KR20180065927A - 급배기 구조체 - Google Patents

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KR20180065927A
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무네히토 가가야
츠요시 모리야
다다시 미츠나리
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판상에 공급되는 원료 농도의 분포를 제어할 수 있는 급배기 구조체를 제공한다. 내부 상면의 중앙부(16c)와 대향하는 위치에 기판 탑재면(17a)을 갖는 챔버 본체(12) 내에, 원료 가스를 급배기하는 급배기 구조체이다. 급배기 구조체는 측방 급기부(30, 31) 및 배기부(40, 41, 42)를 구비한다. 측방 급기부는 챔버 본체의 내부 측면(15a)에 대해 상하 방향 또한 둘레 방향으로 배열된 복수의 제 1 급기구(20a 내지 20g, 21a 내지 21g))를 구비하고, 복수의 제 1 급기구로부터 챔버 본체의 축선(M1)을 향해서 원료 가스를 급기한다. 배기부는 챔버 본체의 내부 상면의 중앙부에 형성된 배기구(40)를 구비하고, 원료 가스를 배기한다. 내부 상면은 내부 측면으로부터 중심 축선으로 향할수록 내부 상면과 내부 바닥면과의 사이의 거리가 좁아지도록 경사지는 경사면(16b)을 구비한다.

Description

급배기 구조체{GAS SUPPLY AND EXHAUST STRUCTURE}
본 발명은 급배기 구조체에 관한 것이다.
특허문헌 1 내지 4에는, 성막 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 1에 기재의 성막 방법에서는, 기판(웨이퍼)을 수용하는 처리 공간의 측방에 마련된 급기구로부터 기판을 향해서 성막용의 원료 가스가 급기되고, 급기구에 대해서 대각 방향의 위치로부터 원료 가스가 배기된다. 이것에 의해, 원료 가스가 기판의 표면상을 일 방향을 향해서 유통한다. 특허문헌 2에 기재의 성막 방법에서는, 기판을 중앙에 수용하는 처리 공간의 둘레 방향에서 기판을 향해서 성막용의 원료 가스가 급기되고, 처리 공간의 하부에 설치된 배기구로부터 원료 가스가 배기된다. 특허문헌 3에 기재의 성막 방법에서는, 기판을 수용하는 처리 공간의 상방에 샤워헤드가 설치되고, 샤워헤드의 중앙부 및 주변부에 급기구가 형성되며, 중앙부의 급기구와 주변부의 급기구와의 사이에 다수의 배기 구멍이 형성되어 있다. 특허문헌 4에 기재의 성막 방법에서는, 처리 공간의 상부 중앙에 배기구가 설치되고, 배기구를 둘러싸도록 동심원 형상으로 형성된 급기구가 형성되어 있다.
미국 특허 제 8,282,735 호 명세서 일본 특허 공개 제 2002-118104 호 공보 일본 특허 공개 제 2009-224441 호 공보 일본 특허 공개 제 2014-7087 호 공보
특허문헌 1에 기재의 급기 방법에서는, 원료 가스가 기판의 표면상을 일 방향을 향해서 유통하기 때문에, 하류측의 원료 농도가 상류측의 원료 농도에 비해 저하한다. 즉, 급기 방향이 일 방향의 경우, 막 두께가 원료 가스의 흐름 방향에 따라서 일 방향으로 경사질 우려가 있다. 특허문헌 2 내지 4에 기재의 급기 방법은, 막 두께의 면내 균일성, 처리의 균일성, 압력 분포의 제어에 유효하기는 하지만, 기판상에 공급되는 원료 농도의 분포를 제어하기 위해서는 개선의 여지가 있다.
본 발명의 일 형태는, 내부 상면의 중앙부와 대향하는 위치에 기판 탑재면을 갖는 챔버 내에, 원료 가스를 급배기하는 급배기 구조체이다. 급배기 구조체는 측방 급기부 및 배기부를 구비한다. 측방 급기부는 챔버의 내부 측면에 있어서 상하 방향 또한 둘레 방향으로 배열된 복수의 제 1 급기구를 갖고, 복수의 제 1 급기구로부터 챔버의 중심 축선을 향해서 원료 가스를 급기한다. 배기부는 챔버의 내부 상면의 중앙부에 형성된 배기구를 갖고, 원료 가스를 배기한다. 내부 상면은, 내부 측면으로부터 중심 축선으로 향할수록 내부 상면과 내부 바닥면과의 사이의 거리가 좁아지도록 경사지는 경사면을 구비한다.
