JP7597776B2 - Gas supply unit, processing device, and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
本開示は、ガス供給部、処理装置、及び半導体装置の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a gas supply unit, a processing device, and a method for manufacturing a semiconductor device.
半導体装置の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成する処理が行われることがある(例えば特許文献1-3参照)。これらの文献によれば、処理ガスを供給するノズルと不活性ガスを供給するノズルを設け、処理ガスが基板上を均等に流れるように基板の処理に寄与しない不活性ガスを供給している。しかしながら、依然として処理ガスを均等に流すことが困難な場合がある。 As one step in the manufacturing process of a semiconductor device, a process of forming a film on a substrate is performed (see, for example, Patent Documents 1 to 3). According to these documents, a nozzle for supplying a process gas and a nozzle for supplying an inert gas are provided, and an inert gas that does not contribute to the processing of the substrate is supplied so that the process gas flows evenly over the substrate. However, there are still cases where it is difficult to flow the process gas evenly.
本開示は、処理ガスが基板上を均等に流れることを可能にする技術を提供する。 The present disclosure provides techniques that allow process gas to flow evenly over a substrate.
本開示の第一態様によれば、
基板が配置されている処理室にガスをそれぞれ供給する第一開口部と第二開口部とを有する技術であって、
前記第一開口部と前記第二開口部とは前記基板の表面に対して平行方向に並んでおり、
前記第一開口部から供給されるガスは前記基板の中心方向に供給され、
前記第二開口部から供給されるガスは前記基板の周縁方向に供給され、
前記第二開口部から供給されるガスの向きが前記第一開口部から供給されるガスの向きを基準として予め決められた角度をなすように構成されている技術が提供される。
According to a first aspect of the present disclosure,
A technique having a first opening and a second opening for respectively supplying gas to a processing chamber in which a substrate is placed,
the first opening and the second opening are aligned in a direction parallel to a surface of the substrate,
the gas supplied from the first opening is supplied toward the center of the substrate;
the gas supplied from the second opening is supplied in a peripheral direction of the substrate;
There is provided a technique in which a direction of the gas supplied from the second opening is configured to form a predetermined angle with respect to a direction of the gas supplied from the first opening.
本開示によれば、処理ガスが基板上を均等に流れることができる。 The present disclosure allows the process gas to flow evenly over the substrate.
<本開示の実施形態>
以下、本開示の実施形態について、図1~図18を用いて説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものである。また、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。さらに、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。また、図中に示す矢印Hは装置上下方向(鉛直方向)を示し、矢印Wは装置幅方向(水平方向)を示し、矢印Dは装置奥行き方向(水平方向)を示す。
<Embodiments of the present disclosure>
Hereinafter, an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 18. Note that all of the drawings used in the following description are schematic. In addition, the dimensional relationship of each element, the ratio of each element, and the like shown in the drawings do not necessarily match the actual ones. Furthermore, the dimensional relationship of each element, the ratio of each element, and the like between multiple drawings do not necessarily match. In addition, the arrow H shown in the drawings indicates the up-down direction (vertical direction) of the device, the arrow W indicates the width direction (horizontal direction) of the device, and the arrow D indicates the depth direction (horizontal direction) of the device.
(基板処理装置10の全体構成)
基板処理装置10は、図1に示されるように、各部を制御する制御部280及び処理炉202を備えている。処理炉202は、加熱手段であるヒータ207を有する。ヒータ207は、鉛直方向に延びる円筒形状であって、下端が開放されており、図示しないヒータベースに支持されている。ヒータ207は、処理ガスを熱で活性化させる活性化機構としても機能する。なお、制御部280については、詳細を後述する。
(Overall configuration of substrate processing apparatus 10)
As shown in Fig. 1, the substrate processing apparatus 10 includes a control unit 280 for controlling each unit, and a processing furnace 202. The processing furnace 202 includes a heater 207 as a heating means. The heater 207 has a cylindrical shape extending vertically, an open lower end, and is supported by a heater base (not shown). The heater 207 also functions as an activation mechanism for activating the processing gas by heat. The control unit 280 will be described in detail later.
ヒータ207の内側には、ヒータ207と同心円状に反応容器を構成する反応管203が配置されている。反応管203は、例えば石英(SiO2)、または炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料により形成されている。基板処理装置10は、いわゆるホットウォール型である。 A reaction tube 203 constituting a reaction vessel is arranged concentrically around the heater 207 inside the heater 207. The reaction tube 203 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO2) or silicon carbide (SiC). The substrate processing apparatus 10 is of the so-called hot wall type.
反応管203は、円筒状の内管12と、内管12を囲むように設けられた円筒状の外管14とを有している。内管12は、外管14と同心円状に配置され、内管12と外管14との間には、間隙Sが形成されている。 The reaction tube 203 has a cylindrical inner tube 12 and a cylindrical outer tube 14 that is arranged to surround the inner tube 12. The inner tube 12 is arranged concentrically with the outer tube 14, and a gap S is formed between the inner tube 12 and the outer tube 14.
内管12は、下端が開放され、上端が平坦状で、上端が閉塞された円筒状とされている。また、外管14も、下端が開放され、上端が平坦状で、上端が閉塞された円筒状とされている。さらに、内管12と外管14との間に形成された間隙Sには、図2に示されるように、ノズル室222が形成されている。なお、ノズル室222については、詳細を後述する。 The inner tube 12 is cylindrical with an open lower end, a flat upper end, and a closed upper end. The outer tube 14 is also cylindrical with an open lower end, a flat upper end, and a closed upper end. In addition, a nozzle chamber 222 is formed in the gap S formed between the inner tube 12 and the outer tube 14, as shown in FIG. 2. The nozzle chamber 222 will be described in detail later.
この内管12の内部には、図1に示されるように、基板としてのウェハ200を処理する処理室201が形成されている。また、この処理室201は、ウェハ200を水平姿勢で鉛直方向に多段に整列した状態で保持可能な基板保持具の一例であるボート217を収容可能としている。そして、内管12は、収容されたウェハ200を包囲する。 As shown in FIG. 1, inside the inner tube 12, a processing chamber 201 is formed for processing wafers 200 as substrates. The processing chamber 201 can also accommodate a boat 217, which is an example of a substrate holder capable of holding the wafers 200 in a horizontal position and aligned vertically in multiple stages. The inner tube 12 surrounds the accommodated wafers 200.
さらに、内管12の周壁には、供給スリット235aと、供給スリット235aと対向するように、排出部の一例である第一排気口236が形成されている。供給スリット235aは、水平方向に延びており、鉛直方向に並んで複数形成されている。また、内管12の周壁において第一排気口236の下方には、第一排気口236より開口面積が小さい第二排気口237が形成されている。 Furthermore, a supply slit 235a and a first exhaust port 236, which is an example of an exhaust section, are formed in the peripheral wall of the inner tube 12 so as to face the supply slit 235a. The supply slits 235a extend in the horizontal direction, and a plurality of them are formed in a line in the vertical direction. In addition, a second exhaust port 237, which has a smaller opening area than the first exhaust port 236, is formed in the peripheral wall of the inner tube 12 below the first exhaust port 236.
反応管203の下端は、円筒状のマニホールド226によって支持されている。マニホールド226は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属で構成されるか、又は石英若しくはSiC等の耐熱性材料で構成されている。マニホールド226の上端部にはフランジが形成されており、このフランジ上に外管14の下端部が設置されている。また、このフランジと外管14の下端部との間には、Oリング等の気密部材220が配置されており、反応管203の内部が気密状態とされている。 The lower end of the reaction tube 203 is supported by a cylindrical manifold 226. The manifold 226 is made of a metal such as a nickel alloy or stainless steel, or a heat-resistant material such as quartz or SiC. A flange is formed at the upper end of the manifold 226, and the lower end of the outer tube 14 is placed on this flange. In addition, an airtight member 220 such as an O-ring is disposed between this flange and the lower end of the outer tube 14, making the inside of the reaction tube 203 airtight.
マニホールド226の下端の開口には、シールキャップ219がOリング等の気密部材220を介して気密に取り付けられている。そして、反応管203の下端の開口が気密に塞がれている。シールキャップ219は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属で構成され、円盤状に形成されている。また、石英またはSiC等の耐熱性材料が、シールキャップ219の外側を覆うようにしてもよい。 A seal cap 219 is airtightly attached to the opening at the lower end of the manifold 226 via an airtight member 220 such as an O-ring. The opening at the lower end of the reaction tube 203 is airtightly closed. The seal cap 219 is made of a metal such as a nickel alloy or stainless steel, and is formed in a disk shape. The outside of the seal cap 219 may also be covered with a heat-resistant material such as quartz or SiC.
シールキャップ219上にはボート217を支持するボート支持台218が設けられている。ボート支持台218は、例えば石英やSiC等の耐熱性材料で構成されており、断熱部として機能する。 A boat support stand 218 that supports the boat 217 is provided on the seal cap 219. The boat support stand 218 is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC, and functions as a heat insulating section.
ボート217は、ボート支持台218上に立設されている。ボート217は、例えば石英やSiC等の耐熱性材料で構成されている。ボート217は、ボート支持台218に固定された図示しない底板とその上方に配置された天板とを有しており、底板と天板との間に複数本の支柱217a(図2参照)が架設されている。 The boat 217 is erected on the boat support stand 218. The boat 217 is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC. The boat 217 has a bottom plate (not shown) fixed to the boat support stand 218 and a top plate disposed above the bottom plate, and multiple support columns 217a (see FIG. 2) are installed between the bottom plate and the top plate.
ボート217には、内管12の内部の処理室201で処理される複数枚のウェハ200が保持されている。複数枚のウェハ200は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持し、互いに中心を揃えた状態でボート217の支柱217aに支持されている。換言すれば、ウェハ200は、板厚方向を鉛直方向として鉛直方向に間隔をあけて並べられている。そして、ウェハ200の積載方向が反応管203の軸方向となっている。つまり、ウェハ200の中心がボート217の中心軸にあわせられ、ボート217の中心軸は反応管203の中心軸に一致している。 The boat 217 holds a number of wafers 200 to be processed in the processing chamber 201 inside the inner tube 12. The wafers 200 are supported by the columns 217a of the boat 217 with their centers aligned and held in a horizontal position with a certain distance between them. In other words, the wafers 200 are arranged vertically with a distance between them, with the thickness direction being the vertical direction. The loading direction of the wafers 200 is the axial direction of the reaction tube 203. In other words, the center of the wafers 200 is aligned with the central axis of the boat 217, which coincides with the central axis of the reaction tube 203.
シールキャップ219の下側には、ボートを回転させる回転機構267が設けられている。回転機構267の回転軸265は、シールキャップ219を貫通してボート支持台218に接続されており、回転機構267によって、ボート支持台218を介してボート217を回転させることでウェハ200を回転させる構成となっている。 A rotation mechanism 267 that rotates the boat is provided below the seal cap 219. The rotation shaft 265 of the rotation mechanism 267 passes through the seal cap 219 and is connected to the boat support stand 218. The rotation mechanism 267 rotates the boat 217 via the boat support stand 218, thereby rotating the wafers 200.
シールキャップ219は、反応管203の外部に設けられた昇降機構としてのエレベータ115によって鉛直方向に昇降される。これにより、ボート217が処理室201に対して搬入、及び搬出されるようになっている。 The seal cap 219 is raised and lowered vertically by an elevator 115, which serves as a lifting mechanism provided outside the reaction tube 203. This allows the boat 217 to be carried in and out of the processing chamber 201.
マニホールド226には、処理室201の内部にガスを供給する供給配管(供給配管部)としてのガスノズル340aを支持するノズル支持部350aが、マニホールド226を貫通するようにして設置されている。ノズル支持部350aは、例えばニッケル合金やステンレス等の材料により形成されている。 A nozzle support 350a is provided on the manifold 226 to support a gas nozzle 340a as a supply pipe (supply pipe section) that supplies gas to the inside of the processing chamber 201, and the nozzle support 350a is disposed so as to penetrate the manifold 226. The nozzle support 350a is made of a material such as a nickel alloy or stainless steel.
ノズル支持部350aの一端には、処理室201の内部ヘガスを供給するガス供給管310aが夫々接続されている。また、ノズル支持部350aの他端には、ガスノズル340aが接続されている。ガスノズル340aは、例えば石英またはSiC等の耐熱性材料により形成されている。なお、ガスノズル340a、及びガス供給管310aについては、詳細を後述する。 One end of the nozzle support 350a is connected to a gas supply pipe 310a that supplies gas to the inside of the processing chamber 201. The other end of the nozzle support 350a is connected to a gas nozzle 340a. The gas nozzle 340a is made of a heat-resistant material such as quartz or SiC. The gas nozzle 340a and the gas supply pipe 310a will be described in detail later.
一方、反応管203の外管14には、排気口230が形成されている。排気口230は、第二排気口237よりも下方に形成されている。また、この排気口230には、排気管231が接続されている。 On the other hand, an exhaust port 230 is formed in the outer tube 14 of the reaction tube 203. The exhaust port 230 is formed below the second exhaust port 237. In addition, an exhaust pipe 231 is connected to this exhaust port 230.
処理室201の内部の圧力を検出する圧力センサ245、及び圧力調整器としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ244を介して真空排気装置としての真空ポンプ246が、排気管231に接続されている。真空ポンプ246に対して下流側の排気管231は、図示しない廃ガス処理装置等に接続されている。これにより、真空ポンプ246の出力及びAPCバルブ244の開度を制御することで、処理室201の内部の圧力が所定の圧力(真空度)となるよう真空排気できるように構成されている。 A vacuum pump 246 as a vacuum exhaust device is connected to the exhaust pipe 231 via a pressure sensor 245 that detects the pressure inside the processing chamber 201 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 244 as a pressure regulator. The exhaust pipe 231 downstream of the vacuum pump 246 is connected to a waste gas treatment device (not shown). This allows the processing chamber 201 to be evacuated to a predetermined pressure (vacuum level) by controlling the output of the vacuum pump 246 and the opening of the APC valve 244.
