JP6339029B2

JP6339029B2 - Deposition equipment

Info

Publication number: JP6339029B2
Application number: JP2015015934A
Authority: JP
Inventors: 長谷部　一秀; 一秀長谷部; 繁博三浦
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: JP2016143678A

Description

本発明は、成膜装置に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus.

従来から、真空容器内に基板を水平に載置する回転テーブルを設け、回転テーブルの周方向に互いに分離領域を介して離間した領域に夫々第１の処理ガス及び第２の処理ガスを供給する第１の処理ガス供給部及び第２の処理ガス供給部を設けるとともに、真空容器の天板上にプラズマ発生部を設け、第１の処理ガスと第２の処理ガスとの反応生成物をプラズマにより改質処理する原子堆積法（ＡＬＤ、Atomic Layer Deposition）を用いた成膜装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a rotary table for horizontally mounting a substrate is provided in a vacuum vessel, and a first processing gas and a second processing gas are respectively supplied to regions separated from each other via a separation region in the circumferential direction of the rotary table. A first processing gas supply unit and a second processing gas supply unit are provided, and a plasma generation unit is provided on the top plate of the vacuum vessel, and a reaction product of the first processing gas and the second processing gas is plasma. There is known a film forming apparatus using an atomic deposition method (ALD, atomic layer deposition) in which a modification process is performed by the above (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１２−２５３３１３号公報JP 2012-253313 A

しかしながら、上述の特許文献１に記載の構成では、改質処理において、第２の処理ガスをラジカル化して供給しているが、Ｎ_２ガス等のラジカルの寿命が短いガスを用いた成膜処理の場合、高密度のラジカルを得るのが困難な場合があるという問題があった。 However, in the configuration described in Patent Document 1 described above, in the reforming process, the second processing gas is radicalized and supplied, but the film forming process using a gas having a short radical life such as N ₂ gas. In this case, there is a problem that it may be difficult to obtain a high-density radical.

そこで、本発明は、高密度のラジカルを得ることが可能であり、ラジカルの寿命が短いガスを用いた成膜処理においても、高品質の膜を得ることが可能な成膜装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a film forming apparatus capable of obtaining a high-density radical and capable of obtaining a high-quality film even in a film forming process using a gas having a short radical lifetime. With the goal.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る成膜装置は、真空容器と、
該真空容器内に設けられ、表面上に基板を載置可能な基板載置領域を有する回転テーブルと、
該回転テーブルの回転方向に沿って設けられ、前記回転テーブルの表面上に第１の処理ガスを供給可能な第１の処理ガス供給領域と、
前記回転テーブルの回転方向に沿って前記第１の処理ガス供給領域と離間して設けられ、前記回転テーブルの表面に前記第１の処理ガスと反応して反応生成物を生成可能な第２の処理ガスを供給可能な第２の処理ガス供給領域と、
前記第２の処理ガス供給領域に連通する前記真空容器の側壁に設けられた開口を介して前記真空容器の外側の側壁に隣接して設けられ、大気圧下で前記第２の処理ガスのラジカルを生成可能であるとともに前記開口を介して前記第２の処理ガスのラジカルを前記第２の処理ガス供給領域に噴射供給可能なラジカル生成手段と、を有し、
前記真空容器の側壁に設けられた開口の内周面側には、前記回転テーブルの前記表面に略平行に細長く管状に延び、内側の先端に１つだけガス噴出口を有する管状部が形成されている。 In order to achieve the above object, a film formation apparatus according to one embodiment of the present invention includes a vacuum vessel,
A rotary table provided in the vacuum vessel and having a substrate placement area on which a substrate can be placed;
A first process gas supply region that is provided along a rotation direction of the turntable and capable of supplying a first process gas on the surface of the turntable;
A second process gas is provided apart from the first process gas supply region along the rotation direction of the turntable, and reacts with the first process gas on the surface of the turntable to generate a reaction product. A second processing gas supply region capable of supplying a processing gas;
A radical of the second processing gas is provided under atmospheric pressure and is provided adjacent to the outer side wall of the vacuum vessel through an opening provided in the side wall of the vacuum vessel communicating with the second processing gas supply region. have a, and the second processing gas injection can be supplied radical generation means supply region to a radical of the second processing gas through the opening with a can generate,
On the inner peripheral surface side of the opening provided on the side wall of the vacuum vessel, a tubular portion is formed which extends in a tubular shape substantially parallel to the surface of the rotary table and has only one gas outlet at the inner tip. Tei Ru.

本発明によれば、高密度のラジカルを生成することができ、ガスの種類を問わず高品質な成膜を行うことができる。 According to the present invention, high-density radicals can be generated, and high-quality film formation can be performed regardless of the type of gas.

本発明の実施形態による成膜装置の断面図である。It is sectional drawing of the film-forming apparatus by embodiment of this invention. 図１の成膜装置の内部の概略構成に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration inside the film forming apparatus of FIG. 1. 図１の成膜装置の平面図である。It is a top view of the film-forming apparatus of FIG. 図１の成膜装置における供給領域及び分離領域の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the supply area | region and isolation | separation area | region in the film-forming apparatus of FIG. 図１の成膜装置の他の断面図である。FIG. 3 is another cross-sectional view of the film forming apparatus of FIG. 1. 図１の成膜装置のまた別の断面図である。It is another sectional drawing of the film-forming apparatus of FIG. 本発明の実施形態に係る成膜装置のラジカル源の一例の構成を示した図である。図７（ａ）は、ラジカル源を無声放電式ラジカル源として構成した第１の例が示されている。図７（ｂ）は、ラジカル源を無声放電式ラジカル源として構成した第２の例が示されている。It is the figure which showed the structure of an example of the radical source of the film-forming apparatus which concerns on embodiment of this invention. FIG. 7 (a) shows a first example in which the radical source is configured as a silent discharge radical source. FIG. 7B shows a second example in which the radical source is configured as a silent discharge radical source. ラジカル源の真空容器への取り付け構造の一例を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed an example of the attachment structure to the vacuum vessel of a radical source. シミュレーション条件を説明するための図である。It is a figure for demonstrating simulation conditions. 管状部の内周面の開口端の位置及び角度を第１の位置及び角度に調整した場合のシミュレーション結果である。図１０（ａ）は、最大流速をそのまま示したシミュレーション結果である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の最大流速を３６０ｍ／ｓに換算してシミュレーション結果を示した図である。It is a simulation result at the time of adjusting the position and angle of the opening end of the internal peripheral surface of a tubular part to the 1st position and angle. FIG. 10A is a simulation result showing the maximum flow velocity as it is. FIG. 10B is a diagram showing a simulation result by converting the maximum flow velocity of FIG. 10A to 360 m / s. 管状部の内周面の開口端の位置及び角度を第２の位置及び角度に調整した場合のシミュレーション結果である。図１１（ａ）は、最大流速をそのまま示したシミュレーション結果である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の最大流速を３６０ｍ／ｓに換算してシミュレーション結果を示した図である。It is a simulation result at the time of adjusting the position and angle of the opening end of the internal peripheral surface of a tubular part to the 2nd position and angle. FIG. 11A shows a simulation result showing the maximum flow velocity as it is. FIG.11 (b) is the figure which showed the simulation result by converting the maximum flow velocity of Fig.11 (a) into 360 m / s. 管状部の内周面の開口端の位置及び角度を第３の位置及び角度に調整した場合のシミュレーション結果である。図１２（ａ）は、最大流速をそのまま示したシミュレーション結果である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の最大流速を３６０ｍ／ｓに換算してシミュレーション結果を示した図である。It is a simulation result at the time of adjusting the position and angle of the opening end of the internal peripheral surface of a tubular part to the 3rd position and angle. FIG. 12A shows a simulation result showing the maximum flow velocity as it is. FIG. 12B is a diagram showing a simulation result by converting the maximum flow velocity in FIG. 12A to 360 m / s.

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

本発明の実施形態による成膜装置は、図１（図３のＡ−Ａ線に沿った断面図）及び図２に示すように、概ね円形の平面形状を有する扁平な真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有する回転テーブル２と、を備える。真空容器１は、容器本体１２と、これから分離可能な天板１１とから構成されている。天板１１は、例えばＯリングなどの封止部材１３を介して容器本体１２に取り付けられ、これにより真空容器１が気密に密閉される。天板１１及び容器本体１２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）で作製することができる。 A film forming apparatus according to an embodiment of the present invention includes a flat vacuum container 1 having a substantially circular planar shape, as shown in FIG. 1 (a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3) and FIG. A rotary table 2 provided in the vacuum vessel 1 and having a center of rotation at the center of the vacuum vessel 1. The vacuum container 1 is composed of a container body 12 and a top plate 11 that can be separated therefrom. The top plate 11 is attached to the container body 12 via a sealing member 13 such as an O-ring, for example, and the vacuum container 1 is hermetically sealed. The top plate 11 and the container main body 12 can be made of, for example, aluminum (Al).

図１を参照すると、回転テーブル２は、中央に円形の開口部を有しており、開口部の周りで円筒形状のコア部２１により上下から挟まれて保持されている。コア部２１は、鉛直方向に伸びる回転軸２２の上端に固定されている。回転軸２２は容器本体１２の底面部１４を貫通し、その下端が当該回転軸２２を鉛直軸回りに回転させる駆動部２３に取り付けられている。この構成により、回転テーブル２はその中心軸を回転中心として回転することができる。なお、回転軸２２及び駆動部２３は、上面が開口した筒状のケース体２０内に収納されている。このケース体２０はその上面に設けられたフランジ部分を介して真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられており、これにより、ケース体２０の内部雰囲気が外部雰囲気から隔離されている。 Referring to FIG. 1, the turntable 2 has a circular opening at the center, and is held by being sandwiched from above and below by a cylindrical core portion 21 around the opening. The core portion 21 is fixed to the upper end of the rotating shaft 22 extending in the vertical direction. The rotating shaft 22 passes through the bottom surface portion 14 of the container body 12, and the lower end thereof is attached to a driving unit 23 that rotates the rotating shaft 22 around the vertical axis. With this configuration, the turntable 2 can rotate about its central axis as the center of rotation. The rotating shaft 22 and the drive unit 23 are accommodated in a cylindrical case body 20 having an upper surface opened. The case body 20 is airtightly attached to the lower surface of the bottom surface portion 14 of the vacuum vessel 1 through a flange portion provided on the upper surface thereof, whereby the internal atmosphere of the case body 20 is isolated from the external atmosphere. .

図２及び図３に示すように、回転テーブル２の上面に、それぞれウエハＷが載置される複数（図示の例では５つ）の円形凹部状の載置部２４が等角度間隔で形成されている。ただし、図３ではウエハＷを１枚のみを示している。 As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of (five in the illustrated example) circular recess-shaped mounting portions 24 on which the wafers W are respectively mounted are formed at equal angular intervals on the upper surface of the turntable 2. ing. However, FIG. 3 shows only one wafer W.

