JP2020147772A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

成膜装置及び成膜方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020147772A
JP2020147772A JP2019044094A JP2019044094A JP2020147772A JP 2020147772 A JP2020147772 A JP 2020147772A JP 2019044094 A JP2019044094 A JP 2019044094A JP 2019044094 A JP2019044094 A JP 2019044094A JP 2020147772 A JP2020147772 A JP 2020147772A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
accommodating portion
film forming
raw material
processing container
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2019044094A
Other languages
English (en)
Inventor
津田 栄之輔
Einosuke Tsuda
栄之輔 津田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2019044094A priority Critical patent/JP2020147772A/ja
Priority to KR1020200025032A priority patent/KR20200108782A/ko
Priority to TW109106680A priority patent/TW202100788A/zh
Priority to US16/809,847 priority patent/US20200291514A1/en
Publication of JP2020147772A publication Critical patent/JP2020147772A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C23C16/16Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metal carbonyl compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591Fixed means, e.g. wings, baffles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

【課題】原料を気化させ生成した原料ガスを用いて処理容器内の基板に所定の膜を形成する成膜装置において、低圧下でも適切な排気を行なって好適な成膜処理を行う。【解決手段】基板に所定の膜を形成する成膜装置であって、減圧可能に構成され、液体原料または固体原料が気化して生成された成膜原料ガスが導入される処理容器と、前記処理容器内に設けられ前記基板を載置する載置台と、前記処理容器の下方に設けられ、前記処理容器の底部に設けられた排気口に通ずる収容体と、を有し、前記収容体は前記載置台の支持部材を収容する収容部と、当該収容部の側部に設けられて前記収容部内に開口し、かつ排気装置に通ずるマニホールド部、とを有し、前記処理容器内における前記載置台の下面側には、前記載置台上の雰囲気が前記載置台周の縁部外方から流れ込む排気空間が形成され、前記収容部の水平断面積は、前記排気空間の水平断面積よりも小さく、前記収容部の入口の断面積は、前記収容部の出口の断面積よりも小さい。【選択図】図1

Description

本開示は、成膜装置及び成膜方法に関する。
特許文献1には、反応室と真空排気装置と、該反応室と該真空排気装置を結び付けるマニホールドを具備する減圧化学気相堆積装置(LPCVD装置)に於いて、該反応室と該マニホールドとの間のコンダクタンスが該真空排気装置の排気速度よりも充分大きい事を特徴とする化学気相堆積装置が記載されている。
特開2001−257171号公報
本開示にかかる技術は、原料を気化させ生成した原料ガスを用いて処理容器内の基板に所定の膜を形成する成膜装置において、低圧下でも適切な排気を行なって好適な成膜処理を行う。
本開示の一態様は、基板に所定の膜を形成する成膜装置であって、減圧可能に構成され、液体原料または固体原料が気化して生成された成膜原料ガスが導入される処理容器と、前記処理容器内に設けられ前記基板を載置する載置台と、前記処理容器の下方に設けられ、前記処理容器の底部に設けられた排気口に通ずる収容体と、を有し、前記収容体は前記載置台の支持部材を収容する収容部と、当該収容部の側部に設けられて前記収容部内に開口し、かつ排気装置に通ずるマニホールド部、とを有し、前記処理容器内における前記載置台の下面側には、前記載置台上の雰囲気が前記載置台上の縁部外方から流れ込む排気空間が形成され、前記収容部の水平断面積は、前記排気空間の水平断面積よりも小さく、前記収容部の入口の断面積は、前記収容部の出口の断面積よりも小さい。
