JP2018095901A - 基板処理装置 - Google Patents

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宗仁 加賀谷
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歩太 鈴木
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康介 山本
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Takeshi Moriya
剛 守屋
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Kazuyoshi Matsuzaki
和愛 松崎
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Abstract

【課題】基板を面内で均一に処理する。
【解決手段】成膜装置１は、処理容器１０内において、載置する載置台１１とガス供給部３０とが対向するように設けられ、ガス供給部３０の一端の導入ポートから導入された処理ガスを他端のガス供給孔３１ａからウェハＷに供給する。ガス供給部３０は、中央領域Ｒ１と、中央領域Ｒ１を囲う、ガス供給部３０の中心軸Ｑを中心とする平面視環状の外周領域Ｒ２、Ｒ３と、を有し、中央領域Ｒ１と外周領域Ｒ２、Ｒ３の領域毎に、複数のガス供給孔３１ａと導入ポートが設けられ、外周領域Ｒ２、Ｒ３に対する導入ポートは、中心軸Ｑを中心とする平面視環状に形成され、外周領域Ｒ２、Ｒ３に対する導入ポートから外周領域Ｒ２、Ｒ３に対する複数のガス供給孔３１ａに、領域毎にガス供給条件が調整された処理ガスを、中心軸Ｑを中心とした周方向に連続的に且つ外側に向けて供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハ等の基板に対して成膜処理等の処理を行う基板処理装置に関する。
半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハ等の基板に対して成膜処理等の処理が行われる。成膜方法としては、例えばＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法があり、ＡＬＤ法により成膜する成膜装置では、成膜対象の基板を加熱しつつ、反応室内への前駆体の供給、反応室内のパージというサイクルを繰り返すことで、原子層を一層ずつ堆積し、所望の膜を基板上に形成する。
成膜装置では、基板が載置される載置台と、載置台に載置された基板に処理ガスを供給するガス供給部とが処理容器内において対向しており、ガス供給部からはシャワー状に処理ガスが供給される（特許文献１参照）。
上述のガス供給部は、ガスシャワーヘッド等と呼ばれ、処理ガスの導入ポートと、最下部に形成されたガス供給孔と、を有する。また、ガスシャワーヘッドは、導入ポートとガス供給孔との間に、ガスを水平方向に拡散させるための拡散空間を有する。
特許文献１のガスシャワーヘッドは、拡散空間が３つに分割され、互いに隣接する拡散空間は隔壁により隔てられており、拡散空間それぞれに対してガス供給孔が設けられている。このガスシャワーヘッドは、各拡散空間に供給する処理ガスの供給量を個別に調節することによって、基板に対する処理ガスの供給量を制御し、均一の厚さに成膜できるものである。
なお、特許文献１のガスシャワーヘッドは、中央の拡散空間は平面視円板状に形成され、最も外側の拡散空間は平面視環状に形成され、両拡散空間の間に位置する中間の拡散空間も平面視環状に形成されている。また、このガスシャワーヘッドでは、図１０（Ａ）に示すように、平面視環状の拡散空間Ｓと平面視で重なる位置に、平面視円状の処理ガスの導入ポートＰが複数形成されている。
米国特許出願公開第２００９／０２１８３１７号公報
