JP2022089151A - Film deposition apparatus and film deposition method - Google Patents

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雄治 小畑
Yuji Obata
庸之 岡部
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Abstract

To provide a technique capable of measuring a pressure in the vicinity of a substrate with high accuracy.SOLUTION: A film deposition apparatus includes: a treatment vessel capable of depressurizing an inside; a showerhead capable of supplying a gas into the treatment vessel and including a lower material having a plurality of gas holes and an upper material forming a diffusion space for diffusing the gas with the lower material; a mounting table arranged to face the showerhead and forming a treatment space with the showerhead; a lifting mechanism for lifting the mounting table; a cylindrical part penetrating the showerhead to communicate with the treatment space; and a pressure sensor air-tightly provided in the inside of the cylindrical part and for measuring a pressure of the treatment space.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、成膜装置及び成膜方法に関する。 The present disclosure relates to a film forming apparatus and a film forming method.

処理容器内の圧力を測定する圧力センサを有する成膜装置が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。また、処理容器内で載置台とシャワーヘッドとの間に拡散空間を形成し、ガスの置換性を向上させて処理を行う原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)装置が知られている(例えば、特許文献3参照)。 A film forming apparatus having a pressure sensor for measuring the pressure in the processing container is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). Further, there is known an atomic layer deposition (ALD) device that forms a diffusion space between a mounting table and a shower head in a processing container to improve gas displacement and perform processing (for example). , Patent Document 3).

特開2002-241943号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-241943 特開2013-040398号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-040398 特開2015-175060号公報JP-A-2015-175060

本開示は、基板近傍の圧力を高い精度で測定できる技術を提供する。 The present disclosure provides a technique capable of measuring the pressure in the vicinity of a substrate with high accuracy.

本開示の一態様による成膜装置は、内部を減圧可能な処理容器と、前記処理容器内にガスを供給するシャワーヘッドであり、複数のガス孔が形成された下部材と、該下部材との間に前記ガスを拡散させる拡散空間を形成する上部材とを含むシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドと対向して配置され、前記シャワーヘッドとの間に処理空間を形成する載置台と、前記載置台を昇降させる昇降機構と、前記シャワーヘッドを貫通して前記処理空間と連通する筒状部と、前記筒状部の内部に気密に設けられ、前記処理空間の圧力を測定する圧力センサと、を有する。 The film forming apparatus according to one aspect of the present disclosure is a processing container capable of depressurizing the inside, a shower head for supplying gas into the processing container, a lower member having a plurality of gas holes formed therein, and the lower member. A shower head including an upper member forming a diffusion space for diffusing the gas between the two, a mounting table arranged facing the shower head and forming a processing space between the shower head, and the above description. An elevating mechanism that raises and lowers the pedestal, a tubular portion that penetrates the shower head and communicates with the processing space, and a pressure sensor that is airtightly provided inside the tubular portion to measure the pressure in the processing space. Has.

本開示によれば、基板近傍の圧力を高い精度で測定できる。 According to the present disclosure, the pressure in the vicinity of the substrate can be measured with high accuracy.

第1の実施形態の成膜装置の一例を示す断面図Cross-sectional view showing an example of the film forming apparatus of the first embodiment 図1の成膜装置のシャワーヘッドを示す断面図Cross-sectional view showing the shower head of the film forming apparatus of FIG. 図1の成膜装置のシャワーヘッドを示す斜視図A perspective view showing a shower head of the film forming apparatus of FIG. 図1の成膜装置のガス供給部を示す斜視図A perspective view showing a gas supply unit of the film forming apparatus of FIG. 図1の成膜装置のガス供給部を示す縦断面図A vertical sectional view showing a gas supply unit of the film forming apparatus of FIG. 図1の成膜装置のシャワーヘッドを下方から見た図A view of the shower head of the film forming apparatus of FIG. 1 as viewed from below. 第1の実施形態の成膜方法の一例を示す図The figure which shows an example of the film formation method of 1st Embodiment 第2の実施形態の成膜装置のシャワーヘッドを示す断面図Sectional drawing which shows the shower head of the film formation apparatus of 2nd Embodiment 第2の実施形態の成膜装置のシャワーヘッドを示す平面図A plan view showing a shower head of the film forming apparatus of the second embodiment. 処理容器内の圧力の時間変化を示す図The figure which shows the time change of the pressure in a processing vessel TiCl分圧の時間変化を示す図The figure which shows the time change of TiCl 4 partial pressure 段差被覆性とTiCl分圧との関係を示す図The figure which shows the relationship between the step covering property and the TiCl 4 partial pressure.

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, non-limiting exemplary embodiments of the present disclosure will be described with reference to the accompanying drawings. In all the attached drawings, the same or corresponding members or parts are designated by the same or corresponding reference numerals, and duplicate description is omitted.

〔第1の実施形態〕
(成膜装置)
図1~図6を参照し、第1の実施形態の成膜装置の一例について説明する。第1の実施形態の成膜装置は、原子層堆積(ALD:Atomic Layer Deposition)法による成膜が実施可能な装置として構成されている。
[First Embodiment]
(Film formation device)
An example of the film forming apparatus of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. The film forming apparatus of the first embodiment is configured as an apparatus capable of forming a film by an atomic layer deposition (ALD) method.

成膜装置100は、処理容器1、載置台2、シャワーヘッド3、ガス供給部4、ガス導入部5、排気部6、圧力測定部7、制御部9等を備える。 The film forming apparatus 100 includes a processing container 1, a mounting table 2, a shower head 3, a gas supply unit 4, a gas introduction unit 5, an exhaust unit 6, a pressure measurement unit 7, a control unit 9, and the like.

処理容器1は、内部を減圧可能な真空容器である。処理容器1は、アルミニウム等の金属により構成され、略円筒状を有する。処理容器1は、基板の一例である半導体ウエハ(以下「ウエハW」という。)を収容する。処理容器1の側壁には、ウエハWを搬入又は搬出するための搬入出口11が形成されている。搬入出口11は、ゲートバルブ12により開閉される。処理容器1の本体の上には、断面が矩形状をなす円環状の排気ダクト13が設けられている。排気ダクト13には、内周面に沿ってスリット13aが形成されている。排気ダクト13の外壁には、排気口13bが形成されている。排気ダクト13の上面には、処理容器1の上部開口を塞ぐように天板部材14が設けられている。排気ダクト13と天板部材14との間は、シールリング15で気密に封止されている。 The processing container 1 is a vacuum container capable of reducing the pressure inside. The processing container 1 is made of a metal such as aluminum and has a substantially cylindrical shape. The processing container 1 accommodates a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer W”), which is an example of a substrate. A carry-in outlet 11 for carrying in or out the wafer W is formed on the side wall of the processing container 1. The carry-in outlet 11 is opened and closed by the gate valve 12. An annular exhaust duct 13 having a rectangular cross section is provided on the main body of the processing container 1. A slit 13a is formed in the exhaust duct 13 along the inner peripheral surface. An exhaust port 13b is formed on the outer wall of the exhaust duct 13. A top plate member 14 is provided on the upper surface of the exhaust duct 13 so as to close the upper opening of the processing container 1. The space between the exhaust duct 13 and the top plate member 14 is hermetically sealed with a seal ring 15.

