JP2004010949A

JP2004010949A - 成膜装置および成膜方法

Info

Publication number: JP2004010949A
Application number: JP2002164916A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kurita; 栗田　秀昭
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】ガス吹出口への反応生成物の付着量の増大を抑制しつつ、成膜時の膜厚均一性を向上させる。
【解決手段】ガスＡをガス供給部１内に導入するガス導入管２ａ、２ａ´、およびガスＢをガス供給部１内に導入するガス導入管２ｂ、２ｂ´をそれぞれ複数設け、ガス導入管２ａ、２ａ´、２ｂ、２ｂ´をそれぞれ流れる反応ガスの流量を制御した後、これらの反応ガスＡ、Ｂをガス吹出口３から吹き出す。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は成膜装置および成膜方法に関し、特に、ＣＶＤ成膜装置に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＣＶＤ成膜装置では、ウェハ上に吹き出された反応ガスが対流して、反応性生物がガス吹出口などに付着することを防止するため、不活性ガスのカーテン流を流し、反応ガスおよび不活性ガスの層流制御を行いながら、反応ガスを吹き出す方法がある。
【０００３】
図４（ａ）は、従来の成膜装置の概略構成を示す斜視図、図５（ａ）は、図４（ａ）のＸ２−Ｘ２で成膜装置を切断した断面図、図５（ｂ）は、図４（ａ）のＹ２−Ｙ２で成膜装置を切断した断面図である。
図４（ａ）および図５において、成膜装置には、ウェハＷを搬送する搬送ベルトＨＢ２が設けられ、搬送ベルトＨＢ２の上方には、反応ガスをウェハＷ上に供給するガス供給部３１が設けられている。
【０００４】
そして、ガス供給部３１には、ガスＡをガス供給部３１内に導入するガス導入管３２ａ、ガスＢをガス供給部３１内に導入するガス導入管３２ｂ、不活性ガスＣをガス供給部３１内に導入するガス導入管３２ｃが設けられるとともに、搬送ベルトＨＢ２と対向する面には、ガス吹出口３３が設けられている。
ここで、ガス吹出口３３は、ウェハＷの径に対応して、ウェハＷの搬送方向と直交する方向に延伸されたスリット形状を有している。
【０００５】
また、ガス供給部３１には、図５（ａ）に示すように、ガスＡ、Ｂおよび不活性ガスＣの層流制御を行う層流制御部３１ａおよびガス吹出口３３を介して吹き出された反応ガスを排気する排気部３１ｂが設けられている。
そして、ガスＡ、Ｂおよび不活性ガスＣが導入管３２ａ、３２ｂ、３２ｃを介してガス供給部３１に導入されると、図５（ａ）に示すように、ガス供給部３１にて、不活性ガスＣのカーテン流がガスＡ、Ｂの流れの間に生成され、これらのガスＡ、Ｂ、Ｃが層流を形成したまま、ガス吹出口３３を介してウェハＷ上に吹き出される。
【０００６】
そして、ウェハＷ上に吹き出されたガスＡ、ＢはウェハＷ上で反応して、積層膜Ｍ２が、ウェハＷの搬送方向と直交する方向にスリット状に形成される。
そして、ウェハＷを搬送しつつ、ガスＡ、ＢをウェハＷ上で連続して吹き出すことにより、積層膜Ｍ２をウェハＷ全面に形成することができる。
ここで、ガスＡ、Ｂは、不活性ガスＣのカーテン流により仕切られた状態で吹き出されるので、ガスＡ、Ｂがガス吹出口３３付近で反応することを抑制することができ、反応生成物がガス吹出口３３に付着することを低減することができる。
【０００７】
そして、ウェハＷ上に吹き出されたガスＡ、Ｂは排気部３１ｂに引き込まれ、排気部３１ｂを介して排気される。
ここで、不活性ガスＣは、ガス供給部３１の隔壁を介して排気部３１ｂ内にも吹き出され、排気部３１ｂの隔壁には、不活性ガスＣからなるシールド層が形成される。
【０００８】
