WO2024128099A1 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

成膜装置及び成膜方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024128099A1
WO2024128099A1 PCT/JP2023/043694 JP2023043694W WO2024128099A1 WO 2024128099 A1 WO2024128099 A1 WO 2024128099A1 JP 2023043694 W JP2023043694 W JP 2023043694W WO 2024128099 A1 WO2024128099 A1 WO 2024128099A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
film formation
shower head
gas
film
gas supply
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/043694
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
太一 門田
康 藤井
裕雄 川崎
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2022200209A external-priority patent/JP2024085610A/ja
Application filed by 東京エレクトロン株式会社 filed Critical 東京エレクトロン株式会社
Publication of WO2024128099A1 publication Critical patent/WO2024128099A1/ja

Links

Images

Definitions

  • This disclosure relates to a film forming apparatus and a film forming method.
  • Patent Document 1 describes a device for forming a film on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) that serves as a substrate.
  • the device supplies a source gas for film formation to a wafer placed in a processing vessel through an outlet of a shower head.
  • the shower head is provided at the bottom of a diffusion chamber for the source gas that is provided at the top of the processing vessel.
  • This disclosure provides a technology that suppresses the occurrence of problems caused by gas accumulating in gaps formed in a film-forming gas supply unit that includes a shower head.
  • the film forming apparatus of the present disclosure includes: a processing vessel for storing the substrate and having a vacuum atmosphere therein; a film formation gas supply unit including: a shower head having a plurality of outlet holes for supplying a film formation gas for forming a film on the substrate; and an upper member that forms a diffusion space for the film formation gas communicating with each of the outlet holes and is provided above the shower head in the processing vessel; a first annular seal member that surrounds the diffusion space in a plan view and is in close contact with the shower head and the upper member; a ring-shaped second seal member that surrounds the first seal member in a plan view and is in close contact with the shower head and the upper member; a gas exhaust path formed in the film forming gas supply part such that an upstream end thereof opens into a gap formed by the first seal member, the second seal member, the shower head, and the upper member, and a downstream end thereof opens into the processing vessel; Equipped with.
  • FIG. 1 is a vertical cross-sectional side view showing an embodiment of a film forming apparatus including a film forming gas supply unit according to the present disclosure.
  • FIG. 1 is a vertical sectional side view showing a first example of a conventional film formation gas supply unit.
  • FIG. 11 is a vertical sectional side view showing a second example of a conventional film formation gas supply unit.
  • 2 is a vertical cross-sectional side view showing one embodiment of a deposition gas supply unit of the present disclosure.
  • FIG. 4 is an enlarged vertical cross-sectional side view showing a part of a film forming gas supply unit.
  • FIG. 1 is a plan view showing a part of a deposition gas supply unit; 13 is a vertical cross-sectional side view showing a recess and a connection path forming member provided in a deposition gas supply unit; FIG. FIG. 4 is a perspective view showing an example of a connection path forming member.
  • 5 is a vertical sectional side view showing the operation of a film forming gas supply unit.
  • FIG. 5 is a vertical sectional side view showing the operation of a film forming gas supply unit.
  • FIG. 5 is a vertical sectional side view showing the operation of a film forming gas supply unit.
  • FIG. 5 is a vertical sectional side view showing the operation of a film forming gas supply unit.
  • FIG. 11 is a vertical sectional side view showing another example of a film forming gas supply unit according to the present disclosure.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic plan view of a shower head.
  • the present disclosure provides a film formation gas supply unit that supplies a film formation gas to a processing vessel having a vacuum atmosphere inside, and forms a film on a substrate, i.e., a wafer, stored in the processing vessel, by providing a gas exhaust path in the film formation gas supply unit.
  • a film formation gas supply unit Prior to describing the film formation gas supply unit of the present disclosure, the configuration of a conventional film formation gas supply unit will be described with reference to Figures 1 to 3.
  • Figure 1 shows a configuration example of a film formation apparatus 1 including the film formation gas supply unit 3 of the present disclosure, but since conventional film formation gas supply units 3A and 3B are also provided in the film formation apparatus 1 in place of the film formation gas supply unit 3, Figure 1 is also referred to.
  • the film formation gas supply units 3 (3A and 3B) are provided on the upper side of a processing vessel 2.
  • FIG. 2 shows a first example of a deposition gas supply unit 3A of a conventional configuration.
  • This deposition gas supply unit 3A includes a shower head 31 facing the wafer W, and an upper member 32 provided above the shower head 31.
  • the shower head 31 and the upper member 32 are made of metal.
  • the shower head 31 has a plurality of discharge holes 311 formed therein, and the upper member 32 is configured to form a deposition gas diffusion space 30 between the shower head 31 and the upper member 32, which is connected to each discharge hole 311.
  • the upper member 32 is composed of a flow path forming member 33 that forms the diffusion space 30 and has a flow path 331 for the deposition gas, and a top plate member 34 that is provided above the flow path forming member 33 and functions as a top plate for the processing vessel 2.
  • the top plate member 34 has a protruding portion 35 that protrudes downward outside the flow path forming member 33.
  • the outer periphery of the upper surface of the shower head 31 is provided so as to be connected to the lower surface of the protruding portion 35, and the shower head 31 and the protruding portion 35 are joined by screws 36 at multiple points in the circumferential direction. As a result, the shower head 31 is supported by the upper member 32.
  • the joint between the shower head 31 and the upper member 31 is located inside the processing vessel 2.
  • a ring-shaped first seal member 41 is provided so as to surround the diffusion space 30 in a plan view and to be in close contact with the shower head 31 and the upper member 32 (flow path forming member 33).
  • the first seal member 41 is provided to prevent gas from passing through the joint between the outside of the deposition gas supply unit 3A in the processing vessel and the diffusion space 30.
  • the shower head 31 and the upper member 32 are joined by the screw 36, but a small gap is formed at the joint. Therefore, during the film-forming process, the film-forming gas supplied into the processing vessel 2 may flow around the joint and form a film at that location, causing damage to the joint. Since the joint is formed by joining metal members with the screw 36, small physical scratches are formed by the torque when the screws are fastened, and the part where the scratches are formed may be damaged by the application of unexpected stress due to film formation at the joint.
  • an annular second seal member 42 is provided on the outside of the first seal member 41 so as to be in close contact with the shower head 31 and the upper member 32. More specifically, the second seal member 42 is provided between the peripheral edge of the shower head 31 and the protruding portion 35 that forms the peripheral edge of the upper member 32.
  • This second seal member 42 can prevent the film formation gas from flowing around to the joint between the shower head 31 and the upper member 32, which is located inside the second seal member 42, thereby solving the problem with the film formation gas supply unit 3A.
  • the disassembled components are assembled in the air to form the film formation gas supply unit 3B.
  • air remains in the gap 37 between the upper member 32 and the top plate member 34, and in the gap 38 between the first seal member 41 and the second seal member 42 at the joint between the shower head 31 and the upper member 32. It can be seen that the gaps 37 and 38 are connected, and a portion of the gap 38 in the radial direction extends upward, forming the gap 37.
  • the film-forming gas supply unit 3B containing the remaining air is attached to the processing vessel 2, and the processing vessel 2 is made into a vacuum atmosphere to process the wafer W.
  • the gaps 37, 38 are sealed from the outside of the film-forming gas supply unit 3B by the second seal member 42, it is difficult for the air to be discharged from the gaps 37, 38. Therefore, air remains in the gaps 37, 38 even after the start of the film-forming process, and there is a risk that a small amount of air may leak through the second seal member 42 and be released into the processing vessel 2 during the film-forming process. In that case, there is a concern that a reaction product (by-product) of the air and the film-forming gas may be mixed into the film on the wafer W, causing problems.
  • the film formation gas supply unit 3 of the present disclosure in order to solve the problems in the film formation gas supply units 3A and 3B of the conventional configuration, the film formation gas supply unit 3 is provided with a gas exhaust path 6.
  • a film formation apparatus 1 including this film formation gas supply unit 3 will be described with reference to Figures 1 and 4A to 6. Note that, among the components of the film formation gas supply unit 3, the same components as those described in the film formation gas supply units 3A and 3B are indicated by the same reference numerals as those used in the description of the film formation gas supply units 3A and 3B, and will be described in more detail.
  • the film forming apparatus 1 includes a processing vessel 2 that stores a wafer W and has a vacuum atmosphere therein, and the processing vessel 2 has, for example, a generally circular planar shape.
  • a transfer port 22 for transferring the wafer W between the processing vessel 2 and an external vacuum transfer chamber (not shown) is provided on the side of the processing vessel 2 and can be opened and closed by a gate valve 23.
  • the horizontal direction in FIG. 1 is defined as the X direction, the direction perpendicular to the paper surface as the Y direction, and the vertical direction as the Z direction.
  • An exhaust duct 24 having a rectangular cross section is provided above the loading/unloading port 22 so as to be stacked on the side wall 21 constituting the main body of the processing vessel 2.
  • the exhaust duct 24 has a slit-shaped opening 241 formed in the inner peripheral surface along the circumferential direction, and an exhaust port 25 formed in the outer wall surface.
  • An exhaust mechanism 26 including a vacuum pump, a pressure control valve, etc. is connected to the exhaust port 25 via an exhaust path 261, and the inside of the processing vessel 2 is set to a vacuum atmosphere.
  • a mounting table 5 on which a wafer W is placed is disposed inside the exhaust duct 24 in the processing chamber 2, and a heating unit 51 for heating the wafer W is embedded therein.
  • a lifting shaft 52 that penetrates the bottom surface of the processing vessel 2 and extends in the vertical direction is provided at the center of the bottom surface of the mounting table 5, and the lower end of the lifting shaft 52 is connected to a lifting mechanism 53 outside the processing vessel 2.
  • the lifting mechanism 53 includes a lifting plate 531 to which the lower end of the lifting shaft 52 is connected, a cylinder rod 532, and a motor 533, and a bellows 54 is used to connect the bottom surface of the processing vessel 2 and the lifting plate 531.
  • the mounting table 5 is configured to be freely raised and lowered in an airtight manner by the lifting mechanism 53 between a processing position (position shown in FIG. 1) where a film is formed on the wafer W and a transfer position below this processing position where the wafer W is transferred via the load/unload port 22. Further, below the mounting table 5 , a plurality of support pins 27 are provided which can be raised and lowered by a lifting mechanism 271 to support and lift the wafer W from the lower surface side when the wafer W is transferred.
  • the ceiling of the processing vessel 2 is configured as a film formation gas supply unit 3.
  • the film formation gas supply unit 3 includes the shower head 31 and the upper member 32.
  • the shower head 31 which is a horizontal plate-like member, is disposed so as to face the wafer W placed on the mounting table 5, and is configured, for example, in a circular shape in a plan view having a diameter larger than that of the wafer W.
  • a large number of discharge holes 311 for supplying a film formation gas toward the wafer W placed on the mounting table 5 are distributed in a region of the mounting table 5 facing the mounting region of the wafer W and are provided in the thickness direction of the shower head 31.
  • the upper member 32 is configured to form a diffusion space 30 for the deposition gas between the shower head 31 and the shower head 31, which is connected to each of the discharge holes 311.
  • the diffusion space 30 is a flat space that is circular in plan view.
  • the upper member 32 is composed of a flow path forming member 33 and a top plate member 34.
  • the top plate member 34 is provided to connect, for example, the upper surface of the flow path forming member 33 and the upper surface of the exhaust duct 24 across and has an annular protrusion 35 that protrudes downward between the flow path forming member 33 and the exhaust duct 24.
