JP2018011032A - Flow path structure and treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、流路構造及び処理装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a channel structure and a processing apparatus.
複数の孔から流体を排出する装置が知られる。例えば、CVD装置のような、ガスを用いる処理装置において、シャワープレートが複数の孔からガスを排出する。 Devices for discharging fluid from a plurality of holes are known. For example, in a processing apparatus using gas, such as a CVD apparatus, a shower plate discharges gas from a plurality of holes.
流体の進行方向は、当該流体を排出する孔が向く方向を中心に分布する。このため、流体が排出される空間における、流体の分布に偏りが生じることがある。 The traveling direction of the fluid is distributed around the direction in which the hole for discharging the fluid faces. For this reason, the distribution of the fluid in the space where the fluid is discharged may be biased.
一つの実施形態に係る流路構造は、部材を備える。前記部材は、外面を有し、前記外面に開口する複数の第1の通路が設けられる。前記複数の第1の通路から流体が排出されるとき、前記流体が、前記複数の第1の通路のそれぞれから、他の前記複数の第1の通路のうち少なくとも一つから排出される前記流体に当たる方向に排出される。 The channel structure according to one embodiment includes a member. The member has an outer surface and is provided with a plurality of first passages that open to the outer surface. When fluid is discharged from the plurality of first passages, the fluid is discharged from each of the plurality of first passages from at least one of the other plurality of first passages. It is discharged in the direction that hits.
以下に、第1の実施形態について、図1乃至図8を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、鉛直上方を上方向、鉛直下方を下方向と定義する。また、本明細書において、実施形態に係る構成要素及び当該要素の説明について、複数の表現が記載されることがある。複数の表現がされた構成要素及び説明は、記載されていない他の表現がされても良い。さらに、複数の表現がされない構成要素及び説明も、記載されていない他の表現がされても良い。 The first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 8. In the present specification, basically, a vertically upward direction is defined as an upward direction and a vertically downward direction is defined as a downward direction. In the present specification, a plurality of expressions may be described for the constituent elements according to the embodiment and the description of the elements. The constituent elements and descriptions in which a plurality of expressions are made may be other expressions that are not described. Further, the constituent elements and descriptions that are not expressed in a plurality may be expressed in other ways that are not described.
図1は、第1の実施形態に係る半導体製造装置10を概略的に示す断面図である。半導体製造装置10は、処理装置の一例であり、例えば、製造装置、吸排気装置、供給装置、及び装置とも称され得る。なお、処理装置は半導体製造装置10に限らず、対象となる物体に、例えば加工、洗浄、及び試験のような処理を行う他の装置であっても良い。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a
各図面に示されるように、本明細書において、X軸、Y軸及びZ軸が定義される。X軸とY軸とZ軸とは、互いに直交する。X軸は、半導体製造装置10の幅に沿う。Y軸は、半導体製造装置10の奥行き(長さ)に沿う。Z軸は、半導体製造装置10の高さに沿う。
As shown in each drawing, in this specification, an X axis, a Y axis, and a Z axis are defined. The X axis, the Y axis, and the Z axis are orthogonal to each other. The X axis is along the width of the
図1に示される第1の実施形態の半導体製造装置10は、例えば、化学蒸着(CVD)装置である。半導体製造装置10は、他の装置であっても良い。図1に示すように、半導体製造装置10は、製造部11と、圧力計12と、ポンプ13とを有する。ポンプ13は、流体供給部の一例であり、例えば、供給部、排出部、又は送部とも称され得る。製造部11に、チャンバ21が設けられる。半導体製造装置10は、例えば、チャンバ21において、半導体ウェハ(以下、ウェハと称する)Wを製造する。
The
製造部11は、上壁23と、周壁24と、ステージ25と、拡散板26と、シャワープレート27とを有する。ステージ25は、例えば、配置部、処理部、載置部、又は台とも称され得る。拡散板26は、例えば、供給部、排出部、又は部分とも称され得る。シャワープレート27は、流路構造及び部材の一例であり、例えば、吸排気部材、吐出部、排出部、吸引部、又は部品とも称され得る。
