JP2009191281A - Film-forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化学気相成長により基板上に薄膜を成膜する成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus for forming a thin film on a substrate by chemical vapor deposition.
半導体装置、電気光学装置などの製造において、化学気相成長法を用いた成膜装置が用いられている。
例えば成膜装置として、CVD(Chemical Vapor Deposition)装置が知られている。枚葉式の平行平板型のCVD装置は、チャンバー内に第1のプレートと第2のプレートが対向して配置され、第1のプレートには生成ガスを第2のプレートに向かって噴出するシャワープレートが設けられている。第2のプレートには基板が載置され、基板の温度を200〜800℃に保持されている。この状態で生成ガスをチャンバー内に流入させ、加熱された基板表面で化学気相反応を行わせて基板に所望の薄膜を成膜している。また、減圧雰囲気で第1のプレートと第2のプレートの間にプラズマを発生させて、熱エネルギーだけでなくプラズマエネルギーを併用して成膜を行うプラズマCVD装置も同様な化学気相反応を利用している。
CVD装置において、基板の温度と成長する膜の膜厚とには相関があり、基板面内の膜厚ばらつきを少なくするために、特許文献1には基板の加熱に用いるヒータを複数のゾーンに分割して、ヒータ温度を独立させて制御することで、基板面内温度の均一化を図る技術が開示されている。
In the manufacture of semiconductor devices, electro-optical devices and the like, film forming apparatuses using chemical vapor deposition are used.
For example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus is known as a film forming apparatus. In a single wafer type parallel plate type CVD apparatus, a first plate and a second plate are arranged in a chamber so as to face each other, and a shower in which generated gas is jetted toward the second plate on the first plate. A plate is provided. A substrate is placed on the second plate, and the temperature of the substrate is maintained at 200 to 800 ° C. In this state, the generated gas is allowed to flow into the chamber, and a chemical vapor reaction is performed on the heated substrate surface to form a desired thin film on the substrate. In addition, a plasma CVD apparatus that generates plasma between the first plate and the second plate in a reduced-pressure atmosphere and performs film formation using not only thermal energy but also plasma energy also uses a similar chemical vapor phase reaction. is doing.
In a CVD apparatus, there is a correlation between the temperature of the substrate and the film thickness of the film to be grown. A technique is disclosed in which the in-plane temperature is made uniform by dividing and controlling the heater temperature independently.
上記のようなCVD装置では、基板に対向する第1のプレートのシャワープレートから生成ガスが基板に向かって噴出する構造となっている。生成ガスはチャンバーの外部からガス導入管にてシャワープレートに供給している。このため、基板温度と噴出する生成ガスの温度に大きな差がある場合には、基板の温度が部分的に低下して面内で不均一な分布となり、基板面内の膜厚ばらつきが大きくなる問題がある。 The CVD apparatus as described above has a structure in which the generated gas is ejected from the shower plate of the first plate facing the substrate toward the substrate. The generated gas is supplied to the shower plate from the outside of the chamber through a gas introduction pipe. For this reason, when there is a large difference between the substrate temperature and the temperature of the generated gas to be ejected, the temperature of the substrate is partially lowered to have a non-uniform distribution in the surface, and the film thickness variation in the substrate surface increases. There's a problem.
本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例にかかる成膜装置は、チャンバー内で生成ガスを用いて化学気相成長により基板上に薄膜が成膜される成膜装置であって、前記生成ガスを導入するガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して配管され、前記チャンバー内に配置されたガス吐出部に接続されたことを特徴とする。 Application Example 1 A film forming apparatus according to this application example is a film forming apparatus that forms a thin film on a substrate by chemical vapor deposition using a generated gas in a chamber, and introduces the generated gas. A gas introduction pipe is provided in contact with the inner wall of the chamber, and is connected to a gas discharge portion disposed in the chamber.
この構成によれば、生成ガスを導入するガス導入管がチャンバーの内壁に接して配管され、チャンバー内に配置されたガス吐出部に接続されている。このため、ガス導入管の中の生成ガスはほぼチャンバーの温度に近い温度に上昇し、ガス吐出部から吐出される。つまり、チャンバー内部の温度とほぼ等しい生成ガスがガス吐出部から吐出される。このことから、生成ガスの吐出が所定の温度に保持された基板の温度に影響を与えることなく、基板面内の膜厚ばらつきの少ない成膜処理を可能とする。
また、チャンバーに伝導される熱を利用して生成ガスを温めることから、生成ガスの加熱のためにヒータを使用することがなく、省エネルギーを促進することができる。
According to this configuration, the gas introduction pipe for introducing the generated gas is piped in contact with the inner wall of the chamber, and is connected to the gas discharge section disposed in the chamber. For this reason, the product gas in the gas introduction pipe rises to a temperature substantially close to the temperature of the chamber and is discharged from the gas discharge portion. That is, the generated gas that is substantially equal to the temperature inside the chamber is discharged from the gas discharge unit. Thus, the film formation process with little variation in the film thickness within the substrate surface can be performed without affecting the temperature of the substrate where the discharge of the generated gas is maintained at a predetermined temperature.