  • the flow path forming member 33 is provided surrounded by the protrusion 35.
  • the flow path forming member 33 is a circular block, and a recess is formed on the lower surface, which forms the diffusion space 30.
  • the outer periphery of the upper surface of the shower head 31 is arranged so as to come into contact with the underside of the protrusion 35 of the upper member 32, and as shown in FIG. 4A, the shower head 31 and the protrusion 35 are joined by screws 36. Although only one screw 36 is shown in FIG. 4A, multiple screws 36 are provided at intervals around the circumference of the shower head 31 and are screwed in at multiple locations. In addition, a gap 37 is formed between the outer periphery of the flow path forming member 33 and the inner periphery of the protrusion 35.
  • annular first seal member 41 is provided so as to surround the diffusion space 30 in a plan view and to be in close contact with the shower head 31 and the flow path forming member 33 of the upper member 32.
  • An annular second seal member 42 is provided so as to surround the first seal member 41 in a plan view and to be in close contact with the shower head 31 and the protruding portion 35 of the upper member 32.
  • a third seal member 43 is provided between the flow path forming member 33 and the top plate member 34 on the outer periphery of the flow path forming member 33 so as to be in close contact with these members. This prevents gas supplied from a gas introduction path 341 (described later) from leaking from between the flow path forming member 33 and the top plate member 34.
  • a fourth seal member 44 is also provided around the screw 36 to ensure airtightness of the screw hole from the outside.
  • the first to fourth seal members 41 to 44 are made of elastic ring-shaped members such as O-rings, and are made of resin, for example.
  • the O-rings that make up the seal members 41 to 43 are depicted between the members that come into close contact with each other, but in reality, as shown in Figure 4B, a groove 45 is formed in one of the members that come into close contact with each other, an O-ring 46 is placed in this groove 45, and the restoring force of the O-ring 46 is used to create an airtight seal between these members.
  • the film formation gas supply unit 3 includes a gas exhaust path 6.
  • the gas exhaust path 6 is formed so that its upstream end opens into a gap 38 formed by the first seal member 41, the second seal member 42, the shower head 31, and the upper member 32, and its downstream end opens into the processing vessel 2.
  • the gap 38 is a minute gap formed in the joint between the shower head 31 and the protruding portion 35 of the upper member 32, and may be referred to as a "junction gap 38.”
  • the gas exhaust path 6 in this example is formed in the shower head 31, and includes a downstream exhaust path 61 forming the downstream side of the gas exhaust path 6, and an upstream exhaust path 62 forming the upstream side. Note that in the gas exhaust path 6, the joint gap 38 side is defined as the upstream side, and the side to which gas flows due to exhaust from the processing vessel 2 is defined as the downstream side.
  • the upper surface of the shower head 31 is formed with a recess 7 that opens into the joint gap 38 and constitutes the upstream side of the gas exhaust path 6 together with the connection path forming member 8 described later. More specifically, the recess 7 is provided on the periphery of the shower head 31 so as to face the protrusion 35 of the upper side member 32, and is disposed in an area outside the area facing the wafer W in the shower head 31. As described later, a film is formed in the recess 7 by the film formation gas flowing backward through the gas exhaust path 6, but the film is formed outside the area facing the wafer W.
  • the change in the temperature distribution has no or only a small effect on the temperature distribution in the surface of the wafer W, which is preferable.
  • the recess 7 is provided locally in the circumferential direction of the shower head 3. Therefore, the position where the film is formed by the film formation gas flowing backward can be kept small, which is preferable because the effect on the temperature distribution in the surface of the wafer W described above can be more reliably suppressed.
  • the recess 7 in this example is rectangular in plan view and in side view, and has a horizontal bottom surface 71 and vertical side walls 72.
  • the downstream exhaust path 61 is formed so that its downstream end opens near the opening 241 of the exhaust duct 24 on the side of the shower head 31, extends along the lateral direction (X direction), and then bends upward, with its upstream end opening at the bottom surface 71 of the recess 7.
  • a metallic connection path forming member 8 is embedded inside the recess 7 so as to close the opening of the downstream exhaust path 61.
  • This connection path forming member 8 forms a localized narrowed portion in the gas exhaust path 6 and also forms a connection path for connecting the downstream exhaust path 61 and the joint gap 38.
  • the connection path forming member 8 in this example is formed in a rectangular column shape that is slightly smaller than the recessed portion 7.
  • the bottom surface 81 of the connection path forming member 8 forms a connection surface that contacts the bottom surface 71 of the recess 7, and this bottom surface 81 is provided with a minute groove 83 extending along the horizontal direction (X direction).
  • the groove 83 is configured to have a triangular cross-sectional shape, and when the connection path forming member 8 is embedded in the recess 7, a flow path is formed between the groove 83 and the bottom surface 71 of the recess 7.
  • the vertical cross-sectional shape of the groove 83 is preferably triangular in this way because it reduces the conductance of the flow path and more reliably suppresses the inflow of the film formation gas into the joint gap 38, which will be described later, but the cross-sectional shape is arbitrary and may be, for example, a square.
  • the flow path formed by this groove 83 extends horizontally in the horizontal direction (X direction), is connected to the downstream exhaust path 61 at approximately the center of its length, and both ends of the flow path are connected to the upstream exhaust path 62, respectively. Therefore, the flow path formed by the groove 83 functions as a connection path for connecting the downstream exhaust path 61 and the joint gap 38 via the upstream exhaust path 62.
  • the cross-sectional area of the flow path formed by the groove 83 is smaller than the cross-sectional areas of the upstream exhaust passage 62 and the downstream exhaust passage 61, for example, 1/2 or less. Therefore, the flow path formed by the groove 83 is configured as a narrowed portion 63 that narrows the gas exhaust passage 6 midway.
  • the upstream exhaust passage 62 is formed by the side wall 82 of the connection passage forming member 8 and the side wall 72 of the recess 7, and has an angular frame shape in cross section, so its cross-sectional area is the area of the angular frame.
  • the flow path diameter of the downstream exhaust passage 61 is, for example, 1 to 3 mm, and the flow path diameter of the narrowed portion 63 is, for example, 0.1 to 0.5 mm.
  • the cross section of the flow path of the downstream exhaust passage 61 is circular, but as described above, the cross section of the flow path of the narrowed portion 63 (cross section of the groove 83) is triangular or rectangular, not circular.
  • the flow path diameter of the narrowed portion 63 here refers to the flow path diameter (diameter of the flow path) when the triangular or rectangular cross section of the flow path is deformed into a circle with the same area.
  • the gas discharge channel 6 is configured by connecting the downstream discharge channel 61, the narrowed portion 63, and the upstream discharge channel 62. Therefore, when the gas discharge channel 6 is viewed from the downstream end, the upstream end of the downstream discharge channel 61 is connected to the narrowed portion 63, so that the flow path is narrowed and bent laterally, and further the flow path is bent vertically to become the upstream discharge channel 62, which is connected to the joint gap 38. Moreover, if the length L1 (length of the narrowed portion 63) of the connection path forming member 8 in the X direction is too long, there is a possibility that the exhaust of the atmosphere from the gaps 37 and 38 described later may be hindered.
  • the length L1 is, for example, 1 mm to 100 mm.
  • the length L2 of the connection path forming member 8 in the Y direction is, for example, 100 mm or less, and the length L3 in the Z direction is, for example, 20 mm or less.
  • the flow path diameter and the size of the connection path forming member 8 given here are the sizes when the film forming gas supply unit 3 is placed in an environment of room temperature (15°C to 30°C).
  • the upper surface of the connection path forming member 8 is shown in each figure as being in contact with the protruding portion 35 of the upper side member 32, it is not necessary to be in contact with it in this way, and it may be separated from it.
  • a heating unit 39 is disposed in the upper member 32 , for example, between the flow path forming member 33 and the top plate member 34 so as to face the diffusion space 30 . Furthermore, a gas supply path 91 for introducing a film formation gas is connected to the upper side member 32, and a gas inlet path 341 is formed in the top plate member 34. Also, a gas flow path 331 is formed in the flow path forming member 33, the upstream side of which is connected to the gas inlet path 341, and the downstream side of which is branched and connected to the diffusion space 30. The film formation gas supplied from the gas supply system 9 to the film formation gas supply unit 3 through the gas supply path 91 reaches the diffusion space 30 through the gas inlet path 341 and the gas flow path 331, and is discharged from each discharge hole 311 toward the mounting table 5.
  • the film forming apparatus 1 shows a gas supply system 9 including a plurality of gas supply sources 92 and a gas supply path 91 whose upstream side branches into a plurality of paths.
  • the gas supply system 9 will be described below with reference to an example in which a titanium nitride film (TiN film) is formed on a wafer W.
  • the film forming apparatus 1 is configured to alternately supply two types of gases as film forming gases to a processing chamber 2 and form a TiN film by an ALD (Atomic Layer Deposition) method.
  • ALD Atomic Layer Deposition
  • a source gas containing titanium (Ti), such as titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas, and a reactive gas containing nitrogen (N), such as ammonia (NH 3 ) gas, can be used.
  • the gas supply source 92 includes a source of raw material gas and a source of reactive gas, each of which is connected to the deposition gas supply unit 3 via a gas supply line 91.
  • Each gas supply line 91 is provided with a flow control unit 93 including a valve for cutting off the supply of gas and a flow rate adjustment unit for adjusting the amount of gas supplied, and a gas storage tank (not shown).
  • the TiCl4 gas and the NH3 gas are temporarily stored in a storage tank and pressurized to a predetermined pressure, and then supplied into the processing vessel 2.
  • the gas supply source 92 also includes a replacement gas supply source and a cleaning gas supply source, and each supply source is connected to the deposition gas supply unit 3 via a gas supply path 91.
  • As the replacement gas an inert gas such as nitrogen gas ( N2 gas) or argon gas (Ar gas) can be used, and as the cleaning gas, for example, NF3 gas can be used.
  • the film forming apparatus 1 is equipped with a control unit 100 that controls the operation of each component of the film forming apparatus 1.
  • the control unit 100 is, for example, a computer equipped with a CPU and a storage unit (not shown), and the storage unit stores a program that includes a group of steps (commands) for the control required to form a TiN film, which will be described later.
  • the program is stored on a storage medium, such as a hard disk, compact disc, magnetic optical disc, memory card, non-volatile memory, etc., and is installed from there into the computer.
  • the maintenance includes a process of disassembling and reassembling the film formation gas supply unit 3 in the air atmosphere.
  • the air is present in the gap 37, the first seal member 41, the second seal member 42, the joint gap 38 formed by the shower head 31 and the upper member 32, and the gas exhaust path 6.
  • the inside of the processing vessel 2 is depressurized to a vacuum atmosphere to remove residual water and other foreign matter.
  • the heating section 39 of the film formation gas supply section 3 is heated to a predetermined set temperature, for example 170°C, and the heating section 51 of the mounting table 4 is heated to a predetermined set temperature, for example 400°C, so that the wafer W can be received into the processing vessel 2 and processed.
  • the temperature of the deposition gas supply unit 3 rises due to the heat conduction from the heating unit 39 and the radiant heat from the heating unit 51 caused by the temperature rise of the heating units 39 and 51, and the temperature of the air in the gaps 37 and 38 also rises, increasing the diffusivity of the air. Since the processing vessel 2 has been evacuated, the air with increased diffusivity passes through the narrowed portion 63 of the gas exhaust path 6, as shown by the dashed line in Figure 7A, and flows out of the shower head 3, and is exhausted toward the exhaust duct 24.
