JP2019186476A

JP2019186476A - 成膜装置

Info

Publication number: JP2019186476A
Application number: JP2018078575A
Authority: JP
Inventors: 信平阿部; Shinpei Abe
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2019-10-24

Abstract

【課題】材料ガスを均一に混合することができる成膜装置を提供すること。【解決手段】成膜装置１０は、キャリアガスを導入するキャリアガス配管１１と、材料ガスを導入する複数の材料ガス配管１２−１〜１２−ｎと、中心から外周方向に向かう螺旋形状の溝と、螺旋形状の溝と接続する外周の溝とを有する混合部１３と、を備え、混合部１３は、混合部の中心でキャリアガス配管１１が螺旋形状の溝に接続し、材料ガス配管１２−１〜１２−ｎが外周の溝に接続する。【選択図】図１

Description

本発明は成膜装置に関する。

半導体プロセスにおいて、成膜装置では、複数の種類の材料ガスを均一に混合して基板に供給することがある。

例えば、特許文献１の装置では、材料ガスを流入する配管を集合させ、チャンバ状の空間に材料ガスを導入し、拡散作用によりガスが混合される。

特開２０１７−２２６８６３号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、ガス同士をかきまわす作用がないので、配管の断面方向にも軸方向にもガス濃度のムラが発生するという問題があった。また、特許文献１の装置では、ガスの混合は、各材料ガスの拡散性に依存し、比重によるガス濃度のアンバランスが生じるという問題もあった。

一実施形態の成膜装置は、キャリアガスを導入するキャリアガス配管と、材料ガスを導入する複数の材料ガス配管と、中心から外周方向に向かう螺旋形状の溝と前記螺旋形状の溝と接続する外周の溝とを有する混合部と、を備え、前記混合部は、混合部の中心で前記キャリアガス配管が前記螺旋形状の溝に接続し、前記材料ガス配管が前記外周の溝に接続するようにした。

一実施形態の成膜装置によれば、複数の種類の材料ガスの混合部に螺旋形状の溝を設け、キャリアガスによるスワールを発生させ、そのスワールによる吸引力により、材料ガスを均一に混合することができる。

本発明の成膜装置は、材料ガスを均一に混合することができる。

本実施の形態にかかる成膜装置の断面図である。本実施の形態にかかる成膜装置の混合部の斜視図である。本実施の形態にかかる成膜装置の混合部の斜視図である。本実施の形態にかかる成膜装置の概略図である。

（本実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる成膜装置の断面図である。

図１において、成膜装置１０は、キャリアガス配管１１と、材料ガス配管１２−１〜１２−ｎと、混合部１３と、ガス配管１４と、チャンバ１５とを備える。

キャリアガス配管１１は、キャリアガスを導入する配管である。キャリアガス配管１１は、一方をキャリアガスの供給源に接続し、他方を混合部１３に接続する。

材料ガス配管１２−１〜１２−ｎは、材料ガスを導入する配管である。材料ガスの種類が複数である場合、材料ガス配管の本数ｎは、少なくとも材料ガスの種類の数と同じである。材料ガス配管１２−１〜１２−ｎは、一方を材料ガスの供給源に接続し、他方を混合部１３に接続する。

混合部１３は、キャリアガス配管１１及び材料ガス配管１２−１〜１２−ｎに接続し、材料ガスをキャリアガスと共に混合する。そして、混合部１３は、混合したガスをガス配管１４に送出する。混合部１３は、中心から外周方向に向かう螺旋形状の溝と、前記螺旋形状の溝と接続する外周の溝とを有する。混合部１３の中心でキャリアガス配管１１が螺旋形状の溝に接続する。なお、螺旋形状の溝は複数であることが望ましい。例えば、螺旋形状の溝の数は、材料ガス配管の数ｎと同じくしてもよい。そして、螺旋形状の溝が外周の溝と接続する位置の近傍で、材料ガス配管１２−１〜１２−ｎが外周の溝と接続する。

ガス配管１４は、一方を混合部１３と接続し、他方をチャンバ１５に接続する配管である。そして、ガス配管１４は、混合部１３で混合されたガスをチャンバ１５に送出する。
チャンバ１５に関連する部分の構成については後述する。

次に、混合部１３の詳細について説明する。図２は、本実施の形態にかかる成膜装置の混合部の斜視図である。図２は、図１のII-IIの面近傍における混合部１３を斜視したものである。また、図２では、混合部内に配置されるスワールコマを示している。ここで、スワールコマは、スワール（渦状の流れ）を作り出すコマ形状の構成を意味する。このスワールコマは、混合部内に配置され、キャリアガスによるスワールを発生させる。

スワールコマ２０において、キャリアガスは中央部２１に当たり、螺旋形状の溝２２−１〜２２−４に沿って流れる。キャリアガスは、螺旋形状の溝２２−１〜２２−４を流れることによりスワール流２３−１〜２３−４を発生する。

