JP2004327582A

JP2004327582A - 薄膜堆積装置

Info

Publication number: JP2004327582A
Application number: JP2003118185A
Authority: JP
Inventors: Toru Ikeda; 亨池田
Original assignee: Horiba Stec Co Ltd
Current assignee: Horiba Stec Co Ltd
Priority date: 2003-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】半導体基板などの基板表面に所定の均一な厚みを有する薄膜を確実に堆積させることのできる薄膜堆積装置を提供すること。
【解決手段】チャンバ１の内部上方に設けられた複数のノズル部６から所定のガスＧをチャンバ１内に吹き出し、チャンバ１内に設けた基板５に所定の薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積装置において、前記各ノズル部６がガス吹き出し用のノズル１１と、このノズル１１の上流側において当該ノズル１１へのガス供給量を制御するマスフローコントローラ１３を備え、各ノズル部６から均一に所定のガスＧを吹き出すようにした。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、半導体装置の製造等に用いられる薄膜堆積装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、化学気相成長法（ＣＶＤ法：ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって半導体基板の表面に所定の薄膜を堆積させるのに、従来においては、図５に示すような薄膜堆積装置を用いていた。すなわち、この図５において、５１はチャンバで、チャンバ本体５２とその上部に設けられる上板５３とからなる。チャンバ本体５２の内部下方には基板支持台５４が設けられている。そして、上板５３の下面側には、基板支持台５４上に載置された半導体基板５５に対して所定のガスを吹き付けることができるように、複数のノズル５６が円周を均等に分割するようにして等配置されている。
【０００３】
そして、５７は前記複数のノズル５６にガスを供給するガス供給管で、その下流側が二つの供給管５７ａ，５７ｂに分割され、これらの供給管５７ａ，５７ｂの下流側に複数のノズル５６に対応してガス管５８が接続され、これらのガス管５８の下流端にノズル５６がそれぞれ接続されている。そして、５９はガス供給管５７に設けられるガス切換え部で、その上流側には例えば二つのガス流路６０，６１が接続され、二つのガス流路６０，６１をそれぞれ流れてくるガスを択一的に選択してガス供給管５７の下流側に流すように構成されている。そして、これらのガス流路６０，６１には、それぞれガスの流量を制御するマスフローコントローラ６２，６３が設けられている。
【０００４】
上記構成の薄膜堆積装置においては、二つのガス流路６０，６１を流れているガスは、ガス切換え部５９によって択一的に選択されてガス供給管５７に供給される。そして、この選択されたガスは、ガス供給管５７を介して複数のノズル５６に供給され、これら複数のノズル５６からチャンバ５１内に吹き出される。この場合、ガス流路６０（または６１）に設けられたマスフローコントローラ６２（または６３）によってガス流量が制御される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の薄膜堆積装置においては、図６に示すように、ガスを吹き出すための複数のノズル５６と前記ガスの流量制御を行うマスフローコントローラ６２（または６３）との間を結ぶ配管距離が長いため、配管の容積分に比例したイナーシャロスが大きくなるとともに、複数のノズル５６に対して一つのマスフローコントローラ６２（または６３）が設けられているだけであるので、各ノズル５６によって吹き出されるガスＧに、同図において符号６４で示すような長円形の分布が生じ、半導体基板５５表面に対してガスを必ずしも均一に吹き付けられないことがあり、その結果、半導体基板５５の表面には厚さが均一な薄膜を確実に堆積させ得ないことがあった。また、ノズル５６におけるガス圧力は、ガスの吹き出し時では例えば１０ｍＴｏｒｒであるのに対し、吹き出し停止時では例えば１０Ｔｏｒｒというように、１０００倍の開きがあり、このため、マスフローコントローラ６２（または６３）のバルブを開いたとき、瞬時に高い圧力がノズル５６にかかり、ノズル５６に残留するガスがチャンバ５１内に吹き出され、半導体基板５５が不用意に汚損されることがあった。
【０００６】
なお、上述の課題は、半導体製造のみならず、例えば金属や他の素材からなる基板等の表面に所定の薄膜を堆積させる薄膜堆積装置においても同様に生じているところである。