이 급배기 구조체에 있어서는, 상하 방향 또한 둘레 방향으로 배열된 복수의 제 1 급기구로부터 챔버의 중심 축선을 향해서 원료 가스가 급기된다. 급기된 원료 가스는 기판 탑재면에 탑재된 기판에 둘레 방향으로부터 공급되며, 기판 탑재면의 중앙의 상방에 위치하는 배기구로부터 배기된다. 이 때문에, 원료 농도의 분포는 기판 탑재면의 중앙으로부터 단부를 향해서 농도가 커지도록 경사지는 분포로 제어된다. 또한, 제 1 급기구로부터 급기된 일부의 원료 가스는 챔버의 내부 상면의 경사면에 접촉하고, 경사면을 따라서 유통한다. 경사면은 내부 측면으로부터 중심 축선으로 향할수록 내부 상면과 내부 바닥면과의 사이의 거리가 좁아지도록 경사지고 있다. 이것에 의해, 원료 가스가 도달하기 어려운 기판 탑재면의 중앙으로 향해서, 원료 가스를 공급할 수 있다. 즉, 챔버의 둘레 방향에서 원료 가스를 급기해서 중앙의 상부로부터 배기하는 구성과, 챔버의 내부 상면이 경사면을 갖는 구성을 조합하는 것에 의해, 기판에 공급되는 원료 농도의 분포를, 에지측이 진해지도록 제어하거나, 전면적으로 균일로 되도록 제어하거나 할 수 있다. 이와 같이, 이 급배기 구조체에 의하면, 기판상에 공급되는 원료 농도의 분포를 제어할 수 있다.
일 실시형태에 관한 급배기 구조체에 있어서, 배기구로부터 중심 축선까지의 거리는 배기구로부터 내부 측면까지의 거리보다 짧게 하면 좋다. 이 경우, 기판 탑재면의 중앙으로부터 배기할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 경사면은 기판 탑재면의 단부에 대응하는 위치로부터 배기구에 이르기까지 경사지고 있어도 좋다. 이와 같이, 적어도 기판상에 경사면이 형성되는 것에 의해, 기판상에 공급되는 원료 농도의 분포를 제어할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 기판 탑재면의 단부로부터 내부 상면까지의 거리는 기판 탑재면으로부터 배기구까지의 거리의 2배 이상이어도 좋다. 이 경우, 원료 가스가 도달하기 어려운 기판 탑재면의 중앙으로 향해서, 원료 가스를 공급할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 복수의 제 1 급기구 중 적어도 하나의 제 1 급기구는 경사면으로 향해서 원료 가스를 급기하도록 배치되어 있어도 좋다. 이 경우, 제 1 급기구로부터 급기된 원료 가스를 챔버의 내부 상면의 경사면에 접촉시키고, 경사면을 따라서 유통시킬 수 있다. 이것에 의해, 원료 가스가 도달하기 어려운 기판 탑재면의 중앙으로 향해서, 원료 가스를 공급할 수 있다.
일 실시형태에 관한 급배기 구조체는, 내부 상면의 중앙부의 중심 축선상에 형성된 제 2 급기구를 갖고, 제 2 급기구로부터 기판 탑재면으로 향해서 원료 가스를 급기하는 중앙 급기부를 더 구비해도 좋다. 이 경우, 둘레 방향에서 공급된 원료 가스가 도달하기 어려운 기판 탑재면의 중앙으로 향해서, 원료 가스를 공급할 수 있다. 따라서, 이 구성에 의하면, 기판상에 공급되는 원료 농도의 분포를 중앙측이 진해지도록 제어할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 배기구는 제 2 급기구의 주위에 형성되어도 좋다. 이 경우, 배기구가 중심에 위치하는 경우와 비교해서, 배기에 의한 농도 분포의 저하의 정도를 완화할 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 제 2 급기구의 하단부는 내부 상면보다 하방으로 돌출되어 있어도 좋다. 이 경우, 제 2 급기구로부터 공급된 원료 가스가 기판의 중앙에 공급되기 전에 배기되는 것을 회피할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 기판상에 공급되는 원료 농도의 분포를 제어하는 것이 가능해진다.
도 1은 일 실시형태의 성막 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2는 처리 공간에 있어서의 제 1 급기구의 형성 위치를 설명하는 도면이다.
도 3은 챔버의 내부 상면을 하방으로부터 본 도면이다.
도 4는 변형예에 관한 급배기 구조체의 측방 급기부를 설명하는 도면이다.
도 5는 가스 농도 분포의 시뮬레이션을 실시한 급배기 구조체이다.