図４を参照すると、載置部２４と載置部２４に載置されたウエハＷとの断面が示されている。図示のとおり、載置部２４は、ウエハＷの直径よりも僅かに（例えば４ｍｍ）大きい直径と、ウエハＷの厚さに等しい深さとを有している。載置部２４の深さとウエハＷの厚さがほぼ等しいため、ウエハＷが載置部２４に載置されたとき、ウエハＷの表面は、回転テーブル２の載置部２４を除く領域の表面とほぼ同じ高さになる。仮に、ウエハＷとその領域との間に比較的大きい段差があると、その段差によりガスの流れに乱流が生じ、ウエハＷ上での膜厚均一性が影響を受ける。この影響を低減するため、２つの表面がほぼ同じ高さにある。「ほぼ同じ高さ」は、高さの差が約５ｍｍ以下であって良いが、加工精度が許す範囲でできるだけゼロに近いと好ましい。 Referring to FIG. 4, a cross section of the mounting unit 24 and the wafer W mounted on the mounting unit 24 is shown. As shown in the figure, the mounting portion 24 has a diameter slightly larger (for example, 4 mm) than the diameter of the wafer W and a depth equal to the thickness of the wafer W. Since the depth of the mounting unit 24 and the thickness of the wafer W are substantially equal, when the wafer W is mounted on the mounting unit 24, the surface of the wafer W is the surface of the region excluding the mounting unit 24 of the turntable 2. And almost the same height. If there is a relatively large step between the wafer W and its region, the step causes turbulence in the gas flow, and the film thickness uniformity on the wafer W is affected. To reduce this effect, the two surfaces are at approximately the same height. The “substantially the same height” may have a height difference of about 5 mm or less, but is preferably as close to zero as possible within the range allowed for machining accuracy.

図２から図４を参照すると、回転テーブル２の回転方向（例えば図３の矢印ＲＤ）に沿って互いに離間した２つの凸状部４が設けられている。図２及び図３では天板１１を省略しているが、凸状部４は、図４に示すように天板１１の下面に取り付けられている。また、図３から分かるように、凸状部４は、ほぼ扇形の上面形状を有しており、その頂部は真空容器１のほぼ中心に位置し、円弧は容器本体１２の内周壁に沿って位置している。さらに、図４に示すように、凸状部４は、その下面４４が回転テーブル２から高さｈ１に位置するように配置される。 Referring to FIGS. 2 to 4, two convex portions 4 are provided that are separated from each other along the rotation direction of the turntable 2 (for example, the arrow RD in FIG. 3). Although the top plate 11 is omitted in FIGS. 2 and 3, the convex portion 4 is attached to the lower surface of the top plate 11 as shown in FIG. 4. Further, as can be seen from FIG. 3, the convex portion 4 has a substantially fan-shaped top surface shape, the top portion thereof is located substantially at the center of the vacuum vessel 1, and the circular arc extends along the inner peripheral wall of the vessel body 12. positioned. Further, as shown in FIG. 4, the convex portion 4 is arranged such that the lower surface 44 is located at a height h <b> 1 from the turntable 2.

また、図３及び図４を参照すると、凸状部４は、凸状部４が二分割されるように半径方向に延びる溝部４３を有し、溝部４３には分離ガスノズル４１（４２）が収容されている。溝部４３は、本実施形態では、凸状部４を二等分するように形成されるが、他の実施形態においては、例えば、凸状部４における回転テーブル２の回転方向上流側が広くなるように溝部４３を形成しても良い。分離ガスノズル４１（４２）は、図３に示すように、容器本体１２の周壁部から真空容器１内へ導入され、その基端部であるガス導入ポート４１ａ（４２ａ）を容器本体１２の外周壁に取り付けることにより支持されている。 3 and 4, the convex portion 4 has a groove portion 43 extending in the radial direction so that the convex portion 4 is divided into two, and the separation gas nozzle 41 (42) is accommodated in the groove portion 43. Has been. In this embodiment, the groove portion 43 is formed so as to bisect the convex portion 4. However, in other embodiments, for example, the upstream side in the rotational direction of the turntable 2 in the convex portion 4 is widened. Alternatively, the groove 43 may be formed. As shown in FIG. 3, the separation gas nozzle 41 (42) is introduced into the vacuum container 1 from the peripheral wall portion of the container main body 12, and the gas introduction port 41 a (42 a) as the base end portion is connected to the outer peripheral wall of the container main body 12. It is supported by attaching to.

分離ガスノズル４１（４２）は、分離ガスのガス供給源（図示せず）に接続されている。分離ガスはチッ素（Ｎ_２）ガスや不活性ガスであって良く、また、成膜に影響を与えないガスであれば、分離ガスの種類は特に限定されない。本実施形態においては、分離ガスとしてＮ_２ガスが利用される。また、分離ガスノズル４１（４２）は、回転テーブル２の表面に向けてＮ_２ガスを吐出するための吐出孔４０（図４）を有している。吐出孔４０は、長さ方向に所定の間隔で配置されている。本実施形態においては、吐出孔４０は、約０．５ｍｍの口径を有し、分離ガスノズル４１（４２）の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。 The separation gas nozzle 41 (42) is connected to a gas supply source (not shown) of the separation gas. The separation gas may be nitrogen (N ₂ ) gas or inert gas, and the type of separation gas is not particularly limited as long as it does not affect the film formation. In the present embodiment, N ₂ gas is used as the separation gas. Further, the separation gas nozzle 41 (42) has a discharge hole 40 (FIG. 4) for discharging N ₂ gas toward the surface of the turntable 2. The discharge holes 40 are arranged at predetermined intervals in the length direction. In the present embodiment, the discharge holes 40 have a diameter of about 0.5 mm and are arranged at intervals of about 10 mm along the length direction of the separation gas nozzle 41 (42).

以上の構成により、分離ガスノズル４１とこれに対応する凸状部４とにより、分離空間Ｈを画成する分離領域Ｄ１が提供される。同様に、分離ガスノズル４２とこれに対応する凸状部４とにより、分離空間Ｈを画成する分離領域Ｄ２が提供される。また、分離領域Ｄ１に対して回転テーブル２の回転方向下流側には、分離領域Ｄ１，Ｄ２と、回転テーブル２と、天板１１の下面４５（以下、天井面４５）と、容器本体１２の内周壁とで概ね囲まれる第１の領域４８Ａ（第１の供給領域）が形成されている。さらに、分離領域Ｄ１に対して回転テーブル２の回転方向上流側には、分離領域Ｄ１，Ｄ２と、回転テーブル２と、天井面４５と、容器本体１２の内周壁とで概ね囲まれる第２の領域４８Ｂ（第２の供給領域）が形成されている。分離領域Ｄ１，Ｄ２において、分離ガスノズル４１，４２からＮ_２ガスが吐出されると、分離空間Ｈは比較的高い圧力となり、Ｎ_２ガスは分離空間Ｈから第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂへ向かって流れる。言い換えると、分離領域Ｄ１，Ｄ２における凸状部４は、分離ガスノズル４１，４２からのＮ_２ガスを第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂへ案内する。 With the above configuration, the separation gas nozzle 41 and the convex portion 4 corresponding thereto provide the separation region D1 that defines the separation space H. Similarly, the separation region D2 that defines the separation space H is provided by the separation gas nozzle 42 and the convex portion 4 corresponding thereto. Further, on the downstream side in the rotation direction of the turntable 2 with respect to the separation area D1, the separation areas D1 and D2, the turntable 2, the lower surface 45 of the top plate 11 (hereinafter referred to as the ceiling surface 45), and the container body 12 A first region 48A (first supply region) that is generally surrounded by the inner peripheral wall is formed. Further, on the upstream side in the rotation direction of the turntable 2 with respect to the separation area D1, a second area substantially surrounded by the separation areas D1 and D2, the turntable 2, the ceiling surface 45, and the inner peripheral wall of the container body 12 is provided. A region 48B (second supply region) is formed. When the N ₂ gas is discharged from the separation gas nozzles 41 and 42 in the separation regions D1 and D2, the separation space H becomes a relatively high pressure, and the N ₂ gas is separated from the separation space H by the first region 48A and the second region. It flows toward 48B. In other words, the convex portion 4 in the separation regions D1 and D2 guides the N ₂ gas from the separation gas nozzles 41 and 42 to the first region 48A and the second region 48B.

また、図２及び図３を参照すると、第１の領域４８Ａにおいて容器本体１２の周壁部から回転テーブル２の半径方向に処理ガスノズル３１が導入されている。一方、第２の領域４８Ｂにおいては、容器本体１２の周壁部にオリフィス３２が設けられている。オリフィス３２は、容器本体１２の周壁部（又は側壁）を貫通するように形成された開口であり、細長い管状の形状を有する管状部３２ａと、漏斗状、ラッパ状又はテーパー状の形状部分を含み管状部３２ａより大きな径を有するテーパー部３２ｂとを有する。なお、オリフィス３２の導入方向は、処理ガスノズル３１と同様に回転テーブル２の半径方向に沿っている。 2 and 3, the processing gas nozzle 31 is introduced in the radial direction of the turntable 2 from the peripheral wall portion of the container body 12 in the first region 48A. On the other hand, in the second region 48B, the orifice 32 is provided in the peripheral wall portion of the container body 12. The orifice 32 is an opening formed so as to penetrate the peripheral wall portion (or side wall) of the container body 12, and includes a tubular portion 32 a having an elongated tubular shape and a funnel-like, trumpet-like or tapered shape portion. And a tapered portion 32b having a larger diameter than the tubular portion 32a. Note that the direction in which the orifice 32 is introduced is along the radial direction of the turntable 2 as in the case of the processing gas nozzle 31.

処理ガスノズル３１は、分離ガスノズル４１，４２と同様に、基端部であるガス導入ポート３１ａを容器本体１２の外周壁に取り付けることにより支持されている。なお、処理ガスノズル３１は、半径方向に対して所定の角度をなすように導入されてもよい。一方、オリフィス３２は、容器本体１２に段差を有する開口部１６が形成され、開口部１６と嵌合する段差を有するガス導入部材１７を貫通するようにして形成されている。なお、開口部１６とガス導入部材１７との段差部の対向面には、Ｏ−リング等のシール部材１８が必要に応じて設けられてよい。なお、本実施形態においては、オリフィス３２がガス導入部材１７に形成され、ガス導入部材１７を容器本体１２の開口部１６に取り付けることにより容器本体１２にオリフィス３２を設ける構成を示しているが、容器本体１２に直接オリフィス３２を設ける構成としてもよい。また、ガス導入部材１７を用いる場合であっても、開口部１６及びガス導入部材１７の形状は、用途に応じて種々の形状としてよい。 Similarly to the separation gas nozzles 41 and 42, the processing gas nozzle 31 is supported by attaching a gas introduction port 31 a that is a base end portion to the outer peripheral wall of the container body 12. The processing gas nozzle 31 may be introduced so as to form a predetermined angle with respect to the radial direction. On the other hand, the orifice 32 is formed so that the opening 16 having a step is formed in the container body 12 and penetrates the gas introduction member 17 having the step to be fitted to the opening 16. Note that a seal member 18 such as an O-ring may be provided on the opposing surface of the step portion between the opening 16 and the gas introduction member 17 as necessary. In the present embodiment, the orifice 32 is formed in the gas introduction member 17 and the orifice 32 is provided in the container body 12 by attaching the gas introduction member 17 to the opening 16 of the container body 12. It is good also as a structure which provides the orifice 32 directly in the container main body 12. FIG. Even when the gas introduction member 17 is used, the shape of the opening 16 and the gas introduction member 17 may be various shapes depending on the application.