Further, since the generated gas is warmed using heat conducted to the chamber, a heater is not used for heating the generated gas, and energy saving can be promoted.
[適用例2]上記適用例にかかる成膜装置において、前記ガス吐出部としての第1のプレートと、前記基板が載置される第2のプレートと、を備え、前記第1のプレートと前記第2のプレートとが対向して配置されていることが望ましい。 Application Example 2 In the film forming apparatus according to the application example described above, the film deposition apparatus includes a first plate as the gas discharge unit, and a second plate on which the substrate is placed, and the first plate and the It is desirable that the second plate is disposed to face the second plate.
この構成によれば、第1のプレートと第2のプレートとが対向して配置され、第1のプレートのシャワープレートから、第2のプレートに載置された基板に均等に生成ガスが供給され、面内における膜厚ばらつきの少ない成膜処理が可能となる。 According to this configuration, the first plate and the second plate are disposed so as to face each other, and the generated gas is evenly supplied from the shower plate of the first plate to the substrate placed on the second plate. Therefore, it is possible to perform a film forming process with little in-plane film thickness variation.
[適用例3]上記適用例にかかる成膜装置において、前記ガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して、らせん状に配管されていることが望ましい。 Application Example 3 In the film forming apparatus according to the application example described above, it is preferable that the gas introduction pipe is spirally connected to the inner wall of the chamber.
この構成によれば、ガス導入管がチャンバーの内壁に接してらせん状に配管されているため、ガス導入管の経路をチャンバー内で長く引き回せ、ガス吐出部から吐出するガスの温度をチャンバーの温度に近い温度で保つことが容易となる。 According to this configuration, since the gas introduction pipe is spirally connected to the inner wall of the chamber, the path of the gas introduction pipe can be routed long in the chamber, and the temperature of the gas discharged from the gas discharge section can be adjusted. It becomes easy to keep at a temperature close to the temperature.
[適用例4]上記適用例にかかる成膜装置において、前記ガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して、前記チャンバーの上部および下部で折り返すように連続して前記チャンバーの内周に配管されていることが望ましい。 Application Example 4 In the film forming apparatus according to the application example described above, the gas introduction pipe is continuously piped around the inner periphery of the chamber so as to be in contact with the inner wall of the chamber and to be folded back at the upper and lower portions of the chamber. It is desirable that
この構成によれば、ガス導入管がチャンバーの内壁に接してチャンバーの上部および下部で折り返すように連続して配管されているため、ガス導入管の経路をチャンバー内で長く引き回せ、ガス吐出部から吐出するガスの温度をチャンバーの温度に近い温度で保つことが容易となる。 According to this configuration, since the gas introduction pipe is continuously piped so as to be in contact with the inner wall of the chamber and folded back at the upper part and the lower part of the chamber, the gas introduction pipe can be routed long in the chamber, It becomes easy to keep the temperature of the gas discharged from the chamber close to the chamber temperature.
[適用例5]上記適用例にかかる成膜装置において、前記チャンバー内の前記ガス導入管を覆うアルミニウムの保護板が設けられたことが望ましい。 Application Example 5 In the film forming apparatus according to the application example described above, it is preferable that an aluminum protective plate is provided to cover the gas introduction pipe in the chamber.
この構成によれば、チャンバー内のクリーニングなどでプラズマを生成する場合に、プラズマの生成にガス導入管の材質が影響することがなく、安定的にプラズマを生成することが可能である。 According to this configuration, when plasma is generated by cleaning the inside of the chamber, the material of the gas introduction tube does not affect the generation of plasma, and plasma can be generated stably.
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。本実施形態では、成膜装置としてCVD装置を例にとり説明する。
(実施形態)
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, a CVD apparatus will be described as an example of a film forming apparatus.
(Embodiment)
図1は本実施形態のCVD装置を説明する模式説明図である。図2は、チャンバーに配管されたガス導入管の配管状態を示す説明図である。
CVD装置1は、枚葉式の平行平板型であり、アルミニウムを母材とするチャンバー10に第1のプレート11と第2のプレート14とが対向して配置されている。
チャンバー10には、生成ガス6をチャンバー10外部から内部に導入する銅、アルミニウムなどで形成されたガス導入管20が設けられている。チャンバー10の下方の外壁からガス導入管20が貫通し、チャンバー10の内壁に接して、チャンバー10の上方に向かってガス導入管20が配管され、ガス吐出部である第1のプレート11の接続口23に接続されている。なお、チャンバー10内のガス導入管20の配管は図2に示すように、らせん状に配管されている。
さらに、ガス導入管20を覆う、アルミニウムで形成された保護板25が設けられ、この保護板25の表面は、アルマイト処理されている。
FIG. 1 is a schematic explanatory view illustrating a CVD apparatus according to this embodiment. FIG. 2 is an explanatory view showing a piping state of a gas introduction pipe piped to the chamber.
