JP4569042B2 - Heat treatment equipment - Google Patents

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JP4569042B2 JP2001150100A JP2001150100A JP4569042B2 JP 4569042 B2 JP4569042 B2 JP 4569042B2 JP 2001150100 A JP2001150100 A JP 2001150100A JP 2001150100 A JP2001150100 A JP 2001150100A JP 4569042 B2 JP4569042 B2 JP 4569042B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等に所定の熱処理を施す枚葉式の熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路を製造するためには、半導体ウエハに対して、成膜、エッチング、酸化拡散、アニール等の各種の熱処理が繰り返し施される。ここで、この種の熱処理を施す従来の枚葉式の熱処理装置の一例について図5を参照して説明する。
真空引き可能になされた筒体状の処理容器2内には、加熱ヒータ4を内蔵した載置台6が設けられており、この載置台6の上面に半導体ウエハWを載置するようになっている。また、この処理容器2の天井部にシャワーヘッド部8を設け、これより必要な処理ガス、例えば薄膜を堆積させる場合には成膜ガスを処理容器内に導入し、CVD(Chemical Vapor Deposition)により薄膜を堆積させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、シャワーヘッド部8から処理容器2内へ導入された処理ガスの多くは、処理空間においてその中心部から周辺部に拡散して広がり、載置台6の周辺部から略均等に下方向へ排気されていく。しかしながら、一部の処理ガスG1は、シャワーヘッド部8の外周側に形成されている天井空間10の部分に滞留する傾向となり、この結果、ウエハ周縁部における処理ガスの流れが乱れてこの部分のガス流量が、例えば僅かに大きくなる。
また、上記したようにシャワーヘッド部8の外周側に天井空間10が存在していることから、ウエハWの表面から上面を見回した場合の天井面の形態が不均一となっており、この結果、ウエハ面内に大きな温度差が生じてウエハ温度の面内均一性が低下していた。
【0004】
このようなことから、ウエハ表面に形成される堆積膜の膜厚の面内均一性が劣化し、例えば図6に示すように、ウエハ中心部よりもウエハ周辺部の膜厚の方が大きくなる、といった問題が生じていた。
このような場合、従来にあっては、加熱ヒータ4を同心円状にゾーン毎に分割し、各ゾーン毎に個別に温度制御できるような構造として、図7に示すように、ウエハ中心部分の温度よりもウエハの周辺部の温度を意図的に低くなるように温度制御し、これによってウエハ周辺部における成膜レートを少し抑制して、結果的にウエハ面上の膜厚の面内均一性を向上させるようにした技術も提案されている。
【0005】
しかしながら、この場合には、例えば成膜のプロセス温度が、例えば480℃程度の時に、ウエハ中心とウエハ周辺との間の温度差Δtが20〜30℃程度にも達してしまい、従来のプロセスのように、半導体製造技術の設計ルールがそれ程厳しくない場合には大きな問題にはならなかったが、微細化及び薄膜化がより進んで設計ルールがより厳しくなった最近にあっては、上述のような20〜30℃もの温度差が生ずるとこれが膜質に影響を与え、所望の電気的諸特性が得られなくなる、といった問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、被処理体の面内温度の均一性の向上を図ることができ、処理ガスの滞留をなくすことが可能な熱処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明によれば、処理容器の天井部に展開可能に設けた天井蓋に設けたシャワーヘッド部から処理ガスを供給しつつ載置台上に設置した被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置において、前記シャワーヘッド部の外周側に、前記載置台に対する天井面の凹凸の形態を改善するために、下面が、前記シャワーヘッド部の下面と、同一水平レベルに設定され且つ、前記シャワーヘッド部の外周側の領域を空間として維持するような形態改良部材を、前記天井蓋の展開に必要な隙間を除いて前記シャワーヘッド部の側壁と前記処理容器の側壁との間の全域に亘って設けるように構成したものである。
このように、シャワーヘッド部の外周側に形態改良部材を設けることにより、処理容器内の載置台に対する天井面の凹凸の形態が均一化され、しかも、処理ガスの乱れの発生原因となる不要な空間もなくなり、この結果、被処理体の温度分布の面内均一性を大幅に向上させることができ、熱処理の面内均一性、例えば成膜処理の場合には膜厚の面内均一性を大幅に向上させることが可能となる。
【0007】
この場合、例えば請求項2に規定するように、前記形態改良部材は、前記シャワーヘッド部を構成する材料と実質的に同一材料で形成されている。
【0008】
また、例えば請求項3に規定するように、前記形態改良部材は、内部が中空になされたリング状の円形リング体よりなる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る熱処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図1は本発明に係る熱処理装置を示す断面構成図、図2は処理容器内の天井面を示す下面図、図3は処理容器内の処理ガスの流れを示す模式図である。ここでは熱処理装置としてCVD成膜を行う場合を例にとって説明する。図示するように、この熱処理装置20は、例えばアルミニウムにより円筒体状に成形された処理容器22を有している。