また、オリフィス３２の内周面の開口端、つまり管状部３２ａの開口端には、管状部３２ａの周囲を囲むようなカバー３４を必要に応じて設けてもよい。カバー３４は、分離ガスがオリフィス３２内に導入されることを防ぐために設けられる。 Further, a cover 34 that surrounds the periphery of the tubular portion 32a may be provided at the open end of the inner peripheral surface of the orifice 32, that is, the open end of the tubular portion 32a, if necessary. The cover 34 is provided to prevent the separation gas from being introduced into the orifice 32.

処理ガスノズル３１は、回転テーブル２の上面（ウエハの載置部２４がある面）に向けて処理ガスを吐出するための複数の吐出孔３３を有している（図４参照）。本実施形態においては、吐出孔３３は約０．５ｍｍの口径を有し、処理ガスノズル３１の長さ方向に沿って約１０ｍｍの間隔で配列されている。 The processing gas nozzle 31 has a plurality of discharge holes 33 for discharging the processing gas toward the upper surface of the turntable 2 (the surface on which the wafer mounting portion 24 is provided) (see FIG. 4). In the present embodiment, the discharge holes 33 have a diameter of about 0.5 mm and are arranged at intervals of about 10 mm along the length direction of the process gas nozzle 31.

一方、オリフィス３２は、処理ガスノズル３１と類似した形状を有する管状部３２ａを容器本体１２の側壁の内周面側に有するが、内周面と連通する開口端がガスの噴射口となるだけであり、噴射口は１つだけである。 On the other hand, the orifice 32 has a tubular portion 32 a having a shape similar to that of the processing gas nozzle 31 on the inner peripheral surface side of the side wall of the container body 12, but the opening end communicating with the inner peripheral surface only serves as a gas injection port. Yes, there is only one injection port.

図示を省略するが、処理ガスノズル３１は、第１の処理ガスのガス供給源に接続されている。一方、オリフィス３２は、図２及び図３に示すように、フランジ配管９０を介してラジカル源８０に接続されている。ラジカル源８０は、第２の領域４８Ｂに第２の処理ガスのラジカルを大気圧下で生成し、第２の処理ガスのラジカルを第２の領域４８Ｂに供給するためのラジカル生成手段である。ラジカル源８０は、第２の処理ガスを大気圧下でラジカル化できれば、種々のラジカル生成手段が用いられてよいが、例えば、無声放電によりラジカルを生成してもよいし、触媒等を用いてラジカルを生成してもよい。なお、ラジカル源８０の構成の詳細は後述するが、大気圧下でラジカルを生成するため、真空状態の真空容器１の内部とは大きな圧力差があるため、ラジカル源８０で生成されたラジカルは、レーザのようにオリフィス３２から真空容器１内に導入される。よって、ラジカル源８０で生成されたラジカルは、オリフィス３２の管状部３２ａから第２の領域４８Ｂ内に噴射供給されて導入される。 Although not shown, the processing gas nozzle 31 is connected to a gas supply source of the first processing gas. On the other hand, the orifice 32 is connected to a radical source 80 via a flange pipe 90 as shown in FIGS. The radical source 80 is radical generating means for generating a radical of the second processing gas in the second region 48B under atmospheric pressure and supplying a radical of the second processing gas to the second region 48B. As the radical source 80, various radical generating means may be used as long as the second processing gas can be radicalized at atmospheric pressure. For example, radicals may be generated by silent discharge, or a catalyst or the like may be used. A radical may be generated. Although the details of the configuration of the radical source 80 will be described later, since radicals are generated under atmospheric pressure, there is a large pressure difference from the inside of the vacuum container 1 in a vacuum state, so the radicals generated by the radical source 80 are The laser is introduced into the vacuum chamber 1 through the orifice 32 like a laser. Therefore, radicals generated by the radical source 80 are injected and introduced from the tubular portion 32a of the orifice 32 into the second region 48B.

フランジ配管９０は、ラジカル源８０を容器本体１２の外周壁に固定接続するための手段であり、フランジ部９０ａと配管部９０ｂとを有する。配管部９０ｂは短く構成され、ラジカル源８０を真空容器１に隣接して配置するよう構成する。ラジカル源８０で生成されるラジカルの寿命が短い場合には、ラジカル源８０と真空容器１とを連結する配管部９０ｂが長いと、ラジカル源８０で生成されたラジカルが配管部９０ｂ内で失活してしまい、真空容器１内に十分なラジカルを供給できなくなるおそれがある。よって、本実施形態に係る成膜装置においては、フランジ配管９０の配管部９０ｂを短く構成し、ラジカル源８０を真空容器１に隣接して配置する。フランジ部９０ａは、ラジカル源８０を容器本体１２の外周壁に取り付けるための手段である。フランジ配管９０を設けることにより、オリフィス３２を介してラジカル源８０と第２の領域４８Ｂが連通し、ラジカル源８０で生成されたラジカルが第２の領域４８Ｂに供給可能となる。 The flange pipe 90 is a means for fixedly connecting the radical source 80 to the outer peripheral wall of the container body 12, and has a flange part 90a and a pipe part 90b. The piping part 90b is configured to be short, and the radical source 80 is arranged adjacent to the vacuum vessel 1. When the lifetime of radicals generated by the radical source 80 is short, if the piping part 90b connecting the radical source 80 and the vacuum vessel 1 is long, the radicals generated by the radical source 80 are deactivated in the piping part 90b. Therefore, there is a possibility that sufficient radicals cannot be supplied into the vacuum chamber 1. Therefore, in the film forming apparatus according to this embodiment, the pipe portion 90 b of the flange pipe 90 is configured to be short, and the radical source 80 is disposed adjacent to the vacuum vessel 1. The flange portion 90 a is a means for attaching the radical source 80 to the outer peripheral wall of the container body 12. By providing the flange pipe 90, the radical source 80 and the second region 48B communicate with each other through the orifice 32, and radicals generated by the radical source 80 can be supplied to the second region 48B.

なお、本実施形態においては、フランジ配管９０を用いてラジカル源８０と真空容器１とを接続固定した例を挙げて説明しているが、ラジカル源８０を、真空容器１の外周壁と一体化して構成してもよい。 In the present embodiment, an example in which the radical source 80 and the vacuum vessel 1 are connected and fixed using the flange pipe 90 is described. However, the radical source 80 is integrated with the outer peripheral wall of the vacuum vessel 1. May be configured.

第１の処理ガス及び第２の処理ガスとしては後に述べる組み合わせを始めとして種々のガスを使用できるが、本実施形態においては、第１の処理ガスとしてビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）ガスを利用し、第２の処理ガスとして窒素（Ｎ_２）ガスを利用した例を挙げて説明する。窒素ガスは、ラジカルの寿命が短く、高密度のラジカルを生成するのが困難なガスである。本実施形態に係る成膜装置では、高密度のラジカルを大気圧下で生成するとともに、真空容器１内の圧力差を利用して、ラジカルを真空容器１内に噴射供給する。よって、ラジカルを失活させることなく真空容器１の中心部まで到達させることができ、そのような短寿命の成膜に極めて有効である。但し、本実施形態に係る成膜装置は、そのような短寿命のラジカルのガスのみならず、他の酸素、オゾン等の酸化ガス、アンモニア等の窒化ガスを用いる場合にも当然に適用可能である。また、原料ガス、即ち第１の処理ガスについても、他のシリコン含有ガスを用いてもよいし、シリコン含有ガス以外の原料ガスを用いてもよい。本実施形態に係る成膜装置は、成膜する膜の種類及び用いるガスの種類に拘わらず、種々の組み合わせに適用可能である。なお、窒素ラジカルには、窒素分子（Ｎ_２）ラジカル及び窒素原子（Ｎ）ラジカルの双方を含んでよい。 Various gases including a combination described later can be used as the first processing gas and the second processing gas. In this embodiment, a binary butylaminosilane (BTBAS) gas is used as the first processing gas. An example in which nitrogen (N ₂ ) gas is used as the second processing gas will be described. Nitrogen gas has a short radical lifetime and is difficult to generate high-density radicals. In the film forming apparatus according to the present embodiment, high-density radicals are generated under atmospheric pressure, and radicals are injected and supplied into the vacuum container 1 using a pressure difference in the vacuum container 1. Therefore, it is possible to reach the central portion of the vacuum vessel 1 without deactivating radicals, which is extremely effective for film formation with such a short lifetime. However, the film forming apparatus according to the present embodiment is naturally applicable not only to such a short-lived radical gas, but also to other oxidizing gases such as oxygen, ozone, and nitriding gases such as ammonia. is there. Further, as for the source gas, that is, the first processing gas, other silicon-containing gas may be used, or a source gas other than the silicon-containing gas may be used. The film forming apparatus according to the present embodiment can be applied to various combinations regardless of the type of film to be formed and the type of gas used. The nitrogen radical may include both a nitrogen molecule (N ₂ ) radical and a nitrogen atom (N) radical.

また、以下の説明において、処理ガスノズル３１の下方の領域を、ＢＴＢＡＳガスをウエハに吸着させるための処理領域Ｐ１といい、オリフィス３２のからのラジカルが供給可能な下方の領域を、Ｎ_２ガスをウエハに吸着したＢＴＢＡＳガスと反応（窒化）させるための処理領域Ｐ２という場合がある。 In the following description, the area below the process gas nozzle 31 is referred to as a process area P1 for adsorbing the BTBAS gas to the wafer, and the area below the orifice 32 where radicals can be supplied is N ₂ gas. In some cases, it is called a processing region P2 for reacting (nitriding) with the BTBAS gas adsorbed on the wafer.

再び図４を参照すると、分離領域Ｄ１には平坦な低い天井面４４があり（図示していないが分離領域Ｄ２においても同様）、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂには、天井面４４よりも高い天井面４５がある。このため、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂの容積は、分離領域Ｄ１，Ｄ２における分離空間Ｈの容積よりも大きい。また、後述するように、本実施形態による真空容器１には、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂをそれぞれ排気するための排気口６１，６２が設けられている。これらにより、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂを、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈに比べて低い圧力に維持することができる。この場合、第１の領域４８Ａにおいて処理ガスノズル３１から吐出されるＢＴＢＡＳガスは、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力が高いため、分離空間Ｈを通り抜けて第２の領域４８Ｂへ到達することができない。また、第２の領域４８Ｂにおいてオリフィス３２から噴射されるＮ_２ガスは、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力が高いため、分離空間Ｈを通り抜けて第１の領域４８Ａへ到達することができない。したがって、両処理ガスは、分離領域Ｄ１，Ｄ２により分離され、真空容器１内の気相中で混合されることは殆ど無い。 Referring to FIG. 4 again, the separation region D1 has a flat low ceiling surface 44 (not shown, but also in the separation region D2), and the first region 48A and the second region 48B have a ceiling surface. There is a ceiling surface 45 higher than 44. For this reason, the volume of the first region 48A and the second region 48B is larger than the volume of the separation space H in the separation regions D1, D2. As will be described later, the vacuum chamber 1 according to the present embodiment is provided with exhaust ports 61 and 62 for exhausting the first region 48A and the second region 48B, respectively. Thus, the first region 48A and the second region 48B can be maintained at a lower pressure than the separation space H of the separation regions D1 and D2. In this case, the BTBAS gas discharged from the processing gas nozzle 31 in the first region 48A passes through the separation space H and reaches the second region 48B because the pressure in the separation space H of the separation regions D1 and D2 is high. I can't. Further, the N ₂ gas injected from the orifice 32 in the second region 48B can reach the first region 48A through the separation space H because the pressure in the separation space H of the separation regions D1 and D2 is high. Can not. Therefore, both processing gases are separated by the separation regions D1 and D2, and are hardly mixed in the gas phase in the vacuum vessel 1.