しかし、平面視環状の拡散空間Ｓと平面視で重なる位置に導入ポートＰが形成されていると、拡散空間Ｓの外周部分の一部において処理ガスの濃度が薄くなる領域Ｒが生じてしまう。言い換えると、拡散空間Ｓ内において、処理ガスの濃度が周方向で不均一となる。拡散空間Ｓの鉛直方向の厚さを小さくすることにより、図１０（Ｂ）に示すように、上記領域Ｒの面積を減少させることができるが、無くすことは困難である。このように拡散空間Ｓの外周部分の一部において処理ガスの濃度が薄くなる領域Ｒが存在すると、該領域Ｒの直下の基板上の空間における処理ガスの濃度が他の部分に比べて薄くなってしまう。
また、平面視環状の拡散空間Ｓと平面視で重なる位置に導入ポートＰが形成されていると、導入ポートＰの直下の基板上の空間における処理ガスの濃度が他の部分に比べて高くなってしまう。
したがって、特許文献１のガスシャワーヘッドのように、平面視環状の拡散空間Ｓと平面視で重なる位置に導入ポートＰが形成されていると、所望の膜厚の膜を均一に形成することは困難である、
また、特許文献１のガスシャワーヘッドを基板のエッチング処理装置に用いた場合、上述と同様の理由により、所望の厚さのエッチングを均一に行うことは困難である。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、基板を面内で均一に処理することを目的とする。
前記の目的を達成するため、処理容器内において、基板を載置する載置台と、前記基板を処理するための処理ガスを供給するガス供給部とが、対向するように設けられ、前記ガス供給部の前記載置台とは反対側の端部に形成された導入ポートから導入された前記処理ガスを、前記載置台側の端部に形成されたガス供給孔から前記基板に供給する基板処理装置であって、前記ガス供給部は、前記基板の中央部に対向する中央領域と、該中央領域を囲う、当該ガス供給部の中心軸を中心とする平面視環状の１または複数の外周領域と、を有し、前記中央領域と前記１または複数の外周領域の領域毎に、複数の前記ガス供給孔と前記導入ポートが設けられ、前記１または複数の外周領域に対する前記導入ポートは、前記中心軸を中心とする平面視環状に形成され、前記外周領域に対する前記導入ポートから前記外周領域に対する前記複数のガス供給孔に、前記領域毎にガス供給条件が調整された前記処理ガスを、前記中心軸を中心とした周方向に連続的に且つ外側に向けて供給することを特徴としている。
前記ガス供給部は、前記外周領域に対する前記導入ポートから前記外周領域に対する前記複数のガス供給孔に前記処理ガスを供給するガス供給路を有し、該ガス供給路は、前記中心軸を中心とする平面視環状に形成されていることが好ましい。
前記ガス供給路は、前記中心軸を中心とする円環筒状に形成された供給路と、前記中心軸を中心とする円環板状に形成された供給路と、を有することが好ましい。
前記ガス供給部は、前記中央領域と前記１または複数の外周領域の領域毎に、前記中心軸と垂直方向にガスを拡散すると共に当該領域に対する前記複数のガス供給孔に連通する拡散空間を有し、前記外周領域に対する前記拡散空間は、前記中心軸を中心とする平面視環状に形成されていることが好ましい。
前記ガス供給部は、前記中央領域と前記１または複数の外周領域に対する前記導入ポートと、外部のガス供給管とを接続する接続管を有し、前記接続管は、互いに径の異なる複数の管が前記中心軸を中心とする同心状に配設されて形成され、前記外周領域に対する前記導入ポートは、隣接する２つの前記管における内側の前記管の外側壁と外側の前記管の内側壁とから形成されるガス供給空間に連通することが好ましい。
本発明によれば、基板を面内で均一に処理することができる。
本発明の実施の形態にかかる基板処理装置としての成膜装置を概略的に示した縦断面図である。 図１の部分拡大図である。 図１のガス供給部のシャワーヘッドの下面を示す模式図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のガス供給部における導入ポートの近傍の水平方向断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１のＣ−Ｃ断面図である。 図１のＤ−Ｄ断面図である。 図１の接続管と外部のガス供給管の接続部分の部分拡大断面図である。 従来技術の課題を説明するための図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる基板処理装置としての成膜装置を概略的に示した縦断面図である。