載置台2は、処理容器1内でウエハWを水平に支持する。載置台2は、ウエハWよりも大きい円板状を有し、窒化アルミニウム(AlN)等のセラミックス材料や、アルミニウムやニッケル合金等の金属材料で構成されている。載置台2の内部には、ウエハWを加熱するためのヒータ21が埋め込まれている。ヒータ21は、ヒータ電源(図示せず)から給電されて発熱する。そして、載置台2の上面の近傍に設けられた熱電対(図示せず)の温度信号によりヒータ21の出力を制御することにより、ウエハWが所定の温度に制御される。載置台2には、上面の外周領域及び側面を覆うようにアルミナ等のセラミックスにより形成されたカバー部材22が設けられている。 The mounting table 2 horizontally supports the wafer W in the processing container 1. The mounting table 2 has a disk shape larger than that of the wafer W, and is made of a ceramic material such as aluminum nitride (AlN) or a metal material such as aluminum or nickel alloy. A heater 21 for heating the wafer W is embedded in the mounting table 2. The heater 21 is supplied with power from a heater power supply (not shown) to generate heat. Then, the wafer W is controlled to a predetermined temperature by controlling the output of the heater 21 by the temperature signal of the thermocouple (not shown) provided near the upper surface of the mounting table 2. The mounting table 2 is provided with a cover member 22 formed of ceramics such as alumina so as to cover the outer peripheral region of the upper surface and the side surface.

載置台2は、支持部材23に支持されている。支持部材23は、載置台2の底面中央から処理容器1の底壁に形成された孔部を貫通して処理容器1の下方に延び、その下端が昇降機構24に接続されている。載置台2は、昇降機構24により、図1で示す処理位置と、その下方の二点鎖線で示すウエハWの搬送が可能な搬送位置との間で昇降する。支持部材23の処理容器1の下方には、鍔部25が取り付けられている。処理容器1の底面と鍔部25との間には、ベローズ26が設けられている。ベローズ26は、処理容器1内の雰囲気を外気と区画し、載置台2の昇降動作にともなって伸縮する。 The mounting table 2 is supported by the support member 23. The support member 23 extends from the center of the bottom surface of the mounting table 2 to the lower side of the processing container 1 through a hole formed in the bottom wall of the processing container 1, and its lower end is connected to the elevating mechanism 24. The mounting table 2 is moved up and down by the elevating mechanism 24 between the processing position shown in FIG. 1 and the transfer position where the wafer W can be transferred, which is indicated by the two-dot chain line below the processing position. A flange portion 25 is attached below the processing container 1 of the support member 23. A bellows 26 is provided between the bottom surface of the processing container 1 and the flange portion 25. The bellows 26 separates the atmosphere inside the processing container 1 from the outside air, and expands and contracts as the mounting table 2 moves up and down.

処理容器1の底面近傍には、昇降板から上方に突出するように3本(2本のみ図示)のウエハ支持ピン27が設けられている。ウエハ支持ピン27は、処理容器1の下方に設けられた昇降機構28により昇降板を介して昇降する。ウエハ支持ピン27は、搬送位置にある載置台2に設けられた貫通孔2aに挿通されて載置台2の上面に対して突没可能となっている。ウエハ支持ピン27を昇降させることにより、搬送ロボット(図示せず)と載置台2との間でウエハWの受け渡しが行われる。 Near the bottom surface of the processing container 1, three wafer support pins 27 (only two are shown) are provided so as to project upward from the elevating plate. The wafer support pin 27 is moved up and down via the raising and lowering plate by the raising and lowering mechanism 28 provided below the processing container 1. The wafer support pin 27 is inserted into a through hole 2a provided in the mounting table 2 at the transport position so that the wafer support pin 27 can be recessed with respect to the upper surface of the mounting table 2. By raising and lowering the wafer support pin 27, the wafer W is transferred between the transfer robot (not shown) and the mounting table 2.

シャワーヘッド3は、処理容器1内に処理ガスをシャワー状に供給する。シャワーヘッド3は、例えば金属材料により形成され、載置台2に対向して配置されている。シャワーヘッド3は、載置台2とほぼ同じ直径を有する。シャワーヘッド3は、上部材31及び下部材32を含む。上部材31は、天板部材14の下面に固定されている。下部材32は、上部材31の下に接続されている。上部材31と下部材32との間には、ガスを拡散する拡散空間33が形成されている。拡散空間33には、天板部材14及び上部材31を貫通するようにガス導入路36が設けられている。ガス導入路36には、ガス導入部5から後述するインレットブロック55を介してガスが導入される。下部材32の周縁部には、下方に突出する環状突起部34が形成されている。下部材32における環状突起部34の内側の平坦面には、多数のガス孔35が形成されている。載置台2が処理位置に移動した状態では、載置台2と下部材32との間に狭い処理空間37が形成され、カバー部材22の上面と環状突起部34とが近接して環状隙間38が形成される。 The shower head 3 supplies the processing gas into the processing container 1 in the form of a shower. The shower head 3 is made of, for example, a metal material and is arranged so as to face the mounting table 2. The shower head 3 has substantially the same diameter as the mounting table 2. The shower head 3 includes an upper member 31 and a lower member 32. The upper member 31 is fixed to the lower surface of the top plate member 14. The lower member 32 is connected below the upper member 31. A diffusion space 33 for diffusing gas is formed between the upper member 31 and the lower member 32. The diffusion space 33 is provided with a gas introduction path 36 so as to penetrate the top plate member 14 and the upper member 31. Gas is introduced into the gas introduction path 36 from the gas introduction unit 5 via the inlet block 55 described later. An annular protrusion 34 projecting downward is formed on the peripheral edge of the lower member 32. A large number of gas holes 35 are formed on the flat surface inside the annular protrusion 34 of the lower member 32. When the mounting table 2 is moved to the processing position, a narrow processing space 37 is formed between the mounting table 2 and the lower member 32, and the upper surface of the cover member 22 and the annular protrusion 34 are close to each other to form an annular gap 38. It is formed.

多数のガス孔35は、複数の傾斜孔35a及び複数の未傾斜孔35bを含む。複数の傾斜孔35aは、後述する筒状部71の周囲に配置され、拡散空間33の側から処理空間37の側に向けて筒状部71の中心方向に傾斜する。複数の傾斜孔35aは、筒状部71の中心に近いほど傾斜角が大きくなるように配置されていることが好ましい。これにより、ガス孔35が配置されていない筒状部71の下方にもガスが吐出されるため、面内均一性が向上する。複数の未傾斜孔35bは、複数の傾斜孔35aの周囲に配置され、拡散空間33の側から処理空間37の側に向けて傾斜を有しない。 The large number of gas holes 35 include a plurality of inclined holes 35a and a plurality of untilted holes 35b. The plurality of inclined holes 35a are arranged around the cylindrical portion 71 described later, and are inclined toward the center of the tubular portion 71 from the side of the diffusion space 33 toward the side of the processing space 37. It is preferable that the plurality of inclined holes 35a are arranged so that the inclination angle becomes larger toward the center of the tubular portion 71. As a result, the gas is also discharged below the cylindrical portion 71 in which the gas hole 35 is not arranged, so that the in-plane uniformity is improved. The plurality of untilted holes 35b are arranged around the plurality of inclined holes 35a and do not have an inclination from the side of the diffusion space 33 toward the side of the processing space 37.