このため、ウェハＷ上に吹き出されたガスＡ、Ｂが排気部３１ｂの隔壁上で反応することを抑制することができ、反応生成物が排気部３１ｂ内に付着することを低減することができる。
この結果、反応生成物がウェハＷに落下し、ウェハＷ上に異物が発生することを抑制することができる。
【０００９】
ここで、不活性ガスＣのカーテン流またはシールド層をガス供給部３１内で実現するために、ガス供給部３１には、編目構造または微細孔を有する部品が組み込まれる。
このため、この部分での機械的強度が低くなり、部品交換などで変形し易くなったり、長期間の装置の稼動により、編目または微細孔などの目詰まりを起こし易くなったりする。
【００１０】
このため、ガス吹出口３３を介して吹き出されるガスＡ、Ｂ、Ｃの流量分布が変化し、図４（ｂ）に示すように、ウェハＷ上での積層膜Ｍ２の膜厚分布が不均一になることがある。
一方、特開昭５９−５５３４３号公報、特開平７−２２３４１号公報、特開平１０−１８９４５５号公報、実開昭６１−８１１３９号公報および実開昭６３−１２８７２０号公報には、ガス吹出口を複数に分割し、分割されたガス吹出口ごとにガス流量を制御することにより、ウェハ上での膜厚分布の均一化を図る方法が開示されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウェハ上での膜厚分布の均一化を図るために、ガス吹出口を複数に分割する方法では、ガス吹出口の隔壁面積が増加し、ガス吹出口への反応生成物の付着量が増大するため、ウェハ上での異物の発生が促進されるという問題があった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、ガス吹出口への反応生成物の付着量の増大を抑制しつつ、成膜時の膜厚均一性を向上させることが可能な成膜装置および成膜方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の成膜装置によれば、反応ガスを吹き出すガス吹出口と、前記ガス吹出口における反応ガスの流量の面内分布を入口側で制御する流量分布制御部とを備えることを特徴とする。
これにより、反応ガスの流量の面内分布を生成してから、反応ガスを吹き出すことが可能なる。
【００１４】
このため、ガス吹出口を分割することなく、反応ガスの吹出位置に応じて、反応ガスの流量を変化させることが可能となることから、ガス吹出口への反応生成物の付着量の増大を抑制しつつ、成膜時の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
また、請求項２記載の成膜装置によれば、反応ガスの導入経路を入口側で複数に分割する分割手段と、前記分割された導入経路を流れる反応ガスの流量を制御する流量制御手段と、前記流量の制御された反応ガスの導入経路を出口側で集約する集約手段と、前記集約された反応ガスを吹き出す吹出手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
これにより、反応ガスの流量の面内分布を容易に生成することが可能となるとともに、その面内分布を保ったまま、反応ガスを１個の吹出口から吹き出すことが可能となる。
このため、ガス吹出口を分割することなく、ウェハ面上での反応ガスの流量を変化させることが可能となり、ガス吹出口への反応生成物の付着量の増大を抑制しつつ、成膜時の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
【００１６】
また、請求項３記載の成膜装置によれば、反応ガスを吹き出すガス吹出口と、前記ガス吹出口に反応ガスを供給するガス供給部と、前記ガス吹出口に対して複数設けられ、前記ガス供給部に反応ガスを導入するガス導入部と、前記ガス導入部による前記反応ガスの導入量を制御する導入量制御部とを備えることを特徴とする。
【００１７】
これにより、反応ガスの入口側で反応ガスの流量分布を制御することが可能となり、ガス吹出口を分割することなく、反応ガスの流量分布を制御することが可能となる。
