JP7418287B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents
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Description
本開示は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。
処理容器内に複数のウエハを配置し、複数のウエハの側方の所定の位置から複数のウエハの表面に沿って成膜原料ガスを供給し、成膜原料ガスから生じた反応活性種により複数のウエハの上に所定の膜を成膜する成膜方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、所定の位置とは異なる位置から濃度調整用のガスを複数のウエハの表面に供給している。
本開示は、処理の面内均一性を向上させることができる技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は、略円筒形状を有する処理容器と、前記処理容器の内壁内側に沿って鉛直方向に延設し、内部にガス流路を形成するガスノズルと、前記処理容器の上に設けられ、前記ガス流路と連通し、前記ガスノズルから導入される前記ガスを分配して前記処理容器の外周部から吐出するガス吐出部と、を備え、前記ガス吐出部は、前記ガス流路と連通する流入路を形成する流入部と、前記処理容器内に前記ガスを吐出する複数の流出路を形成する流出部と、前記流入路と前記複数の流出路とを連通させる分配路を形成する分配部と、を含む。
本開示によれば、処理の面内均一性を向上させることができる。
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔基板処理装置〕
図１～図３を参照し、実施形態の基板処理装置の一例について説明する。図１は、実施形態の基板処理装置の一例を示す概略図である。図２は、図１のII－II断面矢視図である。図３は、ノズル支持部の一例を示す断面図である。
図１～図３を参照し、実施形態の基板処理装置の一例について説明する。図１は、実施形態の基板処理装置の一例を示す概略図である。図２は、図１のII－II断面矢視図である。図３は、ノズル支持部の一例を示す断面図である。
基板処理装置１は、処理容器１０、ガス供給部３０、排気部５０、加熱部７０、希釈ガス吐出部１００及び制御部９０を備える。
処理容器１０は、ボート１６を収容する。ボート１６は、複数の基板を鉛直方向に間隔を有して略水平に保持する。基板は、例えば半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）であってよい。処理容器１０は、内管１１及び外管１２を有する。内管１１は、インナーチューブとも称され、下端が解放された有天井の略円筒形状に形成されている。内管１１は、天井部１１ａが例えば平坦に形成されている。外管１２は、アウターチューブとも称され、下端が開放されて内管１１の外側を覆う有天井の略円筒形状に形成されている。内管１１及び外管１２は、同軸状に配置されて二重管構造となっている。内管１１及び外管１２は、例えば石英等の耐熱材料により形成されている。
内管１１の一側には、その長手方向（鉛直方向）に沿ってガスノズルを収容する収容部１３が形成されている。収容部１３は、例えば図２に示されるように、内管１１の側壁の一部を外側へ向けて突出させて凸部１４を形成し、凸部１４内を収容部１３として形成している。収容部１３に対向させて内管１１の反対側の側壁には、その長手方向（鉛直方向）に沿って矩形状の開口１５が形成されている。開口１５は、内管１１内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。開口１５の長さは、ボート１６の長さと同じであるか、又は、ボート１６の長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されている。