ガス供給部4は、拡散空間33内に、例えば8個設けられている。8個のガス供給部4は、シャワーヘッド3の中心を円環状に等間隔で囲むように配置されている。なお、拡散空間33内に設けられるガス供給部4の個数は、8個の場合に限られるものではない。例えば少なくとも2個、好ましくは3個以上のガス供給部4がシャワーヘッド3の中心を囲む環上の互いに離れた位置に設けられていれば、短時間でシャワーヘッド3内に均一にガスを供給できる。なお、複数のガス供給部4が設けられる環の形状は円環に限られるものではなく、例えば四角い環上に配置してもよい。 For example, eight gas supply units 4 are provided in the diffusion space 33. The eight gas supply units 4 are arranged so as to surround the center of the shower head 3 in an annular shape at equal intervals. The number of gas supply units 4 provided in the diffusion space 33 is not limited to eight. For example, if at least two, preferably three or more gas supply units 4 are provided at positions separated from each other on the ring surrounding the center of the shower head 3, gas is uniformly supplied into the shower head 3 in a short time. can. The shape of the ring provided with the plurality of gas supply units 4 is not limited to the annular ring, and may be arranged on, for example, a square ring.

各ガス供給部4は、図4及び図5に示されるように、上部材31に締結される台座部43と、台座部43の下面側に設けられ、内部が中空のヘッド部41とを備えている。上部材31の下面には、台座部43が挿入される凹部が形成され、台座部43をこの凹部内に嵌合させたとき、ヘッド部41が、上部材31の下面から拡散空間33内に突出した状態となる。 As shown in FIGS. 4 and 5, each gas supply unit 4 includes a pedestal portion 43 fastened to the upper member 31 and a head portion 41 provided on the lower surface side of the pedestal portion 43 and having a hollow inside. ing. A recess into which the pedestal portion 43 is inserted is formed on the lower surface of the upper member 31, and when the pedestal portion 43 is fitted into the recess, the head portion 41 moves from the lower surface of the upper member 31 into the diffusion space 33. It will be in a protruding state.

台座部43には、ねじ穴43aが形成され、ねじ穴43a及び上部材31側の凹部内に形成されたねじ穴にねじ43bを螺合させることにより、上部材31に対して台座部43が締結される。 A screw hole 43a is formed in the pedestal portion 43, and the pedestal portion 43 is formed with respect to the upper member 31 by screwing the screw 43b into the screw hole 43a and the screw hole formed in the recess on the upper member 31 side. To be concluded.

台座部43と上部材31との間に処理ガスが侵入して膜が成膜され、台座部43及び上部材31が固着すると、ガス供給部4を取り外す際などにパーティクルが発生する原因となる。そこで、本例の台座部43は、このようなパーティクルの発生を抑制できる構成となっている。 If the processing gas invades between the pedestal portion 43 and the upper member 31 to form a film and the pedestal portion 43 and the upper member 31 are fixed, particles may be generated when the gas supply portion 4 is removed. .. Therefore, the pedestal portion 43 of this example has a configuration capable of suppressing the generation of such particles.

図5に示されるように、台座部43は上部材31側の凹部よりも一回り小さく形成されており、台座部43の外周面と上部材31側の凹部の内周面との間には例えば、0.1~1mm程度の隙間31aが形成される。また、台座部43におけるねじ穴43aの上端部には、上部側へ向けて突出する扁平なリング状の突部43cが突出している。台座部43はこの突部43cの上面側の接触面を介して上部材31と接触し、台座部43の上面と、上部材31側の凹部の下面との間にも側面側と同程度の隙間31aが形成される。 As shown in FIG. 5, the pedestal portion 43 is formed to be one size smaller than the recess on the upper member 31 side, and is formed between the outer peripheral surface of the pedestal portion 43 and the inner peripheral surface of the recess on the upper member 31 side. For example, a gap 31a of about 0.1 to 1 mm is formed. Further, a flat ring-shaped protrusion 43c projecting toward the upper side projects from the upper end portion of the screw hole 43a in the pedestal portion 43. The pedestal portion 43 comes into contact with the upper member 31 through the contact surface on the upper surface side of the protrusion 43c, and is about the same as the side surface side between the upper surface of the pedestal portion 43 and the lower surface of the recess on the upper member 31 side. A gap 31a is formed.

さらに台座部43には、台座部43を上下方向に貫通するように、上部材31に形成されているガス導入路36に連通するガス路43dが形成されている。ガス路43dの上端側の開口部の周囲には、ガス導入路36とガス路43dとを気密に接続するパッキング部材であるOリング43eが設けられている。 Further, the pedestal portion 43 is formed with a gas passage 43d communicating with the gas introduction passage 36 formed in the upper member 31 so as to penetrate the pedestal portion 43 in the vertical direction. An O-ring 43e, which is a packing member that airtightly connects the gas introduction path 36 and the gas path 43d, is provided around the opening on the upper end side of the gas path 43d.

この結果、上部材31と接触する部分は突部43cの上面側の接触面及びOリング43eに限定され、その他の部分では台座部43と上部材31との間に比較的大きな隙間31aが形成されることになる。従って、台座部43と上部材31とに処理ガスが進入して膜が形成されても、台座部43と上部材31とが固着しにくい。その結果、ガス供給部4の取り外しの際等におけるパーティクルの発生を抑制できる。 As a result, the portion that comes into contact with the upper member 31 is limited to the contact surface on the upper surface side of the protrusion 43c and the O-ring 43e, and in the other portions, a relatively large gap 31a is formed between the pedestal portion 43 and the upper member 31. Will be done. Therefore, even if the processing gas enters the pedestal portion 43 and the upper member 31 to form a film, the pedestal portion 43 and the upper member 31 are unlikely to adhere to each other. As a result, it is possible to suppress the generation of particles when the gas supply unit 4 is removed.

また、上部材31に接触する部分が突部43cの上面側の接触面、及びOリング43eに限定され、これらの接触部分は反応ガスが進入位置から遠い台座部43の上面側に設けられている。このため、突部43cの接触面やOリング43eと、上部材31との間に反応ガスが進入しにくい。また、進入したとしてもその面積が小さい。その結果、ガス供給部4の取り外し等におけるパーティクルの発生を抑制できる。 Further, the portion in contact with the upper member 31 is limited to the contact surface on the upper surface side of the protrusion 43c and the O-ring 43e, and these contact portions are provided on the upper surface side of the pedestal portion 43 far from the entry position. There is. Therefore, it is difficult for the reaction gas to enter between the contact surface of the protrusion 43c or the O-ring 43e and the upper member 31. Moreover, even if it enters, its area is small. As a result, it is possible to suppress the generation of particles when the gas supply unit 4 is removed.

ヘッド部41は、ガス路43dの下端側の開口部を台座部43の下面側から覆うように設けられ、例えば直径が8~20mmの範囲内の例えば20mmの扁平な円筒形状のカバーである。ヘッド部41の側面には、周方向に沿って間隔をおいて設けられた複数のガス吐出口42が形成されている。各ヘッド部41に対してガス吐出口42は例えば3個以上設けることが好ましく、本例では12個設けられている。また、ヘッド部41の下面は塞がれていてガス吐出口42が設けられていないので、ヘッド部41内に流れ込んだガスは、各ガス吐出口42から横方向へ向けて均一に広がるように吐出される。 The head portion 41 is provided so as to cover the opening on the lower end side of the gas passage 43d from the lower surface side of the pedestal portion 43, and is, for example, a flat cylindrical cover having a diameter of 8 to 20 mm, for example, 20 mm. A plurality of gas discharge ports 42 provided at intervals along the circumferential direction are formed on the side surface of the head portion 41. For example, three or more gas discharge ports 42 are preferably provided for each head portion 41, and 12 gas discharge ports 42 are provided in this example. Further, since the lower surface of the head portion 41 is closed and the gas discharge port 42 is not provided, the gas flowing into the head portion 41 is uniformly spread laterally from each gas discharge port 42. It is discharged.