また、この処理容器22の底部には、図示しない真空ポンプ等に接続された排気口24が設けられており、処理容器22内を必要に応じて真空引き可能としている。そして、この処理容器22内には、被処理体としての半導体ウエハWを載置するためにその底部より支柱26を介して起立された載置台28が設けられている。この載置台28は、全体が誘電体、例えば全体がAlN等のセラミックスよりなり、この内部に例えばモリブデン線等の抵抗体よりなる加熱ヒータ30が所定のパターン形状に配列して埋め込まれている。この加熱ヒータ30には、ヒータ電源32が配線34を介して接続されており、必要に応じて上記加熱ヒータ30に電力を供給するようになっている。尚、加熱ヒータ30に代えて、加熱ランプを用いるようにしてもよい。
【0010】
そして、上記載置台28には、この上下方向に貫通して複数のピン孔40が形成されており、各ピン孔40には、下端が連結リング42に共通に連結された例えば石英製の押し上げピン44が遊嵌状態で収容されている。そして、上記連結リング42は、容器底部を貫通して上下移動可能に設けた出没ロッド46の上端に連結されており、この出没ロッド46の下端はエアシリンダ48に接続されている。これにより、上記各押し上げピン44をウエハWの受け渡し時に各ピン孔40の上端から上方へ出没させるようになっている。また、上記出没ロッド46の容器底部に対する貫通部には、伸縮可能になされたベローズ50が介設されており、上記出没ロッド46を、処理容器22内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
【0011】
そして、この処理容器22の側壁には、ウエハを搬出入するための搬出入口52が形成されており、これにはゲートバルブ54が設けられて開閉可能になされている。このゲートバルブ54には、図示しないロードロック室やトランスファチャンバ等が接続される。
そして、この処理容器22の上端開口部には、一部が例えば蝶番56により支持されて開閉可能になされた天井蓋58がOリング等のシール部材60を介して気密に設けられている。そして、この天井蓋58には、下面に多数のガス噴出孔62を有するシャワーヘッド部64が設けられており、これにより処理ガスとして例えば成膜ガス等を処理容器22内の処理空間Sへ導入できるようになっている。尚、このシャワーヘッド部64内へ拡散板を設けるようにしてもよい。
【0012】
このシャワーヘッド部64は図示例のように中空の円板状に成形されており、この全体は、例えばアルミニウム等により形成されている。このシャワーヘッド部64を区画する区画壁の板厚ΔLは、例えば3〜4mm程度に設定されている。
そして、上記シャワーヘッド部64の外周側に、上記載置台28に対する天井面の凹凸の形態を改善するための形態改良部材66が設けられている。具体的には、この形態改良部材66は、天井面の凹凸の形態の改善を図るために、例えば上記シャワーヘッド部64を構成する材料と実質的に同一材料、例えばここではアルミニウムよりなり、内部が中空になされると共に、断面矩形状になされたリング状の円形リング体68により構成されている。
【0013】
また更に、天井面の凹凸の形態の改善を図るために、上記シャワーヘッド部64の下面と上記形態改良部材66の円形リング体68の底壁68Cの下面とは略同一水平レベルになされており、上記載置台6の表面側に対して天井面に凹凸が発生しないようにしている。
このような形態改良部材66は、天井面の凹凸の形態の改善を図るためにシャワーヘッド部64の側壁64Aと上記処理容器22の上部側壁22Aとの間に形成されるリング状の空間の略全域に設けられる。図示例では、上記シャワーヘッド部64の側壁64Aと上記形態改良部材66の円形リング体68の内周壁68Aとが接合された状態で設けられており、また、円形リング体68の外周壁68Bと処理容器22の側壁22Aとの間は、僅かな距離ΔL2、例えば1mm程度だけ離間されて隙間が形成されており、このシャワーヘッド部64や形態改良部材68が取り付けられた天井蓋58を、上記蝶番56を支点として展開させて開閉する時に、蝶番56から最も離れているこの形態改良部材66の先端側の展開軌跡が上記処理容器22の側壁22Aと衝突しないようにしている。
ここで、各部の寸法の一例について説明すると、直径が30cmのウエハを処理する場合の装置例では、シャワーヘッド部64のサイズにもよるが、円形リング体68の内径D1は294〜349mm程度、外径D2は429mm程度、高さH1は39〜44mm程度である。
【0014】
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
まず、処理容器22の側壁に設けたゲートバルブ54を開状態とし、図示しないロードロック室等から搬出入口52を介して未処理の半導体ウエハWをこの処理容器22内へ搬入し、これを押し上げピン44に受け渡して降下させることによって、ウエハWを載置台28上に載置させる。
次に、処理容器22内を密閉状態とし、加熱ヒータ30への投入電力を増して予め予熱状態になされている載置台28の温度をプロセス温度まで昇温して維持する。そして、これと共にシャワーヘッド部64から処理ガスとして流量制御された成膜ガス等を処理容器22内の処理空間Sへ供給すると同時に、排気口24から処理容器22内を真空引きして処理容器22内を所定のプロセス圧力に維持し、成膜処理を行う。上記成膜ガスとしては、例えばTa 膜の薄膜を堆積させる場合には、例えばPET(ペンタエトキシタンタル)と酸素(O )等を用いる。
【0015】
上記シャワーヘッド部64のガス噴出孔62より処理空間Sへ放出された成膜ガスはこの処理空間Sを流下しつつ載置台28の中心側よりその周辺部側に向けて拡散して行き、そして、載置台28の外周側を略均等の流量で流下して排気口24から容器外へ排出されることになる。