処理容器１０の下端は、例えばステンレス鋼により形成される略円筒形状のマニホールド１７によって支持されている。マニホールド１７の上端にはフランジ１８が形成されており、フランジ１８上に外管１２の下端を設置して支持するようになっている。フランジ１８と外管１２との下端との間にはＯリング等のシール部材１９を介在させて外管１２内を気密状態にしている。
マニホールド１７の上部の内壁には、円環形状の支持部２０が設けられており、支持部２０上に内管１１の下端を設置して支持するようになっている。マニホールド１７の下端の開口には、蓋体２１がＯリング等のシール部材２２を介して気密に取り付けられており、処理容器１０の下端の開口、即ち、マニホールド１７の開口を気密に塞ぐようになっている。蓋体２１は、例えばステンレス鋼により形成される。
蓋体２１の中央部には、磁性流体シール２３を介してボート１６を回転可能に支持する回転軸２４が貫通させて設けられている。回転軸２４の下部は、ボートエレベータよりなる昇降機構２５のアーム２５Ａに回転自在に支持されている。
回転軸２４の上端には回転プレート２６が設けられており、回転プレート２６上に石英製の保温台２７を介してウエハＷを保持するボート１６が載置されるようになっている。従って、昇降機構２５を昇降させることによって蓋体２１とボート１６とは一体として上下動し、ボート１６を処理容器１０内に対して挿脱できるようになっている。
ガス供給部３０は、マニホールド１７に取り付けられている。ガス供給部３０は、複数（例えば７つ）の処理ガスノズル３１ａ～３１ｇ、希釈ガスノズル３２及びノズル支持部３３を有する。
処理ガスノズル３１ａ～３１ｇは、図２に示されるように、内管１１の内壁内側の収容部１３において、周方向に沿って一列になるように相互に間隔をおいて配設されている。なお、図１においては、処理ガスノズル３１ｂ～３１ｇの図示を省略している。各処理ガスノズル３１ａ～３１ｇは、内管１１の内壁内側において、内管１１の長手方向（鉛直方向）に沿って延設し、下端がノズル支持部３３に挿入されている。各処理ガスノズル３１ａ～３１ｇは、断面が円形のストレート管であり、例えば石英により形成されている。各処理ガスノズル３１ａ～３１ｇは、先端（上端）が閉塞し、基端（下端）に開口を有する。各処理ガスノズル３１ａ～３１ｇには、長手方向に沿って、所定の間隔で複数のガス孔３６ａ～３６ｇが開設されている。複数のガス孔３６ａ～３６ｇは、例えば内管１１の中心側（ウエハＷ側）に配向する。
係る処理ガスノズル３１ａ～３１ｇは、処理ガス供給源３４から導入される各種の処理ガスを、複数のガス孔３６ａ～３６ｇからボート１６に搭載された複数のウエハＷに向けて吐出する。各種の処理ガスとしては、例えばシリコンや金属を含有する原料ガス、酸素や窒素を含有する反応ガス等の成膜ガスが挙げられる。
希釈ガスノズル３２は、図２に示されるように、内管１１の内壁内側の収容部１３において、周方向に沿って処理ガスノズル３１ｇと間隔をおいて配設されている。希釈ガスノズル３２は、内管１１の内壁内側において、内管１１の長手方向に沿って延設し、上端が希釈ガス吐出部１００の嵌合部１２１に嵌合し、下端がノズル支持部３３に挿入されている。希釈ガスノズル３２は、断面が円形のストレート管であり、例えば石英により形成されている。希釈ガスノズル３２は、基端（下端）に開口３２ａ（図３を参照）を有し、先端（上端）に開口３２ｂ（図１２を参照）を有する。
係る希釈ガスノズル３２は、希釈ガス供給源３５から導入される希釈ガスを、嵌合部１２１を介して希釈ガス吐出部１００へ通流させる。希釈ガスとしては、例えば窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガスが挙げられる。なお、希釈ガス吐出部１００については後述する。