本開示にかかる技術によれば、原料を気化させ生成した原料ガスを用いて処理容器内の基板に所定の膜を形成する成膜装置において、低圧下でも適切な排気を行なって好適な成膜処理を行うことができる。
実施の形態にかかる成膜装置の構成の概略を模式的に示す説明図である。 図1の成膜装置における収容体の斜視図である。 図2の収容体の平面を模式的に示した説明図である。 収容体の他の例の平面を模式的に示した説明図である。
半導体デバイスの製造工程では、半導体ウェハ(以下、「ウェハ」という。)に対して、金属膜等の所定の膜を形成する成膜処理等の各種処理が繰り返し行われ、これにより、ウェハ上に所望の半導体デバイスが製造される。
ところで成膜処理では、固体原料または液体原料を加熱して気化させ、成膜原料ガスとすることがある。例えば、ルテニウム(Ru)膜を形成する場合、固体原料であるRu(CO)12を加熱して昇華させ、生成された原料ガスをキャリアガスによって成膜装置の処理容器内に流すようにしている。
この点に関し、特許文献1に開示の技術は、既述したように、反応室と真空排気装置と、該反応室と該真空排気装置を結び付けるマニホールドを具備する減圧化学気相堆積装置(LPCVD装置)に於いて、該反応室と該マニホールドとの間のコンダクタンスが該真空排気装置の排気速度よりも充分大きい事を特徴とする化学気相堆積装置が記載されている。しかしながらそれを実現する装置構成としては、マニホールードと円筒形の反応炉とが区切りなく一体化され、マニホールドにゲート・バルブ及びコンダクタンス・バルブを介して直接取り付けられた、ターボ分子ポンプ及びロータリー・ポンプを経して排気される構成が記載されているだけである。
このような特許文献1に開示の技術は、複数の基板を上下方向に載置したバッチ式の処理装置であり、基板の加熱は、反応炉の外側に設けたヒータに拠っている。また特許文献1に開示の技術の装置は、基板を上下に昇降させる機能もなく、単に一般的にウェハボート呼ばれる複数のスロットを有する開放容器に載置しているだけである。
かかる特許文献1に開示の技術は、1枚1枚個別に処理を行なう枚葉式の成膜装置に対してそのまま適用することはできない。枚葉式の成膜装置は、処理の均一性が極めて重要であり、たとえばウェハ等の基板にルテニウム(Ru)膜を形成する場合についていうと、ヒータを内蔵した載置台上に基板を載置し、基板の直上から原料ガスを供給し、基板の周縁部から均等に排気するなど、排気についても均一に行うことが要求されている。しかも前記載置台は基板の搬入出を行なうために上下昇降機構が載置台下面側に設ける必要があり、このような装置構成に対して、特許文献1に開示の技術をそのまま適用することは困難であり、また均一に排気することの課題が依然として残っている。
本開示の技術は、上記したような枚葉式の成膜装置において、処理容器内をたとえば1Torr以下の低圧下でも均一な排気を行ない、好適な成膜処理を行う。
以下、本実施形態にかかる成膜装置及び成膜方法について、図面を参照しながら説明する。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、本実施形態にかかる成膜装置1の構成の概略を模式的に示す説明図であり、成膜装置1の一部を断面で示している。本実施の形態の成膜装置1は、成膜原料として固体原料であるRu(CO)12を用いて、基板としてのウェハW上にRu膜を形成するように構成されている。
図1に示すように、成膜装置1は減圧可能に構成され、基板としてのウェハWを収容する処理容器10と、処理容器10に成膜原料ガスを供給する原料ガス供給機構20と、を有している。
処理容器10は、例えば、金属材料(例えばアルミ合金)を用いてその内部が円筒形状に構成されている。処理容器10の側壁11には、ウェハWの搬入出口(図示せず)が設けられており、この搬入出口には、当該搬入出口を開閉するゲートバルブ(図示せず)が設けられている。
原料ガス供給機構20は、前記した固体原料を貯蔵する原料タンクを有している。そして当該原料タンク内に貯蔵している固体原料を昇華させて気体とし、キャリアガス(例えばCO)と共に供給管21を通じて、処理容器10内の上方中心に設けられた供給部22から処理容器10内に供給する。供給管21にはバルブ23が設けられている。また供給管21には、供給管21内の原料ガスを所定温度に維持するための加熱機構(図示せず)が設けられている。
処理容器10内には、ウェハWが水平に載置される、平面視が円形状の載置台30が設けられている。載置台30の内部には、ウェハWを加熱するためのヒータ(図示せず)やチラーの流路(図示せず)が設けられている。載置台30の下面側中央部には、載置台30を支持し、処理容器10の底壁12中央に形成された排気口12aを挿通する支持部材31が設けられている。
支持部材31の下端は、昇降機構32に接続されている。後述の制御部100に制御される昇降機構32の駆動によって、載置台30は、上方の第1の位置と下方の第2の位置との間を上下に移動することができる。図1は載置台が第1の位置にある状態を示している。