ここで従来装置にあっては、シャワーヘッド部の側部にデッドスペース的な天井空間10が存在したので(図5参照)、ウエハ面より上方を見た場合の天井面の形態は、天井空間10の存在のために凹凸が発生してしまってそれ程均一性が良好ではなかったが、本実施例の場合にはシャワーヘッド部64の外周側に形態改良部材66を設けているので、ウエハ面より上方を見た場合の天井面の形態は、凹凸がほとんどなくなっていることから、均一性を大幅に向上させることが可能となる。この結果、ウエハ面における容器天井側の輻射熱に関する熱的条件は、ウエハ面内において略均一な状態となり、ウエハ温度の面内均一性を向上させることが可能となる。
【0016】
また、上述のように形態改良部材66を設けた結果、シャワーヘッド部64の外周側には、従来装置の場合には存在したデッドスペースが、本実施例の場合にはなくなり、従って、この部分に成膜ガスが渦巻等を起こして滞留することがなくなり、成膜ガス処理空間S内をその中心より周辺に向けて円滑に拡散しつつ流下して真空引きされることになる。これにより、処理空間Sにおけるガス流量がウエハの面内において略均一化され、結果的に、ウエハに図7に示したような温度分布を持たせることなく、すなわちウエハ温度の面内均一性を保持したまま、この熱処理(成膜処理)の面内均一性を向上させることができ、本実施例の場合には、膜厚の面内均一性を大幅に向上させることが可能となる。
特に、本実施例の場合には、シャワーヘッド部64の下面と形態改良部材66の下面とを略同一水平レベルになるように設定しているので、この点よりもウエハ面に対する天井面の凹凸の形態を均一化させることができる。
【0017】
更には、ここではシャワーヘッド部64と形態改良部材66との構成材料を互いに同一にして輻射などの熱的条件が同じとなるように設定しているので、この点よりもウエハ面に対する天井面の凹凸の形態を更に均一化させることができる。
また更には、形態改良部材66の内部を中空に形成するなどして、内部に拡散室を有するシャワーヘッド部64と類似する構造にしているので、ウエハ面に対する容器天井側の熱的条件は、ウエハ面内において略均一な状態となり、ウエハ温度の面内均一性を一層向上させることが可能となる。
また、上述のように、形態改良部材66を設けた結果、この分、処理空間Sの容量を小さくできるので、例えば金属膜を一原子層ずつ堆積させるALD(Atomic Layer Deposition)法を実施する場合、ガス置換を早く行うことができるので、その分、スループットを向上させることができる。
【0018】
また、実際に従来装置と本発明装置のウエハ面上における温度分布を比較したところ、従来装置の場合には最大温度が441.6℃、最低温度が439.2℃でその差が2.4℃であったが、本発明装置の場合には最大温度が440.2℃、最低温度が438.7℃でその差が1.5℃であり、本発明装置の場合ではウエハ温度の面内均一性を大幅に改善できることが判明した。尚、この時のウエハ設定温度は共に485℃、プロセス圧力は共に40Pa(0.3Torr)である。
また、従来装置と本発明装置の処理ガスの流れをシミュレートした結果、図3(A)に示すように、従来装置の場合にはシャワーヘッド部8の外周側の天井空間10に渦巻状に滞留する処理ガスが見られたが、本発明装置の場合には、図3(B)に示すようにシャワーヘッド部64の外周側に形態改良部材66を設けてデッドスペースをなくしたので、処理ガスは天井空間10に滞留することなく円滑に流れていることが判明した。
【0019】
また、上記実施例では形態改良部材66として内部が中空になされた円形リング体68を用いたが、これに限定されず、図4に示すように、形態改良部材66として例えば円形リング板70を用い、この円形リング板70をシャワーヘッド部64の側壁64Aの外周面に一体的に接続固定し、且つその下面をシャワーヘッド部64の下面と略同一水平レベルとなるように設定してもよい。これによれば、シャワーヘッド部64の外周側にデッドスペースである天井空間10が存在しても、この天井空間10は処理空間S側から略分離されているので、この空間部分に処理ガスが侵入することはほとんどなく、しかも、ウエハ面に対する天井面の凹凸の形態も改善することができる。
【0020】
尚、上記実施例では、形態改良部材66をアルミニウムで形成したが、これに限定されず、金属汚染の少ない材料ならばどのような材料でもよく、例えばステンレスやセラミック等も用いることができる。
また、上記実施例では熱処理装置としてCVD処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、プラズマ処理装置、エッチング装置、酸化拡散装置、改質装置等にも本発明を適用できるのは勿論である。
また、本実施例では、被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、LCD基板、ガラス基板等を処理する場合にも本発明を適用できるのは勿論である。
【0021】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
本発明によれば、シャワーヘッド部の外周側に形態改良部材を設けることにより、処理容器内の載置台に対する天井面の凹凸の形態が均一化され、しかも、処理ガスの乱れの発生原因となる不要な空間もなくなり、この結果、被処理体の温度分布の面内均一性を大幅に向上させることができ、熱処理の面内均一性、例えば成膜処理の場合には膜厚の面内均一性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る熱処理装置を示す断面構成図である。
【図2】 処理容器内の天井面を示す下面図である。
【図3】 処理容器内の処理ガスの流れを示す模式図である。
【図4】 本発明の熱処理装置の変形例を示す図である。