도 6은 도 5에 도시되는 급배기 구조체의 가스 농도 분포의 시뮬레이션 결과이다.
이하, 도면을 참조해서 여러 가지의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하는 것으로 한다.
도 1은 일 실시형태의 성막 장치를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 1에 도시되는 성막 장치(10)는 챔버 본체(12)를 구비하고 있다. 챔버 본체(12)는 바닥부(14), 측부(15) 및 천정부(16)를 갖고 있고, 그 내부에 처리 공간(S)을 제공하고 있다. 바닥부(14)는 처리 공간(S)의 바닥면인 대략 원형 형상의 내부 바닥면(14a)을 구비한다. 측부(15)는 바닥부(14)의 상방에 설치되며, 처리 공간(S)의 측면인 내부 측면(15a)을 구비한다. 측부(15)는 대략 통형상으로 형성되어 있다. 이 측부(15)의 중심 축선은 연직 방향으로 연장되는 축선(M1)에 대략 일치하고 있다. 측부(15)는, 예를 들면 알루미늄이라고 하는 금속으로부터 형성되어도 좋다. 내부 측면(15a)에는, 내부식성의 피막이 형성되어도 좋다. 천정부(16)는 측부(15)의 상방에 설치되며, 처리 공간(S)의 상면인 대략 원형 형상의 내부 상면을 구비한다.
챔버 본체(12)의 내부 상면은, 일례로서, 상면 단부(16a), 경사면(16b) 및 중앙부(16c)를 구비한다. 중앙부(16c)는 축선(M1)이 삽통하는 위치에 존재하고, 예를 들면, 내부 상면의 반경의 반분의 위치보다 내측에 형성되어 있다. 중앙부(16c)는 하측으로 돌출되어 있다. 중앙부(16c)와 내부 바닥면(14a)과의 사이의 거리 L3은 상면 단부(16a)와 내부 바닥면(14a)과의 사이의 거리 L2보다 좁다. 즉, 경사면(16b)은 내부 측면(15a)으로부터 축선(M1)으로 향할수록 내부 상면과 내부 바닥면(14a)과의 사이의 거리가 좁아지도록 경사지고 있다. 경사면(16b)은, 일례로서, 매끄럽게(연속적으로) 경사지고 있다.
챔버 본체(12)의 내부에는, 스테이지(17)가 설치되어 있다. 스테이지(17)는 대략 원반 형상을 갖고 있다. 스테이지(17)의 상면은 기판 탑재면(17a)이다. 기판 탑재면(17a)이란, 기판(SB)을 탑재하기 위해서 미리 정해진 면이다. 예를 들면, 기판 탑재면(17a)은 기판(SB)의 이면과 접촉하는 면이며, 기판(SB)의 이면과 거의 동일한 면적이다. 기판 탑재면(17a)은, 스테이지(17)의 단부나 포커스 링의 내측 등, 물리적으로 구획되어 있어도 좋고, 기판(SB)의 탑재 위치가 미리 정해져 있는 경우에는 물리적인 경계를 갖지 않아도 좋다. 예를 들면, 스테이지(17)를 갖지 않는 경우에는, 챔버 본체의 내부 바닥면의 소정 영역이 기판 탑재면(17a)이 된다.
기판 탑재면(17a)에는, 기판(SB)이 탑재된다. 스테이지(17)의 내부에는, 히터(18)가 설치되어 있다. 히터(18)는, 히터 전원(19)에 전기적으로 접속되어 있다. 히터 전원(19)은 챔버 본체(12)의 외측에 설치되어 있다.
기판 탑재면(17a)은 챔버 본체(12)의 내부 상면의 중앙부(16c)에 대향하는 위치에 배치된다. 챔버 본체(12)의 내부 상면의 경사면(16b)은, 일례로서, 기판 탑재면(17a)의 단부(17b)에 대응하는 위치(16d)로부터 중앙부(16c)(후술하는 배기구(40))에 이르기까지 경사져 있다. 즉, 기판(SB)의 단부에 대응하는 위치보다 외측에서 중앙부(16c)에 이르기까지 경사져 있다. 또한, 경사면(16b)의 경사는 적당 설정할 수 있다. 예를 들면, 기판 탑재면(17a)의 단부로부터 내부 상면까지의 거리 L2는 기판 탑재면(17a)으로부터 중앙부(16c)(후술하는 배기구(40))까지의 거리 L3의 2배 이상으로 할 수 있다.