  • the heating unit 39 of the film formation gas supply unit 3 and the heating unit 51 of the mounting table 4 reach their respective set temperatures, the pressure inside the processing vessel 2 is set to a predetermined vacuum pressure, and the mounting table 5 is lowered to the transfer position, the wafer W is stored in the processing vessel 2 by a cooperative operation of an external transfer mechanism (not shown) and the support pins 27. Then, the wafer W is placed on the mounting table 5 heated to the film formation temperature (set temperature) by the heating unit 51, and the mounting table 5 is moved to the processing position. Next, a process of forming a film is carried out by supplying a film forming gas from the film forming gas supply unit 3 to the surface of the wafer W heated to the film forming temperature.
  • the film forming gas ( TiCl4 gas, NH3 gas) and the gas for replacing the atmosphere in the processing vessel 2 ( N2 gas) are repeatedly supplied in the order of TiCl4 gas ⁇ N2 gas ⁇ NH3 gas ⁇ N2 gas.
  • the supply time of the film forming gas, TiCl4 gas and NH3 gas is, for example, 5 seconds or less.
  • the two types of film formation gases adsorbed on the wafer W react with each other to form molecular layers of TiN, and these molecular layers are stacked to form a titanium nitride film (TiN film).
  • TiN film titanium nitride film
  • the downstream end of the downstream exhaust path 61 is open inside the processing vessel 2, so the film formation gas may flow back into the downstream exhaust path 61 and enter it.
  • the upstream end of the downstream exhaust path 61 is connected to the narrowed portion 63.
  • connection path connection path
  • the flow direction of the downstream exhaust path 61 and the flow direction of the narrowed portion 63 are different from each other, and this connection portion is a curved flow path. In this way, the flow path in the gas exhaust path 6 is narrowed at the narrowed portion 63, and the gas flow direction changes, so that the film formation gas has difficulty flowing through the narrowed portion 63.
  • the flow of the film formation gas is restricted upstream by the narrowed portion 63 formed by the connection path forming member 8, making it difficult for the film formation gas to reach the upstream exhaust path 62, and the intrusion of the film formation gas into the upstream exhaust path 62 is suppressed.
  • the supply time of the film formation gases TiCl4 gas and NH3 gas is extremely short, so that the film formation gas remains in the narrowed portion 63, and the intrusion of the film formation gas upstream of the narrowed portion 63 can be further prevented.
  • the film formation gas remains in the narrowed portion 63, and as shown in FIG. 8A, a film 90 is deposited in the narrowed portion 63, but the film formation is limited to that area.
  • the film formation further narrows the flow path at the narrowed portion 63, so that the intrusion of the film formation gas upstream of the narrowed portion 63 is further suppressed.
  • the film formation gas does not reach the joint between the shower head 31 and the upper member 32, and film formation at the joint can be suppressed.
  • cleaning is performed after the TiN film formation process is performed on the multiple wafers W in the film formation apparatus 1.
  • This cleaning is performed, for example, by evacuating the inside of the processing vessel 2 to a vacuum by the exhaust mechanism 26 via the exhaust duct 24, heating by the heating units 39 and 51, and supplying NF3 gas, which is a cleaning gas, from the gas supply system 9 as shown by the solid line in FIG.
  • the cleaning gas is supplied into the processing vessel 2 via the film formation gas supply unit 3, and comes into contact with the film adhering to the inside of the processing vessel 2 to peel the film from the processing vessel 2.
  • the cleaning gas containing the peeled film is exhausted by the exhaust mechanism 26 and discharged to the outside via the exhaust duct 24.
  • the cleaning gas also enters the gas exhaust path 6 of the film formation gas supply unit 3 and comes into contact with the film 90 attached to the narrowed portion 63.
  • the film 90 is peeled off from the narrowed portion 63, and the cleaning gas containing the peeled film 90 is discharged and removed via the gas exhaust path 6, as shown by the thick line in Fig. 8B.
  • the film forming gas supply unit 3 is provided with a gas exhaust path 6, so that the gaps 37, 38 formed by the first sealing member 41, the second sealing member 42, the shower head 31 and the upper member 32 can be exhausted via the gas exhaust path 6.
  • this allows the air to be discharged before the film formation process even if air remains in the film formation gas supply unit 3, and thus makes it possible to suppress a reaction between the air and the film formation gas during the film formation process. From another perspective, this means that the time required for evacuation to discharge the air before starting the film formation process is shortened, thereby making it possible to increase the processing efficiency of the device.
  • the gas exhaust path 6 with a localized narrowed portion 63, the intrusion of the film-forming gas into the joint between the shower head 31 and the upper member 32 is suppressed, and film formation at the joint can be prevented.
  • the occurrence of scratches at the joint which has been an issue due to film formation at the joint, can be suppressed, the risk of particles is reduced, and the thermal conduction at the joint is improved, so that the temperature change of the shower head 31 for each processing of a wafer W (and thus the change in processing temperature between wafers W) can be suppressed.
  • a film is formed at the narrowed portion 63, i.e., the joint between the shower head 31 and the connection path forming member 8.
  • the area where the film is formed is kept small. Therefore, the risk of particle generation and the temperature change of the shower head 31 described above are suppressed.
  • the upper side member 32 is significantly deteriorated due to film formation at the joint between the shower head 31 and the upper side member 32, the upper side member 32 must be replaced, but since the upper side member 32 constitutes the top plate of the processing vessel 2, the upper side member 32 is relatively large. Therefore, the replacement work and cost are large.
  • the connection path forming member 8 is significantly deteriorated due to film formation at the joint between the shower head 31 and the connection path forming member 8 in the film forming gas supply unit 3, it is sufficient to replace the connection path forming member 8, which is a relatively small member, so that the replacement can be performed with low cost and simple work.
  • the configuration of the film forming gas supply unit 3 is advantageous in terms of maintenance of the device.
  • the narrowed portion 63 is formed by embedding the connection path forming member 8 having the groove 83 formed therein into the recess 7, so that the narrowed portion 63 can be formed by a simple method.
  • the film formation gas supply unit 3C may be configured to have only a gas exhaust path 60.
  • the gas exhaust path 60 is formed so that its upstream end opens into the gap 38 formed by the first seal member 41, the second seal member 42, the shower head 31, and the upper member 32, and its downstream end opens into the processing vessel 2.
  • the gas exhaust path 60 in this example is formed to have a flow path diameter of, for example, 1 to 5 mm.
  • the other configurations of the film formation gas supply unit 3C are the same as those of the film formation gas supply unit 3.
  • the narrowed portion 63 is not provided in the gas exhaust path 60, but the gap 38 can be exhausted through the gas exhaust path 60. Therefore, the air that has entered the deposition gas supply unit 3C during the manufacture or maintenance of the device can be exhausted and removed through the gas exhaust path 60. However, since the narrowed portion 63 is not provided, there is a risk that the film formation gas may flow into the gaps 37 and 38.
  • the configuration of the film formation gas supply unit 3 described with reference to FIG. 4B and the like is more preferable in that the inflow can be more reliably suppressed.
  • FIG. 10 is a cross-sectional plan view of the shower head 31. It is preferable that the gas exhaust path 60 is relatively long in order to prevent the inflow of the film formation gas into the gaps 37, 38. On the other hand, in order to avoid forming the gas exhaust path 60 in the region where the discharge holes 311 in the shower head 31 are formed (the region facing the wafer W), the gas exhaust path 60 is formed to extend in a direction inclined with respect to a straight line L0 connecting a point P1, which is the downstream end in a plan view, and the center P0 of the shower head 31, as shown in this figure. Note that the downstream exhaust path 61 of the film formation gas supply unit 3 can also be formed to extend in a direction inclined with respect to the straight line L0, similar to the gas exhaust path 60 shown in FIG. 10.
  • a minute groove may be formed on the bottom surface 71 of the recess 7 instead of the bottom surface 81 of the connection path forming member 8.
  • the positional relationship between the recess 7, the gas exhaust path 6, and the connection path forming member 8 is not limited to the above example.
  • the upstream end of the downstream exhaust path 61 of the gas exhaust path 6 may be opened on the side wall of the recess 7.
  • connection path forming member 8 is embedded in the recess 7 so as to contact the side wall of the recess 7 and block the opening of the downstream exhaust path, and a minute groove is formed vertically on the surface of the connection path forming member 8 that contacts the side wall of the recess 7.
  • the narrowed portion 63 extends vertically, one end of which opens into the gap of the joint, and one end of the narrowed portion 63 forms the upstream end of the gas exhaust path 6.
  • the narrowed portion may be provided by forming a groove on the side wall of the recess 7 instead of the connection path forming member 8.
  • the gas exhaust path 6 may be provided in the upper member 32 instead of in the shower head 31.
  • the recess 7 is provided on the underside of the upper member 32 so as to open into the gap between the shower head and the upper member 32.
  • the upstream end of the downstream exhaust path 61 opens into the recess 7, and the connection path forming member 8 is embedded so as to close this opening, and a minute groove is formed in either the connection path forming member 8 or the recess 7 to form a narrowed portion 63.
  • the shapes of the recess 7 and the connection path forming member 8 provided in one of the shower head 31 and the upper member 32 are not limited to the above configuration.
  • the narrowed portion 63 provided in the gas exhaust path 6 may be formed by locally narrowing the flow path itself constituting the gas exhaust path 6.
  • the flow path diameter of a part of the gas exhaust path 60 may be made smaller than the flow path diameter of the other parts.
  • the film formation process of the present disclosure is applicable to a film formation process in which a wafer is stored in a processing vessel set to a vacuum atmosphere, and a film formation gas is supplied to the wafer from a film formation gas supply unit to form a film.
  • the film formation process is not limited to ALD, and may be CVD (Chemical Vapor Deposition).
  • ALD Chemical Vapor Deposition
  • the film formation gas is discharged intermittently, and the time of each discharge is relatively short as shown in the example. Therefore, the inflow of the film formation gas from the narrowed portion 63 into the gaps 37 and 38 is more reliably suppressed.
  • the evaluation test was performed similarly when the deposition gas supply unit 3 (Example 1) was replaced with the deposition gas supply unit 3C (Example 2) shown in FIG. 9, the deposition gas supply unit 3A (Comparative Example 1) having the conventional configuration shown in FIG. 2, and the deposition gas supply unit 3B (Comparative Example 2) having the conventional configuration shown in FIG. 3.
  • the gas exhaust path 60 was formed so that the flow path diameter was 1 mm and the length of the flow path from the downstream end to the part bending upward (i.e., the length of the part extending in the horizontal direction) was 70 mm.
  • the deposition gas supply unit 3 of Example 1 is configured such that the gas exhaust path 60 of the deposition gas supply unit 3C is provided with a recess 7 and a connection path forming member 8 at the joint between the shower head 31 and the upper side member 32, and the flow path diameter of the narrowed part 63 is 0.1 mm.
  • the length of the flow path from the downstream end of the gas exhaust path 60 to the part bending upward is 70 mm, the same as in Example 2.
  • Example 2 In the film formation gas supply unit 3C of Example 2, no film formation residue was found on the back surface of the shower head 31, but a small amount of residue was found near the upstream end of the gas exhaust path 60 opening into the gap 38. This residue was visually different from the black film of Comparative Example 2, and therefore it is presumed that the film was formed by the film formation gas entering the gas exhaust path 60. However, since the amount of the confirmed residue was very small, it was recognized that the configuration of Example 2 was also effective in exhausting the air remaining in the film formation gas supply unit 3C and suppressing film formation at the joint between the shower head 31 and the upper member 32, as compared to the conventional configuration.
  • W semiconductor wafer 1; film forming apparatus 2; processing vessel 3; film forming gas supply unit 30; diffusion space 31; shower head 311; outlet hole 32; upper member 39; gap 41; first seal member 42; second seal member 6; gas exhaust path