上述のようにガス供給部4は、周方向に向けて均一にガスを広げることができるように構成されている。これらガス供給部4のガス吐出口42から吐出されたガスは、シャワーヘッド3内に十分に広がってからガス孔35を介して処理空間37に供給される。これにより、載置台2上のウエハWの表面に均一にガスが供給される。 As described above, the gas supply unit 4 is configured to be able to spread the gas uniformly in the circumferential direction. The gas discharged from the gas discharge port 42 of the gas supply unit 4 is sufficiently spread in the shower head 3 and then supplied to the processing space 37 through the gas hole 35. As a result, the gas is uniformly supplied to the surface of the wafer W on the mounting table 2.

ガス導入部5は、各種のガスをシャワーヘッド3に供給する。ガス導入部5は、原料ガス供給部51、第1のパージガス供給部52、窒化ガス供給部53、第2のパージガス供給部54及びインレットブロック55を有する。 The gas introduction unit 5 supplies various gases to the shower head 3. The gas introduction unit 5 includes a raw material gas supply unit 51, a first purge gas supply unit 52, a nitride gas supply unit 53, a second purge gas supply unit 54, and an inlet block 55.

原料ガス供給部51は、原料ガスソース51S、ガス供給ライン51L、流量制御器51M、貯留タンク51T及びバルブ51Vを含む。原料ガスソース51Sは、処理容器1内に、ガス供給ライン51Lを介して原料ガスの一例である塩化チタンガス(TiCl)を供給する。ガス供給ライン51Lは、原料ガスソース51Sから延びるラインである。ガス供給ライン51Lは、インレットブロック55に接続されている。ガス供給ライン51Lには、原料ガスソース51S側から順に、流量制御器51M、貯留タンク51T及びバルブ51Vが介設されている。流量制御器51Mは、ガス供給ライン51Lを流れるTiClの流量を制御する。流量制御器51Mは、例えば質量流量制御器(MFC:Mass Flow Controller)である。貯留タンク51Tは、TiClを一時的に貯留する。貯留タンク51Tが設けられていることにより、処理容器1内に短時間で大流量のTiClを供給できる。貯留タンク51Tは、バッファタンク、フィルタンクとも称される。バルブ51Vは、ALDの際にガスの供給及び停止を切り替えるためのバルブである。バルブ51Vは、例えば高速で開閉可能なALDバルブである。ALDバルブは、0.01秒~1.0秒の間隔で開閉可能であることが好ましい。 The raw material gas supply unit 51 includes a raw material gas source 51S, a gas supply line 51L, a flow rate controller 51M, a storage tank 51T, and a valve 51V. The raw material gas source 51S supplies titanium chloride gas (TiCl 4 ), which is an example of the raw material gas, into the processing container 1 via the gas supply line 51L. The gas supply line 51L is a line extending from the raw material gas source 51S. The gas supply line 51L is connected to the inlet block 55. A flow rate controller 51M, a storage tank 51T, and a valve 51V are interposed in the gas supply line 51L in order from the raw material gas source 51S side. The flow rate controller 51M controls the flow rate of TiCl 4 flowing through the gas supply line 51L. The flow rate controller 51M is, for example, a mass flow controller (MFC). The storage tank 51T temporarily stores TiCl 4 . Since the storage tank 51T is provided, a large flow rate of TiCl 4 can be supplied into the processing container 1 in a short time. The storage tank 51T is also referred to as a buffer tank or a fill tank. The valve 51V is a valve for switching between supply and stop of gas at the time of ALD. The valve 51V is, for example, an ALD valve that can be opened and closed at high speed. The ALD valve is preferably openable and closable at intervals of 0.01 seconds to 1.0 seconds.

第1のパージガス供給部52は、パージガスソース52S、ガス供給ライン52L、流量制御器52M及びバルブ52Vを含む。パージガスソース52Sは、処理容器1内に、ガス供給ライン52Lを介してパージガスの一例である窒素ガス(N)を供給する。ガス供給ライン52Lは、パージガスソース52Sから延びるラインである。ガス供給ライン52Lは、ガス供給ライン51Lに接続されている。ガス供給ライン52Lには、パージガスソース52S側から順に、流量制御器52M及びバルブ52Vが介設されている。流量制御器52Mは、ガス供給ライン52Lを流れるNの流量を制御する。流量制御器52Mは、例えば質量流量制御器である。バルブ52Vは、ALDの際にガスの供給及び停止を切り替えるためのバルブである。バルブ52Vは、例えば高速で開閉可能なALDバルブである。ALDバルブは、0.01秒~1.0秒の間隔で開閉可能であることが好ましい。 The first purge gas supply unit 52 includes a purge gas source 52S, a gas supply line 52L, a flow rate controller 52M, and a valve 52V. The purge gas source 52S supplies nitrogen gas (N 2 ), which is an example of purge gas, into the processing container 1 via the gas supply line 52L. The gas supply line 52L is a line extending from the purge gas source 52S. The gas supply line 52L is connected to the gas supply line 51L. A flow rate controller 52M and a valve 52V are interposed in the gas supply line 52L in order from the purge gas source 52S side. The flow rate controller 52M controls the flow rate of N 2 flowing through the gas supply line 52L. The flow rate controller 52M is, for example, a mass flow rate controller. The valve 52V is a valve for switching between supply and stop of gas at the time of ALD. The valve 52V is, for example, an ALD valve that can be opened and closed at high speed. The ALD valve is preferably openable and closable at intervals of 0.01 seconds to 1.0 seconds.

窒化ガス供給部53は、窒化ガスソース53S、ガス供給ライン53L、流量制御器53M、貯留タンク53T及びバルブ53Vを含む。窒化ガスソース53Sは、処理容器1内に、ガス供給ライン53Lを介して窒化ガスの一例であるアンモニアガス(NH)を供給する。ガス供給ライン53Lは、窒化ガスソース53Sから延びるラインである。ガス供給ライン53Lは、インレットブロック55に接続されている。ガス供給ライン53Lには、窒化ガスソース53S側から順に、流量制御器53M、貯留タンク53T及びバルブ53Vが介設されている。流量制御器53Mは、ガス供給ライン53Lを流れるNHの流量を制御する。流量制御器53Mは、例えば質量流量制御器である。貯留タンク53Tは、NHを一時的に貯留する。貯留タンク53Tが設けられていることにより、処理容器1内に短時間で大流量のNHを供給できる。貯留タンク53Tは、バッファタンク、フィルタンクとも称される。バルブ53Vは、ALDの際にガスの供給及び停止を切り替えるためのバルブである。バルブ53Vは、例えば高速で開閉可能なALDバルブである。ALDバルブは、0.01秒~1.0秒の間隔で開閉可能であることが好ましい。 The nitriding gas supply unit 53 includes a nitriding gas source 53S, a gas supply line 53L, a flow rate controller 53M, a storage tank 53T, and a valve 53V. The nitriding gas source 53S supplies ammonia gas (NH 3 ), which is an example of nitriding gas, into the processing container 1 via the gas supply line 53L. The gas supply line 53L is a line extending from the nitride gas source 53S. The gas supply line 53L is connected to the inlet block 55. A flow rate controller 53M, a storage tank 53T, and a valve 53V are interposed in the gas supply line 53L in order from the nitride gas source 53S side. The flow rate controller 53M controls the flow rate of NH 3 flowing through the gas supply line 53L. The flow rate controller 53M is, for example, a mass flow controller. The storage tank 53T temporarily stores NH 3 . Since the storage tank 53T is provided, a large flow rate of NH 3 can be supplied into the processing container 1 in a short time. The storage tank 53T is also referred to as a buffer tank or a fill tank. The valve 53V is a valve for switching between supply and stop of gas at the time of ALD. The valve 53V is, for example, an ALD valve that can be opened and closed at high speed. The ALD valve is preferably openable and closable at intervals of 0.01 seconds to 1.0 seconds.

