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JP3663400B2 - Deposition equipment - Google Patents
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JP3663400B2 - Deposition equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理空間内に複数種類の処理ガスを供給し、この処理ガスにより被処理物の表面に成膜を行なう成膜装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の成膜装置は、種々な方式のものが知られているが、本発明にもっとも近いと思われる先行技術として、下記の特許文献1に開示された「処理装置のシャワーヘッド構造及び処理ガスの供給方法」と、特許文献2に開示された「ガスソース分子線エピタキシー装置」がある。以下、図11から図13に示す上記先行技術について説明する。
【0003】
まず、特許文献1について説明する。
【0004】
真空状態の処理容器60に取付けられたシャワーヘッド本体61から処理ガスが噴出され、処理容器60内に配置した半導体ウエハWの表面に上記処理ガスが吹き付けられて、その表面に絶縁用の酸化膜や配線用の金属膜が形成されるようになっている。処理容器60の底部に支柱62が設けられ、その上に載置台63が結合されている。この載置台63上に半導体ウエハWが載せられている。また、処理容器60の下側に配置した加熱ヒーターである加熱ランプ64により、石英ガラス製の透過窓65を経て載置台63を加熱して、半導体ウエハWをその処理に適した所定の温度に維持している。
【0005】
上記シャワーヘッド本体61は、分厚い板材で構成された上段ブロック66,中段ブロック67,下段ブロック68が一体化されたもので、各ブロックには原料ガス供給路69や還元ガス供給路70が設けられている。図11は、これらの供給路69,70が分岐している状態を分解図の形で示している。原料ガス供給路69は、上段ブロック66において二股に分岐して分岐路69A,69Aを形成し、さらにそれらが中段ブロック67においてそれぞれ二股に分岐して都合4本の分岐路69Bを形成し、さらに、下段ブロック68において都合4本のガス噴出路69Cを形成している。
【0006】
また、同様にして、還元ガス供給路70は上段ブロック66において二股に分岐して分岐路70A,70Aを形成し、さらにそれらが中段ブロック67においてそれぞれ分岐および屈曲して都合5本の分岐路70Bを形成し、さらに、下段ブロック68において都合5本のガス噴出路70Cを形成している。なお、上記説明では、ガス噴出路69Cは都合4本、ガス噴出路70Cは都合5本と記載しているが、これらは図11や図12の断面における本数であり、下段ブロック68を下から見ると多数のガス噴出路69C,70Cが下段ブロック68の下面全域にわたって開口している。
【0007】
処理ガスが半導体ウエハWからの輻射熱により、下段ブロック68のガス噴出路69C内に成膜状態になって付着することを防止するために、シャワーヘッド本体61には冷却水路71が設けてある。この水路71は、上段ブロック66の端部付近から下降して下段ブロック68のガス噴出路69C,70Cを均一に冷却して、反対側の上段ブロック66から流出して行くようになっている。また、加熱手段72により、半導体ウエハWからの輻射熱を受けにくい中段ブロック67や上段ブロック66を加熱して、処理ガスが液化したり熱分解したりすることのないようにしている。なお、排気通路73は真空ポンプ(図示していない)に接続され、成膜形成時に処理容器60内を真空にしている。
【0008】
つぎに、特許文献2について説明する。なお、この説明において、特許文献1の説明と実質的に同じ事項については、同じ符号を図13に記載してその説明は省略してある。
【0009】
シャワーヘッド本体61は、第1の原料ガスが供給される拡散室74と、第2の原料ガスが供給される拡散室75とが層状になって形成されている。拡散室74に進入している第1供給管76の開口の直ぐ近くに水平拡散板77が配置され、ここで第1の原料ガスが拡散される。また、拡散室75は鍋型の容器で形成され、その底部に開口している第2供給管78の直ぐ近くに水平拡散板79が配置され、ここで第2の原料ガスが拡散される。このようにして拡散された第1および第2の原料ガスがそれぞれガス噴出路69C,70CからウエハWの方へ噴射される。
【0010】
【特許文献1】
特開平8−291385号公報
【特許文献2】
特公平8−11718号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1における課題を説明する。上記のようなシャワーヘッド本体61であると、原料ガスや還元ガスの流路が上段ブロック66,中段ブロック67,下段ブロック68の厚さ方向に各ブロック66,67,68を貫通した形態になっている。同時に、原料ガス供給路69や還元ガス供給路70は、上段ブロック66や中段ブロック67において複雑に分岐しているために、下段ブロック68のガス噴出路69Cや70Cに至る各流路の流路抵抗が均一化しにくい流路構成となっている。特に、上段ブロック66に流入した処理ガスは、例えば、原料ガス供給路69であれば、流路が略直角に屈曲している箇所が、下段ブロック68のガス噴出路69Cまでに4箇所にも及び、このような多数の屈曲箇所による流路抵抗の増大や圧力損失は処理ガスの噴出状態に大きな影響をもたらすことになる。
【0012】
したがって、各ガス噴出路69Cや70Cから噴出される処理ガスの流量にばらつきが発生し、半導体ウエハWの表面における結晶の成長が不均一となり、結晶膜の厚さやその他の成膜品質要件が満足なものとならない。このような問題が発生するのは、原料ガスや還元ガス等の各処理ガスが、それぞれ各ブロック66,67,68を厚さ方向に貫通しながら分岐を重ねて行く流路構成が根本的な原因になっている。
【0013】
上記の上段ブロック66や中段ブロック67は、いずれも処理ガスの流路を分岐させるための構造体として設けられ、しかも最終的には下段ブロック68に多数のガス噴出路69C,70Cが形成された構造となっている。そのために、各ブロック66,67,68には、各処理ガスごとにそれぞれ全く異なった流路を複数形成する必要があるために、各ブロックの流路構造が非常に複雑になり、しかも、各ブロックの製作管理においても得策ではない。また、上記のような複雑多岐にわたる流路構成であると、シャワーヘッド内における処理ガスの滞留容積が大きくなるので、多層膜成形時の残留ガスが完全に除去しきれないことが発生し、それによりALD(Atomic Layer Deposition)の適正な進行が不可能となる。
【0014】
また、各ブロック66,67,68を積層して一体化するときには、例えば、上段ブロック66の分岐路70Aと中段ブロック67の分岐路70Bとを正確に連通させることが、組立て精度の面で非常に困難なこととなり、このような連通性が正しく確保されていない場合には、処理ガスの流路面積がこの連通箇所において小さくなって、適正な流量が確保できなくなり、結果的には成膜品質に悪影響を及ぼすことになる。また、連通箇所において分岐路70Aと70Bがずれていると、そこで処理ガスの流れに乱流が発生し、やはり適正なガス供給ができないこととなる。
【0015】
つぎに、特許文献2における課題を説明する。ここでの拡散室74,75の空間形状は、図13の上下方向の空間寸法が大きいので、水平拡散板77や79が必須のものとなっている。しかし、このような形式の拡散板であると、拡散板の背後にかくれたガス噴出路69C,70Cへのガス流がそれ以外のガス噴出路よりも大幅に少なくなる可能性がある。したがって、特許文献1と同様に、各ガス噴出路69C,70Cにおける処理ガスの流量にばらつきが発生するおそれがある。
【0016】
さらに、拡散室74,75の空間寸法が上下方向に大きくなっているので、各ガス噴出路69C,70Cに対する供給ガス圧力が上がりにくくなり、ウエハWに対するガス噴射量が低下し、良好な成膜に支障を来すおそれがある。そして、上記のような空間寸法のために、シャワーヘッド本体61をコンパクトに構成することが困難になる。
【0017】
本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、ガス噴出ヘッドの各ノズルからのガス噴出状態が適正化されるとともに、コンパクトなガス噴出ヘッドを備えた成膜装置の提供を目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の成膜装置は、処理空間内に複数種類の処理ガスを供給するガス噴出ヘッドを有し、上記処理ガスにより被処理物の表面に成膜を行なう成膜装置であって、上記ガス噴出ヘッドには、被処理物側に面するヘッド面に各処理ガスを独立して噴出させるノズルがそれぞれ多数設けられ、上記ガス噴出ヘッドには、各処理ガスがそれぞれ独立して導入される複数の拡散空間と、上記拡散空間を分離独立させる区画部材とを含み、上記拡散空間が導入された処理ガスの拡散室に形成された拡散室ユニットが、積層された状態で存在しており、上記各拡散空間からそれぞれの処理ガスに対応するノズルに対して処理ガスが供給されるように構成され、上記処理ガス導入路を形成する導入管が区画部材に埋設されていることを要旨とする。
【0019】
すなわち、本発明の成膜装置は、上記ガス噴出ヘッドには、被処理物側に面するヘッド面に各処理ガスを独立して噴出させるノズルがそれぞれ多数設けられ、上記ガス噴出ヘッドには、各処理ガスがそれぞれ独立して導入される複数の拡散空間と、上記拡散空間を分離独立させる区画部材とを含み、上記拡散空間が導入された処理ガスの拡散室に形成された拡散室ユニットが、積層された状態で存在しており、上記各拡散空間からそれぞれの処理ガスに対応するノズルに対して処理ガスが供給されるように構成されている。
【0020】
上記のような構成により、特定の拡散空間に供給された1種類の処理ガスは、その拡散空間内で分散されて拡散室内に充満し、その処理ガスのためのノズルの方へ仕向けられる。また、他の拡散空間に供給された他の種類の処理ガスも同様な流通過程を経て、その処理ガスのためのノズルの方へ仕向けられる。このように積層構造とされた各拡散室ユニットにおいて各処理ガス毎にノズルの方へ流通させられるので、ノズルに向かう処理ガスの流路構造が簡素化され、それにともなって各流路における流路抵抗も均一化しやすくなり、結果的には多数のノズルにおける噴出ガス量が可及的に均一化されて、安定した成膜の進行がなされ、良好な成膜品質がえられる。また、このような安定した成膜が進行するので、成膜に要する時間も短縮され、生産性向上にとって有効である。
【0021】
各拡散空間に流入した処理ガスは、所定の箇所まで流動してから、その処理ガスのためのノズルの方へ変向される。このような流通形態を基本にして多数のノズルから処理ガスをいっきに噴出させることができるので、上述のような流路抵抗の増大や圧力損失の問題が回避できるのである。また、拡散室ユニットを積層構造にしてガス噴出ヘッドが構成されているので、ガス噴出ヘッドを小型化することが行ないやすくなる。また、上記処理ガス導入路を形成する導入管が区画部材に埋設されているため、上記拡散空間の障害物が上記ノズル開口および/またはノズル管だけになるとともに、上記区画部材に処理ガス導入路が実質的に突出しない状態で部品形成ができるので、部品の簡素化が可能となる。
【0022】
本発明の成膜装置において、上記拡散空間および区画部材はヘッド面に実質的に沿う方向に配置され、上記拡散空間は少なくともヘッド面においてノズルが配置された範囲をカバーする広さに広がった偏平な空間である場合には、区画部材が上記ヘッド面に実質的に沿う方向に配置されているので、それに伴って拡散空間もヘッド面に実質的に沿う方向に配置されることとなり、しかも上記の偏平な空間とされた拡散空間は上記ノズルの配置範囲をカバーする空間広さとされている。
【0023】
このため、拡散空間内に噴射された処理ガスは、偏平な空間の厚さ方向には直ちに充満した状態となり、ヘッド面に沿った方向へのガス流動成分が強く発生することとなる。すなわち、狭い空隙のような偏平な拡散空間であるから、流入した処理ガスは迅速に拡散空間の全域に充満するのである。したがって、処理ガスはヘッド面に沿った方向への流動成分によって偏平な空間の全域にわたって積極的に拡散して拡散室内に充満し、拡散室内の処理ガス圧力を正常なレベルに維持する。
【0024】
その結果、各ノズルへの処理ガス供給圧力が十分に確保され、被処理物の表面に対する処理ガスの噴出量を可及的に均一なものとすることができ、良好な成膜形成にとって最良の処理ガス雰囲気がえられる。そして、拡散空間を偏平な形態にすること等により、各拡散室ユニットや後述の拡散室部材における処理ガスの流通等に必要な容積が著しく小さくなる。したがって、処理ガスの種類を変更して多層膜形成を行う際には、残留ガスが少量化されて処理ガスの種類変更が迅速になされ、例えば、第1の成膜から第2の成膜への変換が明瞭になる、いわゆる多層膜形成時の急峻性が良好にえられる。このような効果は、後述するような流路の簡素化を伴うことにより、一層顕著となる。
【0025】
本発明の成膜装置において、上記各拡散空間には各処理ガスを独立して導入する処理ガス導入路が配置され、上記処理ガス導入路は、この処理ガス導入路から拡散空間内に導入された処理ガスが拡散空間の全域にわたってできるだけ均一に分布するように配置されている場合には、上述のような偏平な拡散空間の形状に加えて、処理ガス導入路が処理ガス分布をより良好にするように配置されているので、処理ガスは拡散空間全域にわたって可及的に均一に分布し、その処理ガスが対応するノズルへ的確に供給される。
【0026】
本発明の成膜装置において、上記処理ガス導入路から拡散空間内に処理ガスを導入する導入口は、ヘッド面とは反対側の拡散室の内壁面に向かって開口している場合には、上記導入口からの処理ガスが拡散室を形成する内壁面に噴射されるので、処理ガスは上記内壁面に衝突して放射状の拡散流となり、直ちに拡散室内全域に充満し、その処理ガスが対応するノズルへ的確に供給される。
【0027】
本発明の成膜装置において、上記ガス噴出ヘッドは、上記拡散室ユニットとは独立して処理ガスが導入され上記拡散室よりも十分に小さくなるよう設定された小容積拡散室と、上記小容積拡散室から分岐して当該小容積拡散室に導入された処理ガスに対応するノズルに対して処理ガスを供給する供給流路とを備えた拡散室部材をさらに備え、上記拡散室部材はいずれかの拡散室ユニットに隣接させて積層状に配置されている場合には、上記の拡散室ユニットの処理ガス分配性等の利点に加えて上記拡散室部材の利点が相乗的にえられる。すなわち、拡散室ユニットから独立した上記小容積拡散室に供給された処理ガスは、小容積拡散室から分岐している供給流路を経てその処理ガスに対応するノズルに仕向けられる。そして、この小容積拡散室は上記拡散室よりも大幅に容積が小さく設定されているので、処理ガスが小さな容積の小容積拡散室において一時的にある程度高い圧力で保持され、その状態からノズルに供給されるため、上記供給流路に接続されているノズルに対する供給ガス圧を高く維持し、この拡散室部材を経由した処理ガスの噴出を不足なく行なうことができる。