【図5】 熱処理を施す従来の枚葉式の熱処理装置の一例を示す構成図である。
【図6】 堆積膜の膜厚の面内分布を示す図である。
【図7】 半導体ウエハの面内の温度分布の一例を示す図である。
【符号の説明】
20 熱処理装置
22 処理容器
22A 側壁
28 載置台
58 天井蓋
64 シャワーヘッド部
64A 側壁
66 形態改良部材
68 円形リング体
70 円形リング板
W 半導体ウエハ(被処理体)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a single wafer heat treatment apparatus for performing a predetermined heat treatment on a semiconductor wafer or the like.
[0002]
[Prior art]
Generally, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit, various heat treatments such as film formation, etching, oxidative diffusion, and annealing are repeatedly performed on a semiconductor wafer. Here, an example of a conventional single wafer heat treatment apparatus for performing this kind of heat treatment will be described with reference to FIG.
In the cylindrical processing container 2 that can be evacuated, a mounting table 6 having a built-in heater 4 is provided, and a semiconductor wafer W is mounted on the upper surface of the mounting table 6. Yes. In addition, a shower head unit 8 is provided on the ceiling of the processing container 2, and when a necessary processing gas, for example, a thin film is deposited, a film forming gas is introduced into the processing container, and CVD (Chemical Vapor Deposition) is performed. Deposit a thin film.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, most of the processing gas introduced into the processing container 2 from the shower head unit 8 diffuses and spreads from the central part to the peripheral part in the processing space, and exhausts downward substantially uniformly from the peripheral part of the mounting table 6. It will be done. However, a part of the processing gas G1 tends to stay in a portion of the ceiling space 10 formed on the outer peripheral side of the shower head unit 8, and as a result, the flow of the processing gas at the peripheral edge of the wafer is disturbed. For example, the gas flow rate is slightly increased.
Further, since the ceiling space 10 on the outer peripheral side of the shower head portion 8 as described above is present in the form of a ceiling surface of the case which looked top from the surface of the wafer W has become uneven, the As a result, a large temperature difference occurred in the wafer surface, and the in-plane uniformity of the wafer temperature was lowered.
[0004]
For this reason, the in-plane uniformity of the film thickness of the deposited film formed on the wafer surface is deteriorated, and the film thickness at the wafer peripheral part is larger than the wafer central part, for example, as shown in FIG. There was a problem.
