JP6308318B2 - 成膜装置 - Google Patents
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Description
一方で、上下に積層された各ガス拡散空間から、互いに混ざらないように反応ガスを供給するためには、下段側のガス拡散空間を貫通して上段側のガス拡散空間へと連通するガス流路用の導管を多数設ける必要があり、シャワーヘッドの構造が非常に複雑になる。
前記処理室に設けられ、基板が載置される載置部と、
前記載置部に対向して設けられた天井部と、
前記天井部の中央領域から下方側へ向けて突出するヘッド部を備え、前記ヘッド部の側面に設けられ、当該ヘッド部の周方向に沿った異なる位置からガスを吐出するガス吐出口が形成された複数のガス供給部と、
ガス供給路を介して前記複数のガス供給部の各々と接続され、これらのガス供給部に対して前記複数種類の反応ガスを供給するための共通のガス拡散空間と、
前記複数のガス供給部を下方側から覆うように設けられると共に、前記載置部と対向する面に複数のガス供給口が形成されたシャワーヘッドと、
前記処理室内の真空排気を行う排気部と、を備え、
前記シャワーヘッドの外縁は、前記載置部に載置された基板の外縁よりも内側に位置していることと、
前記シャワーヘッドは、前記載置部と対向する面の外周に沿って設けられた側壁部を備え、この側壁部には、横方向へ向けてシャワー状にガスを供給する複数のガス供給口が設けられていることと、を特徴とする。
(a)前記ガス供給部に形成されたガス吐出口は、前記シャワーヘッドを平面でみたとき、当該シャワーヘッドの中央部側と周縁部側とに向けて広がるガスの流れを形成する位置に設けられていること。
(b)前記ガス供給部は、前記シャワーヘッドの周方向に沿って3個以上設けられていること。
(c)前記基板が円板であり、前記シャワーヘッドの底面部を平面で見たときの形状が円形であって、前記円板の半径をR、前記底面部の円の半径をrとしたとき、r/Rの値が4/15以上、2/3以下の範囲内であること。
さらに、各ガス供給部には、天井部の周方向に沿って複数のガス吐出口が形成されており、反応ガスは流れ方向を変えてからシャワーヘッドの底面部に設けられたガス供給口を通り抜けるので、シャワーヘッドの全面から均一に反応ガスが供給され、基板に成膜される膜厚の面内均一性を向上させることができる。
各ガス供給口511、521のうち、側壁部52のガス供給口521から処理空間313に供給された塩化チタンガスは、処理空間313の天井部の傾斜面に案内されながら、天板部材31の中央部側から外周部側へ向け、径方向に沿って放射状に広がっていく。また、当該塩化チタンガスは、下方側に向けても広がり、載置台2上のウエハWの表面に接触すると、塩化チタンガスはウエハWに吸着する。
上述の流れにおいて、天板部材31の下面に末広がりの形状の傾斜面が形成されていることにより、塩化チタンガスのガス溜まりが形成されにくく、処理空間313に供給された塩化チタンガスを効率的にウエハW表面に供給することができる。
図5に示すように9個のガス供給部4が配置されているとき、シャワーヘッド5aは、直径が116mm(半径58mm)、天板部材31の平坦な領域の下面から底面部51の上面までの高さ方向の距離が4mm、ガス供給部4の体積を除いたシャワーヘッド5内の容積が37cm3となっている。
異なるタイプの天板部材31を用い、処理空間313内に塩化チタンガスとアンモニアガスを供給して窒化チタンの膜を成膜し、その面内均一性を測定した。
A.実験条件
(実施例1) 図2、図5に示した構成のガス供給部4、及びシャワーヘッド5を設けた天板部材31を用いて直径300mmのウエハWに対して窒化チタンの膜を成膜した。シャワーヘッド5の構成を再記すると、直径が166mm(半径83mm)、天板部材31の平坦な領域の下面から底面部51の上面までの高さ方向の距離が8.5mm、ガス供給部4の体積を除いたシャワーヘッド5内の容積は146.5cm3である。塩化チタンガスは50sccmで0.05秒間、アンモニアガスは2700sccmで0.3秒間、窒素ガスは置換操作毎に6L流した。
そして、成膜された膜の膜厚を分光エリプソメトリー式の膜厚計により測定し、下記(1)式により面内均一性(M−m値)を計算した。
(M−m値)={(最大膜厚(M値)−最小膜厚(m値))
/(2×平均膜厚)}×100(%)…(1)
(実施例2) 実施例1に記載のシャワーヘッド5に替えて、図10に示した小型のシャワーヘッド5aを用いて直径300mmのウエハWに対して窒化チタンの膜を成膜し、実施例1と同様の手法により面内均一性を計算した。シャワーヘッド5aの構成を再記すると、直径が116mm(半径58mm)、天板部材31の平坦な領域の下面から底面部51の上面までの高さ方向の距離が4mm、ガス供給部4の体積を除いたシャワーヘッド5内の容積は37cm3である。
(比較例1) 図13に示すように、下面側の中央部に向けて開口する1本のガス供給路312を備えた天板部材31を用いて直径300mmのウエハWに対して成膜し、実施例1と同様の手法により面内均一性を計算した。
実施例1、2及び比較例1にて成膜された膜の膜厚の変位を各々図14〜図16に各々示す。各図の横軸は、ウエハWの直径方向の位置であり、縦軸は、M−m値に対する膜厚の相対的な変化を示している。
1 処理容器
2 載置台
31 天板部材
313 処理空間
4 ガス供給部
41 ヘッド部
42 ガス吐出口
5、5a〜5c
シャワーヘッド
51 底面部
511 ガス供給口
52 側壁部
521 ガス供給口
7 制御部
Claims (4)
- 真空雰囲気である処理室内の基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスを順番に供給し、一の反応ガスの供給と次の反応ガスの供給との間に置換用のガスを供給して成膜処理を行う成膜装置において、
前記処理室に設けられ、基板が載置される載置部と、
前記載置部に対向して設けられた天井部と、
前記天井部の中央領域から下方側へ向けて突出するヘッド部を備え、前記ヘッド部の側面に設けられ、当該ヘッド部の周方向に沿った異なる位置からガスを吐出するガス吐出口が形成された複数のガス供給部と、
ガス供給路を介して前記複数のガス供給部の各々と接続され、これらのガス供給部に対して前記複数種類の反応ガスを供給するための共通のガス拡散空間と、
前記複数のガス供給部を下方側から覆うように設けられると共に、前記載置部と対向する面に複数のガス供給口が形成されたシャワーヘッドと、
前記処理室内の真空排気を行う排気部と、を備え、
前記シャワーヘッドの外縁は、前記載置部に載置された基板の外縁よりも内側に位置していることと、
前記シャワーヘッドは、前記載置部と対向する面の外周に沿って設けられた側壁部を備え、この側壁部には、横方向へ向けてシャワー状にガスを供給する複数のガス供給口が設けられていることと、を特徴とする成膜装置。 - 前記ガス供給部に形成されたガス吐出口は、前記シャワーヘッドを平面でみたとき、当該シャワーヘッドの中央部側と周縁部側とに向けて広がるガスの流れを形成する位置に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
- 前記ガス供給部は、前記シャワーヘッドの周方向に沿って3個以上設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。
- 前記基板が円板であり、前記シャワーヘッドの底面部を平面で見たときの形状が円形であって、前記円板の半径をR、前記底面部の円の半径をrとしたとき、r/Rの値が4/15以上、2/3以下の範囲内であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の成膜装置。
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