【0028】
また、上記拡散室部材はいずれかの拡散室ユニットに隣接させて積層状に配置されているので、ガス噴出ヘッドをコンパクトにまとめるのに有利である。そして、小容積拡散室の容積が上記のとおり著しく小さなものとされているので、拡散室部材における処理ガスの流通等に必要な容積が著しく小さくなる。したがって、処理ガスの種類を変更して多層膜形成を行う際には、残留ガスが少量化されて処理ガスの種類変更が迅速になされ、例えば、第1の成膜から第2の成膜への変換が明瞭になる、いわゆる多層膜形成時の急峻性が良好にえられる。このような効果は、後述するような流路の簡素化を伴うことにより、一層顕著となる。
【0029】
しかも、容積が小さくて処理ガスの切り換えをより俊敏に行なえる小容積拡散室を有する拡散室部材と、上述した拡散室ユニットとが混在して設けられているため、例えば、より俊敏な切り換えが必要な処理ガスは拡散室部材に導入し、それほどの切り換え俊敏性を要求されない処理ガスは拡散室ユニットに導入する等、拡散室ユニットや拡散室部材を処理ガスの種類に応じて適切に使い分け、低コストな装置で高品質な多層膜を形成することが可能となる。
【0030】
本発明の成膜装置において、上記ヘッド面には、複数種類の異なる処理ガスを噴出させるノズルが近接して設けられた処理ガスの噴出部が所定間隔を隔てて複数配置されている場合には、上述のようにして積層された各拡散空間からの流路構成によってえられた処理ガスの流路が、ノズルの状態でヘッド面に開口して上記噴出部を構成し、この噴出部が所定間隔を隔てて複数配置されていることから、各噴出部からの処理ガスの噴出量を被処理物に対して可及的に均一なものとすることができ、良好な成膜形成にとって最良の処理ガス雰囲気がえられる。また、複数配置された噴出部の処理ガス噴出量にわずかな差が発生するような場合には、噴出量の少ない噴出部の配置密度を大きくすることにより、被処理物に対する処理ガスの噴出状態を最適化することができる。
【0031】
本発明の成膜装置において、上記噴出部は、複数種類の異なる処理ガスを独立して噴出させるノズル開口および/またはノズル管が同心円状に配置された多重構造を呈し、上記ノズル管はヘッド面の近傍に開口を有するとともに、そのノズル管が噴出させる処理ガスが導入される拡散空間または供給流路と連通している場合には、同心円状に配置された上記ノズル開口および/またはノズル管が、複数種類の異なる処理ガスを導入する上記拡散空間または供給流路にそれぞれ接続されているので、異なった処理ガスが同心円状に環状の層をなして噴出される。そして、このような噴出はヘッド面の近傍においてなされる。したがって、各種の処理ガスは、ノズル開口および/またはノズル管から噴出された箇所またはその近傍において、成膜にとって良好な混合ないしは反応がなされる。さらに、上記ノズル管が拡散空間または供給流路に接続されていることにより、上記拡散室ユニットを積層させて組立てるときに、ノズル管が位置決め用のノックピンのような機能を果たし、組立て作業が簡素化され、しかも組立て精度が向上する。
【0032】
本発明の成膜装置において、上記ノズル管が、多重構造の内側に位置するノズル管ほど被処理物から遠い側に配置された拡散空間または供給流路と連通している場合には、内側に位置するノズル管が被処理物から遠い側に配置された拡散空間または供給流路と接続していることにより、上記遠い側の拡散空間または供給流路からの処理ガスをこのノズル管によって独立流路として噴出させることができる。同様にして、上記の内側のノズル管の外側のノズル管は、上記拡散空間または供給流路よりも被処理物に近い側の拡散空間に接続されているので、異なった処理ガスをこの外側のノズル管から独立流路として噴出させることができる。つまり、積層された各拡散室ユニットや拡散室部材には個々に異なった処理ガスが導入されているので、それらの各処理ガスを独立した流路形態で同心円状の各ノズル管から噴出させることができるのである。
【0033】
本発明の成膜装置において、上記ガス噴出ヘッドにおいて、各拡散室ユニットまたは拡散室部材のうち少なくとも被処理物側に位置する拡散室ユニットまたは拡散室部材と、被処理物とは反対側に位置する拡散室ユニットまたは拡散室部材とをそれぞれ独立して温度制御するようになっている場合には、被処理物側に位置する拡散室ユニットまたは拡散部材は、被処理物からの輻射熱に対する適正な冷却がなされるので、処理ガスが上記噴出部すなわちノズル開口および/またはノズル管内やその近傍において分解したり、あるいは成膜現象が生じたりするのを防止することができる。また、被処理物からの輻射熱によって拡散室ユニットまたは拡散室部材が加熱されるまでのあいだ、拡散室ユニットまたは拡散室部材を加温することにより、処理ガスとして、露点が低く低温で凝結しやすいガスを用いる場合に、流路内での処理ガスの凝結を防止し、当該処理ガスの噴出不足による成膜不良を防止することができる。また、被処理物とは反対側に位置する拡散室ユニットまたは拡散室部材においても、被処理物からの輻射熱が及びにくい拡散室ユニットまたは拡散室部材が適正な温度制御を受けることとなるので、露点が低い処理ガスを用いたときにその凝結等を防止し正常な処理ガスの供給が可能となる。そして、上記のように、被処理物側に位置する拡散室ユニットまたは拡散室部材と、被処理物とは反対側に位置する拡散室ユニットまたは拡散室部材とをそれぞれ独立して温度制御することにより、各拡散室ユニットまたは拡散室部材に対応した処理ガスに対して最も適した温度制御ができ、噴射される処理ガスの性状が成膜にとって最適なものとなる。
【0034】
本発明の成膜装置において、上記拡散室ユニットの拡散空間に、ノズル開口および/またはノズル管だけが拡散空間の高さ方向に当該空間を貫通した状態で存在させてある場合には、上記拡散空間に導入された処理ガスは最小限度の障害物すなわちノズル開口および/またはノズル管だけの影響を受けて拡散流となって広がって行くので、拡散空間での拡散流が全域にわたって可及的に迅速で均一に拡大する。したがって、各ノズル開口および/またはノズル管からの処理ガス流量が適正な噴射となる。
【0035】
本発明の成膜装置において、上記処理ガス導入路は、上記拡散空間に実質的に突出しない状態で配置されている場合には、上記拡散空間の障害物が上記ノズル開口および/またはノズル管だけとなるので、拡散空間での拡散流が全域にわたって可及的に迅速で均一に拡大する。したがって、各ノズル開口および/またはノズル管からの処理ガス流量が適正な噴射となる。
【0037】
本発明の成膜装置において、上記区画部材毎に温度制御をするようになっている場合には、各拡散空間の処理ガスにとって最適の温度制御ができ、処理ガスの性状を適正に維持することができる。とくに、ガス噴出ヘッド全体が真空の環境下におかれてガス噴出ヘッドが真空断熱の状態になっているので、このような区画部材毎の温度制御がきわめて有効となる。
【0038】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【0039】
図1は、本発明の成膜装置の一実施の形態を示す。この装置は、内部が処理空間1とされた処理容器2内に分離板3が設けられ、分離板3にあけた開口4に合致させた状態で被処理物であるウエハ5(例えば、半導体ウエハ)が載置されている。ウエハ5の裏面の上方に加熱ヒーターHが配置されている。処理空間1を真空にする真空ポンプ(図示していない)が配置され、排気口6から処理空間1内の空気が吸引されるようになっている。
【0040】
上記ウエハ5に処理ガスを供給するために、図1では簡略的に図示されたガス噴出ヘッド7が処理空間1内に配置されている。このガス噴出ヘッド7から噴射された処理ガスにより、ウエハ5の表面にCVD(Chemical Vaper Deposition)処理が施されて、絶縁用の酸化膜や配線用の金属膜等が成膜される。図示のガス噴出ヘッド7は、3種類の処理ガスA,B,Cを噴射する形式のものであり、ウエハ5に面するヘッド面8に噴出部9が複数配置されている。図4や図5(A)に示すように、ヘッド面8には複数の上記噴出部9が所定間隔を隔てて配置されている。
【0041】
つぎに、図2以降に示すガス噴出ヘッド7の詳細な構造について説明する。このガス噴出ヘッド7には3種類の処理ガスA,B,Cが導入されて、多数の各噴出部9から複数の処理ガスが噴射される。そして、処理ガスA,Bは後述の拡散室ユニット10A,10Bに供給され、処理ガスCは拡散室ユニットに積層された後述の拡散室部材19Cに供給されるようになっている。このように供給された複数種類の処理ガスは、ガス噴出ヘッド7内で各処理ガスA,B,C毎の独立した流路を経由して、それぞれ噴出部9に導かれそこからウエハWに向かって噴射される。
【0042】
各処理ガスA,Bをそれぞれ独立して噴出部9へ導くために、拡散室ユニット10Aと10Bが積層された状態で配置されている。両ユニット10A,10Bは略同じ構造なので、拡散室ユニット10Aについて詳しく説明する。1つの拡散室ユニット、ここでは10Aは、拡散空間11Aで形成された拡散室12Aと、拡散空間11Aを周囲の空間から分離独立させるための区画部材13Aによって構成されている。上記区画部材13Aは、肉厚の円形のステンレス製平板を用いて作られており、隣接する拡散室ユニット10Bの区画部材13Bとのあいだの空間が拡散空間11Aとされている。このように拡散空間11Aは、区画部材13Aと13Bの平坦な内壁面14A,14Bによって形成された偏平な空間とされている。
【0043】
上記拡散室12Aは、上記内壁面14A,14Bと拡散室ユニット10Aと10Bを積層状態で一体化している結合板15によっても周囲の空間から区画されており、拡散室12Aが密室状態となっている。なお、この例では、区画部材13Aと結合板15とを別部材のものとしたが、これらは一体化されたものを用いることもできる。
【0044】
拡散室ユニット10Aの下側に積層されている拡散室ユニット10Bは、上述のように拡散室ユニット10Aと同様な構造なので、図2,図3の該当各部に拡散空間には11B,拡散室には12B,区画部材には13B,内壁面には14B,結合板には15なる符号を記載してある。
【0045】
拡散空間11Aに処理ガスAを供給するために、導入管16Aで形成された処理ガス導入路17Aが設けられている。この処理ガス導入路17Aは、ガス供給ポンプ(図示していない)から延びてきているもので、拡散空間11A内に進入し、拡散空間11Aの中央部に導入口18Aが開口している。この導入口18Aは、導入管16Aの端部にヘッド面8とは反対側の拡散空間11Aの内壁面14Bに向かって開口している。
【0046】
処理ガスBが導入される拡散空間11Bにおいても、上記処理ガス導入路17Aと同様な処理ガス導入路17Bが設けられており、その導入口18Bがヘッド面8とは反対側の内壁面19B(後述の拡散室部材19Cの内壁面)に向かって開口している。
【0047】
拡散室ユニット10Bに隣接させて拡散室部材19Cが積層状に配置されている。この拡散室部材19Cには、上記処理ガスA,Bとは異なった種類の処理ガスCが供給され、独立した小容積拡散室20が拡散室部材19Cの略中央部に形成され、そこから供給流路21を分岐させて独立した流路構成のもとで噴出部9に連通している。上記小容積拡散室20の容積は、上記拡散室12Aや12Bの容積よりも十分に小さくなるように大幅に小容積化されている。拡散室部材19Cの上面が上記内壁面19Bとされ、拡散室12Bを区画する1構成面とされている。
【0048】
図3は、噴出部9を形成するノズル開口および/またはノズル管と拡散空間11A,11Bおよび供給流路21との連通状態を示している。ノズル開口および/またはノズル管は、同心円状に配置された多重構造を呈しており、各ノズル開口および/またはノズル管はそれぞれ異なった拡散空間11A,11Bおよび供給流路21に接続されている。最も内側のノズル管22はその下部が拡散室部材19Cに嵌合された状態で供給流路21に接続されている。ノズル管22の外側に同心的に配置された大径のノズル管23が、区画部材13Bに嵌合された状態で拡散空間11Bに連通している。また、大径のノズル管23の外側にノズル開口24が配置され、拡散空間11Aに連通している。各ノズル管22,23は、ヘッド面8の近傍に開口している。
【0049】
図6に示すように、上記処理ガスの噴出部9は、ヘッド面8の近傍に開口しているのであるが、ウエハ5に噴射される処理ガスA,B,Cの混合や反応の状態をより改善するために、噴射部9をヘッド面8から突出させることが得策である。なお、図5(B)と図6は、小径,中径,大径のノズル管22,27,23を3重に配置して3種類の処理ガスを噴出するようにしている。図6(A)は、ノズル管22,27,23全てが同じ突出長さとされている場合である。(B)は、ノズル管22,27,23を斜めに切断して1仮想平面上に各管の端面を整列させた場合である。(C)は、内側のノズル管ほど短くした場合である。(D)は、(C)のような形態において各ノズル管22,27,23の端部を斜めに切断した場合である。
【0050】
上記のような構成により、拡散空間11Aに供給された処理ガスAは、その拡散空間11A内で分散されて拡散室12A内に充満し、その処理ガスAのためのノズル開口24の方へ仕向けられる。また、他の拡散空間11Bに供給された他の種類の処理ガスBも同様な流通過程を経て、その処理ガスBのためのノズル管23の方へ仕向けられる。このように積層構造とされた各拡散室ユニット10A,10Bにおいて各処理ガスA,B毎にノズル開口24やノズル管23の方へ流通させられるので、ノズルに向かう処理ガスの流路の引き回し構造が簡素化され、それにともなって各流路における流路抵抗も均一化しやすくなり、結果的には多数のノズルにおける噴出ガス量が可及的に均一化されて、安定した成膜の進行がなされ、良好な成膜品質がえられる。また、このような安定した成膜が進行するので、成膜に要する時間も短縮され、生産性向上にとって有効である。
【0051】
各拡散空間11A,11Bに流入した処理ガスA,Bは、所定の箇所まで流動してから、その処理ガスのためのノズル開口24やノズル管23の方へ変向される。このような流通形態を基本にして多数のノズルから処理ガスをいっきに噴出させることができるので、上述のような流路抵抗の増大や圧力損失の問題が回避できるのである。また、拡散室ユニット10A,10Bを積層構造にしてガス噴出ヘッド7が構成されているので、ガス噴出ヘッド7を小型化することが行ないやすくなる。
【0052】
上記拡散空間11A,11Bおよび区画部材13A,13Bはヘッド面8に実質的に沿う方向に配置され、拡散空間11A,11Bは少なくともヘッド面8においてノズル管22,23,ノズル開口24等が配置された範囲をカバーする広さ、この場合はヘッド面と略同じ広さに広がった偏平な空間である。また、区画部材13A,13Bが上記ヘッド面8に実質的に沿う方向に配置されているので、それに伴って拡散空間11A,11Bもヘッド面8に実質的に沿う方向に配置されることとなり、しかも上記の偏平な空間とされた拡散空間11A,11Bは上記ノズル管22,23,ノズル開口24等の配置範囲をカバーする空間広さとされている。
【0053】