このため、ガス吹出口の隔壁面積を増大させることなく、ウェハ面上での反応ガスの流量を変化させることが可能となり、ガス吹出口への反応生成物の付着量の増大を抑制しつつ、成膜時の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
【００１８】
また、請求項４記載の成膜装置によれば、ウェハを搬送する搬送部と、前記搬送部の上方に設けられ、反応ガスを吹き出す開口部が前記ウェハの搬送方向と直交する方向にスリット状に形成されたガス吹出口と、前記ガス吹出口に反応ガスを供給するガス供給部と、前記ガス吹出口に対して複数設けられ、前記ガス供給部に反応ガスを導入するガス導入部と、前記ガス導入部による前記反応ガスの導入量を制御する導入量制御部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
これにより、反応ガスの入口側で反応ガスの流量分布を制御することが可能となり、ガス吹出口をスリット状に形成した場合においても、ガス吹出口を分割することなく、ガス吹出口全面での反応ガスの流量分布を均一化することが可能となる。
このため、ガス吹出口の隔壁面積を増大させることなく、ウェハ全面での反応ガスの流量を均一化することが可能となることから、ガス吹出口への反応生成物の付着量の増大を抑制しつつ、成膜時の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
【００２０】
また、請求項５記載の成膜装置によれば、前記反応ガスの吹き出し方向に沿って、前記反応ガスを挟み込むように不活性ガスのカーテン流を生成するカーテン流生成部をさらに備えることを特徴とする。
これにより、反応ガスを不活性ガスのカーテン流で仕切りつつ、反応ガスを吹き出すことが可能となる。
【００２１】
このため、反応ガスがガス吹出口付近で反応することを抑制しつつ、反応ガスをウェハ上に供給することができ、反応生成物がガス吹出口に付着することを低減することができる。
また、請求項６記載の成膜装置によれば、前記導入量制御部は、前記反応ガスの導入量を前記ガス導入部ごとに制御することを特徴とする。
【００２２】
これにより、反応ガスの導入経路を複数設けた場合においても、反応ガスの導入量を導入経路ごとに制御して、反応ガスの流量分布を制御することが可能となり、ガス吹出口が変形した場合においても、ガス吹出口を分割することなく、反応ガスの吹出量の均一化を図ることが可能となる。
また、請求項７記載の成膜装置によれば、前記導入量制御部は、前記ガス導入部による前記反応ガスの導入量の流量配分を制御することを特徴とする。
【００２３】
これにより、ガス供給源が１個しかない場合においても、反応ガスの導入量を導入経路ごとに制御して、反応ガスの流量分布を制御することが可能となり、ガス吹出口が変形した場合においても、ガス吹出口を分割することなく、反応ガスの吹出量の均一化を図ることが可能となる。
また、請求項８記載の成膜方法によれば、反応ガスの流量の面内分布を生成するステップと、前記反応ガスの面内分布を維持しつつ、吹出面が連続した吹出口から前記反応ガスを吹き出すステップとを備えることを特徴とする。
【００２４】
これにより、ガス吹出口を分割することなく、吹出位置に応じて反応ガスの流量を変化させることが可能となり、成膜時の膜厚均一性を向上させることが可能となるとともに、隔壁構造を複雑化させることなく、ガスの層流制御を行うことが可能となることから、ガス吹出口への反応生成物の付着を容易に低減することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る成膜装置について、図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す斜視図、図２（ａ）は、図１（ａ）のＸ１−Ｘ１で成膜装置を切断した断面図、図２（ｂ）は、図１（ａ）のＹ１−Ｙ１で成膜装置を切断した断面図である。
