特許 7590082 シャワーヘッド及び基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】シャワーヘッド及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/455 20060101AFI20241119BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20241119BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

C23C16/455

H01L21/31 A

H01L21/205

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021097606

(22)【出願日】2021-06-10

(65)【公開番号】P2022189180

(43)【公開日】2022-12-22

【審査請求日】2023-12-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】川口 拓哉

(72)【発明者】

【氏名】堀田 隼史

(72)【発明者】

【氏名】成嶋 健索

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 英亮

(72)【発明者】

【氏名】掛川 崇

(72)【発明者】

【氏名】高木 俊夫

(72)【発明者】

【氏名】山内 孝哉

【審査官】▲高▼橋 真由

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００６／０１７４８２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１６１５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１７９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１００４３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７５０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１１０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５４１１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０００２４６３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャワープレートと、
ガス流路が設けられ、前記シャワープレートを固定するベース部材と、
前記シャワープレートと前記ベース部材の間に形成されるガス拡散空間に配置され、前記ガス流路に接続され、前記ガス流路から供給されたガスを水平方向に前記ガス拡散空間内に吐出する複数の吐出口を有する、複数のガス供給コマと、を備え、
複数の前記ガス供給コマは、同心の複数の円周上に配置され、最外周の円周上に配置される複数の外側ガス供給コマを含み、
前記外側ガス供給コマは、該外側ガス供給コマの側面を周方向に等分したうちの１つの方向を除いたその他の方向の側面のそれぞれにおいて前記吐出口を有し、前記１つの方向の側面において前記吐出口を有さず、
複数の前記外側ガス供給コマは、前記最外周の円周上に等間隔に配置され、
前記外側ガス供給コマの中心から一の周方向で隣接する外側ガス供給コマの中心に向かう方向の側面に前記吐出口を有し、
前記外側ガス供給コマの中心から前記一の周方向とは逆向きの他の周方向で隣接する外側ガス供給コマの中心に向かう方向の側面に前記吐出口を有さず、
複数の前記外側ガス供給コマの前記吐出口から吐出されたガスは、前記一の周方向の旋回流を形成する、
シャワーヘッド。

【請求項2】

前記外側ガス供給コマの吐出方向のベクトル成分の合計は、前記ベース部材の中心を軸とした周方向の成分を有する、
請求項１に記載のシャワーヘッド。

【請求項3】

複数の前記外側ガス供給コマは、前記ベース部材の中心を軸として、同心円状に配置される、
請求項１または請求項２に記載のシャワーヘッド。

【請求項4】

前記外側ガス供給コマの内側に、複数の内側ガス供給コマが配置され、
前記内側ガス供給コマの吐出方向のベクトル成分の合計は、ゼロである、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のシャワーヘッド。

【請求項5】

複数の前記内側ガス供給コマは、前記ベース部材の中心を軸として、同心円状に配置され、
前記内側ガス供給コマの吐出方向は、互いに等しい、
請求項４に記載のシャワーヘッド。

【請求項6】

前記内側ガス供給コマのガス吐出口は、８か所であり、
前記外側ガス供給コマのガス吐出口は、７か所である、
請求項４または請求項５に記載のシャワーヘッド。

【請求項7】

請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のシャワーヘッドを有する、
基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シャワーヘッド及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、前記処理室に設けられ、基板が載置される載置部と、前記載置部に対向して設けられ、中央から外周に向けて末広がりの形状の傾斜面構造を有する天井部と、前記天井部の中央領域に設けられ、前記天井部の周方向に沿ってガス吐出口が形成された複数のガス供給部と、前記複数のガス供給部を下方側から覆うように設けられると共に、前記載置部と対向す面に複数のガス供給口が形成されたシャワーヘッドと、前記処理室内の真空排気を行う排気部と、を備え、前記シャワーヘッドの外縁は、前記載置部に載置された基板の外縁よりも内側に位置していることを特徴とする成膜装置が開示されている。

【0003】

特許文献２には、シャワープレートと上蓋との間にガス分散ノズルが設けられ、ガス導管へ導入されたガスがガス分散ノズルで分散され、シャワープレートを貫通するガス吐出口を通過し、基板上へ供給される、薄膜形成装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－７０２４９号公報

【文献】特開２００５－３０３２９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、基板に成膜等の処理を施す基板処理装置において、膜厚の面内分布の改善が求められている。