このため、拡散空間11A,11B内に噴射された処理ガスA,Bは、偏平な空間の厚さ方向には直ちに充満した状態となり、ヘッド面8に沿った方向へのガス流動成分が強く発生することとなる。すなわち、狭い空隙のような偏平な拡散空間11A,11Bであるから、流入した処理ガスA,Bは迅速に拡散空間11A,11Bの全域に充満するのである。したがって、処理ガスA,Bはヘッド面8に沿った方向への流動成分によって偏平な空間の全域にわたって積極的に拡散して拡散室12A,12B内に充満し、拡散室12A,12B内の処理ガス圧力を正常なレベルに維持する。
【0054】
その結果、各ノズルへの処理ガス供給圧力が十分に確保され、ウエハ5の表面に対する処理ガスの噴出量を可及的に均一なものとすることができ、良好な成膜形成にとって最良の処理ガス雰囲気がえられる。そして、拡散空間11A,11Bを偏平な形態にすること等により、各拡散室ユニット10A,10Bや後述の拡散室部材19Cにおける処理ガスCの流通等に必要な容積が著しく小さくなる。したがって、処理ガスの種類を変更して多層膜形成を行う際には、残留ガスが少量化されて処理ガスの種類変更が迅速になされ、例えば、第1の成膜から第2の成膜への変換が明瞭になる、いわゆる多層膜形成時の急峻性が良好にえられる。このような効果は、後述するような流路の簡素化を伴うことにより、一層顕著となる。
【0055】
上述のような偏平な拡散空間11A,11Bの形状に加えて、処理ガス導入路17A,17Bが処理ガス分布をより良好にするように配置されているので、処理ガスは拡散空間11A,11B全域にわたって可及的に均一に分布し、その処理ガスが対応するノズル開口24やノズル管23へ的確に供給される。さらに、図7に示すように、処理ガス導入路17Aや17Bを(A)のように放射状に分岐させたり、(B)のようにリング状に湾曲させたりして、処理ガスを拡散空間11A,11B全域にわたってより一層均一に分布させることができる。また、上記導入口18A,18Bからの処理ガスA,Bが拡散室12A,12Bを形成する内壁面14Bや19Bに噴射されるので、処理ガスA,Bは上記内壁面14Bや19Bに衝突して放射状の拡散流となり、直ちに拡散室12A,12B内全域に充満し、その処理ガスA,Bが対応するノズル開口24,ノズル管23へ的確に供給される。
【0056】
上記の拡散室ユニット10A,10Bの処理ガス分配性等の利点に加えて上記拡散室部材19Cの利点が相乗的にえられる。すなわち、拡散室ユニット10A,10Bから独立した上記小容積拡散室20に供給された処理ガスCは、小容積拡散室20から分岐している供給流路21を経てその処理ガスCに対応するノズル管22に仕向けられる。そして、この小容積拡散室20は上記拡散室12A,12Bよりも大幅に容積が小さく設定されているので、処理ガスCが小さな容積の小容積拡散室20において一時的にある程度高い圧力で保持され、その状態からノズル管22に供給されるため、上記供給流路21に接続されているノズル管22に対する供給ガス圧を高く維持し、この拡散室部材19Cを経由した処理ガスCの噴出を不足なく行なうことができる。
【0057】
また、上記拡散室部材19Cはいずれかの拡散室ユニット10A,10Bに隣接させて積層状に配置されているので、ガス噴出ヘッド7をコンパクトにまとめるのに有利である。そして、小容積拡散室20の容積が上記のとおり著しく小さなものとされているので、拡散室部材19Cにおける処理ガスCの流通等に必要な容積が著しく小さくなる。したがって、処理ガスの種類を変更して多層膜形成を行う際には、残留ガスが少量化されて処理ガスの種類変更が迅速になされ、例えば、第1の成膜から第2の成膜への変換が明瞭になる、いわゆる多層膜形成時の急峻性が良好にえられる。このような効果は、後述するような流路の簡素化を伴うことにより、一層顕著となる。
【0058】
しかも、容積が小さくて処理ガスの切り換えをより俊敏に行なえる小容積拡散室20を有する拡散室部材19Cと、上述した拡散室ユニット10A,10Bとが混在して設けられているため、例えば、より俊敏な切り換えが必要な処理ガスは拡散室部材19Cに導入し、それほどの切り換え俊敏性を要求されない処理ガスは拡散室ユニット10A,10Bに導入する等、拡散室ユニット10A,10Bや拡散室部材19Cを処理ガスの種類に応じて適切に使い分け、低コストな装置で高品質な多層膜を形成することが可能となる。
【0059】
上述のようにして積層された各拡散空間11A,11Bや拡散室部材19Cからの流路構成によってえられた処理ガスA,B,Cの流路が、ノズルの状態でヘッド面8に開口して上記噴出部9を構成し、この噴出部9が所定間隔を隔てて複数配置されていることから、各噴出部9からの処理ガスA,B,Cの噴出量を被処理物に対して可及的に均一なものとすることができ、良好な成膜形成にとって最良の処理ガス雰囲気がえられる。また、複数配置された噴出部9の処理ガス噴出量にわずかな差が発生するような場合には、噴出量の少ない噴出部9の配置密度を大きくすることにより、ウエハ5に対する処理ガスの噴出状態を最適化することができる。
【0060】
同心円状に配置された上記ノズル開口24および/またはノズル管22,23が、複数種類の異なる処理ガスを導入する上記拡散空間11A,11Bまたは供給流路21にそれぞれ接続されているので、異なった処理ガスA,B,Cが同心円状に環状の層をなして噴出される。そして、このような噴出はヘッド面8の近傍においてなされる。したがって、各種の処理ガスA,B,Cは、ノズル開口24および/またはノズル管22,23から噴出された箇所またはその近傍において、成膜にとって良好な混合ないしは反応がなされる。さらに、上記ノズル管22,23が拡散空間11A,11Bまたは供給流路21に接続されていることにより、上記拡散室ユニット10A,10Bを積層させて組立てるときに、ノズル管22,23が位置決め用のノックピンのような機能を果たし、組立て作業が簡素化され、しかも組立て精度が向上する。
【0061】
内側に位置するノズル管22がウエハ5から遠い側に配置された供給流路21と接続していることにより、上記遠い側の供給流路21からの処理ガスCをこのノズル管22によって独立流路として噴出させることができる。同様にして、上記の内側のノズル管22の外側のノズル管23は、上記供給流路21よりもウエハ5に近い側の拡散空間11Bに接続されているので、異なった処理ガスBをこの外側のノズル管23から独立流路として噴出させることができる。つまり、積層された各拡散室ユニット10A,10Bや拡散室部材19Cには個々に異なった処理ガスA,B,Cが導入されているので、それらの各処理ガスを独立した流路形態で同心円状の各ノズル管から噴出させることができるのである。そして、最も外周側に配置されているノズル開口24は、ウエハ5にもっとも近い箇所の拡散空間11Aに連通し、ここから処理ガスAは噴射される。
【0062】
上記ガス噴出ヘッド7において、各拡散室ユニット10A,10Bまたは拡散室部材19Cのうち少なくともウエハ5側に位置する拡散室ユニット10Aと、ウエハ5とは反対側に位置する拡散室部材19Cとをそれぞれ独立して温度制御するようになっている。そのために、区画部材13Aの上側に図2,図5に示すように、温度制御流体としての冷却水を導く冷却管路25が設けられている。この冷却管路25は、区画部材13Aの表面部をヘッド面8に沿うような状態で配置され、ウエハ5からヘッド面8に及ぶ輻射熱をできるだけ均一に冷却するために、図5(A)に示すようにヘッド面8全域にわたって湾曲した流路を構成している。
【0063】
これにより、ウエハ5側に位置する拡散室ユニット10Aは、ウエハ5からの輻射熱に対する適正な冷却がなされるので、処理ガスAが拡散空間11A内や上記噴出部9すなわちノズル開口24やその近傍において分解したり、あるいは成膜現象が生じたりするのを防止することができる。また、ウエハ5からの輻射熱によって拡散室ユニット10Aが加熱されるまでのあいだ、拡散室ユニット10Aを加温することにより、処理ガスAとして、露点が低く低温で凝結しやすいガスを用いる場合に、流路内での処理ガスの凝結を防止し、当該処理ガスAの噴出不足による成膜不良を防止することができる。
【0064】
なお、ウエハ5からの輻射熱によって拡散室ユニット10Aが加熱されるまでのあいだ、冷却管路25に温水を流通させて拡散室ユニット10Aを加温することもできる。このようにすることにより、処理ガスAとして、露点が低く低温で凝結しやすいガスを用いる場合に、流路内での処理ガスの凝結を防止し、当該処理ガスAの噴出不足による成膜不良を防止することができるのである。また、冷却管路25に流通させる温度制御媒体としては、水に限らず油やガス等の適当な流体を用いることができる。
【0065】
また、ウエハ5とは反対側に位置する拡散室部材19Cにおいても、適正な温度制御を行うために、加温管路26が拡散室部材19Cの内部を流通するように構成されている。この加温管路26も図5(A)に示した冷却管路25と同様に各供給流路21を均一に加温するために、拡散室部材19Cの内部全域にわたって湾曲した流路を構成している。こうすることにより、ウエハ5からの輻射熱が及びにくい拡散室部材19Cが適正な温度制御を受けることとなるので、供給流路21や拡散空間11Bに露点が低い処理ガスB,Cを供給したときに、その凝結を防止し正常な処理ガスの供給が可能となる。そして、上記のように、ウエハ5側に位置する拡散室ユニット10Aと、ウエハ5とは反対側に位置する拡散室部材19Cとをそれぞれ独立して温度制御することにより、各拡散室ユニット10Aや拡散室部材19Cに対応した処理ガスB,Cに対して最も適した温度制御ができ、噴射される処理ガスの性状が成膜にとって最適なものとなる。
【0066】
しかも、上記拡散室部材19Cは、ブロック状部材の略中央部に小容積拡散室20が形成されていることから、温度制御を行なう際に、ブロック状部材全体が蓄熱されて内部の処理ガスに熱伝達される。このため、内部を流通する処理ガスに対する温度制御効果が極めて高くなり、シビアな温度管理が必要とされる処理ガスを用いる場合に有効である。そして、このような拡散室部材19Cと上述した拡散室ユニット10A,10Bとが混在して設けられているため、例えば、よりシビアな温度管理が必要な処理ガスは拡散室部材19Cに導入し、それほどシビアな温度管理を要求されない処理ガスは拡散室ユニット10A,10Bに導入する等、拡散室ユニット10A,10Bや拡散室部材19Cを処理ガスの種類に応じて適切に使い分け、低コストな装置で高品質な多層膜を形成することが可能となる。
【0067】
また、このような拡散室部材19Cを、ウエハ5からの輻射熱の影響を最も受けにくいウエハ5とは反対側の位置に配置したことから、拡散室部材19Cの内部を流通する処理ガスに対してウエハ5の輻射熱の影響を与えることなく、よりシビアで適切な温度制御が可能となる。
【0068】
図8は、本発明の成膜装置におけるガス噴出ヘッドの第2の実施の形態を示す。
【0069】
図2,図3等においては、ノズル開口24および/またはノズル管22,23が同心円状に配置された多重構造とされているが、これを図8のような形式に置きかえることができる。すなわち、処理ガスA,B,Cを噴出部9へ導く管路が各処理ガスA,B,Cに対応した状態で接近させて配置されている。ノズル管22は供給流路21に接続されてヘッド面8まで延ばされており、ノズル管23は拡散空間11Bに連通していてヘッド面8まで延ばされており、また、ノズル管24Aは拡散空間11Aに連通していてヘッド面8まで延ばされている。ノズル管22,23,24Aは、同図(B)に示すように正三角形をなした状態で接近させて配置とすることも可能であり、また、同図(C)に示すように1直線上に接近させて配列することも可能である。それ以外は、上記実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【0070】
上記構成により、各処理ガスA,B,C毎に独立した流路を形成するノズル管22,23,24Aが接近した状態で、しかも拡散室ユニット10A,10B,拡散室部材19Cを貫通した状態で配置されるから、真直ぐなノズル管を単純に配置するだけで処理ガスの流路構成が行なえて、構造簡素化や製造面での有利性が確保できる。それ以外は、上記実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【0071】
図9は、本発明の成膜装置におけるガス噴出ヘッドの第3の実施の形態を示す。
【0072】
この実施の形態は、拡散空間の空間形状を変形させて、処理ガスの流動性や圧力状態を改良した場合を示している。拡散空間11Aの空間形状を変形させるために、区画部材13Aの下向きの内壁面14Aは凹状のテーパ面とされ、他方、区画部材13Bの上向きの内壁面14Bは凸状のテーパ面とされ、拡散空間11Aはちょうど傘のような空間形状となっている。なお、積層されている拡散室ユニット10Bの拡散空間11Bにおいても、同様な空間形状の変形がなされる。それ以外は、上記各実施の形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。
【0073】
したがって、導入口18Aから噴出された処理ガスAは、下り傾斜面とされた内壁面14Bにそって流動しやすくなっているので、圧力の低い拡散空間11Aの周辺部へのガス流が一層円滑になされる。また、天井に相当する内壁面14Aは拡散空間11Aの周辺部が低くなっているので、内壁面14Aが処理ガスの拡散流を押え付けるような機能を果たすとともに、拡散空間11Aの高さが面方向において均一になることから、拡散空間11A内の圧力分布が均一になりやすい状態となる。このように、両内壁面14B,14Aの処理ガスAに対する機能により、処理ガスAは拡散空間11A全域にわたって円滑に拡散するとともに、圧力も均一に維持される。よって、ノズル開口24やノズル管23からは十分な流量の処理ガスが噴出され、ウエハ5の成膜が良好に進行する。それ以外は、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏する。
【0074】
図10は、本発明の成膜装置におけるガス噴出ヘッドの第4の実施の形態を示す。
【0075】
この実施の形態は、拡散室ユニットを3層にしたもので、既述の拡散室ユニット10A,10Bに加えて拡散室ユニット10Cが増設されたもので、処理ガス導入路17A,17B,17Cを構成する導入管16A,16B,16Cが区画部材13A,13B,13Cに埋設されている。したがって、拡散空間11A,11B,11Cには、上記ノズル開口24および/またはノズル管22,23だけが、各拡散空間の高さ方向に該空間を貫通した状態で存在している。実際には、処理ガス導入路17A,17B,17Cは拡散空間11A,11B,11Cに実質的に突出しない状態で配置されていて、わずかな突出であっても処理ガスの拡散現象には支障がない。なお、上記ノズル開口24および/またはノズル管22,23の配置は、図3に示した配置と同様である。
【0076】
また、各区画部材13A,13B,13Cに各拡散空間11A,11B,11C内の処理ガスの温度制御を行うためのヒータ28が設けてある。このヒータ28は各拡散空間内の処理ガスを均一に温度制御をするために、平面的に見ると、S字型や蛇行型等の配置形態とされている。
【0077】
したがって、上記拡散空間11A,11B,11Cに導入された処理ガスは最小限度の障害物すなわちノズル開口24および/またはノズル管22,23だけの影響を受けて拡散流となって広がって行くので、拡散空間での拡散流が全域にわたって可及的に迅速で均一に拡大する。よって、各ノズル開口および/またはノズル管からの処理ガス流量が適正な噴射となる。上記拡散空間11A,11B,11Cの障害物が上記ノズル開口24および/またはノズル管22,23だけになるとともに、上記区画部材に処理ガス導入路17A,17B,17Cが突出しない状態で部品形成ができるので、部品の簡素化が可能となる。