また、反応管203の内部には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されており、温度センサにより検出された温度情報に基づいて、ヒータ207への供給電力を調整することで、処理室201の内部の温度が所望の温度分布となるように構成されている。 In addition, a temperature sensor (not shown) is installed inside the reaction tube 203 as a temperature detector, and the power supplied to the heater 207 is adjusted based on the temperature information detected by the temperature sensor, so that the temperature inside the processing chamber 201 has the desired temperature distribution.
この構成において、処理炉202では、バッチ処理される複数枚のウェハ200を多段に積載するボート217がボート支持台218によって処理室201の内部へ搬入される。そして、ヒータ207が、処理室201へ搬入されたウェハ200を所定の温度に加熱する。このような処理炉を有する装置は、縦型バッチ装置と呼ばれる。 In this configuration, in the processing furnace 202, a boat 217 carrying multiple wafers 200 to be batch-processed in multiple stages is carried into the processing chamber 201 by a boat support stand 218. Then, a heater 207 heats the wafers 200 carried into the processing chamber 201 to a predetermined temperature. An apparatus having such a processing furnace is called a vertical batch apparatus.
〔ノズル室222〕
ノズル室222は、鉛直方向に延びており、図2に示されるように、内管12の外周面12cと外管14の内周面14aとの間の間隙Sに形成されている。具体的には、内管12の外周面12cから外管14へ向けて延出した第一仕切18aと内管12の外周面12cから外管14へ向けて延出した第二仕切18bとの間で、かつ、第一仕切18aの先端と第二仕切18bの先端とを繋ぐ円弧状の天板20と内管12との間に、ノズル室222が形成されている。
[Nozzle chamber 222]
2, the nozzle chamber 222 is formed in a gap S between the outer peripheral surface 12c of the inner tube 12 and the inner peripheral surface 14a of the outer tube 14. Specifically, the nozzle chamber 222 is formed between a first partition 18a extending from the outer peripheral surface 12c of the inner tube 12 toward the outer tube 14 and a second partition 18b extending from the outer peripheral surface 12c of the inner tube 12 toward the outer tube 14, and between the inner tube 12 and a circular arc-shaped top plate 20 connecting the tip of the first partition 18a and the tip of the second partition 18b.
〔ガスノズル340a〕
ガスノズル340aは、鉛直方向に延びており、図2に示したように、ノズル室222に配置されている。ガスノズル340aは、処理ガスである原料ガスまたは反応ガスを処理室201の内部に供給する処理ガスノズルとして用いられる。ガスノズル340aは、I字型(I字状)のロングノズルとして構成されている。また、ガスノズル340aの周面には、供給スリット235aと平行な方向(すなわち水平方向)で夫々対向するようにガスを噴射するガス噴出口としての開口部234が形成されている。開口部234は、第一開口部234aと第二開口部234bとを含んで構成されている。このガスノズル340aを含んでガス供給部342aが構成されている。なお、第一開口部234a及び第二開口部234bについては、詳細を後述する。
[Gas nozzle 340a]
The gas nozzle 340a extends in the vertical direction and is disposed in the nozzle chamber 222 as shown in FIG. 2. The gas nozzle 340a is used as a process gas nozzle for supplying a raw material gas or a reactive gas, which is a process gas, into the inside of the process chamber 201. The gas nozzle 340a is configured as an I-shaped long nozzle. In addition, on the peripheral surface of the gas nozzle 340a, openings 234 are formed as gas ejection ports for ejecting gas so as to face each other in a direction parallel to the supply slit 235a (i.e., the horizontal direction). The openings 234 are configured to include a first opening 234a and a second opening 234b. A gas supply unit 342a is configured to include this gas nozzle 340a. The first opening 234a and the second opening 234b will be described in detail later.
〔ガス供給管310a、310b〕
ガス供給管310aは、図1に示されるように、ノズル支持部350aを介してガスノズル340aと連通している。
[Gas supply pipes 310a, 310b]
As shown in FIG. 1, the gas supply pipe 310a communicates with a gas nozzle 340a via a nozzle support 350a.
ガス供給管310aには、ガスの流れ方向において上流方向から順に、処理ガスとしての原料ガスを供給する原料ガス供給源360a、流量制御器の一例であるマスフローコントローラ(MFC)320a、及びバルブ330aが夫々設けられている。 In the gas supply pipe 310a, from the upstream side in the gas flow direction, a raw material gas supply source 360a that supplies raw material gas as a processing gas, a mass flow controller (MFC) 320a, which is an example of a flow rate controller, and a valve 330a are provided.
なお、原料ガス供給源360a、MFC320a、及びバルブ330aによりガス供給系が構成されている。 The gas supply system is composed of the raw gas supply source 360a, the MFC 320a, and the valve 330a.
また、ガス供給管310aのバルブ330aよりもガスの流れ方向において下流側には、処理ガスとしての不活性ガスを供給するガス供給管310bが接続されている。ガス供給管310bには、ガスの流れ方向において上流方向から順に、処理ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源360b、MFC320b、及びバルブ330bが夫々設けられている。不活性ガス供給源360b、MFC320b、及びバルブ330bにより不活性ガス供給系が構成されている。 A gas supply pipe 310b that supplies an inert gas as a processing gas is connected downstream of the valve 330a of the gas supply pipe 310a in the gas flow direction. The gas supply pipe 310b is provided with an inert gas supply source 360b, an MFC 320b, and a valve 330b, which supply an inert gas as a processing gas, in that order from the upstream side in the gas flow direction. The inert gas supply source 360b, the MFC 320b, and the valve 330b constitute an inert gas supply system.
〔制御部280〕
図3は、基板処理装置10の制御構成を示すブロック図であり、基板処理装置10の制御部280(所謂コントローラ)は、コンピュータとして構成されている。このコンピュータは、CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶装置121c、及びI/Oポート121dを備えている。
[Control unit 280]
3 is a block diagram showing a control configuration of the substrate processing apparatus 10, and a control unit 280 (so-called controller) of the substrate processing apparatus 10 is configured as a computer. This computer includes a CPU (Central Processing Unit) 121a, a RAM (Random Access Memory) 121b, a storage device 121c, and an I/O port 121d.
RAM121b、記憶装置121c、及びI/Oポート121dは、内部バス121eを介して、CPU121aとデータ交換可能なように構成されている。制御部280には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置122が接続されている。 The RAM 121b, the storage device 121c, and the I/O port 121d are configured to be able to exchange data with the CPU 121a via the internal bus 121e. An input/output device 122 configured as, for example, a touch panel, is connected to the control unit 280.
記憶装置121cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶装置121cの内部には、基板処理装置10の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。 The storage device 121c is composed of, for example, a flash memory, a hard disk drive (HDD), etc. Inside the storage device 121c, a control program that controls the operation of the substrate processing apparatus 10, a process recipe that describes the procedures and conditions of substrate processing, etc., described below, and the like are readably stored.
プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順を制御部280に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。 A process recipe is a combination of steps in the substrate processing process described below that are executed by the control unit 280 to obtain a predetermined result, and functions as a program. Hereinafter, process recipes, control programs, etc. will be collectively referred to simply as programs.
本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。また、RAM121bは、CPU121aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。 When the word "program" is used in this specification, it may include only a process recipe, only a control program, or both. In addition, RAM 121b is configured as a memory area (work area) in which programs and data read by CPU 121a are temporarily stored.
I/Oポート121dは、前述のMFC320a、320b、バルブ330a、330b、圧力センサ245、APCバルブ244、真空ポンプ246、ヒータ207、温度センサ、回転機構267、及びエレベータ115等に接続されている。 The I/O port 121d is connected to the aforementioned MFCs 320a, 320b, valves 330a, 330b, pressure sensor 245, APC valve 244, vacuum pump 246, heater 207, temperature sensor, rotation mechanism 267, elevator 115, etc.
CPU121aは、記憶装置121cから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置122からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置121cからプロセスレシピを読み出すことが可能なように構成されている。 The CPU 121a is configured to read and execute a control program from the memory device 121c, and to be able to read a process recipe from the memory device 121c in response to input of an operation command from the input/output device 122, etc.
CPU121aは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、MFC320a、320bによる各種ガスの流量調整動作、バルブ330a、330bの開閉動作、APCバルブ244の開閉動作を制御することが可能なように構成されている。また、CPU121aは、圧力センサ245に基づくAPCバルブ244による圧力調整動作、真空ポンプ246の起動及び停止、温度センサに基づくヒータ207の温度調整動作を制御することが可能なように構成されている。さらに、CPU121aは、回転機構267によるボート217の回転及び回転速度調節動作、エレベータ115によるボート217の昇降動作等を制御することが可能なように構成されている。 The CPU 121a is configured to be able to control the flow rate adjustment of various gases by the MFCs 320a and 320b, the opening and closing of the valves 330a and 330b, and the opening and closing of the APC valve 244, in accordance with the contents of the read process recipe. The CPU 121a is also configured to be able to control the pressure adjustment operation by the APC valve 244 based on the pressure sensor 245, the start and stop of the vacuum pump 246, and the temperature adjustment operation of the heater 207 based on the temperature sensor. The CPU 121a is also configured to be able to control the rotation and rotation speed adjustment operation of the boat 217 by the rotation mechanism 267, the raising and lowering operation of the boat 217 by the elevator 115, etc.
制御部280は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、前述のプログラムを格納した外部記憶装置123を用意し、この外部記憶装置123を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態の制御部280を構成することができる。外部記憶装置としては、例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、CD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリ等の半導体メモリ等が挙げられる。 The control unit 280 is not limited to being configured as a dedicated computer, but may also be configured as a general-purpose computer. For example, the control unit 280 of this embodiment can be configured by preparing an external storage device 123 that stores the above-mentioned program, and installing the program in a general-purpose computer using this external storage device 123. Examples of external storage devices include magnetic disks such as hard disks, optical disks such as CDs, magneto-optical disks such as MOs, and semiconductor memories such as USB memories.
〔基板処理装置の動作概要〕
次に、基板処理装置10の動作概要を、制御部280が行う制御手順に従って図4に示す成膜シーケンスを用いて説明する。図4には、本実施形態に係る成膜シーケンスにおけるガスの供給量(縦軸)と、ガス供給のタイミング(横軸)とがグラフで示されている。なお、反応管203には、予め所定枚数のウェハ200が載置されたボート217が搬入されており、シールキャップ219によって反応管203が気密に閉塞されている。
[Overview of operation of substrate processing apparatus]
Next, an outline of the operation of the substrate processing apparatus 10 will be described using the film formation sequence shown in Fig. 4 according to the control procedure performed by the control unit 280. Fig. 4 shows a graph of the gas supply amount (vertical axis) and the gas supply timing (horizontal axis) in the film formation sequence according to this embodiment. Note that a boat 217 on which a predetermined number of wafers 200 are placed is loaded into the reaction tube 203, and the reaction tube 203 is airtightly closed by a seal cap 219.
制御部280による制御が開始されると、制御部280は、図1に示す真空ポンプ246及びAPCバルブ244を作動して排気口230から反応管203の内部の雰囲気を排気する。さらに、制御部280は、回転機構267を制御し、ボート217及びウェハ200の回転を開始する。なお、この回転については、少なくとも、ウェハ200に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。 When the control by the control unit 280 is started, the control unit 280 operates the vacuum pump 246 and the APC valve 244 shown in FIG. 1 to exhaust the atmosphere inside the reaction tube 203 from the exhaust port 230. Furthermore, the control unit 280 controls the rotation mechanism 267 to start rotating the boat 217 and the wafers 200. This rotation continues at least until the processing of the wafers 200 is completed.
図4に示す成膜シーケンスでは、処理工程排出工程を1サイクルとし、この1サイクルを所定回数実行してウェハ200に対する成膜が完了する。そして、この成膜が完了すると、前述した動作の逆の手順により、ボート217が反応管203の内部から搬出される。さらに、ウェハ200は、図示しないウェハ移載機により、ボート217から移載棚のポッドに移載され、ポッドは、ポッド搬送機により、移載棚からポッドステージに移載される。さらに、ウェハ200は、外部搬送装置により、筐体の外部に搬出される。 In the film formation sequence shown in FIG. 4, the processing and discharging steps constitute one cycle, and film formation on the wafers 200 is completed by performing this cycle a predetermined number of times. Then, when film formation is completed, the boat 217 is removed from inside the reaction tube 203 by reversing the above-mentioned operations. Furthermore, the wafers 200 are transferred from the boat 217 to a pod on the transfer shelf by a wafer transfer machine (not shown), and the pod is transferred from the transfer shelf to the pod stage by a pod transport machine. Furthermore, the wafers 200 are transported outside the housing by an external transport device.
以下、成膜シーケンスの1サイクルについて説明する。なお、成膜シーケンスが実行される前の状態では、バルブ330a、330bは、閉じられている。 One cycle of the film formation sequence is described below. Note that before the film formation sequence is executed, valves 330a and 330b are closed.
[処理工程]
制御部280による各部の制御によって、排気口230から反応管203の内部の雰囲気が排気されると、制御部280は、バルブ330aを開作動して、ガスノズル340aの開口部234から原料ガスを噴射させる。
[Processing process]
When the atmosphere inside the reaction tube 203 is exhausted from the exhaust port 230 by controlling each part by the control unit 280, the control unit 280 opens the valve 330a to inject the source gas from the opening 234 of the gas nozzle 340a.
このとき、制御部280は、圧力センサ245から得られる圧力が一定になるように真空ポンプ246及びAPCバルブ244を作動して反応管203の内部の雰囲気を排気口230から排出し、反応管203の内部を負圧とする。これにより、原料ガスは、ウェハ200上を平行に流れた後、第一排気口236及び第二排気口237を通って間隙Sの上部から下部へ流れ、排気口230を介して排気管231から排気される。ここで、制御部280は、MFC320aによってガスの供給量を制御する。 At this time, the control unit 280 operates the vacuum pump 246 and the APC valve 244 so that the pressure obtained from the pressure sensor 245 becomes constant, and the atmosphere inside the reaction tube 203 is exhausted from the exhaust port 230, creating a negative pressure inside the reaction tube 203. As a result, the raw material gas flows parallel to the wafer 200, then flows from the top to the bottom of the gap S through the first exhaust port 236 and the second exhaust port 237, and is exhausted from the exhaust pipe 231 via the exhaust port 230. Here, the control unit 280 controls the amount of gas supplied by the MFC 320a.