前記第1の位置は、ウェハWに対して成膜処理が行われる処理位置である。処理位置に位置する載置台30と、処理容器10の天壁13から載置台30の周縁部に延びた環状の隔壁13aとにより、載置台30の上側に処理空間Sが形成される。なお、載置台30が処理位置に位置するとき、載置台30の上面周縁部と隔壁13aの下面との間には、環状の隙間Kが形成されており、この隙間Kを介して処理空間S内の雰囲気は、載置台30の下面側から排気される。
前記第2の位置は、処理容器10に設けられた前述の搬出入口(図示せず)から、処理容器10内に進入するウェハWの搬送機構(図示せず)と、載置台30の下方に設けられた昇降ピン(図示せず)との間で、ウェハWを受け渡している時に載置台30が待機する待機位置である。
処理容器10内における載置台30の上方には、処理空間S内における原料ガスの流れを形成するガス流形成部材として、邪魔板24が、載置台30と平行に設けられている。邪魔板24は、処理空間Sを上下に仕切る部材であり、支持部材(図示せず)に支持されている。この邪魔板24により、天壁13の中央に設けられた前出の供給部22から供給される原料ガスは、邪魔板24の上面に沿って外側に向けて移動した後、邪魔板24の外方の部分から下側に移動し、載置台30上のウェハWの上面方向へと流れて行く。
排気口12aには、図2にも示したような、収容体40が設けられている。より詳述すると、この収容体40は、支持部材31を収容する収容部41と、収容部41と一体になったマニホールド部42とを有している。そして収容部41の上面の環状部41aが、底壁12の排気口12aの周辺部と気密に接続されている。
マニホールド部42の入口開口部42aは正面視で矩形であり、収容部41内に開口している。マニホールド部42の出口開口部42bは円形である。マニホールド部42の出口開口部42bには、圧力調整弁として機能するAPCバルブ43が設けられている。APCバルブ43は、自動圧力調整機能及び遮断機能を備えており、後述の制御部100からの制御信号に基づいて当該APCバルブ43の開度は制御され、排気流量等が制御される。本実施の形態では、APCバルブ43は直径が200mm、許容差圧が7.0Torrのものを使用した。APCバルブ43の後段側には、排気装置44が接続されている。排気装置44としては、たとえばターボ分子ポンプを用いることができる。本実施の形態では、1500L/sの能力を有するターボ分子ポンプを用いた。
収容部41の底壁41cの外側において、支持部材31にはフランジ31aが設けられている。そして、このフランジ31aの上面と、収容部41の底壁41cの下面との間には、支持部材31の外周を囲むように、ベローズ33が設けられている。このベローズ33によって、収容部41の底壁41cにおける支持部材31の貫通部分で気密性が失われることがない。
以上の構成にかかる成膜装置1においては、収容部41の水平断面積は、排気空間Eの水平断面積よりも小さく設定されている。たとえば収容部41の水平断面積は、排気空間Eの水平断面積の50%以下の面積であり、より好ましくは、25%から35%である。また本実施の形態では、処理容器10の底壁12中央に形成された排気口12aと収容部41の水平断面積は同一である。
そして成膜装置1の収容体40においては、収容部41の入口断面積は、収容部41の出口断面積、すなわち、マニホールド部42の入口開口部42aの面積よりも小さい。換言すれば、収容部41の入口断面積よりもマニホールド部42の入口断面積(入口開口部42aの面積)の方が大きく設定されている。さらに図3に示したマニホールド部42の容積Bは、収容部41の容積Aと同一以上の大きさを有している。すなわち、容積B≧容積Aである。
またさらに本実施の形態にかかる成膜装置1では、図3に示したように、収容部41の入口におけるマニホールド部42側の開口端部41dと、マニホールド部42における出口、すなわちAPCバルブ43側の出口開口部42bにおける最も収容部41寄りに位置している開口端部42cとが、平面視において同一直線上に位置している。
そして収容部41の入口形状は、図3に示したように平面視で非真円形状であり、かつマニホールド部42側に、拡大開口部41eを有している。すなわち、支持部材31を囲む約3/4円形の開口に、マニホールド部42側へと突出した拡大開口部41eが形成された、全体として非真円形状の入口形状を有している。
以上のように構成される成膜装置1には、制御部100が設けられている。制御部100は、例えばCPUやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、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、APCバルブ43やバルブ23等を制御して、成膜装置1におけるウェハ処理を実現するためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、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、当該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。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェア(回路基板)で実現してもよい。