【0078】
各拡散空間11A,11B,11Cの処理ガスにとって最適の温度制御ができ、処理ガスの性状を適正に維持することができる。とくに、ガス噴出ヘッド全体が真空の環境下におかれてガス噴出ヘッドが真空断熱の状態になっているので、このような区画部材毎の温度制御がきわめて有効となる。
【0079】
【発明の効果】
以上のように、本発明の成膜装置によれば、上記のような構成により、特定の拡散空間に供給された1種類の処理ガスは、その拡散空間内で分散されて拡散室内に充満し、その処理ガスのためのノズルの方へ仕向けられる。また、他の拡散空間に供給された他の種類の処理ガスも同様な流通過程を経て、その処理ガスのためのノズルの方へ仕向けられる。このように積層構造とされた各拡散室ユニットにおいて各処理ガス毎にノズルの方へ流通させられるので、ノズルに向かう処理ガスの流路の引き回し構造が簡素化され、それにともなって各流路における流路抵抗も均一化しやすくなり、結果的には多数のノズルにおける噴出ガス量が可及的に均一化されて、安定した成膜の進行がなされ、良好な成膜品質がえられる。また、このような安定した成膜が進行するので、成膜に要する時間も短縮され、生産性向上にとって有効である。
【0080】
各拡散空間に流入した処理ガスは、所定の箇所まで流動してから、その処理ガスのためのノズルの方へ変向される。このような流通形態を基本にして多数のノズルから処理ガスを噴出させることができるので、ガス流路の屈曲箇所は、この場合は1箇所となり、上述のような流路抵抗の増大や圧力損失の問題が回避できるのである。また、拡散室ユニットを積層構造にしてガス噴出ヘッドが構成されているので、ガス噴出ヘッドを小型化することが行ないやすくなる。また、上記処理ガス導入路を形成する導入管が区画部材に埋設されているため、上記拡散空間の障害物が上記ノズル開口および/またはノズル管だけになるとともに、上記区画部材に処理ガス導入路が実質的に突出しない状態で部品形成ができるので、部品の簡素化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の成膜装置を示す断面図である。
【図2】上記成膜装置におけるガス噴出ヘッドの断面図である。
【図3】拡散空間とノズル開口,ノズル管の接続状態を示す断面図である。
【図4】ガス噴出ヘッドのヘッド面を示す平面図である。
【図5】 (A)はガス噴出ヘッドの平面図、(B)はノズル管の開口部を示す平面図である。
【図6】ノズル管の変形例を示す断面図である。
【図7】処理ガス導入路の変形例を示す平面図である。
【図8】 (A)は第2の実施の形態におけるガス噴出ヘッドの断面図、(B)および(C)はノズル開口の開口位置を示す平面図である。
【図9】第3の実施の形態におけるガス噴出ヘッドを示す断面図である。
【図10】第4の実施の形態におけるガス噴出ヘッドを示す断面図である。
【図11】従来の成膜装置を示す断面図である。
【図12】上記成膜装置のブロック体を分解して示した断面図である。
【図13】他の従来の成膜装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 処理空間
2 処理容器
3 分離板
4 開口
5 ウエハ
H 加熱ヒーター
6 排気口
7 ガス噴出ヘッド
8 ヘッド面
9 噴出部
10A 拡散室ユニット
10B 拡散室ユニット
10C 拡散室ユニット
11A 拡散空間
11B 拡散空間
11C 拡散空間
12A 拡散室
12B 拡散室
12C 拡散室
13A 区画部材
13B 区画部材
13C 区画部材
14A 内壁面
14B 内壁面
15 結合板
16A 導入管
16B 導入管
16C 導入管
17A 処理ガス導入路
17B 処理ガス導入路
17C 処理ガス導入路
18A 導入口
18B 導入口
18C 導入口
19B 内壁面
19C 拡散室部材
20 小容積拡散室
21 供給流路
22 小径のノズル管
23 大径のノズル管
24 ノズル開口
24A ノズル管
25 冷却管路
26 加温管路
27 中径のノズル管
28 ヒータ
60 処理容器
61 シャワーヘッド本体
62 支柱
63 載置台
64 加熱ランプ
65 透過窓
66 上段ブロック
67 中段ブロック
68 下段ブロック
69 原料ガス供給路
69A 分岐路
69B 分岐路
69C ガス噴出路
70 還元ガス供給路
70B 分岐路
70C ガス噴出路
71 冷却水路
72 加熱手段
73 排気通路
74 拡散室
75 拡散室
76 第1供給管
77 水平拡散板
78 第2供給管
79 水平拡散板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a film forming apparatus for supplying a plurality of types of processing gas into a processing space and forming a film on the surface of an object to be processed using the processing gas.
[0002]
[Prior art]
Various types of film forming apparatuses of this type are known. As a prior art that seems to be the closest to the present invention, disclosed in “Patent Head Structure and Processing of Processing Apparatus” disclosed in Patent Document 1 below. Gas supply method ”and“ gas source molecular beam epitaxy apparatus ”disclosed in Patent Document 2. The above prior art shown in FIGS. 11 to 13 will be described below.
[0003]
First, Patent Document 1 will be described.
[0004]
A processing gas is ejected from a shower head body 61 attached to the processing container 60 in a vacuum state, and the processing gas is sprayed onto the surface of the semiconductor wafer W disposed in the processing container 60, and an insulating oxide film is formed on the surface. In addition, a metal film for wiring is formed. A support column 62 is provided at the bottom of the processing container 60, and a mounting table 63 is coupled thereon. A semiconductor wafer W is placed on the mounting table 63. In addition, the mounting table 63 is heated through a transmission window 65 made of quartz glass by a heating lamp 64 which is a heater arranged below the processing container 60, and the semiconductor wafer W is brought to a predetermined temperature suitable for the processing. Is maintained.
[0005]
The shower head body 61 is formed by integrating an upper block 66, a middle block 67, and a lower block 68 made of thick plate materials, and each block is provided with a source gas supply path 69 and a reducing gas supply path 70. ing. FIG. 11 shows the state where these supply paths 69 and 70 are branched in the form of an exploded view. The source gas supply path 69 is bifurcated in the upper block 66 to form bifurcated paths 69A and 69A, which are further bifurcated in the middle block 67 to form four branched paths 69B. In the lower block 68, four gas ejection passages 69C are formed for convenience.
[0006]
Similarly, the reducing gas supply path 70 is bifurcated in the upper block 66 to form branch paths 70A and 70A, which are further branched and bent in the middle block 67, respectively, for convenience. Furthermore, in the lower block 68, five gas ejection passages 70C are formed. In the above description, the gas ejection path 69C is described as 4 convenient, and the gas ejection path 70C is described as 5 convenient, but these are the numbers in the cross section of FIG. 11 and FIG. When viewed, a large number of gas ejection paths 69 </ b> C and 70 </ b> C are opened over the entire lower surface of the lower block 68.
[0007]
In order to prevent the processing gas from being deposited in the gas ejection path 69 </ b> C of the lower block 68 due to radiant heat from the semiconductor wafer W, a cooling water path 71 is provided in the shower head body 61. The water channel 71 descends from the vicinity of the end portion of the upper block 66, uniformly cools the gas ejection channels 69C and 70C of the lower block 68, and flows out from the upper block 66 on the opposite side. In addition, the heating unit 72 heats the middle block 67 and the upper block 66 that are not easily exposed to radiant heat from the semiconductor wafer W so that the processing gas is not liquefied or thermally decomposed. The exhaust passage 73 is connected to a vacuum pump (not shown), and the inside of the processing container 60 is evacuated during film formation.
[0008]
Next, Patent Document 2 will be described. In this description, the same reference numerals are used in FIG. 13 for the matters substantially the same as those described in Patent Document 1, and the description thereof is omitted.
[0009]
The shower head main body 61 is formed by laminating a diffusion chamber 74 to which a first source gas is supplied and a diffusion chamber 75 to which a second source gas is supplied. A horizontal diffusion plate 77 is disposed in the immediate vicinity of the opening of the first supply pipe 76 entering the diffusion chamber 74, where the first source gas is diffused. The diffusion chamber 75 is formed of a pan-shaped container, and a horizontal diffusion plate 79 is disposed in the immediate vicinity of the second supply pipe 78 opened at the bottom thereof, where the second source gas is diffused. The first and second source gases diffused in this manner are injected toward the wafer W from the gas ejection paths 69C and 70C, respectively.