Abstract

成膜装置は、基板を格納して、内部が真空雰囲気とされる処理容器の上部に、複数の吐出孔を備えるシャワーヘッドと、各吐出孔に連通する成膜ガスの拡散空間を形成する上方側部材と、からなる成膜ガス供給部が設けられる。成膜ガス供給部は、平面視で拡散空間を囲み、シャワーヘッドと上方側部材とに密着する環状の第１シール部材と、平面視で第１シール部材を囲み、シャワーヘッドと上方側部材とに密着する環状の第２シール部材と、を備えると共に、第１シール部材、第２シール部材、シャワーヘッド及び上方側部材により形成される隙間に上流端が開口すると共に下流端が処理容器内に開口するように形成されるガス排出路を備える。

Description

成膜装置及び成膜方法
　本開示は、成膜装置及び成膜方法に関する。
　半導体装置を製造するにあたり、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）に成膜する装置として、特許文献１には、処理容器内に配置されたウエハに対して、シャワーヘッドの吐出口を介して成膜用の原料ガスを供給する構成が記載されている。シャワーヘッドは、処理容器の上部に設けられた原料ガスの拡散室の下部に設けられている。
特開２０２０－１３２９４２号公報
　本開示は、シャワーヘッドを含む成膜ガス供給部に形成される隙間に溜まったガスによる不具合の発生を抑制する技術を提供する。
　本開示の成膜装置は、
　基板を格納して、内部が真空雰囲気とされる処理容器と、
　前記基板に成膜するための成膜ガスを供給する複数の吐出孔を備えるシャワーヘッドと、前記各吐出孔に連通する前記成膜ガスの拡散空間を形成し、前記処理容器内で前記シャワーヘッドの上方に設けられる上方側部材と、からなる成膜ガス供給部と、
　平面視で前記拡散空間を囲み、前記シャワーヘッドと前記上方側部材とに密着する環状の第１シール部材と、
　平面視で前記第１シール部材を囲み、前記シャワーヘッドと前記上方側部材とに密着する環状の第２シール部材と、
　前記第１シール部材、前記第２シール部材、前記シャワーヘッド及び前記上方側部材により形成される隙間に上流端が開口すると共に下流端が前記処理容器内に開口するように、前記成膜ガス供給部に形成されるガス排出路と、
　を備える。
　本開示によれば、シャワーヘッドを含む成膜ガス供給部に形成される隙間に溜まったガスによる不具合の発生を抑制することができる。
本開示の成膜ガス供給部を備えた成膜装置の一実施形態を示す縦断側面図である。 従来の成膜ガス供給部の第１の例を示す縦断側面図である。 従来の成膜ガス供給部の第２の例を示す縦断側面図である。 本開示の成膜ガス供給部の一実施形態を示す縦断側面図である。 成膜ガス供給部の一部を拡大して示す縦断側面図である。 成膜ガス供給部の一部を示す平面図である 成膜ガス供給部に設けられる凹部と接続路形成部材とを示す縦断側面図である。 接続路形成部材の一例を示す斜視図である。 成膜ガス供給部の作用を示す縦断側面図である。 成膜ガス供給部の作用を示す縦断側面図である。 成膜ガス供給部の作用を示す縦断側面図である。 成膜ガス供給部の作用を示す縦断側面図である。 本開示の成膜ガス供給部の他の例を示す縦断側面図である。 シャワーヘッドの概略平面図である。
＜成膜装置の概要と従来構成＞
　本開示は、内部が真空雰囲気とされる処理容器に、成膜ガス供給部から成膜ガスを供給して、処理容器内に格納された基板であるウエハに成膜するにあたり、成膜ガス供給部にガス排出路を設けたものである。　
　本開示の成膜ガス供給部の説明に先立ち、従来の成膜ガス供給部の構成について、図１～図３を参照して説明する。図１は、本開示の成膜ガス供給部３を備える成膜装置１の構成例を示しているが、従来の成膜ガス供給部３Ａ、３Ｂも、成膜ガス供給部３に代えて当該成膜装置１に設けられるものであるため、図１も参照している。図１に示すように、成膜装置１において、成膜ガス供給部３（３Ａ、３Ｂ）は、処理容器２の上部側に設けられる。
　図２は、従来構成の第１の例の成膜ガス供給部３Ａを示している。この成膜ガス供給部３Ａは、ウエハＷに対向するシャワーヘッド３１と、シャワーヘッド３１の上方に設けられた上方側部材３２と、を備えている。これらシャワーヘッド３１と上方側部材３２とは金属により構成されている。シャワーヘッド３１には、複数の吐出孔３１１が形成されており、上方側部材３２は、シャワーヘッド３１との間に、各吐出孔３１１に連通する成膜ガスの拡散空間３０を形成するように構成される。
　例えば上方側部材３２は、拡散空間３０を形成すると共に、成膜ガスの流路３３１を備えた流路形成部材３３と、この流路形成部材３３の上方に設けられ、処理容器２の天板として機能する天板部材３４と、から構成されている。天板部材３４は、流路形成部材３３の外方において、下方に突出する突出部３５を備えている。シャワーヘッド３１上面の外周側は、突出部３５の下面と接続されるように設けられ、シャワーヘッド３１と突出部３５とは、周方向の複数個所においてネジ３６により接合されている。それにより、シャワーヘッド３１は上方側部材３２により支持される。シャワーヘッド３１と上方側部材３１との接合部は、処理容器２内に位置している。また、平面視で拡散空間３０を囲み、シャワーヘッド３１と上方側部材３２（流路形成部材３３）とに密着するように環状の第１シール部材４１が設けられている。つまり、第１シール部材４１は、処理容器内における成膜ガス供給部３Ａの外側と、拡散空間３０との間で上記の接合部を介したガスの流通が防止されるように設けられている。
　このような成膜ガス供給部３Ａでは、シャワーヘッド３１と上方側部材３２（突出部３５）はネジ３６により接合されているものの、これらの接合部には微小な隙間が形成されている。このため、成膜処理において、処理容器２内に供給された成膜ガスが、前記接合部に回り込んで当該部位に成膜され、当該接合部にダメージを与えるおそれがある。前記接合部は金属製の部材同士をネジ３６により接合しているため、ネジ止めの際のトルクにより、物理的に微小な傷が形成されるが、当該接合部への成膜により、その傷が形成された箇所に予定しない応力が加わることで当該箇所がダメージを受ける場合があるからである。このため、時間の経過と共に、シャワーヘッド３１と上方側部材３２との接合状態が悪化することで、パーティクルが発生する懸念や、接合部における熱伝導の変化によるシャワーヘッド３１の温度変化（ひいてはウエハＷ間での処理温度の変化）を引き起こす懸念がある。
　そこで、図３において、従来構成の第２の例の成膜ガス供給部３Ｂを示すように、第１シール部材４１の外側に、シャワーヘッド３１と上方側部材３２とに密着するように、環状の第２シール部材４２を設けている。より具体的には、上方側部材３２の周縁部をなす突出部３５とシャワーヘッド３１の周縁部との間に、第２シール部材４２を設ける。この第２シール部材４２により、当該第２シール部材４２よりも内側におけるシャワーヘッド３１と上方側部材３２との接合部への成膜ガスの回り込みを抑制することができるので、成膜ガス供給部３Ａにおける課題を解決することができる。
　しかしながら、成膜装置１の製造時あるいはメンテナンスの終了後、分解された状態の各部材が大気雰囲気にて組み合わされることで成膜ガス供給部３Ｂが形成される。その成膜ガス供給部３Ｂの組み立て後において、成膜ガス供給部３Ｂでは上方側部材３２と天板部材３４との間の隙間３７や、シャワーヘッド３１と上方側部材３２の接合部における第１シール部材４１と第２シール部材４２との間の隙間３８に大気が残留する。なお、隙間３７、３８は連通し、隙間３８の径方向における一部が上方へと延出され、隙間３７を形成していると見ることができる。
　そのように大気が残留した成膜ガス供給部３Ｂが処理容器２に取り付けられ、ウエハＷを処理するために処理容器２内が真空雰囲気とされるが、第２シール部材４２によって当該隙間３７、３８は成膜ガス供給部３Ｂの外部に対してシールされているので、隙間３７、３８からは大気が排出され難い。そのため、成膜処理の開始後も大気が隙間３７、３８に残留し、当該成膜処理中に微量ながらも第２シール部材４２をリークして処理容器２内に放出されるおそれがある。その場合、当該大気と成膜ガスとの反応生成物（副生成物）がウエハＷの膜に混入するなどの不具合が生じてしまう懸念がある。
＜成膜装置１の構成＞
　以上のことから、本開示の成膜ガス供給部３では、従来構成の成膜ガス供給部３Ａ、３Ｂにおける課題の解決を図るために、成膜ガス供給部３にガス排出路６を設けている。この成膜ガス供給部３を備えた成膜装置１の一実施形態について、図１、図４Ａ～図６を参照して説明する。なお、成膜ガス供給部３の構成要素のうち、成膜ガス供給部３Ａ、３Ｂで述べたものと同じ構成要素については、成膜ガス供給部３Ａ、３Ｂの説明で用いた符号と同じ符号を用いて示し、より詳しく説明する。
　成膜装置１は、ウエハＷを格納して、内部が真空雰囲気とされる処理容器２を備えており、この処理容器２は例えば平面形状が概ね円形に構成されている。処理容器２の側面には、外部の図示しない真空搬送室との間でウエハＷの受け渡しを行うための搬入出口２２が、ゲートバルブ２３により開閉自在に設けられている。以降、図１中、横方向をＸ方向、紙面に対して垂直方向をＹ方向、縦方向をＺ方向として説明する。　
　搬入出口２２よりも上方には、縦断面形状が角型の排気ダクト２４が、処理容器２の本体を構成する側壁２１の上に積み重なるように設けられている。排気ダクト２４には、その内周面に、周方向に沿ったスリット状の開口部２４１、その外壁面に排気口２５が夫々形成されている。排気口２５には、排気路２６１を介して、真空ポンプや圧力調節バルブ等からなる排気機構２６が接続され、処理容器２内が真空雰囲気に設定される。