In such a case, conventionally, as shown in FIG. 7, the temperature of the central portion of the wafer is such that the heater 4 is concentrically divided into zones and the temperature can be individually controlled for each zone. In this way, the temperature at the periphery of the wafer is controlled to be intentionally lower, which slightly suppresses the film formation rate at the periphery of the wafer, resulting in in-plane uniformity of the film thickness on the wafer surface. Techniques to improve the quality have also been proposed.
[0005]
However, in this case, for example, when the film forming process temperature is about 480 ° C., for example, the temperature difference Δt between the wafer center and the wafer periphery reaches about 20 to 30 ° C. As described above, when the design rule of the semiconductor manufacturing technology is not so strict, it did not become a big problem. However, in recent years when the design rule becomes more strict due to further miniaturization and thinning, as described above. When a temperature difference of 20 to 30 ° C. occurs, the film quality is affected, and desired electrical characteristics cannot be obtained.
The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus that can improve the uniformity of the in-plane temperature of an object to be processed and can eliminate the retention of a processing gas.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a predetermined amount is applied to an object to be processed that is installed on a mounting table while supplying a processing gas from a shower head provided on a ceiling lid that is provided so as to be deployable on a ceiling of the processing container. In the heat treatment apparatus for performing heat treatment, on the outer peripheral side of the shower head unit, the lower surface is set at the same horizontal level as the lower surface of the shower head unit in order to improve the shape of the unevenness of the ceiling surface with respect to the mounting table. The shape improving member that maintains the space on the outer peripheral side of the shower head portion as a space is provided between the side wall of the shower head portion and the side wall of the processing vessel except for a gap necessary for the deployment of the ceiling lid. it is obtained by configuration so that provided over the entire region.
As described above, by providing the shape improving member on the outer peripheral side of the shower head unit, the shape of the unevenness of the ceiling surface with respect to the mounting table in the processing container is made uniform , and it is unnecessary to cause turbulence of the processing gas. As a result, the in-plane uniformity of the temperature distribution of the object to be processed can be greatly improved. As a result, the in-plane uniformity of the heat treatment, for example, the in-plane uniformity of the film thickness in the case of a film forming process can be improved. It becomes possible to greatly improve.
[0007]
In this case, for example, as prescribed in claim 2, wherein the form improvements member is formed of a material substantially the same material constituting the shower head.
[0008]
Further, for example, as prescribed inMotomeko 3, before Symbol form improvements member is formed of a circular-ring of rings whose inside was made hollow.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a heat treatment apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a heat treatment apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a bottom view showing a ceiling surface in a processing container, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a flow of processing gas in the processing container. Here, a case where CVD film formation is performed as a heat treatment apparatus will be described as an example. As shown in the figure, the heat treatment apparatus 20 has a processing container 22 formed into a cylindrical shape with aluminum, for example.
Further, an exhaust port 24 connected to a vacuum pump (not shown) is provided at the bottom of the processing container 22 so that the processing container 22 can be evacuated as necessary. And in this processing container 22, in order to mount the semiconductor wafer W as a to-be-processed object, the mounting base 28 raised from the bottom part via the support | pillar 26 is provided. The mounting table 28 is entirely made of a dielectric, for example, ceramics such as AlN, and a heater 30 made of a resistor such as molybdenum wire is arranged and embedded in a predetermined pattern. A heater power source 32 is connected to the heater 30 via a wiring 34, and power is supplied to the heater 30 as necessary. Note that a heating lamp may be used in place of the heater 30.
[0010]
The mounting table 28 is formed with a plurality of pin holes 40 penetrating in the vertical direction, and each pin hole 40 has a lower end commonly connected to the connection ring 42, for example, a quartz push-up. The pin 44 is accommodated in a loosely fitted state. The connecting ring 42 is connected to the upper end of a retracting rod 46 that is provided so as to be vertically movable through the bottom of the container. The lower end of the retracting rod 46 is connected to an air cylinder 48. As a result, the push-up pins 44 are projected and retracted upward from the upper ends of the pin holes 40 when the wafer W is transferred. In addition, a bellows 50 that can be expanded and contracted is interposed in a penetrating portion of the retractable rod 46 with respect to the container bottom so that the retractable rod 46 can be moved up and down while maintaining the airtightness in the processing container 22. It has become.
[0011]
A loading / unloading port 52 for loading / unloading a wafer is formed on the side wall of the processing container 22, and a gate valve 54 is provided on the loading / unloading port 52 so as to be opened and closed. The gate valve 54 is connected to a load lock chamber, a transfer chamber, etc. (not shown).
