif 000015
【図１０】
2012519956.tif 000016
【図１１】
2012519956.tif 000017
【図１２】
2012519956.tif 000018
【図１３】
2012519956.tif 000019
【図１４】
2012519956.tif 000020
【図１５】
2012519956.tif 000021
【図１６】
2012519956.tif 000022
【図１７】
2012519956.tif 000023
【図１８】
2012519956.tif 000024
【図１９】
2012519956.tif 000025
【図２０】
2012519956.tif 000026
【図２１】
2012519956.tif 000027
【図２２】
2012519956.tif 000028
【図２３】
2012519956.tif 000029
【国際調査報告】
2012519956.tif 000030
2012519956.tif 000031
2012519956.tif 000032
2012519956.tif 000033