The
上壁23は、第1の内面23aを有する。第1の内面23aは、Z軸に沿う負方向(下方向)に向く略平坦な面である。第1の内面23aは、チャンバ21の一部を形成する。すなわち、第1の内面23aは、チャンバ21の内部に向く。
The
上壁23に、供給口31が設けられる。供給口31は、例えばパイプによって、ポンプ13に接続される。ポンプ13は、供給口31から、チャンバ21にガスGを供給する。ガスGは、流体の一例である。流体は気体に限らず、例えば、液体であっても良い。図1は、ガスGの流れを矢印で示す。
A
周壁24は、第2の内面24aを有する。第2の内面24aは、Z軸に直交する方向(略水平方向)に向く面である。第2の内面24aは、チャンバ21の一部を形成する。すなわち、第2の内面24aは、チャンバ21の内部に向く。
The
周壁24に、複数の排気口32が設けられる。排気口32は、圧力計12を介してポンプ13に接続される。ポンプ13は、排気口32から、チャンバ21のガスGを吸引することが可能である。言い換えると、チャンバ21のガスGは、排気口32から排出される。
A plurality of
ステージ25は、支持部25aを有する。支持部25aは、物体支持部の一例であり、例えば、配置部、処理部、載置部、又は台とも称され得る。支持部25aは、チャンバ21の内部に配置される。支持部25aは、上壁23の第1の内面23aに向き、ウェハWを支持する。ステージ25はヒータを有し、支持部25aに支持されたウェハWを加熱することが可能である。
The
拡散板26は、チャンバ21の内部に配置され、上壁23に取り付けられる。拡散板26は、第1の面26aと、第2の面26bとを有する。第1の面26aは、上壁23の第1の内面23aに対向する。第2の面26bは、第1の面26aの反対側に位置する。
The
拡散板26と、上壁23との間に、拡散室35が形成される。拡散室35は、拡散板26と上壁23とによって囲まれる空間である。拡散室35に、上壁23の供給口31が開口する。このため、ガスGは、供給口31から拡散室35に供給される。
A
拡散板26に、複数の孔37が設けられる。孔37は、第1の面26aと、第2の面26bとの間を接続する孔である。すなわち、孔37は、拡散室35の内部と外部との間を接続する。
A plurality of
シャワープレート27は、チャンバ21の内部に配置され、上壁23に取り付けられる。シャワープレート27は、拡散板26を覆う。言い換えると、シャワープレート27と上壁23との間に、拡散板26が配置される。
The
シャワープレート27は、第3の面27aと、第4の面27bとを有する。第3の面27aは、面の一例である。第4の面27bは、外面の一例である。第3の面27a及び第4の面27bはそれぞれ、例えば、表面とも称され得る。
The
第3の面27aは、Z軸に沿う正方向(Z軸の矢印が向く方向、上方向)に向く略平坦な面である。第3の面27aは、曲面状であっても良く、凹凸が設けられても良い。第3の面27aは、拡散板26の第2の面26bに対向する。第3の面27aは、間隔を介して、第2の面26bに開口した複数の孔37に面する。
The
第4の面27bは、第3の面27aの反対側に位置する。第4の面27bは、Z軸に沿う負方向に向く略平坦な面である。第4の面27bは、曲面状であっても良く、凹凸が設けられても良い。
The
拡散板26と、シャワープレート27との間に、供給室39が形成される。供給室39は、拡散板26とシャワープレート27とによって囲まれる空間である。供給室39に、拡散板26の複数の孔37が開口する。このため、拡散室35のガスGは、拡散板26の複数の孔37を通って、供給室39に供給される。第3の面27aは、供給室39に面する。
A
第4の面27bは、ステージ25の支持部25aに支持されたウェハWから、Z軸に沿う正方向に空間Sを介して離間する。第4の面27bは、空間Sを介して、ステージ25の支持部25aに支持されたウェハWに面する。このように、シャワープレート27とウェハWとは、Z軸に沿う方向に空間Sを介して並べられる。
The
図2は、第1の実施形態のシャワープレート27の第4の面27bを概略的に示す平面図である。図2に示すように、シャワープレート27に、複数の通路50が設けられる。複数の通路50はそれぞれ、シャワープレート27を貫通し、第3の面27a及び第4の面27bで開口する。
FIG. 2 is a plan view schematically showing the
以下の説明において、複数の通路50は、通路50A,50B,50Cと個別に称されることがある。なお、通路50A,50B,50Cに共通する説明は、通路50についての説明として記載される。 In the following description, the plurality of passages 50 may be individually referred to as passages 50A, 50B, and 50C. The description common to the passages 50A, 50B, and 50C is described as an explanation of the passage 50.
図2において、説明のため、シャワープレート27に対する通路50の大きさは誇張されて描かれている。すなわち、通路50は、図2に示される通路50よりも、シャワープレート27に対して小さい。このため、シャワープレート27に設けられる複数の通路50の数は、図2に示される複数の通路50の数よりも多い。
In FIG. 2, the size of the passage 50 with respect to the
図3は、第1の実施形態の通路50Aを示すシャワープレート27の平面図である。図4は、第1の実施形態の通路50Aを示すシャワープレート27の断面図である。図5は、第1の実施形態の通路50Bを示すシャワープレート27の平面図である。図6は、第1の実施形態の通路50Bを示すシャワープレート27の断面図である。図7は、第1の実施形態の通路50Cを示すシャワープレート27の平面図である。図8は、第1の実施形態の通路50Cを示すシャワープレート27の断面図である。
FIG. 3 is a plan view of the
例えば図4、図6、及び図8に示すように、複数の通路50はそれぞれ、少なくとも一つの第1の開口51と、第2の開口52とを有する。第1の開口51は、第4の面27bに設けられた通路50の端部である。第2の開口52は、第3の面27aに設けられた通路50の端部である。すなわち、通路50は、第1の開口51と第2の開口52とを接続する。
For example, as shown in FIGS. 4, 6, and 8, each of the plurality of passages 50 has at least one
さらに、複数の通路50はそれぞれ、少なくとも一つの第1の通路55と、第2の通路56とを含む。言い換えると、シャワープレート27に、複数の第1の通路55と、複数の第2の通路56とが設けられる。
