JP2010219125A5 - - Google Patents

Description

しかしながら載置台の回転により基板を公転させながら反応ガスと接触させて成膜を行う構成では、載置台の径方向において一様なガス濃度を保つことが難しくなるおそれがある。載置台の接線速度は周縁側の方が回転中心側よりも大きくなり、載置台の径方向の接線速度が異なるため、基板と反応ガスとの境界におけるガスの流れ方が基板の径方向において変化しやすいからである。この結果、基板上に形成される薄膜の膜厚が前記径方向において変化してしまい、膜厚の高い面内均一性を確保できなくなることが懸念される。

ここで上述の装置では、回転テーブル２が回転しているために、回転テーブル２の径方向の接線速度が異なり、ウエハと反応ガスとの境界におけるガスの流れ方が変化しやすく、第１の主ガスノズル３１のみによる原料ガスの供給では、回転テーブル２の径方向において一様な原料ガス濃度を保つことが困難であるが、前記径方向において原料ガス濃度が低い領域に、第１の中心側補償用ガスノズル３２、第１の周縁側補償用ガスノズル３３のいずれか又は全部を用いて原料ガスを供給しているので、回転テーブル２の径方向における原料ガス濃度の均一性を高めることができる。また同様に前記径方向における酸化ガス濃度の均一性を向上させることができるため、こうしてウエハＷ上においては、前記径方向における成膜処理の面内均一性が向上し、前記径方向における膜厚や膜質の面内均一性が高い薄膜を形成することができる。

ここで例えば図１０（ａ）のように、回転テーブル２の径方向において回転中心側の方が周縁側に比べて膜厚が薄くなる理由としては、次のように考えられる。上述の装置では、回転テーブル２の回転中心部に設けられた中心部領域ＣからもＮ _２ ガスが供給され、このＮ _２ ガスは回転テーブル２の周縁部に設けられた排気口７１，７２に向かって流れていく。従ってこのＮ _２ ガスの流れにより、前記径方向において回転中心側のガスが希釈され、結果として当該回転中心側のガス濃度が低くなり、回転テーブル２の径方向において回転中心側の方が周縁側に比べて膜厚が薄くなる。また例えば図１１（ａ）のように、前記径方向において周縁側の方が回転中心側に比べて膜厚が薄くなる理由としては、次のように考えられる。つまり回転テーブル２を回転させると、既述のように回転テーブル２の周縁側では回転中心側に比べて接線速度が大きいため、第１の主ガスノズル３１や第２の主ガスノズル３２からその長さ方向に均一に原料ガスや酸化ガスを供給したとしても、前記回転テーブル２の周縁側は回転中央側よりもガスの濃度が低くなりやすい。またＮ _２ ガスは、回転テーブル２の周縁側に設けられた排気口７１，７２に向けて流れていくため、このＮ _２ ガスによって前記回転テーブル２の周縁側では原料ガスや酸化ガスが希釈されることもある。このような場合には前記径方向において基端側のガス濃度が薄くなってしまい、結果として回転テーブル２の径方向において周縁側の方が回転中心側に比べて膜厚が薄くなる。

続いて本発明の他の実施の形態について図１５〜図１８を用いて説明する。この実施の形態では、補償用ガス供給手段として、ノズルの長さ方向においてガスの吐出量を調整することができる吐出位置調整ガスノズル９を用いて、回転テーブル２の径方向における原料ガスの濃度分布を調整している。前記吐出位置調整ガスノズル９は、回転テーブル２の回転中心近傍から放射状に、回転テーブル２の径方向に伸びるように設けられており、この例では第１の処理領域Ｐ１における第１の主ガスノズル３１の回転テーブル２の回転方向の上流側において、真空容器１の側周壁１２Ａに取り付けられている。