　処理容器２内の排気ダクト２４の内側の位置には、ウエハＷが載置される載置台５が配置され、その内部には、ウエハＷを加熱するための加熱部５１が埋設されている。　
　載置台５の下面中央には、処理容器２の底面を貫通し、上下方向に伸びる昇降軸５２が設けられ、昇降軸５２の下端は、処理容器２の外部において昇降機構５３に接続されている。昇降機構５３は、昇降軸５２の下端が接続される昇降板５３１と、シリンダロッド５３２と、モーター５３３とを備えており、処理容器２の底面と昇降板５３１との間は、ベローズ５４にて接続される。
　こうして、載置台５は、昇降機構５３により、ウエハＷへの成膜が行われる処理位置（図１に示す位置）と、この処理位置の下方であって、搬入出口２２を介してウエハＷの受け渡しを行う受け渡し位置との間で気密に昇降自在に構成される。　
　また、載置台５の下方には、ウエハＷの受け渡し時に、ウエハＷを下面側から支持して持ち上げる複数の支持ピン２７が、昇降機構２７１により昇降自在に設けられている。
＜成膜ガス供給部３＞
　処理容器２の天井部は、成膜ガス供給部３として構成されている。この成膜ガス供給部３は、既述のようにシャワーヘッド３１と上方側部材３２とを備えている。水平な板状部材であるシャワーヘッド３１は載置台５に載置されるウエハＷと対向するように配置され、例えばウエハＷよりも直径が大きい平面視円形状に構成されている。このシャワーヘッド３１において、載置台５におけるウエハＷの載置領域と対向する領域には、載置台５に載置されたウエハＷに向けて成膜ガスを供給する多数の吐出孔３１１が分散して、当該シャワーヘッド３１の厚さ方向に設けられている。
　上方側部材３２は、シャワーヘッド３１との間に、各吐出孔３１１に連通する成膜ガスの拡散空間３０を形成するように構成されている。この例の拡散空間３０は、平面視円形の扁平な空間である。既述のように、上方側部材３２は、流路形成部材３３と天板部材３４とから構成される。天板部材３４は、例えば流路形成部材３３の上面と排気ダクト２４の上面とに跨って、これらに接続するように設けられると共に、流路形成部材３３と排気ダクト２４の間において、下方に突出する環状の突出部３５を備えている。見方を変えれば、流路形成部材３３は突出部３５に囲まれて設けられている。流路形成部材３３は円形のブロックであり、下面には凹部が形成され、当該凹部が拡散空間３０を形成している。
　シャワーヘッド３１上面の外周側は、上方側部材３２の突出部３５の下面と接触するように設けられ、図４Ａに示すように、シャワーヘッド３１と突出部３５とはネジ３６により接合されている。図４Ａではネジ３６は１つのみを示しているが、シャワーヘッド３１の周方向に間隔を開けて、複数のネジ３６が設けられ、複数個所においてネジ止めされている。また、流路形成部材３３の外周面と突出部３５の内周面との間には隙間３７が形成されている。
　このようなシャワーヘッド３１と上方側部材３２の間には、図４Ａに示すように、環状の第１シール部材４１が、平面視で拡散空間３０を囲み、シャワーヘッド３１と上方側部材３２の流路形成部材３３とに密着するように設けられている。また、環状の第２シール部材４２が、平面視で第１シール部材４１を囲み、シャワーヘッド３１と上方側部材３２の突出部３５とに密着するように設けられている。さらに、この例では、流路形成部材３３と天板部材３４との間にも、流路形成部材３３の外周側において、第３シール部材４３がこれら部材に密着するように設けられる。これにより後述するガス導入路３４１から供給されるガスが、当該流路形成部材３３と天板部材３４との間から漏洩することが防止される。また、ネジ３６の周囲にも第４シール部材４４が設けられ、ネジ穴について、その外側に対する気密性を確保している。
　第１～第４シール部材４１～４４は、弾性を有する環状部材である例えばＯリングにより構成されており、例えば樹脂製である。図１や図４Ａ等には、シール部材４１～４３をなすＯリングは互いに密着する部材同士の間に描いているが、実際には、図４Ｂに例示するように、互いに密着する部材の一方に溝部４５を形成して、この溝部４５内にＯリング４６を配置し、Ｏリング４６の復元力を利用してこれら部材の間を気密にシールするように構成されている。
　図４Ａ及び図４Ｂに示すように、成膜ガス供給部３はガス排出路６を備えている。このガス排出路６は、第１シール部材４１、第２シール部材４２、シャワーヘッド３１及び上方側部材３２により形成される隙間３８に上流端が開口すると共に、下流端が処理容器２内に開口するように形成されている。前記隙間３８は、シャワーヘッド３１と上方側部材３２の突出部３５との接合部に形成される微小な隙間であり、「接合部隙間３８」と記載する場合もある。　
　この例のガス排出路６は、図４Ｂに示すように、シャワーヘッド３１に形成されており、ガス排出路６の下流側を形成する下流側排出路６１と、上流側を形成する上流側排出路６２と、を備えている。なお、ガス排出路６においては、接合部隙間３８側を上流側とし、処理容器２内の排気によってガスが向う側を下流側とする。
　シャワーヘッド３１の上面には接合部隙間３８に開口することで、後述の接続路形成部材８と共にガス排出路６の上流側を構成する凹部７が形成されている。より具体的には、凹部７は上方側部材３２の突出部３５に向うようにシャワーヘッド３１の周縁部に設けられており、シャワーヘッド３１において、ウエハＷに対向する領域の外側の領域に配置されている。後述するように、ガス排出路６を逆流する成膜ガスによって凹部７内には成膜がなされるが、ウエハＷに対向する領域の外側における成膜である。そのため、当該成膜によってシャワーヘッド３１の下面の温度分布が僅かに変化したとしても、当該温度分布の変化がウエハＷの面内の温度分布に与える影響は無いか、あるいは僅かであるため、好ましい。また凹部７は、シャワーヘッド３の周方向において局所的に設けられている。従って、上記の逆流する成膜ガスによって成膜される位置を小さく抑えることができるので、上記したウエハＷの面内の温度分布に与える影響について、より確実に抑えられるため好ましい。
　この例の凹部７は、図４Ｂ、図５に示すように、平面視四角形状且つ側面視四角形状に構成され、水平な底面７１と垂直な側壁７２とを備えている。そして、例えば下流側排出路６１は、その下流端がシャワーヘッド３１の側部において、排気ダクト２４の開口部２４１の近傍に開口すると共に、横方向（Ｘ方向）に沿って伸び、次いで上方側に屈曲して、その上流端が凹部７の底面７１に開口するように形成されている。
　凹部７の内部には、下流側排出路６１の開口を塞ぐように、金属製の接続路形成部材８が埋設されている。この接続路形成部材８は、ガス排出路６に局所的な狭窄部位を形成すると共に、下流側排出路６１と接合部隙間３８とを接続するための接続路を形成するものである。　
　この例の接続路形成部材８は、図４Ｂ、図５に示すように、凹部７よりも一回り小さい角柱形状に形成されている。これにより、接続路形成部材８が凹部７に埋設されたときに、接続路形成部材８の側壁８２が凹部７の側壁７２から離れて、側壁７２、８２同士の間に上流側排出路６２が形成される。
　接続路形成部材８の底面８１は、凹部７の底面７１に接する接続面をなし、この底面８１には、横方向（Ｘ方向）に沿って伸びる微小な溝８３が設けられている。この例では、図６Ａに示すように、溝８３は縦断面形状が三角形状に構成され、接続路形成部材８を凹部７に埋設したときに、溝８３と、凹部７の底面７１との間に流路が形成されるようになっている。なお、溝８３の縦断面形状についてはこのように三角であることで流路のコンダクタンスが小さくなり、後述する成膜ガスの接合部隙間３８への流入をより確実に抑制できるため好ましいが、この断面形状は任意であって例えば四角でもよい。この溝８３がなす流路は、横方向（Ｘ方向）に水平に伸び、その長さの略中央において下流側排出路６１に接続され、流路の両端は上流側排出路６２に夫々接続されている。従って、溝８３がなす流路は下流側排出路６１と、上流側排出路６２を介して接合部隙間３８とを接続するための接続路として機能する。
　溝８３がなす流路の断面積は、上流側排出路６２の断面積、下流側排出路６１の断面積よりも小さく、例えば１／２以下となるように形成されている。従って、当該溝８３がなす流路については、ガス排出路６を途中で狭窄させる狭窄部位６３として構成されている。上流側排出路６２は、接続路形成部材８の側壁８２と凹部７の側壁７２とがなすことで横断面視角枠状であるため、その断面積は当該角枠の面積である。なお、下流側排出路６１の流路径は、例えば１～３ｍｍ、狭窄部位６３の流路径は例えば０．１～０．５ｍｍである。下流側排出路６１の流路の断面は円形であるが、上記したように狭窄部位６３の流路の断面（溝８３の断面）は三角あるいは四角であって、円形ではない。ここでいう狭窄部位６３の流路径とは、その三角あるいは四角の流路の断面を、同じ面積を持つ円形に変形させたとした場合の流路径（流路の直径）である。
　このように、ガス排出路６は、下流側排出路６１、狭窄部位６３及び上流側排出路６２を接続して構成される。従って、ガス排出路６を下流端から見ると、下流側排出路６１の上流端が狭窄部位６３に接続されて、流路が狭窄すると共に横方向に屈曲し、さらに流路が縦方向に屈曲して上流側排出路６２となり、接合部隙間３８に接続されることになる。　
　また、接続路形成部材８のＸ方向の長さＬ１（狭窄部位６３の長さ）については、長すぎると後述する隙間３７、３８からの大気の排出に支障が出てしまうおそれが有る。短すぎると、後述する成膜ガスの隙間３７、３８への流入が起きてしまうおそれが有る。その観点から、長さＬ１は、例えば１ｍｍ～１００ｍｍとすることが好ましい。また、接続路形成部材８のＹ方向の長さＬ２は例えば１００ｍｍ以下、Ｚ方向の長さＬ３は例えば２０ｍｍ以下である。なお、ここで挙げた流路径や接続路形成部材８の大きさは、成膜ガス供給部３が常温（１５℃～３０℃）の環境に置かれた際の大きさである。また、各図では接続路形成部材８の上面は、上方側部材３２の突出部３５に接していように示しているが、そのように接する必要は無く、離れていてもよい。