第2のパージガス供給部54は、パージガスソース54S、ガス供給ライン54L、流量制御器54M及びバルブ54Vを含む。パージガスソース54Sは、処理容器1内に、ガス供給ライン54Lを介してパージガスの一例である窒素ガス(N)を供給する。ガス供給ライン54Lは、パージガスソース54Sから延びるラインである。ガス供給ライン54Lは、ガス供給ライン53Lに接続されている。ガス供給ライン54Lには、パージガスソース54S側から順に、流量制御器54M及びバルブ54Vが介設されている。流量制御器54Mは、ガス供給ライン54Lを流れるNの流量を制御する。流量制御器54Mは、例えば質量流量制御器である。バルブ54Vは、ALDの際にガスの供給及び停止を切り替えるためのバルブである。バルブ54Vは、例えば高速で開閉可能なALDバルブである。ALDバルブは、0.01秒~1.0秒の間隔で開閉可能であることが好ましい。 The second purge gas supply unit 54 includes a purge gas source 54S, a gas supply line 54L, a flow rate controller 54M, and a valve 54V. The purge gas source 54S supplies nitrogen gas (N 2 ), which is an example of purge gas, into the processing container 1 via the gas supply line 54L. The gas supply line 54L is a line extending from the purge gas source 54S. The gas supply line 54L is connected to the gas supply line 53L. A flow rate controller 54M and a valve 54V are interposed in the gas supply line 54L in order from the purge gas source 54S side. The flow rate controller 54M controls the flow rate of N 2 flowing through the gas supply line 54L. The flow rate controller 54M is, for example, a mass flow rate controller. The valve 54V is a valve for switching between supply and stop of gas at the time of ALD. The valve 54V is, for example, an ALD valve that can be opened and closed at high speed. The ALD valve is preferably openable and closable at intervals of 0.01 seconds to 1.0 seconds.

インレットブロック55は、内部が中空な円筒形状を有し、天板部材14上に設けられている。インレットブロック55は、天板部材14の中心に配置されている。インレットブロック55の内部には、ガス流路55aが形成されている。ガス流路55aは、ガス供給ライン51L,53L及びガス導入路36と連通しており、ガス供給ライン51L,53Lから供給されるガスをガス導入路36へ供給する。 The inlet block 55 has a cylindrical shape with a hollow inside, and is provided on the top plate member 14. The inlet block 55 is arranged at the center of the top plate member 14. A gas flow path 55a is formed inside the inlet block 55. The gas flow path 55a communicates with the gas supply lines 51L and 53L and the gas introduction path 36, and supplies the gas supplied from the gas supply lines 51L and 53L to the gas introduction path 36.

排気部6は、処理容器1の内部を排気することにより、該処理容器1内を減圧する。排気部6は、排気配管61、圧力制御器62及び真空ポンプ63を含む。排気配管61は、排気口13bに接続されている。圧力制御器62は、排気配管61に介設されている。圧力制御器62は、例えば開度を調整することで排気配管61内のコンダクタンスを制御するバルブであってよい。真空ポンプ63は、排気配管61に介設されている。 The exhaust unit 6 decompresses the inside of the processing container 1 by exhausting the inside of the processing container 1. The exhaust unit 6 includes an exhaust pipe 61, a pressure controller 62, and a vacuum pump 63. The exhaust pipe 61 is connected to the exhaust port 13b. The pressure controller 62 is interposed in the exhaust pipe 61. The pressure controller 62 may be a valve that controls conductance in the exhaust pipe 61, for example, by adjusting the opening degree. The vacuum pump 63 is interposed in the exhaust pipe 61.

圧力測定部7は、筒状部71及び圧力センサ72を含む。筒状部71は、内部が中空な円筒形状を有する。筒状部71は、天板部材14及びシャワーヘッド3を厚さ方向に貫通して処理空間37と連通する。筒状部71は、天板部材14の中心に設けられている。これにより、平面視において、筒状部71の中空部とインレットブロック55の中空部とが連通する。圧力センサ72は、筒状部71の内部に気密に設けられ、処理空間37の圧力を測定する。圧力センサ72は、測定値を制御部9に送信する。 The pressure measuring unit 7 includes a tubular unit 71 and a pressure sensor 72. The tubular portion 71 has a cylindrical shape with a hollow inside. The tubular portion 71 penetrates the top plate member 14 and the shower head 3 in the thickness direction and communicates with the processing space 37. The tubular portion 71 is provided at the center of the top plate member 14. As a result, in a plan view, the hollow portion of the tubular portion 71 and the hollow portion of the inlet block 55 communicate with each other. The pressure sensor 72 is airtightly provided inside the tubular portion 71, and measures the pressure in the processing space 37. The pressure sensor 72 transmits the measured value to the control unit 9.

制御部9は、成膜装置100の各部の動作の制御することにより、後述する成膜方法を実施する。制御部9は、例えばコンピュータ等であってよい。成膜装置100の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、DVD等であってよい。 The control unit 9 implements the film forming method described later by controlling the operation of each part of the film forming apparatus 100. The control unit 9 may be, for example, a computer or the like. The computer program that operates each part of the film forming apparatus 100 is stored in the storage medium. The storage medium may be, for example, a flexible disk, a compact disk, a hard disk, a flash memory, a DVD, or the like.

ところで、従来、減圧CVD装置、減圧ALD装置においては、処理容器内の圧力を測定するために、キャパシタンスマノメータ等の圧力センサを処理容器の側壁に設置し、圧力測定が行われている。しかし、前述の成膜装置100のように処理容器1内で載置台2とシャワーヘッド3との間に狭い処理空間37を形成し、ガスの置換性を向上させて処理を行うALD装置においては、処理空間37の正確な圧力が測定できない。そのため、プロセス性能を確保するためには条件を変えて何度もプロセスを試行しなくてはならないことから、プロセス性能の確保が困難である。 By the way, conventionally, in a decompression CVD device and a decompression ALD device, in order to measure the pressure in the processing container, a pressure sensor such as a capacitance manometer is installed on the side wall of the processing container to measure the pressure. However, in the ALD device such as the above-mentioned film forming apparatus 100, a narrow processing space 37 is formed between the mounting table 2 and the shower head 3 in the processing container 1 to improve the gas replaceability and perform the processing. , The accurate pressure of the processing space 37 cannot be measured. Therefore, in order to secure the process performance, it is necessary to change the conditions and try the process many times, which makes it difficult to secure the process performance.