【０００７】
この発明は、上述の事柄に留意してなされたもので、その目的は、半導体基板などの基板表面に所定の均一な厚みを有する薄膜を確実に堆積させることのできる薄膜堆積装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明は、チャンバの内部上方に設けられた複数のノズル部から所定のガスをチャンバ内に吹き出し、チャンバ内に設けた基板に所定の薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積装置において、前記各ノズル部がガス吹き出し用のノズルと、このノズルの上流側において当該ノズルへのガス供給量を制御するマスフローコントローラを備え、各ノズル部から均一に所定のガスを吹き出すようにしたことを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
上記薄膜堆積装置においては、チャンバの内部上方に設けられる複数のノズルに対応するようにしてマスフローコントローラが設けられているので、各ノズルから吹き出されるガスの量を個別に設定し制御することができる。したがって、半導体基板など基板の表面に所定の均一な薄膜を確実に堆積させることができる。
【００１０】
そして、請求項２に記載されているように、ノズルとマスフローコントローラとの間に圧力調整装置を介装し、ノズル側のガス圧力を調整するようして場合、前記ノズルにおけるガス圧力が確実に制御され、ノズルからそれに残留しているガスが不用意に吹き出されることによって半導体基板など基板が不用意に汚損されるのが確実に防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の詳細を、図を参照しながら説明する。図１〜図４は、この発明の一つの実施の形態を示す。図１および図２は、この実施の形態における薄膜堆積装置の要部を概略的に示すもので、これらの図において、１はチャンバで、チャンバ本体２とこの上部に水平に設けられる上板蓋体３とからなる。チャンバ本体２の内部下方には基板支持台４が設けられている。そして、上板３の下面側には、基板支持台４上に載置された例えば半導体基板５に対して所定のガスを吹き付けることができるように、複数のノズル部６（その構成は後述する）が円周を均等に分割するようにして等配置されている。
【００１２】
そして、７は前記複数のノズル部６にガスを供給する複数のノズル５６にガスを供給するガス供給管で、その下流側が例えば二つの供給管７ａ，７ｂに分割され、これらの供給管７ａ，７ｂの下流側に複数のノズル６に対応してガス管８が接続され、これらのガス管８の下流端にノズル６がそれぞれ接続されている。そして、９はガス供給管７に設けられるガス切換え部で、その上流側には例えば二つのガス流路１０ａ，１０ｂが並列的に接続されており、これらのガス流路１０ａ，１０ｂをそれぞれ流れるガスＡ，Ｂを択一的にガス供給管７の下流側に供給することができるように構成されている。
【００１３】
ここで、チャンバ１の内部上方に設けられる複数のノズル部６の構成を図３を参照しながら説明する。これら複数のノズル部６は、互いに同じ構成からなり、図３に示すように、ノズル部６は、ガスを吹き出すためのノズル１１と、圧力調整装置１２と、マスフローコントローラ１３とがこの順で下流側から上流側に直列的に配置されてなり、マスフローコントローラ１３の上流側は、ガス管８に接続されている。
【００１４】
そして、前記ノズル１１は、例えばピエゾノズルである。このピエゾノズル１１は、ノズル本体１４とこのノズル本体１４の開度制御を行うピエゾ素子よりなるピエゾアクチュエータ１５とからなり、ガスの吹き出し量を調節するものである。
【００１５】
また、前記圧力調整装置１２は、圧力計１６とピエゾバルブ１７とを直列に接続してなるもので、ピエゾバルブ１７は、そのアクチュエータ部がピエゾ素子よりなるピエゾアクチュエータを備えた制御弁で、圧力計１６の圧力検出結果に基づいて弁開度を調整し、ノズル１１側の圧力を調整するものである。
【００１６】
さらに、前記マスフローコントローラ１３は、流量センサ部１８とピエゾバルブ部１７とを直列に配置してなるもので、ピエゾバルブ部１７は、そのアクチュエータ部がピエゾ素子よりなるピエゾアクチュエータを備えた制御弁よりなり、流量センサ部１８の流量検出結果に基づいてピエゾバルブ部１７の弁開度を調整し、ノズル１１側へのガス流量を調整するものである。
【００１７】
なお、前記薄膜堆積装置は、コンピュータなどの演算制御装置（図示していない）を備えており、この演算制御装置に前記ノズル部６における検出信号が入力され、適宜演算が行われるとともに、これらの演算結果や外部入力によって、ノズル部６やガス切換え部９が制御されるようにしてある。
【００１８】