　図１に戻って、説明を続けると、上方側部材３２には、例えば流路形成部材３３と天板部材３４との間に、拡散空間３０と対向するように加熱部３９が配設されている。　
　さらに、上方側部材３２には、成膜ガスを導入するためのガス供給路９１が接続されると共に、天板部材３４にはガス導入路３４１が形成されている。また、流路形成部材３３には、上流側がガス導入路３４１に接続されると共に、下流側が分岐して拡散空間３０に接続されるガス流路３３１が形成されている。ガス供給系９からガス供給路９１を介して成膜ガス供給部３に供給された成膜ガスは、ガス導入路３４１、ガス流路３３１を介して拡散空間３０に至り、各吐出孔３１１から載置台５に向けて吐出される。
　図１には、ガス供給系９として、複数のガスの供給源９２と上流側が複数に分岐するガス供給路９１とを纏めて示している。ガス供給系９について、ウエハＷに窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）を成膜する場合を例にして説明する。例えば成膜装置１は、成膜ガスとして、２種類のガスを交互に処理容器２に供給し、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法によりＴｉＮ膜を成膜するように構成される。成膜ガスとしては、チタン（Ｔｉ）を含む原料ガス例えば四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスと、窒素（Ｎ）を含む反応ガス例えばアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
　ガスの供給源９２は、原料ガスの供給源と、反応ガスの供給源と、を備えており、夫々ガス供給路９１を介して成膜ガス供給部３に接続されている。各ガス供給路９１には、ガスの給断を行うバルブやガス供給量の調整を行う流量調整部等を含む流量制御部９３や、図示しないガスの貯留タンクが設けられている。ＴｉＣｌ４ガス及びＮＨ３ガスは、例えば貯留タンクに一旦貯留されて所定の圧力に昇圧された後、処理容器２内に供給される。　
　また、ガス供給源９２は、置換ガスの供給源やクリーニングガスの供給源も備えており、各供給源は夫々ガス供給路９１を介して成膜ガス供給部３に接続されている。置換ガスとしては、窒素ガス（Ｎ２ガス）やアルゴンガス（Ａｒガス）等の不活性ガスを用いることができ、クリーニングガスとしては、例えばＮＦ３ガスを用いることができる。
　図１に示すように、成膜装置１は、成膜装置１を構成する各部の動作を制御する制御部１００を備えている。この制御部１００は、例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には、後述するＴｉＮ膜の成膜を行うために必要な制御についてのステップ(命令)群が組まれたプログラムが記憶されている。プログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード、不揮発性メモリ等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
＜成膜装置におけるＴｉＮ膜の成膜＞
　続いて、以上に説明した構成を備えた成膜装置１を用いてＴｉＮ膜の成膜処理を行う方法について、成膜装置１のメンテナンスが終了した後、成膜処理を再開する場合を例にして説明する。　
　既述のように、メンテナンスは、大気雰囲気にて成膜ガス供給部３を分解し、組み立てる工程を含んでいる。このメンテナンスにより、成膜ガス供給部３では、隙間３７や、第１シール部材４１、第２シール部材４２、シャワーヘッド３１及び上方側部材３２により形成される接合部隙間３８、ガス排出路６に大気が存在する状態となる。
　成膜処理を実施する前に、処理容器２内を真空雰囲気に減圧して、残留する水などの異物を除去する。この減圧と並行して、ウエハＷを処理容器２内に受け入れて処理が可能となるように、成膜ガス供給部３の加熱部３９を所定の設定温度、例えば１７０℃になるように昇温させると共に、載置台４の加熱部５１を所定の設定温度、例えば４００℃になるように昇温させる。
　上記の加熱部３９、５１の昇温による加熱部３９からの熱伝導及び加熱部５１からの輻射熱で成膜ガス供給部３の温度が上昇すると共に、隙間３７、３８の大気の温度も上昇し、当該大気の拡散性が高くなる。処理容器２内が排気されているため、そのように拡散性が高まった大気は、図７Ａに大気の流れを破線にて示すようにガス排出路６の狭窄部位６３を通過してシャワーヘッド３の外部へ流出し、排気ダクト２４に向けて排気されていく。
　成膜ガス供給部３の加熱部３９及び載置台４の加熱部５１が各々設定温度となり、処理容器２内の圧力が所定の真空圧力とされ、且つ載置台５が受け渡し位置まで降下した状態で、図示しない外部の搬送機構と支持ピン２７との協働作業により、処理容器２内にウエハＷを格納する。そして、加熱部５１によって成膜温度（設定温度）に加熱された載置台５上にウエハＷを載置し、載置台５を処理位置に移動させる。　
　次いで、成膜温度まで加熱されたウエハＷの表面に、成膜ガス供給部３から成膜ガスを供給して成膜する工程を実施する。この工程では、ＴｉＣl４ガス→Ｎ２ガス→ＮＨ３ガス→Ｎ２ガスの順に、成膜ガス（ＴｉＣl４ガス、ＮＨ３ガス）と、処理容器２内の雰囲気の置換用のガス（Ｎ２ガス）との供給を繰り返す。この際、成膜ガスであるＴｉＣl４ガスやＮＨ３ガスの供給時間は、例えば５秒以下である。
　この結果、ウエハＷに吸着した２種類の成膜ガスが互いに反応してＴｉＮの分子層が形成され、この分子層が積層されて窒化チタン膜（ＴｉＮ膜）が成膜される。　
　こうして、上述の成膜ガスや置換ガスの供給サイクルを数十回～数百回程度繰り返し、目的の膜厚のＴｉＮ膜を成膜する。この後、ガスの供給を停止し、載置台３を受け渡し位置まで降下させ、ゲートバルブ２３を開いてウエハＷを取り出す。
　成膜処理時には、処理容器２内に下流側排出路６１の下流端が開口しているため、成膜ガスが下流側排出路６１内に逆流し、進入してくる場合がある。しかしながら、下流側排出路６１の上流端は狭窄部位６３に接続されている。そして、下流側排出路６１と狭窄部位（接続路）６３の接続部を見ると、下流側排出路６１の流路方向と、狭窄部位６３の流路方向とは互いに異なり、この接続部は屈曲した流路となっている。このように、ガス排出路６内においては、狭窄部位６３にて流路が狭まり、さらにガスの流れ方向が変化するため、当該狭窄部位６３では成膜ガスが流れにくい状態となる。
　このため、図７Ｂに成膜ガスの流れを一点鎖線にて示すように、成膜ガスは接続路形成部材８により形成された狭窄部位６３により、その上流側の流れが抑制され、上流側排出路６２には成膜ガスが到達しにくく、上流側排出路６２への成膜ガスの侵入が抑えられる。　
　特に、ＡＬＤ法では、成膜ガスであるＴｉＣl４ガスやＮＨ３ガスの供給時間は極めて短いので、狭窄部位６３に成膜ガスが留まり、より一層狭窄部位６３よりも上流側への成膜ガスの侵入を阻止することができる。
　こうして、成膜ガスは狭窄部位６３に滞留し、図８Ａに示すように、当該狭窄部位６３に膜９０が堆積するが、成膜は当該領域に制限される。そして、成膜により狭窄部位６３ではさらに流路が狭窄した状態となるため、狭窄部位６３よりも上流側への成膜ガスの侵入がより一層抑制される。このため、シャワーヘッド３１と上方側部材３２との接合部には成膜ガスが到達せず、接合部への成膜を抑えることができる。
　このようにして、成膜装置１にて、複数枚のウエハＷに対してＴｉＮ膜の成膜処理を実施した後、クリーニングを行う。このクリーニングは、例えば処理容器２内を排気ダクト２４を介して排気機構２６により真空排気すると共に、加熱部３９、５１により加熱して、図８Ａに実線にて示すように、ガス供給系９からクリーニングガスであるＮＦ３ガスを供給することにより実施する。
　クリーニングガスは、成膜ガス供給部３を介して処理容器２内に供給され、処理容器２内に付着した膜と接触して、当該膜を処理容器２から剥離させる。剥離した膜を含むクリーニングガスは、排気機構２６による排気に伴い、排気ダクト２４を介して外部へ排出される。　
　このとき、図８Ａに示すように、成膜ガス供給部３のガス排出路６にもクリーニングガスが進入していき、狭窄部位６３に付着した膜９０と接触する。これにより、当該膜９０が狭窄部位６３から剥離され、図８Ｂに太線にて示すように、剥離した膜９０を含むクリーニングガスは、ガス排出路６を介して排出され、除去される。
　上述の実施形態によれば、成膜ガス供給部３にガス排出路６を設けているので、第１シール部材４１、第２シール部材４２、シャワーヘッド３１及び上方側部材３２により形成される隙間３７、３８をガス排出路６を介して排気することができる。　
　これにより、既述のように、成膜ガス供給部３に大気が残存しても、成膜処理の前に大気を排出することができ、成膜処理時における大気と成膜ガスとの反応を抑制できる。なおこれは、見方を変えれば成膜処理を開始するまでの大気の排出に要する真空引きの時間が短縮化されることになるので、装置の処理効率を高くすることができる。
　また、ガス排出路６に局所的な狭窄部位６３を設けることにより、シャワーヘッド３１と上方側部材３２との接合部への成膜ガスの侵入が抑えられ、当該接合部への成膜を防止することができる。この結果、接合部への成膜により課題となっていた、接合部への傷の発生を抑制でき、パーティクルリスクが低減すると共に、前記接合部における熱伝導が良好となって、ウエハＷの処理毎のシャワーヘッド３１の温度変化（ひいてはウエハＷ間での処理温度の変化）を抑制することができる。　