図の成膜装置１は、基板としての半導体ウェハＷ（以下、ウェハＷ）にＡＬＤ法によりＳｉＯ２膜の成膜処理を行い、より具体的には、プラズマエンハンスドＡＬＤ（ＰＥＡＬＤ）によりＳｉＯ２膜をウェハＷに形成する。
この成膜装置１は、有底で上方が開口した略円筒状の処理容器１０と、処理容器１０内に設けられた、ウェハＷを載置する載置台１１と、を有している。処理容器１０は、接地線１２により電気的に接続されて接地されている。また、処理容器１０の内壁は、例えば表面に耐プラズマ性の材料からなる溶射被膜が形成されたライナ（図示せず）により覆われている。
載置台１１は、例えばニッケル等の金属材料により形成されている。載置台１１の下面は、導電性材料により形成された支持部材１３により支持され、且つ電気的に接続されている。支持部材１３は、処理容器１０の底面に電気的に接続されている。そのため、載置台１１は処理容器１０を介して接地されており、上部電極として機能する後述のガス供給部３０と対をなす下部電極として機能する。なお、下部電極の構成としては、本実施の形態の内容に限定されるものではなく、例えば載置台１１内に金属メッシュなどの導電性部材を埋め込んで構成してもよい。
また、支持部材１３の下部は、処理容器１０の底部の中心部に形成された挿通孔（図示せず）を貫通して下方へ延びている。支持部材１３は、図示しない昇降機構により上下移動可能となっており、これにより載置台１１が昇降される。
載置台１１には、電気ヒータ２０が内蔵されており、載置台１１に載置されるウェハＷを所定の温度に加熱することができる。
また、載置台１１の下方であって処理容器１０の内側には、支持ピン（図示せず）が複数設けられており、載置台１１には支持ピンが挿通される挿通孔（図示せず）が形成されている。したがって、載置台１１を降下させた際に、載置台１１の挿通孔を貫通した支持ピンの上端部でウェハＷを受け、そのウェハＷを処理容器１０の外部から侵入する搬送アーム（図示せず）との間で受け渡すことができる。
載置台１１の上方であって処理容器１０の内側には、ガス供給部３０が載置台１１に対向して平行に設けられている。換言すれば、ガス供給部３０は、載置台１１上に載置されたウェハＷに対向して配置されている。ガス供給部３０は、例えばニッケル（Ｎｉ）などの導電性の金属により形成されている。
ガス供給部３０は、ウェハＷを処理するための処理ガスをウェハＷに供給するものであり、上部電極としても機能する。ガス供給部３０の詳細については後述する。
ガス供給部３０の上端面には、有底で上方が開口した略円筒状の蓋体４０が接続されている。蓋体４０も、ガス供給部３０と同様に、ニッケルなどの導電性の金属により形成されている。なお、蓋体４０とガス供給部３０とは、一体に構成されていてもよい。
蓋体４０上面の外周部には、当該蓋体４０の外方に向けて突出する係止部４１が形成されている。係止部４１の下面は、処理容器１０の上端部に支持された、円環状の支持部材５０により保持されている。支持部材５０は、例えば石英などの絶縁材料により形成されている。そのため、蓋体４０と処理容器１０すなわちガス供給部３０と処理容器１０とは電気的に絶縁されている。また、蓋体４０の上面には、不図示の電気ヒータが設けられている。この電気ヒータにより、蓋体４０及び当該蓋体４０に接続されたガス供給部３０を所定の温度に加熱することができる。
ガス供給部３０には、蓋体４０を貫通する接続管３３が設けられている。接続管３３には、成膜装置１の外部のガス供給管６１ａ〜６１ｃを介して処理ガス供給源６０が接続されている。処理ガス供給源６０から供給された処理ガスは、ガス供給管６１ａ〜６１ｃ及び接続管３３を介してガス供給部３０内に供給される。ガス供給部３０に供給された処理ガスは、後述のガス供給孔３１ａを通じて処理容器１０内にシャワー状に導入される。