これに対し、実施形態の成膜装置100によれば、シャワーヘッド3を貫通して処理空間37と連通する筒状部71と、該筒状部71の内部に気密に設けられ、処理空間37の圧力を測定する圧力センサ72と、を有する。これにより、処理空間37の圧力、すなわち、ウエハW近傍の圧力を高い精度で測定できる。 On the other hand, according to the film forming apparatus 100 of the embodiment, the tubular portion 71 penetrating the shower head 3 and communicating with the processing space 37 and the tubular portion 71 are airtightly provided inside the processing space 37. It has a pressure sensor 72 and a pressure sensor 72 for measuring the pressure of the cylinder. As a result, the pressure in the processing space 37, that is, the pressure in the vicinity of the wafer W can be measured with high accuracy.

(成膜方法)
図7を参照し、実施形態の成膜方法の一例について説明する。実施形態の成膜方法は、搬入工程、成膜工程及び搬出工程を有する。
(Film formation method)
An example of the film forming method of the embodiment will be described with reference to FIG. 7. The film forming method of the embodiment includes a carry-in step, a film forming step, and a carry-out step.

搬入工程では、処理容器1内にウエハWを搬入する。搬入工程では、載置台2を搬送位置に下降させた状態でゲートバルブ12を開き、搬送ロボット(図示せず)によりウエハWを、搬入出口11を介して処理容器1内に搬入し、ヒータ21により所定温度に加熱された載置台2上に載置する。続いて、載置台2を処理位置まで上昇させ、処理容器1内を所定圧力まで減圧する。 In the carry-in process, the wafer W is carried into the processing container 1. In the carry-in process, the gate valve 12 is opened with the mounting table 2 lowered to the transport position, and the wafer W is carried into the processing container 1 through the carry-in outlet 11 by a transfer robot (not shown), and the heater 21 is used. It is placed on a mounting table 2 heated to a predetermined temperature. Subsequently, the mounting table 2 is raised to the processing position, and the pressure inside the processing container 1 is reduced to a predetermined pressure.

成膜工程は、搬入工程の後に行われる。成膜工程では、TiCl供給ステップ、TiClパージステップ、NH供給ステップ及びNHパージステップを含む一連の動作を1サイクルとし、サイクル数を制御することで所望の膜厚の窒化チタン(TiN)膜を成膜する。 The film forming step is performed after the carry-in step. In the film forming step, a series of operations including a TiCl 4 supply step, a TiCl 4 purge step, an NH 3 supply step, and an NH 3 purge step are set as one cycle, and the number of cycles is controlled to control the number of cycles of titanium nitride (TiN) having a desired film thickness. ) Form a film.

TiCl供給ステップは、TiClを処理空間37に供給するステップである。TiCl供給ステップでは、まず、バルブ52V,54Vを開き、パージガスソース52S,54Sから、ガス供給ライン52L,54Lを経てNガスを供給し続ける。また、バルブ51Vを開くことにより、原料ガス供給部51からガス供給ライン51Lを経てTiClを処理空間37に供給する。このとき、TiClは、貯留タンク51Tに一旦貯留された後に処理容器1内に供給される。また、TiCl供給ステップでは、制御部9は、圧力センサ72の測定値に基づき圧力制御器62を制御することにより、処理空間37内を所望の圧力に制御する。 The TiCl 4 supply step is a step of supplying TiCl 4 to the processing space 37. In the TiCl 4 supply step, first, the valves 52V and 54V are opened, and N2 gas is continuously supplied from the purge gas sources 52S and 54S via the gas supply lines 52L and 54L. Further, by opening the valve 51V, TiCl 4 is supplied from the raw material gas supply unit 51 to the processing space 37 via the gas supply line 51L. At this time, TiCl 4 is temporarily stored in the storage tank 51T and then supplied into the processing container 1. Further, in the TiCl 4 supply step, the control unit 9 controls the inside of the processing space 37 to a desired pressure by controlling the pressure controller 62 based on the measured value of the pressure sensor 72.

TiClパージステップは、処理空間37の余剰のTiCl等をパージするステップである。TiClパージステップでは、ガス供給ライン52L,54Lを介してのNガスの供給を継続した状態で、バルブ51Vを閉じてガス供給ライン51LからのTiClの供給を停止する。 The TiCl 4 purge step is a step of purging the surplus TiCl 4 and the like in the processing space 37. In the TiCl 4 purge step, the valve 51V is closed to stop the supply of TiCl 4 from the gas supply line 51L while the supply of N2 gas is continued through the gas supply lines 52L and 54L.

NH供給ステップは、NHガスを処理空間37に供給するステップである。NH供給ステップでは、ガス供給ライン52L,54Lを介してのNガスの供給を継続した状態で、バルブ53Vを開く。これにより、窒化ガスソース53Sからガス供給ライン53Lを経てNHガスを処理空間37に供給する。このとき、NHは、貯留タンク53Tに一旦貯留された後に処理容器1内に供給される。NH供給ステップにより、ウエハW上に吸着したTiClが還元される。このときのNHの流量は、十分に還元反応が生じる量とすることができる。また、NH供給ステップでは、制御部9は、圧力センサ72の測定値に基づき圧力制御器62を制御することにより、処理空間37内を所望の圧力に制御する。 The NH 3 supply step is a step of supplying NH 3 gas to the processing space 37. In the NH 3 supply step, the valve 53V is opened while the supply of N 2 gas via the gas supply lines 52L and 54L is continued. As a result, NH3 gas is supplied from the nitride gas source 53S to the processing space 37 via the gas supply line 53L. At this time, NH 3 is temporarily stored in the storage tank 53T and then supplied into the processing container 1. The NH 3 supply step reduces TiCl 4 adsorbed on the wafer W. The flow rate of NH 3 at this time can be set to an amount that sufficiently causes a reduction reaction. Further, in the NH 3 supply step, the control unit 9 controls the inside of the processing space 37 to a desired pressure by controlling the pressure controller 62 based on the measured value of the pressure sensor 72.

NHパージステップは、処理空間37の余剰のNHをパージするステップである。NHパージステップでは、ガス供給ライン52L,54Lを介してのNガスの供給を継続した状態で、バルブ53Vを閉じてガス供給ライン53LからのNHの供給を停止する。 The NH 3 purge step is a step of purging the surplus NH 3 in the processing space 37. In the NH 3 purge step, the valve 53V is closed and the supply of NH 3 from the gas supply line 53L is stopped while the supply of N 2 gas through the gas supply lines 52L and 54L is continued.

以上に説明したTiCl供給ステップ、TiClパージステップ、NH供給ステップ及びNHパージステップを含む一連の動作を1サイクルとし、サイクル数を制御することで、所望の膜厚のTiN膜を成膜できる。 A series of operations including the TiCl 4 supply step, the TiCl 4 purge step, the NH 3 supply step, and the NH 3 purge step described above are set as one cycle, and the number of cycles is controlled to form a TiN film having a desired film thickness. It can be a film.

搬出工程は、成膜工程が終了した後に実行される。搬出工程では、載置台2を搬送位置まで下降させた状態でゲートバルブ12を開き、搬送ロボット(図示せず)によりウエハWを、搬入出口11を介して処理容器1外に搬出する。 The carry-out step is executed after the film forming step is completed. In the carry-out step, the gate valve 12 is opened with the mounting table 2 lowered to the transport position, and the wafer W is carried out of the processing container 1 through the carry-in / out port 11 by a transport robot (not shown).