Further, each of the plurality of passages 50 includes at least one
第1の通路55は、通路50の一部であって、シャワープレート27の第4の面27bで開口する部分である。第1の通路55は、通路50の第1の開口51を含む。言い換えると、第1の通路55は、第1の開口51から延びる部分である。別の表現によれば、第1の開口51は、第1の通路55の、第4の面27bで開口する部分である。さらに別の表現によれば、第1の開口51は、第1の通路55の、第4の面27bに形成されている開口である。
The
第2の通路56は、通路50の一部であって、シャワープレート27の第3の面27aで開口する部分である。第2の通路56は、通路50の第2の開口52を含む。言い換えると、第2の通路56は、第2の開口52から延びる部分である。別の表現によれば、第2の開口52は、第2の通路56の、第3の面27aで開口する部分である。第2の通路56はそれぞれ、少なくとも一つの第1の通路55に接続される。
The
図3に示すように、通路50Aの第1の開口51は、円環状に形成される。図4に示すように、通路50Aの第1の通路55は、Z軸に沿う方向に延び、且つ第1の開口51に近づくに従って内径が拡大する、円筒状に形成される。言い換えると、通路50Aの第1の通路55の断面積は、第1の開口51に近づくに従って縮小する。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態において、通路50の第1の通路55の断面積は、当該第1の通路55が延びる方向と直交する平面における断面積である。例えば、通路50Aの第1の通路55の断面積は、X‐Y平面における断面積である。
In the present embodiment, the cross-sectional area of the
図4は、X‐Z平面におけるシャワープレート27の断面を示す。図4のようにY軸に沿う方向に平面視した場合における、第1の通路55の延びる方向は、例えば次のように示される。なお、Y軸に沿う方向は、シャワープレート27の第4の面27bが向く方向であり、且つシャワープレート27とウェハWが並べられた方向であるZ軸に沿う方向と直交する。
FIG. 4 shows a cross section of the
まず、Z軸に沿う方向における一地点において、X軸に沿う方向における第1の通路55の両端の中間点が得られる。当該中間点を、Z軸に沿う方向における複数の地点で得て、複数の中間点を結ぶことで、第1の通路55の中心軸が得られる。第1の通路55の中心軸が延びる方向が、本実施形態における第1の通路55が延びる方向である。
First, at one point in the direction along the Z axis, an intermediate point between both ends of the
上述のように求められた通路50Aの第1の通路55が延びる方向は、Z軸と斜めに交差する。通路50Aの第1の通路55が延びる方向は、第4の面27bから遠ざかるに従って、当該通路50Aに隣接する他の通路50にX‐Y平面(略水平方向)において近づく方向である。
The direction in which the
通路50Aの第2の開口52は、円環状に形成される。通路50Aの第2の通路56は、Z軸に沿う方向に延びる円筒状に形成される。通路50Aの第2の通路56の断面積は、略一定である。
The
本実施形態において、通路50の第2の通路56の断面積は、当該第2の通路56が延びる方向と直交する平面における断面積である。例えば、通路50Aの第2の通路56の断面積は、X‐Y平面における断面積である。
In the present embodiment, the cross-sectional area of the
第2の通路56の断面積は、第1の通路55の最小の断面積よりも広い。例えば、第2の開口52における第2の通路56の断面積は、第1の開口51における第1の通路55の断面積よりも広い。言い換えると、第2の開口52の断面積は、第1の開口51の断面積よりも広い。
The cross-sectional area of the
通路50Aは、シャワープレート27に設けられた内周面61と、内柱62とによって形成される。内周面61は、Z軸に沿う方向に延びる円筒状の面であり、第1の通路55の外径を規定し、且つ第2の通路56の外径を規定する。内柱62は、内周面61から離間した位置で内周面61に囲まれ、第1の通路55の内径を規定し、且つ第2の通路56の内径を規定する。
The passage 50 </ b> A is formed by an inner
内柱62は、シャワープレート27の一部であり、シャワープレート27の他の部分と一体に成形される。なお、内柱62は、シャワープレート27の他の部分と別に成形された部品であっても良い。内柱62は、錐部62aと、柱部62bとを有する。
The
錐部62aは、第1の開口51に近づくに従って径が拡大する円錐状に形成され、第1の通路55の内径を規定する。錐部62aの底面は、シャワープレート27の第4の面27bの一部を形成する。第1の通路55は、錐部62aと内周面61との間に形成される。柱部62bは、錐部62aの頂部からZ軸に沿う方向に延びる円柱状に形成され、第2の通路56の内径を規定する。第2の通路56は、柱部62bと内周面61との間に形成される。柱部62bは、例えば梁を介してシャワープレート27の第3の面27aに支持される。
The
図5に示すように、通路50Bは、四つの第1の開口51を含む。言い換えると、通路50Bの第2の通路56は、四つの第1の通路55に接続される。第2の通路56が接続される第1の通路55の数は、これに限らない。通路50Bの第1の開口51はそれぞれ、円弧状に形成される。四つの円弧状の第1の開口51は、周方向に互いに離間して配置され、全体として略円環形状を呈する。
As shown in FIG. 5, the passage 50 </ b> B includes four
図6に示すように、通路50Bの第1の通路55はそれぞれ、Z軸と斜めに交差する方向に延びる。通路50Bの第1の通路55が延びる方向は、第4の面27bから遠ざかるに従って、当該通路50Bに隣接する他の通路50にX‐Y平面(略水平方向)において近づく方向である。通路50Bの第1の通路55の断面積は、第1の開口51に近づくに従って縮小する。
As shown in FIG. 6, each of the
通路50Bの第2の開口52は、円状に形成される。通路50Bの第2の通路56は、Z軸に沿う方向に延びる円柱状に形成される。通路50Bの第2の通路56の断面積は、略一定である。
The
第2の通路56の断面積は、四つの第1の通路55の最小の断面積の合計よりも広い。例えば、第2の開口52における第2の通路56の断面積は、第1の開口51における四つの第1の通路55の断面積の合計よりも広い。言い換えると、第2の開口52の断面積は、四つの第1の開口51の断面積の合計よりも広い。
The cross-sectional area of the