処理ガス供給源６０は、ＳｉＯ２膜の成膜用の原料ガスとしてＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）ガスを供給する原料ガス供給部６２と、原料ガスと反応する反応ガスとしてＯ２（酸素）ガスを供給する反応ガス供給部６３と、不活性ガスとしてＡｒ（アルゴン）ガスを供給する不活性ガス供給部６４を有している。さらに、処理ガス供給源６０は、バルブやマスフローコントローラ等からなるガス供給条件調整部６５を有する。ガス供給条件調整部６５は、ガス種、ガスの混合比、流量等の処理ガスのガス供給条件を調整する。
処理ガス供給源６０は、ガス供給部３０の後述の３つの導入ポート３２ａ〜３２ｃに接続管３３を介して接続されており、ガス供給条件調整部６５によりポート３２ａ〜３２ｃ毎にガス供給条件が調整された処理ガスを、各ポート３２ａ〜３２ｃに供給することができる。
蓋体４０には、上部電極として機能するガス供給部３０に当該蓋体４０を介して高周波電力を供給してプラズマを生成するための高周波電源７０が整合器７１を介して電気的に接続されている。高周波電源７０は、例えば１００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの周波数の高周波電力が出力可能であるように構成されている。整合器７１は、高周波電源７０の内部インピーダンスと負荷インピーダンスをマッチングさせるものであり、処理容器１０内にプラズマが生成されているときに、高周波電源７０の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように作用する。
処理容器１０の側面には、排気管８１が接続されている。排気管８１には、処理容器１０内を排気する排気機構８０が接続されている。排気管８１には、排気機構８０による排気量を調節する調節弁８２が設けられている。したがって、排気機構８０を駆動することにより、排気管８１を介して処理容器１０内の雰囲気を排気し、処理容器１０内を所定の真空度まで減圧することができる。
以上の成膜装置１には、制御部１００が設けられている。制御部１００は、例えばコンピュータであり、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、電気ヒータ２０やガス供給条件調整部６５、高周波電源７０、整合器７１、排気機構８０及び調節弁８２などの各機器を制御して、成膜装置１を動作させるためのプログラムも格納されている。
なお、上記のプログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能なハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルデスク（ＭＯ）、メモリーカードなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部１００にインストールされたものであってもよい。
次に、成膜装置１における、ウェハＷ上へのＳｉＯ２膜の成膜処理について説明する。
成膜処理にあたっては、先ず、処理容器１０内にウェハＷが搬入され、載置台１１上に載置されて保持される。なお、処理容器１０内へのウェハＷの搬入はロードロックチャンバ等を用いて真空状態で行われる。
ウェハＷが載置台１１に保持されると、電気ヒータ２０等により、ガス供給部３０、載置台１１上のウェハＷが、例えば１００℃以上に加熱及び維持される。なお、ウェハＷが５０〜１００℃に加熱及び維持されるようにしてもよい。
それと共に処理ガス供給源６０から、Ｏ２ガス及びＡｒガスがそれぞれ所定の流量で処理容器１０内に供給される。この際、Ｏ２ガスの流量は概ね１００〜１００００ｓｃｃｍ、Ａｒガスの流量は概ね１００〜５０００ｓｃｃｍとなるようにガス供給条件調整部６５が制御される。また、処理容器１０内の圧力が、例えば５０Ｐａ〜１３００Ｐａとなるように、調節弁８２の開度等が制御される。
ウェハＷの温度や処理容器１０内の圧力等が安定した段階で、処理ガス供給源６０から、上述のＯ２ガス等に加えてＢＤＥＡＳガスが所定の流量で所定の期間に亘って処理容器１０内に供給される。ＢＤＥＡＳガスの流量は概ね５〜２００ｓｃｃｍとなるようにガス供給条件調整部６５が制御される。
これにより、ウェハＷにＢＤＥＡＳガスが吸着される。
このＢＤＥＡＳガスの吸着工程後、ＢＤＥＡＳガスの供給を停止し、処理容器１０内をパージする。