また、次に処理するウエハWがある場合には、搬出工程の後、再び搬入工程に戻り、成膜工程及び搬出工程を実行する。これにより、次のウエハWに対して所望の膜厚のTiN膜を成膜できる。 If there is a wafer W to be processed next, the wafer W is returned to the carry-in step again after the carry-out step, and the film forming step and the carry-out step are executed. As a result, a TiN film having a desired film thickness can be formed on the next wafer W.

以上に説明した実施形態の成膜方法によれば、シャワーヘッド3を貫通して処理空間37と連通する筒状部71の内部に気密に設けられる圧力センサ72の測定値に基づき圧力制御器62を制御することにより、処理空間37内を所望の圧力に制御する。これにより、ウエハW近傍の圧力を高い精度で制御できるので、所望のプロセス性能を容易に実現できる。 According to the film forming method of the embodiment described above, the pressure controller 62 is based on the measured value of the pressure sensor 72 airtightly provided inside the tubular portion 71 that penetrates the shower head 3 and communicates with the processing space 37. By controlling the pressure inside the processing space 37, the pressure is controlled to a desired level. As a result, the pressure in the vicinity of the wafer W can be controlled with high accuracy, so that the desired process performance can be easily realized.

なお、図2に示す例では圧力センサ72とシャワーヘッド3のウエハWと対向する面との間にデッドスペース73が存在しているが、ガスの滞留・残留を抑制する観点から、圧力センサ72とシャワーヘッド3のウエハWと対向する面は同一面になるように圧力センサ72を配置することが好ましい。 In the example shown in FIG. 2, a dead space 73 exists between the pressure sensor 72 and the surface of the shower head 3 facing the wafer W. However, from the viewpoint of suppressing gas retention / residual, the pressure sensor 72 It is preferable to arrange the pressure sensor 72 so that the surface of the shower head 3 facing the wafer W is flush with each other.

〔第2の実施形態〕
図8及び図9を参照し、第2の実施形態の成膜装置の一例について説明する。図8は、第2の実施形態の成膜装置のシャワーヘッドの一例を示す概略断面図である。図9は、第2の実施形態の成膜装置のシャワーヘッドの一例を示す概略平面図である。なお、図8は、図9における一点鎖線VIII-VIIIにおいて切断した断面を示す。
[Second Embodiment]
An example of the film forming apparatus of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing an example of a shower head of the film forming apparatus of the second embodiment. FIG. 9 is a schematic plan view showing an example of a shower head of the film forming apparatus of the second embodiment. Note that FIG. 8 shows a cross section cut along the alternate long and short dash line VIII-VIII in FIG.

図8及び図9に示されるように、第2の実施形態の成膜装置100Aは、インレットブロック55上にバルブ51V~54Vが設けられている点で、第1の実施形態の成膜装置100と異なる。なお、その他の構成については、第1の実施形態の成膜装置100と同じ構成であってよい。 As shown in FIGS. 8 and 9, the film forming apparatus 100A of the second embodiment is provided with valves 51V to 54V on the inlet block 55, and the film forming apparatus 100 of the first embodiment is provided. Is different. The other configurations may be the same as those of the film forming apparatus 100 of the first embodiment.

第2の実施形態の成膜装置100Aによれば、処理空間37の近傍にバルブ51V~54Vが設けられているので、バルブ51V~54Vを開いた後に処理ガスが処理空間37に供給されるまでのタイムラグ(時間の遅れ)を短くできる。更にはバルブ51V~54Vから処理空間37までの距離を短くできることから、バルブ51V~54Vを閉じた後のバルブ51V~54Vの二次側のガス流路内に残留するガスの量を減らすことができる。その結果、ALDプロセスにおけるガスの切り替えを短時間でスムースに行うことができる。 According to the film forming apparatus 100A of the second embodiment, since the valves 51V to 54V are provided in the vicinity of the processing space 37, after the valves 51V to 54V are opened, until the processing gas is supplied to the processing space 37. Time lag (time delay) can be shortened. Furthermore, since the distance from the valves 51V to 54V to the processing space 37 can be shortened, the amount of gas remaining in the gas flow path on the secondary side of the valves 51V to 54V after the valves 51V to 54V are closed can be reduced. can. As a result, gas switching in the ALD process can be performed smoothly in a short time.

〔実施例〕
実施例では、前述した実施形態の成膜方法によりTiN膜を成膜する際のTiClの供給タイミングを変更したときのTiCl分圧を比較した。
〔Example〕
In the examples, the partial pressures of TiCl 4 when the supply timing of TiCl 4 was changed when the TiN film was formed by the film forming method of the above-described embodiment were compared.

ALDプロセスでは、高速でガスや処理容器1内の圧力を切り替えながら成膜しており、処理容器1内の圧力が変動(脈動)する中でガスを供給する必要から、反応領域(処理空間37)へ供給される原料ガス(TiCl)の圧力も非定常となり易い。 In the ALD process, the film is formed while switching the gas and the pressure in the processing container 1 at high speed, and it is necessary to supply the gas while the pressure in the processing container 1 fluctuates (pulsates). ), The pressure of the raw material gas (TiCl 4 ) also tends to be unsteady.

図10は、処理容器1内の圧力の時間変化を示す図である。図10中、横軸は時間[秒]を示し、縦軸は処理容器1内の圧力[Torr]を示す。図11は、TiCl分圧の時間変化を示す図である。図11中、横軸は時間[秒]を示し、縦軸はTiCl分圧[Torr]を示す。図10及び図11において、実線、破線及び一点鎖線は、処理容器1内の圧力が夫々1.5Torr(200Pa)、3.0Torr(400Pa)及び5.0Torr(667Pa)となった時点で処理容器1内にTiClを供給したときの結果を示す。 FIG. 10 is a diagram showing the time change of the pressure in the processing container 1. In FIG. 10, the horizontal axis indicates the time [seconds], and the vertical axis indicates the pressure [Torr] in the processing container 1. FIG. 11 is a diagram showing the time change of the TiCl 4 partial pressure. In FIG. 11, the horizontal axis represents time [seconds], and the vertical axis represents TiCl 4 -partial pressure [Torr]. In FIGS. 10 and 11, the solid line, the broken line, and the alternate long and short dash line are the processing containers when the pressures in the processing container 1 are 1.5 Torr (200 Pa), 3.0 Torr (400 Pa), and 5.0 Torr (667 Pa), respectively. The result when TiCl 4 was supplied in 1 is shown.

図10及び図11に示されるように、処理容器1内の圧力が変動する中で原料ガス(TiCl)を供給する場合、原料ガス(TiCl)分圧は処理容器1内の圧力を監視するだけでは一意に求めることが難しいことが分かる。そのため、シャワーヘッドに圧力センサを設置し、基板近傍の圧力を測定することは、TiCl分圧を知るうえで重要であると考えられる。 As shown in FIGS. 10 and 11, when the raw material gas (TiCl 4 ) is supplied while the pressure in the processing container 1 fluctuates, the partial pressure of the raw material gas (TiCl 4 ) monitors the pressure in the processing container 1. It turns out that it is difficult to find it uniquely just by doing it. Therefore, it is considered important to install a pressure sensor on the shower head and measure the pressure in the vicinity of the substrate in order to know the TiCl quaternary pressure.