次に成膜装置1を用いて行われるウェハWに対する成膜処理について説明する。
まず、バルブ23、APCバルブ43が閉状態とされている状態において処理容器10内の圧力を測定し、当該測定結果に基づいてAPCバルブ43の開度が調整され処理容器10内が所定の圧力(例えば7Torr〜10Torr)とされる。この状態で、処理容器10のウェハWの搬出入口(図示せず)に設けられたゲートバルブ(図示せず)が開かれ、処理容器10に隣接する真空雰囲気の搬送室(図示せず)から、上記搬出入口を介して、ウェハWを保持した搬送機構(図示せず)が処理容器10内に進入する。
そしてウェハWが、前述の待機位置に位置している載置台30の上方に搬送される。次いで上昇した昇降ピン(図示せず)の上にウェハWが受け渡され、その後、上記搬送機構は処理容器10から退出し、上記ゲートバルブが閉じられる。それと共に、上記昇降ピンの下降、及び載置台30の上昇が行われ、載置台30上にウェハWが載置されて、載置台30は前述の処理位置へと移動し、ウェハWの上方に処理空間Sが形成される。
次いで、載置台30に設けられたヒータ(図示せず)によってウェハWが所定の温度(例えば120〜300℃、好ましくは130〜250℃)まで加熱される。ウェハWの温度が当該所定の温度に到達すると、APCバルブ43の開度が調整され、処理容器10内が所定の処理圧力、例えば0.013Pa〜133.3Pa(0.1mTorr〜1Torr)、好ましくは、1.3Pa〜66.5Pa(10mTorr〜500mTorr)に減圧される。
処理容器10内の減圧が完了すると、バルブ23、APCバルブ43の開度が調整され、処理容器10内の処理空間Sへの成膜原料ガスであるRu(CO)12の供給が所定の流量、たとえば0.1sccm〜3.0sccm、好ましくは0.2sccm〜1.0sccmで流される。また併せてキャリアガスであるCOが10sccm〜300sccmで流される。これによって、ウェハW上へのRu膜の形成が開始される。そしてRu膜の形成が完了すると、上記と逆の手順でバルブ操作が行われ、ウェハWが処理容器10から搬出される。
そして成膜処理中、処理容器10おける気流の流れは、図1の矢印に示したようになっている。すなわち、載置台30の上面周縁部と隔壁13aの下面との間の環状の隙間Kから、下方に流れ込んで一旦排気空間Eに集められる。その後水平断面積が排気空間Eよりも小さい排気口12aから収容体40の収容部41の入口へと流れて行く。
このとき、排気口12a及び収容部41の入口は、排気空間Eの中心に位置しているので、隙間Kから排気空間Eに流れて行く際には、載置台30の周縁部から均一に排気される。そして排気空間Eに一旦集められた後、排気口12a及び収容部41の入口に向かって集中して排気されていく。次いで収容部41内に流れ込んだ排気は、マニホールド部42内へと流れて行く。
そして収容部41の入口断面積よりもマニホールド部42の入口断面積(入口開口部42aの面積)の方が大きく設定されているので、収容部41内の雰囲気が、マニホールド部42内に流れる際のコンダクタンスは大きくなっている。それゆえ、低圧下でも適切な排気を行なって好適な成膜処理を行うことができる。しかも前記実施の形態では収容部41の容積Aよりも、マニホールド部42の容積Bの方が大きく設定されている。したがって、収容部41内の雰囲気は極めて円滑にAPCバルブ43、及び排気装置44へと流すことができる。そのため、処理容器内10の処理空間S内を、従来よりも低圧力にすることが容易である。
そして収容部41の入口形状は、平面視で全体として非真円形状であり、かつマニホールド部42側に、拡大開口部41eを有しているから、マニホールド部42の入口開口部42aの形状に合わせて、収容部41の入口形状のコンダクタンスを大きくしている。もちろん収容部41の入口形状は、これに限らず、マニホールド部42の入口開口部42aの形状に合わせて、任意の拡大開口部41eを採ることができる。
またさらに本実施の形態にかかる成膜装置1では、収容部41内への入口におけるマニホールド部42側の開口端部41dと、マニホールド部42における出口、すなわちAPCバルブ43側の出口開口部42bにおける最も収容部41寄りに位置している開口端部42cとが、平面視において同一直線上に位置している。したがって、収容部41内からマニホールド部42、APCバルブ43、排気装置44へと排気される際のコンダクタンスは、APCバルブ43、排気装置44が収容部41の直下に位置していない構成を採っている収容体40としては、最大限大きくなっている。
かかる場合、図4に示したように、マニホールド部42における出口、すなわちAPCバルブ43側の出口開口部42bにおける最も収容部41寄りに位置している開口端部42cを、収容部41内への入口におけるマニホールド部42側の開口端部41dよりも収容部41寄りに位置させてもよい。すなわち、図4に示したように、マニホールド部42における開口端部42cを、平面視で収容部41内の入口内に位置するようにしてもよい。これによってさらに排気の際のコンダクタンスを大きくすることができ、より低圧力の成膜処理を可能とすることができる。