A ceiling lid 58, which is partly supported by a hinge 56 and can be opened and closed, is airtightly provided through a sealing member 60 such as an O-ring at the upper end opening of the processing container 22. The ceiling lid 58 is provided with a shower head portion 64 having a large number of gas ejection holes 62 on the lower surface, thereby introducing, for example, a film forming gas as a processing gas into the processing space S in the processing vessel 22. It can be done. Note that a diffusion plate may be provided in the shower head portion 64.
[0012]
The shower head portion 64 is formed in a hollow disk shape as shown in the drawing, and the whole is formed of, for example, aluminum. A plate thickness ΔL of a partition wall that partitions the shower head portion 64 is set to about 3 to 4 mm, for example.
A form improving member 66 is provided on the outer peripheral side of the shower head portion 64 to improve the unevenness of the ceiling surface with respect to the mounting table 28 described above. Specifically, the shape condition improvement member 66, in order to improve the unevenness in the form of a ceiling surface, for example a material substantially the same material constituting the shower head portion 64, for example, here made of aluminum, The inside is hollow, and is constituted by a ring-shaped circular ring body 68 having a rectangular cross section .
[0013]
Furthermore , in order to improve the shape of the unevenness of the ceiling surface, the lower surface of the shower head portion 64 and the lower surface of the bottom wall 68C of the circular ring body 68 of the shape improving member 66 are set at substantially the same horizontal level. cage, concave convex is not to occur to the ceiling surface to the surface side of the mounting table 6.
Such forms improvements member 66, the unevenness in the form of a ceiling surface of the ring-shaped space formed between the upper side wall 22A of the side wall 64A and the processing vessel 22 of the shower head portion 64 in order to improve It is provided in almost the entire area. In the illustrated example, the side wall 64 </ b> A of the shower head portion 64 and the inner peripheral wall 68 </ b> A of the circular ring body 68 of the shape improving member 66 are provided in a joined state, and the outer peripheral wall 68 </ b> B of the circular ring body 68 is between the side walls 22A of the treatment Barber unit 22, a short distance [Delta] L2, for example, only about 1mm are spaced is gap formed, ceiling lid 58 the shower head 6 4 and form an improved member 68 is attached and when to open and close by deploying the hinge 56 as a fulcrum, deployment trajectory of the distal end side of this form improvements member 6 6 farthest from the hinge 56 is prevented from colliding with the side wall 22A of the processing container 22 .
Here, an example of the dimensions of each part will be described. In an example of an apparatus for processing a wafer having a diameter of 30 cm, the inner diameter D1 of the circular ring body 68 is about 294 to 349 mm, depending on the size of the shower head part 64. The outer diameter D2 is about 429 mm, and the height H1 is about 39 to 44 mm.
[0014]
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described.
First, the gate valve 54 provided on the side wall of the processing container 22 is opened, and an unprocessed semiconductor wafer W is loaded into the processing container 22 from a load lock chamber or the like (not shown) through the loading / unloading port 52 and pushed up. The wafer W is placed on the mounting table 28 by being transferred to the pins 44 and lowered.
Next, the inside of the processing vessel 22 is hermetically sealed, and the electric power supplied to the heater 30 is increased to raise the temperature of the mounting table 28 that has been preheated to the process temperature and maintain it. At the same time, a film forming gas whose flow rate is controlled as a processing gas is supplied from the shower head unit 64 to the processing space S in the processing container 22, and at the same time, the processing container 22 is evacuated from the exhaust port 24 to evacuate the processing container 22. The inside is maintained at a predetermined process pressure, and a film forming process is performed. As the film forming gas, for example, when depositing a thin film of Ta 2 O 5 film, for example, PET (pentaethoxy tantalum) and oxygen (O 2 ) are used.
[0015]
The film forming gas discharged from the gas ejection holes 62 of the shower head portion 64 into the processing space S diffuses from the center side of the mounting table 28 toward the peripheral side while flowing down the processing space S, and Then, the outer peripheral side of the mounting table 28 flows down at a substantially uniform flow rate and is discharged from the exhaust port 24 to the outside of the container.
Here, in the conventional apparatus, since the dead space-like ceiling space 10 exists on the side portion of the shower head portion (see FIG. 5), the form of the ceiling surface when viewed from above the wafer surface is the ceiling space. However, in this embodiment, since the shape improving member 66 is provided on the outer peripheral side of the shower head portion 64, the surface of the wafer is not uniform. Since the shape of the ceiling surface when viewed from above is almost free of irregularities , the uniformity can be greatly improved. As a result, the thermal condition related to the radiant heat on the container ceiling side on the wafer surface becomes substantially uniform in the wafer surface, and the in-plane uniformity of the wafer temperature can be improved.