通路50Bは、シャワープレート27に設けられた内周面61と、底壁64とによって形成される。底壁64の底面は、シャワープレート27の第4の面27bの一部を形成する。通路50Bを形成する底壁64は、内板64aと、四つの接続部64bとを有する。
The passage 50 </ b> B is formed by an inner
底壁64は、シャワープレート27の一部であり、シャワープレート27の他の部分と一体に成形される。なお、底壁64は、シャワープレート27の他の部分と別に成形された部品であっても良い。
The
図5に示すように、内板64aは、略円盤状に形成され、内周面61から離間した位置で内周面61に囲まれる。四つの接続部64bは、内板64aの外周面から放射状に突出し、内板64aと内周面61とを接続する。
As shown in FIG. 5, the
通路50Bの四つの第1の通路55はそれぞれ、内周面61と、内板64aの外周面と、二つの接続部64bとの間に形成される。通路50Bの第2の通路56は、内周面61の内側に形成される。
Each of the four
図7に示すように、通路50Cは、四つの第1の開口51を含む。言い換えると、通路50Cの第2の通路56は、四つの第1の通路55に接続される。通路50Cの第1の開口51はそれぞれ、円状に形成される。四つの円状の第1の開口51は、周方向に互いに離間して配置される。
As illustrated in FIG. 7, the passage 50 </ b> C includes four
図8に示すように、通路50Cの第1の通路55はそれぞれ、Z軸と斜めに交差する方向に延びる。通路50Cの第1の通路55が延びる方向は、第4の面27bから遠ざかるに従って、当該通路50Cに隣接する他の通路50にX‐Y平面(略水平方向)において近づく方向である。通路50Cの第1の通路55の断面積は、略一定である。
As shown in FIG. 8, each of the
通路50Cの第2の開口52は、円状に形成される。通路50Cの第2の通路56は、Z軸に沿う方向に延びる円柱状に形成される。通路50Cの第2の通路56の断面積は、略一定である。
The
第2の通路56の断面積は、四つの第1の通路55の断面積の合計よりも広い。例えば、第2の開口52における第2の通路56の断面積は、第1の開口51における四つの第1の通路55の断面積の合計よりも広い。言い換えると、第2の開口52の断面積は、四つの第1の開口51の断面積の合計よりも広い。
The cross-sectional area of the
図8に示すように、通路50Cの第2の通路56は、底56aを有する穴である。通路50Cの四つの第1の通路55は、第2の通路56の底56aと、シャワープレート27の第4の面27bに開口する第1の開口51と、を接続する。
As shown in FIG. 8, the
図2に示すように、例えば、シャワープレート27の中心部に、複数の通路50Aが設けられる。複数の通路50Bは、複数の通路50Aを囲むように配置される。さらに、複数の通路50Cは、複数の通路50A及び複数の通路50Bを囲むように配置される。なお、複数の通路50A,50B,50Cは、図2と異なる位置に配置されても良い。
As shown in FIG. 2, for example, a plurality of passages 50 </ b> A are provided in the center of the
図3乃至図8に示すように、通路50Aの形状と、通路50Bの形状と、通路50Cの形状とは互いに異なる。言い換えると、複数の通路50のうち一つの形状が、複数の通路50のうち他の一つの形状と異なる。なお、複数の通路50は、複数の通路50A、複数の通路50B、又は複数の通路50Cのみを有しても良い。さらに、通路50Aの第1の通路55の長さと、通路50Bの第1の通路55の長さと、通路50Cの第1の通路55の長さとは互いに異なる。
As shown in FIGS. 3 to 8, the shape of the passage 50A, the shape of the passage 50B, and the shape of the passage 50C are different from each other. In other words, one shape of the plurality of passages 50 is different from the other shape of the plurality of passages 50. The plurality of passages 50 may include only a plurality of passages 50A, a plurality of passages 50B, or a plurality of passages 50C. Furthermore, the length of the
以上のように構成されたシャワープレート27の複数の通路50に、図1のポンプ13は、ガスGを供給する。ポンプ13は、供給口31、拡散室35、及び拡散板26の複数の孔37を通じて、供給室39にガスGを供給する。供給室39のガスGは、複数の通路50の第2の通路56に供給される。
The
シャワープレート27は、ポンプ13から複数の通路50に供給されたガスGを、複数の通路50の第1の通路55から、シャワープレート27の第4の面27bと、ステージ25の支持部25aに支持されたウェハWと、の間の空間Sに排出する。以下、第1の通路55から排出されるガスGについて詳しく説明する。
The
図3及び図4に示すように、複数の通路50Aのそれぞれの第1の開口51が向く方向は、他の複数の通路50のうち少なくとも一つの第1の開口51が向く方向と、交差する。言い換えると、複数の通路50Aのそれぞれの第1の開口51が向く方向は、他の複数の通路50のうち少なくとも一つの第1の開口51が向く方向と、一点で重なる。第1の開口51は、第1の通路の外面に開口する部分の一例である。第1の開口51が向く方向は、第1の通路が外面に向かって開口する方向の一例である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the direction in which each
第1の開口51が向く方向は、第1の開口51(第4の面27b)における、第1の通路55が向く方向である。別の表現によれば、第1の開口51が向く方向は、第1の通路55が第4の面27bに向かって開口する方向である。すなわち、上述のように得られた第1の通路55が延びる方向を、第1の開口51(第4の面27b)から直線状に延長した方向である。
The direction in which the
ガスGは、上記の複数の通路50Aの第1の通路55のそれぞれから、他の複数の通路50の第1の通路55のうち少なくとも一つから排出されるガスGに当たる方向に排出される。例えば、一つの通路50Aの第1の通路55は、当該通路50Aに隣接する他の通路50Aの第1の通路55から排出されるガスGに当たる方向に、ガスGを排出する。なお、通路50Aの第1の通路55は、当該通路50Aに隣接する通路50よりも遠い他の通路50の第1の通路55から排出されるガスGに当たる方向に、ガスGを排出しても良い。