ノズル支持部３３は、図３に示されるように、処理容器１０を貫通して設けられ、処理容器１０の内部において処理ガスノズル３１ａ～３１ｇ及び希釈ガスノズル３２の下端を支持する。ノズル支持部３３は、内部にガスを通流させるガス流路３３ａを含む。ガス流路３３ａは、処理ガス供給源３４から導入される各種の処理ガスを処理ガスノズル３１ａ～３１ｇに通流させ、希釈ガス供給源３５から導入される希釈ガスを希釈ガスノズル３２に通流させる。
排気部５０は、内管１１内から開口１５を介して排出され、内管１１と外管１２との間の空間Ｐ１を介してガス出口５１から排出されるガスを排気する。ガス出口５１は、マニホールド１７の上部の側壁であって、支持部２０の上方に形成されている。ガス出口５１には、排気通路５２が接続されている。排気通路５２には、圧力調整弁５３及び真空ポンプ５４が順次介設されて、処理容器１０内を排気できるようになっている。
加熱部７０は、外管１２の周囲に設けられている。加熱部７０は、例えばベースプレート２８上に設けられている。加熱部７０は、外管１２を覆うように略円筒形状を有する。加熱部７０は、例えば発熱体を含み、処理容器１０内のウエハＷを加熱する。
制御部９０は、基板処理装置１の各部の動作を制御する。制御部９０は、例えばコンピュータであってよい。基板処理装置１の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
〔希釈ガス吐出部〕
図４～図１５を参照し、実施形態の基板処理装置１が備える希釈ガス吐出部１００の一例について説明する。図４は希釈ガス吐出部１００の一例を示す斜視図であり、希釈ガス吐出部１００を内管１１の上に取り付けた状態を示す。図５は希釈ガス吐出部１００の一例を示す斜視図であり、希釈ガス吐出部１００を内管１１の上から取り外した状態を示す。図６は、希釈ガス吐出部１００を側方から見たときの図である。図７は、希釈ガス吐出部１００を上方から見たときの図である。図８は、希釈ガス吐出部１００を下方から見たときの図である。
図４～図１５を参照し、実施形態の基板処理装置１が備える希釈ガス吐出部１００の一例について説明する。図４は希釈ガス吐出部１００の一例を示す斜視図であり、希釈ガス吐出部１００を内管１１の上に取り付けた状態を示す。図５は希釈ガス吐出部１００の一例を示す斜視図であり、希釈ガス吐出部１００を内管１１の上から取り外した状態を示す。図６は、希釈ガス吐出部１００を側方から見たときの図である。図７は、希釈ガス吐出部１００を上方から見たときの図である。図８は、希釈ガス吐出部１００を下方から見たときの図である。
希釈ガス吐出部１００は、内管１１の上に設けられている。希釈ガス吐出部１００は、希釈ガスノズル３２から導入される希釈ガスを分配し、内管１１の外周部から内管１１内に吐出する。希釈ガス吐出部１００は、蓋１１０、流入部１２０、流出部１３０及び分配部１４０を含む。
蓋１１０は、内管１１の天井部１１ａよりも大きい円板形状を有し、内管１１の上に取り付けられる。蓋１１０の下面には、位置規定部１１１が設けられている。図９は、図８の一部を拡大して示す斜視図である。
位置規定部１１１は、複数（例えば３つ）の突起１１１ａ～１１１ｃを含む。複数の突起１１１ａ～１１１ｃは、蓋１１０の周方向に沿って互いに間隔を空けて配設されている。各突起１１１ａ～１１１ｃは、蓋１１０の下面から下方に延設すると共に蓋１１０の周方向に沿って円弧状に延設する。各突起１１１ａ～１１１ｃは、内管１１の天井部１１ａの外周部よりも僅かに外側に配設されている。これにより、蓋１１０を内管１１の上に取り付ける際、各突起１１１ａ～１１１ｃの内面と内管１１の天井部１１ａの外壁とが接触し、内管１１に対する蓋１１０の位置が規定される。