[0016]
Further, as a result of providing the shape improving member 66 as described above, the dead space existing in the case of the conventional apparatus is eliminated on the outer peripheral side of the shower head portion 64 in the case of the present embodiment. In this case, the film formation gas does not stay due to vortex or the like, and flows down while being smoothly diffused from the center toward the periphery in the film formation gas processing space S. As a result, the gas flow rate in the processing space S is substantially uniform in the plane of the wafer. As a result, the wafer does not have a temperature distribution as shown in FIG. The in-plane uniformity of this heat treatment (film formation process) can be improved while being held, and in the case of this embodiment, the in-plane uniformity of the film thickness can be greatly improved.
Particularly, in the case of the embodiment, since the setting and the lower surface of the lower surface and form an improved member 66 of the shower head 64 to be substantially the same horizontal level, the ceiling surface against the wafer surface than this point The shape of the unevenness can be made uniform .
[0017]
Furthermore, since the constituent materials of the shower head portion 64 and the shape improving member 66 are set to be the same so that the thermal conditions such as radiation are the same, the ceiling surface relative to the wafer surface is more than this point. it can be further equalized in the form of concave convex.
Still further, such as by forming the inner portion forms an improved member 66 hollow, since the structure similar to the shower head portion 64 having a diffusion chamber therein, the thermal conditions of the container ceiling to the wafer surface Thus, the wafer surface becomes substantially uniform, and the in-plane uniformity of the wafer temperature can be further improved.
In addition, as described above, as a result of the provision of the shape improving member 66 , the capacity of the processing space S can be reduced accordingly. For example, when an ALD (Atomic Layer Deposition) method of depositing a metal film one atomic layer at a time is performed. Since gas replacement can be performed quickly, the throughput can be improved accordingly.
[0018]
When the temperature distribution on the wafer surface of the conventional apparatus and the apparatus of the present invention is actually compared, the maximum temperature is 441.6 ° C. and the minimum temperature is 439.2 ° C., and the difference is 2.4. In the case of the apparatus of the present invention, the maximum temperature is 440.2 ° C., the minimum temperature is 438.7 ° C., and the difference is 1.5 ° C. In the case of the apparatus of the present invention, the wafer temperature is in the plane. It has been found that the uniformity can be greatly improved. At this time, the wafer set temperature is 485 ° C. and the process pressure is 40 Pa (0.3 Torr).
Further, as a result of simulating the flow of the processing gas of the conventional apparatus and the apparatus of the present invention, as shown in FIG. 3A, in the case of the conventional apparatus, the ceiling space 10 on the outer peripheral side of the shower head 8 is spirally formed. In the case of the apparatus of the present invention, since the stagnant processing gas was seen, since the shape improving member 66 was provided on the outer peripheral side of the shower head portion 64 as shown in FIG. 3B, the dead space was eliminated. It has been found that the gas flows smoothly without staying in the ceiling space 10 .
[0019]
In the above embodiment, the shape improving member 66 is a circular ring body 68 having a hollow inside. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 4, for example, a circular ring plate 70 is used as the shape improving member 66. The circular ring plate 70 may be integrally connected and fixed to the outer peripheral surface of the side wall 64A of the shower head portion 64, and the lower surface of the circular ring plate 70 may be set to be substantially the same horizontal level as the lower surface of the shower head portion 64. . According to this, even if there is a ceiling space 10 that is a dead space on the outer peripheral side of the shower head portion 64, the ceiling space 10 is substantially separated from the processing space S side, so that the processing gas flows into this space portion. Intrusion hardly occurs, and the shape of the unevenness of the ceiling surface with respect to the wafer surface can be improved.
[0020]
In the above embodiment, the shape improving member 66 is made of aluminum. However, the present invention is not limited to this, and any material may be used as long as it is a material with little metal contamination. For example, stainless steel or ceramic can be used.
In the above embodiment, the CVD processing apparatus is described as an example of the heat treatment apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can of course be applied to a plasma processing apparatus, an etching apparatus, an oxidation diffusion apparatus, a reforming apparatus, and the like. It is.
In this embodiment, the semiconductor wafer is described as an example of the object to be processed. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to the case of processing an LCD substrate, a glass substrate, or the like.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the heat treatment apparatus of the present invention, the following excellent effects can be achieved.
According to the present invention, by providing the shape improving member on the outer peripheral side of the shower head part, the shape of the unevenness of the ceiling surface with respect to the mounting table in the processing container is made uniform, and the process gas is disturbed. Unnecessary space is eliminated, and as a result, the in-plane uniformity of the temperature distribution of the object to be processed can be greatly improved. In-plane uniformity of heat treatment, for example, in-plane uniformity of film thickness in the case of film formation Can greatly improve the performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing a heat treatment apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a bottom view showing a ceiling surface in a processing container.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a flow of a processing gas in a processing container.
