JP2008066662A - ガスヘッドおよび半導体製造装置 - Google Patents
ガスヘッドおよび半導体製造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008066662A JP2008066662A JP2006245839A JP2006245839A JP2008066662A JP 2008066662 A JP2008066662 A JP 2008066662A JP 2006245839 A JP2006245839 A JP 2006245839A JP 2006245839 A JP2006245839 A JP 2006245839A JP 2008066662 A JP2008066662 A JP 2008066662A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- flow path
- head
- substrate
- processing chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 22
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 352
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 60
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 24
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 15
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 15
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
【解決手段】第1ガスを導入する第1ガス導入口26と、処理室11内にガスを噴出するガス噴出口28と、第1ガス導入口26からガス噴出口28までガスを流通させるガス流路27とを備えたガスヘッド20であって、ガス流路27の流路面積は、第1ガス導入口26からガス噴出口28にかけて増加していることを特徴とする。そのガス流路27内に、第1ガスの流れ方向をガスヘッド20の周縁部に向けて変化させる中間部材24が設けられていることが望ましい。
【選択図】図1
Description
図9(b)は、処理室(右半部)におけるガス流速の分布図である。ガス流速の早い領域91では対流が発生し、その中心部に対流の目95が発生することがわかる。図9(a)に示すように対流が生じると、基板5と反応後の分解物・2次生成物を含んだガスや、処理室11の壁材と反応した基板処理に適さないガスが、再び基板5上に戻ってくる。これにより、基板処理の安定性・再現性等を阻害することが確認されている。その結果、基板の均一な処理を実現することが困難になる。
図10(b)は、処理室(右半部)におけるガス濃度の分布図である。この変形例では、2種類以上の処理ガスの均質な混合が得られずに、第1ガスの高濃度領域91および第2ガスの高濃度領域92が発生することがわかる。このように処理室内に濃度分布が発生すると、基板面内の処理に差異が生じることになる。なお、図10(a)に示すガス噴出口28,48と基板5とを離間させれば、2種類以上の処理ガスを処理室11内で均質に混合することが可能になる。しかしながら、ガス噴出口28,48と基板5とを離間させると、処理室11内の空間が大きくなって、対流が生じることになる。
図11(a)は、第2従来例に係る半導体製造装置の断面図である。この半導体製造装置では、処理室の天井部に配置されたガスヘッド50を介して第1ガス1を導入する(例えば、特許文献2参照。)。このガスヘッド50には第1ガス1が導入される内部空間51が形成され、その内部空間の下面にはガス噴出口となるシャワーホール52が形成されている。そして、導入した第1ガスを内部空間51において分散させた後、シャワーホール52を通して均一な流れで処理室内へ供給する。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、処理効率を向上させることが可能であり、また均一な処理を実現することが可能な、ガスヘッドおよび半導体製造装置の提供を目的とする。
ガス流路の流路面積を増加させることにより、ガス噴出口からのガス噴出速度を低下させることができるので、処理室内におけるガスの対流を防止することが可能になる。その結果、処理の安定性および再現性が確保され、均一な処理を実現することができる。また、反応性/活性を維持した状態のガスを処理室内に噴出することが可能になり、処理効率を向上させることができる。
第1ガスの流れ方向をガスヘッドの周縁部に向けて変化させることにより、処理室内におけるガスの対流を防止することが可能になり、均一な処理を実現することができる。
また前記ガス流路は、前記ガス噴出口の近傍において前記ガスヘッドの周縁部に向かって拡大していることが望ましい。
これらの構成によれば、処理室全体に対して均等にガスを噴出することが可能になり、均一な処理を実現することができる。
この構成によれば、流れ方向が変化した第1ガスに対して、第2ガスを広い角度で衝突させることができるので、第1ガスおよび第2ガスを均質に混合することが可能になる。その結果、処理室内で均一な処理を実現することができる。
この構成によれば、第1ガスおよび第2ガスを均質に混合することが可能になる。その結果、処理室内で均一な処理を実現することができる。
この構成によれば、ガス流路内を流通するガスにより、ガス流路の内面が腐食されるのを防止することができる。その結果、処理の安定性および再現性が確保され、均一な処理を実現することができる。また、ガスヘッドの耐久性を向上することができる。