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-8-291385
[Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 8-11718
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The problem in Patent Document 1 will be described. In the case of the shower head main body 61 as described above, the flow path of the raw material gas and the reducing gas is formed through the blocks 66, 67, 68 in the thickness direction of the upper block 66, the middle block 67, and the lower block 68. ing. At the same time, since the source gas supply path 69 and the reducing gas supply path 70 are complicatedly branched in the upper block 66 and the middle block 67, the flow paths of the respective channels reaching the gas ejection paths 69C and 70C of the lower block 68 are as follows. The flow path configuration is such that the resistance is difficult to equalize. In particular, if the processing gas that has flowed into the upper block 66 is, for example, the raw material gas supply path 69, there are four locations where the flow path is bent at substantially right angles up to the gas ejection path 69C of the lower block 68. In addition, an increase in flow resistance and pressure loss due to such a large number of bent portions have a great influence on the state of ejection of the processing gas.
[0012]
Therefore, the flow rates of the processing gases ejected from the gas ejection channels 69C and 70C vary, the crystal growth on the surface of the semiconductor wafer W becomes uneven, and the crystal film thickness and other film quality requirements are satisfied. It will not be a thing. Such a problem occurs because the flow path configuration in which each processing gas such as a raw material gas and a reducing gas passes through the blocks 66, 67, and 68 in the thickness direction and branches is overlapped. It is the cause.
[0013]
Each of the upper block 66 and the middle block 67 is provided as a structure for branching the flow path of the processing gas, and finally, a large number of gas ejection paths 69C and 70C are formed in the lower block 68. It has a structure. Therefore, since it is necessary to form a plurality of completely different flow paths for each processing gas in each of the blocks 66, 67, 68, the flow path structure of each block becomes very complicated. It's not a good idea to manage the production of blocks. In addition, since the flow volume of the processing gas in the shower head increases with the complicated and diverse flow path configuration as described above, the residual gas at the time of forming the multilayer film may not be completely removed. This makes it impossible for ALD (Atomic Layer Deposition) to proceed properly.
[0014]
Further, when the blocks 66, 67, and 68 are stacked and integrated, for example, it is very important in terms of assembly accuracy to accurately connect the branch path 70A of the upper block 66 and the branch path 70B of the middle block 67. If this kind of communication is not ensured correctly, the flow area of the processing gas becomes small at this communication location, and an appropriate flow rate cannot be secured, resulting in film formation. It will adversely affect quality. Further, if the branch paths 70A and 70B are deviated at the communication location, a turbulent flow is generated in the flow of the processing gas, and the proper gas supply cannot be performed.
[0015]
Next, problems in Patent Document 2 will be described. The spatial shape of the diffusion chambers 74 and 75 here is such that the horizontal diffusion plates 77 and 79 are indispensable because the vertical space size in FIG. 13 is large. However, with this type of diffusion plate, there is a possibility that the gas flow to the gas ejection paths 69C and 70C hidden behind the diffusion plate will be significantly less than the other gas ejection paths. Therefore, similarly to Patent Document 1, there is a possibility that variations occur in the flow rates of the processing gases in the gas ejection channels 69C and 70C.
[0016]
Further, since the space dimensions of the diffusion chambers 74 and 75 are increased in the vertical direction, the supply gas pressure to the gas ejection paths 69C and 70C is hardly increased, the gas injection amount to the wafer W is reduced, and favorable film formation is performed. May cause trouble. And it becomes difficult to comprise the shower head main body 61 compactly for the above space dimensions.
[0017]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a film forming apparatus having a compact gas ejection head while the gas ejection state from each nozzle of the gas ejection head is optimized. .
[0018]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a film forming apparatus of the present invention has a gas ejection head for supplying a plurality of types of processing gas into a processing space, and forms a film on the surface of an object to be processed with the processing gas. The gas ejection head is provided with a plurality of nozzles for independently ejecting each processing gas on a head surface facing the object to be processed, and each processing gas is provided in the gas ejection head, respectively. A state in which a plurality of diffusion spaces introduced independently and a partition member that separates and separates the diffusion spaces, and the diffusion chamber units formed in the diffusion chamber of the processing gas into which the diffusion spaces are introduced are stacked The processing gas is supplied to the nozzle corresponding to each processing gas from each diffusion space.The introduction pipe forming the processing gas introduction path is embedded in the partition member.It is a summary.
[0019]
That is, in the film forming apparatus of the present invention, the gas ejection head is provided with a number of nozzles for independently ejecting each processing gas on the head surface facing the object to be processed. A diffusion chamber unit formed in the diffusion chamber of the processing gas into which the diffusion space is introduced, including a plurality of diffusion spaces into which the processing gases are introduced independently; and a partition member that separates and separates the diffusion spaces. The gas is present in a stacked state, and the processing gas is supplied from the diffusion spaces to the nozzles corresponding to the processing gas.
[0020]
With the configuration as described above, one kind of processing gas supplied to a specific diffusion space is dispersed in the diffusion space, fills the diffusion chamber, and is directed toward the nozzle for the processing gas. In addition, other types of processing gas supplied to other diffusion spaces are also directed toward the nozzle for the processing gas through a similar flow process. In each diffusion chamber unit having such a laminated structure, each processing gas is circulated toward the nozzle, so that the flow path structure of the processing gas toward the nozzle is simplified, and accordingly the flow path in each flow path The resistance is also easily uniformed. As a result, the amount of gas ejected from a large number of nozzles is made as uniform as possible, the film formation proceeds stably, and good film formation quality is obtained. In addition, since such stable film formation proceeds, the time required for film formation is shortened, which is effective for improving productivity.
[0021]
  The processing gas that has flowed into each diffusion space flows to a predetermined location, and is then redirected toward the nozzle for that processing gas. Since the processing gas can be ejected from a large number of nozzles at the same time based on such a flow form, it is possible to avoid the problems of increase in channel resistance and pressure loss as described above. In addition, since the gas ejection head is configured with a laminated structure of the diffusion chamber units, it is easy to reduce the size of the gas ejection head.In addition, since the introduction pipe forming the process gas introduction path is embedded in the partition member, the obstacle in the diffusion space is only the nozzle opening and / or the nozzle pipe, and the process gas introduction path is formed in the partition member. Since the parts can be formed without substantially protruding, the parts can be simplified.
[0022]
In the film forming apparatus of the present invention, the diffusion space and the partition member are arranged in a direction substantially along the head surface, and the diffusion space is flattened so as to cover at least a range where the nozzle is arranged on the head surface. In this case, the partition member is disposed in a direction substantially along the head surface, and accordingly, the diffusion space is also disposed in a direction substantially along the head surface. The flat space is a space that covers the arrangement range of the nozzles.
[0023]
For this reason, the processing gas injected into the diffusion space is immediately filled in the thickness direction of the flat space, and a gas flow component in the direction along the head surface is strongly generated. That is, since it is a flat diffusion space such as a narrow gap, the inflowing process gas quickly fills the entire diffusion space. Therefore, the processing gas is actively diffused over the entire flat space by the flow component in the direction along the head surface and is filled in the diffusion chamber, and the processing gas pressure in the diffusion chamber is maintained at a normal level.
[0024]
As a result, the processing gas supply pressure to each nozzle is sufficiently ensured, and the amount of processing gas ejected onto the surface of the object to be processed can be made as uniform as possible, which is the best for good film formation. A processing gas atmosphere can be obtained. Further, by making the diffusion space flat, the volume required for the flow of the processing gas in each diffusion chamber unit or a diffusion chamber member described later is remarkably reduced. Therefore, when the multilayer film is formed by changing the type of the processing gas, the residual gas is reduced and the type of the processing gas is quickly changed. For example, from the first film formation to the second film formation. The sharpness at the time of so-called multilayer film formation can be obtained well. Such an effect becomes even more remarkable with simplification of the flow path as described later.
[0025]
In the film forming apparatus of the present invention, a processing gas introduction path for independently introducing each processing gas is disposed in each diffusion space, and the processing gas introduction path is introduced into the diffusion space from the processing gas introduction path. In addition to the shape of the flat diffusion space as described above, the processing gas introduction path improves the processing gas distribution. Therefore, the processing gas is distributed as uniformly as possible over the entire diffusion space, and the processing gas is accurately supplied to the corresponding nozzle.
[0026]
In the film forming apparatus of the present invention, when the introduction port for introducing the processing gas into the diffusion space from the processing gas introduction path is open toward the inner wall surface of the diffusion chamber opposite to the head surface, Since the processing gas from the inlet is sprayed to the inner wall surface forming the diffusion chamber, the processing gas collides with the inner wall surface to form a radial diffusion flow, and immediately fills the entire diffusion chamber. The nozzle is accurately supplied.
[0027]
In the film forming apparatus of the present invention, the gas ejection head includes a small volume diffusion chamber that is set to be sufficiently smaller than the diffusion chamber by introducing a processing gas independently of the diffusion chamber unit, and the small volume. A diffusion chamber member provided with a supply flow path for supplying a processing gas to a nozzle corresponding to the processing gas branched from the diffusion chamber and introduced into the small volume diffusion chamber; In the case where the diffusion chamber units are disposed adjacent to each other, the advantages of the diffusion chamber members can be obtained synergistically in addition to the advantages of the diffusion chamber units such as process gas distribution. That is, the processing gas supplied to the small volume diffusion chamber independent of the diffusion chamber unit is directed to the nozzle corresponding to the processing gas via the supply flow path branched from the small volume diffusion chamber. Since this small volume diffusion chamber is set to be much smaller in volume than the above diffusion chamber, the processing gas is temporarily held at a certain high pressure in the small volume diffusion chamber with a small volume, and from that state to the nozzle Since the gas is supplied, the supply gas pressure with respect to the nozzle connected to the supply flow path can be maintained high, and the processing gas can be ejected through the diffusion chamber member without any shortage.
[0028]
Further, since the diffusion chamber members are arranged adjacent to any one of the diffusion chamber units, it is advantageous for making the gas ejection head compact. Since the volume of the small volume diffusion chamber is extremely small as described above, the volume required for the flow of the processing gas in the diffusion chamber member is significantly reduced. Therefore, when the multilayer film is formed by changing the type of the processing gas, the residual gas is reduced and the type of the processing gas is quickly changed. For example, from the first film formation to the second film formation. The sharpness at the time of so-called multilayer film formation can be obtained well. Such an effect becomes even more remarkable with simplification of the flow path as described later.
[0029]
In addition, since the diffusion chamber member having a small volume diffusion chamber that has a small volume and can perform processing gas switching more quickly and the above-described diffusion chamber unit are provided in a mixed manner, for example, more rapid switching can be performed. Necessary processing gas is introduced into the diffusion chamber member, and processing gas that does not require so much switching agility is introduced into the diffusion chamber unit.For example, the diffusion chamber unit and the diffusion chamber member are properly used according to the type of processing gas, A high-quality multilayer film can be formed with a low-cost apparatus.
[0030]
In the film forming apparatus of the present invention, when a plurality of processing gas ejection portions provided with nozzles for ejecting a plurality of different types of processing gas in the vicinity thereof are arranged on the head surface at a predetermined interval. The flow path of the processing gas obtained by the flow path configuration from each of the diffusion spaces stacked as described above opens to the head surface in the state of a nozzle to constitute the ejection section, and the ejection section is predetermined. Since a plurality of nozzles are arranged at intervals, the amount of the processing gas ejected from each ejection portion can be made as uniform as possible with respect to the object to be processed, which is the best for good film formation. A processing gas atmosphere can be obtained. In addition, in the case where a slight difference occurs in the amount of the processing gas ejected from the plurality of ejecting portions, the processing gas ejection state to the object to be processed is increased by increasing the arrangement density of the ejecting portions with a small amount of ejecting. Can be optimized.
[0031]
In the film forming apparatus of the present invention, the ejection section has a multiple structure in which nozzle openings and / or nozzle tubes are arranged so as to independently eject a plurality of different processing gases, and the nozzle tube is a head surface. And the nozzle opening and / or nozzle tube arranged concentrically is connected to a diffusion space or a supply flow channel into which the processing gas ejected by the nozzle tube is introduced. Since these are connected to the diffusion space or the supply flow path for introducing a plurality of different processing gases, different processing gases are ejected concentrically in an annular layer. Such ejection is performed in the vicinity of the head surface. Therefore, various processing gases are well mixed or reacted for film formation at or near the nozzle opening and / or the portion ejected from the nozzle tube. Further, since the nozzle tube is connected to the diffusion space or the supply flow path, when the diffusion chamber unit is stacked and assembled, the nozzle tube functions like a knock pin for positioning, and the assembly work is simplified. And the assembly accuracy is improved.
[0032]
In the film forming apparatus of the present invention, when the nozzle tube communicates with a diffusion space or a supply flow channel that is disposed on the side farther from the object to be processed as the nozzle tube located inside the multiple structure, Since the nozzle pipe located is connected to the diffusion space or supply flow path disposed on the side far from the object to be processed, the processing gas from the diffusion space or supply flow path on the far side is independently flowed by this nozzle pipe. It can be ejected as a road. Similarly, the outer nozzle tube of the inner nozzle tube is connected to the diffusion space or the diffusion space closer to the object to be processed than the supply flow path, so that different processing gases are supplied to the outer side. It can be ejected from the nozzle tube as an independent flow path. That is, since different processing gases are individually introduced into each of the stacked diffusion chamber units and diffusion chamber members, each of these processing gases is ejected from each concentric nozzle tube in an independent flow path form. Can do it.