[排出工程]
所定時間経過して第1の処理工程が完了すると、制御部280は、バルブ330aを閉作動して、ガスノズル340aからの原料ガスの供給を停止する。さらに、制御部280は、バルブ330bを開作動して、ガスノズル340aの開口部234から不活性ガスを噴射させる。
[Discharge process]
When the first process step is completed after a predetermined time has elapsed, the control unit 280 closes the valve 330a to stop the supply of the source gas from the gas nozzle 340a, and then opens the valve 330b to spray the inert gas from the opening 234 of the gas nozzle 340a.
なお、排出工程では、バルブ330bを閉のままにして減圧する工程(減圧工程)を有してもよく、また、上述のように反応管203の内部の内部に不活性ガスを噴射させる(パージ工程)と減圧工程を繰り返し行うようにしてもよい。 The discharge process may include a process of reducing the pressure by keeping valve 330b closed (decompression process), and may also include repeatedly injecting an inert gas into the inside of reaction tube 203 (purging process) and reducing the pressure, as described above.
このように、処理工程、排出工程を1サイクルとし、これを所定回数実行することにより、ウェハ200の処理が完了する。なお、上記は処理ガスが1種類であったが、処理ガスが2種類(例えば、原料ガスと反応ガス)の場合は、第1の処理工程(原料ガスを供給)、第1の排出工程、第2の処理工程(反応ガスを供給)、及び第2の排出工程を1サイクルとしてもよい。この場合、上述のガス供給系を原料ガス用だけでなく、原料ガス用と反応ガス用に2つ設けてもよい。 In this way, the processing step and exhaust step constitute one cycle, and the processing of the wafer 200 is completed by performing this cycle a predetermined number of times. Note that, although one type of processing gas was used in the above, if there are two types of processing gas (e.g., a raw material gas and a reactive gas), the first processing step (supplying raw material gas), the first exhaust step, the second processing step (supplying reactive gas), and the second exhaust step may be considered as one cycle. In this case, the above-mentioned gas supply system may be provided not only for the raw material gas, but also for the raw material gas and the reactive gas.
(要部構成)
次に、鉛直方向に延びたガスノズル340aの周面に形成された開口部234、及びガスノズル340aの先端に形成された放出孔344について説明する。
(Main components)
Next, the opening 234 formed on the peripheral surface of the gas nozzle 340a extending in the vertical direction and the emission hole 344 formed at the tip of the gas nozzle 340a will be described.
開口部234は、前述したように、鉛直方向に並んで形成された供給スリット235aと平行な方向(すなわち水平方向)で対向するように形成されている。具体的には、1個の供給スリット235aと対向するように、開口部234は、図5に示されるように、水平方向に並んで複数個(例えば、3個)形成されている。つまり、水平方向に並んで形成された複数の開口部234の孔列が、鉛直方向に並んでいる。換言すると、複数の開口部234の孔列は、ウェハ200の表面に対して平行な方向に並ぶように設けられている。 As described above, the openings 234 are formed so as to face the supply slits 235a formed in a row in the vertical direction in a parallel direction (i.e., horizontal direction). Specifically, as shown in FIG. 5, a plurality of openings 234 (e.g., three openings) are formed in a row in the horizontal direction so as to face one supply slit 235a. In other words, the rows of holes of the multiple openings 234 formed in a row in the horizontal direction are aligned in the vertical direction. In other words, the rows of holes of the multiple openings 234 are aligned in a direction parallel to the surface of the wafer 200.
また、図1に示されるように、開口部234は、下方から上方へ向かってガスが流れるガスノズル340aにおいて、ガスが流れる流路の途中に形成されている。そして、鉛直方向において開口部234が形成されている領域内に、複数枚のウェハ200が全て配置されるようになっている。 As shown in FIG. 1, the opening 234 is formed in the middle of the gas flow path in the gas nozzle 340a, through which gas flows from the bottom to the top. The multiple wafers 200 are all arranged within the area in which the opening 234 is formed in the vertical direction.
さらに、処理室201に積載された状態で配置されているウェハ200とウェハ200との間にガスが供給されるように第一開口部234a及び第二開口部234bが形成されている。また、図5に示されるように、水平方向に並んだ3個の開口部234の内、中央の第一開口部234aは、ウェハ200の中心に向ってガスを供給するように開口されている。また、第一開口部234aとガスノズル340aの中心CP1を通る基準線CL1を挟んで一対の第二開口部234bが、基準線CL1に対して対称に形成されている。なお、この基準線CL1が延びる方向は、第一開口部234aからガスが供給される方向である。 Furthermore, a first opening 234a and a second opening 234b are formed so that gas is supplied between the wafers 200 that are stacked and arranged in the processing chamber 201. Also, as shown in FIG. 5, of the three openings 234 arranged in the horizontal direction, the central first opening 234a is opened so as to supply gas toward the center of the wafer 200. Also, a pair of second openings 234b are formed symmetrically with respect to a reference line CL1 that passes through the first opening 234a and the center CP1 of the gas nozzle 340a. The direction in which this reference line CL1 extends is the direction in which gas is supplied from the first opening 234a.
この構成において、第一開口部234a及び第二開口部234bは、ガスノズル340aの内部を流れるガスの流れ方向に対して交差する方向(直交する方向)にガスを噴射する。具体的には、第一開口部234a及び第二開口部234bは、水平方向にガスを噴射する。そして、第一開口部234a及び第二開口部234bから噴射されるガスは、処理室201に積載されたウェハ200とウェハ200と間に供給される。 In this configuration, the first opening 234a and the second opening 234b inject gas in a direction intersecting (perpendicular to) the direction of gas flow inside the gas nozzle 340a. Specifically, the first opening 234a and the second opening 234b inject gas in a horizontal direction. The gas injected from the first opening 234a and the second opening 234b is supplied between the wafers 200 loaded in the processing chamber 201.
また、第二開口部234bと中心CP1と通る基準線CL2が、基準線CL1に対して傾斜する角度を傾斜角度(図5のR1)とすると、傾斜角度R1は、予め決められた角度とされている。つまり、第二開口部234bから供給されるガスが向かう方向は、第一開口部234aから供給されるガスが向う方向を基準として予め決められた傾斜角度R1だけ傾斜している。さらに、第一開口部234a、第二開口部234bは、円形状とされており、第一開口部234a、第二開口部234bの孔径は、予め決められた値とされている。 If the angle at which the reference line CL2 passing through the second opening 234b and the center CP1 is inclined with respect to the reference line CL1 is defined as the inclination angle (R1 in FIG. 5), the inclination angle R1 is a predetermined angle. In other words, the direction in which the gas supplied from the second opening 234b flows is inclined by the predetermined inclination angle R1 with respect to the direction in which the gas supplied from the first opening 234a flows. Furthermore, the first opening 234a and the second opening 234b are circular, and the hole diameters of the first opening 234a and the second opening 234b are predetermined values.
この構成において、第一開口部234aから噴射されて処理室201へ供給されるガスはウェハ200の中心へ向い、第二開口部234bから噴射されて処理室201へ供給されてガスはウェハ200の周縁へ向う。ここで、本実施形態における開口部234の形状は、図示されているように円形状であるが、この形態に限定されず、楕円形状、三角形状、スリット形状(四角形状)、また五角形状でも良い。放出孔344の形状についても同様である。また、放出孔344は、一つである必要はなく、複数の孔であってもよい。この場合、放出孔344をなす複数の孔の全断面積が、開口部234の断面積より大きくなれば良いのは言うまでもない。 In this configuration, the gas injected from the first opening 234a and supplied to the processing chamber 201 is directed toward the center of the wafer 200, and the gas injected from the second opening 234b and supplied to the processing chamber 201 is directed toward the periphery of the wafer 200. Here, the shape of the opening 234 in this embodiment is circular as shown in the figure, but is not limited to this shape and may be elliptical, triangular, slit-shaped (square), or pentagonal. The same is true for the shape of the emission hole 344. In addition, the emission hole 344 does not have to be one, and may be multiple holes. In this case, it goes without saying that the total cross-sectional area of the multiple holes that make up the emission hole 344 should be larger than the cross-sectional area of the opening 234.
また、本実施形態のガスノズル340aは、直管(ストレートノズル)タイプのノズルであるが、この形態に限定されない。例えば、図16に示すような折り返しタイプ(Uターンタイプ)のノズルであってもよい。図16(A)が、折り返し部の後に第一開口部234a、第二開口部234bがそれぞれ設けられているタイプであり、図16(B)が折り返し部の前に第一開口部234a、第二開口部234bがそれぞれ設けられているタイプである。なお、図16に図示しないが折り返し部の前後に開口部234を設けてもよいのは言うまでもない。 In addition, the gas nozzle 340a in this embodiment is a straight nozzle type, but is not limited to this form. For example, it may be a folded type (U-turn type) nozzle as shown in FIG. 16. FIG. 16(A) shows a type in which a first opening 234a and a second opening 234b are provided after the folded portion, and FIG. 16(B) shows a type in which a first opening 234a and a second opening 234b are provided before the folded portion. It goes without saying that openings 234 may be provided before or after the folded portion, although they are not shown in FIG. 16.
図16に示すように、折り返しタイプ(Uターンタイプ)のノズルであれば、開口部234から供給されるガスのみウェハ200方向に向かって流れることになる。つまり、後述する放出孔344から放出されるガスは、反応管203の下方に向けられるため、ウェハ200に対する処理に影響を与えることはない。 As shown in FIG. 16, if the nozzle is a turn-around type (U-turn type), only the gas supplied from the opening 234 flows toward the wafer 200. In other words, the gas discharged from the discharge hole 344 described below is directed downward in the reaction tube 203, and therefore does not affect the processing of the wafer 200.
ここで、図6を用いて、従来のガスノズルのように1個の開口部が鉛直方向に並んでいる場合のガス流れと、実施形態のガスノズル340aのように3個の開口部234の孔列が鉛直方向に並んでいる場合のガス流れとについて説明する。 Here, using Figure 6, we will explain the gas flow when one opening is aligned vertically as in a conventional gas nozzle, and the gas flow when three openings 234 are aligned vertically as in the gas nozzle 340a of the embodiment.
図6には、従来のガスノズルのガス流れについてのシミュレーションの結果と、本実施形態のガスノズル340aのガス流れについてのシミュレーションの結果とが示されている。この表から分かるように、従来のガスノズルでは、戻り流が発生し、実施形態のガスノズル340aでは、戻り流が発生していない。ここで、「戻り流」とは、開口部234から噴射されたガスの一部が、ウェハ200上でU字状に流れて、ウェハ200の中心側から周縁側へ戻る流れのことである。 Figure 6 shows the results of a simulation of the gas flow in a conventional gas nozzle and the results of a simulation of the gas flow in the gas nozzle 340a of this embodiment. As can be seen from this table, a return flow occurs in the conventional gas nozzle, but a return flow does not occur in the gas nozzle 340a of the embodiment. Here, the "return flow" refers to a flow in which a portion of the gas injected from the opening 234 flows in a U-shape on the wafer 200 and returns from the center side to the peripheral side of the wafer 200.
従来のガスノズルでは、1個の開口部から勢いよくガスが噴射されるため戻り流が発生しやすい。戻り流で戻っていくガスは最終的にはウェハエッジの近傍を流れて排気される。戻り流は、ウェハエッジ部の膜厚が他の部位と比して厚くなる要因の一つである。換言すれば、戻り流は、ウェハ面内の膜厚均一性の悪化の要因の一つである。 With conventional gas nozzles, gas is forcefully ejected from a single opening, which makes it easy for a backflow to occur. The gas that returns in the backflow eventually flows near the wafer edge and is exhausted. The backflow is one of the factors that causes the film thickness at the wafer edge to be thicker than other areas. In other words, the backflow is one of the factors that causes the film thickness uniformity within the wafer to deteriorate.
一方、実施形態のガスノズル340aでは、3個の開口部234の内、第一開口部234aはウェハ200の中心を向いており、他の2個の第二開口部234bは、基準線CL1に対して傾斜している。3個の開口部234のそれぞれからガスを分散して噴射させることにより、戻り流の発生が抑制されている。 On the other hand, in the gas nozzle 340a of the embodiment, of the three openings 234, the first opening 234a faces the center of the wafer 200, and the other two second openings 234b are inclined with respect to the reference line CL1. By dispersing and injecting gas from each of the three openings 234, the occurrence of backflow is suppressed.
また、図6には、従来のガスノズルのガス分圧ΔPaのシミュレーションの結果と、実施形態のガスノズル340aのガス分圧ΔPaのシミュレーションの結果とが示されている。 Figure 6 also shows the results of a simulation of the gas partial pressure ΔPa of a conventional gas nozzle and the results of a simulation of the gas partial pressure ΔPa of the gas nozzle 340a of the embodiment.
ここで、「ガス分圧ΔP」について図7を用いて説明する。外径300mmのウェハのエッジ(半径145mmの領域)のガスの分圧の円周平均と、センタ(半径7mmの領域)のガスの分圧の円周平均とを算出し、それらの差分値が、ガス分圧ΔPa(以下「ΔPa」と記載することがある)である。 Here, we will explain "gas partial pressure ΔP" using Figure 7. The circular average of the gas partial pressure at the edge (area with a radius of 145 mm) of a wafer with an outer diameter of 300 mm and the circular average of the gas partial pressure at the center (area with a radius of 7 mm) are calculated, and the difference between them is the gas partial pressure ΔPa (hereinafter sometimes referred to as "ΔPa").
図6に示されるように、従来のガスノズルのΔPaは、5.7Paで、実施形態のガスノズル340aのΔPaは、1.5Paである。実施形態のガスノズル340aのΔPaは、従来のガスノズルのΔPaと比して小さくなっている。このΔPaの結果から、実施形態のガスノズル340aは、従来のガスノズルと比して戻り流の発生が抑制されていることが分かる。 As shown in FIG. 6, the ΔPa of the conventional gas nozzle is 5.7 Pa, and the ΔPa of the gas nozzle 340a of the embodiment is 1.5 Pa. The ΔPa of the gas nozzle 340a of the embodiment is smaller than the ΔPa of the conventional gas nozzle. From this ΔPa result, it can be seen that the gas nozzle 340a of the embodiment suppresses the occurrence of backflow compared to the conventional gas nozzle.
