JP2013149728A - 成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】処理ガスノズル31における回転テーブル2の回転方向上流側及び下流側に、当該処理ガスノズル31の長さ方向に亘って水平に伸びる整流板83、83を夫々設けると共に、これら整流板83、83における真空容器1の内壁面側に、回転テーブル2の側周面に沿うように下方に向かって屈曲する屈曲部84、84を夫々形成する。
【選択図】図3
Description
特許文献2には、反応ガスノズルにノズルカバーを設ける技術について記載されているが、良好な成膜レートを得るためには、後述の実施例から分かるように、依然として過剰な量の処理ガスが必要となっている。
真空容器内にて互いに反応する複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置する基板載置領域がその上面に形成されると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
この回転テーブルの周方向に互いに離間した処理領域に対して互いに異なる処理ガスを夫々供給するための複数の処理ガス供給部と、
各処理領域の雰囲気を分離するために、各処理領域の間に形成された分離領域に対して分離ガスを供給する分離ガス供給部と、
前記真空容器内の雰囲気を真空排気するための排気口と、を備え、
前記処理ガス供給部の少なくとも一つの処理ガス供給部は、前記回転テーブルの中央部から周縁部に向かって伸びると共に、前記回転テーブルに向けて処理ガスを吐出するガス吐出口がその長さ方向に沿って形成されたガスノズルとして構成され、
前記ガスノズルにおける前記回転テーブルの回転方向の上流側及び下流側には、当該ガスノズルから吐出された処理ガスの希薄化を抑えるために分離ガスがその上面側を流れるように、当該ガスノズルの長さ方向に沿って整流板が設けられ、
前記ガスノズル及び前記整流板の上方側には、分離ガスが通流する通流空間が形成され、
前記整流板における回転テーブルの外周側の縁部は、前記整流板の下方側の処理ガスが回転テーブルの外側に排出されるのを抑えるために、当該回転テーブルの外周端面と隙間を開けて対向するように下方側に屈曲した屈曲部として構成されていることを特徴とする。
この排気口は、平面で見た時に、前記ガスノズルの前記整流板における前記回転テーブルの回転方向下流側の端面よりも前記回転テーブルの回転方向下流側に離間した位置に設けられている構成。
このカバー体の開口縁における前記回転テーブルの回転方向上流側の部位及び下流側の部位は、前記整流板の上面に夫々接続されている構成。
平面で見た時における前記真空容器の中心部領域に対して分離ガスを供給する分離ガス供給路を備え、
前記カバー体における前記中心部領域側の下面側開口縁は、この分離ガス供給路から供給される分離ガスが前記ガスノズルの下方側へ回り込むことを抑えるために、前記整流板の下面と高さ位置が揃うように形成されている構成。
前記整流板における前記回転テーブルの外周側の部位と前記屈曲部とは、前記回転テーブルの回転方向における長さ寸法が互いに揃っている構成。
前記ガスノズルは、当該ガスノズルから吐出される処理ガスが基板に沿って通流するように、このガスノズルの下端面と前記回転テーブルの上面との間の離間寸法が前記回転テーブルの回転方向において揃うように形成されている構成。
前記カバー体の内壁面と前記ガスノズルの外壁面との間の離間寸法、前記整流板と前記回転テーブルとの間の離間寸法、及び前記回転テーブルの外周端面と前記屈曲部との間の隙間寸法は、0.5mm〜3mmに夫々設定されている構成。
前記ガス吐出口は、前記回転テーブルの中心部側では、前記回転テーブルの外周部側よりも開口面積が大きくなるように形成されている構成。
更に、回転テーブル2の回転中心から排気口61を見た時に、第2の整流板83が当該排気口61よりも右側(下流側)に飛び出さないように配置しているので、排気口61へ向かう処理ガスの流れが阻害されることを抑制できる。
更にまた、処理ガスノズル31のガス吐出孔33について、回転テーブル2の外周側よりも中心部領域C側の数量を多くしていることから、当該中心部領域C側における処理ガスの流量を補償できる。
このように回転テーブル2の下面側を回り込むように屈曲部84を形成することにより、処理領域P1における処理ガスは、真空容器1の内壁面側に更に通流しにくくなる。そのため、処理領域P1における処理ガス濃度について、処理ガスノズル31の長さ方向に沿って更に均一化できる。
更に、整流板83としては、平面で見た時に扇状となるように形成したが、例えば矩形となるように形成しても良い。