【００２６】
図１（ａ）および図２において、成膜装置には、ウェハＷを搬送する搬送ベルトＨＢ１が設けられ、搬送ベルトＨＢ１の上方には、反応ガスをウェハＷ上に供給するガス供給部１が設けられている。
そして、ガス供給部１には、ガスＡをガス供給部１内に導入する複数のガス導入管２ａ、２ａ´、ガスＢをガス供給部１内に導入する複数のガス導入管２ｂ、２ｂ´、および不活性ガスＣをガス供給部１内に導入するガス導入管２ｃが設けられるとともに、搬送ベルトＨＢ１と対向する面には、ガス吹出口３が設けられている。
【００２７】
ここで、ガス吹出口３は、ウェハＷの径に対応して、ウェハＷの搬送方向と直交する方向に延伸されたスリット形状を有し、図２（ｂ）に示すように、ガス導入管２ａ、２ａ´およびガス導入管２ｂ、２ｂ´はそれぞれウェハＷの搬送方向と直交する方向に配列されている。
また、ガス供給部１には、図２（ａ）に示すように、ガスＡ、Ｂおよび不活性ガスＣの層流制御を行う層流制御部１ａおよびガス吹出口３を介して吹き出された反応ガスを排気する排気部１ｂが設けられている。
【００２８】
そして、ガスＡ、Ｂおよび不活性ガスＣがガス導入管２ａ、２ａ´、２ｂ、２ｂ´、２ｃをそれぞれ介してガス供給部１に導入されると、図２（ａ）に示すように、ガス供給部１にて、不活性ガスＣのカーテン流がガスＡ、Ｂの流れの間に生成され、これらのガスＡ、Ｂ、Ｃが層流を形成したまま、ガス吹出口３を介してウェハＷ上に吹き出される。
【００２９】
そして、ウェハＷ上に吹き出されたガスＡ、ＢはウェハＷ上で反応して、積層膜Ｍ１が、ウェハＷの搬送方向と直交する方向にスリット状に形成される。
そして、ウェハＷを搬送しつつ、ガスＡ、ＢをウェハＷ上で連続して吹き出すことにより、積層膜Ｍ１をウェハＷ全面に形成することができる。
ここで、ガスＡ、Ｂ、Ｃの層流を形成し、ガスＡ、Ｂを不活性ガスＣのカーテン流で仕切られた状態で吹き出すことにより、ガスＡ、Ｂがガス吹出口３付近で反応することを抑制することができ、反応生成物がガス吹出口３に付着することを低減することが可能となる。
【００３０】
そして、ウェハＷ上に吹き出されたガスＡ、Ｂは排気部１ｂ内に引き込まれ、排気部１ｂを介して排気される。
ここで、不活性ガスＣは、ガス供給部１の隔壁を介して排気部１ｂ内にも吹き出され、不活性ガスＣからなるシールド層が排気部１ｂの隔壁に形成される。
これにより、ウェハＷ上に吹き出されたガスＡ、Ｂが排気部１ｂの隔壁上で反応することを抑制することができ、反応生成物が排気部１ｂ内に付着することを低減することができる。
【００３１】
ここで、不活性ガスＣのカーテン流またはシールド層をガス供給部１に実現するために、ガス供給部１には、編目構造または微細孔を有する部品が組み込まれる。
そして、この部品が部品交換などで変形したり、長期間の装置の稼動により、編目または微細孔などの目詰まりを起こしたために、ガス吹出口３を介して吹き出されるガスＡ、Ｂ、Ｃの流量分布が変化した場合、ガス導入管２ａ、２ａ´にそれぞれ導入されるガスＡの導入量およびガス導入管２ｂ、２ｂ´にそれぞれ導入されるガスＢの導入量をそれぞれ制御することにより、ガス吹出口３を介して吹き出されるガスＡ、Ｂの面内分布をそれぞれ制御する。
【００３２】
これにより、ガス吹出口３が変形した場合においても、ガス吹出口３を分割することなく、ガス吹出口３を介して吹き出されるガスＡ、Ｂの流量分布をそれぞれ均一化することができ、図１（ｂ）に示すように、ガス吹出口３への反応生成物の付着量の増大を抑制しつつ、ウェハＷ上での積層膜Ｍ１の膜厚分布の均一化を図ることができる。
【００３３】
また、ガスＡ、Ｂの流量分布をそれぞれ均一化するために、ガス吹出口３を分割する必要がなくなることから、ガスＡ、Ｂを不活性ガスＣのカーテン流で仕切る場合においても、ガス供給部１の隔壁構造を複雑化させることなく、不活性ガスＣのカーテン流を実現して、ガス吹出口３付近でのガスＡ、Ｂの反応を抑制することが可能となる。