そして前記した条件で、ウェハWの表面にRuの成膜処理を行なったところ、従来の100mTorr程度の一般的なRuの成膜処理と比べて、Ruのデポレートを向上させることができた。またウェハW表面のRuの膜の膜厚は、均一性が良好であった。これは、処理空間Sからの肺機器は、排気空間Eに一旦集められた後、排気空間Eの直下に位置し、かつ排気空間Eよりも水平断面積が小さい排気口12a及び収容部41の入口に向かって集中して排気されていき、その後に収容部41からより容積の大きいマニホールド部42内へと流れるようにしたことによるものと推察される。
しかも本実施の形態では、成膜処理前の準備段階の処理容器内の圧力である7Torr〜10Torrから、成膜処理時の圧力である0.1mTorr〜1Torrを、正確に制御することができた。しかも、一般的なAPCバルブ43の定格最大開度(制御を保証する開度)である50%よりも小さい30%で実現することができた。このことは、実施の形態にかかる収容体40の構造、すなわち収容部41の入口断面積よりもマニホールド部42の入口断面積(入口開口部42aの面積)の方を大きく設定し、収容部41の容積Aよりも、マニホールド部42の容積Bの方が大きく設定したことによって得られたものである。
また前記した実施の形態で採用した収容体40は、載置台の下方に昇降機構等を有する成膜装置における処理容器の底部の排気口に接続するだけでよいので、既存の装置を大きく改変することなく実現できる。すなわち、既存のこの種の成膜装置の処理容器底部の排気口に接続されている排気管を取り外して、収容体40を接続すればよいので、極めて実用性にすぐれている。
以上の説明では、Ru膜に対する固体原料として、Ru(CO)12を用いていたが他の固体原料であってもよい。また、固体原料の代わりに液体原料を用いた低圧の成膜プロセスにも本発明手は適用可能である。固体原料とは、大気圧、室温で固体の原料を意味し、液体原料とは、大気圧、室温で液体の原料を意味する。
以上の例は、Ru膜を成膜していたものであったが、本開示にかかる技術は、固体原料または液体原料を気化して生成した原料ガスを用いて他の膜を形成する装置にも適用することができる。
また、以上の説明では、キャリアガスとしてCOガスを用いていたが、Arガスなどの希ガスやN2等の不活性ガスを用いることができる。ただし、COガスを用いることで、原料ガスの分解を防ぐことができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
(1)基板に所定の膜を形成する成膜装置であって、
減圧可能に構成され、液体原料または固体原料が気化して生成された成膜原料ガスが導入される処理容器と、
前記処理容器内に設けられ前記基板を載置する載置台と、前記処理容器の下方に設けられ、前記処理容器の底部に設けられた排気口に通ずる収容体と、を有し、
前記収容体は前記載置台の支持部材を収容する収容部と、当該収容部の側部に設けられて前記収容部内に開口し、かつ排気装置に通ずるマニホールド部、とを有し、
前記処理容器内における前記載置台の下面側には、前記載置台上の雰囲気が前記載置台周の縁部外方から流れ込む排気空間が形成され、
前記収容部の水平断面積は、前記排気空間の水平断面積よりも小さく、
前記収容部の入口の断面積は、前記収容部の出口の断面積よりも小さい、成膜装置。
(2)前記収容部内への入口における前記マニホールド部側の端部と、前記マニホールド部における出口の前記収容部側の端部が、平面視で同一直線上に位置するか、
または前記マニホールド部における出口の前記収容部側の端部が、前記収容部内への入口における前記マニホールド部側の端部よりも前記収容部寄りに位置している、(1)に記載の成膜装置。
(3)前記収容部の水平断面積は、前記排気空間の水平断面積比で50%以下である、(1)または(2)のいずれかの成膜装置。
(4)前記マニホールド部の容積は、前記収容部の容積と同一またはそれ以上の大きさである、(1)〜(3)のいずれかに記載の成膜装置。
(5)前記収容部の入口形状は非真円形状であり、かつ前記マニホールド部側に、拡大開口部を有する、(1)〜(4)のいずれかに記載の成膜装置。
(6)前記成膜原料ガスは、ルテニウムを昇華させたガスである、(1)〜(5)のいずれかに記載の成膜装置。
(7)(1)〜(6)いずれかに記載の成膜装置を用いて、基板の表面にルテニウムを堆積させて前記基板表面に、ルテニウムを成膜する成膜方法であって、
ルテニウムを昇華させた原料ガスを、前記処理容器内に導入し、
前記載置台の温度を120℃〜300℃に加熱し、
前記処理容器内の圧力を、1.3Pa〜66.5Paに維持して成膜処理を行う。
1 成膜装置
11 側壁
12 底壁
12a 排気口
13 天壁
13a 隔壁
20 原料ガス供給機構
21 供給管
22 供給部
23 バルブ
24 邪魔板
30 載置台
31 支持部材
31a フランジ
32 昇降機構
33 ベローズ
40 収容体
41 収容部
41a 環状部
41c 底壁
41d 開口端部
41e 拡大開口部
42 マニホールド部
42a 入口開口部
42b 出口開口部
42c 開口端部
43 APCバルブ
44 排気装置
K 隙間
S 処理空間
W ウェハ

Claims (7)

  1. 基板に所定の膜を形成する成膜装置であって、