The gas G is discharged from each of the
図5及び図6に示すように、複数の通路50Bのそれぞれの第1の開口51が向く方向は、他の複数の通路50のうち少なくとも一つの第1の開口51が向く方向と、交差する。言い換えると、複数の通路50Bのそれぞれの第1の開口51が向く方向は、他の複数の通路50のうち少なくとも一つの第1の開口51が向く方向と、一点で重なる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the direction in which each
ガスGは、上記の複数の通路50Bの第1の通路55のそれぞれから、他の複数の通路50の第1の通路55のうち少なくとも一つから排出されるガスGに当たる方向に排出される。例えば、一つの通路50Bの第1の通路55は、当該通路50Bに隣接する他の通路50Bの第1の通路55から排出されるガスGに当たる方向に、ガスGを排出する。なお、通路50Bの第1の通路55は、当該通路50Bに隣接する通路50よりも遠い他の通路50の第1の通路55から排出されるガスGに当たる方向に、ガスGを排出しても良い。
The gas G is discharged from each of the
図7及び図8に示すように、複数の通路50Cのそれぞれの第1の開口51が向く方向は、他の複数の通路50のうち少なくとも一つの第1の開口51が向く方向と、交差する。言い換えると、複数の通路50Cのそれぞれの第1の開口51が向く方向は、他の複数の通路50のうち少なくとも一つの第1の開口51が向く方向と、一点で重なる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the direction in which each
ガスGは、上記の複数の通路50Cの第1の通路55のそれぞれから、他の複数の通路50の第1の通路55のうち少なくとも一つから排出されるガスGに当たる方向に排出される。例えば、一つの通路50Cの第1の通路55は、当該通路50Cに隣接する他の通路50Cの第1の通路55から排出されるガスGに当たる方向に、ガスGを排出する。なお、通路50Cの第1の通路55は、当該通路50Cに隣接する通路50よりも遠い他の通路50の第1の通路55から排出されるガスGに当たる方向に、ガスGを排出しても良い。
The gas G is discharged from each of the
シャワープレート27は、複数の通路50の第1の通路55のそれぞれから排出されたガスGを、ガスGがウェハWに到達する前に、他の複数の通路50の第1の通路55のうち少なくとも一つから排出されるガスGに当てる。言い換えると、一つの第1の通路55から排出されたガスGと、少なくとも一つの他の第1の通路55から排出されたガスGとは、シャワープレート27の第4の面27bとウェハWとの間で互いに衝突する。
The
複数の第1の通路55から排出されたガスGが互いに衝突すると、当該ガスGの進行方向が分散する。衝突した後のガスGの流速は、第1の通路55から排出されるときのガスGの流速よりも遅い。衝突した後のガスGは、ウェハWに到達し、ウェハWの表面に膜を生成する。なお、半導体製造装置10がプラズマCVD装置である場合、ガスGは、空間Sにおいてプラズマ化される。
When the gases G discharged from the plurality of
ガスGが互いに衝突することで、ウェハWの表面上において、当該ウェハWの表面に到達するガスGの流速及び流量は大よそ均一になる。このため、ウェハWの表面で化学反応するガスGの量は大よそ均一になり、ウェハWの表面に生成される膜の厚さも大よそ均一となる。 As the gases G collide with each other, the flow velocity and flow rate of the gas G reaching the surface of the wafer W are approximately uniform on the surface of the wafer W. For this reason, the amount of the gas G that chemically reacts on the surface of the wafer W is approximately uniform, and the thickness of the film generated on the surface of the wafer W is also approximately uniform.
例えば、通路50A,50B,50Cにおける第1の通路55の長さや、通路50A,50B,50Cの配置は、ウェハWの表面に生成される膜の厚さがより均一になるよう設定される。例えば、ハーゲン・ポアズイユ式より、第1の通路55の長さが長いほど、第1の通路55のコンダクタンスが低く且つ圧力抵抗が高い。このため、第1の通路55の長さが調整されることで、当該第1の通路55の近傍におけるガスGの流量が調整される。
For example, the length of the
本実施形態において、シャワープレート27は、例えば、3Dプリンタによって積層造形される。このため、シャワープレート27は一体物として成形される。なお、シャワープレート27は、他の方法で成形されても良い。
In the present embodiment, the
以上説明された第1の実施形態に係る半導体製造装置10において、複数の第1の通路55のそれぞれの第1の開口51が向く方向は、他の複数の第1の通路55のうち少なくとも一つの第1の開口51が向く方向と少なくとも一点で重なる。例えば、複数の第1の通路55のそれぞれの第1の開口51が向く方向と、他の複数の第1の通路55のうち少なくとも一つの第1の開口51が向く方向と、が互いに交差する。また、複数の第1の通路55からガスGが排出されるとき、ガスGが、複数の第1の通路55のそれぞれから、他の複数の第1の通路55のうち少なくとも一つから排出されるガスGに当たる方向に排出される。複数の第1の通路55から排出されたガスGは互いに衝突し、当該ガスGの進行方向が分散する。これにより、ガスGが排出される空間Sにおける、ガスGの分布がより均一になる。従って、例えばシャワープレート27がCVDの原料ガスであるガスGを排出する場合、ウェハWに形成される膜の厚さが不均一になって膜の厚さにムラが生じることが抑制される。このように、ウェハWに形成される膜の厚さがより均一になるように、複数の第1の通路55の第1の開口51が向く方向が独立して(個別に)設定される。
In the
一般的に、ウェハWに形成される膜の厚さを均一にするために、ウェハWとシャワープレート27との間の距離を大きくすることが行われる。この場合、大きい空間Sに多くのガスGが供給されることになる。従って、チャンバ21でガスGを供給及び排出するための時間に係るガスGの置換効率と、ウェハWに形成される膜の厚さに対するガスGの量に係るガスGの利用効率と、が低下する。一方、本実施形態によれば、ウェハWとシャワープレート27との間の距離を小さくすることができ、ガスGの置換効率及び利用効率の低下が抑制される。