流入部１２０は、嵌合部１２１及び水平部１２２を含む。図１０は、内管１１を上方から見たときの図である。図１１は、希釈ガス吐出部１００の嵌合部１２１を拡大して示す斜視図である。図１２は、希釈ガス吐出部１００の嵌合部１２１を拡大して示す断面図である。
嵌合部１２１は、上端が閉塞され下端が開口した略円筒形状を有し、内管１１の天井部１１ａ及び蓋１１０を貫通して設けられる。嵌合部１２１は、平面視で内管１１の天井部１１ａに形成された挿通穴１１ｂと同じ位置に形成され、下端が挿通穴１１ｂに嵌合可能に構成されている。嵌合部１２１には、希釈ガスノズル３２の先端が挿入される。嵌合部１２１における蓋１１０の中心側には開口（図示せず）が形成されている。
水平部１２２は、蓋１１０の径方向に沿って水平方向に延設する。水平部１２２は、一端が嵌合部１２１に接続され、内部が嵌合部１２１の開口を介して希釈ガスノズル３２の内部と連通する。水平部１２２は、他端が分配部１４０と接続されている。
係る流入部１２０は、嵌合部１２１及び水平部１２２により、希釈ガスノズル３２から導入される希釈ガスを分配部１４０へ通流させる流入路を形成する。なお、嵌合部１２１及び水平部１２２は、例えば石英等の耐熱材料により形成されている。
流出部１３０は、複数（例えば４つ）の水平部１３１ａ～１３１ｄ及び複数（例えば４つ）の吐出部１３２ａ～１３２ｄを含む。図１３は、希釈ガス吐出部１００の吐出部１３２ａを拡大して示す断面図である。
複数の水平部１３１ａ～１３１ｄは、分配部１４０を中心として、放射状に広がるように蓋１１０の外周部まで水平方向に延設する。各水平部１３１ａ～１３１ｄは、一端が分配部１４０と接続され、他端が吐出部１３２ａ～１３２ｄと接続されている。
各吐出部１３２ａ～１３２ｄは、例えば上端及び下端が閉塞された管状に形成され、水平部１３１ａ～１３１ｄの他端から内管１１の天井部１１ａ及び蓋１１０を貫通して下方に延設する。各吐出部１３２ａ～１３２ｄの下端は、内管１１の上部において側壁の一部を外側へ向けて突出させて形成された凸部１１ｃ内に挿入されている。凸部１１ｃには開口１１ｄが形成されており、開口１１ｄを介して各吐出部１３２ａ～１３２ｄが凸部１１ｃ内に挿入されている。各吐出部１３２ａ～１３２ｄは、内管１１の上部を含む一部の高さ領域、例えばボート１６の上部に搭載される複数のウエハＷを含む高さ領域に延設する。各吐出部１３２ａ～１３２ｄには、長手方向に沿って間隔を空けて複数（例えば４つ）のガス孔１３３ａ～１３３ｄが開設されている。複数のガス孔１３３ａ～１３３ｄは、例えば蓋１１０の中心側（ウエハＷ側）に配向する。
係る流出部１３０は、水平部１３１ａ～１３１ｄ、吐出部１３２ａ～１３２ｄ及びガス孔１３３ａ～１３３ｄにより、分配部１４０から導入される希釈ガスを内管１１内に吐出する複数の流出路を形成する。なお、水平部１３１ａ～１３１ｄ及び吐出部１３２ａ～１３２ｄは、例えば石英等の耐熱材料により形成されている。
分配部１４０は、ドーナツ形状を有し、内部に分配路を形成する。図１４は、希釈ガス吐出部１００の分配部１４０の外観を示す斜視図である。図１５は、希釈ガス吐出部１００の分配部１４０の内部を示す斜視断面図である。分配部１４０の外壁には、複数（例えば５つ）の開口１４１が形成されており、複数の開口１４１に水平部１２２及び複数の水平部１３１ａ～１３１ｄが接続されている。これにより、複数の開口１４１を介して流入路と分配路とが連通し、分配路と複数の流出路とが連通する。分配部１４０は、例えば石英等の耐熱材料により形成されている。
図１６及び図１７を参照し、希釈ガス吐出部１００により処理容器１０内に吐出される希釈ガスの流れについて説明する。図１６は希釈ガスの流れを説明するための図であり、内管１１及び希釈ガス吐出部１００を側方から見たときの図である。図１７は、希釈ガスの流れを説明するための図であり、内管１１及び希釈ガス吐出部１００を上方から見たときの図である。