この構成によれば、ガス流路を流通するガスが、ガス流路の内面と衝突する際に、反応性/活性を消失しない。その結果、活性化された状態のガスを処理室内に噴出することが可能になり、処理効率を向上させることができる。
この構成によれば、上述したガスヘッドを備えているので、処理効率を向上させることが可能であり、また均一な処理を実現することが可能な半導体製造装置を提供することができる。
(第1実施形態)
最初に、本発明の第1実施形態について説明する。
図1は、第1実施形態に係る半導体製造装置およびガスヘッドの断面図である。この半導体製造装置10は、基板5が配置される処理室11の天井部に、ガスヘッド20を備えている。
半導体製造装置10は円筒状の処理室11を備えている。この処理室11の壁面はAl材料等で形成されている。処理室11の内部下方には、被処理基板(以下「基板」という。)5を載置する基板ステージ14が設けられている。基板ステージ14にはヒータや冷媒流路等の温度調整手段が設けられ、基板温度を制御しうるようになっている。
図2(a)は図1のA−A線における断面図であり、図2(b)は図1のB−B線における断面図である。図2(a)に示すように、第1実施形態におけるガス流路27は、リング状の流路断面を備えている。中間部材24の側面上半部24aとガス流路の側面22aとが等間隔に配置されているので、図2(a)における流路断面の幅D1は、図2(b)における流路断面の幅D2と等しくなっている。しかしながら、図2(b)における中間部材24の半径R2は、図2(a)における中間部材24の半径R1より大きいので、図2(b)における流路面積は、図2(a)における流路面積より大きくなっている。すなわち、ガス流路27の流路面積は、第1ガス導入口からガス噴出口にかけて増加している。
図2(c)は図1のC−C線における断面図である。図2(c)における流路面積は、図2(b)における流路面積より大きくなっている。特に、図2(c)におけるガス流路27の外径(R3+D3)は、図2(b)におけるガス流路27の外径(R2+D2)より大きくなっている。すなわちガス流路27は、ガス噴出口の近傍において、ガスヘッドの周縁部に向かって拡大している。これにより、ガス噴出口からのガス噴出方向を、処理室(基板)の周縁部方向に広げることができる。
図5(a)は、第1実施形態のガスヘッドにおけるガスの流れ方向の説明図である。第1ガス1は、第1ガス供給配管16により、ガスヘッド20の中心軸に沿って第1ガス導入口に導入される。高速で導入された第1ガス1が、中間部材24の上面に衝突すると、第1ガス1の流れ方向がガスヘッド20の周縁部に向かって変化する。さらに第1ガス1は、ガス流路27の側面22aに案内されてガス流路27に流入する。ガス流路27の流路面積は第1ガス導入口26からガス噴出口28にかけて増加しているので、ガス流路27の下流側ほど第1ガスの流速が低下する。これにより、第1ガスはガス噴出口28から低速で噴出される。
図5(b)は、第1実施形態の処理室(右半部)におけるガス流速の分布図である。図5(b)では、等ガス流速線を2点鎖線で示すとともに、ガス流速の高速度領域91を縦横格子模様で示し、低速度領域92を斜め格子模様で示している。図5(b)によれば、ガス噴出口の近傍に高速度領域91が存在するが、ガス噴出口から離れるほど第1ガスの流速は低下し、基板5の近傍は低速度領域92となっている。このように、処理室11内に対流が発生しないので、基板処理後のガスは基板ステージ下方のガス排出口から排出される。また、処理室11の壁材と反応したガスが、再び基板上に戻ることもない。したがって、基板処理の安定性および再現性を確保することが可能になり、基板に対する均一な処理を実現することができる。
これに対して、第1実施形態のガスヘッドでは、ガスヘッドの構成部材に対する第1ガスの衝突機会を最小限に抑えているので、反応性/活性を維持した状態で第1ガスを処理室に噴出することが可能である。したがって、基板処理効率を向上させることができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図6(a)は、第2実施形態に係るガスヘッドの断面図である。第1実施形態のガスヘッドは処理ガスとして第1ガスのみを導入するものであったが、第2実施形態のガスヘッド20は第1ガスに加えて第2ガスを導入する点で相違している。なお、第1実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
図6(a)に戻り、第2ガス導入口46から下方に向かって、第2ガス導入路41が設けられている。第2ガス導入路41の下端部から、ガスヘッド20の中央部に向かって、第2ガス噴出路42が形成されている。この第2ガス導入路41および第2ガス噴出路42により、第2ガス流路40が構成されている。そして、第2ガス噴出路42の先端に、第2ガス噴出口48が形成されている。第2ガス噴出口48は、中間部材24の上面付近においてガス流路27に開口している。
図8(c)は、図10に示す第1従来例の変形例を採用した場合の測定結果である。図8(c)のグラフによれば、基板の中央部および周縁部ではエッチングレートが小さく、両者の中間部ではエッチングレートが大きくなっている。すなわち、基板上におけるエッチングレートの分布が大きくなっている。
図11(b)に示す第2従来例の変形例では、導入された第1ガス1および第2ガス2が、ガスヘッド50の内部空間51で均質に混合されて処理室内に供給される。そのため、基板上におけるエッチングレートの分布が小さくなるものと考えられる。しかしながら、活性化した状態で導入された第1ガスは、シャワーホール52を透過する際に、その壁面との衝突を繰り返すことになる。これにより第1ガスは、シャワーホール52にエネルギーを奪われて、反応性/活性を消失する(失活する)。そのため、エッチャントの生成量が低下して、図8(b)に示すようにエッチングレートが小さくなると考えられる。