なお、低い天井面４４の回転テーブル２の上面から測った高さｈ１（図４）は、分離ガスノズル４１（４２）からのＮ_２ガスの供給量にもよるが、分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力を第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂの圧力よりも高くできるように設定される。高さｈ１は例えば０．５ｍｍから１０ｍｍであると好ましく、できる限り小さくすると更に好ましい。ただし、回転テーブル２の回転ぶれによって回転テーブル２が天井面４４に衝突するのを避けるため、高さｈ１は３．５ｍｍから６．５ｍｍ程度であって良い。また、凸状部４の溝部４３に収容される分離ガスノズル４２（４１）の下端から回転テーブル２の表面までの高さｈ２（図４）も同様に０．５ｍｍ〜４ｍｍであって良い。 Note that the height h1 (FIG. 4) measured from the upper surface of the turntable 2 on the lower ceiling surface 44 depends on the amount of N ₂ gas supplied from the separation gas nozzle 41 (42), but the separation between the separation regions D1 and D2. The pressure in the space H is set so as to be higher than the pressure in the first region 48A and the second region 48B. The height h1 is preferably 0.5 mm to 10 mm, for example, and more preferably as small as possible. However, the height h1 may be about 3.5 mm to 6.5 mm in order to avoid the turntable 2 from colliding with the ceiling surface 44 due to the rotation of the turntable 2. Similarly, the height h2 (FIG. 4) from the lower end of the separation gas nozzle 42 (41) accommodated in the groove 43 of the convex portion 4 to the surface of the turntable 2 may be 0.5 mm to 4 mm.

以上の構成を有する分離領域Ｄ１，Ｄ２によれば、回転テーブル２が例えば約２４０ｒｐｍの回転速度で回転した場合であっても、ＢＴＢＡＳガスとＮ_２ガスとをより確実に分離することができる。 According to the separation regions D1 and D2 having the above configuration, the BTBAS gas and the N ₂ gas can be more reliably separated even when the rotary table 2 rotates at a rotational speed of about 240 rpm, for example.

図１、図２、及び図３を再び参照すると、コア部２１を取り囲むように天板１１の下面に取り付けられた環状の突出部５が設けられている。突出部５は、コア部２１よりも外側の領域において回転テーブル２と対向している。本実施形態においては、図５に明瞭に示すように、空間５０の下面の回転テーブル２からの高さｈ１５は、空間Ｈの高さｈ１よりも僅かに低い。これは、回転テーブル２の中心部近傍での回転ぶれが小さいためである。具体的には、高さｈ１５は１．０ｍｍから２．０ｍｍ程度であって良い。なお、他の実施形態においては、高さｈ１５とｈ１は等しくても良く、また、突出部５と凸状部４は一体に形成されても、別体として形成されて結合されても良い。なお、図２及び図３は、凸状部４を真空容器１内に残したまま天板１１を取り外した真空容器１の内部を示している。 Referring again to FIGS. 1, 2, and 3, an annular protrusion 5 attached to the lower surface of the top plate 11 is provided so as to surround the core portion 21. The protruding portion 5 faces the turntable 2 in a region outside the core portion 21. In the present embodiment, as clearly shown in FIG. 5, the height h15 of the lower surface of the space 50 from the turntable 2 is slightly lower than the height h1 of the space H. This is because the rotational shake in the vicinity of the center portion of the rotary table 2 is small. Specifically, the height h15 may be about 1.0 mm to 2.0 mm. In other embodiments, the heights h15 and h1 may be equal, and the protruding portion 5 and the protruding portion 4 may be formed integrally or may be formed separately and combined. 2 and 3 show the inside of the vacuum vessel 1 from which the top plate 11 has been removed while leaving the convex portion 4 in the vacuum vessel 1.

図１の約半分の拡大図である図５を参照すると、真空容器１の天板１１の中心部には分離ガス供給管５１が接続されており、これにより、天板１１とコア部２１との間の空間５２にＮ_２ガスが供給される。この空間５２に供給されたＮ_２ガスにより、突出部５と回転テーブル２との狭い隙間５０は、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂに比べて高い圧力に維持され得る。このため、第１の領域４８Ａにおいて処理ガスノズル３１から吐出されるＢＴＢＡＳガスは、圧力の高い隙間５０を通り抜けて第２の領域４８Ｂへ到達することができない。また、第２の領域４８Ｂにおいてオリフィス３２から吐出されるＮ_２ガスは、圧力の高い隙間５０を通り抜けて第１の領域４８Ａへ到達することができない。したがって、両処理ガスは、隙間５０により分離され、真空容器１内の気相中で混合されることは殆ど無い。すなわち、本実施形態の成膜装置においては、ＢＴＢＡＳガスとＮ_２ガスとを分離するために回転テーブル２の回転中心部と真空容器１とにより画成され、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂよりも高い圧力に維持される中心領域Ｃが設けられている。 Referring to FIG. 5, which is an enlarged view of about half of FIG. 1, a separation gas supply pipe 51 is connected to the central portion of the top plate 11 of the vacuum vessel 1, whereby the top plate 11 and the core portion 21 are N ₂ gas is supplied to the space 52 between the _two . With the N ₂ gas supplied to the space 52, the narrow gap 50 between the protrusion 5 and the turntable 2 can be maintained at a higher pressure than the first region 48A and the second region 48B. For this reason, the BTBAS gas discharged from the processing gas nozzle 31 in the first region 48A cannot pass through the high-pressure gap 50 and reach the second region 48B. In addition, the N ₂ gas discharged from the orifice 32 in the second region 48B cannot pass through the high-pressure gap 50 and reach the first region 48A. Therefore, both processing gases are separated by the gap 50 and are hardly mixed in the gas phase in the vacuum vessel 1. That is, in the film forming apparatus of the present embodiment, the first region 48A and the second region 48A are defined by the rotation center portion of the turntable 2 and the vacuum vessel 1 in order to separate the BTBAS gas and the N ₂ gas. A central region C that is maintained at a higher pressure than the region 48B is provided.

図６は、図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図の約半分を示し、ここには凸状部４と、凸状部４と一体に形成された突出部５が図示されている。図示のとおり、凸状部４は、その外縁においてＬ字状に屈曲する屈曲部４６を有している。屈曲部４６は、回転テーブル２と容器本体１２との間の空間を概ね埋めており、処理ガスノズル３１からのＢＴＢＡＳガスとオリフィス３２からのＮ_２ガス（ラジカルを含む、以下同様）とがこの隙間を通して混合するのを阻止する。屈曲部４６と容器本体１２との間の隙間、及び屈曲部４６と回転テーブル２との間の隙間は、例えば、回転テーブル２から凸状部４の天井面４４までの高さｈ１とほぼ同一であって良い。また、屈曲部４６があるため、分離ガスノズル４１，４２（図３）からのＮ_２ガスは、回転テーブル２の外側に向かっては流れ難い。よって、分離領域Ｄ１，Ｄ２から第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８ＢへのＮ_２ガスの流れが促進される。なお、屈曲部４６の下方にブロック部材７１ｂを設ければ、分離ガスが回転テーブル２の下方まで流れるのを更に抑制することができるため、更に好ましい。 FIG. 6 shows about half of the cross-sectional view along the line BB in FIG. 3, in which the convex portion 4 and the protruding portion 5 formed integrally with the convex portion 4 are shown. As illustrated, the convex portion 4 has a bent portion 46 that bends in an L shape at the outer edge thereof. The bent portion 46 substantially fills the space between the turntable 2 and the container main body 12, and the BTBAS gas from the processing gas nozzle 31 and the N ₂ gas (including radicals, the same applies hereinafter) from the orifice 32 are formed in this gap. Prevent mixing through. The gap between the bent portion 46 and the container body 12 and the gap between the bent portion 46 and the turntable 2 are, for example, substantially the same as the height h1 from the turntable 2 to the ceiling surface 44 of the convex portion 4. It may be. Further, since the bent portion 46 exists, the N ₂ gas from the separation gas nozzles 41 and 42 (FIG. 3) hardly flows toward the outside of the turntable 2. Therefore, the flow of N ₂ gas from the separation regions D1, D2 to the first region 48A and the second region 48B is promoted. In addition, it is more preferable to provide the block member 71b below the bent portion 46 because it is possible to further suppress the separation gas from flowing to the lower side of the turntable 2.

なお、屈曲部４６と回転テーブル２との間の隙間は、回転テーブル２の熱膨張を考慮し、回転テーブル２が後述のヒータユニットにより加熱された場合に、上記の間隔（ｈ１程度）となるように設定することが好ましい。 Note that the gap between the bent portion 46 and the turntable 2 takes the above-described interval (about h1) when the turntable 2 is heated by a heater unit described later in consideration of the thermal expansion of the turntable 2. It is preferable to set so.

一方、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂにおいて、容器本体１２の内周壁は、図３に示すように外方側に窪み、排気領域６が形成されている。この排気領域６の底部には、図３及び図５に示すように、例えば排気口６１，６２が設けられている。これら排気口６１，６２は各々排気管６３を介して真空排気装置である例えば共通の真空ポンプ６４に接続されている。これにより、主に第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂが排気され、したがって、上述の通り、第１の領域４８Ａ及び第２の領域４８Ｂの圧力が分離領域Ｄ１，Ｄ２の分離空間Ｈの圧力よりも低くすることができる。 On the other hand, in the first region 48A and the second region 48B, the inner peripheral wall of the container body 12 is recessed outward as shown in FIG. 3, and the exhaust region 6 is formed. As shown in FIGS. 3 and 5, for example, exhaust ports 61 and 62 are provided at the bottom of the exhaust region 6. These exhaust ports 61 and 62 are connected to a common vacuum pump 64, which is a vacuum exhaust device, via an exhaust pipe 63, respectively. As a result, the first region 48A and the second region 48B are mainly evacuated. Therefore, as described above, the pressure in the first region 48A and the second region 48B is reduced in the separation space H of the separation regions D1 and D2. It can be lower than the pressure.

また、図３を参照すると、第１の領域４８Ａに対応する排気口６１は、回転テーブル２の外側（排気領域６）において処理ガスノズル３１の下方に位置している。これにより、処理ガスノズル３１の吐出孔３３（図４）から吐出されるＢＴＢＡＳガスは、回転テーブル２の上面に沿って、処理ガスノズル３１の長手方向に排気口６１へ向かって流れることができる。 Referring to FIG. 3, the exhaust port 61 corresponding to the first region 48 </ b> A is located below the processing gas nozzle 31 on the outer side (exhaust region 6) of the turntable 2. Thereby, the BTBAS gas discharged from the discharge hole 33 (FIG. 4) of the process gas nozzle 31 can flow toward the exhaust port 61 in the longitudinal direction of the process gas nozzle 31 along the upper surface of the turntable 2.