    減圧可能に構成され、液体原料または固体原料が気化して生成された成膜原料ガスが導入される処理容器と、
    前記処理容器内に設けられ前記基板を載置する載置台と、前記処理容器の下方に設けられ、前記処理容器の底部に設けられた排気口に通ずる収容体と、を有し、
    前記収容体は前記載置台の支持部材を収容する収容部と、当該収容部の側部に設けられて前記収容部内に開口し、かつ排気装置に通ずるマニホールド部、とを有し、
    前記処理容器内における前記載置台の下面側には、前記載置台上の雰囲気が前記載置台周の縁部外方から流れ込む排気空間が形成され、
    前記収容部の水平断面積は、前記排気空間の水平断面積よりも小さく、
    前記収容部の入口の断面積は、前記収容部の出口の断面積よりも小さい。
  2. 前記収容部内への入口における前記マニホールド部側の端部と、前記マニホールド部における出口の前記収容部側の端部が、平面視で同一直線上に位置するか、
    または前記マニホールド部における出口の前記収容部側の端部が、前記収容部内への入口における前記マニホールド部側の端部よりも前記収容部寄りに位置している、請求項1に記載の成膜装置。
  3. 前記収容部の水平断面積は、前記排気空間の水平断面積比で50%以下である、請求項1または2のいずれか一項に記載の成膜装置。
  4. 前記マニホールド部の容積は、前記収容部の容積と同一またはそれ以上の大きさである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の成膜装置。
  5. 前記収容部の入口形状は非真円形状であり、かつ前記マニホールド部側に、拡大開口部を有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の成膜装置。
  6. 前記成膜原料ガスは、ルテニウムを昇華させたガスである、請求項1〜5のいずれかに記載の成膜装置。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の成膜装置を用いて、基板の表面にルテニウムを堆積させて前記基板表面に、ルテニウムを成膜する成膜方法であって、
    ルテニウムを昇華させた原料ガスを、前記処理容器内に導入し、
    前記載置台の温度を120℃〜300℃に加熱し、
    前記処理容器内の圧力を、1.3Pa〜66.5Paに維持して成膜処理を行う。
JP2019044094A 2019-03-11 2019-03-11 成膜装置及び成膜方法 Pending JP2020147772A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019044094A JP2020147772A (ja) 2019-03-11 2019-03-11 成膜装置及び成膜方法
KR1020200025032A KR20200108782A (ko) 2019-03-11 2020-02-28 성막 장치 및 성막 방법
TW109106680A TW202100788A (zh) 2019-03-11 2020-03-02 成膜裝置及成膜方法
US16/809,847 US20200291514A1 (en) 2019-03-11 2020-03-05 Film Forming Apparatus and Film Forming Method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019044094A JP2020147772A (ja) 2019-03-11 2019-03-11 成膜装置及び成膜方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020147772A true JP2020147772A (ja) 2020-09-17

Family

ID=72425075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019044094A Pending JP2020147772A (ja) 2019-03-11 2019-03-11 成膜装置及び成膜方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200291514A1 (ja)
JP (1) JP2020147772A (ja)
KR (1) KR20200108782A (ja)
TW (1) TW202100788A (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259119A (ja) * 1991-04-04 1993-10-08 Hitachi Ltd プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JPH06275528A (ja) * 1993-03-18 1994-09-30 Hitachi Ltd 真空処理装置の排気部構造
JP2002208584A (ja) * 2001-01-09 2002-07-26 Tokyo Electron Ltd 枚葉式の処理装置