この吐出位置調整ガスノズル９では、内管９２に導入された原料ガスが内管９２のスリット９７ａ〜９７ｃを介して、内管９２と外管９１との隙間に流出していき、外管９１の吐出孔９１ａから真空容器１内に流れていく。この際、スリット９７の位置により、外管９１の吐出孔９１ａの上方側のコンダクタンスが調整され、これに応じて前記吐出孔９１ａから流出する原料ガスの吐出量が調整される。つまり外管９１の吐出孔９１ａと内管９２のスリット９７との距離が近ければ外管９１と内管９２との間のコンダクタンスが大きくなり、これにより外管９１からのガス吐出量が多くなる。一方外管９１の吐出孔９１ａと内管９２のスリット９７との距離が遠ければ前記コンダクタンスは小さくなり、外管９１と内管９２との間の隙間は１ｍｍ程度と小さいので、これにより外管９１からのガス吐出量が少なくなるか、ほとんど吐出されなくなる。こうして吐出位置調整ガスノズル９の長さ方向における原料ガスの吐出量を調整できるため、回転テーブル２の径方向の所望の領域に補償用の原料ガスを供給することができる。

例えば図１９及び図２０に示すように、凸部１２１が外管１１１の吐出孔１１４に対向する領域では、ロッド体１２０と外管１１１との隙間が１ｍｍ程度であってコンダクタンスが小さくなるので、当該領域では前記吐出孔１１４からのガス吐出量が少なくなるか、ほとんど吐出されてなくなる。一方凸部１２１が前記吐出孔１１４に対向しない領域では、ロッド体１２０と外管１１１との隙間が大きくコンダクタンスが大きくなるので、ガスが流れやすく、当該領域では吐出孔１１４からのガス吐出量が多くなる。従って、予め吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向において、原料ガスをウエハＷに向けて吐出させたい領域を決定しておき、これ以外の領域に凸部１２１を形成し、この凸部１２１を外管１１１の吐出孔１１４に対向させることにより、所望の領域に補償用ガスを供給することができる。

この吐出位置調整ガスノズル１１０では、ロッド体１２０に設けられた凸部１２１を外管１１１の吐出孔１１４に接近させたり、離したりすることによって、前記吐出孔１１４の上方側におけるコンダクタンスを調整して前記吐出孔１１４からの原料ガスの吐出量を調整し、こうして吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向における原料ガスの吐出位置を調整している。このため吐出位置調整ガスノズル１１０では、例えば図２１に示すように、凸部１２１を外管１１１の吐出孔１１４に接近させる位置と、離れた位置との間で移動させる移動機構として、前記ロッド体１２０を外管１１１に対して水平方向に移動させる水平移動機構１２２を用いてもよい。この場合図２１に示すように、吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向において前記凸部１２１が吐出孔１１４の上方側に位置する領域では、コンダクタンスが小さくなるので、原料ガスの吐出量が少なくなるか、ほとんど吐出されなくなり、結果として吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向において補償用ガスの吐出位置を調整できる。なおこの例では、外管１１１側をスライド移動させるようにしてもよい。

さらに吐出位置調整ガスノズル１１０では、例えば図２２に示すように、凸部１２１を外管１１１の吐出孔１１４に接近させる位置と、離れた位置との間で移動させる移動機構として、前記ロッド体１２０を外管１１１に対して上下方向に移動させる昇降機構１２３を用いてもよい。この例では真空容器１内の気密性を維持した状態でロッド体１２０を昇降させるために、側周壁１２Ａの外側においてロッド体１２０の移動領域を囲むように移動室１２４を形成している。図中１２５はシール部材をなすＯリング、１２６はシール部材と軸受けとを兼用する磁器シールである。この例では、吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向において、前記凸部１２１が吐出孔１１４に接近するとコンダクタンスが小さくなるので、原料ガスの吐出量が少なくなるか、ほとんど吐出されなくなる。一方前記ロッド体１２０が吐出孔１１４から離れる程コンダクタンスが大きくなるので、原料ガスの吐出量が多くなり、結果として吐出位置調整ガスノズル１１０の長さ方向において補償用ガスの吐出位置を調整できる。なおこの例では、外管１１１側を昇降移動させるようにしてもよい。

このようにノズル側が回転する構成であっても、載置台１４１の中心側と周縁側との間で載置台の径方向における接線速度が異なり、ウエハＷの径方向においてガス濃度が不均一になりやすいため、ウエハＷの径方向におけるガス濃度が低い領域に補償用ガスノズル１５２，１５３，１６２，１６３から補償用のガスを供給することは有効である。