再び図１を参照すると、排気管６３には圧力調整器６５が設けられ、これにより真空容器１内の圧力が調整される。複数の圧力調整器６５を、対応する排気口６１，６２に対して設けてもよい。また、排気口６１，６２は、排気領域６の底部（真空容器１の底部１４）に限らず、真空容器の容器本体１２の周壁部に設けても良い。また、排気口６１，６２は、排気領域６における天板１１に設けても良い。ただし、天板１１に排気口６１，６２を設ける場合、真空容器１内のガスが上方へ流れるため、真空容器１内のパーティクルが巻き上げられて、ウエハＷが汚染されるおそれがある。このため、排気口６１，６２は、図示のように底部に設けるか、容器本体１２の周壁部に設けると好ましい。また、排気口６１，６２を底部に設ければ、排気管６３、圧力調整器６５、及び真空ポンプ６４を真空容器１の下方に設置することができるため、成膜装置のフットプリントを縮小する点で有利である。 Referring to FIG. 1 again, the exhaust pipe 63 is provided with a pressure regulator 65, thereby adjusting the pressure in the vacuum vessel 1. A plurality of pressure regulators 65 may be provided for the corresponding exhaust ports 61 and 62. Further, the exhaust ports 61 and 62 are not limited to the bottom portion of the exhaust region 6 (the bottom portion 14 of the vacuum vessel 1), and may be provided on the peripheral wall portion of the vessel body 12 of the vacuum vessel. Further, the exhaust ports 61 and 62 may be provided in the top plate 11 in the exhaust region 6. However, when the exhaust holes 61 and 62 are provided in the top plate 11, the gas in the vacuum vessel 1 flows upward, so that particles in the vacuum vessel 1 may be rolled up and the wafer W may be contaminated. For this reason, the exhaust ports 61 and 62 are preferably provided at the bottom as shown in the figure or provided on the peripheral wall of the container body 12. Further, if the exhaust ports 61 and 62 are provided at the bottom, the exhaust pipe 63, the pressure regulator 65, and the vacuum pump 64 can be installed below the vacuum vessel 1, thereby reducing the footprint of the film forming apparatus. This is advantageous.

図１、図５及び図６に示すように、回転テーブル２と容器本体１２の底部１４との間の空間には、加熱部としての環状のヒータユニット７が設けられ、これにより、回転テーブル２上のウエハＷが、回転テーブル２を介して所定の温度に加熱される。また、ブロック部材７１ａが、回転テーブル２の下方及び外周の近くに、ヒータユニット７を取り囲むように設けられるため、ヒータユニット７が置かれている空間がヒータユニット７の外側の領域から区画されている。ブロック部材７１ａより内側にガスが流入することを防止するため、ブロック部材７１ａの上面と回転テーブル２の下面との間に僅かな間隙が維持されるように配置される。ヒータユニット７が収容される領域には、この領域をパージするため、複数のパージガス供給管７３が、容器本体１２の底部を貫通するように所定の角度間隔をおいて接続されている。なお、ヒータユニット７の上方において、ヒータユニット７を保護する保護プレート７ａが、ブロック部材７１ａと隆起部ＢＵ（図５参照）とにより支持されており、これにより、ヒータユニット７が設けられる空間にＢＴＢＡＳガスやＮ_２ガスが仮に流入したとしても、ヒータユニット７を保護することができる。保護プレート７ａは、例えば石英から作製すると好ましい。 As shown in FIGS. 1, 5, and 6, an annular heater unit 7 serving as a heating unit is provided in a space between the turntable 2 and the bottom 14 of the container body 12. The upper wafer W is heated to a predetermined temperature via the turntable 2. Further, since the block member 71a is provided below the turntable 2 and near the outer periphery so as to surround the heater unit 7, the space in which the heater unit 7 is placed is partitioned from the region outside the heater unit 7. Yes. In order to prevent the gas from flowing into the inside of the block member 71a, it is arranged such that a slight gap is maintained between the upper surface of the block member 71a and the lower surface of the turntable 2. A plurality of purge gas supply pipes 73 are connected to the area in which the heater unit 7 is accommodated at a predetermined angular interval so as to penetrate the bottom of the container body 12 in order to purge this area. Above the heater unit 7, a protective plate 7a that protects the heater unit 7 is supported by a block member 71a and a raised portion BU (see FIG. 5), whereby a space in which the heater unit 7 is provided is provided. Even if BTBAS gas or N ₂ gas flows in, the heater unit 7 can be protected. The protective plate 7a is preferably made of, for example, quartz.

図２及び図３を参照すると、容器本体１２の周壁部には搬送口１５が形成されている。ウエハＷは、搬送口１５を通して搬送アーム１０により真空容器１の中へ、又は真空容器１から外へと搬送される。この搬送口１５にはゲートバルブ（図示せず）が設けられ、これにより搬送口１５が開閉される。また、凹部２４の底面には３つの貫通孔（図示せず）が形成されており、これらの貫通孔を通して図示しない３本の昇降ピンが上下動することができる。昇降ピンは、ウエハＷの裏面を支えて当該ウエハＷを昇降させ、ウエハＷの搬送アーム１０との間で受け渡しを行う。 Referring to FIGS. 2 and 3, a transport port 15 is formed in the peripheral wall portion of the container body 12. The wafer W is transferred into or out of the vacuum container 1 by the transfer arm 10 through the transfer port 15. The transfer port 15 is provided with a gate valve (not shown), which opens and closes the transfer port 15. Further, three through holes (not shown) are formed in the bottom surface of the recess 24, and three lifting pins (not shown) can move up and down through these through holes. The raising / lowering pins support the back surface of the wafer W to raise / lower the wafer W and transfer the wafer W to / from the transfer arm 10.

また、この実施形態による成膜装置には、図３に示すように、装置全体の動作のコントロールを行うための制御部１００が設けられている。この制御部１００は、例えばコンピュータで構成されるプロセスコントローラ１００ａと、ユーザインタフェース部１００ｂと、メモリ装置１００ｃとを有する。ユーザインタフェース部１００ｂは、成膜装置の動作状況を表示するディスプレイや、成膜装置の操作者がプロセスレシピを選択したり、プロセス管理者がプロセスレシピのパラメータを変更したりするためのキーボードやタッチパネル（図示せず）などを有する。なお、制御部１００は、ラジカル源８０の動作も制御してよい。 The film forming apparatus according to this embodiment is provided with a control unit 100 for controlling the operation of the entire apparatus as shown in FIG. The control unit 100 includes, for example, a process controller 100a configured by a computer, a user interface unit 100b, and a memory device 100c. The user interface unit 100b includes a display for displaying an operation status of the film forming apparatus, a keyboard and a touch panel for an operator of the film forming apparatus to select a process recipe and a process administrator to change parameters of the process recipe. (Not shown). Note that the control unit 100 may also control the operation of the radical source 80.

メモリ装置１００ｃは、プロセスコントローラ１００ａに種々のプロセスを実施させる制御プログラム、プロセスレシピ、及び各種プロセスにおけるパラメータなどを記憶している。これらの制御プログラムやプロセスレシピは、ユーザインタフェース部１００ｂからの指示に従って、プロセスコントローラ１００ａにより読み出されて実行される。また、これらのプログラムは、コンピュータ可読記憶媒体１００ｄに格納され、これらに対応した入出力装置（図示せず）を通してメモリ装置１００ｃにインストールしてよい。コンピュータ可読記憶媒体１００ｄは、ハードディスク、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ、フレキシブルディスク、半導体メモリなどであってよい。また、プログラムは通信回線を通してメモリ装置１００ｃへダウンロードしてもよい。 The memory device 100c stores a control program for causing the process controller 100a to perform various processes, a process recipe, parameters in various processes, and the like. These control programs and process recipes are read and executed by the process controller 100a in accordance with instructions from the user interface unit 100b. These programs may be stored in the computer-readable storage medium 100d and installed in the memory device 100c through an input / output device (not shown) corresponding to these programs. The computer readable storage medium 100d may be a hard disk, CD, CD-R / RW, DVD-R / RW, flexible disk, semiconductor memory, or the like. The program may be downloaded to the memory device 100c through a communication line.

次に、図７を用いて、ラジカル源８０の一例の構成について説明する。図７は、本発明の実施形態に係る成膜装置のラジカル源８０の一例の構成を示した図である。図７（ａ）、（ｂ）においては、ラジカル源８０を無声放電式ラジカル源として構成した例が示されている。 Next, the configuration of an example of the radical source 80 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a view showing a configuration of an example of the radical source 80 of the film forming apparatus according to the embodiment of the present invention. 7A and 7B show an example in which the radical source 80 is configured as a silent discharge radical source.

図７（ａ）に示すように、無声放電式のラジカル源８０は、放電室８１と、高電圧電極８２と、按置電極８３と、誘電体８４とを備える。図７（ａ）に示すラジカル源８０は、放電室８１内に高電圧電極８２と按置電極８３とが対をなして対向して設けられ、高電圧電極８２と按置電極８３との間に誘電体８４を設けて構成されている。また、高電圧電極８２と按置電極８３に交流高電圧を印加可能な交流高電圧電源１１０が高電圧電極８２及び按置電極８３に接続されて設けられている。 As shown in FIG. 7A, the silent discharge radical source 80 includes a discharge chamber 81, a high voltage electrode 82, an inlay electrode 83, and a dielectric 84. The radical source 80 shown in FIG. 7A is provided with a high voltage electrode 82 and a stationary electrode 83 facing each other in a discharge chamber 81 in a pair, and between the high voltage electrode 82 and the stationary electrode 83. Is provided with a dielectric 84. Further, an AC high voltage power supply 110 capable of applying an AC high voltage to the high voltage electrode 82 and the stationary electrode 83 is provided connected to the high voltage electrode 82 and the stationary electrode 83.

放電室８１は、内部で無声放電を発生させるための容器であり、無声放電を発生させる際、内部は大気圧に保たれる。即ち、無声放電は大気圧下で放電が発生する大気圧放電の一種である。高電圧電極８２及び按置電極８３は、互いに対をなす電極であり、双方とも平板電極が用いられ、所定の間隔を有して平行に対向して配置される。即ち、高電圧電極８２及び按置電極８３は、平行平板電極として構成される。誘電体８４は、種々の絶縁体を用いることができる。図７（ａ）においては、１枚の誘電体８４が、高電圧電極８２の按置電極８３との対向面を覆うように設けられている。 The discharge chamber 81 is a container for generating silent discharge inside, and the inside is maintained at atmospheric pressure when generating silent discharge. That is, silent discharge is a type of atmospheric pressure discharge in which discharge occurs under atmospheric pressure. The high voltage electrode 82 and the stationary electrode 83 are electrodes that are paired with each other, and both are flat plate electrodes, and are arranged to face each other in parallel with a predetermined interval. That is, the high voltage electrode 82 and the stationary electrode 83 are configured as parallel plate electrodes. As the dielectric 84, various insulators can be used. In FIG. 7A, one dielectric 84 is provided so as to cover the surface of the high voltage electrode 82 facing the placement electrode 83.