JP2003249489A (ja) * 2002-02-26 2003-09-05 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2007270355A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Tokyo Electron Ltd 金属カルボニル先駆体を利用した堆積プロセスの初期化方法及びシステム
JP2008514821A (ja) * 2004-09-30 2008-05-08 東京エレクトロン株式会社 金属−カルボニルプリカーサからのルテニウムおよびレニウム金属層の低圧堆積
US20100081284A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for improving flow uniformity in a process chamber
WO2015151147A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 Sppテクノロジーズ株式会社 プラズマ処理装置
JP2015212410A (ja) * 2014-05-07 2015-11-26 東京エレクトロン株式会社 成膜方法および成膜装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3786580B2 (ja) 1991-07-16 2006-06-14 セイコーエプソン株式会社 化学気相堆積装置及びそれを用いた半導体膜の製造方法
US5855675A (en) * 1997-03-03 1999-01-05 Genus, Inc. Multipurpose processing chamber for chemical vapor deposition processes
US6402848B1 (en) * 1999-04-23 2002-06-11 Tokyo Electron Limited Single-substrate-treating apparatus for semiconductor processing system
US7011039B1 (en) * 2000-07-07 2006-03-14 Applied Materials, Inc. Multi-purpose processing chamber with removable chamber liner
US7927066B2 (en) * 2005-03-02 2011-04-19 Tokyo Electron Limited Reflecting device, communicating pipe, exhausting pump, exhaust system, method for cleaning the system, storage medium storing program for implementing the method, substrate processing apparatus, and particle capturing component
US20090151872A1 (en) * 2007-12-17 2009-06-18 Tugrul Samir Low cost high conductance chamber
WO2010024036A1 (ja) * 2008-08-28 2010-03-04 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置のクリーニング方法
US8707899B2 (en) * 2009-02-26 2014-04-29 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing apparatus
JP5193913B2 (ja) * 2009-03-12 2013-05-08 東京エレクトロン株式会社 CVD−Ru膜の形成方法および半導体装置の製造方法
US9091371B2 (en) * 2010-12-27 2015-07-28 Kenneth K L Lee Single axis gate valve for vacuum applications
US9057388B2 (en) * 2012-03-21 2015-06-16 International Business Machines Corporation Vacuum trap
US9761416B2 (en) * 2013-03-15 2017-09-12 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for reducing particles in semiconductor process chambers

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05259119A (ja) * 1991-04-04 1993-10-08 Hitachi Ltd プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JPH06275528A (ja) * 1993-03-18 1994-09-30 Hitachi Ltd 真空処理装置の排気部構造