Generally, in order to make the thickness of the film formed on the wafer W uniform, the distance between the wafer W and the
複数の第2の通路56のそれぞれの断面積は、当該第2の通路56に接続された第1の通路55の断面積の合計よりも広い。これにより、第1の通路55における圧力抵抗が高く且つコンダクタンスが低くなり、複数の第1の通路55からより均一にガスGが排出される。従って、例えばシャワープレート27がCVDの原料ガスであるガスGを排出する場合、ウェハWに形成される膜の厚さが不均一になることが抑制される。
The cross-sectional area of each of the plurality of
複数の第2の通路56はそれぞれ、複数の第1の通路55のうち少なくとも二つに接続される。これにより、第1の通路55の数が、第2の通路56の数よりも多くなる。すなわち、ガスGが多くの位置から排出され、例えばシャワープレート27がCVDの原料ガスであるガスGを排出する場合、ウェハWに形成される膜の厚さが不均一になることが抑制される。
Each of the plurality of
複数の第1の通路55のうち一つの形状が、複数の第1の通路55のうち他の一つの形状と異なる。これにより、例えば、化学機械研磨(CMP)のような前後工程を含む種々の条件に応じたコンダクタンス及び圧力抵抗を有するように、第1の通路55のそれぞれの形状が設定される。従って、例えばシャワープレート27がCVDの原料ガスであるガスGを排出する場合、ウェハWに形成される膜の厚さが不均一になることが抑制される。
One shape of the plurality of
複数の第1の通路55のうち一つの長さは、複数の第1の通路55のうち他の一つの長さと異なる。これにより、例えば、前後工程のような種々の条件に応じたコンダクタンス及び圧力抵抗を有するように、第1の通路55のそれぞれの長さが設定される。従って、例えばシャワープレート27がCVDの原料ガスであるガスGを排出する場合、ウェハWに形成される膜の厚さが不均一になることが抑制される。
The length of one of the plurality of
シャワープレート27は、複数の第1の通路55のそれぞれから排出されたガスGを、当該ガスGがウェハWに到達する前に、他の複数の第1の通路55のうち少なくとも一つから排出されるガスGに当てるよう構成される。これにより、第1の通路55から排出されたガスGが直接的にウェハWに当たることが抑制される。従って、例えばシャワープレート27がCVDの原料ガスであるガスGを排出する場合、ウェハWに形成される膜の厚さが不均一になることが抑制される。
The
以下に、第2の実施形態について、図9及び図10を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。 Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10. In the following description of the plurality of embodiments, components having the same functions as the components already described are denoted by the same reference numerals as those described above, and further description may be omitted. . In addition, a plurality of components to which the same reference numerals are attached do not necessarily have the same functions and properties, and may have different functions and properties according to each embodiment.
図9は、第2の実施形態に係る通路50Cを示すシャワープレート27の平面図である。図10は、第2の実施形態の通路50Cを示すシャワープレート27の断面図である。図9及び図10に示すように、シャワープレート27の第4の面27bに複数の溝71が設けられる。溝71は、第4の面27bから窪み、底を有する。
FIG. 9 is a plan view of the
溝71は、第4の面27bに開口する複数の第1の通路55のうち少なくとも二つの間で延びる。例えば、溝71は、一つの通路50Cの一つの第1の通路55と、当該一つの通路50Cに隣接する他の通路50Cの一つの第1の通路55と、の間で延びる。
The
通路50Cの第1の通路55から排出されたガスGは基本的に、当該第1の通路55の第1の開口51が向く方向に排出される。さらに、通路50Cの第1の通路55から排出されたガスGの一部は、溝71に沿う方向に流れる。
The gas G discharged from the
溝71によって接続された二つの通路50Cの第1の通路55から、ガスGが排出される。当該ガスGは、溝71に沿って流れ、互いに衝突する。このように、ガスGは、溝71の内部及び溝71の近傍において互いに衝突する。溝71の内部及び溝71の近傍は、空間Sの一部である。
The gas G is discharged from the
以上説明された第2の実施形態の半導体製造装置10において、第4の面27bに設けられた溝71が、第4の面27bに開口する複数の第1の通路55のうち少なくとも二つの間で延びる。これにより、第1の通路55から排出されたガスGが、溝71に沿って流れ、他の第1の通路55から排出されたガスGと衝突しやすくなる。
In the
以下に、第3の実施形態について、図11及び図12を参照して説明する。図11は、第3の実施形態に係る通路50Dを示すシャワープレート27の平面図である。図12は、第3の実施形態の通路50Dを示すシャワープレート27の断面図である。
The third embodiment will be described below with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is a plan view of the
図11及び図12に示すように、複数の通路50は、複数の通路50Dを含む。複数の通路50は、第1の実施形態の通路50A,50B,50Cのうち少なくとも一つを有しても良いし、通路50Dのみを有しても良い。 As shown in FIGS. 11 and 12, the plurality of passages 50 include a plurality of passages 50D. The plurality of passages 50 may include at least one of the passages 50A, 50B, and 50C of the first embodiment, or may include only the passage 50D.