次いで、高周波電源７０によりガス供給部３０に高周波電力を印加することにより、処理容器１０内に供給されたＡｒガス及びＯ２ガスがプラズマ化される。そして、プラズマにより活性化されたＯ２ガスがウェハＷに供給される。これにより、ウェハＷに吸着されたＢＤＥＡＳが酸化されてＳｉＯ２が形成される。
その後、高周波電力の印加を停止して、処理容器１０内をパージした後、ＢＤＥＡＳガスの吸着工程及び酸化工程を繰り返すことによって所望の膜厚のＳｉＯ２膜を得ることができる。
なお、ＢＤＥＡＳガスの吸着工程は概ね０．０５〜１秒、活性化されたＯ２ガスを供給し酸化させる工程は概ね０．２〜０．５秒である。
ウェハＷの処理が終了すると、処理容器１０からウェハＷが搬出される。そして、処理容器１０内に新たなウェハＷが搬入され、この一連のウェハＷの処理が繰り返し行われる。
続いて、成膜装置１のガス供給部３０について図１を参照し図２〜図４を用いて説明する。図２は図１の部分拡大図、図３は、ガス供給部３０の後述のシャワーヘッド３１の下面を示す模式図、図４は図１のＡ−Ａ断面図である。
ガス供給部３０は、図２に示すように、載置台１１側の端部にシャワーヘッド３１を有し、該シャワーヘッド３１の載置台１１側とは反対側すなわち上側に上部構造体３２を有し、上部構造体３２のシャワーヘッド３１とは反対側に接続管３３が接続されている。
シャワーヘッド３１は、ガス供給部３０の載置台１１側の端部に相当する位置に、ウェハＷに処理ガスを供給するガス供給孔３１ａを有する。
なお、ガス供給部３０に対しては、図１及び図３に示すように、中央領域Ｒ１と、第１の外周領域Ｒ２と、第２の外周領域Ｒ３とが設けられている。
中央領域Ｒ１は、載置台１１すなわちウェハＷの中央部に対向する領域である。第１の外周領域Ｒ２は、中央領域Ｒ１の外側を囲う領域である。また、第１の外周領域Ｒ２は、ガス供給部３０の中心軸Ｑの方向から視て、すなわち平面視において、中心軸Ｑを中心とした環状の領域である。第２の外周領域Ｒ３は、中央領域Ｒ１及び第１の外周領域Ｒ２の外側を囲う領域であると共に、平面視において中心軸Ｑを中心とした環状の領域である。
シャワーヘッド３１のガス供給孔３１ａは、上述の領域Ｒ１〜Ｒ３の各領域に、複数設けられている。
また、シャワーヘッド３１は、中心軸Ｑと垂直方向すなわち水平方向にガスを拡散する拡散空間３１ｂ〜３１ｄを有する。中央拡散空間３１ｂは、中央領域Ｒ１に対する複数のガス供給孔３１ａに連通するものであり、図４に示すように、平面視において中心軸Ｑを中心とする円状に形成されている。第１の外周拡散空間３１ｃは、第１の外周領域Ｒ２に対する複数のガス供給孔３１ａに連通するものであり、中央拡散空間３１ｂより外側に位置し、平面視において中心軸Ｑを中心とする環状に形成されている。第２の外周拡散空間３１ｄは、第２の外周領域Ｒ３に対する複数のガス供給孔３１ａに連通するものであり、第１の外周拡散空間３１ｃより外側に位置し、平面視において中心軸Ｑを中心とする環状に形成されている。
ガス供給部３０の上部構造体３２は、図１及び図２に示すように、ガス供給部３０の載置台１１とは反対側の端部に相当する位置に、導入ポート３２ａ〜３２ｃを有する。これら導入ポート３２ａ〜３２ｃは、前述の領域Ｒ１〜Ｒ３の各領域に対して１つずつ設けられている。
中央導入ポート３２ａは、中央領域Ｒ１のガス供給孔３１ａに処理ガスを供給し、より具体的には、中央拡散空間３１ｂに中央供給路３２ｄを介して処理ガスを供給する。
第１の外側導入ポート３２ｂは、第１の外周領域Ｒ２のガス供給孔３１ａに処理ガスを供給し、より具体的には、第１の外周拡散空間３１ｃに第１の外周供給路３２ｅを介して処理ガスを供給する。
第２の外側導入ポート３２ｃは、第２の外周領域Ｒ３のガス供給孔３１ａに処理ガスを供給し、より具体的には、第２の外周拡散空間３１ｄに第２の外周供給路３２ｆを介して処理ガスを供給する。
中央導入ポート３２ａ、第１の外側導入ポート３２ｂ、第２の外側導入ポート３２ｃには接続管３３を介してガス供給条件が互いに異なる処理ガスが供給される。また、中央供給路３２ｄ、第１の外周供給路３２ｅ及び第２の外周供給路３２ｆとは互いに独立している。そして、シャワーヘッド３１の中央拡散空間３１ｂ、第１の外周拡散空間３１ｃ及び第２の外周拡散空間３１ｄは互いに隔壁３１ｅにより隔てられている。したがって、ガス供給部３０は、領域毎にガス供給条件が調整された処理ガスをガス供給孔３１ａを介して供給することができる。