希釈ガス供給源３５から希釈ガスノズル３２に導入された希釈ガスは、図１６の矢印Ｆ１に示されるように、希釈ガスノズル３２内を下方から上方へ流れ、希釈ガス吐出部１００に導入される。
希釈ガス吐出部１００に導入された希釈ガスは、図１７の矢印Ｆ２に示されるように、嵌合部１２１を介して水平部１２２に導入され、水平部１２２内の流入路を外周部から中心側まで流れ、分配部１４０内の分配路に導入される。
分配路に導入された希釈ガスは、水平部１３１ａ～１３１ｄ内の複数の流出路に分配され、図１７の矢印Ｆ３に示されるように、複数の流出路を中心側から外周部まで流れる。そして、図１６の矢印Ｆ４に示されるように、希釈ガスは吐出部１３２ａ～１３２ｄ内の流出路を上方から下方へ流れ、複数のガス孔１３３ａ～１３３ｄから内管１１内に吐出される。
このように、希釈ガス吐出部１００によれば、内管１１内に収容されるボート１６の上部に搭載される複数のウエハＷの側方から複数のウエハＷの表面に沿って希釈ガスが供給される。
ところで、実施形態の基板処理装置１において、内管１１内に収容されるボート１６に搭載される複数のウエハＷの側方から各種の処理ガスを供給して膜を成膜すると、ボート１６の上部に搭載されるウエハＷの膜厚が中央部よりも外周部が厚くなる場合がある。そこで、実施形態では、各種の処理ガスを供給する際に、希釈ガス吐出部１００により、ボート１６の上部に搭載される複数のウエハＷの側方から複数のウエハＷの表面に沿って希釈ガスを供給する。これにより、ウエハＷの外周部において各種の処理ガスが希釈ガスにより希釈され、ウエハＷの外周部における処理ガスの濃度が低くなる。そのため、ウエハＷの外周部の膜厚が中央部の膜厚よりも厚くなることを抑制できる。その結果、ウエハＷに成膜される膜の膜厚の面内均一性を向上させることができる。
また、実施形態の基板処理装置１によれば、複数の吐出部１３２ａ～１３２ｂを含む希釈ガス吐出部１００を備えるので、ウエハＷの側方の複数箇所から希釈ガスを吐出する場合であっても、希釈ガスノズル３２の本数を１本とすることができる。そのため、希釈ガス吐出部１００を備えていない場合と比較して、希釈ガスノズル３２の本数を１／４に削減できる。
〔基板処理方法〕
実施形態の基板処理方法について、前述の基板処理装置１を用いて化学気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法により、ウエハＷにシリコン窒化膜を成膜する方法を例に挙げて説明する。
実施形態の基板処理方法について、前述の基板処理装置１を用いて化学気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法により、ウエハＷにシリコン窒化膜を成膜する方法を例に挙げて説明する。
まず、制御部９０は、昇降機構２５を制御して、複数のウエハＷを保持したボート１６を処理容器１０内に搬入し、蓋体２１により処理容器１０の下端の開口を気密に塞ぎ、密閉する。
続いて、制御部９０は、処理ガスノズル３１ａ～３１ｇの少なくとも１つから処理容器１０内にヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）ガスを吐出し、別の少なくとも１つから処理容器１０内にアンモニアガスを吐出する工程を実行する。ＨＣＤガス及びアンモニアガスは、処理ガスの一例である。また、制御部９０は、希釈ガスノズル３２を介して希釈ガス吐出部１００に導入される希釈ガスを、希釈ガス吐出部１００において分配して、処理容器１０の上部における外周部から吐出する工程を実行する。窒素ガスは、希釈ガスの一例である。このように、希釈ガス吐出部１００から窒素ガスを吐出しながら、処理ガスノズル３１ａ～３１ｇからＨＣＤガス及びアンモニアガスを吐出することにより、ウエハＷにシリコン窒化膜が成膜される。
続いて、制御部９０は、ＨＣＤガス、アンモニアガス及び窒素ガスの吐出を停止し、昇降機構２５を制御して、ボート１６を処理容器１０内から搬出する。