かかる構成を有するラジカル源８０において、ラジカルを生成するガスを高電圧電極８２と按置電極８３との間に供給し、交流高電圧電源１１０から高電圧電極８２及び按置電極８３に交流高電圧を印加する。これにより、無声放電が発生する。なお、図７（ａ）において、無声放電の発生を示す微小放電柱８６が模式的に示されている。本実施形態においては、Ｎ_２ガスを供給し、Ｎ_２ラジカルを生成するが、酸素ガス、乾燥空気等を供給し、酸化ガスのラジカルを生成してもよい。また、無声放電は、一般的にオゾナイザに利用されている放電方式なので、ラジカル源８０として、オゾナイザを用いてもよい。 In the radical source 80 having such a configuration, a gas for generating radicals is supplied between the high voltage electrode 82 and the stationary electrode 83, and an AC high voltage is supplied from the AC high voltage power supply 110 to the high voltage electrode 82 and the stationary electrode 83. Apply. As a result, silent discharge occurs. In FIG. 7A, a micro discharge column 86 indicating the occurrence of silent discharge is schematically shown. In this embodiment, N ₂ gas is supplied to generate N ₂ radicals, but oxygen gas, dry air, or the like may be supplied to generate oxidizing gas radicals. Further, since silent discharge is a discharge method generally used for an ozonizer, an ozonizer may be used as the radical source 80.

図７（ｂ）は、図７（ａ）とは異なる構成を有するラジカル源８０ａの一例を示した図である。ラジカル源８０ａにおいては、図７（ａ）で示したラジカル源８０に加えて、按置電極８３を覆う誘電体８５を更に備えている。他の構成要素については、図７（ａ）と同様であるので、同様の構成要素に図７（ａ）と同一の参照符号を付し、その説明を省略する。 FIG. 7B is a diagram showing an example of a radical source 80a having a configuration different from that in FIG. In addition to the radical source 80 shown in FIG. 7A, the radical source 80 a further includes a dielectric 85 that covers the placement electrode 83. Since the other components are the same as those in FIG. 7A, the same reference numerals as those in FIG. 7A are given to the same components, and the description thereof is omitted.

図７（ｂ）に係るラジカル源８０ａでは、図７（ａ）に係るラジカル源８０と同様、ラジカルを生成するガスを高電圧電極８２と按置電極８３との間に供給し、交流高電圧電源１１０から高電圧電極８２及び按置電極８３に交流高電圧を印加することにより無声放電が発生するが、按置電極８３を覆う誘電体８５が設けられていることにより、高電圧電極８２と按置電極８３との間の誘電率が高くなり、無声放電の放電エネルギーを高めることができる。 In the radical source 80a according to FIG. 7B, as in the radical source 80 according to FIG. 7A, a gas for generating radicals is supplied between the high-voltage electrode 82 and the stationary electrode 83, and an AC high voltage is supplied. Silent discharge is generated by applying an alternating high voltage from the power source 110 to the high voltage electrode 82 and the stationary electrode 83. However, since the dielectric 85 covering the stationary electrode 83 is provided, The dielectric constant with respect to the stationary electrode 83 is increased, and the discharge energy of silent discharge can be increased.

図７で説明したように、ラジカル源８０、８０ａは、無声放電方式のラジカル生成手段として構成してもよい。その他、ラジカル源８０、８０ａを、放電室８１内に金属触媒等の触媒を配置した触媒式のラジカル生成手段として構成してもよい。この場合も、大気圧下でラジカルの生成が可能であるので、ラジカル源８０、８０ａからラジカルを真空容器１内に噴射供給することができる。 As described with reference to FIG. 7, the radical sources 80 and 80a may be configured as a silent discharge type radical generating means. In addition, the radical sources 80 and 80 a may be configured as catalytic radical generating means in which a catalyst such as a metal catalyst is disposed in the discharge chamber 81. Also in this case, since radicals can be generated under atmospheric pressure, radicals can be injected and supplied into the vacuum vessel 1 from the radical sources 80 and 80a.

図８は、ラジカル源８０の真空容器１への取り付け構造の一例を示した縦断面図である。図８に示すように、真空容器１の容器本体１２の側壁に段差を有する開口部１６を形成し、オリフィス３２が形成されたガス導入部材１７を開口部１６に挿入する。開口部１６とガス導入部材１７との間には、Ｏ−リング等のシール部材１８が設けられ、開口部１６とガス導入部材１７とが気密に嵌合するように構成される。また、オリフィス３２と連通するようにフランジ配管９０を介してラジカル源８０が容器本体１２の外周壁に取り付けられる。なお、フランジ配管９０は、フランジ部９０ａ及び配管部９０ｂを有するが、配管部９０ｂを設けずフランジ部９０ａのみをラジカル源８０の放電室８１に形成し、真空容器１とラジカル源８０を一体形成してもよい。 FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing an example of a structure for attaching the radical source 80 to the vacuum vessel 1. As shown in FIG. 8, the opening 16 having a step is formed on the side wall of the container body 12 of the vacuum container 1, and the gas introduction member 17 in which the orifice 32 is formed is inserted into the opening 16. A seal member 18 such as an O-ring is provided between the opening 16 and the gas introduction member 17 so that the opening 16 and the gas introduction member 17 are fitted in an airtight manner. Further, a radical source 80 is attached to the outer peripheral wall of the container main body 12 through the flange pipe 90 so as to communicate with the orifice 32. The flange pipe 90 includes a flange part 90a and a pipe part 90b. However, only the flange part 90a is formed in the discharge chamber 81 of the radical source 80 without providing the pipe part 90b, and the vacuum vessel 1 and the radical source 80 are integrally formed. May be.

また、ラジカル源８０は、配管３５を介してガス供給源３６に接続され、ガス供給源３６からラジカル源８０に第２の処理ガス、例えば窒素ガスが供給される。 The radical source 80 is connected to the gas supply source 36 via the pipe 35, and a second processing gas, for example, nitrogen gas is supplied from the gas supply source 36 to the radical source 80.

次に、図９〜１２を参照して、オリフィス３２の管状部３２ａの位置及び角度を変化させた本発明の実施形態に係る成膜装置のシミュレーション結果について説明する。 Next, simulation results of the film forming apparatus according to the embodiment of the present invention in which the position and angle of the tubular portion 32a of the orifice 32 are changed will be described with reference to FIGS.

図９は、シミュレーション条件を説明するための図である。図９に示されるように、Ｎ_２ラジカルがオリフィス３２の管状部３２ａから噴射されたときに、管状部３２ａから回転テーブル２の中心部に向かう直方体の空間３７における流速をシミュレーション解析した。具体的な解析条件は、真空容器１内の圧力が１０Ｔｏｒｒ、真空容器１内の温度は３００℃である。また、オリフィス３２の管状部３２ａの直径は１．９ｍｍ、Ｎ_２ラジカルは９ｓｌｍの流量で供給した。ラジカル源８０の内部は大気圧である。 FIG. 9 is a diagram for explaining the simulation conditions. As shown in FIG. 9, when N ₂ radicals were injected from the tubular portion 32 a of the orifice 32, the flow velocity in the rectangular space 37 from the tubular portion 32 a toward the center of the turntable 2 was analyzed by simulation. As specific analysis conditions, the pressure in the vacuum vessel 1 is 10 Torr, and the temperature in the vacuum vessel 1 is 300 ° C. The diameter of the tubular portion 32a of the orifice 32 was 1.9 mm, and the N ₂ radical was supplied at a flow rate of 9 slm. The inside of the radical source 80 is atmospheric pressure.

図１０は、オリフィス３２の管状部３２ａの内周面の開口端の位置を回転テーブル２から１０ｍｍ高い位置に設定し、回転テーブル２の表面と平行、即ち水平に管状部３２ａの角度を調整した場合のシミュレーション結果である。 In FIG. 10, the position of the opening end of the inner peripheral surface of the tubular portion 32a of the orifice 32 is set to a position 10 mm higher than the rotary table 2, and the angle of the tubular portion 32a is adjusted parallel to the surface of the rotary table 2, that is, horizontally. It is a simulation result in the case.

図１０（ａ）は、オリフィス３２の管状部３２ａを回転テーブル２よりも１０ｍｍ高い位置で回転テーブル２の表面と同じ角度で設置した場合のシミュレーション結果である。図１０（ａ）のシミュレーション結果において、噴射された窒素ラジカルの最大流速は９１１．６０６ｍ／ｓ、最小流速は０ｍ／ｓであった。また、シミュレーションの反復回数は８８４５回である。 FIG. 10A shows a simulation result when the tubular portion 32 a of the orifice 32 is installed at the same angle as the surface of the turntable 2 at a position 10 mm higher than the turntable 2. In the simulation result of FIG. 10A, the maximum flow rate of the injected nitrogen radicals was 911.606 m / s, and the minimum flow rate was 0 m / s. The number of simulation iterations is 8845 times.

図１０（ａ）の右側に示すように、最小流速の０ｍ／ｓから最大流速の９１１．６０６ｍ／ｓの範囲において、空間３７の流速分布が左側のシミュレーション結果で示されている。Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔの順に流速は小さくなる。図１０（ａ）の左側の図に示されるように、ウエハＷ上における流速は、管状部３２ａに最も近い外側で大きく、管状部３２ａから離れて回転テーブル２の中心に近付くにつれて小さくなっており、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔと推移している。しかしながら、ウエハＷ表面近傍に着目すると、回転テーブル２の外側（図中左側）では、流速の速いＱ、Ｒの部分はウエハＷの表面に接触しておらず、ウエハＷの表面付近は最も流速の低いＴの領域となっている。回転テーブル２の中心側（図中右側）でウエハＷの表面に２番目に流速が小さい領域Ｓの部分が接触しているが、ウエハＷの外側は、最も流速の低い領域である領域Ｔに接触している。 As shown on the right side of FIG. 10A, the flow velocity distribution in the space 37 is shown in the simulation result on the left side in the range from 0 m / s of the minimum flow velocity to 911.606 m / s of the maximum flow velocity. The flow velocity decreases in the order of P, Q, R, S, and T. 10A, the flow velocity on the wafer W is large on the outer side closest to the tubular portion 32a, and decreases as the distance from the tubular portion 32a approaches the center of the turntable 2. As shown in FIG. , Q, R, S, T. However, paying attention to the vicinity of the surface of the wafer W, on the outside of the turntable 2 (left side in the figure), the Q and R portions where the flow velocity is fast are not in contact with the surface of the wafer W. This is a low T region. On the center side of the turntable 2 (the right side in the figure), the portion of the region S where the flow velocity is the second lowest is in contact with the surface of the wafer W, but the outside of the wafer W is in the region T where the flow velocity is the lowest. In contact.

領域Ｓの流速は、全体の流速範囲内では２番目に低い流速範囲であるが、１００ｍ／ｓ程度の流速は確保されているので、ウエハＷに供給する流速としては十分な流速である。よって、本実施形態に係る成膜装置における第２の処理ガスのラジカル供給は、最も遠いウエハＷの中心にも十分届くことが示されている。よって、噴出パワーとしては十分であることが示されている。また、回転テーブル２上のウエハＷの回転移動は、回転テーブル２の中心側で遅く、外側で速いので、回転テーブル２の外周側の流速が速く、中心部が遅い噴射供給は、ラジカル供給の均一化を図るのに適した方法であることが分かる。 The flow rate in the region S is the second lowest flow rate range within the entire flow rate range, but a flow rate of about 100 m / s is ensured, so that the flow rate supplied to the wafer W is sufficient. Therefore, it is shown that the radical supply of the second processing gas in the film forming apparatus according to the present embodiment sufficiently reaches the center of the farthest wafer W. Therefore, it is shown that the ejection power is sufficient. Further, the rotational movement of the wafer W on the turntable 2 is slow on the center side of the turntable 2 and fast on the outside. Therefore, the jet supply with a high flow velocity on the outer peripheral side of the turntable 2 and a slow center portion is a radical supply. It can be seen that this method is suitable for achieving uniformity.