続いて、本発明について行った実験やシミュレーションについて説明する。始めに、ノズルカバー81や屈曲部84の有無に応じて処理ガスの濃度がどのようになるのかシミュレーションを行った。具体的には、以下に示すノズルカバー81を配置した条件において、処理ガスノズル31よりも回転テーブル2の回転方向下流側に11°離間した位置におけるガス中に含まれるSi含有ガスの含有率を各々シミュレーションして、この含有率を回転テーブル2の半径方向に沿ってプロットした。尚、各例におけるSi含有ガスの流量としては、0.1slmに設定すると共に、以下の参考例についてはこの0.1slmの例と共に0.9slmに設定した例についてもシミュレーションを行った。また、本発明及び比較例の整流板83については、角度α及び角度βが夫々15°及び22.5°とした。
(ノズルカバー)
本発明:整流板83及び屈曲部84を備えた構成
比較例:整流板83を備えているが屈曲部84の設けられていない構成
参考例:ノズルカバーなし
次に、以下のシミュレーション条件に示すように、処理ガスノズル31の長さ寸法や排気口61との位置関係を変えた時に、前記含有率がどのような値となるかシミュレーションを行った。尚、以下に示す角度(θ+β)とは、既述のように、処理ガスノズル31の中心部を長さ方向に沿って通る直線L2と、排気口61の開口縁における回転テーブル2の回転方向下流側の部位及び回転テーブル2の回転中心を通る直線L4とのなす角度である。また、寸法eは、平面で見た時における、処理ガスノズル31の先端部から回転テーブル2上のウエハWにおける回転中心側の端部までの距離である。
(シミュレーション条件)
続いて、以下のシミュレーション条件に示すように、整流板83、83の角度α及び角度βを種々変えて、Si含有ガスのガス含有率及びガスが流れる様子についてシミュレーションを行った。Si含有ガスの流量については、各々0.06slmに設定した。尚、参考例として、ノズルカバー81を設けない例についても、Si含有ガスの流量を0.9slmに設定してシミュレーションを行った。
(シミュレーション条件)
ここで、既述のように、ノズルカバー81が高価な石英製であり、従ってできるだけ小型の方が好ましいことを考えると、また前記含有率の高い領域が広く形成されていることが好ましいことからすると、各実施例3−1〜3−3のうち実施例3―3におけるノズルカバー81の構成が最も良いと言える。
続いて、既述の実施例3−3の構成のノズルカバー81を用いると共に、Si含有ガスの流量を0.06slm(実施例4−1)、0.1slm(実施例4−2)、0.2Slm(実施例4−3)及び0.9slm(実施例4)に夫々設定すると共に、実施例3と同様のシミュレーションを行った。
その結果、図31及び図32に示すように、いずれの例についても良好なガス含有率となっており、またガス流量を増やすにつれて、Si含有ガスのガス含有率の高い領域が増加していた。また、Si含有ガスのガス流れについては、図33に示すように、いずれの例についても回転テーブル2の回転方向に沿って形成されていた。
次に、ノズルカバー81については既述の実施例3−3の構成を用いると共に、処理ガスノズル31のガス吐出孔33の配置を以下のように設定した時のシミュレーションについて説明する。尚、以下のシミュレーション条件に示すガス吐出孔分布とは、回転テーブル2の外周縁よりも中心部領域C側における処理ガスノズル31を長さ方向に3つの領域に等分して、これら領域の各々のガス吐出孔33の開口面積について、先端部側(中心部領域C側)から基端側(真空容器1の内壁面側)に向かって比率で表した分布である。
(シミュレーション条件)
次いで、既述の実施例3−1〜3−3のノズルカバー81を用いると共に、Si含有ガスの流量及び処理ガスノズル31のガス吐出孔33の開口寸法を種々変えて実際に成膜実験を行った結果について説明する。そして、各々の条件にて薄膜を成膜した後、この薄膜の膜厚を各々の例について複数箇所で測定して、成膜速度及び膜厚の均一性を算出した。この時、ノズルカバー81について、実施例3−1、3−2、3−3を夫々「大」、「小」、「中」として示す。尚、実施例6の実験条件の詳細については、各例にて共通としたため説明を省略する。また、参考例として、ノズルカバー81を設けずに実験を行った例についても併記している。
また、膜厚の均一性については、図37に示すように、いずれの例についてもSi含有ガスの流量を0.1slm以上に設定することにより、2%以下と良好な結果になっていた。
また、ガス吐出孔33の開口径を0.5mmに設定した時には、図38及び図39に示すように、既述の例と同様の傾向の結果が得られた。
2 回転テーブル
C 中心部領域
D 分離領域
W ウエハ
31、32 ガスノズル
61、62 排気口
81 ノズルカバー
82 カバー体
83 整流板
84 屈曲部
P1、P2 処理領域