[0033]
In the film forming apparatus of the present invention, in the gas ejection head, a diffusion chamber unit or diffusion chamber member positioned at least on the processing object side of each diffusion chamber unit or diffusion chamber member and a position opposite to the processing object. When the temperature of the diffusion chamber unit or the diffusion chamber member to be controlled is controlled independently, the diffusion chamber unit or the diffusion member positioned on the object to be processed is suitable for radiant heat from the object to be processed. Since the cooling is performed, it is possible to prevent the processing gas from being decomposed in the jetting part, that is, the nozzle opening and / or the nozzle tube or in the vicinity thereof, or a film forming phenomenon is prevented. Further, by heating the diffusion chamber unit or the diffusion chamber member until the diffusion chamber unit or the diffusion chamber member is heated by the radiant heat from the object to be processed, the processing gas has a low dew point and is easily condensed at a low temperature. In the case of using a gas, condensation of the processing gas in the flow path can be prevented, and film formation defects due to insufficient ejection of the processing gas can be prevented. Also, in the diffusion chamber unit or diffusion chamber member located on the side opposite to the object to be processed, the diffusion chamber unit or diffusion chamber member that is difficult to receive radiant heat from the object to be processed is subjected to appropriate temperature control. When a processing gas having a low dew point is used, condensation thereof is prevented and normal processing gas can be supplied. Then, as described above, the temperature of the diffusion chamber unit or diffusion chamber member positioned on the object to be processed side and the diffusion chamber unit or diffusion chamber member positioned on the side opposite to the object to be processed are controlled independently. Thus, the most suitable temperature control can be performed for the processing gas corresponding to each diffusion chamber unit or diffusion chamber member, and the properties of the injected processing gas are optimal for film formation.
[0034]
  In the film forming apparatus of the present invention, only the nozzle opening and / or the nozzle tube are provided in the diffusion space in the height direction of the diffusion space.In a state of penetrating the spaceIf present, the process gas introduced into the diffusion space spreads as a diffusion flow under the influence of only the minimum obstacles, that is, the nozzle opening and / or the nozzle tube. The diffusion flow of the liquid spreads as quickly and uniformly as possible throughout the entire area. Therefore, the flow rate of the processing gas from each nozzle opening and / or nozzle tube is an appropriate injection.
[0035]
In the film forming apparatus of the present invention, when the processing gas introduction path is arranged so as not to substantially protrude into the diffusion space, the obstacle in the diffusion space is only the nozzle opening and / or the nozzle tube. Therefore, the diffusion flow in the diffusion space expands as quickly and uniformly as possible over the entire area. Therefore, the flow rate of the processing gas from each nozzle opening and / or nozzle tube is an appropriate injection.
[0037]
In the film forming apparatus of the present invention, when temperature control is performed for each partition member, optimum temperature control can be performed for the processing gas in each diffusion space, and the properties of the processing gas can be appropriately maintained. Can do. In particular, since the entire gas ejection head is placed in a vacuum environment and the gas ejection head is in a vacuum insulation state, such temperature control for each partition member is extremely effective.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0039]
FIG. 1 shows an embodiment of a film forming apparatus of the present invention. In this apparatus, a separation plate 3 is provided in a processing container 2 whose inside is a processing space 1, and a wafer 5 (for example, a semiconductor wafer) that is an object to be processed in a state of being aligned with an opening 4 opened in the separation plate 3. ) Is placed. A heater H is disposed above the back surface of the wafer 5. A vacuum pump (not shown) for evacuating the processing space 1 is arranged, and air in the processing space 1 is sucked from the exhaust port 6.
[0040]
In order to supply a processing gas to the wafer 5, a gas ejection head 7 schematically shown in FIG. 1 is disposed in the processing space 1. A CVD (Chemical Vapor Deposition) process is performed on the surface of the wafer 5 by the processing gas ejected from the gas ejection head 7 to form an insulating oxide film, a wiring metal film, and the like. The illustrated gas ejection head 7 is of a type that ejects three types of processing gases A, B, and C, and a plurality of ejection portions 9 are arranged on a head surface 8 facing the wafer 5. As shown in FIG. 4 and FIG. 5 (A), a plurality of the ejection portions 9 are arranged on the head surface 8 at a predetermined interval.
[0041]
Next, the detailed structure of the gas ejection head 7 shown in FIG. Three types of processing gases A, B, and C are introduced into the gas ejection head 7, and a plurality of processing gases are ejected from a large number of ejection portions 9. The processing gases A and B are supplied to diffusion chamber units 10A and 10B described later, and the processing gas C is supplied to a diffusion chamber member 19C stacked on the diffusion chamber unit. The plurality of types of processing gases supplied in this way are guided to the ejection section 9 via the independent flow paths for the respective processing gases A, B, and C in the gas ejection head 7, and are then sent to the wafer W from there. It is jetted toward.
[0042]
Diffusion chamber units 10A and 10B are arranged in a stacked state in order to guide each processing gas A and B independently to the ejection section 9. Since both units 10A and 10B have substantially the same structure, the diffusion chamber unit 10A will be described in detail. One diffusion chamber unit, here 10A, is constituted by a diffusion chamber 12A formed by the diffusion space 11A and a partition member 13A for separating and independently separating the diffusion space 11A from the surrounding space. The partition member 13A is made of a thick circular stainless steel plate, and the space between the partition member 13B of the adjacent diffusion chamber unit 10B is a diffusion space 11A. As described above, the diffusion space 11A is a flat space formed by the flat inner wall surfaces 14A and 14B of the partition members 13A and 13B.
[0043]
The diffusion chamber 12A is also partitioned from the surrounding space by a coupling plate 15 in which the inner wall surfaces 14A and 14B and the diffusion chamber units 10A and 10B are integrated in a laminated state, and the diffusion chamber 12A is in a closed chamber state. Yes. In this example, the partition member 13A and the coupling plate 15 are separate members, but they may be integrated.
[0044]
The diffusion chamber unit 10B stacked on the lower side of the diffusion chamber unit 10A has the same structure as the diffusion chamber unit 10A as described above. Therefore, the diffusion space in each part of FIGS. 12B, 13B for the partition member, 14B for the inner wall surface, and 15 for the coupling plate.
[0045]
In order to supply the processing gas A to the diffusion space 11A, a processing gas introduction path 17A formed by the introduction pipe 16A is provided. The processing gas introduction path 17A extends from a gas supply pump (not shown), enters the diffusion space 11A, and an introduction port 18A opens at the center of the diffusion space 11A. The introduction port 18A opens at the end of the introduction pipe 16A toward the inner wall surface 14B of the diffusion space 11A opposite to the head surface 8.
[0046]
Also in the diffusion space 11B into which the processing gas B is introduced, a processing gas introduction path 17B similar to the processing gas introduction path 17A is provided, and the introduction port 18B has an inner wall surface 19B (on the opposite side to the head surface 8) ( It opens toward the inner wall surface of a diffusion chamber member 19C described later.
[0047]
Diffusion chamber members 19C are arranged in a stacked manner adjacent to the diffusion chamber unit 10B. The diffusion chamber member 19C is supplied with a processing gas C of a type different from the processing gases A and B, and an independent small volume diffusion chamber 20 is formed at a substantially central portion of the diffusion chamber member 19C and supplied from there. The flow path 21 is branched and communicates with the ejection portion 9 under an independent flow path configuration. The volume of the small volume diffusion chamber 20 is greatly reduced so as to be sufficiently smaller than the volume of the diffusion chambers 12A and 12B. The upper surface of the diffusion chamber member 19C is the inner wall surface 19B, which is one constituent surface that defines the diffusion chamber 12B.
[0048]
FIG. 3 shows a state of communication between the nozzle openings and / or nozzle tubes forming the ejection portion 9 and the diffusion spaces 11A and 11B and the supply flow path 21. The nozzle openings and / or nozzle tubes have a multiple structure arranged concentrically, and each nozzle opening and / or nozzle tube is connected to a different diffusion space 11A, 11B and supply flow path 21, respectively. The innermost nozzle tube 22 is connected to the supply channel 21 with its lower part fitted in the diffusion chamber member 19C. A large-diameter nozzle tube 23 concentrically disposed outside the nozzle tube 22 communicates with the diffusion space 11B in a state of being fitted to the partition member 13B. A nozzle opening 24 is disposed outside the large-diameter nozzle tube 23 and communicates with the diffusion space 11A. Each nozzle tube 22, 23 opens in the vicinity of the head surface 8.
[0049]
As shown in FIG. 6, the processing gas ejection portion 9 is open in the vicinity of the head surface 8, but the state of mixing and reaction of the processing gases A, B, and C sprayed onto the wafer 5 is changed. In order to improve further, it is advantageous to make the ejection part 9 protrude from the head surface 8. In FIG. 5B and FIG. 6, the nozzle tubes 22, 27, and 23 having small diameters, medium diameters, and large diameters are arranged in a triple so as to eject three kinds of processing gases. FIG. 6A shows the case where all the nozzle tubes 22, 27, and 23 have the same protruding length. (B) shows a case where the nozzle tubes 22, 27, 23 are cut obliquely and the end faces of the tubes are aligned on one virtual plane. (C) shows a case where the inner nozzle tube is shortened. (D) is a case where the ends of the nozzle tubes 22, 27, 23 are cut obliquely in the form as in (C).
[0050]
With the above configuration, the processing gas A supplied to the diffusion space 11A is dispersed in the diffusion space 11A and fills the diffusion chamber 12A, and is directed toward the nozzle opening 24 for the processing gas A. It is done. Further, the other types of processing gas B supplied to the other diffusion space 11B are also directed toward the nozzle tube 23 for the processing gas B through a similar flow process. In each of the diffusion chamber units 10A and 10B having the laminated structure as described above, each processing gas A and B is circulated toward the nozzle opening 24 and the nozzle pipe 23, so that the processing gas flow path toward the nozzle is routed. As a result, the flow resistance in each flow path is easily uniformed, and as a result, the amount of gas ejected from a large number of nozzles is made as uniform as possible, and stable film formation proceeds. Good film quality can be obtained. In addition, since such stable film formation proceeds, the time required for film formation is shortened, which is effective for improving productivity.
[0051]
The processing gases A and B that have flowed into the diffusion spaces 11A and 11B flow to a predetermined location, and are then turned toward the nozzle opening 24 and the nozzle tube 23 for the processing gas. Since the processing gas can be ejected from a large number of nozzles at the same time based on such a flow form, it is possible to avoid the problems of increase in channel resistance and pressure loss as described above. In addition, since the gas ejection head 7 is configured with the diffusion chamber units 10A and 10B having a laminated structure, the gas ejection head 7 can be easily downsized.
[0052]
The diffusion spaces 11A, 11B and the partition members 13A, 13B are arranged in a direction substantially along the head surface 8, and the diffusion spaces 11A, 11B are arranged with nozzle tubes 22, 23, nozzle openings 24, etc. at least on the head surface 8. This is a flat space that covers a wide area, and in this case, spreads to approximately the same area as the head surface. Further, since the partition members 13A and 13B are disposed in the direction substantially along the head surface 8, the diffusion spaces 11A and 11B are also disposed in the direction substantially along the head surface 8, accordingly. In addition, the diffusion spaces 11A and 11B, which are flat spaces, are wide enough to cover the arrangement range of the nozzle tubes 22, 23, the nozzle openings 24, and the like.
[0053]
For this reason, the processing gases A and B injected into the diffusion spaces 11A and 11B are immediately filled in the thickness direction of the flat space, and a gas flow component in the direction along the head surface 8 is strongly generated. Will be. That is, since the diffusion spaces 11A and 11B are flat like a narrow gap, the process gases A and B that have flowed in quickly fill the entire diffusion spaces 11A and 11B. Therefore, the processing gases A and B are actively diffused over the entire flat space by the flow component in the direction along the head surface 8, and are filled in the diffusion chambers 12A and 12B, and the processing in the diffusion chambers 12A and 12B is performed. Maintain gas pressure at a normal level.
[0054]
As a result, the processing gas supply pressure to each nozzle is sufficiently secured, and the amount of processing gas ejected onto the surface of the wafer 5 can be made as uniform as possible, which is the best processing for good film formation. A gas atmosphere is obtained. Then, by making the diffusion spaces 11A and 11B flat, the volume required for the flow of the processing gas C in each of the diffusion chamber units 10A and 10B and the diffusion chamber member 19C described later is remarkably reduced. Therefore, when the multilayer film is formed by changing the type of the processing gas, the residual gas is reduced and the type of the processing gas is quickly changed. For example, from the first film formation to the second film formation. The sharpness at the time of so-called multilayer film formation can be obtained well. Such an effect becomes even more remarkable with simplification of the flow path as described later.
[0055]
In addition to the shape of the flat diffusion spaces 11A and 11B as described above, the processing gas introduction passages 17A and 17B are arranged so as to improve the processing gas distribution, so that the processing gas is distributed over the entire diffusion spaces 11A and 11B. The processing gas is accurately distributed to the corresponding nozzle openings 24 and the nozzle tubes 23. Further, as shown in FIG. 7, the processing gas introduction passages 17A and 17B are radially branched as shown in FIG. 7A, or are bent like a ring as shown in FIG. , 11B can be distributed more uniformly over the entire area. Further, since the processing gases A and B from the introduction ports 18A and 18B are injected to the inner wall surfaces 14B and 19B forming the diffusion chambers 12A and 12B, the processing gases A and B collide with the inner wall surfaces 14B and 19B. As a result, a radial diffusion flow is formed, and the entire diffusion chambers 12A and 12B are immediately filled, and the processing gases A and B are accurately supplied to the corresponding nozzle openings 24 and nozzle tubes 23.