The
The
Further, a
第1のプレート11には拡散プレート12とシャワープレート13が設けられている。拡散プレート12は接続口23から導入された生成ガス6を拡散させ、多数のガス噴出口を有するシャワープレート13から均等に生成ガス6を吐出するように設けられている。そして、シャワープレート13から第2のプレート14に向かって生成ガス6が噴出する構造となっている。
The
第2のプレート14は、基板5を載置する載置台15を含んでおり、載置台15にはリフトピン穴16が設けられている。リフトピン穴16にはチャンバー10内に基板5を搬入・搬出させる際に基板5を支持するリフトピン17が挿入されている。リフトピン17を昇降させることで、基板の受け渡しが行われている。
また、第2のプレート14の下方にはランプ30が配置され、ランプ30で載置台15を照射することで基板5の加熱が行われる。
チャンバー10には排気口31が設けられ、この排気口31には真空ポンプ32が接続され、チャンバー10内の気体を外部に排出可能に構成されている。
The second plate 14 includes a mounting table 15 on which the
Further, a
An
上記の構成のCVD装置1における成膜は、以下のように行われる。
載置台15の上に基板5を載置した後、各種材料の生成ガス6をシャワープレート13から基板5上へ送り出す。このとき、生成ガス6はチャンバー10の内壁をらせん状に配管されたガス導入管20に導かれて、第1のプレート11の拡散プレート12を通ってシャワープレート13から吐出する。チャンバー10内における第2のプレート14の載置台15が高温に加熱されることから、その熱がチャンバー10に伝導されて温まった状態にあり、その内壁に配管されたガス導入管20は、チャンバー10とほぼ同じ温度に保たれる。そして、そのガス導入管20内を流動する生成ガス6も温められて、チャンバー10とほぼ同じ温度となる。このことから、シャワープレート13から基板5上に吐出される生成ガス6はチャンバー10とほぼ同じ温度となる。
Film formation in the
After the
そして、200〜800℃に保持された基板5の主面で分解、還元、酸化、または置換などの化学気相反応を行わせて、基板5の主面に所望の薄膜を成膜する。例えば、SiH4ガス、O2ガスなどの生成ガスを導入してSiO2膜を基板5上に成膜する。
成膜に寄与しない余分な生成ガス6はチャンバー10の底部に形成された排気口31から真空ポンプ32を用いて排気される。
Then, a chemical vapor reaction such as decomposition, reduction, oxidation, or substitution is performed on the main surface of the
Excess
以上、本実施形態のCVD装置1は、生成ガス6を導入するガス導入管20がチャンバー10の内壁に接して配管され、チャンバー10内に配置された第1のプレート11に接続されている。このため、ガス導入管20の中の生成ガス6はほぼチャンバー10の温度に近い温度に上昇し、シャワープレート13から吐出される。つまり、チャンバー10の温度とほぼ等しい生成ガス6がシャワープレート13から吐出される。このことから、生成ガス6の吐出が所定の温度に保持された基板5の温度に影響を与えることはない。このようにして、基板5面内の膜厚ばらつきの少ない成膜処理を可能とするCVD装置1を提供できる。
また、チャンバー10に伝導される熱を利用することから、生成ガス6の加熱のためにヒータを使用することがなく、省エネルギーを促進することができる。
As described above, in the
In addition, since the heat conducted to the
また、ガス導入管20がチャンバー10の内壁に接してらせん状に配管されているため、ガス導入管20の経路をチャンバー10内で長く引き回せ、シャワープレート13から吐出するガスの温度をチャンバー10の温度に近い温度で保つことが容易となる。
さらに、ガス導入管20を覆うアルミニウムの保護板25が設けられていることから、チャンバー10内のクリーニングなどでプラズマを生成する場合に、プラズマの生成にガス導入管20の材質が影響することがなく、安定的にプラズマを生成することが可能である。
Further, since the
Further, since the aluminum
なお、本実施形態ではガス導入管20のチャンバー10内壁への配管をらせん状としたが、他の配管として、図3に示すように、チャンバー10内壁に接してチャンバー10の上部および下部で折り返して配管してもよい。
このようにすれば、らせん状の配管と同様に、ガス導入管20の経路をチャンバー10内で長く引き回せ、シャワープレート13から吐出する生成ガス6の温度をチャンバー10の温度に近い温度で保つことが容易となる。
In this embodiment, the pipe of the
In this way, similarly to the spiral pipe, the path of the
なお、本実施形態ではCVD装置にて説明したが、本発明は成膜に熱エネルギーとプラズマエネルギーとを利用するプラズマCVD装置においても実施することが可能である。
例えば、枚葉式の平行平板型のプラズマCVD装置は、減圧雰囲気中において1対の電極の間に基板が置かれ、この電極に高周波の電圧をかけることで放電状態を作り、ここに生成ガスを流すことでプラズマを発生させ、基板に所定の膜を堆積させて成膜が行われる。このようなプラズマCVD装置では、膜の成長を促進させるために基板の温度を200〜500℃に設定しており、シャワープレートから生成ガスが基板に吐出される。
生成ガスを導入するガス導入管がチャンバーの内壁に接して配管することで、チャンバーの温度とほぼ等しい生成ガスがシャワープレートから吐出され、生成ガスの吐出が所定の温度に保持された基板の温度に影響を与えることはない。このようにして、基板面内の膜厚ばらつきの少ない成膜処理を可能とするプラズマCVD装置を提供できる。
Although the present embodiment has been described with reference to a CVD apparatus, the present invention can also be implemented in a plasma CVD apparatus that uses thermal energy and plasma energy for film formation.