図7(a)に示す第2実施形態では、ガスヘッドの構成部材に対する第1ガスの衝突機会を最小限に抑えているので、反応性/活性を維持した状態で第1ガスを処理室に噴出することが可能である。これにより、エッチャントの生成量の低下が防止され、図8(a)に示すようにエッチングレートを確保することができる。また第2実施形態では、第1ガスおよび第2ガスが90°以上の角度で衝突するように導入されるので、第1ガスおよび第2ガスを均質に混合することが可能になる。その結果、図7(b)に示すように、基板5の略全体が、第1ガスおよび第2ガスの等濃度領域となる。そのため、図8(a)に示すように、基板上におけるエッチングレートの分布が小さくなると考えられる。
例えば、中間部材の形状は、上記実施形態の形状に限られず、例えば円錐形や釣鐘型とすることも可能である。また、本発明の半導体製造装置は、エッチング装置に限られず、例えばCVD装置に適用することも可能である。
Claims (9)
- 第1ガスを導入する第1ガス導入口と、処理室内にガスを噴出するガス噴出口と、前記第1ガス導入口から前記ガス噴出口までガスを流通させるガス流路とを備えたガスヘッドであって、
前記ガス流路の流路面積は、前記第1ガス導入口から前記ガス噴出口にかけて増加していることを特徴とするガスヘッド。 - 前記第1ガス導入口は、前記ガスヘッドの中央部に設けられ、
前記ガス流路内に、前記第1ガスの流れ方向を前記ガスヘッドの周縁部に向けて変化させる中間部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のガスヘッド。 - 前記ガス流路は、前記ガス噴出口の近傍において前記ガスヘッドの中央部に向かって拡大していることを特徴とする請求項2に記載のガスヘッド。
- 前記ガス流路は、前記ガス噴出口の近傍において前記ガスヘッドの周縁部に向かって拡大していることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載のガスヘッド。
- 前記中間部材により前記第1ガスの流れ方向が変化する領域の近傍に、前記ガス流路に第2ガスを噴出する第2ガス噴出口が設けられていることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれか1項に記載のガスヘッド。
- 前記第2ガス噴出口は、噴出した前記第2ガスが、前記第1ガスと90°以上の角度で衝突するように設けられていることを特徴とする請求項5に記載のガスヘッド。
- 前記ガス流路の内面に、耐腐食性のコーティングが施されていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のガスヘッド。
- 前記ガス流路の内面が、耐失活性を有する部材で被覆されていることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載のガスヘッド。
- 請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載のガスヘッドを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006245839A JP4903022B2 (ja) | 2006-09-11 | 2006-09-11 | ガスヘッドおよび半導体製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006245839A JP4903022B2 (ja) | 2006-09-11 | 2006-09-11 | ガスヘッドおよび半導体製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008066662A true JP2008066662A (ja) | 2008-03-21 |
JP4903022B2 JP4903022B2 (ja) | 2012-03-21 |
Family
ID=39289060
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006245839A Active JP4903022B2 (ja) | 2006-09-11 | 2006-09-11 | ガスヘッドおよび半導体製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4903022B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110256315A1 (en) * | 2010-04-14 | 2011-10-20 | Applied Materials, Inc. | Showerhead assembly with gas injection distribution devices |
JP2013225684A (ja) * | 2013-06-11 | 2013-10-31 | Tokyo Electron Ltd | ガス供給装置、処理装置及び処理方法 |
JP7408330B2 (ja) | 2019-09-26 | 2024-01-05 | セイコーNpc株式会社 | 縦型拡散炉 |
WO2024043104A1 (ja) * | 2022-08-23 | 2024-02-29 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理を行う装置、及びプラズマ処理を行う方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04236425A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-25 | Toshiba Corp | プラズマ処理装置 |
JPH05184977A (ja) * | 1992-01-09 | 1993-07-27 | Toshiba Corp | シャワーノズル |
-
2006