Claims (9)
- 真空容器内にて互いに反応する複数種類の処理ガスを順番に供給するサイクルを複数回行って薄膜を形成する成膜装置において、
前記真空容器内に設けられ、基板を載置する基板載置領域がその上面に形成されると共に、この基板載置領域を公転させるための回転テーブルと、
この回転テーブルの周方向に互いに離間した処理領域に対して互いに異なる処理ガスを夫々供給するための複数の処理ガス供給部と、
各処理領域の雰囲気を分離するために、各処理領域の間に形成された分離領域に対して分離ガスを供給する分離ガス供給部と、
前記真空容器内の雰囲気を真空排気するための排気口と、を備え、
前記処理ガス供給部の少なくとも一つの処理ガス供給部は、前記回転テーブルの中央部から周縁部に向かって伸びると共に、前記回転テーブルに向けて処理ガスを吐出するガス吐出口がその長さ方向に沿って形成されたガスノズルとして構成され、
前記ガスノズルにおける前記回転テーブルの回転方向の上流側及び下流側には、当該ガスノズルから吐出された処理ガスの希薄化を抑えるために分離ガスがその上面側を流れるように、当該ガスノズルの長さ方向に沿って整流板が設けられ、
前記ガスノズル及び前記整流板の上方側には、分離ガスが通流する通流空間が形成され、
前記整流板における回転テーブルの外周側の縁部は、前記整流板の下方側の処理ガスが回転テーブルの外側に排出されるのを抑えるために、当該回転テーブルの外周端面と隙間を開けて対向するように下方側に屈曲した屈曲部として構成されていることを特徴とする成膜装置。 - 前記屈曲部は、前記回転テーブルの外周端面を介して当該回転テーブルの下面側に屈曲していることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
- 前記ガスノズルと、当該ガスノズルにおける前記回転テーブルの回転方向下流側の処理ガス供給部との間には、前記ガスノズルから前記真空容器内に供給される処理ガスを排気するために、前記回転テーブルと前記真空容器の内壁面との間に排気口が形成され、
この排気口は、平面で見た時に、前記ガスノズルの前記整流板における前記回転テーブルの回転方向下流側の端面よりも前記回転テーブルの回転方向下流側に離間した位置に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。 - 前記ガスノズルと前記真空容器の天井面との間には、当該ガスノズルを長さ方向に沿って覆うように、下面側が開口して前記ガスノズルを収納する箱形のカバー体が設けられ、
このカバー体の開口縁における前記回転テーブルの回転方向上流側の部位及び下流側の部位は、前記整流板の上面に夫々接続されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の成膜装置。 - 平面で見た時における前記真空容器の中心部領域に対して分離ガスを供給する分離ガス供給路を備え、
前記カバー体における前記中心部領域側の下面側開口縁は、この分離ガス供給路から供給される分離ガスが前記ガスノズルの下方側へ回り込むことを抑えるために、前記整流板の下面と高さ位置が揃うように形成されていることを特徴とする請求項4に記載の成膜装置。 - 前記整流板は、平面で見た時に前記回転テーブルの中心部側から外周部側に向かって広がるように形成され、
前記整流板における前記回転テーブルの外周側の部位と前記屈曲部とは、前記回転テーブルの回転方向における長さ寸法が互いに揃っていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一つに記載の成膜装置。 - 前記ガスノズルは、当該ガスノズルから吐出される処理ガスが基板に沿って通流するように、このガスノズルの下端面と前記回転テーブルの上面との間の離間寸法が前記回転テーブルの回転方向において揃うように形成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一つに記載の成膜装置。
- 前記カバー体の内壁面と前記ガスノズルの外壁面との間の離間寸法、前記整流板と前記回転テーブルとの間の離間寸法、及び前記回転テーブルの外周端面と前記屈曲部との間の隙間寸法は、0.5mm〜3mmに夫々設定されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一つに記載の成膜装置。
- 前記ガス吐出口は、前記回転テーブルの中心部側では、前記回転テーブルの外周部側よりも開口面積が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一つに記載の成膜装置。
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