For example, in a single wafer type parallel plate type plasma CVD apparatus, a substrate is placed between a pair of electrodes in a reduced-pressure atmosphere, and a high frequency voltage is applied to the electrodes to create a discharge state. Is generated by depositing a predetermined film on the substrate. In such a plasma CVD apparatus, the temperature of the substrate is set to 200 to 500 ° C. in order to promote film growth, and the generated gas is discharged from the shower plate onto the substrate.
The temperature of the substrate where the gas introduction pipe for introducing the product gas is in contact with the inner wall of the chamber so that the product gas substantially equal to the temperature of the chamber is discharged from the shower plate and the discharge of the product gas is maintained at a predetermined temperature Will not be affected. In this way, it is possible to provide a plasma CVD apparatus that enables a film forming process with little film thickness variation in the substrate surface.
以上、本発明は上記のようなCVD装置、プラズマCVD装置の他に、ドライエッチング装置、アニール炉などにも利用することが可能である。 As described above, the present invention can be used for a dry etching apparatus, an annealing furnace, and the like in addition to the above-described CVD apparatus and plasma CVD apparatus.
1…CVD装置、5…基板、6…生成ガス、10…チャンバー、11…ガス吐出部としての第1のプレート、12…拡散プレート、13…シャワープレート、14…第2のプレート、15…載置台、16…リフトピン穴、17…リフトピン、20…ガス導入管、23…接続口、25…保護板、30…ランプ、31…排気口、32…真空ポンプ。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記生成ガスを導入するガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して配管され、前記チャンバー内に配置されたガス吐出部に接続されたことを特徴とする成膜装置。 A film forming apparatus for forming a thin film on a substrate by chemical vapor deposition using a generated gas in a chamber,
A film forming apparatus, wherein a gas introduction pipe for introducing the generated gas is provided in contact with an inner wall of the chamber, and is connected to a gas discharge portion disposed in the chamber.
前記ガス吐出部としての第1のプレートと、
前記基板が載置される第2のプレートと、を備え、
前記第1のプレートと前記第2のプレートとが対向して配置されていることを特徴とする成膜装置。 The film forming apparatus according to claim 1,
A first plate as the gas discharge part;
A second plate on which the substrate is placed,
The film forming apparatus, wherein the first plate and the second plate are arranged to face each other.
前記ガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して、らせん状に配管されていることを特徴とする成膜装置。 In the film-forming apparatus of Claim 1 or 2,
The film forming apparatus, wherein the gas introduction pipe is in a spiral shape in contact with the inner wall of the chamber.
前記ガス導入管が前記チャンバーの内壁に接して、前記チャンバーの上部および下部で折り返すように連続して前記チャンバーの内周に配管されていることを特徴とする成膜装置。 In the film-forming apparatus of Claim 1 or 2,
The film forming apparatus, wherein the gas introduction pipe is continuously connected to the inner wall of the chamber so as to be in contact with an inner wall of the chamber and to be folded back at an upper portion and a lower portion of the chamber.
前記チャンバー内に配管された前記ガス導入管を覆うアルミニウムの保護板が設けられたことを特徴とする成膜装置。 In the film-forming apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 4,
2. A film forming apparatus, comprising: an aluminum protective plate that covers the gas introduction pipe piped in the chamber.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2008030045A JP2009191281A (en) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Film-forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2008030045A JP2009191281A (en) | 2008-02-12 | 2008-02-12 | Film-forming apparatus |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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