また、ガスノズル340aの先端(上端)には、図5に示されるように、ウェハ200とは異なる方向に向けてガスを放出する放出孔344が形成されている。この放出孔344の孔径は、第一開口部234aの孔径及び第二開口部234bの孔径と比して大きく、又は、放出孔344の断面積は、第一開口部234aの断面積及び第二開口部234bの断面積と比して大きくされている。 5, a discharge hole 344 is formed at the tip (upper end) of the gas nozzle 340a to discharge gas in a direction different from the wafer 200. The diameter of the discharge hole 344 is larger than the diameters of the first opening 234a and the second opening 234b, or the cross-sectional area of the discharge hole 344 is larger than the cross-sectional area of the first opening 234a and the cross-sectional area of the second opening 234b.
この構成において、このように放出孔344を形成させることで、ガスノズル340aの内部を流れるガスがガスノズル340aの鉛直方向で均等となる。これにより、第一開口部234a及び第二開口部234bのそれぞれから供給されるガスの流量が鉛直方向で均等となる。 In this configuration, by forming the emission holes 344 in this manner, the gas flowing inside the gas nozzle 340a becomes uniform in the vertical direction of the gas nozzle 340a. This makes the flow rates of the gas supplied from each of the first opening 234a and the second opening 234b uniform in the vertical direction.
次に、ガスノズル340aの開口部234の孔径を変えて熱流体シミュレーションを行った結果について、図8、図9に示す表を用いて説明する。なお、孔径以外の他の仕様については、同じ値である。なお、第一開口部234aの孔径を、2.7mmと一定にした。 Next, the results of a thermal fluid simulation performed by changing the hole diameter of the opening 234 of the gas nozzle 340a will be explained using the tables shown in Figures 8 and 9. Note that specifications other than the hole diameter are the same. Note that the hole diameter of the first opening 234a was fixed at 2.7 mm.
・評価例1では、第一開口部234aの孔径と第二開口部234bの孔径との比(孔径比)を、1:1とした。
・評価例2では、第一開口部234aの孔径と第二開口部234bの孔径との比(孔径比)を、1:0.85とした。
・評価例3では、第一開口部234aの孔径と第二開口部234bの孔径との比(孔径比)を、1:0.75とした。
In evaluation example 1, the ratio (hole size ratio) of the hole size of the first opening 234a to the hole size of the second opening 234b was set to 1:1.
In evaluation example 2, the ratio of the hole diameter of the first opening 234a to the hole diameter of the second opening 234b (hole diameter ratio) was set to 1:0.85.
In evaluation example 3, the ratio of the hole diameter of the first opening 234a to the hole diameter of the second opening 234b (hole diameter ratio) was set to 1:0.75.
図8に示されるように、ウェハ200上のガス流れについて、評価例1、2については、ウェハ200上で戻り流が発生していない。一方、評価例3については、ウェハ200上で戻り流が発生している。但し、評価例3における戻り流については、従来例の戻り流(図6参照)と比して度合が抑制されている。 As shown in FIG. 8, in terms of the gas flow above the wafer 200, in evaluation examples 1 and 2, no backflow occurs above the wafer 200. On the other hand, in evaluation example 3, a backflow occurs above the wafer 200. However, the degree of the backflow in evaluation example 3 is suppressed compared to the backflow in the conventional example (see FIG. 6).
図9に示されるように、第一開口部234aの断面積に対する第二開口部234bの断面積の比については、評価例1では、1となり、評価例2では、0.7となり、評価例3では、0.5となった。 As shown in FIG. 9, the ratio of the cross-sectional area of the second opening 234b to the cross-sectional area of the first opening 234a was 1 in evaluation example 1, 0.7 in evaluation example 2, and 0.5 in evaluation example 3.
図9に示されるように、第一開口部234aから供給されるガスの流量に対する第二開口部234bから供給されるガスの流量の比については、評価例1では、ほぼ1となり、評価例2では、0,69となり、評価例3では、0.49となった。
ここで、「ほぼ1」とは、1に対して±5%以内であることを意味する。
As shown in FIG. 9, the ratio of the flow rate of gas supplied from the second opening 234b to the flow rate of gas supplied from the first opening 234a was approximately 1 in evaluation example 1, 0.69 in evaluation example 2, and 0.49 in evaluation example 3.
Here, "approximately 1" means within ±5% of 1.
図9の表に示されるように、ウェハ200上のΔPaについては、評価例1では、1.5Paとなり、評価例2では、2.7Paとなり、評価例3では、4.0Paとなった。 As shown in the table in FIG. 9, the ΔPa on the wafer 200 was 1.5 Pa in evaluation example 1, 2.7 Pa in evaluation example 2, and 4.0 Pa in evaluation example 3.
[ウェハ上のガスの流れに関する考察]
前述した結果より、戻り流が発生しないための臨界条件は、評価例2の仕様と考えられる。評価例2のシミュレーションのガス流れを見ると、ウェハの端部に戻り流が発生しているようにも捉えられる。しかしながら、ウェハの端部の数mm(3mm~5mm)は、微細パターンが作られていないとされている領域であるため、評価例2の仕様が、実質的にウェハ上の戻り流が発生していない臨界条件とみなすことができる。
[Considerations regarding gas flow above the wafer]
From the above results, it is considered that the critical condition for preventing the occurrence of a backflow is the specification of Evaluation Example 2. Looking at the gas flow in the simulation of Evaluation Example 2, it can be seen that a backflow occurs at the edge of the wafer. However, since a few mm (3 mm to 5 mm) from the edge of the wafer is an area where fine patterns are not formed, the specification of Evaluation Example 2 can be considered as the critical condition for preventing the occurrence of a backflow on the wafer.
つまり、戻り流が発生しないための流量比は、0.7以上1.0以下である。戻り流が発生しないための開口部の断面積比は、0.7以上1以下である。そして、戻り流が発生しないためのΔPaの上限値は、凡そ3.0以下である。 In other words, the flow rate ratio for preventing backflow is 0.7 or more and 1.0 or less. The cross-sectional area ratio of the opening for preventing backflow is 0.7 or more and 1 or less. And the upper limit of ΔPa for preventing backflow is approximately 3.0 or less.
次に、ガスノズル340aに形成された第二開口部234bの傾斜角度R1を変えて熱流体シミュレーションを行った結果について、図10に示す表を用いて説明する。なお、傾斜角度R1以外の他の仕様については、同じ値である。 Next, the results of a thermal fluid simulation performed by changing the inclination angle R1 of the second opening 234b formed in the gas nozzle 340a will be explained using the table shown in Figure 10. Note that specifications other than the inclination angle R1 are the same.
・評価例4では、傾斜角度R1を20度とした。
・評価例5では、傾斜角度R1を25度とした。
・評価例6では、傾斜角度R1を30度とした。
・評価例7では、傾斜角度R1を35度とした。
・評価例8では、傾斜角度R1を45度とした。
In evaluation example 4, the inclination angle R1 was set to 20 degrees.
In evaluation example 5, the inclination angle R1 was set to 25 degrees.
In evaluation example 6, the inclination angle R1 was set to 30 degrees.
In evaluation example 7, the inclination angle R1 was set to 35 degrees.
In evaluation example 8, the inclination angle R1 was set to 45 degrees.
図10に示されるように、評価例4、5、6については、戻り流が発生していない。評価例7、8については、戻り流が発生している。これにより、傾斜角度R1が20度以上30度以下であれば、戻り流が発生しないことが分かる。なお、評価例7、8における戻り流については、従来例の戻り流(図6参照)と比して度合が抑制されている。 As shown in FIG. 10, no backflow occurs in evaluation examples 4, 5, and 6. Backflow occurs in evaluation examples 7 and 8. This shows that if the inclination angle R1 is between 20 degrees and 30 degrees, no backflow occurs. Note that the degree of backflow in evaluation examples 7 and 8 is suppressed compared to the backflow in the conventional example (see FIG. 6).
図10に示されるように、評価例4では、ΔPaは、2.6Paとなり、評価例5では、ΔPaは、2.9Paとなり、評価例6では、ΔPaは、3.1Paとなり、評価例7では、ΔPaは、7.8Paとなり、実施8では、ΔPaは、9.7Paとなった。これにより、戻り流が発生しないためのΔPaの上限値は、3.1Pa以下である。 As shown in FIG. 10, in evaluation example 4, ΔPa was 2.6 Pa, in evaluation example 5, ΔPa was 2.9 Pa, in evaluation example 6, ΔPa was 3.1 Pa, in evaluation example 7, ΔPa was 7.8 Pa, and in implementation 8, ΔPa was 9.7 Pa. As a result, the upper limit of ΔPa to prevent backflow is 3.1 Pa or less.
次に、ガスノズル340aを流れるガスの流量を変えて熱流体シミュレーションを行った結果について、図11に示す表を用いて説明する。なお、第一開口部234a及び第二開口部234bの孔径は2.7mmとされており、これ以外の他の仕様についても同じ値である。 Next, the results of a thermal fluid simulation performed by changing the flow rate of gas flowing through the gas nozzle 340a will be explained using the table shown in FIG. 11. Note that the hole diameter of the first opening 234a and the second opening 234b is 2.7 mm, and other specifications are also the same.
・評価例9では、ガスの流量を3slmとした。
・評価例10では、ガスの流量を5.9slmとした。
・評価例11では、ガスの流量を12slmとした。
In Evaluation Example 9, the gas flow rate was set to 3 slm.
In Evaluation Example 10, the gas flow rate was set to 5.9 slm.
In Evaluation Example 11, the gas flow rate was set to 12 slm.
第一開口部234a及び第二開口部234bからそれぞれ供給されるガスの流量の流量均一性については、図11の表で示されるように、評価例9では、±1.2%となり、評価例10では、±1.52%となり、評価例11では、±0.81%となった。 As shown in the table in FIG. 11, the flow rate uniformity of the gas flow rates supplied from the first opening 234a and the second opening 234b was ±1.2% in evaluation example 9, ±1.52% in evaluation example 10, and ±0.81% in evaluation example 11.
[開口部234に関する考察]
図11に示す表より、第一開口部234aから供給される流量が、第二開口部234bから供給される流量と比して少ない傾向となっている。言い換えれば、第一開口部234aから供給されるガス流量が少ないほうが、流量均一性が高く、戻り流の抑制に対して好ましい結果となっている。つまり、第一開口部234aよりも第二開口部234bの孔径又は断面積を大きくすることで、第一開口部234aから供給されるガス流量が多くなり、戻り流の抑制に対しては好ましいと考えられる。
[Considerations regarding the opening 234]
11, the flow rate of gas supplied from the first opening 234a tends to be lower than the flow rate of gas supplied from the second opening 234b. In other words, a lower gas flow rate supplied from the first opening 234a leads to higher flow rate uniformity and is favorable for suppressing backflow. In other words, by making the hole diameter or cross-sectional area of the second opening 234b larger than that of the first opening 234a, the gas flow rate supplied from the first opening 234a increases, which is considered to be favorable for suppressing backflow.
図17は、開口部の径の孔径比(第一開口部234aを基準とする孔径比率)を横軸にとり、縦軸をガス分圧ΔPaとしている。つまり、図17は、第一開口部234aと第二開口部234bの孔径比に対するガス分圧ΔPaの依存性を示す。図17によれば、ガス分圧ΔPaの値が約3より小さいときに戻り流が発生しないため、孔径比を最も大きくした場合(図17では孔径比は3.33)であっても戻り流が発生していないことが分かる。 In Figure 17, the horizontal axis represents the hole diameter ratio of the opening diameters (hole diameter ratio based on the first opening 234a) and the vertical axis represents the gas partial pressure ΔPa. In other words, Figure 17 shows the dependency of the gas partial pressure ΔPa on the hole diameter ratio of the first opening 234a and the second opening 234b. According to Figure 17, since no backflow occurs when the value of the gas partial pressure ΔPa is less than approximately 3, it can be seen that no backflow occurs even when the hole diameter ratio is set to the largest value (hole diameter ratio of 3.33 in Figure 17).
ここで、図17に示すガス分圧ΔPaの値が2.7のポイントは、図8に示す評価例2の条件である。また、ガス分圧ΔPaの値が1.5のポイントは、図8に示す評価例1の条件である。そして、孔径比が1より大きくなるにつれて、ガス分圧ΔPaの値が小さくなっていき、孔径比1.85を境に緩やかであるがガス分圧ΔPaが上昇へ転換している。従い、理想的な孔径比の最大値は、孔径比1.85のときとわかる。 Here, the point where the gas partial pressure ΔPa value shown in FIG. 17 is 2.7 corresponds to the condition of evaluation example 2 shown in FIG. 8. Also, the point where the gas partial pressure ΔPa value is 1.5 corresponds to the condition of evaluation example 1 shown in FIG. 8. As the hole diameter ratio becomes larger than 1, the gas partial pressure ΔPa value decreases, and once the hole diameter ratio reaches 1.85, the gas partial pressure ΔPa starts to increase, albeit slowly. Therefore, it can be seen that the ideal maximum value for the hole diameter ratio is when the hole diameter ratio is 1.85.
引き続き、図17では、孔径比が1.49以上1.85以下で、ガス分圧ΔPaの値は、1より小さい値でほぼ一定(約0.8)になっており、更に、孔径比が1.2以上2.1以下で、ガス分圧ΔPaの値は、約0.9以下となっていることが分かる。つまり、孔径比が1.2以上2.1以下であれば、ウェハ200の表面上をガスが、均等に流れていると判断することができる。この条件であれば、ガスをウェハ200表面に均等に供給することができるため、例えば、成膜に寄与するガスであれば、ウェハ面内の成膜均一性の向上が期待できる。 Continuing on, in FIG. 17, when the hole diameter ratio is 1.49 or more and 1.85 or less, the gas partial pressure ΔPa value is almost constant (about 0.8) at a value less than 1, and further, when the hole diameter ratio is 1.2 or more and 2.1 or less, the gas partial pressure ΔPa value is about 0.9 or less. In other words, when the hole diameter ratio is 1.2 or more and 2.1 or less, it can be determined that the gas flows evenly over the surface of the wafer 200. Under these conditions, the gas can be supplied evenly to the surface of the wafer 200, so that, for example, for a gas that contributes to film formation, improvement in the uniformity of film formation within the wafer surface can be expected.
