JP4746581B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
ガスノズル孔103から噴出するガス流量qn(n=1、2、…)は、式(1)に示すように、
q1>q2>…>qn−1>qn (1)
上流のガスノズル孔から下流のガスノズル孔にかけて減少していく。これは、ガスノズル101内を上流から下流側に向かって流れるガスは、そのガス流量q0(n−1)が、ガスノズル孔103を通過するとき、当該ガスノズル孔103から噴出するガス流量qn分だけ減って次のガスノズル孔に向かうことになるためで、当該ガスノズル孔103を通過した後のガスのガス流量q0nは、式(2)のように
q0n=q0(n−1)−qn (2)
上流側から下流側にいくにしたがって減少する。
p1>p2>…>pn−1>pn (3)
このため、各ガスノズル孔103から噴出するガス流量qnは等しくならない。また、ガスノズル孔103の開口面積をSとすると、ガスノズル孔から噴出するガス流速Vは、
V=qn/S (4)
と表せる。各ガスノズル孔103から噴射されるガス流量qnは等しくないから、ノズル孔の開口面積が同一であると、各ガスノズル孔103から噴射されるガスの流速も異なる。従って、上述した従来のガスノズル101では、各ガスノズル孔103から噴射されるガスのガス流量もガス流速も異なるから、積載された各ウェーハへ、均一にガスを供給することができないと考えられる。
D法による成膜処理をおこなう縦型の基板処理装置例の外観を示した図である。縦型の基板処理装置は、本体60および本体へ電力等を供給するユーティリティ部61を有している。
図2(a)は、本実施の形態にかかる縦型の基板処理装置における反応管の模式的な横断面図であり、(b)は、(a)のa−a’縦断面図である。図2(a)において、縦型の反応室である反応管6の外周にはヒータ16が設けられ、内側には複数枚の被処理対象の基板としてウェーハ7が積層して載置されている。さらに反応管6の内壁とウェーハ7との間における円弧状の空間には、反応管6の下部より上部の内壁にウェーハ7の積載方向に沿って、バッファ室17が設けられ、そのバッファ室17のウェーハ7と隣接する壁の端部にはガス供給口としてのバッファ室孔3が設けられている。このバッファ室孔3は反応管6の中心へ向けて開口している。そしてバッファ室17内のバッファ室孔3が設けられた端部と反対側の端部には、ガス導入部に設けられたガスノズル2が、やはり反応管6の下部より上部にわたりウェーハ7の積載方向に沿って配設されている。そしてガスノズル2には複数のガスノズル孔4が設けられている。
さらに、バッファ室孔3の各開口位置を、それぞれ隣接するウェーハ7と同ピッチとし、さらに載置された各ウェーハ7間の間隔の部分にガスを供給するように設けることで、流速および流量が均一化されたガスを効率よくウェーハ7へ供給でき好ましい。
流速および流量が均一化されたガスが効率よくウェーハ7へ供給されることで、各ウェーハ7間の成膜状態は均一なものとなることに加え、ウェーハ7のプロセス処理の速度を大幅に向上できる。
められる場合は、この過程に必要な装置および操作が加わることとなる。
以下、図5、図6を用いて、成膜がALD法でおこなわれる場合について説明する。
尚、図5(a)(b)(c)において、(a)は反応室の外観を示し、(b)(c)は反応室の縦断面を示し、ヒータ、ウェーハ、ボート、反応管と炉口フランジとの接合部、ボート回転機構は省略してある。
また、反応管6の下部には排気口18が設けられている。
そして、ガス供給室43とバッファ室17との隔壁には、上述したガスノズルに設けられていたガスノズル孔と同様の構成を有するガス供給室孔47が設けられており、バッファ室17に設けられた各バッファ室孔3の開口位置を、それぞれ隣接するウェーハ7と同ピッチにて設置している。この結果、「1)成膜処理プロセスにCVD法を用いた実施の形態」にて説明したのと同様に、ガス導入部からガスが一旦導入されて、積載された各ウェーハ7へガスを均一に供給することができる。
52が配設され、ガス供給室43の下部にはガス導入口5が設けられている。