FIG. 4 is a view showing a modification of the heat treatment apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram showing an example of a conventional single-wafer type heat treatment apparatus that performs heat treatment.
FIG. 6 is a diagram showing an in-plane distribution of the film thickness of a deposited film.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an in-plane temperature distribution of a semiconductor wafer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Heat processing apparatus 22 Processing container 22A Side wall 28 Mounting stand 58 Ceiling cover 64 Shower head part 64A Side wall 66 Shape improvement member 68 Circular ring body 70 Circular ring board W Semiconductor wafer (to-be-processed object)

Claims (3)

処理容器の天井部に展開可能に設けた天井蓋に設けたシャワーヘッド部から処理ガスを供給しつつ載置台上に設置した被処理体に対して所定の熱処理を施す熱処理装置において、
前記シャワーヘッド部の外周側に、前記載置台に対する天井面の凹凸の形態を改善するために、下面が、前記シャワーヘッド部の下面と、同一水平レベルに設定され且つ、前記シャワーヘッド部の外周側の領域を空間として維持するような形態改良部材を、前記天井蓋の展開に必要な隙間を除いて前記シャワーヘッド部の側壁と前記処理容器の側壁との間の全域に亘って設けるように構成したことを特徴とする熱処理装置。
In the heat treatment apparatus for performing a predetermined heat treatment on object to be treated placed the process gas from the setting digit shower head on a mounting table while supplying the ceiling lid arranged to be deployed in a ceiling portion of the processing chamber,
In order to improve the unevenness of the ceiling surface with respect to the mounting table on the outer peripheral side of the shower head unit, the lower surface is set at the same horizontal level as the lower surface of the shower head unit, and the outer periphery of the shower head unit so that provided the form improvements member to maintain the area of the side as a space, over the entire region between the side wall and the sidewall of the processing chamber of the shower head with the exception of the clearance required for deployment of the ceiling cover The heat processing apparatus characterized by comprising.
前記形態改良部材は、前記シャワーヘッド部を構成する材料と実質的に同一材料で形成されていることを特徴とする請求項1記載の熱処理装置。 The form improvements member, a heat treatment apparatus according to claim 1, characterized in that it is formed of a material substantially the same material constituting the sheet Yawaheddo unit. 前記形態改良部材は、内部が中空になされたリング状の円形リング体よりなることを特徴とする請求項1又は2記載の熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the shape improving member is formed of a ring-shaped circular ring body having a hollow inside.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4540939B2 (en) * 2003-03-24 2010-09-08 東京エレクトロン株式会社 Processing equipment
JP2009144211A (en) * 2007-12-15 2009-07-02 Tokyo Electron Ltd Processor, its method of use, and storage medium
JP7247749B2 (en) * 2019-05-27 2023-03-29 住友金属鉱山株式会社 Silicon carbide polycrystalline film deposition method, susceptor, and deposition apparatus

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07238380A (en) * 1994-02-25 1995-09-12 Mitsubishi Electric Corp Wafer chuck, semiconductor producing device and production of semiconductor
JPH08188876A (en) * 1995-01-09 1996-07-23 Fujitsu Ltd Semiconductor-producing device and semiconductor device-producing method
JPH08255758A (en) * 1995-03-15 1996-10-01 Toshiba Corp Plasma vapor growth device
JPH09232298A (en) * 1996-02-21 1997-09-05 Nec Corp Plasma cvd device and its cleaning method
JPH11204442A (en) * 1998-01-12 1999-07-30 Tokyo Electron Ltd Single wafer heat treatment device
JP2001035799A (en) * 1999-07-22 2001-02-09 Tokyo Electron Ltd Single-wafer processing heat treatment apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07238380A (en) * 1994-02-25 1995-09-12 Mitsubishi Electric Corp Wafer chuck, semiconductor producing device and production of semiconductor
JPH08188876A (en) * 1995-01-09 1996-07-23 Fujitsu Ltd Semiconductor-producing device and semiconductor device-producing method
JPH08255758A (en) * 1995-03-15 1996-10-01 Toshiba Corp Plasma vapor growth device
JPH09232298A (en) * 1996-02-21 1997-09-05 Nec Corp Plasma cvd device and its cleaning method
JPH11204442A (en) * 1998-01-12 1999-07-30 Tokyo Electron Ltd Single wafer heat treatment device
JP2001035799A (en) * 1999-07-22 2001-02-09 Tokyo Electron Ltd Single-wafer processing heat treatment apparatus

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