図18は図17に示す12ポイントのシミュレーションを行ったものから、孔径比が1より大きい4点(評価例12,13,14,15)を抜粋したものである。それぞれ左側から順に孔径比が、1.19、1.85、2.41、3.33であり、図18は、図8に対して孔径比が1より大きい場合のシミュレーション結果を示すものである。これらに示されるように、いずれの条件によっても戻り流は発生していないことが分かる。 Figure 18 shows four points (evaluation examples 12, 13, 14, and 15) with hole diameter ratios greater than 1 selected from the 12-point simulation shown in Figure 17. From the left, the hole diameter ratios are 1.19, 1.85, 2.41, and 3.33, respectively, and Figure 18 shows the simulation results for Figure 8 when the hole diameter ratio is greater than 1. As can be seen from these, no backflow occurs under any of the conditions.
一方、第一開口部234aの流量より第二開口部234bの流量が多いと戻り流の発生は抑えられることが分かったが、孔径比が1.85より大きくなると、ΔPaの値が上昇に転じている説明が不明である。そこで、孔径比が2.41および3.33のシミュレーション結果を精査したところ、第一開口部234aからのガスの流れに淀みが生じていることが分かった。図18に示すように、孔径比が2.41および3.33のシミュレーション結果として、第一開口部234aの流量に対して第二開口部234bの流量(流量比)が、それぞれ約14、約50となっており、極端に第一開口部234aの流量が少なくなっている。 On the other hand, it was found that the occurrence of backflow is suppressed when the flow rate of the second opening 234b is greater than the flow rate of the first opening 234a, but the explanation for the increase in the value of ΔPa when the hole size ratio is greater than 1.85 is unclear. Therefore, when the simulation results for hole size ratios of 2.41 and 3.33 were examined, it was found that stagnation occurs in the gas flow from the first opening 234a. As shown in Figure 18, the simulation results for hole size ratios of 2.41 and 3.33 show that the flow rate (flow rate ratio) of the second opening 234b to the flow rate of the first opening 234a is approximately 14 and approximately 50, respectively, which is an extremely low flow rate from the first opening 234a.
この第二開口部234bの流量が多くなり第一開口部234aの流量が少なくなると、ΔPaの値が上昇に転じ淀みが発生する現象として、第二開口部234bから供給されるガスの戻り流が原因であると考えられる。これまでは第一開口部234aのガスの流れを抑制するために第二開口部234bからガスを供給して戻り流の発生を抑制してきたが、第二開口部234bの流量が多すぎると、第二開口部234bから供給されるガスの戻り流が発生して排気方向にガスが向かわずに中心方向に向かうガスの流れが発生し、この戻り流に対して第一開口部234aから供給されるガスの流量が少ないため戻り流を打ち消しにくくなっているため、第一開口部234aから供給されるガスが淀んでいることが考えられる。 When the flow rate of the second opening 234b increases and the flow rate of the first opening 234a decreases, the value of ΔPa starts to rise and stagnation occurs. This phenomenon is thought to be caused by the return flow of gas supplied from the second opening 234b. Until now, gas has been supplied from the second opening 234b to suppress the gas flow of the first opening 234a, and the occurrence of a return flow has been suppressed. However, when the flow rate of the second opening 234b is too high, a return flow of gas supplied from the second opening 234b occurs, and the gas flows toward the center instead of the exhaust direction. Since the flow rate of gas supplied from the first opening 234a is low compared to this return flow, it is difficult to cancel the return flow, and it is thought that the gas supplied from the first opening 234a becomes stagnant.
一方、シミュレーション結果では戻り流が生じていない理由は、第一開口部234aから供給されるガスによる影響に加え、第二開口部234bが第一開口部234aを挟むように2か所に設けられているため、第二開口部234bから供給されるガスの戻り流が発生したとしても中心方向へ向かうガスの流れについてはうまく打ち消し合っているものと考えられる。他方、戻り流が発生し中心方向に向かわないガスの流れについては、第二開口部234bがそもそもウェハ200の周縁部に向けて設けられているので、ウェハ200上のガスの流れへの影響はほぼ無いものと考えられる。 On the other hand, the reason why no backflow occurs in the simulation results is thought to be that in addition to the effect of the gas supplied from the first opening 234a, the second openings 234b are provided in two places on either side of the first opening 234a, so even if a backflow of gas supplied from the second openings 234b occurs, it is effectively cancelled out by the gas flow toward the center. On the other hand, with regard to the gas flow that does not flow toward the center due to the occurrence of a backflow, it is thought that there is almost no effect on the gas flow on the wafer 200 because the second openings 234b are provided toward the periphery of the wafer 200 in the first place.
このように、第二開口部234bの流量が多くなり第一開口部234aの流量が少なくなるとΔPaの値が上昇に転じている理由は、第二開口部234bから供給されるガスの戻り流に起因する第一開口部234aから供給されるガスの淀みであると考えられる。一方、この第一開口部234aの流量が多くなり第二開口部234bの流量が少なくなるとΔPaの値が上昇する理由は、第一開口部234aから供給されるガスの戻り流である。図17に戻って、孔径比が1.19より小さいときは、第一開口部234aから供給されるガスの戻り流が発生し、その影響によりΔPaが急激に上昇している一方、孔径比が2.1より大きいときは、第一開口部234aから供給されるガスの淀みが発生し、その影響によりΔPaが緩やかに上昇している。 In this way, the reason why the value of ΔPa starts to rise when the flow rate of the second opening 234b increases and the flow rate of the first opening 234a decreases is thought to be the stagnation of the gas supplied from the first opening 234a caused by the return flow of the gas supplied from the second opening 234b. On the other hand, the reason why the value of ΔPa rises when the flow rate of the first opening 234a increases and the flow rate of the second opening 234b decreases is the return flow of the gas supplied from the first opening 234a. Returning to FIG. 17, when the hole size ratio is smaller than 1.19, a return flow of the gas supplied from the first opening 234a occurs, and as a result, ΔPa rises sharply, while when the hole size ratio is greater than 2.1, stagnation of the gas supplied from the first opening 234a occurs, and as a result, ΔPa rises slowly.
つまり、第一開口部234aから供給されるガスの戻り流がウェハ200上のガスの流れに与える影響が大きく、一方、第一開口部234aから供給されるガスの淀みがウェハ200上のガスの流れに与える影響が直線的になっている。これは、第二開口部234bから供給されるガスの戻り流の影響というよりは、第一開口部234aから供給されるガスの流量に影響していると考えられる。つまり、ウェハ200へ、例えば、成膜寄与ガスを供給する場合、第一開口部234aから供給されるガスの戻り流の影響が大きいことが分かる。 In other words, the return flow of gas supplied from the first opening 234a has a large effect on the gas flow above the wafer 200, while the effect of the stagnation of gas supplied from the first opening 234a on the gas flow above the wafer 200 is linear. This is thought to be due to an effect on the flow rate of gas supplied from the first opening 234a rather than an effect of the return flow of gas supplied from the second opening 234b. In other words, it can be seen that when supplying, for example, a film formation contributing gas to the wafer 200, the effect of the return flow of gas supplied from the first opening 234a is large.
図18に戻って、例えば、孔径比が、3.33ではΔPaが2.1Paである。また、シミュレーションの結果、ウェハ200上では戻り流の発生が表れていない(図18において戻り流の流れを示すフローが無い)。これは、第二開口部234bからそれぞれ供給されるガスの戻り流が打ち消し合うため、戻り流のΔPaへの影響が第一開口部234aに比べかなり小さいものと考えられる。但し、第一開口部234aに対向するウェハ200上での淀みの影響が大きく反映されてしまっていると考えられる。つまり、第二開口部234bから供給されるガスの戻り流の影響は、第一開口部234aから供給されるガスの淀みの要因になっているが、ΔPaへの影響が間接的になっていると考えられる。 Returning to FIG. 18, for example, when the hole diameter ratio is 3.33, ΔPa is 2.1 Pa. Furthermore, the simulation results show that no backflow occurs on the wafer 200 (there is no flow indicating the flow of the backflow in FIG. 18). This is thought to be because the backflows of gas supplied from the second openings 234b cancel each other out, and the effect of the backflow on ΔPa is much smaller than that of the first openings 234a. However, it is thought that the effect of stagnation on the wafer 200 opposite the first opening 234a is greatly reflected. In other words, the effect of the backflow of gas supplied from the second openings 234b is a cause of stagnation of the gas supplied from the first opening 234a, but the effect on ΔPa is thought to be indirect.
図8に戻って、例えば、孔径比が、0.85(評価例2)ではΔPaが2.7Paとなり、実際に、シミュレーションの結果、ウェハ200上では戻り流の発生が表れていない(図8において戻り流の流れを示すフローが無い)。そこで戻り流が発生してもウェハ200上での戻り流の発生を抑えたと説明していたが、厳密には、ウェハ200上では戻り流が発生しているが打ち消していたということである。 Returning to FIG. 8, for example, when the hole diameter ratio is 0.85 (evaluation example 2), ΔPa is 2.7 Pa, and in fact, the simulation results show that no backflow occurs on the wafer 200 (there is no flow indicating a backflow in FIG. 8). Therefore, it was explained that even if a backflow occurs, the backflow is suppressed on the wafer 200, but strictly speaking, the backflow occurs on the wafer 200 but is cancelled out.
図17に戻って、孔径比が1.19以上2.1以下のとき、ΔPaが、0.8以上0.9以下の値で安定している。従い、第一開口部234aからも第2開口部からも戻り流が発生していないと考えられる。もしくは、戻り流が発生していたとしても丁度打ち消し合っていると考えられる。 Returning to FIG. 17, when the hole diameter ratio is 1.19 or more and 2.1 or less, ΔPa is stable at a value of 0.8 or more and 0.9 or less. Therefore, it is considered that no backflow is generated from either the first opening 234a or the second opening. Or, even if a backflow is generated, it is considered that the backflow is just cancelled out.
本実施形態によれば、シミュレーション結果で戻り流の発生が示されてもウェハ200上の処理への影響を考慮すると、ΔPaが2.7以下であればよいことが分かる。つまり、図17に示すように、孔径比で表すと、0.85以上3.33以下であればよい。このとき、断面積比は、0.7以上11.1以下である。また、戻り流が発生していた場合でも、シミュレーション結果では戻り流が抑制されている(打ち消されている)ことで判断すれば、図18に示すように、ガス分圧ΔPaが2.1以下であればよく、図17に示す孔径比が0.93以上2.25であればよく、更に、戻り流だけでなく淀みの影響がない条件が好ましく、例えば、ガス分圧ΔPaが0.9以下であればよいので、孔径比が1.1以上2.1以下であればよい。 According to this embodiment, even if the simulation results show the occurrence of a return flow, it is understood that ΔPa should be 2.7 or less, considering the effect on the processing on the wafer 200. In other words, as shown in FIG. 17, when expressed in terms of the hole diameter ratio, it is sufficient that it is 0.85 or more and 3.33 or less. In this case, the cross-sectional area ratio is 0.7 or more and 11.1 or less. Also, even if a return flow occurs, if it is judged that the return flow is suppressed (cancelled) in the simulation results, it is sufficient that the gas partial pressure ΔPa should be 2.1 or less, as shown in FIG. 18, and the hole diameter ratio shown in FIG. 17 should be 0.93 or more and 2.25 or less. Furthermore, it is preferable that there is no effect of not only the return flow but also stagnation, and for example, since the gas partial pressure ΔPa should be 0.9 or less, the hole diameter ratio should be 1.1 or more and 2.1 or less.
なお、上述では、孔径比を中心に詳述していたが、これは1つの指標であり、ガス流量、断面積比等も同様である。 Note that the above mainly focuses on the hole diameter ratio, but this is only one indicator, and the same applies to gas flow rate, cross-sectional area ratio, etc.
(第1変形例)
次に、第1変形例について図12を用いて説明する。第1変形形態のガスノズル540a、540bは、一対設けられており、下方が開放されたU字型(U字状)の連結部542によってガスノズル540aの上端とガスノズル540bの上端が連結されている。
(First Modification)
Next, a first modified example will be described with reference to Fig. 12. A pair of gas nozzles 540a, 540b in the first modified example is provided, and the upper ends of gas nozzles 540a and 540b are connected to each other by a U-shaped connecting portion 542 that is open downward.
具体的には、ガスが下方から上方へ流れるガスノズル540aと、ガスが上方から下方へ流れるガスノズル540bとが設けられている。そして、ガスノズル540aとガスノズル540bとは、装置奥行き方向に並んでいる。また、ガスノズル540a、540bの外形形状は、装置幅方向に延びる楕円状とされている。 Specifically, gas nozzle 540a through which gas flows from bottom to top and gas nozzle 540b through which gas flows from top to bottom are provided. Gas nozzle 540a and gas nozzle 540b are aligned in the depth direction of the device. The outer shape of gas nozzles 540a and 540b is an ellipse extending in the width direction of the device.
ガスノズル540aには、水平方向に並んで形成された一対の開口部534が、鉛直方向に並んで形成されている。開口部534は、第一開口部534aと第二開口部534bとから構成されている。第一開口部534aと第二開口部534bとは、楕円状のガスノズル540aの長手方向に延びる基準線CL3に対して対称に配置されている。そして、第一開口部534aは、ガスノズル540b側で、かつ、ウェハ200の中心側に向けてガスを噴射するように配置されている。 The gas nozzle 540a has a pair of openings 534 formed side by side in the horizontal direction and a pair of openings 534 formed side by side in the vertical direction. The openings 534 are composed of a first opening 534a and a second opening 534b. The first opening 534a and the second opening 534b are arranged symmetrically with respect to a reference line CL3 extending in the longitudinal direction of the elliptical gas nozzle 540a. The first opening 534a is arranged on the gas nozzle 540b side so as to inject gas toward the center of the wafer 200.