성막 장치(10)는 기판 탑재면(17a)의 둘레 방향에서 가스를 공급하는 측방 급기부를 구비하고 있다. 또한, 도 1에 있어서는, 대각선상에 존재하는 측방 급기부(30, 31)만이 도시되어 있다. 측방 급기부(30, 31)는 내부 측면(15a)에 대해 상하 방향으로 배열된 복수의 제 1 급기구(20a 내지 20g, 21a 내지 21g)를 구비한다. 측방 급기부(30, 31)는 복수의 제 1 급기구로부터 챔버 본체(12)의 축선(M1)을 향해서 가스를 급기한다.
제 1 급기구(20a 내지 20g)에는, 가스 공급 기구(30a 내지 30g)가 각각 접속되고, 제 1 급기구(21a 내지 21g)에는, 가스 공급 기구(31a 내지 31g)가 각각 접속되어 있다. 각각의 가스 공급 기구는 가스원, 유량 제어기 및 밸브를 구비하고 있다. 가스원으로서는, 원료 가스, 활성화 가스, 캐리어 가스 등의 가스원을 채용할 수 있다. 유량 제어기는 매스 플로우 콘트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 밸브는 전자 밸브 등이다. 가스 공급 기구에 의해, 제 1 급기구(20a 내지 20g, 21a 내지 21g)로부터, 각각 설정된 유량으로, 여러 가지의 가스를 공급할 수 있다.
복수의 제 1 급기구(20a 내지 20g, 21a 내지 21g) 중 적어도 하나의 제 1 급기구는 경사면(16b)을 향해서 가스를 급기하도록 배치되어 있다. 예를 들면, 제 1 급기구(20a)로부터 급기되는 가스는 급기 방향(M2)에 따라서 급기되고, 경사면(16b)에 도달한다. 마찬가지로, 제 1 급기구(20b 내지 20e, 21a 내지 21e)로부터 급기되는 가스도 경사면(16b)을 향해서 급기된다.
도 2는 처리 공간(S)에 있어서의 제 1 급기구의 형성 위치를 설명하는 도면이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 제 1 급기구는, 복수의 제 1 급기구(20a 내지 20g) 이외에도, 처리 공간(S)의 측면으로 둘레 방향에 따라서 형성된다. 복수의 제 1 급기구에는, 복수의 제 1 급기구(20a 내지 20g)와 마찬가지로, 가스 공급 기구가 각각 접속되어 있다. 제 1 급기구의 출구의 형상은 원형이다. 출구의 형상이 원형의 경우, 가스의 분출 흐름이 안정된다.
또한, 성막 장치(10)는, 일례로서, 기판 탑재면(17a)의 상방으로부터 가스를 공급하는 중앙 급기부(33)를 구비한다. 중앙 급기부(33)는 제 2 급기구(32) 및 가스 공급 기구(32b)를 구비하고 있다. 제 2 급기구(32)는 챔버 본체(12)의 천정부(16)를 관통해서 형성되어 있다. 일례로서, 제 2 급기구(32)는 챔버 본체(12)의 축선(M1)상에 형성되어 있다. 제 2 급기구(32)의 하단부(32a)는, 일례로서, 내부 상면(중앙부(16c))보다 하방으로 돌출되어 있다. 즉, 제 2 급기구(32)의 하단부(32a)로부터 내부 바닥면(14a)까지의 거리 L1은 중앙부(16c)로부터 내부 바닥면(14a)까지의 거리 L3보다 짧다. 가스 공급 기구(32b)는 가스원, 유량 제어기 및 밸브를 구비하고 있고, 제 2 급기구(32)로부터 소정의 유량의 가스를 공급할 수 있다. 가스원으로서는, 원료 가스, 활성화 가스, 캐리어 가스 등의 가스원을 채용할 수 있다.
성막 장치(10)는 기판 탑재면(17a)의 상방으로부터 가스를 배기하는 배기부를 구비하고 있다. 배기부는 배기구(40), 배기 유로(41) 및 배기 펌프(42)를 구비하고 있다. 배기구(40)는 챔버 본체(12)의 내부 상면의 중앙부(16c)에 형성된다. 도 1에 도시되는 예에서는, 복수의 배기구(40)가 중앙부(16c)에 형성되어 있다.
도 3은 챔버 본체(12)의 내부 상면을 하방으로부터 본 도면이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 각각의 배기구(40)는 중앙부(16c)에 형성되고, 제 2 급기구(32)의 주위를 둘러싸도록 형성되어 있다. 즉, 제 2 급기구(32)로부터 내부 측면(15a)까지의 거리 L4가 배기구(40)로부터 내부 측면(15a)까지의 거리 L5보다 길게 되어 있다. 또한, 배기구(40)로부터 축선(M1)까지의 거리 L6은 배기구(40)로부터 내부 측면(15a)까지의 거리 L5보다 짧다. 즉, 배기구(40)는 내부 상면의 반경의 반분의 위치보다 내측에 형성되어 있다. 중앙부(16c)에 형성된 모든 배기구(40)는 상술한 관계를 만족하는 위치에 형성되어 있다.