図12は、段差被覆性とTiCl分圧との関係を示す図である。図12中、横軸は凹部を含むパターンが形成されたパターン基板にTiN膜を成膜したときの段差被覆性[%]を示し、縦軸はTiCl分圧[Torr]を示す。 FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the step covering property and the TiCl 4 partial pressure. In FIG. 12, the horizontal axis shows the step covering property [%] when a TiN film is formed on a pattern substrate having a pattern including recesses, and the vertical axis shows the TiCl 4 partial pressure [Torr].

図12に示されるように、段差被覆性とTiCl分圧との間には正の相関があることが分かる。この結果から、TiCl分圧を高くすることにより、段差被覆性を高めることができると言える。 As shown in FIG. 12, it can be seen that there is a positive correlation between the step coverage and the TiCl 4 partial pressure. From this result, it can be said that the step covering property can be improved by increasing the TiCl 4 partial pressure.

以上の結果から、シャワーヘッドに圧力センサを設置し、基板近傍の圧力を測定することは、プロセス性能(例えば段差被覆性)を把握する上で重要であると言える。 From the above results, it can be said that it is important to install a pressure sensor on the shower head and measure the pressure in the vicinity of the substrate in order to grasp the process performance (for example, step coverage).

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趣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。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary and not restrictive in all respects. The above embodiments may be omitted, replaced or modified in various forms without departing from the scope of the appended claims and their gist.

上記の実施形態では、筒状部及び圧力センサがシャワーヘッドの中心に設けられている場合を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、筒状部及び圧力センサは、シャワーヘッドの中心以外に設けられていてもよい。また例えば、筒状部及び圧力センサは、シャワーヘッドの面内における複数の位置に設けられていてもよい。これにより、基板面内における圧力分布を測定できる。 In the above embodiment, the case where the tubular portion and the pressure sensor are provided in the center of the shower head has been described, but the present disclosure is not limited to this. For example, the tubular portion and the pressure sensor may be provided in a place other than the center of the shower head. Further, for example, the tubular portion and the pressure sensor may be provided at a plurality of positions in the plane of the shower head. This makes it possible to measure the pressure distribution in the substrate surface.

上記の実施形態では、TiClガス及びNHガスを交互に間欠的に供給してTiN膜を成膜するALD装置を説明したが、本開示はこれに限定されず、他のガスを利用して他の膜を成膜するALD装置にも本開示を適用できる。 In the above embodiment, the ALD apparatus for forming a TiN film by alternately and intermittently supplying TiCl 4 gas and NH 3 gas has been described, but the present disclosure is not limited to this, and other gases are used. The present disclosure can also be applied to an ALD device that forms a film on another film.

1 処理容器
2 載置台
24 昇降機構
3 シャワーヘッド
31 上部材
32 下部材
33 拡散空間
35 ガス孔
37 処理空間
71 筒状部
72 圧力センサ
100,100A 成膜装置
1 Processing container 2 Mounting table 24 Elevating mechanism 3 Shower head 31 Upper member 32 Lower member 33 Diffusion space 35 Gas hole 37 Processing space 71 Cylindrical part 72 Pressure sensor 100, 100A Film deposition equipment

Claims (8)

内部を減圧可能な処理容器と、
前記処理容器内にガスを供給するシャワーヘッドであり、複数のガス孔が形成された下部材と、該下部材との間に前記ガスを拡散させる拡散空間を形成する上部材とを含むシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドと対向して配置され、前記シャワーヘッドとの間に処理空間を形成する載置台と、
前記載置台を昇降させる昇降機構と、
前記シャワーヘッドを貫通して前記処理空間と連通する筒状部と、
前記筒状部の内部に気密に設けられ、前記処理空間の圧力を測定する圧力センサと、
を有する、成膜装置。
A processing container that can reduce the pressure inside,
A shower head that supplies gas into the processing container, and includes a lower member having a plurality of gas holes formed therein and an upper member forming a diffusion space for diffusing the gas between the lower members. When,
A mounting table that is arranged to face the shower head and forms a processing space between the shower head and the shower head.
An elevating mechanism that raises and lowers the above-mentioned stand,
A tubular portion that penetrates the shower head and communicates with the processing space,
A pressure sensor that is airtightly provided inside the tubular portion and measures the pressure in the processing space,
A film forming apparatus.
前記筒状部は、前記シャワーヘッドの中心に設けられている、
請求項1に記載の成膜装置。
The tubular portion is provided in the center of the shower head.
The film forming apparatus according to claim 1.
前記複数のガス孔は、前記拡散空間の側から前記処理空間の側に向けて前記筒状部の中心方向に傾斜する複数の傾斜孔を含む、
請求項1又は2に記載の成膜装置。
The plurality of gas holes include a plurality of inclined holes inclined toward the center of the tubular portion from the side of the diffusion space toward the side of the processing space.
The film forming apparatus according to claim 1 or 2.
前記複数の傾斜孔は、前記筒状部の中心に近いほど傾斜角が大きい、
請求項3に記載の成膜装置。
The plurality of inclined holes have a larger inclination angle as they are closer to the center of the cylindrical portion.
The film forming apparatus according to claim 3.
前記複数のガス孔は、前記拡散空間の側から前記処理空間の側に向けて傾斜を有しない複数の未傾斜孔を含む、
請求項1乃至4のいずれか一項に記載の成膜装置。
The plurality of gas holes include a plurality of unsloping holes having no inclination from the side of the diffusion space toward the side of the processing space.
The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 4.
前記処理容器内の圧力を制御する圧力制御器と、
前記圧力センサの測定値に基づいて前記圧力制御器を制御する制御部と、
を有する、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の成膜装置。
A pressure controller that controls the pressure inside the processing container,
A control unit that controls the pressure controller based on the measured value of the pressure sensor,
Have,
The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 5.
前記上部材の上に前記筒状部を囲むように設けられ、前記拡散空間に前記ガスを導入する円筒形状のインレットブロックを有する、
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の成膜装置。
It is provided on the upper member so as to surround the tubular portion, and has a cylindrical inlet block for introducing the gas into the diffusion space.
The film forming apparatus according to any one of claims 1 to 6.
内部を減圧可能な処理容器と、
前記処理容器内にガスを供給するシャワーヘッドであり、複数のガス孔が形成された下部材と、該下部材との間に前記ガスを拡散させる拡散空間を形成する上部材とを含むシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドと対向して配置され、前記シャワーヘッドとの間に処理空間を形成する載置台と、
前記載置台を昇降させる昇降機構と、
前記シャワーヘッドを貫通して前記処理空間と連通する筒状部と、
前記筒状部の内部に気密に設けられ、前記処理空間の圧力を測定する圧力センサと、
を有する成膜装置における成膜方法であって、
前記圧力センサの測定値に基づいて前記処理容器内の圧力を制御する、
成膜方法。
A processing container that can reduce the pressure inside,
A shower head that supplies gas into the processing container, and includes a lower member having a plurality of gas holes formed therein and an upper member forming a diffusion space for diffusing the gas between the lower members. When,
A mounting table that is arranged to face the shower head and forms a processing space between the shower head and the shower head.
An elevating mechanism that raises and lowers the above-mentioned stand,
A tubular portion that penetrates the shower head and communicates with the processing space,
A pressure sensor that is airtightly provided inside the tubular portion and measures the pressure in the processing space,
It is a film forming method in a film forming apparatus having
The pressure in the processing container is controlled based on the measured value of the pressure sensor.
Film formation method.
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