上述のように構成された薄膜堆積装置においては、二つのガス流路１０ａ，１０ｂを流れてくるガスのいずれかがガス切換え部９によって択一的に選択されてガス供給管７に供給される。そして、この選択されたガスは、ガス供給管７およびガス管８を介して、チャンバ１の内部上方に設けられた複数のノズル部６にそれぞれ供給される。そして、各ノズル部６に入ったガスは、マスフローコントローラ１３および圧力調整装置１２を経てノズル１１に至り、ノズル１１のノズル本体１４からチャンバ１内に吹き出される。
【００１９】
この場合、前記各ノズル部６には、ガスＧを吹き出すためのノズル１４に可及的に近い位置にマスフローコントローラ１３が設けられており、このマスフローコントローラ１３の流量設定値を各ノズル部６において少しずつ変えるなどすることにより、図４の符号２０に示すように、各ノズル１４から吹き出されるガスＧの分布が半導体基板５上において均一となるように制御することができる。そして、上述のように、各ノズル部６におけるノズル１４とマスフローコントローラ１３との間の距離、つまり、ガス配管部の長さは、図５に示した従来のものとは大幅に短縮されており、配管の容積分に比例したイナーシャロスが大幅に低減されるので、ノズル１４から吹き出されるガス量を確実に制御することができる。
【００２０】
そして、上記実施の形態においては、各ノズル部６におけるノズル１４とマスフローコントローラ１３との間に、圧力計１６とピエゾバルブ１７とを直列に接続してなる圧力調整装置１２を設けて、ノズル１４側のガス圧力を調整するようしてあるので、ノズル１４におけるガス吹き出し時とガス吹き出し停止時とにおけるガス圧力差を可及的に小さく抑制することができ、したがって、仮に、ノズル１４に前に用いたガスが残留していてもこれがノズル１４外に吹き出されるのが確実に防止され、半導体基板５の汚損が確実に防止される。
【００２１】
また、上記実施の形態においては、ノズル１４の制御や、マスフローコントローラ１３および圧力調整装置１２における弁開度の制御をピエゾアクチュエータによって行うようにしているので、ノズル１４、マスフローコントローラ１３および圧力調整装置１２を小型コンパクトなものとすることができ、ノズル部６の構成がコンパクトになる。
【００２２】
この発明は、上述の実施の形態に限られるものではなく、例えば、ノズル１４の吹き出し量制御を行うものとして電磁弁を用いてもよい。そして、マスフローコントローラ１３および圧力調整装置１２におけるバルブとして電磁弁など他の制御方式のものを用いるようにしてもよい。
【００２３】
そして、この発明は、上記半導体基板５への薄膜堆積装置のみならず、例えば金属や他の素材からなる基板等の表面に所定の薄膜を堆積させる薄膜堆積装置にも広く適用することができるのは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、チャンバの内部上方に設けられた複数のノズル部から所定のガスをチャンバ内に吹き出し、チャンバ内に設けた基板に所定の薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積装置において、前記各ノズル部がガス吹き出し用のノズルと、このノズルの上流側において当該ノズルへのガス供給量を制御するマスフローコントローラを備え、各ノズル部から均一に所定のガスを吹き出すようにしているので、基板表面に所定の均一な厚みを有する薄膜を確実に堆積させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の薄膜堆積装置の要部の構成を概略的に示す透視斜視図である。
【図２】前記薄膜堆積装置のガス流路の構成を概略的に示す図である。
【図３】前記薄膜堆積装置において用いるノズル部の構成の一例を概略的に示す図である。
【図４】前記ノズル部によって吹き出されるガスの分布状態を模式的に示す図である。
【図５】従来の薄膜堆積装置における要部の構成を概略的に示す図である。
【図６】前記薄膜堆積装置におけるノズルによって吹き出されるガスの分布状態を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１…チャンバ、５…基板、６…ノズル部、１１…ノズル、１２…圧力調整装置、１３…マスフローコントローラ、Ｇ…ガス。

Claims

チャンバの内部上方に設けられた複数のノズル部から所定のガスをチャンバ内に吹き出し、チャンバ内に設けた基板に所定の薄膜を堆積させるようにした薄膜堆積装置において、前記各ノズル部がガス吹き出し用のノズルと、このノズルの上流側において当該ノズルへのガス供給量を制御するマスフローコントローラを備え、各ノズル部から均一に所定のガスを吹き出すようにしたことを特徴とする薄膜堆積装置。
ノズルとマスフローコントローラとの間に圧力調整装置を介装し、ノズル側のガス圧力を調整するようしてある請求項１に記載の薄膜堆積装置。