導入ポート３２ａ〜３２ｃから拡散空間３１ｂ〜３１ｄへの処理ガスの供給形態を図１及び図２を参照し、図５を用いて説明する。図５は、ガス供給部３０における導入ポート３２ａ〜３２ｃの近傍の水平方向断面図である。
導入ポート３２ａ〜３２ｃは図１及び図２から明らかなように全てウェハＷの中央の上部に位置する。
中央導入ポート３２ａは、図５に示すように、平面視において中心軸Ｑを中心とした円状に形成されている。
第１の外側導入ポート３２ｂは、中央導入ポート３２ａの外側に位置し、平面視において、中心軸Ｑを中心とした円環状に形成されている。
第２の外側導入ポート３２ｃは、第１の外側導入ポート３２ｂの外側に位置し、平面視において、中心軸Ｑを中心とした円環状に形成されている。
そして、図２に示すように、円状の中央導入ポート３２ａからの処理ガスは、中央供給路３２ｄを介して、円状の中央拡散空間３１ｂの中心から該空間３１ｂに供給される。
また、円環状の第１の外側導入ポート３２ｂからの処理ガスは、第１の外周供給路３２ｅを介して放射状に放出されて、円環状の第１の外周拡散空間３１ｃに供給される。より具体的には、円環状の第１の外側導入ポート３２ｂからの処理ガスは、第１の外周供給路３２ｅを介して、円環状の中心軸Ｑを中心とした周方向に連続的に且つ外側に向けて放出され、円環状の第１の外周拡散空間３１ｃに供給される。なお、本明細書において「（ガスを）周方向に連続的に放出する」とは「（ガスを）周方向に空間的に連続して放出する」ことを意味する。
さらに、円環状の第２の外側導入ポート３２ｃからの処理ガスは、第２の外周供給路３２ｆを介して放射状に放出されて、円環状の第２の外周拡散空間３１ｄに供給される。より具体的には、円環状の第２の外側導入ポート３２ｃからの処理ガスは、第２の外周供給路３２ｆを介して、中心軸Ｑを中心とした周方向に連続的に且つ外側に向けて放出され、円環状の第２の外周拡散空間３１ｄに供給される。
したがって、ガス供給部３０の中央拡散空間３１ｂ、第１の外周拡散空間３１ｃ及び第２の外周拡散空間３１ｄでは、処理ガスの濃度が、中心軸Ｑを中心とした周方向で均一となる。そのため、ガス供給部３０のガス供給孔３１ａから供給される処理ガスの濃度は、中心軸Ｑを中心とした周方向で均一となる。よって、ウェハＷを面内で均一に処理することができる。
なお、上述の構成では、処理ガスの供給速度によっては、中央拡散空間３１ｂ、第１の外周拡散空間３１ｃ及び第２の外周拡散空間３１ｄの各空間において、処理ガスの濃度が中心軸Ｑを中心とした径方向で均一とならず、外周部に向かうにつれ、処理ガスの濃度が低くなる場合がある。その場合でも、ウェハＷに供給された処理ガスは排気機構８０の吸引によりウェハＷの外周部に向けて流れるため、ウェハＷの面内均一性には影響がない。
中央供給路３２ｄ、第１の外周供給路３２ｅ及び第２の外周供給路３２ｆについて図２を参照し図６及び図７を用いて説明する。図６は図１のＢ−Ｂ断面図、図７は図１のＣ−Ｃ断面図である。
中央供給路３２ｄは図６及び図７に示すように中心軸Ｑを中心とする円筒状に形成されている。
また、第１の外周供給路３２ｅは、中心軸Ｑを中心とする円筒状の空間を有する鉛直方向供給路３２ｇ、３２ｈと、中心軸Ｑを中心とする円環板状の空間を有する水平方向供給路３２ｉと、から成る。
鉛直方向供給路３２ｇの上端は第１の外側導入ポート３２ｂに接続され、鉛直方向供給路３２ｇの下端は水平方向供給路３２ｉの内側端に接続されている。鉛直方向供給路３２ｈの上端は水平方向供給路３２ｉの外側端に接続され、鉛直方向供給路３２ｈの下端は第１の外周拡散空間３１ｃの内側端に接続されている。
第２の外周供給路３２ｆは、中心軸Ｑを中心とする円筒状の空間を有する鉛直方向供給路３２ｊ、３２ｋと、中心軸Ｑを中心とする円環板状の空間を有する水平方向供給路３２ｍと、から成る。