シャワープレート27は、複数の凸部81を有する。複数の凸部81はそれぞれ、シャワープレート27の第4の面27bから突出する。複数の凸部81は、互いに離間して配置される。複数の凸部81はそれぞれ、周壁82と、端壁83とを有する。
The
周壁82は、Z軸に沿う方向に延びる円筒状に形成される。周壁82は、多角形の筒状のような他の形状に形成されても良い。周壁82のZ軸に沿う正方向の端部は、第4の面27bに接続される。
The
周壁82は、外周面82aを有する。外周面82aは、Z軸と直交する方向に向く円筒形の外面である。外周面82aは、空間Sに面し、シャワープレート27の外面の一部を形成する。すなわち、外周面82aは、外面の一例である。
The
端壁83は、周壁82のZ軸に沿う負方向の端部を塞ぐ。端壁83は、底面83aを有する。底面83aは、Z軸に沿う負方向に向く略平坦な面である。底面83aは、空間Sに面し、シャワープレート27の外面の一部を形成する。すなわち、底面83aは、外面の一例である。このように、凸部81の外周面82a及び底面83aは、シャワープレート27の外面の一部を形成する。
The
周壁82の外周面82aに、通路50Dの四つの第1の通路55が開口する。言い換えると、四つの第1の開口51が、周壁82の外周面82aに設けられる。第1の通路55は、Z軸と直交する方向(略水平方向)に延びる。第1の通路55の第1の開口51は、Z軸と直交する方向に向く。なお、第1の開口51は、他の方向に向いても良い。通路50Dの第1の開口51が向く方向は、第1の通路55が外周面82aに向かって開口する方向である。
Four
通路50Dの第2の開口52は、円状に形成される。通路50Dの第2の通路56は、Z軸に沿う方向に延びる円柱状に形成される。通路50Dの第2の通路56の断面積は、略一定である。
The
通路50Dは、第3の通路85を有する。第3の通路85は、周壁82と端壁83とに囲まれる。言い換えると、第3の通路85は、周壁82の内面と端壁83の内面とによって形成される。
The passage 50 </ b> D has a
外周面82aに開口する四つの第1の通路55は、第3の通路85に接続される。第3の面27aに開口する第2の通路56も、第3の通路85に接続される。第3の通路85は、四つの第1の通路55と、第2の通路56との間に介在する。
The four
第3の通路85は、Z軸に沿う方向に延びる円柱状に形成される。円柱状の第3の通路85の周面部分に四つの第1の通路55が接続され、第3の通路85の端面部分に第2の通路56が接続される。第3の通路85の断面積は、略一定であり、第2の通路56の断面積よりも小さい。なお、第3の通路85は他の形状を有しても良い。
The
第3の通路85の断面積は、四つの第1の通路55の最小の断面積の合計よりも広い。例えば、第2の通路56と第3の通路85との接続部分における第3の通路85の断面積は、第1の開口51における四つの第1の通路55の断面積の合計よりも広い。
The cross-sectional area of the
周壁82の外周面82aに開口する四つの第1の通路55のうち一つは、他の周壁82の外周面82aに開口する四つの第1の通路55のうち一つに向く。言い換えると、二つの第1の通路55の第1の開口51が互いに向かい合う。このため、複数の第1の通路55のそれぞれが向く方向は、他の複数の第1の通路55のうち一つが向く方向と重なる。
One of the four
互いに向かい合う二つの通路50Dの第1の通路55から、ガスGが排出される。当該ガスGは、二つの凸部81の間で互いに衝突する。二つの凸部81の間は、空間Sの一部である。
The gas G is discharged from the
以上説明された第3の実施形態の半導体製造装置10において、複数の第1の通路55が、複数の凸部81の周壁82に開口する。これにより、例えばシャワープレート27がCVDの原料ガスであるガスGを排出する場合、複数の第1の通路55から排出されるガスG同士が、ウェハWに到達する前に、より確実に衝突する。従って、ウェハWに形成される膜の厚さが不均一になることが抑制される。
In the
周壁82に開口する複数の第1の通路55のうち一つは、他の周壁82に開口する複数の第1の通路55のうち一つに向く。言い換えると、二つの第1の通路55が向かい合う。これにより、例えばシャワープレート27がCVDの原料ガスであるガスGを排出する場合、複数の第1の通路55から排出されるガスG同士が、ウェハWに到達する前に、より確実に衝突する。従って、ウェハWに形成される膜の厚さが不均一になることが抑制される。
One of the plurality of
第3の実施形態において、端壁83の底面83aに、通路50Dの第1の通路55がさらに開口しても良い。言い換えると、複数の第1の開口51が、周壁82の外周面82aと、端壁83の底面83aとに設けられても良い。この場合、複数の第1の通路55のうち少なくとも一つは、端壁83に設けられ、Z軸に沿う方向又はZ軸と斜めに交差する方向に延びる。
In the third embodiment, the
端壁83の底面83aに形成された第1の開口51は、Z軸に沿う方向又はZ軸と斜めに交差する方向に向く。なお、底面83aに形成される第1の開口51は、他の方向に向いても良い。底面83aに形成された第1の開口51が向く方向は、端壁83に設けられる第1の通路55が底面83aに向かって開口する方向である。
The
端壁83に第1の通路55が設けられることで、端壁83の下にもガスGが供給され、ウェハWに形成される膜の厚さが不均一になることが抑制される。さらに、端壁83の底面83aに形成された第1の開口51の断面積の合計は、例えば、周壁82の外周面82aに形成された第1の開口51の断面積の合計よりも小さい。これにより、直接的にウェハWに向かって流出するガスGの量が低減され、ウェハWに形成される膜の厚さが不均一になることが抑制される。
By providing the
以下に、第4の実施形態について、図13を参照して説明する。図13は、第4の実施形態に係る通路50Eを示すシャワープレート27の断面図である。図13に示すように、複数の通路50は、複数の通路50Eを含む。複数の通路50は、第1乃至第3の実施形態の通路50A,50B,50C,50Dのうち少なくとも一つを有しても良いし、通路50Eのみを有しても良い。通路50Eの第1の通路55は、螺旋状に延びる。言い換えると、通路50Eの第1の通路55は、曲線状に延びる。
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a cross-sectional view of the
一つの通路50Eの第1の通路55の長さは、他の一つの通路50Eの第1の通路55の長さと異なる。例えば、一つの螺旋状の第1の通路55の巻数は、他の螺旋状の第1の通路55の巻数と異なる。通路50Eの第1の通路55の断面積は、略一定である。
The length of the
複数の通路50Eのそれぞれの第1の開口51が向く方向は、他の複数の通路50のうち少なくとも一つの第1の開口51が向く方向と、交差する。言い換えると、複数の通路50Eのそれぞれの第1の開口51が向く方向は、他の複数の通路50のうち少なくとも一つの第1の開口51が向く方向と、一点で重なる。第1の開口51は、第1の通路の外面に開口する部分の一例である。
The direction in which each
第1の開口51が向く方向は、第1の開口51(第4の面27b)における、第1の通路55が向く方向である。すなわち、上述のように得られた第1の通路55が延びる方向を、第1の開口51(第4の面27b)から直線状に延長した方向である。
The direction in which the
通路50Eの第1の通路55はそれぞれ、螺旋状に延びるため、Z軸と斜めに交差する方向に延びる。第1の開口51よりも第2の開口52に近い位置において、通路50Eの第1の通路55が延びる方向を直線状に延長しても、他の通路50の第1の開口51が向く方向と一点で重なるとは限らない。しかし、第1の開口51において、通路50Eの第1の通路55が延びる方向を直線状に延長すれば、他の通路50の第1の開口51が向く方向と一点で重なる。従って、通路50Eの第1の通路55から排出されたガスGと、少なくとも一つの他の第1の通路55から排出されたガスGとは、シャワープレート27の第4の面27bとウェハWとの間で互いに衝突する。
Since each of the
以上説明された第4の実施形態の半導体製造装置10において、複数の第1の通路55のうち少なくとも一つは、螺旋状に延びる。これにより、シャワープレート27の厚さが一定であったとしても、複数の第1の通路55のうち一つの長さを、複数の第1の通路55のうち他の一つの長さと異なるように容易に設定できる。従って、例えば、前後工程のような種々の条件に応じたコンダクタンス及び圧力抵抗を有するように、各第1の通路55の形状を容易に設定できる。