以上に説明したように、実施形態の基板処理方法によれば、希釈ガス吐出部１００から窒素ガスを吐出しながら、処理ガスノズル３１ａ～３１ｇからＨＣＤガス及びアンモニアガスを吐出することにより、ウエハＷにシリコン窒化膜を成膜する。これにより、ウエハＷの外周部において各種の処理ガスが希釈ガスにより希釈され、ウエハＷの外周部における処理ガスの濃度が低くなる。そのため、ウエハＷの外周部の膜厚が中央部の膜厚よりも厚くなることを抑制できる。その結果、ウエハＷに成膜される膜の膜厚の面内均一性を向上させることができる。
なお、希釈ガス吐出部１００から希釈ガスを吐出する期間は、例えばＨＣＤガス及びアンモニアガスを吐出している全期間であってもよく、ＨＣＤガス及びアンモニアガスを吐出している期間の一部の期間であってもよい。
〔実施例〕
実施例では、実施形態に係る基板処理装置１の希釈ガス吐出部１００から窒素ガスを吐出しながら、処理ガスノズルからヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）ガス及びアンモニアガスを吐出し、シリコン窒化膜を成膜したときの膜厚について数値解析を行った。窒素ガスは希釈ガスの一例であり、ＨＣＤガス及びアンモニアガスは処理ガスの一例である。数値解析では、Ａｎｓｙｓ社製の汎用流体解析ソフトウェア（Ｆｌｕｅｎｔ）を用いた。
実施例では、実施形態に係る基板処理装置１の希釈ガス吐出部１００から窒素ガスを吐出しながら、処理ガスノズルからヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）ガス及びアンモニアガスを吐出し、シリコン窒化膜を成膜したときの膜厚について数値解析を行った。窒素ガスは希釈ガスの一例であり、ＨＣＤガス及びアンモニアガスは処理ガスの一例である。数値解析では、Ａｎｓｙｓ社製の汎用流体解析ソフトウェア（Ｆｌｕｅｎｔ）を用いた。
図１８は、解析モデルを説明するための図である。図１８に示されるように、実施例として、内管１１内にガスノズルＰ１～Ｐ５及びガス吐出部Ｐ１１～Ｐ１４が配設された解析モデルを用意した。
ガスノズルＰ１～Ｐ５は、内管１１の内壁内側の収容部１３において、周方向に沿って一列になるように相互に間隔をおいて配設され、ウエハＷの中心に向かってガスを吐出するように設定されている。
ガス吐出部Ｐ１１、Ｐ１４は、内管１１の外周部における収容部１３が形成された側と反対側に配設され、ウエハＷの中心に向かってガスを吐出するように設定されている。また、ガス吐出部Ｐ１１とガス吐出部Ｐ１４とは、収容部１３の周方向における中心とウエハＷの中心ＷＣとを結ぶ径方向線Ｌに対して対称な位置に配設されている。
ガス吐出部Ｐ１２、Ｐ１３は、内管１１の外周部における収容部１３が形成された側に配設され、ウエハＷの中心に向かってガスを吐出するように設定されている。また、ガス吐出部Ｐ１２とガス吐出部Ｐ１３とは、径方向線Ｌに対して対称な位置に配置されている。
実施例１では、４つのガス吐出部Ｐ１１～Ｐ１４の各々から窒素ガスを吐出しながら、ガスノズルＰ１から窒素ガス、ガスノズルＰ２からＨＣＤガス／窒素ガス、ガスノズルＰ３からアンモニアガスを吐出することで成膜されるシリコン窒化膜の膜厚を算出した。なお、ガス吐出部Ｐ１１～Ｐ１４の各々から吐出される窒素ガスの流量を５０ｓｃｃｍに設定した。また、ガスノズルＰ１から吐出される窒素ガスの流量を５００ｓｃｃｍ、ガスノズルＰ２から吐出されるＨＣＤガス／窒素ガスの流量を３００ｓｃｃｍ／５０００ｓｃｃｍ、ガスノズルＰ３から吐出されるアンモニアガスの流量を２５００ｓｃｃｍに設定した。
実施例２では、２つのガス吐出部Ｐ１２、Ｐ１３の各々から窒素ガスを吐出しながら、ガスノズルＰ１から窒素ガス、ガスノズルＰ２からＨＣＤガス／窒素ガス、ガスノズルＰ３からアンモニアガスを吐出することで成膜されるシリコン窒化膜の膜厚を算出した。なお、ガス吐出部Ｐ１２、Ｐ１３、ガスノズルＰ１～Ｐ３から吐出されるガスの流量を実施例１と同様の流量に設定した。