鉛直方向供給路３２ｊの上端は第２の外側導入ポート３２ｃに接続され、鉛直方向供給路３２ｊの下端は水平方向供給路３２ｍの内側端に接続されている。鉛直方向供給路３２ｋの上端は水平方向供給路３２ｍの外側端に接続され、鉛直方向供給路３２ｋの下端は第２の外周拡散空間３１ｄの内側端に接続されている。
以下、ガス供給部３０の要部の寸法を説明する。なお、成膜装置１で処理するウェハＷは直径が３００ｍｍであるものとする。また、各寸法は、処理容器１０内の圧力が２００〜４００Ｐａのときであって、各ポート３２ａ〜３２ｃに対するＡｒガス流量、Ｏ２ガス流量、ＢＤＥＡＳガス流量がそれぞれ、１５００〜２５００ｓｃｃｍ、４００〜６００ｓｃｃｍ、２５〜３０ｓｃｃｍのときに好ましいものである。
第２の外周拡散空間３１ｄの厚さＤ１は、ウェハＷを面内で均一に処理するためには薄い方が好ましい。ただし、薄すぎると、均一に処理することができなくなる。具体的には、第２の外周拡散空間３１ｄの厚さＤ１は２〜７ｍｍであることが好ましい。
第１の外周拡散空間３１ｃ及び中央拡散空間３１ｂの厚さについても同様である。
第２の外周供給路３２ｆの鉛直方向供給路３２ｋの幅Ｄ２は、ウェハＷを面内で均一に処理するためには、所定の厚さより薄い方が好ましく、例えば６ｍｍ以下であることが好ましい。
第１の外周供給路３２ｅの鉛直方向供給路３２ｈの幅についても同様である。
第２の外周供給路３２ｆの水平方向供給路３２ｍの厚さＤ３は、ウェハＷを面内で均一に処理するためには、薄い方が好ましく、例えば、１．５ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。
第１の外周供給路３２ｅの水平方向供給路３２ｉについても同様である。
第１の外周供給路３２ｅの水平方向供給路３２ｉと第２の外周供給路３２ｆの水平方向供給路３２ｍとの間の隔壁の厚さＤ４は、ガス供給部３０の装置としての厚みを抑えるために薄い方が好ましい。
中央拡散空間３１ｂと第１の外周拡散空間３１ｃの間の隔壁３１ｅの厚さＤ５は、ウェハＷを面内で均一に処理するためには薄い方が好ましい。
第１の外周拡散空間３１ｃと第２の外周拡散空間３１ｄの間の隔壁３１ｅの厚さについても同様である。
続いて、接続管３３について図２を参照し図８及び図９を用いて説明する。図８は図１のＤ−Ｄ断面図、図９は接続管３３と外部のガス供給管６１ｂの接続部分の部分拡大断面図である。
接続管３３は、図８に示すように、３つの互いに径の異なる円筒状の管３３ａ〜３３ｃが中心軸Ｑを中心とする同心状に配設されて形成されている。管３３ａ〜３３ｃは、それぞれ所定の長さより長いことが好ましい。所定の長さより長くすることで、中央拡散空間３１ｂ内だけでなく、第１及び第２の外周拡散空間３１ｃ、３１ｄ内においても、処理ガスの濃度を周方向で再現性良く均一にすることができる。
中央の管３３ａは、その内部のガス供給空間が、中央導入ポート３２ａに連通している。また、中央の管３３ａとその外側の管３３ｂで形成されるガス供給空間、言い換えると、隣接する管３３ａ、３３ｂにおける内側の管３３ａの外側壁と外側の管３３ｂの内側壁とから形成されるガス供給空間が、第１の外側導入ポート３２ｂに連通している。そして、管３３ｂとその外側の管３３ｃで形成されるガス供給空間、言い換えると、隣接する管３３ｂ、３３ｃにおける内側の管３３ｂの外側壁と外側の管３３ｃの内側壁とから形成されるガス供給空間が、第２の外側導入ポート３２ｃに連通している。
接続管３３の外側部分の管３３ｂには、図９に示すように、中心軸Ｑとは垂直方向から外部のガス供給管６１ｂが、管３３ｂの中心軸Ｑと外部のガス供給管６１ｂの中心軸Ｑ´が一致するように接続されている。管３３ｃに対する外部のガス供給管６１ｃの接続も同様である。
このように接続することで、外周拡散空間３１ｃ、３１ｄ内における処理ガスの濃度を周方向で均一にすることができる。
なお、接続管３３の中央の管３３ａに対する外部のガス供給管６１ａの接続は従来と同様であるためその説明を省略する。
以上の例では、第１の外周供給路３２ｅや第２の外周供給路３２ｆは、鉛直方向供給路と水平方向供給路からなる階段状であったが、その一部または全部が鉛直方向または水平方向に延在しないスロープ状に形成されていても良い。