도 1로 돌아가서, 복수의 배기구(40)는 배기 유로(41)에 연통하고 있다. 배기 유로(41)에는, 배기 펌프(42)가 접속되어 있다. 이와 같이, 원료 가스는 기판(SB)의 상방으로부터 배기구(40) 및 배기 유로(41)를 거쳐서 배기된다.
다음에, 성막 장치(10)에서의 프로세스의 일례를 설명한다. 측방 급기부는, 처리 공간(S)의 외주로부터 중심에의 압출 흐름을 형성하기 때문에, 성막 프로세스 중에는 제 1 급기구로부터 캐리어 가스를 계속 공급한다. 그리고, 측방 급기부 및 중앙 급기부는, 임의의 공급구(제 1 공급구의 일부 또는 모두, 및/또는 제 2 공급구)로부터, 캐리어 가스에 추가하는 형태로 원료 가스를 공급한다. 이것에 의해, 기판(SB) 표면의 소망한 위치에 원료 가스가 흡착한다.
그후, 측방 급기부 및 중앙 급기부는, 임의의 공급구(제 1 공급구의 일부 또는 모두, 및/또는 제 2 공급구)로부터, 캐리어 가스에 추가하는 형태로 활성화 가스를 공급한다. 이것에 의해, 기판(SB) 표면의 소망한 위치에 활성화 가스가 공급되고, 흡착한 원료 가스와 활성화 가스가 반응해서 단분자층 성막이 형성된다.
측방 급기부 및 중앙 급기부는, 원료 가스와 활성화 가스를 반복해서 공급하는 것에 의해, 소망한 막 두께까지 성막한다. 측방 급기부 및 중앙 급기부의 공급 비율 등은, 균일, 센터 높이, 에지 높이 등의 성막 분포를 실현하기 위해서 변경할 수 있다.
이상, 본 실시형태에 관한 급배기 구조체에 있어서는, 상하 방향 또한 둘레 방향으로 배열된 복수의 제 1 급기구(20a 내지 20g, 21a 내지 21g)로부터 챔버 본체(12)의 축선(M1)을 향해서 원료 가스가 급기된다. 급기된 원료 가스는 기판 탑재면(17a)에 탑재된 기판(SB)에 둘레 방향으로부터 공급되고, 기판 탑재면(17a)의 중앙의 상방에 위치하는 배기구(40)로부터 배기된다. 이 때문에, 원료 농도의 분포는, 기판 탑재면(17a)의 중앙으로부터 단부를 향해서 농도가 커지도록 경사지는 분포로 제어된다.
또한, 제 1 급기구(20a 내지 20e, 21a 내지 21e)로부터 급기된 원료 가스는 챔버 본체(12)의 내부 상면의 경사면(16b)에 접촉되고, 경사면(16b)에 따라서 유통한다. 경사면(16b)은 내부 측면(15a)으로부터 축선(M1)으로 향할수록 내부 상면과 내부 바닥면(14a)과의 사이의 거리가 좁아지도록 경사지고 있다. 이것에 의해, 원료 가스가 도달하기 어려운 기판 탑재면(17a)의 중앙으로 향해서, 원료 가스를 공급할 수 있다. 예를 들면, 경사면(16b)의 경사를 크게 할수록, 기판의 중앙에 공급되는 원료의 농도를 크게 할 수 있다. 즉, 챔버 본체(12)의 둘레 방향에서 원료 가스를 급기해서 중앙의 상부로부터 배기하는 구성과, 챔버 본체(12)의 내부 상면이 경사면(16b)을 갖는 구성을 조합하는 것에 의해, 기판(SB)에 공급되는 원료 농도의 분포를, 에지측이 진해지도록 제어하거나 전면적으로 균일이 되도록 제어하거나 할 수 있다. 예를 들면, 경사면(16b)을 향해서 급기되는 가스 유량을 조정하는 것에 의해, 기판(SB)의 에지측의 원료 농도가 중앙의 원료 농도보다 크게 하거나, 기판(SB)의 중앙으로부터 에지에 이르는 전면을 균일한 원료 농도로 하거나 할 수 있다. 이와 같이, 이 급배기 구조체에 의하면, 기판(SB)상에 공급되는 원료 농도의 분포를 제어할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 급배기 구조체에 의하면, 경사면(16b)이 기판 탑재면(17a)의 단부(17b)에 대응하는 위치(16d)로부터 배기구(40)에 이르기까지 경사지고 있기 때문에, 기판(SB)과 경사면(16b)이 대향하는 구성으로 할 수 있다. 