ニアは、流速において、上流側で速く下流側で遅くなるが、流量においては、全てのガス供給室孔47において同一となる。このバッファ室17に噴出したアンモニアは、ここに一旦導入され、互いの運動エネルギーの交換により流速の差が均一化され、バッファ室17の内部の圧力は均一になる。
そしてバッファ室17内において、アンモニアをプラズマ化することによりアンモニアの活性種が生成される。またこの時、バッファ室17内の圧力が均一な状態でプラズマが生成されるため、活性種の生成に影響のあるプラズマの電子温度やプラズマ密度の分布も均一になるため、より均一な状態の活性種が生成できる。
プラズマ等の作用で生成された活性種には寿命があり、プラズマ生成部とウェーハ7との距離が離れていると、ウェーハ7に供給される前に失活し、ウェーハ7上で反応に寄与する活性種の量が著しく減少してしまうため、プラズマの生成はウェーハ7の近傍でおこなうのが望ましい。
この構成によれば、バッファ室17内というウェーハ7の近傍でアンモニアの活性種を生成するので、生成したアンモニアの大量の活性種を効率よくウェーハ7へ供給することができる。
尚、2本の電極保護管50の間隔は、プラズマ14の生成がバッファ室17の内部に限定されるように、適切な距離に設定することが好ましく好適には20mm程度である。またプラズマ14の生成はバッファ室17のどこでも良いが、バッファ室17に導入されたガスがプラズマ中を通過していくことが望ましく、好適にはバッファ室孔3とガス供給室孔47の中間に位置するように設けると良い。
図7は、本発明の異なる実施の形態例に係る縦型の基板処理装置の反応管の横断面図である。図7に示す反応管6は、図6に示す反応管6と同様の構造を有しているが、図6においては、バッファ室17内にプラズマ発生用電極を配設していたのに対し、図7においては、ガスを活性化するための紫外線ランプ54と、紫外線がバッファ室17の外に照射されるのを防ぐための反射板58を組み合わせて設けてある。ランプ54の光のエネルギーにより反応性ガスを活性化する。以上の構成を有するバッファ室17内で活性種化された処理用のガスは、バッファ室孔3よりウェーハ7へ向かって噴出し、上述したALD法によりウェーハ7上に成膜がおこなわれる。
図8に示す反応管6は、図7に示す反応管6と同様の構造を有しているが、図7においては、反応性ガスを光のエネルギーで活性化するが、本実施では適宜な電気抵抗値を有する発熱線(以下、ホットワイヤーと記載する。)55を電源57で1600℃以上に加熱し、該ホットワイヤーに触れたガスを活性化するものである。
この適宜な電気抵抗値を有し活性種を発生するホットワイヤー55としては、0.5mm程度のW(タングステン)のワイヤー等が好個に適用できる。このホットワイヤー55を、電源57の電力により1600℃以上に加熱し、これと接触した処理用ガスの熱エネルギーで活性化するものである。
以上の構成を有するバッファ室17内で活性化された処理用のガスは、バッファ室孔3よりウェーハ7へ向かって噴出し、上述したALD法によりウェーハ7上に成膜がおこな
われる。
この構成によれば、図6の装置と比べて、ウェーハに供給される活性種の量が減り処理効率が落ちるが、処理効率が落ちても構わない場合に用いられる。
3.バッファ室孔
4.ガスノズル孔
5.ガス導入口
6.反応管
7.ウェーハ
8.ボート
18.排気口
Q1〜4.ガスノズル孔より噴出するガスの流量
R1〜4.バッファ室孔より噴出するガスの流量
Claims (1)
- 積層配置された複数の基板を収容する反応室を形成する処理管と、
ガス導入部と、
前記反応管の内部に設けられたバッファ室と、を備えた基板処理装置であって、
前記ガス導入部は、処理ガスを前記バッファ室内に導入するガス導入口を有し、
前記バッファ室は、前記ガス導入部から導入される前記処理ガスを前記反応室内に供給する複数のガス供給口を有し、
前記バッファ室内に、
前記処理ガスを活性化させる紫外線ランプと、
前記紫外線ランプから照射される紫外線が前記バッファ室の外に照射されることを防ぐ反射板と、が設けられている
ことを特徴とする基板処理装置。
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