同様に、ガスノズル540bには、水平方向に並んで形成された一対の開口部534が、鉛直方向に並んで形成されている。開口部534は、第一開口部534cと第二開口部534dとから構成されている。第一開口部534cと第二開口部534dとは、楕円状のガスノズル540bの長手方向に延びる基準線CL4に対して対称に配置されている。そして、第一開口部534cは、ガスノズル540a側で、かつ、ウェハ200の中心側に向けてガスを噴射するように配置されている。ここで、中心側というのは、第一開口部534aと第一開口部534cからそれぞれ供給されるガスが、ウェハ200の中心で混合される向きだけでなく、ウェハ200上で混合される向きであれば含む。なお、ウェハ200の中心に到達する前に混合される向きが好ましい。 Similarly, a pair of openings 534 are formed in the gas nozzle 540b in the vertical direction, and the openings 534 are formed in the horizontal direction. The openings 534 are composed of a first opening 534c and a second opening 534d. The first opening 534c and the second opening 534d are arranged symmetrically with respect to a reference line CL4 extending in the longitudinal direction of the elliptical gas nozzle 540b. The first opening 534c is arranged so as to inject gas toward the center of the wafer 200 on the gas nozzle 540a side. Here, the center side includes not only the direction in which the gases supplied from the first opening 534a and the first opening 534c are mixed at the center of the wafer 200, but also the direction in which the gases are mixed on the wafer 200. Note that the direction in which the gases are mixed before reaching the center of the wafer 200 is preferable.
また、ガスノズル540aに形成されている第一開口部534a及び第二開口部534bと、ガスノズル540bに形成されている第一開口部534c及び第二開口部534dとは、同じ平面上に設けられている。 The first opening 534a and the second opening 534b formed in the gas nozzle 540a and the first opening 534c and the second opening 534d formed in the gas nozzle 540b are provided on the same plane.
この構成において、ガスノズル540aの第一開口部534aから噴射されるガスと、ガスノズル540bの第一開口部534cから噴射されるガスとは、ウェハ200に到達する前に混合されるか、もしくは、ウェハ200の中心部に到達する前、つまり、ウェハ200の周縁部から中心部までの間に混合される。なお、本変形例では、形状がU字状のノズルを開示しているが、この形状によらず、V字状のノズルでもよいし、更に、N字状やW字状のノズルであってもよい。更に、本変形例でも開口部(第1開口部と第2開口部)の数については、2個以上であればよく、例えば、実施形態と同様に、3個であってもよい。 In this configuration, the gas sprayed from the first opening 534a of the gas nozzle 540a and the gas sprayed from the first opening 534c of the gas nozzle 540b are mixed before reaching the wafer 200, or before reaching the center of the wafer 200, that is, between the periphery and the center of the wafer 200. In this modification, a U-shaped nozzle is disclosed, but the shape is not limited to this, and a V-shaped nozzle, or even an N-shaped or W-shaped nozzle may be used. Furthermore, in this modification, the number of openings (first opening and second opening) may be two or more, and may be three, for example, as in the embodiment.
(第2変形例)
次に、第2変形例について図13を用いて説明する。第2変形例のガスノズル640a、640bは、一対設けられており、上方が開放されたU字型(U字状)の連結部642によってガスノズル640aの下端とガスノズル640bの下端が連結されている。そして、ガスノズル640aとガスノズル640bとは、装置奥行き方向に並んでいる。また、ガスノズル640a、640bの外形形状は、装置幅方向に延びる楕円状とされている。
(Second Modification)
Next, a second modified example will be described with reference to Fig. 13. A pair of gas nozzles 640a, 640b of the second modified example is provided, and the lower end of gas nozzle 640a is connected to the lower end of gas nozzle 640b by a U-shaped connecting portion 642 that is open at the top. Gas nozzle 640a and gas nozzle 640b are aligned in the depth direction of the device. The outer shape of gas nozzles 640a, 640b is an ellipse extending in the width direction of the device.
ガスノズル640aには、水平方向に並んで形成された一対の開口部634が、鉛直方向に並んで形成されている。開口部634は、第一開口部634aと第二開口部634bとから構成されている。第一開口部634aと第二開口部634bとは、楕円状のガスノズル640aの長手方向に延びる基準線CL5に対して対称に配置されている。そして、第一開口部634aは、ガスノズル640b側で、かつ、ウェハ200の中心側の方向にガスを噴射するように配置されている。 The gas nozzle 640a has a pair of openings 634 formed side by side in the horizontal direction and a pair of openings 634 formed side by side in the vertical direction. The openings 634 are composed of a first opening 634a and a second opening 634b. The first opening 634a and the second opening 634b are arranged symmetrically with respect to a reference line CL5 extending in the longitudinal direction of the elliptical gas nozzle 640a. The first opening 634a is arranged on the gas nozzle 640b side so as to inject gas in the direction toward the center of the wafer 200.
同様に、ガスノズル640bには、水平方向に並んで形成された一対の開口部634が、鉛直方向に並んで形成されている。開口部634は、第一開口部634cと第二開口部634dとから構成されている。第一開口部634cと第二開口部634dとは、楕円状のガスノズル640bの長手方向に延びる基準線CL6に対して対称に配置されている。そして、第一開口部634cは、ガスノズル640a側で、かつ、ウェハ200の中心に向けてガスを噴射するように配置されている。 Similarly, the gas nozzle 640b has a pair of openings 634 formed side by side in the horizontal direction and a pair of openings 634 formed side by side in the vertical direction. The openings 634 are composed of a first opening 634c and a second opening 634d. The first opening 634c and the second opening 634d are arranged symmetrically with respect to a reference line CL6 extending in the longitudinal direction of the elliptical gas nozzle 640b. The first opening 634c is arranged on the gas nozzle 640a side so as to inject gas toward the center of the wafer 200.
また、ガスノズル640aに形成されている第一開口部634a及び第二開口部634bと、ガスノズル640bに形成されている第一開口部634c及び第二開口部634dとは、同じ平面上に設けられている。 The first opening 634a and the second opening 634b formed in the gas nozzle 640a and the first opening 634c and the second opening 634d formed in the gas nozzle 640b are provided on the same plane.
この構成において、ガスノズル640aの第一開口部634aから噴射されるガスと、ガスノズル640bの第一開口部634cから噴射されるガスとは、ウェハ200に到達する前に混合されるか、ウェハ200上で混合される。なお、本変形例では、U字状ノズルのみを開示しているが、この形態によらず、Y字状でもよいし、開口部634が設けられるガスノズル640が凹型であってもよい。更に、本変形例でも開口部の数については、2個以上であればよく、例えば、実施形態と同様に、3個であってもよい。 In this configuration, the gas sprayed from the first opening 634a of the gas nozzle 640a and the gas sprayed from the first opening 634c of the gas nozzle 640b are mixed before reaching the wafer 200 or are mixed on the wafer 200. In this modified example, only a U-shaped nozzle is disclosed, but this is not essential, and a Y-shaped nozzle may also be used, or the gas nozzle 640 in which the opening 634 is provided may be concave. Furthermore, in this modified example, the number of openings may be two or more, and may be, for example, three, as in the embodiment.
次に、第3変形例について図14を用いて説明する。第3変形形態は、ストレートノズル(直管ノズル)が複数設けられる構成である。図14に示すように、ガスを噴射するI字型(I字状)のガスノズル740aとガスノズル740bとが個別に設けられている。そして、ガスノズル740aとガスノズル740bとは、連結されておらず、装置奥行き方向に並んでいる。また、ガスノズル740a、740bの外形形状は、装置幅方向に延びる楕円状とされている。 Next, the third modified example will be described with reference to FIG. 14. The third modified example is configured with multiple straight nozzles. As shown in FIG. 14, I-shaped gas nozzles 740a and 740b for injecting gas are provided separately. Gas nozzles 740a and 740b are not connected to each other and are aligned in the depth direction of the device. The outer shape of gas nozzles 740a and 740b is an ellipse extending in the width direction of the device.
ガスノズル740aには、水平方向に並んで形成された一対の開口部734が、鉛直方向に並んで形成されている。開口部734は、第一開口部734aと第二開口部734bとから構成されている。第一開口部734aと第二開口部734bとは、楕円状のガスノズル740aの長手方向に延びる基準線CL7に対して対称に配置されている。そして、第一開口部734aは、ガスノズル740b側で、かつ、ウェハ200の中心側に向けてガスを噴射するように配置されている。 A pair of openings 734 are formed in the gas nozzle 740a, one next to the other in the horizontal direction, and the other next to the other in the vertical direction. The openings 734 are composed of a first opening 734a and a second opening 734b. The first opening 734a and the second opening 734b are arranged symmetrically with respect to a reference line CL7 extending in the longitudinal direction of the elliptical gas nozzle 740a. The first opening 734a is arranged on the gas nozzle 740b side so as to inject gas toward the center of the wafer 200.
同様に、ガスノズル740bには、水平方向に並んで形成された一対の開口部734が、鉛直方向に並んで形成されている。開口部734は、第一開口部734cと第二開口部734dとから構成されている。第一開口部734cと第二開口部734dとは、楕円状のガスノズル740bの長手方向に延びる基準線CL8に対して対称に配置されている。そして、第一開口部734cは、ガスノズル740a側で、かつ、ウェハ200の中心側に向けてガスを噴射するように配置されている。 Similarly, gas nozzle 740b has a pair of openings 734 formed side by side in the horizontal direction and a pair of openings 734 formed side by side in the vertical direction. Openings 734 are composed of a first opening 734c and a second opening 734d. First opening 734c and second opening 734d are arranged symmetrically with respect to reference line CL8 extending in the longitudinal direction of elliptical gas nozzle 740b. First opening 734c is arranged on the gas nozzle 740a side so as to inject gas toward the center of wafer 200.
また、ガスノズル740aに形成されている第一開口部734a及び第二開口部734bと、ガスノズル740bに形成されている第一開口部734c及び第二開口部734dとは、同じ平面上に設けられている。 The first opening 734a and the second opening 734b formed in the gas nozzle 740a and the first opening 734c and the second opening 734d formed in the gas nozzle 740b are provided on the same plane.
この構成において、ガスノズル740aの第一開口部734aから噴射されるガスと、ガスノズル740bの第一開口部634cから噴射されるガスとは、ウェハ200に到達する前に混合される。更に、本変形例でも開口部の数については、2個以上であればよく、例えば、実施形態と同様に、3個であってもよい。 In this configuration, the gas sprayed from the first opening 734a of the gas nozzle 740a and the gas sprayed from the first opening 634c of the gas nozzle 740b are mixed before reaching the wafer 200. Furthermore, in this modified example, the number of openings may be two or more, and may be, for example, three, as in the embodiment.
また、本実施形態では、第二開口部から供給されるガスの流量、第二開口部の孔径、及び第二開口部の断面積は、それぞれ、第一開口部から供給されるガスの流量、第一開口部の孔径、及び第一開口部の断面積より大きく構成されてもよい。これのより、第一開口部から供給されるガスの戻り流を抑制することができる。そして、第一開口部及び第二開口部からそれぞれ供給されるガスがウェハ200の面内を均等に流れるため、膜厚のウェハ200の面内均一性を向上させることができる In addition, in this embodiment, the flow rate of the gas supplied from the second opening, the aperture diameter of the second opening, and the cross-sectional area of the second opening may be configured to be larger than the flow rate of the gas supplied from the first opening, the aperture diameter of the first opening, and the cross-sectional area of the first opening, respectively. This makes it possible to suppress the backflow of the gas supplied from the first opening. And, since the gases supplied from the first opening and the second opening flow evenly within the surface of the wafer 200, the uniformity of the film thickness within the surface of the wafer 200 can be improved.
また、本実施形態において、2個設けられた第二開口部234bにおいて、2個の第二開口部234bからそれぞれ供給されるガスの流量、2個の第二開口部234bのそれぞれの孔径、及び2個の第二開口部234bの断面積が、ほぼ同じまたは同じであったが、少なくとも一つがほぼ同じまたは同じであってもよい。これにより、第一開口部234aから供給されるガスの戻り流を抑制することができる。 In addition, in this embodiment, the flow rate of gas supplied from each of the two second openings 234b, the hole diameter of each of the two second openings 234b, and the cross-sectional area of each of the two second openings 234b are approximately the same or the same, but at least one of them may be approximately the same or the same. This makes it possible to suppress the return flow of gas supplied from the first opening 234a.
また、本実施形態では、第一開口部234aから供給されるガスが向う方向を基準として第二開口部234bが傾斜する傾斜角度は、第一開口部234aと処理対象物としてのウェハ200の配置の関係に基づいて決めることができる。これにより、第二開口部234bから供給されるガスを処理室201のウェハ200の周縁へ向う方向に供給することができる。従って、第一開口部234aから供給されるガスの戻り流を抑制することができる。 In addition, in this embodiment, the angle at which the second opening 234b is inclined with respect to the direction in which the gas supplied from the first opening 234a flows can be determined based on the relationship between the first opening 234a and the arrangement of the wafer 200 as the processing object. This allows the gas supplied from the second opening 234b to be supplied in a direction toward the periphery of the wafer 200 in the processing chamber 201. Therefore, the backflow of the gas supplied from the first opening 234a can be suppressed.
本実施形態によれば、以下に記載(1)乃至(12)のうち少なくとも一つの効果を奏することができる。 According to this embodiment, at least one of the following effects (1) to (12) can be achieved.
(1)本実施形態によれば、各熱流体シミュレーションの結果からも分かるように、第二開口部234bから噴射されて処理室201へ供給されるガスによって、第一開口部234aから噴射されて処理室201へ供給されるガスの戻り流が抑制されている。これにより、第一開口部234a及び第二開口部234bからそれぞれ供給されるガスがウェハ200の面内を均等に流れるため、従来構成と比して、ウェハ200の面内における膜厚の均一性を向上させることができる。 (1) According to this embodiment, as can be seen from the results of each thermal fluid simulation, the gas injected from the second opening 234b and supplied to the processing chamber 201 suppresses the backflow of the gas injected from the first opening 234a and supplied to the processing chamber 201. As a result, the gases supplied from the first opening 234a and the second opening 234b flow evenly within the surface of the wafer 200, thereby improving the uniformity of the film thickness within the surface of the wafer 200 compared to the conventional configuration.