一方、図１０（ａ）に示す通り、回転テーブル２の外側におけるウエハＷとラジカルの接触は十分でないおそれもあり、管状部３２ａの位置、角度については、回転テーブル２の外側にもラジカルが供給されるような位置、角度を検討した方が良いことが示唆されている。 On the other hand, as shown in FIG. 10A, there is a possibility that the contact between the wafer W and the radicals outside the turntable 2 may not be sufficient, and the radicals are also supplied to the outside of the turntable 2 with respect to the position and angle of the tubular portion 32a. It is suggested that it is better to consider the position and angle.

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の最大流速９１１．６０６ｍ／ｓを３６０ｍ／ｓに換算して図１０（ａ）のシミュレーション結果を示した図である。流速範囲を狭くすることにより、流速分布の相違がより明確に示されることを意図したシミュレーション結果である。図１０（ｂ）により明確に示される通り、管状部３２ａから噴射されるラジカルは、回転テーブル２の外側で高く、中心側で低くなっているが、中心側でも十分な流速を有している。しかしながら、ウエハＷの表面付近に着目すると、回転テーブル２の中心側ではラジカルとウエハＷの十分な接触がなされているが、外側ではラジカルがウエハＷの表面に十分に接触していないことが示されている。 FIG. 10B is a diagram showing the simulation result of FIG. 10A by converting the maximum flow velocity of 911.606 m / s in FIG. 10A to 360 m / s. It is a simulation result intended to show the difference in flow velocity distribution more clearly by narrowing the flow velocity range. As clearly shown in FIG. 10B, the radicals ejected from the tubular portion 32a are high on the outside of the turntable 2 and low on the center side, but also have a sufficient flow velocity on the center side. . However, paying attention to the vicinity of the surface of the wafer W, it is shown that the radical and the wafer W are in sufficient contact on the center side of the turntable 2, but the radical is not sufficiently in contact with the surface of the wafer W on the outside. Has been.

図１１は、オリフィス３２の管状部３２ａの内周側開口端の位置を回転テーブル２の表面より１０ｍｍ高い位置に、管状部３２ａの長手方向の角度を回転テーブル２の表面よりも２度下向きの角度にして設置した場合のシミュレーション結果を示した図である。なお、その他の条件は図１０で説明した条件と同様であるので、その説明を省略する。 FIG. 11 shows that the position of the opening on the inner peripheral side of the tubular portion 32 a of the orifice 32 is 10 mm higher than the surface of the turntable 2, and the longitudinal angle of the tubular portion 32 a is 2 degrees downward from the surface of the turntable 2. It is the figure which showed the simulation result at the time of installing in the angle. The other conditions are the same as those described with reference to FIG.

図１１（ａ）は、最大流速をそのまま示したシミュレーション結果であり、管状部３２ａから噴射されるラジカルの最大流速は１０１７．１２ｍ／ｓ、最小流速は０ｍ／ｓであった。この範囲で、流速の高い順に、領域Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔに分類しているのは図１０と同様である。なお、シミュレーションの反復回数は８８６６回である。 FIG. 11A is a simulation result showing the maximum flow rate as it is. The maximum flow rate of radicals injected from the tubular portion 32a was 1017.12 m / s, and the minimum flow rate was 0 m / s. In this range, classification into regions P, Q, R, S, and T in descending order of flow velocity is the same as in FIG. The number of simulation iterations is 8866.

図１１（ａ）のウエハＷの表面近傍に着目すると、ウエハＷの回転テーブル２の外側において領域Ｓの流速範囲でラジカルが供給され、流速Ｓの範囲が大半を占め、中心側のみ流速Ｔの範囲となっている。これは、中心側が流速Ｔとなっているものの、流速Ｓに近いレベルの流速であるので、１００ｍ／ｓ程度の流速は確保できており、ラジカルの供給流速としては十分な流速である。このように、オリフィス３２の管状部３２ａの角度をやや下向きにすると、ラジカルが管状部３２ａに近い領域（回転テーブル２の外側）にも十分に供給され、更に中心側にも十分な流速でラジカルを供給できる状態となることが分かる。なお、ウエハＷへのラジカルの供給方法は、ウエハＷの表面全体をラジカルがなめるように接触するような供給方法が好ましく、図１１（ａ）に示す流速分布は、そのようなラジカルの供給方法の状態を満たしている。 When attention is paid to the vicinity of the surface of the wafer W in FIG. 11A, radicals are supplied outside the turntable 2 of the wafer W in the flow velocity range of the region S, the flow velocity S occupies most of the region, and the flow velocity T is only on the center side. It is a range. Although the flow rate is T near the center, this is a flow rate close to the flow rate S, so a flow rate of about 100 m / s can be secured, and this is a sufficient flow rate for supplying radicals. Thus, when the angle of the tubular portion 32a of the orifice 32 is made slightly downward, radicals are sufficiently supplied to the region close to the tubular portion 32a (outside of the turntable 2) and further to the center side with a sufficient flow rate. It turns out that it will be in the state which can supply. Note that the supply method of radicals to the wafer W is preferably a supply method in which the entire surface of the wafer W comes into contact with the radicals so that the flow rate distribution shown in FIG. The condition of is satisfied.

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）における０〜１０１７．１３ｍ／ｓを０〜３６０ｍ／ｓの範囲に換算して流速分布を示したシミュレーション結果である。図１１（ｂ）により明確に示されるように、ウエハＷの表面付近の流速は、Ｑ、Ｒ、Ｓの範囲となり、十分な流速でウエハＷの表面にラジカルが供給されていることが示されている。 FIG. 11B is a simulation result showing the flow velocity distribution by converting 0 to 1017.13 m / s in FIG. 11A into a range of 0 to 360 m / s. As clearly shown in FIG. 11B, the flow velocity near the surface of the wafer W is in the range of Q, R, and S, indicating that radicals are supplied to the surface of the wafer W at a sufficient flow velocity. ing.

図１２は、オリフィス３２の管状部３２ａの内周側開口端の位置を回転テーブル２の表面より５ｍｍ高い位置に、管状部３２ａの長手方向の角度を回転テーブル２の表面よりも１度下向きの角度にして設置した場合のシミュレーション結果を示した図である。図１１に示したシミュレーション条件よりも、管状部３２ａの位置を若干低くして回転テーブル２の表面に近づけるとともに、管状部３２ａの長手方向の角度を下向き度合いを小さくし、水平状態に近付けたシミュレーション条件と言える。また、その他の条件は図１０で説明した条件と同様であるので、その説明を省略する。 FIG. 12 shows that the position of the opening end on the inner peripheral side of the tubular portion 32 a of the orifice 32 is 5 mm higher than the surface of the turntable 2, and the longitudinal angle of the tubular portion 32 a is 1 degree downward from the surface of the turntable 2. It is the figure which showed the simulation result at the time of installing in the angle. A simulation in which the position of the tubular portion 32a is made slightly lower than the simulation condition shown in FIG. 11 to bring it closer to the surface of the turntable 2, and the angle in the longitudinal direction of the tubular portion 32a is made smaller to bring it closer to the horizontal state. It's a condition. Other conditions are the same as those described with reference to FIG.

図１２（ａ）は、最大流速をそのまま示したシミュレーション結果であり、管状部３２ａから噴射されるラジカルの最大流速は１１１１．６９ｍ／ｓ、最小流速は０ｍ／ｓであった。この範囲で、流速の高い順に、領域Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔに分類しているのは図１０と同様である。なお、シミュレーションの反復回数は８８１４回である。 FIG. 12A is a simulation result showing the maximum flow rate as it is. The maximum flow rate of radicals injected from the tubular portion 32a was 1111.69 m / s, and the minimum flow rate was 0 m / s. In this range, classification into regions P, Q, R, S, and T in descending order of flow velocity is the same as in FIG. The number of simulation iterations is 8814.

図１２（ａ）のウエハＷの表面近傍に着目すると、ウエハＷの回転テーブル２の外側において領域Ｒの流速範囲でラジカルが供給されるとともに流速Ｐ、Ｒの範囲が大半を占め、中心側で流速Ｓ、Ｔの範囲となっている。図１１（ａ）と同様、中心側が流速Ｔとなっているものの、流速Ｓに近いレベルの流速であるので、１００ｍ／ｓ程度の流速は確保できており、ラジカルの供給流速としては十分な流速である。図１２（ａ）におけるシミュレーション結果は、図１１（ａ）のシミュレーション結果よりもより流速の面内均一性が良好になっていることが分かる。 Focusing on the vicinity of the surface of the wafer W in FIG. 12A, radicals are supplied in the flow velocity range of the region R outside the turntable 2 of the wafer W, and most of the flow velocity P, R range occupies the center side. It is in the range of flow velocities S and T. As in FIG. 11A, although the flow rate is T on the center side, the flow rate is close to the flow rate S, so a flow rate of about 100 m / s can be secured, and a sufficient flow rate for supplying radicals. It is. The simulation result in FIG. 12A shows that the in-plane uniformity of the flow velocity is better than the simulation result in FIG.

図１２（ｂ）は、図１２（ａ）における０〜１１１１．６９ｍ／ｓを０〜３６０ｍ／ｓの範囲に換算して流速分布を示したシミュレーション結果である。図１２（ｂ）に示されるように、ウエハＷの表面付近の流速は、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓの範囲となり、図１１（ｂ）よりも高い流速でウエハＷの表面に接触する領域が増加し、より効果的にラジカルがウエハＷの表面に供給されていることが示されている。 FIG. 12B is a simulation result showing a flow velocity distribution by converting 0 to 1111.69 m / s in FIG. 12A into a range of 0 to 360 m / s. As shown in FIG. 12B, the flow velocity in the vicinity of the surface of the wafer W is in the range of P, Q, R, and S, and there is a region in contact with the surface of the wafer W at a flow velocity higher than that in FIG. It is shown that radicals are supplied to the surface of the wafer W more effectively.

図１０〜１２に示したように、オリフィス３２の管状部３２ａの位置及び角度は、用途、条件に応じて種々変更可能であり、これらを調整することにより、ウエハＷの表面へのラジカル供給の効率及び均一性を高めることができる。即ち、管状部３２ａの容器本体１２の内周側の開口端を、回転テーブル２よりも高い位置で、水平又は下向きに傾斜させた範囲で、最適な位置及び傾斜角度に調整することにより、ラジカル供給の最適化を図ることができる。また、ラジカル供給の調整は、成膜される膜の膜厚等にも影響するので、管状部３２ａの調整により、面内均一性の良好な成膜を行うことができる。また、大気圧下でラジカルを生成するラジカル源８０の利用により、高密度のラジカル生成と、これが失活する前に迅速にウエハＷに供給することが可能であるので、高品質な成膜を行うことができる。 As shown in FIGS. 10 to 12, the position and angle of the tubular portion 32 a of the orifice 32 can be variously changed according to the application and conditions. By adjusting these, the radical supply to the surface of the wafer W can be changed. Efficiency and uniformity can be increased. That is, by adjusting the opening end on the inner peripheral side of the container main body 12 of the tubular portion 32a to a position that is higher than the rotary table 2 and inclined horizontally or downward, the radical is adjusted to an optimum position and inclination angle. The supply can be optimized. In addition, since the adjustment of the radical supply affects the film thickness of the film to be formed, the film can be formed with good in-plane uniformity by adjusting the tubular portion 32a. Further, by using the radical source 80 that generates radicals under atmospheric pressure, it is possible to generate high-density radicals and supply them to the wafer W quickly before they are deactivated. It can be carried out.