JP2002208584A (ja) * 2001-01-09 2002-07-26 Tokyo Electron Ltd 枚葉式の処理装置
JP2003249489A (ja) * 2002-02-26 2003-09-05 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
JP2008514821A (ja) * 2004-09-30 2008-05-08 東京エレクトロン株式会社 金属−カルボニルプリカーサからのルテニウムおよびレニウム金属層の低圧堆積
JP2007270355A (ja) * 2006-03-30 2007-10-18 Tokyo Electron Ltd 金属カルボニル先駆体を利用した堆積プロセスの初期化方法及びシステム
US20100081284A1 (en) * 2008-09-29 2010-04-01 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for improving flow uniformity in a process chamber
WO2015151147A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 Sppテクノロジーズ株式会社 プラズマ処理装置
JP2015212410A (ja) * 2014-05-07 2015-11-26 東京エレクトロン株式会社 成膜方法および成膜装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW202100788A (zh) 2021-01-01
US20200291514A1 (en) 2020-09-17
KR20200108782A (ko) 2020-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4803578B2 (ja) 成膜方法
JP6270575B2 (ja) 反応管、基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP5247528B2 (ja) 基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理方法及びガス導入手段
KR20180075390A (ko) 성막 장치, 성막 방법 및 단열 부재
TWI437635B (zh) 半導體裝置的製造方法、及基板處理裝置
US20060086319A1 (en) Processing gas supply mechanism, film forming apparatus and method, and computer storage medium storing program for controlling same
JP5315898B2 (ja) 成膜装置
KR20110015392A (ko) 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 및 액체 유량 제어 장치의 동작 확인 방법
JP2011238832A (ja) 基板処理装置
JPWO2008117781A1 (ja) Cvd成膜装置
KR20140004007A (ko) 원료 용기 및 원료 용기의 사용 방법
KR20150088749A (ko) 종형 열처리 장치, 열처리 방법 및 기억 매체
JP2011222677A (ja) 基板処理装置
US11373876B2 (en) Film forming method and film forming apparatus
JP2020147772A (ja) 成膜装置及び成膜方法
WO2020179575A1 (ja) 成膜装置及び原料ガス供給方法
US20210388493A1 (en) Film forming apparatus and film forming method
US20230272523A1 (en) Deposition method and deposition apparatus
JP7325261B2 (ja) 基板処理方法及び基板処理装置
JP2009123950A (ja) 基板処理装置
JP2012136743A (ja) 基板処理装置
JP2007227471A (ja) 基板処理装置
JP5419420B2 (ja) 成膜方法および成膜装置、ならびに記憶媒体
JP2008160081A (ja) 基板処理装置及び基板処理方法
JP5060375B2 (ja) 基板処理装置および半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211208

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221017

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221025

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230418