이와 같이, 기판 탑재면(17a)의 상방에 경사면(16b)이 존재하는 것에 의해, 기판 탑재면(17a)의 중앙으로 향해서, 원료 가스를 공급할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 급배기 구조체에 의하면, 복수의 제 1 급기구(20a 내지 20g, 21a 내지 21g) 중 제 1 급기구(20a 내지 20e, 21a 내지 21e)는 경사면(16b)을 향해서 원료 가스를 급기하도록 배치되어 있기 때문에, 원료 가스를 경사면(16b)에 접촉해서 경사면(16b)에 따라서 유통시킬 수 있다. 이것에 의해, 원료 가스가 도달하기 어려운 기판 탑재면(17a)의 중앙으로 향해서, 원료 가스를 공급할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 급배기 구조체에 의하면, 중앙 급기부(33)를 구비하고 있기 때문에, 둘레 방향으로부터 공급된 원료 가스가 도달하기 어려운 기판 탑재면(17a)의 중앙으로 향해서, 원료 가스를 공급할 수 있다. 따라서, 이 구성에 의하면, 기판(SB)상에 공급되는 원료 농도의 분포를 중앙측이 진해지도록 제어할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 급배기 구조체에 의하면, 배기구(40)가 제 2 급기구(32)의 주위에 형성된다. 이 때문에, 제 2 급기구(32)가 배기구(40)의 주위에 설치되는 경우와 비교해서, 원료 가스를 기판(SB)의 중앙에 공급하기 쉬운 구성으로 할 수 있다. 또한, 이 경우, 배기구(40)가 중심에 위치하는 경우와 비교해서, 배기에 의한 농도 분포의 저하의 정도를 완화할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관한 급배기 구조체에 의하면, 제 2 급기구의 하단부는 내부 상면보다 하방으로 돌출되어 있기 때문에, 제 2 급기구(32)로부터 공급된 원료 가스가 기판(SB)의 중앙에 공급되기 전에 배기되는 것을 회피할 수 있다.
이상, 실시형태에 대해 설명했지만, 본 개시에 관한 급배기 구조체는 상술한 실시형태로 한정되는 일이 없이 여러 가지의 변형 태양을 구성 가능하다.
[변형예]
상기 실시형태에서는, 열 처리에 의한 성막 장치(10)를 설명했지만, 본 개시에 관한 성막 장치는 플라스마 처리 장치여도 좋다. 이 경우, 하부 인가 또는 상부 인가 중 어느 쪽의 경우여도 좋고, 또한 스테이지(17)에 정전 척이 설치되어 있어도 좋다.
내부 상면은 상면 단부(16a)를 갖고 있지 않고, 경사면(16b) 및 중앙부(16c)만을 구비해도 좋다. 이 경우, 경사면(16b)은 내부 측면(15a)으로부터 배기구(40)에 이르기까지 연속해서 경사진다. 또한, 상면 단부(16a)가 적어도 10㎜ 정도인 경우, 기판의 단부에 안정된 가스의 흐름을 제공할 수 있다.
또한, 경사면(16b)은 계단 형상이라도 좋다. 또한, 실시형태에 게재했던 대로, 경사면(16b)이 매끄럽게 경사지고 있는 경우, 일부의 원료 가스는 경사면(16b)에 따라서 유통하기 때문에, 계단 형상으로 경사지고 있는 경우에 비해, 기판상에 공급되는 원료의 농도 분포를 매끄럽게 할 수 있다.
중앙부(16c)는 평탄한 필요는 없고, 중앙으로 향해서 경사지고 있어도 좋다. 또한, 중앙 급기부(33)는 필수 구성이 아니고, 필요에 따라서 마련하면 좋다.
가스 공급 기구는 복수의 가스 공급 기구로 구성될 필요는 없고, 적어도 하나의 가스 공급 기구(적어도 하나의 제 1 급기구)라도 좋다.