比較例１では、４つのガス吐出部Ｐ１１～Ｐ１４から窒素ガスを吐出することなく、ガスノズルＰ１から窒素ガス、ガスノズルＰ２からＨＣＤガス／窒素ガス、ガスノズルＰ３からアンモニアガスを吐出することで成膜されるシリコン窒化膜の膜厚を算出した。なお、ガスノズルＰ１～Ｐ３から吐出されるガスの流量を実施例１と同様の流量に設定した。
また、実施例１、実施例２及び比較例１において算出したシリコン窒化膜の膜厚に基づいて、ウエハＷの面内における成膜速度及び膜厚の均一性を算出した。
図１９は、ウエハＷの面内における成膜速度の数値解析結果を示す図である。図１９において、横軸はウエハ位置［ｍｍ］を示し、縦軸は成膜速度［ａ．ｕ．］を示す。ウエハ位置については、ウエハＷの中心を０ｍｍとし、ウエハＷの外周を±１５０ｍｍとした。図１９において、実線、破線及び一点鎖線はそれぞれ実施例１、実施例２及び比較例１における成膜速度の数値解析結果を示す。
図１９に示されるように、比較例１（一点鎖線を参照）において、ウエハＷの外周部における膜厚が中央部における膜厚よりも厚くなっていることが分かる。これに対し、実施例１（実線を参照）及び実施例２（破線を参照）では、比較例１（一点鎖線を参照）に対してウエハＷの外周部における膜厚が薄くなり、ウエハＷの外周部と中央部との間の膜厚差が小さくなっていることが分かる。
図２０は、ウエハＷの面内における膜厚の均一性の数値解析結果を示す図である。図２０において、左側から順に、比較例１、実施例１及び実施例２における均一性［％］の数値解析結果を示す。なお、図１９のグラフ中における最大値と最小値の差を平均値で割った数値［％］を均一性［％］とした。
図２０に示されるように、比較例１では均一性が約３０％であるのに対し、実施例１及び実施例２では均一性が１０％以下であることが分かる。
以上の結果により、実施例１及び実施例２では、比較例１よりも膜厚の面内均一性を向上させることができると言える。すなわち、処理ガス（ＨＣＤガス及びアンモニアガス）を供給する際に、ウエハＷの側方から複数のウエハＷの表面に沿って希釈ガスを供給することにより、ウエハＷに成膜される膜（シリコン窒化膜）の膜厚の面内均一性を向上させることができると言える。
なお、上記の実施形態において、希釈ガスノズル３２はガスノズルの一例であり、希釈ガス吐出部１００はガス吐出部の一例である。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、処理ガスノズル及び希釈ガスノズルがストレート管である場合を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、処理ガスノズル及び希釈ガスノズルは、下部においてＬ字状に屈曲されて外管の側壁を貫通するＬ字管であってもよい。
上記の実施形態では、処理容器１０内に希釈ガスを分配して吐出する希釈ガス吐出部１００が設けられている場合を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、希釈ガス吐出部１００に代えて、処理容器１０内に処理ガスを分配して吐出する処理ガス吐出部を設けてもよい。また、希釈ガス吐出部１００に加えて、処理ガス吐出部を設けてもよい。
上記の実施形態では、７本の処理ガスノズル３１ａ～３１ｇ及び１本の希釈ガスノズル３２を備える基板処理装置１を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、処理ガスノズルは１本、２～６本、８本以上であってもよく、希釈ガスノズルは２本以上であってもよい。希釈ガスノズルを２本以上とする場合には、希釈ガスノズルの本数に応じて流入部に含まれる嵌合部及び水平部を設ければよい。