　付言すると、図８Ａで説明したように成膜ガス供給部３では、狭窄部位６３、即ちシャワーヘッド３１と接続路形成部材８との接合部には成膜がなされる。しかし、図２で説明した成膜ガス供給部３Ａに比べれば、成膜がなされる領域が小さく抑えられる。それ故に、上記したパーティクルの発生リスクやシャワーヘッド３１の温度変化が抑制されることになる。
　さらに、成膜ガス供給部３Ａではシャワーヘッド３１と上方側部材３２との接合部における成膜によって上方側部材３２の劣化が大きくなった場合には、この上方側部材３２を交換することになるが、処理容器２の天板を構成するため、当該上方側部材３２は比較的大きい。そのため交換の手間、コストが大きくなってしまう。その一方で、成膜ガス供給部３でシャワーヘッド３１と接続路形成部材８との接合部における成膜で接続路形成部材８の劣化が大きくなったとしても、比較的小さい部材である当該接続路形成部材８を交換すれば足りるので、低コスト且つ簡易な作業で済む。即ち、装置の保守の上で成膜ガス供給部３の構成は有利である。　
　さらにまた、上述の例では、狭窄部位６３は、溝８３が形成された接続路形成部材８を凹部７内に埋設することにより形成しているので、簡易な手法で狭窄部位６３を形成することができる。
　以上において、本開示の成膜装置では、図９に示すように、成膜ガス供給部３Ｃにガス排出路６０のみを設ける構成であってもよい。ガス排出路６０は、第１シール部材４１、第２シール部材４２、シャワーヘッド３１及び上方側部材３２により形成される隙間３８に、上流端が開口すると共に、下流端が処理容器２内に開口するように形成される。この例のガス排出路６０は、流路径が例えば１～５ｍｍに形成されている。成膜ガス供給部３Ｃのその他の構成は、成膜ガス供給部３と同様である。
　この構成では、ガス排出路６０に狭窄部位６３が設けられていないが、ガス排出路６０を介して前記隙間３８を排気することができる。このため、装置の製造時やメンテナンス時に成膜ガス供給部３Ｃに入り込んだ大気をガス排出路６０を介して排気し、除去することができる。　
　但し、狭窄部位６３が設けられていないことで、成膜ガスが隙間３７、３８に流入してしまうおそれが有る。その流入をより確実に抑制できるという点で、図４Ｂ等で説明した成膜ガス供給部３の構成はより好ましい。
　ところで、図１０はシャワーヘッド３１の横断平面図である。ガス排出路６０については、その隙間３７、３８への成膜ガスの流入を抑制するために、比較的長く形成することが好ましい。その一方で、シャワーヘッド３１における吐出孔３１１が形成される領域（ウエハＷに対向する領域）への形成を避けるために、ガス排出路６０については例えばこの図に示すように、平面視でその下流端である点Ｐ１と、シャワーヘッド３１の中心Ｐ０とを結ぶ直線Ｌ０に対して、傾く方向に伸びるように形成する。なお、成膜ガス供給部３の下流側排出路６１についても、この図１０に示すガス排出路６０と同様、直線Ｌ０に傾く方向に伸びるように形成することができる。
　以上において、第１の実施形態の成膜ガス供給部３において、凹部７と接続路形成部材８との組み合わせにより狭窄部位６３を形成するにあたり、微小な溝を、接続路形成部材８の底面８１の代わりに凹部７の底面７１に形成するようにしてもよい。　
　また、凹部７とガス排出路６、接続路形成部材８との位置関係は上述の例に限らない。例えば凹部７の側壁にガス排出路６の下流側排出路６１の上流端が開口する構成であってもよい。この場合には、接続路形成部材８は凹部７の側壁に接して、下流側排出路の開口を塞ぐように凹部７に埋設され、接続路形成部材８における凹部７の側壁に接する面に微小な溝が縦方向に形成される。この例では、狭窄部位６３は縦方向に伸び、その一端は接合部の隙間に開口しており、狭窄部位６３の一端がガス排出路６の上流端を成している。なお、接続路形成部材８の代わりに凹部７の側壁に溝を形成することにより、狭窄部位を設けるようにしてもよい。
　さらに、ガス排出路６はシャワーヘッド３１に設ける代わりに、上方側部材３２に設けるようにしてもよい。この場合には、凹部７は上方側部材３２の下面に、シャワーヘッドと上方側部材３２との隙間に開口するように設けられる。凹部７には、下流側排出路６１の上流端が開口し、この開口を塞ぐように接続路形成部材８が埋設され、接続路形成部材８又は凹部７の一方に微小な溝が形成されて、狭窄部位６３が構成される。
　シャワーヘッド３１及び上方側部材３２の一方に設けられる凹部７や接続路形成部材８の形状は上述の構成には限らない。また、ガス排出路６に設けられる狭窄部位６３は、ガス排出路６を構成する流路自体を局所的に狭めて形成するようにしてもよい。つまり図９で示したようにガス排出路６０を形成するとして、そのガス排出路６０における一部分の流路径が他の部分の流路径よりも小さくなるようにしてもよい。　
　また、本開示の成膜処理は、真空雰囲気に設定された処理容器内にウエハを格納し、このウエハに対して成膜ガス供給部より成膜ガスを供給して成膜を行う成膜処理に適用可能である。従って、成膜処理はＡＬＤには限らず、ＣＶＤ（Chemical vapor deposition）であってもよい。なお、ＡＬＤに適用した場合は成膜ガスの吐出が間欠的となり、例示したように１回の吐出の時間が比較的短い。従って、狭窄部位６３から隙間３７、３８への成膜ガスの流入が、より確実に抑制されることになる。
　なお、今回開示された実施形態は、全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、添付の特許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、組み合わせがなされてもよい。
〔評価試験〕
　本開示の技術に関連して行われた評価試験について説明する。この評価試験は、図１に示す成膜装置１を用いて、複数枚のウエハに対してＴｉＮ膜の成膜処理を実施し、次いでクリーニングを行った後、成膜ガス供給部３を分解し、シャワーヘッド３１と上方側部材３２の状態を目視にて確認することにより行った。　
　成膜処理は、成膜装置１のメンテナンスを行った後、成膜ガス供給部３に残存する大気を排気する工程を６時間行った後に開始した。メンテナンス後の大気の排気工程、ＴｉＮ膜の成膜処理、クリーニングについては、上述したとおりに実施した。
　また、成膜ガス供給部３（実施例１）を、図９に示す成膜ガス供給部３Ｃ（実施例２）、図２に示す従来構成の成膜ガス供給部３Ａ（比較例１）、図３に示す従来構成の成膜ガス供給部３Ｂ（比較例２）に代えた場合についても同様に評価試験を実施した。実施例２の成膜ガス供給部３Ｃでは、ガス排出路６０は、流路径が１ｍｍ、下流端から上方へ向けて屈曲する部位までの流路の長さ（即ち横方向に伸びる部位の長さ）が７０ｍｍになるように形成した。また、実施例１の成膜ガス供給部３は、成膜ガス供給部３Ｃのガス排出路６０において、シャワーヘッド３１と上方側部材３２との接合部に凹部７と接続路形成部材８を設けた構成であり、狭窄部位６３の流路径は０．１ｍｍである。この実施例１でもガス排出路６０の下流端から上方へ向けて屈曲する部位までの流路の長さは実施例２と同じく７０ｍｍである。
　これらの結果について説明する。　
　比較例１の成膜ガス供給部３Ａでは、シャワーヘッド３１の裏面（上面）で、上方側部材３２との接合部をなす領域全体に残渣が残り、当該接合部において、成膜処理を実施する前に比べて傷等が生じたことで劣化していることが確認された。この成膜ガス供給部３Ａでは、前記接合部に成膜ガスが回り込み、シャワーヘッド３１における当該接合部全体に成膜されたと考えられる。そして、クリーニングを実施しても、前記接合部にはガスが回り込みにくいため、成膜残渣が付着した状態になったと推察される。
　また、比較例２の成膜ガス供給部３Ｂでは、シャワーヘッド３１の裏面には残渣が見られなかったことから、第２シール部材４２を設けることにより、シャワーヘッド３１と上方側部材３２との接合部への成膜ガスの回り込みが抑制されたことが確認された。　
　但し、ネジ３６周囲における第４シール部材４４が設けられていた位置には、黒色の膜の付着が認められた。これは、成膜ガス供給部３Ｂ内に残存する大気が第４シール部材４４と反応し、当該第４シール部材４４を変質させたものであると推察される。
　続いて、実施例２の成膜ガス供給部３Ｃでは、シャワーヘッド３１の裏面には成膜残渣が見られなかったが、隙間３８に開口するガス排出路６０の上流端近傍に微量の残渣が確認された。　
　この残渣は、比較例２の黒色の膜とは、目視上異なることから、成膜ガスがガス排出路６０に入り込み、成膜されたものと推察される。但し、確認された残渣は微量であったことから、実施例２の構成によっても、従来構成に比べて、成膜ガス供給部３Ｃに残留する大気を排出し、シャワーヘッド３１と上方側部材３２との接合部への成膜を抑制するという点で効果があることが認められた。
　そして、実施例１の成膜ガス供給部３では、シャワーヘッド３１の裏面において、成膜残渣が目視では確認されず、シャワーヘッド３１と上方側部材３２との接合部において、成膜処理を実施する前に比べて傷等の劣化も認められなかった。これにより、実施例１の成膜ガス供給部３では、残留大気が排気され、大気と成膜ガスとの反応が抑制されること、成膜ガスの回り込みが抑えられることが確認された。
Ｗ　　　　　　半導体ウエハ
１　　　　　　成膜装置
２　　　　　　処理容器
３　　　　　　成膜ガス供給部
３０　　　　　拡散空間
３１　　　　　シャワーヘッド
３１１　　　　吐出孔
３２　　　　　上方側部材
３９　　　　　隙間
４１　　　　　第１シール部材
４２　　　　　第２シール部材
６　　　　　　ガス排出路