- 2006-09-11 JP JP2006245839A patent/JP4903022B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04236425A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-25 | Toshiba Corp | プラズマ処理装置 |
JPH05184977A (ja) * | 1992-01-09 | 1993-07-27 | Toshiba Corp | シャワーノズル |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110256315A1 (en) * | 2010-04-14 | 2011-10-20 | Applied Materials, Inc. | Showerhead assembly with gas injection distribution devices |
US10130958B2 (en) * | 2010-04-14 | 2018-11-20 | Applied Materials, Inc. | Showerhead assembly with gas injection distribution devices |
JP2013225684A (ja) * | 2013-06-11 | 2013-10-31 | Tokyo Electron Ltd | ガス供給装置、処理装置及び処理方法 |
JP7408330B2 (ja) | 2019-09-26 | 2024-01-05 | セイコーNpc株式会社 | 縦型拡散炉 |
WO2024043104A1 (ja) * | 2022-08-23 | 2024-02-29 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理を行う装置、及びプラズマ処理を行う方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4903022B2 (ja) | 2012-03-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI589359B (zh) | Gas shower, chemical vapor deposition apparatus and method | |
JPH0517696B2 (ja) | ||
US8404189B2 (en) | Oxygen/hydrocarbon rapid (high shear) gas mixer, particularly for the production of ethylene oxide | |
JP2007227878A (ja) | 基板処理装置および基板処理方法 | |
KR100610469B1 (ko) | 표면파 여기 플라즈마 cvd 시스템 | |
KR101022684B1 (ko) | 혼합기, 박막 제조 장치 및 박막 제조 방법 | |
US20050270895A1 (en) | Chemical processing system and method | |
JP3645581B2 (ja) | ガスの乱流混合装置およびガスの乱流混合方法 | |
KR940009945B1 (ko) | 화학기상 성장장치 | |
JP4903022B2 (ja) | ガスヘッドおよび半導体製造装置 | |
JP2007081186A (ja) | Cvd装置 | |
TW201111548A (en) | Flow control features of CVD chambers | |
JP2009141343A (ja) | 気相成長装置及び気相成長方法 | |
JP4506557B2 (ja) | シャワーヘッドおよび表面波励起プラズマ処理装置 | |
KR20180016563A (ko) | 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기화 시스템 | |
JPH1064831A (ja) | 気相成長装置 | |
JP2008043946A (ja) | ガス供給装置用シャワーヘッド | |
JP4593947B2 (ja) | 成膜装置および成膜方法 | |
JP2009054755A (ja) | 基板処理装置 | |
JP3081860B2 (ja) | 化学気相成長装置及び半導体装置の製造方法 | |
CN115786881A (zh) | 一种化学气相沉积设备及其气体混合装置 | |
JP2010232376A (ja) | 気相成長装置の原料ガス供給ノズル | |
JP2017054943A (ja) | プラズマ処理装置 | |
JP2949852B2 (ja) | 気相処理装置 | |
TW202042915A (zh) | 多段噴淋組件 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090212 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090817 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110913 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111114 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111206 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120104 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4903022 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150113 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |