JP4877748B2 - 基板処理装置および処理ガス吐出機構 - Google Patents
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Description
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体は、前記処理ガスが導入される第1プレートと、
前記第1プレートの主面に当接する第2プレートと、
前記第2プレートに当接され、前記載置台に載置された被処理基板に対応して複数のガス吐出孔が形成された第3プレートと、
を有し、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設け、
前記温度調節室を、前記第2プレートの下面に形成された環状の凹部と、前記第3プレートの上面とにより形成し、
前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用柱体が形成されている、基板処理装置を提供する。
また、本発明の第2の観点は、被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体は、前記処理ガスが導入される第1プレートと、
前記第1プレートの主面に当接する第2プレートと、
前記第2プレートに当接され、前記載置台に載置された被処理基板に対応して複数のガス吐出孔が形成された第3プレートと、
を有し、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設け、
前記温度調節室を、前記第2プレートの下面と、前記第3プレートの上面に形成された環状の凹部とにより形成し、
前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用柱体が形成されている、基板処理装置を提供する。
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体は、前記処理ガスが導入される第1プレートと、
前記第1プレートの主面に当接する第2プレートと、
前記第2プレートに当接され、前記載置台に載置された被処理基板に対応して複数のガス吐出孔が形成された第3プレートと、
を有し、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設け、
前記温度調節室を、前記第2プレートの下面に形成された環状の凹部と、前記第3プレートの上面とにより形成し、
前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用壁体が形成されている、基板処理装置を提供する。
また、本発明の第4の観点は、被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体は、前記処理ガスが導入される第1プレートと、
前記第1プレートの主面に当接する第2プレートと、
前記第2プレートに当接され、前記載置台に載置された被処理基板に対応して複数のガス吐出孔が形成された第3プレートと、
を有し、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設け、
前記温度調節室を、前記第2プレートの下面と、前記第3プレートの上面に形成された環状の凹部とにより形成し、
前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用壁体が形成されている、基板処理装置を提供する。
また、上記第3および第4の観点において、前記伝熱用壁体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその配列間隔が広くなるように形成されていてもよい。あるいは、前記伝熱用壁体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその断面積が小さく形成されていてもよい。
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設け、
前記温度調節室内へ温度調節用媒体を導入する導入路を設けるとともに、前記温度調節室を前記処理容器内の処理空間と連通させた、基板処理装置を提供する。
また、上記第1から第5の観点において、前記積層体が、前記第1、第2および第3プレートを有する場合、前記第3プレートは、第1の処理ガスを吐出する複数の第1吐出孔および第2の処理ガスを吐出する複数の第2ガス吐出孔を有していてもよい。この場合、前記ガス流路には、前記第1プレートと前記第2プレートとの間に設けられた第1ガス拡散部と、前記第2プレートと前記第3プレートとの間に設けられた第2ガス拡散部とが設けられ、前記第1ガス拡散部は、前記第1プレートと前記第2プレートとに接続された複数の第1柱体と、前記第1ガス吐出孔に連通し、前記複数の第1柱体以外の部分を構成する第1ガス拡散空間とを有し、前記第2ガス拡散部は、前記第2プレートと前記第3プレートとに接続された複数の第2柱体と、前記第2ガス吐出孔に連通し、前記複数の第2柱体以外の部分を構成する第2ガス拡散空間とを有し、導入された前記第1の処理ガスが前記第1ガス拡散空間を介して前記第1ガス吐出孔から吐出され、導入された前記第2の処理ガスが前記第2ガス拡散空間を介して前記第2ガス吐出孔から吐出されるものであってもよい。
さらに、複数の前記第2柱体には、前記第1ガス拡散空間と前記第1ガス吐出孔とを連通させるガス通路が軸方向に形成されていてもよい。
図1は本発明の基板処理装置の一実施形態に係る成膜装置を示す断面図であり、図2は成膜装置の筐体の内部構造を示す平面図、図3はその上部平面図である。また、図4〜図11はこの成膜装置を構成するシャワーヘッドの構成部品を示す図である。なお、図1では、シャワーヘッドの断面は、後述する図6の線X-Xの部分での切断面が示されており、中央部を境に左右が非対称となっている。
シャワーヘッド40は、その外縁がリッド3上部と嵌合するように形成された筒状のシャワーベース(第1プレート)41と、このシャワーベース41の下面に密着した円盤状のガス拡散板(第2プレート)42と、このガス拡散板42の下面に取り付けられたシャワープレート(第3プレート)43とを有している。シャワーヘッド40を構成する最上部のシャワーベース41は、シャワーヘッド40全体の熱が外部に放散される構成となっている。シャワーヘッド40は全体的な形状が円柱状をなしているが、四角柱状であってもよい。
また、温度調節室400は、シャワーベース41とガス拡散板42とによって形成することもできる。この場合、シャワーベース41の下面に環状の凹部を形成し、ガス拡散板42の上面との間に温度調節室400を形成してもよく、あるいはシャワーベース41の下面と、ガス拡散板42の上面に形成された環状の凹部とにより温度調節室400を形成してもよい。ただし、成膜組成を均質化するためには、シャワーヘッド40の最下面に位置し、載置台5に載置されたウエハWと対向するシャワープレート43における温度均一性が重要であることから、シャワープレート43の周縁部における温度低下を効果的に抑制できる場所に温度調節室400を設けることが好ましい。従って、ガス拡散板42とシャワープレート43とによって温度調節室400が形成されるように、これらのいずれかに凹部を形成することが好ましい。
図16は、ガス拡散板42に形成された凹部401にシャワープレート43に当接する高さを有する複数の伝熱柱402を設けた構成例である。このように、温度調節室400内に立設された伝熱柱402は、シャワープレート43からガス拡散板42への熱伝導を促す役割を果たす。伝熱柱402を設けることによって、温度調節室400内で伝熱柱402以外の部分を構成する断熱空間の容積は縮小され、伝熱柱402によって温度調節室400の断熱性を調整することが可能になる。
なお、伝熱柱402の形状は、図16のように円柱状に限るものではなく、前記第1ガス拡散部42a内に設けられた伝熱柱42eと同様に、例えば三角形、四角形、八角形等の多角形柱としてもよい。また、伝熱柱402の配置も、同心円状に限らず、例えば放射状等としてもよい。
なお、本実施形態では、温度調節室400内に導入した熱媒体ガスを、連通路406を介して処理容器2内の処理空間に排出することによって、熱媒体ガスの除害処理をプロセスガスの除害処理と同じ排気経路で行なうことができる。従って、熱媒体ガスの除害処理を別個に行なう必要がなくなり、排ガスの処理を一本化して排気経路を簡素化できるという利点もある。
図18および図19において、上記以外の構成は、図1に記載の成膜装置と同様であるため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
また、伝熱部411には、例えば複数のホール412が形成されており、各ホール412は、ガス拡散板42とシャワーベース41とを積層した状態で小さな断熱室413を形成する。従って、これらのホール412の数、大きさ(面積)、配置等を適切に選択することにより、伝熱部411からシャワーベース41への伝熱量を調節することができる。なお、本実施形態では、例えば環状に所定間隔で2列にホール412を配列している。ホール412の配置は、例えば同心円状、千鳥状など、伝熱部411における伝熱量を調整可能であればどのような配置でもよい。また、ホール412の平面形状は、例えば四角状、三角状、楕円状等に形成することができる。さらにホール412に代えて伝熱部411に溝を形成してもよい。
なお、前記各実施形態と同様に、本実施形態においても、凹部410に、シャワーベース41に到達する高さの伝熱柱や伝熱壁を形成することができる(図16、図17参照)。
また、凹部410とシャワーベース41とにより形成される温度調節室400内に、熱媒体ガスを導入する構成としてもよい(図18参照)。この場合、凹部410からガス拡散板42の周縁に達する細溝を複数形成し、温度調節室400と処理空間とを連通させる構成としてもよい(図19、図20参照)。
ガス供給源60は、原料ガスを生成するための気化器60hと、この気化器60hに液体原料(有機金属化合物)を供給する複数の原料タンク60a、原料タンク60b、原料タンク60c、溶媒タンク60dを備えている。そして、PZTの薄膜を形成する場合には、たとえば、有機溶媒に所定の温度に調整された液体原料として、原料タンク60aには、Pb(thd)2が貯留され、原料タンク60bには、Zr(dmhd)4が貯留され、原料タンク60cには、Ti(OiPr)2(thd)2が貯留されている。他の原料として、例えば、Pb(thd)2とZr(OiPr)2(thd)2とTi(OiPr)2(thd)2との組合せも使用できる。
また、溶媒タンク60dには、例えばCH3COO(CH2)3CH3(酢酸ブチル)等が貯留されている。他の溶媒として、例えばCH3(CH2)6CH3(n−オクタン)等を用いることもできる。
制御部300は、例えば図25に示すように、CPUを備えたプロセスコントローラ301を備えている。プロセスコントローラ301には、工程管理者が成膜装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、成膜装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース302が接続されている。
まず、処理容器2内は、底部排気流路71、排気合流部72、上昇排気流路73、横行排気管74および下降排気流路75を経由した排気経路にて図示しない真空ポンプによって排気されることにより、たとえば、100〜550Pa程度の真空度にされる。
また、処理容器2内の圧力を133.3〜666Pa(1〜5Torr)に調整する。
また、シャワーヘッド40の中央部の第1ガス拡散部42aには伝熱柱42eを有しており、第2ガス拡散部42bには、複数の円柱状突起42hを有しているため、ガス拡散空間による断熱効果を緩和し、シャワーヘッド40の中央部の過熱を防止できる。
よって、シャワーヘッド40の温度をより均一化して成膜特性を改善することができる。
また、本発明は成膜装置に限らず、熱処理装置、プラズマ処理装置等の他のガス処理装置に適用可能である。
さらに、被処理基板として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限るものではなく、液晶表示装置(LCD)用ガラス基板に代表されるフラットパネルディスプレー(FPD)等、他の基板に対する処理にも適用することができる。さらに、被処理体が化合物半導体により構成される場合にも本発明を適用できる。
2;処理容器
3;リッド
4;リフレクター
5;載置台
6;アタッチメント
7;ベースリング
8;シールドベース
40;シャワーヘッド
41;シャワーベース
42;ガス拡散板
43;シャワープレート
100;ランプユニット
101;排気装置
300;制御部
400;温度調節室
401;凹部
402;伝熱柱
403;伝熱壁
410;凹部
411;伝熱部
412;ホール
413;断熱室
Claims (17)
- 被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体は、前記処理ガスが導入される第1プレートと、
前記第1プレートの主面に当接する第2プレートと、
前記第2プレートに当接され、前記載置台に載置された被処理基板に対応して複数のガス吐出孔が形成された第3プレートと、
を有し、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設け、
前記温度調節室を、前記第2プレートの下面に形成された環状の凹部と、前記第3プレートの上面とにより形成し、
前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用柱体が形成されている、基板処理装置。 - 被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体は、前記処理ガスが導入される第1プレートと、
前記第1プレートの主面に当接する第2プレートと、
前記第2プレートに当接され、前記載置台に載置された被処理基板に対応して複数のガス吐出孔が形成された第3プレートと、
を有し、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設け、
前記温度調節室を、前記第2プレートの下面と、前記第3プレートの上面に形成された環状の凹部とにより形成し、
前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用柱体が形成されている、基板処理装置。 - 被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体は、前記処理ガスが導入される第1プレートと、
前記第1プレートの主面に当接する第2プレートと、
前記第2プレートに当接され、前記載置台に載置された被処理基板に対応して複数のガス吐出孔が形成された第3プレートと、
を有し、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設け、
前記温度調節室を、前記第2プレートの下面に形成された環状の凹部と、前記第3プレートの上面とにより形成し、
前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用壁体が形成されている、基板処理装置。 - 被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体は、前記処理ガスが導入される第1プレートと、
前記第1プレートの主面に当接する第2プレートと、
前記第2プレートに当接され、前記載置台に載置された被処理基板に対応して複数のガス吐出孔が形成された第3プレートと、
を有し、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設け、
前記温度調節室を、前記第2プレートの下面と、前記第3プレートの上面に形成された環状の凹部とにより形成し、
前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用壁体が形成されている、基板処理装置。 - 前記伝熱用柱体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその配列間隔が広くなるように形成されている、請求項1または請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記伝熱用柱体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその断面積が小さくなるように形成されている、請求項1または請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記伝熱用壁体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその配列間隔が広くなるように形成されている、請求項3または請求項4に記載の基板処理装置。
- 前記伝熱用壁体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその断面積が小さくなるように形成されている、請求項3または請求項4に記載の基板処理装置。
- 前記温度調節室内へ温度調節用媒体を導入する導入路と、温度調節用媒体を排出する排出路と、を設けた、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の基板処理装置。
- 被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設け、
前記温度調節室内へ温度調節用媒体を導入する導入路を設けるとともに、前記温度調節室を前記処理容器内の処理空間と連通させた、基板処理装置。 - 前記積層体は、前記処理ガスが導入される第1プレートと、
前記第1プレートの主面に当接する第2プレートと、
前記第2プレートに当接され、前記載置台に載置された被処理基板に対応して複数のガス吐出孔が形成された第3プレートと、
を有する、請求項10に記載の基板処理装置。 - 前記温度調節室を、前記第2プレートの下面に形成された環状の凹部と、前記第3プレートの上面とにより形成した、請求項11に記載の基板処理装置。
- 前記温度調節室を、前記第2プレートの下面と、前記第3プレートの上面に形成された環状の凹部とにより形成した、請求項11に記載の基板処理装置。
- 第3プレートは、第1の処理ガスを吐出する複数の第1吐出孔および第2の処理ガスを吐出する複数の第2ガス吐出孔を有している、請求項1から請求項9および請求項11から請求項13のいずれか1項に記載の基板処理装置。
- 前記ガス流路には、前記第1プレートと前記第2プレートとの間に設けられた第1ガス拡散部と、
前記第2プレートと前記第3プレートとの間に設けられた第2ガス拡散部と
が設けられ、
前記第1ガス拡散部は、
前記第1プレートと前記第2プレートとに接続された複数の第1柱体と、
前記第1ガス吐出孔に連通し、前記複数の第1柱体以外の部分を構成する第1ガス拡散空間とを有し、
前記第2ガス拡散部は、
前記第2プレートと前記第3プレートとに接続された複数の第2柱体と、
前記第2ガス吐出孔に連通し、前記複数の第2柱体以外の部分を構成する第2ガス拡散空間とを有し、
導入された前記第1の処理ガスが前記第1ガス拡散空間を介して前記第1ガス吐出孔から吐出され、導入された前記第2の処理ガスが前記第2ガス拡散空間を介して前記第2ガス吐出孔から吐出される、請求項14に記載の基板処理装置。 - 複数の前記第2柱体には、前記第1ガス拡散空間と前記第1ガス吐出孔とを連通させるガス通路が軸方向に形成されている請求項15に記載の基板処理装置。
- 請求項1〜請求項16のいずれか1項に記載された構成を有する処理ガス吐出機構。
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