このスワール流２３−１〜２３−４は、スワールコマ２０の外周で材料ガスと混合することになる。次に材料ガスとキャリアガスが混合する部分の構成について説明する。図３は、本実施の形態にかかる成膜装置の混合部の斜視図である。図２は、図１のIII-IIIの面近傍における混合部１３を斜視したものである。図３では、材料ガスとキャリアガスが混合する部分の構成を示している。

図３に示すように、混合部１３は、内部にスワールコマ２０を配置し、スワールコマ２０の外周に空間を形成する溝を有している。また、混合部１３の中心にキャリアガスの導入口３１があり、スワールコマ２０の外周の近傍に材料ガスの導入口３２−１〜３２−４がある。そして、スワール流の流速により発生する負圧により、材料ガスが吸引され、キャリアガスに混合される。キャリアガスに混合されたガス同士がスワールコマ２０の外周でさらに合流、混合される。
混合されたガスは、供給口３３−１〜３３−４を介してガス配管１４に送出される。

このように、本実施の形態の成膜装置によれば、複数の種類の材料ガスの混合部に螺旋形状の溝を設け、キャリアガスによるスワールを発生させ、そのスワールによる吸引力により、材料ガスを均一に混合することができる。

そして、混合された材料ガスは、成膜に供される。次に、本実施の形態の成膜装置を用いて材料ガスを導入し、成膜する例について説明する。図４は、本実施の形態にかかる成膜装置の概略図である。図４において、成膜装置４０は、キャリアガス供給源４１と、材料ガス供給源４２−１〜４２−３と、混合部１３と、ガス配管４３と、ガスガイド４４と、ウェハテーブル４５と、チャンバ４６と、誘導加熱コイル４７を備える。図４において、図１と同一の構成には、同一の番号を付して説明を省略する。

キャリアガス供給源４１は、キャリアガスを供給する構成である。例えば、キャリアガス供給源４１は、キャリアガスを充填したガスボンベ、PSA（Pressure Swing Adsorption）装置が好適である。

材料ガス供給源４２−１〜４２−３は、材料ガスを供給する構成である。例えば、材料ガス供給源４２−１〜４２−３は、材料ガスを充填したガスボンベが好適である。

ガス配管４３は、混合部１３において、材料ガスとキャリアガスが混合されたガスをチャンバ４６内に導入する配管である。

ガスガイド４４は、材料ガスとキャリアガスが混合されたガスを成膜に適したフローとするための構成である。ガスガイド４４の形状は、このフローに合わせて決定される。

ウェハテーブル４５は、成膜に用いるウェハ４８を載置するためのテーブルである。
チャンバ４６は、成膜を行うための閉じた空間を形成する容器である。
誘導加熱コイル４７は、チャンバ４６内を加熱するためのコイルである。

成膜装置４０において、材料ガス供給源４２−１〜４２−３から送出された材料ガスと、キャリアガス供給源４１から送出されたキャリアガスとが、混合部１３において、混合される。この混合部１３は、上述したように、複数の種類の材料ガスを均一に混合することができる。

均一に混合された材料ガスは、ガス配管４３を介してチャンバ４６内に導入される。そして、ガスガイド４４により、材料ガスがウェハ４８の一面全体に行き渡る。そして材料ガスは、誘導加熱コイル４７の加熱により、分解反応または化学反応し、ウェハ４８に成膜される。

このような複数の種類の材料ガスを用いて成膜を行う場合、複数の種類の材料ガスを均一に混合することが成膜品質を決める。例えば、半導体のＳｉＣのエピタキシャル成膜を行うＣＶＤ装置において、複数の種類の材料ガスを均一に混合することが成膜品質を決める。

本実施の形態の成膜装置によれば、複数の種類の材料ガスの混合部に螺旋形状の溝を設け、キャリアガスによるスワールを発生させ、そのスワールによる吸引力により、材料ガスを均一に混合することができるので、品質の高い成膜を実現することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、混合部１３の螺旋形状の溝は、曲線形状の溝でもよいし、直線形状の溝が所定の角度で折れ曲がる形状の溝であってもよい。また、スワールコマ２０は混合部１３内で回転可能としてもよい。

１０成膜装置
１１キャリアガス配管
１２−１〜１２−ｎ材料ガス配管
１３混合部
１４ガス配管
１５、４６チャンバ
２０スワールコマ
４０成膜装置
４１キャリアガス供給源
４２−１〜４２−３材料ガス供給源
４３ガス配管
４４ガスガイド
４５ウェハテーブル
４６チャンバ
４７誘導加熱コイル
４８ウェハ

Claims

キャリアガスを導入するキャリアガス配管と、
材料ガスを導入する複数の材料ガス配管と、
中心から外周方向に向かう螺旋形状の溝と、前記螺旋形状の溝と接続する外周の溝とを有する混合部と、を備え、
前記混合部は、混合部の中心で前記キャリアガス配管が前記螺旋形状の溝に接続し、前記材料ガス配管が前記外周の溝に接続する成膜装置。