제 1 급기구의 출구의 형상은 원형으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 제 1 급기구의 출구는 슬릿 형상으로 구성되어 있어도 좋다. 도 4는 변형예에 관한 급배기 구조체의 측방 급기부를 설명하는 도면이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 측방 급기부의 제 1 급기구(20a 내지 20g)의 출구는 원주 방향 전체에 걸치는 슬릿으로 구성되고, 상하 방향으로 배열되어 있다. 제 1 급기구의 출구가 슬릿으로 구성되는 경우, 원주 방향으로 대칭인 가스 공급을 실현할 수 있다. 또한, 제 1 급기구의 출구의 형상은 사각형이어도 좋다. 예를 들면, 장치 구성상, 제 1 급기구의 출구를 원주 방향 전체에 걸치는 슬릿으로 구성하는 것이 곤란한 경우 등은, 원주 방향으로 기다란 장방형을 둘레 방향으로 형성하는 것에 의해, 슬릿에 유사한 형상으로 할 수 있다.
성막 장치(10)는 스테이지(17)를 구비하지 않아도 좋다. 이 경우, 챔버 본체(12)의 내부 바닥면의 소정 영역이 기판 탑재면(17a)이 된다.
[실시예]
이하, 발명자가 행한 실시예에 대해 설명한다.
(경사면에 의한 농도 분포 제어성의 확인)
경사면(16b)에 의해서 농도 분포를 제어할 수 있는지 아닌지를 시뮬레이션에 의해 검증했다. 도 5는 가스 농도 분포의 시뮬레이션을 실시한 급배기 구조체이다. 도 5의 (A)에 도시되는 급배기 구조체는 내부 상면이 플랫이며 경사면을 가지지 않는 급배기 구조체이다. 내부 상면의 상면 단부로부터 내부 바닥면까지의 거리는 6㎜이며, 내부 상면의 중앙부로부터 내부 바닥면까지의 거리도 6㎜이다. 측부에는, 상하에 2개의 제 1 급기구(20a, 20b)를 둘레 방향으로 배치했다. 상측의 제 1 급기구(20a)로부터 제 1 가스를 공급하고, 하측의 제 1 급기구(20b)로부터 캐리어 가스를 공급했다. 캐리어 가스는 압출 흐름을 형성하기 위해서 상시 공급했다. 제 1 가스는 캐리어 가스에 추가하는 형태로 공급했다. 그리고, 반경 155㎜의 기판에 대한 제 1 가스의 농도 분포를 시뮬레이션했다.
도 5의 (B)에 도시되는 급배기 구조체는 내부 상면에 경사면(16b)을 갖는 급배기 구조체이다. 내부 상면의 상면 단부로부터 내부 바닥면까지의 거리는 12㎜이며, 내부 상면의 중앙부로부터 내부 바닥면까지의 거리는 6㎜이다. 측부에는, 상하에 4개의 제 1 급기구(20a 내지 20d)를 둘레 방향으로 배치했다. 상측의 제 1 급기구(20a)로부터 제 1 가스를 공급하고, 나머지의 제 1 급기구(20b 내지 20d)로부터 캐리어 가스를 공급했다. 캐리어 가스는 압출 흐름을 형성하기 위해서 상시 공급했다. 제 1 가스는 캐리어 가스에 추가하는 형태로 공급했다. 그리고, 반경 155㎜의 기판에 대한 제 1 가스의 농도 분포를 시뮬레이션했다.
도 5의 (C)에 도시되는 급배기 구조체는 내부 상면에 경사면(16b)을 갖는 급배기 구조체이다. 내부 상면의 상면 단부로부터 내부 바닥면까지의 거리는 18㎜이며, 내부 상면의 중앙부로부터 내부 바닥면까지의 거리는 6㎜이다. 측부에는, 상하에 7개의 제 1 급기구(20a 내지 20g)를 둘레 방향으로 배치했다. 상측의 제 1 급기구(20a)로부터 제 1 가스를 공급하고, 나머지의 제 1 급기구(20b 내지 20g)로부터 캐리어 가스를 공급했다. 캐리어 가스는 압출 흐름을 형성하기 위해서 상시 공급했다. 제 1 가스는 캐리어 가스에 추가하는 형태로 공급했다. 그리고, 반경 155㎜의 기판에 대한 제 1 가스의 농도 분포를 시뮬레이션했다.
도 5의 (D)에 도시되는 급배기 구조체는 내부 상면에 경사면(16b)을 갖는 급배기 구조체이다. 내부 상면의 상면 단부로부터 내부 바닥면까지의 거리는 36㎜이며, 내부 상면의 중앙부로부터 내부 바닥면까지의 거리는 6㎜이다. 측부에는, 상하에 14개의 제 1 급기구(20a 내지 20n)를 둘레 방향으로 배치했다. 상측의 제 1 급기구(20a)로부터 제 1 가스를 공급하고, 나머지의 제 1 급기구(20b 내지 20n)로부터 캐리어 가스를 공급했다. 캐리어 가스는 압출 흐름을 형성하기 위해서 상시 공급했다. 제 1 가스는 캐리어 가스에 추가하는 형태로 공급했다. 그리고, 반경 155㎜의 기판에 대한 제 1 가스의 농도 분포를 시뮬레이션했다.