In the
上述の複数の実施形態において、拡散板26の孔37を通過したガスGが、シャワープレート27の複数の通路50から空間Sに排出される。半導体製造装置10はこれに限らず、拡散板26を有さなくても良い。例えば、シャワープレート27の内部に、供給口31と複数の通路50とを接続し、且つガスGを複数の通路50に分配する、流路が形成されても良い。
In the plurality of embodiments described above, the gas G that has passed through the
以上説明された少なくとも一つの実施形態によれば、流体が、複数の第1の通路のそれぞれから、他の複数の第1の通路のうち少なくとも一つから排出される流体に当たる方向に排出される。これにより、流体が排出される空間における、流体の分布がより均一になる。 According to at least one embodiment described above, the fluid is discharged from each of the plurality of first passages in a direction corresponding to the fluid discharged from at least one of the plurality of other first passages. . Thereby, the distribution of the fluid in the space where the fluid is discharged becomes more uniform.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…半導体製造装置、13…ポンプ、25…ステージ、25a…支持部、27…シャワープレート、27a…第3の面、27b…第4の面、50,50A,50B,50C,50D,50E…通路、51…第1の開口、52…第2の開口、55…第1の通路、56…第2の通路、71…溝、81…凸部、82…周壁、83…端壁、W…ウェハ、G…ガス、S…空間。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
を具備する流路構造。 A plurality of first passages having an outer surface and opening to the outer surface are provided, and when fluid is discharged from the plurality of first passages, the fluid is discharged from each of the plurality of first passages, A member that is discharged in a direction that hits the fluid discharged from at least one of the plurality of other first passages;
A flow path structure comprising:
を具備する流路構造。 A plurality of first passages having an outer surface and opening to the outer surface are provided, and a direction in which the plurality of first passages open toward the outer surface is at least one of the other first passages A member that overlaps at least one point with the direction in which one opens toward the outer surface;
A flow path structure comprising:
前記溝は、前記外面に開口する前記複数の第1の通路のうち少なくとも二つの間で延びる、
請求項1又は請求項2の流路構造。 A groove is provided on the outer surface;
The groove extends between at least two of the plurality of first passages that open to the outer surface.
The channel structure according to claim 1 or 2.
前記複数の凸部は、複数の前記第1の通路が開口する筒状の周壁と、前記周壁の端部を塞ぐ端壁とを含む、
請求項1又は請求項2の流路構造。 The member has a plurality of convex portions forming a part of the outer surface,
The plurality of convex portions include a cylindrical peripheral wall in which the plurality of first passages are open, and an end wall that closes an end of the peripheral wall.
The channel structure according to claim 1 or 2.
前記複数の第2の通路はそれぞれ、前記複数の第1の通路のうち少なくとも一つに接続され、
前記複数の第2の通路のそれぞれの断面積は、一つの前記第2の通路に接続された前記第1の通路の前記外面に形成されている開口の断面積の合計よりも広い、
請求項1又は請求項2の流路構造。 The member has a surface located on the opposite side of the outer surface, and a plurality of second passages opened in the surface are provided,
Each of the plurality of second passages is connected to at least one of the plurality of first passages;
The cross-sectional area of each of the plurality of second passages is wider than the sum of the cross-sectional areas of the openings formed in the outer surface of the first passage connected to one second passage.
The channel structure according to claim 1 or 2.
前記外面から空間を介して離間した位置に物体を支持するよう構成された物体支持部と、
前記複数の第1の通路に流体を供給するよう構成された流体供給部と、
をさらに具備し、
前記流路構造は、前記流体供給部から前記複数の第1の通路に供給された前記流体を、前記複数の第1の通路から前記外面と前記物体との間の前記空間に排出するよう構成された、
処理装置。 A flow path structure according to any one of claims 1 to 10,
An object support portion configured to support an object at a position spaced from the outer surface via a space;
A fluid supply configured to supply fluid to the plurality of first passages;
Further comprising
The flow path structure is configured to discharge the fluid supplied from the fluid supply unit to the plurality of first passages from the plurality of first passages to the space between the outer surface and the object. Was
Processing equipment.
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