[0056]
The advantages of the diffusion chamber member 19C can be obtained synergistically in addition to the advantages of the diffusion chamber units 10A and 10B such as process gas distribution. That is, the processing gas C supplied to the small volume diffusion chamber 20 independent of the diffusion chamber units 10A and 10B passes through the supply flow path 21 branched from the small volume diffusion chamber 20 and corresponds to the processing gas C. Directed to tube 22. Since the small volume diffusion chamber 20 is set to be much smaller in volume than the diffusion chambers 12A and 12B, the processing gas C is temporarily held at a somewhat high pressure in the small volume diffusion chamber 20 having a small volume. Since the gas is supplied to the nozzle pipe 22 from this state, the supply gas pressure to the nozzle pipe 22 connected to the supply flow path 21 is kept high, and the process gas C is not sufficiently ejected through the diffusion chamber member 19C. Can be done without.
[0057]
Further, since the diffusion chamber member 19C is disposed adjacent to any one of the diffusion chamber units 10A and 10B, it is advantageous for making the gas ejection head 7 compact. Since the volume of the small volume diffusion chamber 20 is extremely small as described above, the volume necessary for the flow of the processing gas C in the diffusion chamber member 19C is remarkably reduced. Therefore, when the multilayer film is formed by changing the type of the processing gas, the residual gas is reduced and the type of the processing gas is quickly changed. For example, from the first film formation to the second film formation. The sharpness at the time of so-called multilayer film formation can be obtained well. Such an effect becomes even more remarkable with simplification of the flow path as described later.
[0058]
In addition, since the diffusion chamber member 19C having the small volume diffusion chamber 20 that has a small volume and can switch the processing gas more quickly and the diffusion chamber units 10A and 10B described above are provided in a mixed manner, for example, Diffusion chamber units 10A, 10B and diffusion chamber members are introduced such that a processing gas that requires more agile switching is introduced into diffusion chamber member 19C, and a processing gas that does not require so much switching agility is introduced into diffusion chamber units 10A, 10B. 19C can be used properly according to the type of processing gas, and a high-quality multilayer film can be formed with a low-cost apparatus.
[0059]
The flow paths of the processing gases A, B, and C obtained by the flow path configuration from the diffusion spaces 11A and 11B and the diffusion chamber member 19C stacked as described above open to the head surface 8 in a nozzle state. Since the plurality of the jetting portions 9 are arranged at a predetermined interval, the amount of the processing gas A, B, or C ejected from each jetting portion 9 is set to the workpiece. It can be made as uniform as possible, and the best processing gas atmosphere for good film formation can be obtained. Further, in the case where a slight difference occurs in the processing gas ejection amount of the plurality of ejection portions 9, the processing gas is ejected to the wafer 5 by increasing the arrangement density of the ejection portions 9 having a small ejection amount. The state can be optimized.
[0060]
The nozzle openings 24 and / or the nozzle tubes 22 and 23 arranged concentrically are connected to the diffusion spaces 11A and 11B or the supply flow channel 21 for introducing a plurality of different processing gases, respectively. The processing gases A, B, and C are ejected concentrically in an annular layer. Such ejection is performed in the vicinity of the head surface 8. Therefore, the various processing gases A, B, and C are mixed or reacted well for film formation at or near the locations where they are ejected from the nozzle openings 24 and / or the nozzle tubes 22 and 23. Further, since the nozzle tubes 22 and 23 are connected to the diffusion spaces 11A and 11B or the supply flow path 21, when the diffusion chamber units 10A and 10B are stacked and assembled, the nozzle tubes 22 and 23 are used for positioning. It functions like a knock pin, and the assembling work is simplified and the assembling accuracy is improved.
[0061]
The nozzle tube 22 located on the inner side is connected to the supply channel 21 arranged on the side far from the wafer 5, so that the processing gas C from the supply channel 21 on the far side is allowed to flow independently by this nozzle tube 22. It can be ejected as a road. Similarly, the outer nozzle tube 23 of the inner nozzle tube 22 is connected to the diffusion space 11B closer to the wafer 5 than the supply flow path 21, so that a different processing gas B is transferred to the outer side. The nozzle tube 23 can be ejected as an independent flow path. That is, since different processing gases A, B, and C are individually introduced into the laminated diffusion chamber units 10A and 10B and the diffusion chamber member 19C, the processing gases A and B are concentrically arranged in independent flow paths. It can be ejected from each nozzle tube. The nozzle opening 24 arranged on the outermost peripheral side communicates with the diffusion space 11A at the location closest to the wafer 5, from which the processing gas A is injected.
[0062]
In the gas ejection head 7, the diffusion chamber unit 10 </ b> A located at least on the wafer 5 side among the diffusion chamber units 10 </ b> A and 10 </ b> B or the diffusion chamber member 19 </ b> C and the diffusion chamber member 19 </ b> C located on the opposite side of the wafer 5 are respectively provided. The temperature is controlled independently. Therefore, as shown in FIGS. 2 and 5, a cooling pipe 25 that guides cooling water as a temperature control fluid is provided on the upper side of the partition member 13 </ b> A. The cooling pipe 25 is arranged with the surface portion of the partition member 13A along the head surface 8, and in order to cool the radiant heat from the wafer 5 to the head surface 8 as uniformly as possible, FIG. As shown, a curved channel is formed over the entire head surface 8.
[0063]
As a result, the diffusion chamber unit 10A located on the wafer 5 side is appropriately cooled with respect to the radiant heat from the wafer 5, so that the processing gas A is in the diffusion space 11A, in the ejection portion 9, that is, in the nozzle opening 24 or in the vicinity thereof. It is possible to prevent the decomposition or the film formation phenomenon from occurring. Further, by heating the diffusion chamber unit 10A until the diffusion chamber unit 10A is heated by the radiant heat from the wafer 5, a gas having a low dew point and being easily condensed at a low temperature is used as the processing gas A. Condensation of the processing gas in the flow path can be prevented, and film formation defects due to insufficient ejection of the processing gas A can be prevented.
[0064]
In addition, until the diffusion chamber unit 10A is heated by the radiant heat from the wafer 5, the diffusion chamber unit 10A can be heated by circulating hot water through the cooling pipe 25. In this way, when a gas having a low dew point and easily condensing at a low temperature is used as the processing gas A, the processing gas is prevented from condensing in the flow path, and film formation failure due to insufficient ejection of the processing gas A Can be prevented. Moreover, as a temperature control medium distribute | circulated to the cooling pipe 25, appropriate fluids, such as not only water but oil and gas, can be used.
[0065]
Also, in the diffusion chamber member 19C located on the side opposite to the wafer 5, the heating conduit 26 is configured to circulate inside the diffusion chamber member 19C in order to perform appropriate temperature control. Similarly to the cooling pipe 25 shown in FIG. 5 (A), the heating pipe 26 is also formed with a curved flow path over the entire interior of the diffusion chamber member 19C in order to uniformly heat the supply flow paths 21. doing. By doing so, the diffusion chamber member 19C that is difficult to receive radiant heat from the wafer 5 is subjected to appropriate temperature control, and therefore when the processing gases B and C having a low dew point are supplied to the supply flow path 21 and the diffusion space 11B. In addition, the condensation is prevented and a normal process gas can be supplied. As described above, the diffusion chamber unit 10A positioned on the wafer 5 side and the diffusion chamber member 19C positioned on the opposite side of the wafer 5 are independently controlled in temperature, so that each diffusion chamber unit 10A or The most suitable temperature control can be performed for the processing gases B and C corresponding to the diffusion chamber member 19C, and the properties of the injected processing gas are optimal for film formation.
[0066]
In addition, since the diffusion chamber member 19C has a small volume diffusion chamber 20 formed at a substantially central portion of the block-like member, when the temperature control is performed, the entire block-like member is stored in the internal processing gas. Heat transferred. For this reason, the temperature control effect with respect to the process gas which distribute | circulates an inside becomes very high, and it is effective when using the process gas for which severe temperature management is required. Since such a diffusion chamber member 19C and the above-described diffusion chamber units 10A and 10B are provided in a mixed manner, for example, a processing gas that requires more severe temperature management is introduced into the diffusion chamber member 19C. A processing gas that does not require such severe temperature control is introduced into the diffusion chamber units 10A and 10B. For example, the diffusion chamber units 10A and 10B and the diffusion chamber member 19C are properly used according to the type of the processing gas, thereby reducing the cost. A high-quality multilayer film can be formed.
[0067]
In addition, since such a diffusion chamber member 19C is disposed at a position opposite to the wafer 5 that is least susceptible to the influence of radiant heat from the wafer 5, the diffusion chamber member 19C is disposed against the processing gas flowing through the diffusion chamber member 19C. The temperature can be controlled more severely and appropriately without being affected by the radiant heat of the wafer 5.
[0068]
FIG. 8 shows a second embodiment of the gas ejection head in the film forming apparatus of the present invention.
[0069]
In FIG. 2, FIG. 3, etc., the nozzle opening 24 and / or the nozzle pipes 22, 23 have a multiple structure arranged concentrically, but this can be replaced with the form shown in FIG. That is, the pipelines that guide the processing gases A, B, and C to the ejection portion 9 are arranged close to each other in a state corresponding to the processing gases A, B, and C. The nozzle tube 22 is connected to the supply flow path 21 and extends to the head surface 8, the nozzle tube 23 communicates with the diffusion space 11B and extends to the head surface 8, and the nozzle tube 24A It communicates with the diffusion space 11 </ b> A and extends to the head surface 8. The nozzle tubes 22, 23, and 24A can be arranged close to each other in the form of an equilateral triangle as shown in FIG. 5B, and one straight line as shown in FIG. It is also possible to arrange them close to each other. Other than that, it is the same as that of the said embodiment, and the same code | symbol is attached | subjected to the same part.
[0070]
With the above-described configuration, the nozzle tubes 22, 23, 24A forming independent flow paths for the respective processing gases A, B, C are in close proximity to each other and penetrate through the diffusion chamber units 10A, 10B, and the diffusion chamber member 19C. Therefore, the flow path configuration of the processing gas can be achieved simply by arranging a straight nozzle tube, and the structure can be simplified and the advantages in terms of manufacturing can be ensured. Other than that, there exists an effect similar to the said embodiment.
[0071]
FIG. 9 shows a third embodiment of the gas ejection head in the film forming apparatus of the present invention.
[0072]
This embodiment shows a case where the flow shape and pressure state of the processing gas are improved by deforming the space shape of the diffusion space. In order to deform the space shape of the diffusion space 11A, the downward inner wall surface 14A of the partition member 13A is a concave taper surface, while the upward inner wall surface 14B of the partition member 13B is a convex taper surface. The space 11A has a space shape just like an umbrella. It should be noted that the same space shape is also deformed in the diffusion space 11B of the diffusion chamber units 10B stacked. Other than that, it is the same as that of each said embodiment, and attaches | subjects the same code | symbol to the same part.
[0073]
Therefore, the processing gas A ejected from the introduction port 18A is likely to flow along the inner wall surface 14B having a downward inclined surface, so that the gas flow to the peripheral portion of the diffusion space 11A having a low pressure is smoother. To be made. Moreover, since the inner wall surface 14A corresponding to the ceiling has a lower peripheral portion of the diffusion space 11A, the inner wall surface 14A functions to suppress the diffusion flow of the processing gas, and the height of the diffusion space 11A is increased. Since it becomes uniform in the direction, the pressure distribution in the diffusion space 11A tends to be uniform. As described above, the processing gas A is smoothly diffused over the entire diffusion space 11A by the function of the inner wall surfaces 14B and 14A with respect to the processing gas A, and the pressure is also maintained uniformly. Therefore, a processing gas with a sufficient flow rate is ejected from the nozzle opening 24 and the nozzle tube 23, and the film formation of the wafer 5 proceeds well. Other than that, there exists an effect similar to said each embodiment.
[0074]
FIG. 10 shows a fourth embodiment of the gas ejection head in the film forming apparatus of the present invention.
[0075]
In this embodiment, the diffusion chamber unit has three layers. In addition to the diffusion chamber units 10A and 10B described above, the diffusion chamber unit 10C is added, and the processing gas introduction channels 17A, 17B, and 17C are provided. The introduction pipes 16A, 16B, and 16C to be configured are embedded in the partition members 13A, 13B, and 13C. Therefore, in the diffusion spaces 11A, 11B, and 11C, only the nozzle openings 24 and / or the nozzle tubes 22 and 23 exist in a state of penetrating the spaces in the height direction of the respective diffusion spaces. Actually, the processing gas introduction paths 17A, 17B, and 17C are arranged so as not to substantially protrude into the diffusion spaces 11A, 11B, and 11C, and even a slight protrusion may hinder the processing gas diffusion phenomenon. Absent. The arrangement of the nozzle openings 24 and / or the nozzle tubes 22 and 23 is the same as that shown in FIG.
[0076]
Each partition member 13A, 13B, 13C is provided with a heater 28 for controlling the temperature of the processing gas in each diffusion space 11A, 11B, 11C. The heater 28 is arranged in an S shape, a meandering type, or the like in plan view in order to uniformly control the temperature of the processing gas in each diffusion space.