上記の実施形態では、成膜ガスを用いてウエハＷに膜を成膜する際に希釈ガス吐出部１００から希釈ガスを吐出して成膜ガスを希釈する場合を例に挙げて説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、エッチングガスを用いて膜をエッチングする際に希釈ガス吐出部１００から希釈ガスを吐出してエッチングガスを希釈するようにしてもよい。
１ 基板処理装置
１０ 処理容器
１１ 内管
１２ 外管
３１ａ～３１ｇ 処理ガスノズル
３２ 希釈ガスノズル
１００ 希釈ガス吐出部
１１０ 蓋
１１１ 位置規定部
１２０ 流入部
１２１ 嵌合部
１２２ 水平部
１３０ 流出部
１３１ａ～１３１ｄ 水平部
１３２ａ～１３２ｄ 吐出部
１４０ 分配部
１０ 処理容器
１１ 内管
１２ 外管
３１ａ～３１ｇ 処理ガスノズル
３２ 希釈ガスノズル
１００ 希釈ガス吐出部
１１０ 蓋
１１１ 位置規定部
１２０ 流入部
１２１ 嵌合部
１２２ 水平部
１３０ 流出部
１３１ａ～１３１ｄ 水平部
１３２ａ～１３２ｄ 吐出部
１４０ 分配部
Claims (11)
- 略円筒形状を有する処理容器と、
前記処理容器の内壁内側に沿って鉛直方向に延設し、内部にガス流路を形成するガスノズルと、
前記処理容器の上に設けられ、前記ガス流路と連通し、前記ガスノズルから導入されるガスを分配して前記処理容器の外周部から吐出するガス吐出部と、
を備え、
前記ガス吐出部は、
前記ガス流路と連通する流入路を形成する流入部と、
前記処理容器内に前記ガスを吐出する複数の流出路を形成する流出部と、
前記流入路と前記複数の流出路とを連通させる分配路を形成する分配部と、
を含む、
基板処理装置。 - 前記流入部は、
前記ガスノズルの上部が挿入される嵌合部と、
一端が前記嵌合部と接続され、他端が前記分配部と接続される水平部と、
を含む、
請求項１に記載の基板処理装置。 - 前記流出部は、
一端が前記分配部と接続され、他端が前記処理容器の径方向に沿って前記処理容器の外周部まで延びる水平部と、
前記水平部の前記他端から下方に延び、ガス孔が開設された吐出部と、
を含む、
請求項１又は２に記載の基板処理装置。 - 前記吐出部は、前記処理容器の上部を含む一部の高さ領域に延設する
請求項３に記載の基板処理装置。 - 前記ガス吐出部は、前記処理容器の上に設けられ、円板形状を有する蓋を含み、
前記流入部、前記流出部及び前記分配部は、前記蓋に取り付けられている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記分配部は、前記蓋の中心に配置されている、
請求項５に記載の基板処理装置。 - 前記蓋には、前記処理容器に対する前記蓋の位置を規定する位置規定部が設けられている、
請求項５又は６に記載の基板処理装置。 - 前記位置規定部は、前記蓋の下面から下方に延設すると共に前記蓋の周方向に沿って円弧状に延設する、
請求項７に記載の基板処理装置。 - 前記分配部は、ドーナツ形状を有する、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 前記処理容器の内壁内側に沿って鉛直方向に延設し、前記処理容器内に処理ガスを吐出する処理ガスノズルを更に備え、
前記ガス吐出部から吐出される前記ガスは、前記処理ガスを希釈する希釈ガスである、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の基板処理装置。 - 略円筒形状を有する処理容器の内壁内側に沿って鉛直方向に延設する処理ガスノズルから前記処理容器内に処理ガスを吐出する工程と、
前記処理容器の上において希釈ガスを分配して前記処理容器の上部における外周部から吐出する工程と、
を有する、基板処理方法。
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