次に、本実施形態の成膜装置の動作（成膜方法）について説明する。まず、載置部２４が搬送口１５に整列するように回転テーブル２が回転して、ゲートバルブ（図示せず）を開く。次に、搬送アーム１０により搬送口１５を介してウエハＷを真空容器１内へ搬入される。ウエハＷは、昇降ピン（図示せず）により受け取られ、搬送アーム１０が容器１から引き抜かれた後に、昇降機構（図示せず）により駆動される昇降ピン（図示せず）によって載置部２４へと下げられる。上述の一連の動作が５回繰り返されて、５枚のウエハＷが対応する凹部２４に載置される。 Next, the operation (film forming method) of the film forming apparatus of this embodiment will be described. First, the turntable 2 is rotated so that the placement unit 24 is aligned with the transport port 15 and a gate valve (not shown) is opened. Next, the wafer W is loaded into the vacuum container 1 through the transfer port 15 by the transfer arm 10. The wafer W is received by elevating pins (not shown), and after the transfer arm 10 is pulled out of the container 1, the placement unit 24 is driven by elevating pins (not shown) driven by an elevating mechanism (not shown). Is lowered. The series of operations described above is repeated five times, and five wafers W are placed in the corresponding recesses 24.

続いて、真空容器１内が、真空ポンプ６４及び圧力調整器６５により、予め設定した圧力に維持される。回転テーブル２が上から見て時計回りに回転を開始する。回転テーブル２は、ヒータユニット７により前もって所定の温度（例えば３００℃）に加熱されており、ウエハＷがこの回転テーブル２に載置されることで加熱される。ウエハＷが加熱され、所定の温度に維持されたことが温度センサ（図示せず）により確認された後、ＢＴＢＡＳガスが反応ガスノズル３１を通して第１の処理領域Ｐ１へ供給され、ラジカル源８０で生成されたＮ_２ガスのラジカルがオリフィス３２を通して第２の処理領域Ｐ２へ噴射供給される。加えて、分離ガスノズル４１，４２からＮ_２ガスが供給される。さらに、中心領域Ｃから、すなわち、突出部５と回転テーブル２との間から回転テーブル２の表面に沿ってＮ_２ガスが吐出される。また、分離ガス供給管５１、パージガス供給管７２，７３からもＮ_２ガスが供給される。 Subsequently, the inside of the vacuum container 1 is maintained at a preset pressure by the vacuum pump 64 and the pressure regulator 65. The rotary table 2 starts rotating clockwise as viewed from above. The turntable 2 is heated to a predetermined temperature (for example, 300 ° C.) by the heater unit 7 in advance, and is heated by placing the wafer W on the turntable 2. After it is confirmed by a temperature sensor (not shown) that the wafer W is heated and maintained at a predetermined temperature, BTBAS gas is supplied to the first processing region P1 through the reaction gas nozzle 31 and is generated by the radical source 80. The radicals of the N ₂ gas thus supplied are injected and supplied through the orifice 32 to the second processing region P2. In addition, N ₂ gas is supplied from the separation gas nozzles 41 and 42. Further, N ₂ gas is discharged from the central region C, that is, between the protrusion 5 and the turntable 2 along the surface of the turntable 2. Further, N ₂ gas is also supplied from the separation gas supply pipe 51 and the purge gas supply pipes 72 and 73.

ウエハＷが反応ガスノズル３１の下方の第１の処理領域Ｐ１を通過するときに、ウエハＷの表面にＢＴＢＡＳ分子が吸着し、オリフィス３２の下方の第２の処理領域Ｐ２と通過するときに、ウエハＷの表面に窒素（Ｎ_２、Ｎ）ラジカルが吸着し、窒素ラジカルによりＢＴＢＡＳ分子が窒化され、反応生成物である窒化シリコン（ＳｉＮ）膜が堆積する。上述のように、高密度な窒素ラジカルが高い流速でウエハＷの表面に均一に供給されるので、高品質の窒化シリコン膜が、優れた面内均一性を有してウエハＷの表面上に成膜される。また、ラジカルの供給は、回転テーブル２の回転速度が速い外側で高く、回転テーブル２の回転速度が遅い中心側で低い流速で行われるため、そのような回転テーブル２上の位置（半径）に依存する回転速度の相違を是正しつつラジカル供給を行うことができる。 When the wafer W passes through the first processing region P1 below the reactive gas nozzle 31, the BTBAS molecule is adsorbed on the surface of the wafer W and passes through the second processing region P2 below the orifice 32. Nitrogen (N ₂ , N) radicals are adsorbed on the surface of W, BTBAS molecules are nitrided by the nitrogen radicals, and a silicon nitride (SiN) film as a reaction product is deposited. As described above, since high-density nitrogen radicals are uniformly supplied to the surface of the wafer W at a high flow rate, a high-quality silicon nitride film has excellent in-plane uniformity on the surface of the wafer W. A film is formed. Further, the radical is supplied at a position (radius) on the rotary table 2 because the radical is supplied at a high flow rate on the outside where the rotation speed of the turntable 2 is high and low on the center side where the rotation speed of the turntable 2 is low. It is possible to supply radicals while correcting the difference in the rotation speeds that depend on them.

なお、回転テーブル２の回転により、ウエハＷが処理領域Ｐ１、Ｐ２の両方を一回通過すると、ウエハＷの表面に窒化シリコンの一分子層（又は２以上の分子層）が形成される。次いで、ウエハＷが領域Ｐ１、Ｐ２を交互に複数回通過し、所定の膜厚を有する窒化シリコン膜がウエハＷの表面に堆積される。所定の膜厚を有する窒化シリコン膜が堆積された後、ＢＴＢＡＳガスとＮ_２ガスラジカルの供給を停止し、回転テーブル２の回転を停止する。そして、ウエハＷは搬入動作と逆の動作により順次搬送アーム１０により容器１から搬出され、成膜プロセスが終了する。 Note that when the wafer W passes through both of the processing regions P1 and P2 by the rotation of the turntable 2, a monomolecular layer (or two or more molecular layers) of silicon nitride is formed on the surface of the wafer W. Next, the wafer W passes through the regions P1 and P2 alternately a plurality of times, and a silicon nitride film having a predetermined film thickness is deposited on the surface of the wafer W. After the silicon nitride film having a predetermined thickness is deposited, the supply of the BTBAS gas and the N ₂ gas radical is stopped, and the rotation of the turntable 2 is stopped. Then, the wafer W is sequentially unloaded from the container 1 by the transfer arm 10 by an operation reverse to the loading operation, and the film forming process is completed.

このように、本発明の実施形態に係る成膜装置によれば、大気圧下でラジカルの生成を行うラジカル源８０を設け、これを真空容器１に隣接して配置することにより、高密度のラジカルを失活させること無く均一にウエハＷの表面に噴射供給することができ、高品質の膜を良好な面内均一性を有して成膜することができる。 As described above, according to the film forming apparatus according to the embodiment of the present invention, the radical source 80 that generates radicals under atmospheric pressure is provided, and the radical source 80 is disposed adjacent to the vacuum vessel 1, so that a high density It is possible to uniformly spray and supply the surface of the wafer W without deactivating radicals, and it is possible to form a high quality film with good in-plane uniformity.

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Can be added.

１真空容器
２回転テーブル
２４凹部（基板載置領域）
３１処理ガスノズル
３２オリフィス
３２ａ管状部
３２ｂテーパー部
４１、４２分離ガスノズル
４８Ａ第１の領域
４８Ｂ第２の領域
８０ラジカル源
８１放電室
８２、８３電極
８４、８５誘電体
９０フランジ配管
９０ａフランジ部
９０ｂ配管部
１１０交流高電圧電源
Ｗウエハ
Ｄ分離領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum container 2 Rotary table 24 Recessed part (board | substrate mounting area)
31 Processing gas nozzle 32 Orifice 32a Tubular portion 32b Taper portion 41, 42 Separating gas nozzle 48A First region 48B Second region 80 Radical source 81 Discharge chamber 82, 83 Electrode 84, 85 Dielectric 90 Flange piping 90a Flange portion 90b Piping portion 110 AC high voltage power supply W Wafer D Separation region

Claims

A vacuum vessel;
A rotary table provided in the vacuum vessel and having a substrate placement area on which a substrate can be placed;
A first process gas supply region that is provided along a rotation direction of the turntable and capable of supplying a first process gas on the surface of the turntable;
A second process gas is provided apart from the first process gas supply region along the rotation direction of the turntable, and reacts with the first process gas on the surface of the turntable to generate a reaction product. A second processing gas supply region capable of supplying a processing gas;
A radical of the second processing gas is provided under atmospheric pressure and is provided adjacent to the outer side wall of the vacuum vessel through an opening provided in the side wall of the vacuum vessel communicating with the second processing gas supply region. And radical generating means capable of injecting and supplying radicals of the second processing gas to the second processing gas supply region through the opening,
On the inner peripheral surface side of the opening provided on the side wall of the vacuum vessel, a tubular portion is formed which extends in a tubular shape substantially parallel to the surface of the rotary table and has only one gas outlet at the inner tip. the film-forming apparatus.

2. The silent discharge generating means having a discharge chamber, a pair of electrodes disposed at a predetermined interval in the discharge chamber, and a dielectric disposed between the pair of electrodes. 2. The film forming apparatus according to 1.

The film forming apparatus according to claim 2, wherein the discharge chamber is directly connected to an outer side wall of the vacuum vessel around the opening through a flange.

4. The tubular portion extending in a tubular shape that is elongated in a substantially parallel manner to the surface of the rotary table is formed on the inner peripheral surface side of the opening provided on the side wall of the vacuum vessel. 5. Film forming equipment.

The film forming apparatus according to claim 4, wherein the tubular portion is provided at a position above the surface of the turntable with an angle downward from a surface formed by the surface.

The position and angle of the tubular part are adjusted so that radicals of the second processing gas injected and supplied from the tubular part can reach the center of the rotary table while contacting the surface of the rotary table. The film forming apparatus according to claim 5.

The cylindrical cover extended toward the center side of the said rotary table was provided in the circumference | surroundings of the opening end by the side of the internal peripheral surface of the opening provided in the side wall of the said vacuum vessel. The film forming apparatus according to item.

A separation gas for separating the first processing gas and the second processing gas between the first processing gas supply region and the second processing gas supply region in the rotation direction of the turntable. The film-forming apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 7 with which the isolation | separation area | region which can supply is provided.

The said separation area | region has the convex-shaped part which protruded below from the ceiling surface of the said vacuum vessel, and the separation gas supply means provided in the groove | channel formed in this convex-shaped part. Deposition device.

The film forming apparatus according to claim 1, wherein the first process gas supply region can supply a source gas that can be adsorbed on a surface of the substrate as the first process gas.

The radical generating means injects and supplies an oxidizing gas or a nitriding gas radical capable of generating an oxide or a nitride by reacting with the source gas as a radical of the second processing gas to the second processing gas supply region. The film forming apparatus according to claim 10 .

The film forming apparatus according to claim 11, wherein the radical generating unit generates a radical of nitrogen gas as the radical of the nitriding gas.