また、第１の外周供給路３２ｅや第２の外周供給路３２ｆにおいて、鉛直方向供給路と水平方向供給路との接続部分は、断面視において直角となるように形成されていたが、断面視において弧を描くように形成されていてもよい。
以上の実施の形態は、ＰＥＡＬＤ法による成膜だけでなく、熱ＡＬＤ法による成膜にも適用可能であり、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法による成膜にも適用可能である。また、以上の実施形態は、ＳｉＯ２膜の成膜だけでなく、他の種類の成膜にも適用可能であり、さらに、成膜処理以外の処理、例えばエッチング処理にも適用可能である。
本発明は、基板表面に成膜処理等の処理を行う基板処理装置に適用できる。
１ 成膜装置
１０ 処理容器
１１ 載置台
３０ ガス供給部
３１ａ ガス供給孔
３１ｂ 中央拡散空間
３１ｃ 第１の外周拡散空間
３１ｄ 第２の外周拡散空間
３２ａ 中央導入ポート
３２ｂ 第１の外周導入ポート
３２ｃ 第２の外周導入ポート
３２ｄ 中央供給路
３２ｅ 第１の外周供給路
３２ｆ 第２の外周供給路
３２ｇ、３２ｈ 鉛直方向供給路
３２ｉ 水平方向供給路
３２ｊ、３２ｋ 鉛直方向供給路
３２ｍ 水平方向供給路
３３ 接続管

Claims (5)

  1. 処理容器内において、基板を載置する載置台と、前記基板を処理するための処理ガスを供給するガス供給部とが、対向するように設けられ、前記ガス供給部の前記載置台とは反対側の端部に形成された導入ポートから導入された前記処理ガスを、前記載置台側の端部に形成されたガス供給孔から前記基板に供給する基板処理装置であって、
    前記ガス供給部は、
    前記基板の中央部に対向する中央領域と、該中央領域を囲う、当該ガス供給部の中心軸を中心とする平面視環状の１または複数の外周領域と、を有し、
    前記中央領域と前記１または複数の外周領域の領域毎に、複数の前記ガス供給孔と前記導入ポートが設けられ、
    前記１または複数の外周領域に対する前記導入ポートは、前記中心軸を中心とする平面視環状に形成され、
    前記外周領域に対する前記導入ポートから前記外周領域に対する前記複数のガス供給孔に、前記領域毎にガス供給条件が調整された前記処理ガスを、前記中心軸を中心とした周方向に連続的に且つ外側に向けて供給することを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記ガス供給部は、前記外周領域に対する前記導入ポートから前記外周領域に対する前記複数のガス供給孔に前記処理ガスを供給するガス供給路を有し、
    該ガス供給路は、前記中心軸を中心とする平面視環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記ガス供給路は、前記中心軸を中心とする円環筒状に形成された供給路と、前記中心軸を中心とする円環板状に形成された供給路と、を有することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記ガス供給部は、前記中央領域と前記１または複数の外周領域の領域毎に、前記中心軸と垂直方向にガスを拡散すると共に当該領域に対する前記複数のガス供給孔に連通する拡散空間を有し、
    前記外周領域に対する前記拡散空間は、前記中心軸を中心とする平面視環状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  5. 前記ガス供給部は、前記中央領域と前記１または複数の外周領域に対する前記導入ポートと、外部のガス供給管とを接続する接続管を有し、
    前記接続管は、互いに径の異なる複数の管が前記中心軸を中心とする同心状に配設されて形成され、
    前記外周領域に対する前記導入ポートは、隣接する２つの前記管における内側の前記管の外側壁と外側の前記管の内側壁とから形成されるガス供給空間に連通することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板処理装置。



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