【００３４】
図３（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る成膜装置の流量制御方法を示す図である。
図３（ａ）において、ガス供給源１１ａ、１１ａ´はガスＡを供給し、ガス供給源１１ｂ、１１ｂ´はガスＢを供給し、ガス供給源１１ｃは不活性ガスＣを供給する。
【００３５】
そして、ガス供給源１１ａはガス導入管２ａに接続され、ガス供給源１１ａ´はガス導入管２ａ´に接続され、ガス供給源１１ｂはガス導入管２ｂに接続され、ガス供給源１１ｂ´はガス導入管２ｂ´に接続され、ガス供給源１１ｃはガス導入管２ｃに接続される。
そして、ガス供給源１１ａから供給されるガスＡは、開閉バルブ１２ａにより送出制御が行われるとともに、流量調整バルブ１３ａにより流量制御が行われ、ガス供給源１１ａ´から供給されるガスＡは、開閉バルブ１２ａ´により送出制御が行われるとともに、流量調整バルブ１３ａ´により流量制御が行われ、ガス供給源１１ｂから供給されるガスＢは、開閉バルブ１２ｂにより送出制御が行われるとともに、流量調整バルブ１３ｂにより流量制御が行われ、ガス供給源１１ｂ´から供給されるガスＢは、開閉バルブ１２ｂ´により送出制御が行われるとともに、流量調整バルブ１３ｂ´により流量制御が行われ、ガス供給源１１ｃから供給されるガスＣは、開閉バルブ１２ｃにより送出制御が行われるとともに、流量調整バルブ１３ｃにより流量制御が行われる。
【００３６】
これにより、ガスＡ、Ｂの導入経路を複数設けた場合においても、流量調整バルブ１３ａ、１３ａ´、１３ｂ、１３ｂ´を操作するだけで、各導入経路ごとにガスＡ、Ｂの流量を制御することが可能となり、ガスＡ、Ｂの流量分布を容易に制御することが可能となる。
図３（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る成膜装置の流量制御方法を示す図である。
【００３７】
図３（ｂ）において、ガス供給源２１ａはガスＡを供給し、ガス供給源２１ｂはガスＢを供給し、ガス供給源１１ｃは不活性ガスＣを供給する。
そして、ガス供給源２１ａはガス導入管２ａ、２ａ´に接続され、ガス供給源２１ｂはガス導入管２ｂ、２ｂ´に接続され、ガス供給源２１ｃはガス導入管２ｃに接続される。
【００３８】
そして、ガス供給源２１ａから供給されるガスＡは、開閉バルブ２２ａにより送出制御が行われるとともに、配分量調整バルブ２３ａにより配分量制御が行われ、ガス供給源２１ｂから供給されるガスＢは、開閉バルブ２２ｂにより送出制御が行われるとともに、配分量調整バルブ２３ｂにより配分量制御が行われ、ガス供給源２１ｃから供給されるガスＣは、開閉バルブ２２ｃにより送出制御が行われるとともに、流量調整バルブ２３ｃにより流量制御が行われる。
【００３９】
これにより、ガスＡ、Ｂの導入経路を複数設けた場合においても、ガスＡ、Ｂのガス供給源２１ａ、２１ｂを１個ずつ設けるだけで、各導入経路ごとにガスＡ、Ｂの流量を制御することが可能となり、ガスＡ、Ｂの流量分布を容易に制御することが可能となる。
なお、上述した実施形態では、ガス吹出口３が変形した際に、ウェハＷ上に吹き出されるガスＡ、Ｂの流量が均一化されるように、ウェハＷ上に吹き出されるガスＡ、Ｂの流量を制御する方法について説明したが、ウェハＷ上の温度分布が一様でないために、ウェハＷ上に形成される膜厚が不均一となる場合においても、ガスＡ、Ｂの流量制御を行ってもよい。
【００４０】
すなわち、ウェハＷ上の温度分布に対応して、ウェハＷ上に吹き出されるガスＡ、Ｂの流量を異ならせることにより、ウェハＷ上に形成される膜厚の均一化を図るようにしてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、反応ガスの流量の面内分布を入口側で制御することにより、ガス吹出口を分割することなく、吹出位置に応じて反応ガスの流量を変化させることが可能となることから、ガス吹出口への反応生成物の付着量の増大を抑制しつつ、成膜時の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＺ１−Ｚ１線でウェハＷを切断した断面図である。