도 6은 가스 농도 분포의 시뮬레이션 결과이다. 도 6의 (A)의 그래프는 횡축이 기판 반경, 종축이 가스 농도이다. 가스 농도는 캐리어 가스를 포함한 전체 가스에 포함되는 제 1 가스의 농도이다. 도 6의 (A)의 그래프에 도시하는 바와 같이, 내부 상면의 상면 단부로부터 내부 바닥면까지의 거리가 6㎜의 경우, 가스 농도의 피크는 기판 반경이 125㎜ 전후의 위치에 있다. 한편, 내부 상면의 상면 단부로부터 내부 바닥면까지의 거리가 12㎜ 내지 36㎜의 경우, 가스 농도의 피크는 기판 반경이 25㎜ 내지 30㎜ 전후의 위치에 있다. 도 6의 (B)의 그래프는 도 6의 (A)의 그래프에 있어서의 가스 농도의 최대값을 1로 해서 규격화한 그래프이다. 도 6의 (A) 및 (B)에 도시하는 바와 같이, 내부 상면의 외주부로부터 내부 바닥면까지의 거리가, 내부 상면의 중앙부로부터 내부 바닥면까지의 거리의 2배 이상인 경우(도 6 중의 12㎜ 내지 36㎜)에는, 가스 농도의 피크를 기판의 중앙에 출현시킬 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 경사면(16b)의 경사를 크게 할수록, 기판의 중앙에 공급되는 원료의 농도를 크게 할 수 있는 것이 확인되었다. 즉, 경사면(16b)에 의해서 농도 분포를 제어할 수 있는 것이 확인되었다.
10: 성막 장치
12: 챔버 본체
16b: 경사면
17a: 기판 탑재면
20a 내지 20g, 21a 내지 21g: 제 1 급기구
30, 31: 측방 급기부
32: 제 2 급기구
33: 중앙 급기부
40: 배기구(배기부)
41: 배기 유로(배기부)
42: 배기 펌프(배기부)

Claims (8)

  1. 내부 상면의 중앙부에 대향하는 위치에 기판 탑재면을 갖는 챔버 내에, 원료 가스를 급배기하는 급배기 구조체에 있어서,
    상기 챔버의 내부 측면에 있어서 상하 방향 및 둘레 방향으로 배열된 복수의 제 1 급기구를 구비하고, 상기 복수의 제 1 급기구로부터 상기 챔버의 중심 축선을 향해서 상기 원료 가스를 급기하는 측방 급기부와,
    상기 챔버의 상기 내부 상면의 상기 중앙부에 형성된 배기구를 구비하고, 상기 원료 가스를 배기하는 배기부를 포함하며,
    상기 내부 상면은, 상기 내부 측면으로부터 상기 중심 축선으로 향할수록 상기 내부 상면과 내부 바닥면과의 사이의 거리가 좁아지도록 경사지는 경사면을 구비하는
    급배기 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기구로부터 상기 중심 축선까지의 거리는 상기 배기구로부터 상기 내부 측면까지의 거리보다 짧은
    급배기 구조체.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 경사면은, 상기 기판 탑재면의 단부에 대응하는 위치로부터 상기 배기구에 이르기까지 경사져 있는
    급배기 구조체.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기판 탑재면의 단부로부터 상기 내부 상면까지의 거리는 상기 기판 탑재면으로부터 상기 배기구까지의 거리의 2배 이상인
    급배기 구조체.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 제 1 급기구 중 적어도 하나의 제 1 급기구는 상기 경사면으로 향해서 상기 원료 가스를 급기하도록 배치되어 있는
    급배기 구조체.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 내부 상면의 상기 중앙부의 상기 중심 축선상에 형성된 제 2 급기구를 구비하고, 상기 제 2 급기구로부터 상기 기판 탑재면으로 향해서 상기 원료 가스를 급기하는 중앙 급기부를 더 구비하는
    급배기 구조체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배기구는 상기 제 2 급기구의 주위에 형성되는
    급배기 구조체.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 급기구의 하단부는 상기 내부 상면보다 하방으로 돌출되어 있는
    급배기 구조체.
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