[0077]
Therefore, the processing gas introduced into the diffusion spaces 11A, 11B, and 11C spreads as a diffusion flow under the influence of the minimum obstacle, that is, the nozzle opening 24 and / or the nozzle tubes 22 and 23. The diffusion flow in the diffusion space expands as quickly and uniformly as possible throughout the entire area. Accordingly, the flow rate of the processing gas from each nozzle opening and / or nozzle tube is an appropriate injection. The obstacles in the diffusion spaces 11A, 11B, and 11C are only the nozzle opening 24 and / or the nozzle tubes 22 and 23, and parts are formed without the processing gas introduction passages 17A, 17B, and 17C protruding from the partition member. As a result, the parts can be simplified.
[0078]
Optimal temperature control can be performed for the processing gas in each of the diffusion spaces 11A, 11B, and 11C, and the properties of the processing gas can be appropriately maintained. In particular, since the entire gas ejection head is placed in a vacuum environment and the gas ejection head is in a vacuum insulation state, such temperature control for each partition member is extremely effective.
[0079]
【The invention's effect】
As described above, according to the film forming apparatus of the present invention, with the above-described configuration, one type of processing gas supplied to a specific diffusion space is dispersed in the diffusion space and filled in the diffusion chamber. , Directed towards the nozzle for the process gas. In addition, other types of processing gas supplied to other diffusion spaces are also directed toward the nozzle for the processing gas through a similar flow process. In each diffusion chamber unit having such a laminated structure, each process gas is circulated toward the nozzle, so that the structure of the process gas flow path toward the nozzle is simplified, and accordingly, in each flow path The flow path resistance is also easily uniformed. As a result, the amount of gas ejected from a large number of nozzles is made as uniform as possible, the film formation proceeds stably, and good film formation quality is obtained. In addition, since such stable film formation proceeds, the time required for film formation is shortened, which is effective for improving productivity.
[0080]
  The processing gas that has flowed into each diffusion space flows to a predetermined location, and is then redirected toward the nozzle for that processing gas. Since the processing gas can be ejected from a large number of nozzles on the basis of such a flow configuration, the gas flow path is bent in one place in this case, and the increase in flow path resistance and the pressure loss as described above. This problem can be avoided. In addition, since the gas ejection head is configured with a laminated structure of the diffusion chamber units, it is easy to reduce the size of the gas ejection head.In addition, since the introduction pipe forming the process gas introduction path is embedded in the partition member, the obstacle in the diffusion space is only the nozzle opening and / or the nozzle pipe, and the process gas introduction path is formed in the partition member. Since the parts can be formed without substantially protruding, the parts can be simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a gas ejection head in the film forming apparatus.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a connection state between a diffusion space, a nozzle opening, and a nozzle tube.
FIG. 4 is a plan view showing a head surface of a gas ejection head.
5A is a plan view of a gas ejection head, and FIG. 5B is a plan view showing an opening of a nozzle tube.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modified example of the nozzle tube.
FIG. 7 is a plan view showing a modification of the processing gas introduction path.
8A is a cross-sectional view of a gas ejection head according to a second embodiment, and FIGS. 8B and 8C are plan views showing the opening positions of nozzle openings.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a gas ejection head according to a third embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a gas ejection head according to a fourth embodiment.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional film forming apparatus.
FIG. 12 is an exploded cross-sectional view of the block body of the film forming apparatus.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another conventional film forming apparatus.
[Explanation of symbols]
1 processing space
2 processing container
3 separator
4 opening
5 Wafer
H Heating heater
6 Exhaust port
7 Gas ejection head
8 Head surface
9 Spouting part
10A Diffusion chamber unit
10B Diffusion chamber unit
10C Diffusion chamber unit
11A diffusion space
11B Diffusion space
11C diffusion space
12A diffusion chamber
12B Diffusion chamber
12C Diffusion chamber
13A partition member
13B partition member
13C partition member
14A inner wall
14B inner wall
15 Bonding plate
16A introduction pipe
16B introduction pipe
16C introduction pipe
17A Process gas introduction path
17B Process gas introduction path
17C Process gas introduction path
18A inlet
18B inlet
18C inlet
19B inner wall
19C Diffusion chamber material
20 Small volume diffusion chamber
21 Supply flow path
22 Small diameter nozzle tube
23 Large diameter nozzle tube
24 Nozzle opening
24A nozzle tube
25 Cooling pipeline
26 Heating pipeline
27 Nozzle tube with medium diameter
28 Heater
60 processing container
61 Shower head body
62 prop
63 mounting table
64 Heating lamp
65 Transmission window
66 Upper block
67 Middle block
68 Lower block
69 Raw material gas supply path
69A fork
69B fork
69C Gas outlet
70 Reducing gas supply path
70B fork
70C gas outlet
71 Cooling channel
72 Heating means
73 Exhaust passage
74 Diffusion chamber
75 Diffusion chamber
76 First supply pipe
77 Horizontal diffuser
78 Second supply pipe
79 Horizontal diffuser

Claims (12)

処理空間内に複数種類の処理ガスを供給するガス噴出ヘッドを有し、上記処理ガスにより被処理物の表面に成膜を行なう成膜装置であって、
上記ガス噴出ヘッドには、被処理物側に面するヘッド面に各処理ガスを独立して噴出させるノズルがそれぞれ多数設けられ、
上記ガス噴出ヘッドには、各処理ガスがそれぞれ独立して導入される複数の拡散空間と、上記拡散空間を分離独立させる区画部材とを含み、上記拡散空間が導入された処理ガスの拡散室に形成された拡散室ユニットが、積層された状態で存在しており、
上記各拡散空間からそれぞれの処理ガスに対応するノズルに対して処理ガスが供給されるように構成され、上記処理ガス導入路を形成する導入管が区画部材に埋設されていることを特徴とする成膜装置。
A film forming apparatus having a gas ejection head for supplying a plurality of types of processing gas in a processing space, and forming a film on a surface of an object to be processed by the processing gas,
The gas ejection head is provided with a number of nozzles for independently ejecting each processing gas on the head surface facing the workpiece,
The gas ejection head includes a plurality of diffusion spaces into which the processing gases are independently introduced and a partition member that separates and separates the diffusion spaces, and is disposed in a diffusion chamber of the processing gas into which the diffusion spaces are introduced. The formed diffusion chamber unit exists in a stacked state,
A processing gas is supplied from each diffusion space to a nozzle corresponding to each processing gas, and an introduction pipe forming the processing gas introduction path is embedded in the partition member. Deposition device.
上記拡散空間および区画部材はヘッド面に実質的に沿う方向に配置され、上記拡散空間は少なくともヘッド面においてノズルが配置された範囲をカバーする広さに広がった偏平な空間である請求項1記載の成膜装置。  2. The diffusion space and the partition member are arranged in a direction substantially along the head surface, and the diffusion space is a flat space extending in an area covering at least a range where the nozzle is arranged on the head surface. Film forming equipment. 上記各拡散空間には各処理ガスを独立して導入する処理ガス導入路が配置され、上記処理ガス導入路は、この処理ガス導入路から拡散空間内に導入された処理ガスが拡散空間の全域にわたってできるだけ均一に分布するように配置されている請求項1または2記載の成膜装置。  A processing gas introduction path for independently introducing each processing gas is disposed in each diffusion space, and the processing gas introduction path has a processing gas introduced from the processing gas introduction path into the diffusion space. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming apparatus is arranged so as to be distributed as uniformly as possible over the entire area. 上記処理ガス導入路から拡散空間内に処理ガスを導入する導入口は、ヘッド面とは反対側の拡散室の内壁面に向かって開口している請求項3記載の成膜装置。  The film forming apparatus according to claim 3, wherein the introduction port for introducing the processing gas into the diffusion space from the processing gas introduction path opens toward the inner wall surface of the diffusion chamber opposite to the head surface. 上記ガス噴出ヘッドは、上記拡散室ユニットとは独立して処理ガスが導入され上記拡散室よりも十分に小さくなるよう設定された小容積拡散室と、上記小容積拡散室から分岐して当該小容積拡散室に導入された処理ガスに対応するノズルに対して処理ガスを供給する供給流路とを備えた拡散室部材をさらに備え、上記拡散室部材はいずれかの拡散室ユニットに隣接させて積層状に配置されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の成膜装置。  The gas ejection head includes a small volume diffusion chamber that is set to be sufficiently smaller than the diffusion chamber by introducing a processing gas independently of the diffusion chamber unit, and a small volume branched from the small volume diffusion chamber. A diffusion chamber member provided with a supply flow path for supplying a processing gas to a nozzle corresponding to the processing gas introduced into the volume diffusion chamber, wherein the diffusion chamber member is adjacent to any one of the diffusion chamber units. The film-forming apparatus as described in any one of Claims 1-4 arrange | positioned at the laminated form. 上記ヘッド面には、複数種類の異なる処理ガスを噴出させるノズルが近接して設けられた処理ガスの噴出部が所定間隔を隔てて複数配置されている請求項1〜5のいずれか一項に記載の成膜装置。  6. The process according to claim 1, wherein a plurality of processing gas ejection portions provided with nozzles for ejecting a plurality of different types of processing gases are arranged at predetermined intervals on the head surface. The film-forming apparatus of description. 上記噴出部は、複数種類の異なる処理ガスを独立して噴出させるノズル開口および/またはノズル管が同心円状に配置された多重構造を呈し、上記ノズル管はヘッド面の近傍に開口を有するとともに、そのノズル管が噴出させる処理ガスが導入される拡散空間または供給流路と連通している請求項6記載の成膜装置。  The ejection part has a multiple structure in which nozzle openings and / or nozzle tubes for independently ejecting different types of different processing gases are arranged concentrically, and the nozzle tube has an opening in the vicinity of the head surface, The film forming apparatus according to claim 6, wherein the film forming apparatus communicates with a diffusion space or a supply channel into which a processing gas ejected by the nozzle tube is introduced. 上記ノズル管は、多重構造の内側に位置するノズル管ほど被処理物から遠い側に配置された拡散空間または供給流路と連通している請求項7記載の成膜装置。  The film forming apparatus according to claim 7, wherein the nozzle tube communicates with a diffusion space or a supply flow channel which is disposed on a side farther from the object to be processed as the nozzle tube located inside the multiple structure. 上記ガス噴出ヘッドにおいて、各拡散室ユニットまたは拡散室部材のうち少なくとも被処理物側に位置する拡散室ユニットまたは拡散室部材と、被処理物とは反対側に位置する拡散室ユニットまたは拡散室部材とをそれぞれ独立して温度制御するようになっている請求項1〜8のいずれか一項に記載の成膜装置。  In the gas ejection head, among each diffusion chamber unit or diffusion chamber member, at least the diffusion chamber unit or diffusion chamber member positioned on the workpiece side, and the diffusion chamber unit or diffusion chamber member positioned on the opposite side of the workpiece. The film forming apparatus according to claim 1, wherein the temperature is controlled independently of each other. 上記拡散室ユニットの拡散空間に、ノズル開口および/またはノズル管だけが拡散空間の高さ方向に当該空間を貫通した状態で存在させてある請求項1〜9のいずれか一項に記載の成膜装置。The composition according to any one of claims 1 to 9, wherein only the nozzle opening and / or the nozzle tube are present in the diffusion space of the diffusion chamber unit in a state of penetrating the space in the height direction of the diffusion space. Membrane device. 上記処理ガス導入路は、上記拡散空間に実質的に突出しない状態で配置されている請求項1〜10のいずれか一項に記載の成膜装置。  The film forming apparatus according to claim 1, wherein the processing gas introduction path is disposed so as not to substantially protrude into the diffusion space. 上記区画部材毎に温度制御をするようになっている請求項1〜1のいずれか一項に記載の成膜装置。Film forming apparatus according to any one of claims 1 to 1 1 adapted to the temperature control for each of the partition members.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7740704B2 (en) * 2004-06-25 2010-06-22 Tokyo Electron Limited High rate atomic layer deposition apparatus and method of using
KR100931331B1 (en) * 2007-08-24 2009-12-15 주식회사 케이씨텍 Injection unit of thin film deposition apparatus
JP5026373B2 (en) * 2008-09-04 2012-09-12 シャープ株式会社 Vapor growth apparatus and vapor growth method
JP4864057B2 (en) * 2008-09-04 2012-01-25 シャープ株式会社 Vapor growth apparatus and vapor growth method
JP2010084184A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Tokyo Electron Ltd Substrate treatment apparatus
JP2011195863A (en) * 2010-03-18 2011-10-06 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Atomic-layer deposition apparatus and atomic-layer deposition method
JP4840832B2 (en) * 2010-04-28 2011-12-21 シャープ株式会社 Vapor phase growth apparatus, vapor phase growth method, and semiconductor device manufacturing method
JP5259804B2 (en) * 2011-11-08 2013-08-07 シャープ株式会社 Vapor growth apparatus and vapor growth method
JP6013077B2 (en) * 2012-08-13 2016-10-25 株式会社カネカ Vacuum deposition apparatus and organic EL device manufacturing method
JP6597732B2 (en) * 2017-07-24 2019-10-30 東京エレクトロン株式会社 Gas processing equipment
JP6922959B2 (en) * 2019-09-20 2021-08-18 株式会社明電舎 Oxide film forming device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080013568A (en) * 2006-08-09 2008-02-13 주식회사 아이피에스 Multisource Spray Shower Head

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