 

Claims (6)

  1. 基板を格納して、内部が真空雰囲気とされる処理容器と、
    前記基板に成膜するための成膜ガスを供給する複数の吐出孔を備えるシャワーヘッドと、前記各吐出孔に連通する前記成膜ガスの拡散空間を形成し、前記処理容器内で前記シャワーヘッドの上方に設けられる上方側部材と、からなる成膜ガス供給部と、
    平面視で前記拡散空間を囲み、前記シャワーヘッドと前記上方側部材とに密着する環状の第１シール部材と、
    平面視で前記第１シール部材を囲み、前記シャワーヘッドと前記上方側部材とに密着する環状の第２シール部材と、
    前記第１シール部材、前記第２シール部材、前記シャワーヘッド及び前記上方側部材により形成される隙間に上流端が開口すると共に下流端が前記処理容器内に開口するように、前記成膜ガス供給部に形成されるガス排出路と、
    を備える成膜装置。
  2. 前記ガス排出路は、局所的な狭窄部位を備える請求項１記載の成膜装置。
  3. 前記シャワーヘッドの上面及び上方側部材の下面のうちの一方に、前記隙間に開口する凹部が設けられ、
    前記凹部には、前記ガス排出路の下流側を形成する下流側排出路の上流端が開口し、
    前記下流側排出路の開口を塞ぐように前記凹部内に埋設されると共に、前記狭窄部位として当該下流側排出路と前記隙間とを接続するための接続路を形成する接続路形成部材を備える請求項２記載の成膜装置。
  4. 前記下流側排出路の上流端は前記凹部の底面に開口し、
    前記接続路形成部材は前記凹部の側壁から離れて、当該側壁との間に前記ガス排出路の上流側である上流側排出路を形成し、
    前記接続路形成部材は、前記凹部の底面に接する接続面と、前記下流側排出路と前記上流側排出路とを接続して前記接続路をなすように前記接続面に形成された溝と、を備える請求項３記載の成膜装置。
  5. 前記凹部及び前記ガス排出路は、前記シャワーヘッドに設けられる請求項１記載の成膜装置。
  6. 内部が真空雰囲気とされた処理容器に基板を格納する工程と、
    複数の吐出孔を備えるシャワーヘッドと、前記各吐出孔に連通する成膜ガスの拡散空間を形成し、前記処理容器内で前記シャワーヘッドの上方に設けられる上方側部材と、からなる成膜ガス供給部により、前記基板に成膜ガスを供給して成膜する工程と、
    平面視で前記拡散空間を囲んで前記シャワーヘッドと前記上方側部材とに密着する環状の第１シール部材、平面視で前記第１シール部材を囲んで前記シャワーヘッドと前記上方側部材とに密着する環状の第２シール部材、前記シャワーヘッド及び前記上方側部材により形成される隙間に上流端が開口すると共に下流端が前記処理容器内に開口するように前記成膜ガス供給部に形成されるガス排出路を介して、前記隙間を排気する工程と、
    　を備える成膜方法。

     
PCT/JP2023/043694 2022-12-15 2023-12-06 成膜装置及び成膜方法 WO2024128099A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-200209 2022-12-15
JP2022200209A JP2024085610A (ja) 2022-12-15 成膜装置及び成膜方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024128099A1 true WO2024128099A1 (ja) 2024-06-20

Family

ID=91484955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/043694 WO2024128099A1 (ja) 2022-12-15 2023-12-06 成膜装置及び成膜方法

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024128099A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015175060A (ja) * 2014-03-18 2015-10-05 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP2016003364A (ja) * 2014-06-17 2016-01-12 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体
WO2020022069A1 (ja) * 2018-07-23 2020-01-30 東京エレクトロン株式会社 基板加熱装置及び基板加熱方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015175060A (ja) * 2014-03-18 2015-10-05 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
JP2016003364A (ja) * 2014-06-17 2016-01-12 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体
WO2020022069A1 (ja) * 2018-07-23 2020-01-30 東京エレクトロン株式会社 基板加熱装置及び基板加熱方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8076615B2 (en) Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
TWI544168B (zh) A gate valve device, a substrate processing device, and a substrate processing method
JP6432507B2 (ja) 成膜装置
JP4985031B2 (ja) 真空処理装置、真空処理装置の運転方法及び記憶媒体
JP6698001B2 (ja) 処理装置及びカバー部材
KR101204211B1 (ko) 성막 방법 및 성막 장치
US10351951B2 (en) Substrate treatment apparatus including reaction tube with opened lower end, furnace opening member, and flange configured to cover upper surface of the furnace opening member
JP2010034570A (ja) 基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法
US11626313B2 (en) Apparatus and methods for isolating a reaction chamber from a loading chamber resulting in reduced contamination
US20080296304A1 (en) Slit valve
KR102377033B1 (ko) 반응 챔버를 로딩 챔버로부터 격리하여 오염을 감소시키는 장치 및 방법
KR102326735B1 (ko) 성막 방법 및 성막 장치
TWI791778B (zh) 成膜方法及成膜裝置
US20230416918A1 (en) Pedestal including seal
US8051870B2 (en) Pressure reduction process device, pressure reduction process method, and pressure regulation valve
JP4816616B2 (ja) ガスシャワーヘッド、処理装置、処理方法及び処理装置のメンテナンス方法
WO2024128099A1 (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP2024085610A (ja) 成膜装置及び成膜方法
JP2010016086A (ja) 基板処理装置
JP2008255386A (ja) 基板処理装置
US6606802B2 (en) Cleaning efficiency improvement in a high density plasma process chamber using thermally hot gas
US11915918B2 (en) Cleaning of sin with CCP plasma or RPS clean
TW202419673A (zh) 用於電漿增強化學氣相沉積處理之處理裝置
JP2003297815A (ja) 半導体製造装置
JP2006041200A (ja) 成膜方法及び成膜装置