(2)本実施形態によれば、図9及び図18の表に示される評価例1、2,12,13,14,15のように、第二開口部234bから供給されるガスの流量を第一開口部234aから供給されるガスの流量に対して0.7以上49.0以下とすることで、評価例3と比してガスの戻り流を抑制することができる。これにより、第一開口部234a及び第二開口部234bからそれぞれ供給されたガスがウェハ200の面内を均等に流れるため、評価例3と比して、ウェハ200の面内における膜厚の均一性を向上させることができる。 (2) According to this embodiment, as in evaluation examples 1, 2, 12, 13, 14, and 15 shown in the tables of FIG. 9 and FIG. 18, the flow rate of the gas supplied from the second opening 234b is set to 0.7 to 49.0 relative to the flow rate of the gas supplied from the first opening 234a, so that the backflow of gas can be suppressed more than in evaluation example 3. As a result, the gases supplied from the first opening 234a and the second opening 234b flow evenly within the surface of the wafer 200, and the uniformity of the film thickness within the surface of the wafer 200 can be improved more than in evaluation example 3.
(3)本実施形態によれば、図9の表に示される評価例1、2,12,13,14,15のように、第二開口部の断面積を、第一開口部の断面積に対して0.7以上11.1以下とすることで、評価例3と比してガスの戻り流を抑制することができる。これにより、第一開口部234a及び第二開口部234bからそれぞれ供給されたガスがウェハ200の面内を均等に流れるため、評価例3と比して、ウェハ200の面内における膜厚の均一性を向上させることができる。 (3) According to this embodiment, as in evaluation examples 1, 2, 12, 13, 14, and 15 shown in the table of FIG. 9, by setting the cross-sectional area of the second opening to 0.7 or more and 11.1 or less relative to the cross-sectional area of the first opening, it is possible to suppress the backflow of gas more than in evaluation example 3. As a result, the gases supplied from the first opening 234a and the second opening 234b flow evenly within the surface of the wafer 200, and therefore the uniformity of the film thickness within the surface of the wafer 200 can be improved more than in evaluation example 3.
(4)本実施形態によれば、図8の表に示される評価例1、2,12,13,14,15のように、第二開口部234bの孔径を、第一開口部234aの孔径に対して孔径比0.85以上3.33以下とすることで、評価例3と比してガスの戻り流を抑制することができる。これにより、第一開口部234a及び第二開口部234bからそれぞれ供給されたガスがウェハ200の面内を均等に流れるため、評価例3と比して、ウェハ200の面内における膜厚の均一性を向上させることができる。 (4) According to this embodiment, as in evaluation examples 1, 2, 12, 13, 14, and 15 shown in the table of FIG. 8, by setting the hole diameter of the second opening 234b to the hole diameter of the first opening 234a at a hole diameter ratio of 0.85 to 3.33, it is possible to suppress the backflow of gas more than in evaluation example 3. As a result, the gases supplied from the first opening 234a and the second opening 234b flow evenly within the surface of the wafer 200, and therefore it is possible to improve the uniformity of the film thickness within the surface of the wafer 200 more than in evaluation example 3.
(5)本実施形態によれば、図10の表に示される評価例4~6のように、第二開口部234bの傾斜角度R1を20度以上30度以下とすることで、評価例7、8と比してガスの戻り流を抑制することができる。これにより、第一開口部234a及び第二開口部234bからそれぞれ供給されたガスがウェハ200の面内を均等に流れるため、評価例7、8と比して、ウェハ200の面内における膜厚の均一性を向上させることができる。 (5) According to this embodiment, as in evaluation examples 4 to 6 shown in the table of FIG. 10, by setting the inclination angle R1 of the second opening 234b to 20 degrees or more and 30 degrees or less, it is possible to suppress the backflow of gas more than in evaluation examples 7 and 8. As a result, the gases supplied from the first opening 234a and the second opening 234b respectively flow evenly within the surface of the wafer 200, and therefore it is possible to improve the uniformity of the film thickness within the surface of the wafer 200 more than in evaluation examples 7 and 8.
(6)本実施形態によれば、第二開口部234bは2個設けられており、図8、図9、図18の表に示される評価例1、2、3,12,13,14,15においては、2個の第二開口部234bからそれぞれ供給されるガスの流量は、ほぼ同じまたは同じになるよう構成される。これにより、第一開口部234aから供給されるガスの戻り流を抑制することができる。さらに、第一開口部234a及び第二開口部234bからそれぞれ供給されたガスがウェハ200の面内を均等に流れるため、従来構成と比して、ウェハ200の面内における膜厚の均一性を向上させることができる。 (6) According to this embodiment, two second openings 234b are provided, and in evaluation examples 1, 2, 3, 12, 13, 14, and 15 shown in the tables of Figures 8, 9, and 18, the flow rates of gas supplied from each of the two second openings 234b are configured to be approximately the same or to be the same. This makes it possible to suppress the backflow of gas supplied from the first opening 234a. Furthermore, since the gases supplied from the first opening 234a and the second opening 234b flow evenly within the surface of the wafer 200, the uniformity of the film thickness within the surface of the wafer 200 can be improved compared to the conventional configuration.
なお、本開示において「ほぼ同じ」とは、一方を基準として、他方が一方の±95%以内のことである。 In this disclosure, "almost the same" means that one is taken as the reference and the other is within ±95% of the reference.
(7)本実施形態によれば、第二開口部234bは2個設けられており、図8、図9、図18の表に示される評価例1、2、3,12,13,14,15においては、2個の第二開口部234bのそれぞれの孔径は、同じになるよう構成される。これにより、第一開口部234aから供給されるガスの戻り流を抑制することができる。さらに、第一開口部234a及び第二開口部234bからそれぞれ供給されたガスがウェハ200の面内を均等に流れるため、従来構成と比して、ウェハ200の面内における膜厚の均一性を向上させることができる。 (7) According to this embodiment, two second openings 234b are provided, and in evaluation examples 1, 2, 3, 12, 13, 14, and 15 shown in the tables of Figures 8, 9, and 18, the hole diameters of the two second openings 234b are configured to be the same. This makes it possible to suppress the backflow of gas supplied from the first opening 234a. Furthermore, since the gases supplied from the first opening 234a and the second opening 234b flow evenly within the surface of the wafer 200, the uniformity of the film thickness within the surface of the wafer 200 can be improved compared to the conventional configuration.
(8)本実施形態によれば、第二開口部234bは2個設けられており、図8、図9、図18の表に示される評価例1、2、3,12,13,14,15においては、2個の第二開口部234bの断面積は、同じになるよう構成される。これにより、第一開口部234aから供給されるガスの戻り流を抑制することができる。さらに、第一開口部234a及び第二開口部234bからそれぞれ供給されたガスがウェハ200の面内を均等に流れるため、従来構成と比して、ウェハ200の面内における膜厚の均一性を向上させることができる。 (8) According to this embodiment, two second openings 234b are provided, and in evaluation examples 1, 2, 3, 12, 13, 14, and 15 shown in the tables of Figures 8, 9, and 18, the cross-sectional areas of the two second openings 234b are configured to be the same. This makes it possible to suppress the backflow of gas supplied from the first opening 234a. Furthermore, since the gases supplied from the first opening 234a and the second opening 234b flow evenly within the surface of the wafer 200, the uniformity of the film thickness within the surface of the wafer 200 can be improved compared to the conventional configuration.
(9)本実施形態によれば、ガスノズル340aの先端に放出孔344が形成されている。このため、ガスノズル340aの内部を流れるガスは、ガスノズル340aの鉛直方向で均等となることで、第一開口部234a及び第二開口部234bのそれぞれから供給されるガスの流量を鉛直方向で均等にすることができる。 (9) According to this embodiment, an emission hole 344 is formed at the tip of the gas nozzle 340a. Therefore, the gas flowing inside the gas nozzle 340a becomes uniform in the vertical direction of the gas nozzle 340a, and the flow rate of the gas supplied from each of the first opening 234a and the second opening 234b can be made uniform in the vertical direction.
(10)本実施形態によれば、処理室201に積載された状態で配置されているウェハ200とウェハ200との間にガスが供給されるように第一開口部234a及び第二開口部234bが形成されている。これにより、ウェハ200の間に供給される第一開口部234aからのガスの流量を第二開口部234bからのガスの流量よりも少なくすることで、ウェハ200の間に供給されるガスを均等にすることができる。また、孔径比(孔径)及び断面積比(断面積)についても同様である。 (10) According to this embodiment, the first opening 234a and the second opening 234b are formed so that gas is supplied between the wafers 200 that are stacked and arranged in the processing chamber 201. As a result, the flow rate of gas supplied between the wafers 200 from the first opening 234a is made smaller than the flow rate of gas from the second opening 234b, so that the gas supplied between the wafers 200 can be made uniform. The same is true for the hole diameter ratio (hole diameter) and the cross-sectional area ratio (cross-sectional area).
(11)本実施形態によれば、一方のガスノズル540a、640aの第一開口部534a、634aから供給されるガスと、他方のガスノズル540b、640bの第一開口部534c、634cから供給されるガスとはウェハ200に到達する前に混合される。これにより、それぞれの第一開口部534a、534c、634a、634cから供給されるガスが混合した後、ウェハ200上に均等に供給される。そこで、ウェハ200上で戻り流が発生することなく、ウェハ200の面内をガスが均等に流れるため、膜厚の面内の均一性を向上させることができる。 (11) According to this embodiment, the gas supplied from the first openings 534a, 634a of one gas nozzle 540a, 640a and the gas supplied from the first openings 534c, 634c of the other gas nozzle 540b, 640b are mixed before reaching the wafer 200. As a result, the gases supplied from the first openings 534a, 534c, 634a, 634c are mixed and then evenly supplied onto the wafer 200. Therefore, no backflow occurs on the wafer 200, and the gas flows evenly across the surface of the wafer 200, improving the uniformity of the film thickness across the surface.
(12)本実施形態によれば、一方のガスノズル740aの第一開口部734aから供給されるガスと、他方のガスノズル740bの第一開口部734cから供給されるガスとはウェハ200に到達する前に混合される。これにより、それぞれの第一開口部734a、734cから供給されるガスが混合した後、ウェハ200上に均等に供給される。そこで、ウェハ200上で戻り流が発生することなく、ウェハ200の面内をガスが均等に流れるため、ウェハ200における膜厚の面内の均一性を向上させることができる。 (12) According to this embodiment, the gas supplied from the first opening 734a of one gas nozzle 740a and the gas supplied from the first opening 734c of the other gas nozzle 740b are mixed before reaching the wafer 200. As a result, the gases supplied from the first openings 734a and 734c are mixed and then evenly supplied onto the wafer 200. Therefore, no backflow occurs on the wafer 200, and the gas flows evenly across the surface of the wafer 200, improving the uniformity of the film thickness across the wafer 200.
<他の変形例>
以下、本開示の他の変形例について、図15を参照しつつ説明する。なお、本実施形態と同じところは省略し、本実施形態と異なる部分を主に説明する。
<Other Modifications>
Hereinafter, another modified example of the present disclosure will be described with reference to Fig. 15. Note that the same points as in this embodiment will be omitted, and the points different from this embodiment will be mainly described.
反応管203の周方向において、ノズル室222の両側には、図15に示されるように、鉛直方向に延びる一対のノズル室822が設けられている。具体的には、装置奥行き方向の奥側にノズル室822aが設けられ、装置奥行き方向の手前側にノズル室822bが設けられている。 In the circumferential direction of the reaction tube 203, a pair of nozzle chambers 822 extending vertically is provided on both sides of the nozzle chamber 222, as shown in FIG. 15. Specifically, the nozzle chamber 822a is provided on the rear side in the device depth direction, and the nozzle chamber 822b is provided on the front side in the device depth direction.
ノズル室822aには、ガスノズル840aが配置されており、ガスノズル840aは、I字型(I字状)のロングノズルとして構成されている。ノズル室822bには、ガスノズル840bが配置されており、ガスノズル840bは、I字型(I字状)のロングノズルとして構成されている。 Gas nozzle 840a is disposed in nozzle chamber 822a, and gas nozzle 840a is configured as a long I-shaped nozzle. Gas nozzle 840b is disposed in nozzle chamber 822b, and gas nozzle 840b is configured as a long I-shaped nozzle.
ガスノズル840a、840bには、円状の開口部834a、834bが鉛直方向に並んで形成されている。そして、ガスノズル840a、840bの開口部834a、834bからは、不活性ガスが処理室201へ向けて噴射されるようになっている。円状の開口部834a、834bが形成されたガスノズル840a、840bを含んで第二ガス供給部842が構成されている。 Circular openings 834a, 834b are formed in the gas nozzles 840a, 840b in a vertical line. An inert gas is sprayed from the openings 834a, 834b of the gas nozzles 840a, 840b toward the processing chamber 201. The second gas supply unit 842 is configured to include the gas nozzles 840a, 840b in which the circular openings 834a, 834b are formed.
この構成において、ガスノズル840a、840bの開口部834a、834bから供給されるガスの流量は、第二開口部234bから供給されるガスの流量、及び第一開口部234aから供給されるガスの流量と異なる。また、ガスノズル340aの開口部234からガスを噴射しているときに、ガスノズル840a、840bの開口部834a、834bから微小な不活性ガスが噴射される。これにより、逆拡散が抑制される。なお、開口部834a、834bから噴射される不活性ガスは、開口部234から噴射されるガスの流れに寄与しない程度の流量に抑えられる。 In this configuration, the flow rate of gas supplied from the openings 834a, 834b of the gas nozzles 840a, 840b is different from the flow rate of gas supplied from the second opening 234b and the flow rate of gas supplied from the first opening 234a. In addition, when gas is being sprayed from the opening 234 of the gas nozzle 340a, minute amounts of inert gas are sprayed from the openings 834a, 834b of the gas nozzles 840a, 840b. This suppresses back diffusion. Note that the flow rate of the inert gas sprayed from the openings 834a, 834b is suppressed to a level that does not contribute to the flow of gas sprayed from the opening 234.
なお、本開示は係る実施形態に限定されるものではなく、他の種々の実施形態をとることが可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、上記実施形態では、特に説明しなかったが、第二開口部の数が第一開口部の数より多く構成されてもよい。 Note that the present disclosure is not limited to the embodiment described above, and it will be apparent to those skilled in the art that various other embodiments are possible. For example, although not specifically described in the above embodiment, the number of second openings may be greater than the number of first openings.