【図２】図２（ａ）は、図１（ａ）のＸ１−Ｘ１で成膜装置を切断した断面図、図２（ｂ）は、図１（ａ）のＹ１−Ｙ１で成膜装置を切断した断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る成膜装置の流量制御方法を示す図、図３（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る成膜装置の流量制御方法を示す図である。
【図４】図４（ａ）は、従来の成膜装置の概略構成を示す斜視図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＺ２−Ｚ２線でウェハＷを切断した断面図である。
【図５】図５（ａ）は、図４（ａ）のＸ２−Ｘ２で成膜装置を切断した断面図、図５（ｂ）は、図４（ａ）のＹ２−Ｙ２で成膜装置を切断した断面図である。
【符号の説明】
１　ガス供給部
１ａ　層流制御部
１ｂ　排気部
２ａ、２ａ´、２ｂ、２ｂ´、２ｃ　ガス導入管
３　ガス吹出口
ＨＢ１　搬送ベルト
Ｗ　ウェハ
Ｍ１　堆積膜
１１ａ、１１ａ´、１１ｂ、１１ｂ´、１１ｃ、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ　ガス供給源
１２ａ、１２ａ´、１２ｂ、１２ｂ´、１２ｃ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ　開閉バルブ
１３ａ、１３ａ´、１３ｂ、１３ｂ´、１３ｃ　流量調整バルブ
２３ａ、２３ｂ　配分量調整バルブ

Claims

反応ガスを吹き出すガス吹出口と、
前記ガス吹出口における反応ガスの流量の面内分布を入口側で制御する流量分布制御部とを備えることを特徴とする成膜装置。
反応ガスの導入経路を入口側で複数に分割する分割手段と、
前記分割された導入経路を流れる反応ガスの流量を制御する流量制御手段と、
前記流量の制御された反応ガスの導入経路を出口側で集約する集約手段と、
前記集約された反応ガスを吹き出す吹出手段とを備えることを特徴とする成膜装置。
反応ガスを吹き出すガス吹出口と、
前記ガス吹出口に反応ガスを供給するガス供給部と、
前記ガス吹出口に対して複数設けられ、前記ガス供給部に反応ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部による前記反応ガスの導入量を制御する導入量制御部とを備えることを特徴とする成膜装置。
ウェハを搬送する搬送部と、
前記搬送部の上方に設けられ、反応ガスを吹き出す開口部が前記ウェハの搬送方向と直交する方向にスリット状に形成されたガス吹出口と、
前記ガス吹出口に反応ガスを供給するガス供給部と、
前記ガス吹出口に対して複数設けられ、前記ガス供給部に反応ガスを導入するガス導入部と、
前記ガス導入部による前記反応ガスの導入量を制御する導入量制御部とを備えることを特徴とする成膜装置。
前記反応ガスの吹き出し方向に沿って、前記反応ガスを挟み込むように不活性ガスのカーテン流を生成するカーテン流生成部をさらに備えることを特徴とする請求項３または４記載の成膜装置。
前記導入量制御部は、前記反応ガスの導入量を前記ガス導入部ごとに制御することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項記載の成膜装置。
前記導入量制御部は、前記ガス導入部による前記反応ガスの導入量の流量配分を制御することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項記載の成膜装置。
反応ガスの流量の面内分布を生成するステップと、
前記反応ガスの面内分布を維持しつつ、吹出面が連続した吹出口から前記反応ガスを吹き出すステップとを備えることを特徴とする成膜方法。