また、上記実施形態では、第一開口部と第二開口部とが個別に設けられた。しかし、例えば、第一開口部から噴射されるガスは処理室のウェハ200の中心方向に噴射するように構成され、第二開口部から噴射されるガスは処理室201のウェハ200の周縁方向に噴射するように構成され、第一開口部と第二開口部が連続的に設けられているスリットタイプであってもよい。 In the above embodiment, the first opening and the second opening are provided separately. However, for example, the gas injected from the first opening is configured to be injected toward the center of the wafer 200 in the processing chamber, and the gas injected from the second opening is configured to be injected toward the periphery of the wafer 200 in the processing chamber 201, and the first opening and the second opening may be of a slit type that are provided continuously.
また、基板処理装置10、810は、半導体製造装置だけでなく、例えばLCD装置のようなガラス基板を処理する装置等に用いてもよい。 The substrate processing apparatus 10, 810 may be used not only in semiconductor manufacturing equipment, but also in equipment for processing glass substrates, such as LCD devices.
また、成膜処理として、例えば、CVD、PVD、酸化膜、窒化膜、またはその両方を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理等であってもよく、さらに、本実施形態は、アニール処理、酸化処理、窒化処理、拡散処理等の処理でも適用できる。 The film formation process may be, for example, CVD, PVD, a process for forming an oxide film, a nitride film, or both, a process for forming a film containing a metal, etc. Furthermore, this embodiment can also be applied to processes such as annealing, oxidation, nitridation, and diffusion.
10 基板処理装置(処理装置の一例)
200 ウェハ(基板の一例)
201 処理室
10 Substrate processing apparatus (an example of a processing apparatus)
200 Wafer (an example of a substrate)
201 Processing chamber
Claims (22)
前記第一開口部と前記第二開口部とは前記基板の表面に対して平行方向に並んでおり、
前記第一開口部から供給されるガスは前記基板の中心方向に供給され、
前記第二開口部から供給されるガスは前記基板の周縁へ向かうように噴射されて前記基板の周縁方向に供給され、
前記第一開口部から供給されるガスの向きを基準として、前記第二開口部から供給されるガスが向かう方向がなす角度は、20度以上30度以下になる予め決められた角度をなるように構成されている、
ガス供給部。 a gas supply unit having a first opening and a second opening, each of which supplies a gas to a processing chamber in which a substrate is disposed,
the first opening and the second opening are aligned in a direction parallel to a surface of the substrate,
the gas supplied from the first opening is supplied toward the center of the substrate;
the gas supplied from the second opening is jetted toward the periphery of the substrate and supplied in the periphery direction of the substrate;
The angle between the direction of the gas supplied from the first opening and the direction of the gas supplied from the second opening is a predetermined angle of 20 degrees or more and 30 degrees or less .
Gas supply section.
請求項1に記載のガス供給部。 The flow rate of the gas supplied from the second opening is configured to be 0.7 or more and 49.0 or less relative to the flow rate of the gas supplied from the first opening.
The gas supply section according to claim 1 .
請求項1に記載のガス供給部。 The area of the second opening is configured to be 0.7 to 11.1 times the area of the first opening.
The gas supply section according to claim 1 .
前記第二開口部の孔径は、前記第一開口部の孔径に対して0.85以上3.3以下になるように構成されている、
請求項1に記載のガス供給部。 The first opening and the second opening are circular,
The hole diameter of the second opening is configured to be 0.85 to 3.3 with respect to the hole diameter of the first opening.
The gas supply section according to claim 1 .
複数の前記第二開口部からそれぞれ供給されるガスの流量、複数の前記第二開口部のそれぞれの孔径、及び複数の前記第二開口部の面積のうち、少なくとも一つがほぼ同じまたは同じになるよう構成されている、
請求項1に記載のガス供給部。 The second opening is provided in plurality,
At least one of the flow rates of the gas supplied from each of the second openings, the hole diameters of each of the second openings, and the areas of the second openings is configured to be substantially the same or to be the same.
The gas supply section according to claim 1 .
前記第一開口部及び前記第二開口部は、前記垂直方向にガスが流れる流路の途中に設けられ、
前記垂直方向にガスが流れる方向に対して交差する方向にガスを供給するように構成されている、
請求項1記載のガス供給部。 a processing chamber disposed to extend in a direction perpendicular to a surface of the substrate;
the first opening and the second opening are provided in the middle of a flow path through which gas flows in the vertical direction,
The gas supplying device is configured to supply gas in a direction intersecting the vertical gas flow direction.
The gas supply section according to claim 1 .
前記第一開口部と前記第二開口部は前記基板の表面に対して平行方向に並んでおり、
前記第一開口部から供給されるガスは前記基板の中心方向に供給され、
前記第二開口部から供給されるガスは前記基板の周縁へ向かうように噴射されて前記基板の周縁方向に供給され、
前記第二開口部から供給されるガスの向きが前記第一開口部から供給されるガスの向きを基準として予め決められた角度をなすように構成されており、
前記基板の表面に対して垂直方向に延伸するように配置され、前記垂直方向に流れるガスの流路の端部には、前記処理室に供給されるガス以外のガスを放出する放出孔が形成されている、
ガス供給部。 a gas supply unit having a first opening and a second opening, each of which supplies a gas to a processing chamber in which a substrate is disposed,
the first opening and the second opening are aligned in a direction parallel to a surface of the substrate,
the gas supplied from the first opening is supplied toward the center of the substrate;
the gas supplied from the second opening is jetted toward the periphery of the substrate and supplied in the periphery direction of the substrate;
a direction of the gas supplied from the second opening is configured to form a predetermined angle with respect to a direction of the gas supplied from the first opening,
a gas supply passage for supplying a gas other than the gas supplied to the processing chamber to the processing chamber, the gas supply passage being disposed so as to extend in a direction perpendicular to the surface of the substrate, and an emission hole being formed at an end of the gas flow passage for flowing in the perpendicular direction;
Gas supply section.
請求項7記載のガス供給部。 The diameter of the emission hole is larger than the diameter of the first opening and the diameter of the second opening, or the area of the emission hole is larger than the area of the first opening and the area of the second opening.
The gas supply section according to claim 7 .
前記基板と前記基板との間に前記ガスが供給されるように前記第一開口部及び第二開口部が配置されている、
請求項1に記載のガス供給部。 A plurality of the substrates are arranged so as to be stacked in the processing chamber;
the first opening and the second opening are arranged so that the gas is supplied between the substrate and the substrate;
The gas supply section according to claim 1 .
請求項1記載のガス供給部。 At least one of the flow rate of the gas supplied from the second opening, the hole diameter of the second opening, and the area of the second opening is configured to be larger than the flow rate of the gas supplied from the first opening, the hole diameter of the first opening, and the area of the first opening, respectively.
The gas supply section according to claim 1 .
各々の前記第一開口部から供給されるガスは、前記第二開口部から供給されるガスと混合されるように構成されている、
請求項1に記載のガス供給部。 A plurality of the first openings and a plurality of the second openings are provided,
The gas supplied from each of the first openings is configured to mix with the gas supplied from the second opening .
The gas supply section according to claim 1 .
前記供給配管部は、U字状またはY字状の連結部によって連結されている、
請求項11に記載のガス供給部。 a plurality of supply piping sections in which the first opening and the second opening are formed are provided;
The supply piping sections are connected by U-shaped or Y-shaped connecting sections.
The gas supply according to claim 11 .
請求項11に記載のガス供給部。 The first opening and the second opening are disposed on the same plane.
The gas supply according to claim 11 .
請求項11に記載のガス供給部。 The gases supplied from each of the first openings are configured to mix before reaching the substrate.
The gas supply according to claim 11 .
請求項11に記載のガス供給部。 The gases supplied from each of the first openings are configured to mix before reaching the center of the substrate.
The gas supply according to claim 11 .
前記第一開口部と前記第二開口部とは前記基板の表面に対して平行方向に並んでおり、
前記第一開口部から供給されるガスは前記基板の中心方向に供給され、
前記第二開口部から供給されるガスは前記基板の周縁へ向かうように噴射されて前記基板の周縁方向に供給され、
前記第一開口部から供給されるガスの向きを基準として、前記第二開口部から供給されるガスが向かう方向がなす角度は、20度以上30度以下になるように構成されている、
第一ガス供給部を備えた処理装置。 a first opening and a second opening for respectively supplying gas to a processing chamber in which a substrate is disposed;
the first opening and the second opening are aligned in a direction parallel to a surface of the substrate,
the gas supplied from the first opening is supplied toward the center of the substrate;
the gas supplied from the second opening is jetted toward the periphery of the substrate and supplied in the periphery direction of the substrate;
The angle between the direction of the gas supplied from the first opening and the direction of the gas supplied from the second opening is set to be 20 degrees or more and 30 degrees or less .
A processing apparatus including a first gas supply unit.
請求項16に記載の処理装置。 an angle between a direction of the gas supplied from the first opening and a direction of the gas supplied from the second opening is determined based on a positional relationship between the first opening of the first gas supply unit and the substrate;
17. The processing device of claim 16 .
前記第一開口部と前記第二開口部とは前記基板の表面に対して平行方向に並んでおり、
前記第一開口部から供給されるガスは前記基板の中心方向に供給され、
前記第二開口部から供給されるガスは前記基板の周縁へ向かうように噴射されて前記基板の周縁方向に供給され、
前記第一開口部から供給されるガスの向きを基準として予め決められた角度をなすように構成されている第一ガス供給部を複数有し、
複数の前記第一ガス供給部の前記第一開口部から供給されるそれぞれのガスは混合するように構成されている処理装置。 a first opening and a second opening for respectively supplying gas to a processing chamber in which a substrate is disposed;
the first opening and the second opening are aligned in a direction parallel to a surface of the substrate,
the gas supplied from the first opening is supplied toward the center of the substrate;
the gas supplied from the second opening is jetted toward the periphery of the substrate and supplied in the periphery direction of the substrate;
a plurality of first gas supply units configured to form a predetermined angle with respect to a direction of gas supplied from the first opening ,
The processing apparatus is configured so that the gases supplied from the first openings of the plurality of first gas supply units are mixed together.
前記第一開口部と前記第二開口部とは前記基板の表面に対して平行方向に並んでおり、
前記第一開口部から供給されるガスは前記基板の中心方向に供給され、
前記第二開口部から供給されるガスは前記基板の周縁へ向かうように噴射されて前記基板の周縁方向に供給され、
前記第一開口部から供給されるガスの向きを基準として予め決められた角度をなすように構成されている、第一ガス供給部と、
前記第一ガス供給部の両側に設けられ、前記第一ガス供給部から供給されるガスとは異なるガスを前記処理室に供給する第二ガス供給部を備える、
処理装置。 a first opening and a second opening for respectively supplying gas to a processing chamber in which a substrate is disposed;
the first opening and the second opening are aligned in a direction parallel to a surface of the substrate,
the gas supplied from the first opening is supplied toward the center of the substrate;
the gas supplied from the second opening is jetted toward the periphery of the substrate and supplied in the periphery direction of the substrate;
A first gas supply unit configured to form a predetermined angle with respect to a direction of gas supplied from the first opening;
a second gas supply unit provided on each side of the first gas supply unit and configured to supply a gas different from the gas supplied from the first gas supply unit to the processing chamber;
Processing unit.
請求項19に記載の処理装置。 The flow rate of the gas supplied from the second gas supply unit is configured to be smaller than the flow rate of the gas supplied from the first gas supply unit.
20. The processing device of claim 19 .
前記第一開口部と前記第二開口部とは前記基板の表面に対して平行方向に並んでおり、
前記第一開口部から供給されるガスは前記基板の中心方向に供給され、
前記第二開口部から供給されるガスは前記基板の周縁へ向かうように噴射されて前記基板の周縁方向に供給され、
前記第一開口部から供給されるガスの向きを基準として、前記第二開口部から供給されるガスが向かう方向がなす角度は、20度以上30度以下になるように構成されている、ガス供給部を用いて、前記ガスを前記処理室に供給して、前記基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法。 a gas supply unit having a first opening and a second opening, each of which supplies a gas to a processing chamber in which a substrate is disposed,
the first opening and the second opening are aligned in a direction parallel to a surface of the substrate,
the gas supplied from the first opening is supplied toward the center of the substrate;
the gas supplied from the second opening is jetted toward the periphery of the substrate and supplied in the periphery direction of the substrate;
13. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of supplying a gas to the processing chamber to process the substrate using a gas supply unit configured such that an angle between the direction of the gas supplied from the first opening and the direction of the gas supplied from the second opening is 20 degrees or more and 30 degrees or less .
前記第一開口部と前記第二開口部とは前記基板の表面に対して平行方向に並んでおり、
前記第一開口部から供給されるガスは前記基板の中心方向に供給され、
前記第二開口部から供給されるガスは前記基板の周縁へ向かうように噴射されて前記基板の周縁方向に供給され、
前記第一開口部から供給されるガスの向きを基準として予め決められた角度をなすように構成されている、ガス供給部であって、
複数の前記ガス供給部の前記第一開口部から供給されるそれぞれのガスは混合するように構成されている、
ガス供給部。 a first opening and a second opening for respectively supplying gas to a processing chamber in which a substrate is disposed;
the first opening and the second opening are aligned in a direction parallel to a surface of the substrate,
the gas supplied from the first opening is supplied toward the center of the substrate;
the gas supplied from the second opening is jetted toward the periphery of the substrate and supplied in the periphery direction of the substrate;
A gas supply unit configured to form a predetermined angle with respect to a direction of gas supplied from the first opening,
The gases supplied from the first openings of the plurality of gas supply units are configured to be mixed together.
Gas supply section.
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011029441A (en) | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Device and method for treating substrate |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011029441A (en) | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Device and method for treating substrate |
| JP2014067783A (en) | 2012-09-25 | 2014-04-17 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method and substrate processing method |
| JP2021097245A (en) | 2015-07-17 | 2021-06-24 | 株式会社Kokusai Electric | Gas supply nozzle, substrate processing apparatus, and manufacturing method and program for semiconductor device |
| WO2018154823A1 (en) | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 株式会社Kokusai Electric | Substrate processing device, method of manufacturing semiconductor device, and program |
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