【0006】

上記課題に対して、一側面では、膜厚の面内分布を改善するシャワーヘッド及び基板処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、一の態様によれば、シャワープレートと、ガス流路が設けられ、前記シャワープレートを固定するベース部材と、前記シャワープレートと前記ベース部材の間に形成されるガス拡散空間に配置され、前記ガス流路に接続され、前記ガス流路から供給されたガスを水平方向に前記ガス拡散空間内に吐出する複数の吐出口を有する、複数のガス供給コマと、を備え、複数の前記ガス供給コマは、同心の複数の円周上に配置され、最外周の円周上に配置される複数の外側ガス供給コマを含み、前記外側ガス供給コマは、該外側ガス供給コマの側面を周方向に等分したうちの１つの方向を除いたその他の方向の側面のそれぞれにおいて前記吐出口を有し、前記１つの方向の側面において前記吐出口を有さず、複数の前記外側ガス供給コマは、前記最外周の円周上に等間隔に配置され、前記外側ガス供給コマの中心から一の周方向で隣接する外側ガス供給コマの中心に向かう方向の側面に前記吐出口を有し、前記外側ガス供給コマの中心から前記一の周方向とは逆向きの他の周方向で隣接する外側ガス供給コマの中心に向かう方向の側面に前記吐出口を有さず、複数の前記外側ガス供給コマの前記吐出口から吐出されたガスは、前記一の周方向の旋回流を形成する、シャワーヘッドが提供される。

【発明の効果】

【0008】

一の側面によれば、膜厚の面内分布を改善するシャワーヘッド及び基板処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る基板処理装置の断面模式図の一例。

【図2】本実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッドの構造を説明する断面模式図の一例。

【図3】本実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッドの構造を説明する平面図の一例。

【図4】参考例に係る基板処理装置のシャワーヘッドの構造を説明する平面図の一例。

【図5】面内分布及びガス流速の一例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0011】

＜基板処理装置＞
本実施形態に係る基板処理装置について、図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置の断面模式図の一例である。図２は、本実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッド３の構造を説明する断面模式図の一例である。

【0012】

基板処理装置は、ウェハ等の基板Ｗに対して、原料ガスとしてのＷＣｌ_５ガス及び反応ガスとしてのＨ_２ガスを供給して、基板Ｗの表面に金属膜であるタングステン膜を成膜する装置である。基板処理装置は、例えば、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）装置等により構成される。

【0013】

図１及び図２に示されるように、基板処理装置は、処理容器１、基板載置台（ステージ）２、シャワーヘッド３、排気部４、ガス供給機構５、制御装置６を有する。

【0014】

処理容器１は、アルミニウム等の金属により構成され、略円筒状を有する。処理容器１の側壁には基板Ｗを搬入又は搬出するための搬入出口１１が形成され、搬入出口１１はゲートバルブ１２で開閉可能となっている。処理容器１の本体の上には、断面が矩形状をなす円環状の排気ダクト１３が設けられている。排気ダクト１３には、内周面に沿ってスリット１３ａが形成されている。また、排気ダクト１３の外壁には排気口１３ｂが形成されている。排気ダクト１３の上面には処理容器１の上部開口を塞ぐように天壁１４が設けられている。天壁１４と排気ダクト１３の間はシールリング１５で気密にシールされている。区画部材１６は、基板載置台２（およびカバー部材２２）が後述する処理位置へと上昇した際、処理容器１の内部を上下に区画する。

【0015】

基板載置台２は、処理容器１内で基板Ｗを水平に支持する。基板載置台２は、基板Ｗに対応した大きさの円板状をなし、支持部材２３に支持されている。基板載置台２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス材料や、アルミニウムやニッケル基合金等の金属材料で構成されており、内部に基板Ｗを加熱するためのヒータ２１が埋め込まれている。ヒータ２１は、ヒータ電源（図示せず）から給電されて発熱する。そして、基板載置台２の上面の基板載置面近傍に設けられた熱電対（図示せず）の温度信号によりヒータ２１の出力を制御することにより、基板Ｗを所定の温度に制御するようになっている。

【0016】

基板載置台２には、基板載置面の外周領域、及び基板載置台２の側面を覆うようにアルミナ等のセラミックスからなるカバー部材２２が設けられている。

【0017】

支持部材２３は、基板載置台２の底面中央から処理容器１の底壁に形成された孔部を貫通して処理容器１の下方に延び、その下端が昇降機構２４に接続されている。昇降機構２４により基板載置台２が支持部材２３を介して、図１で実線で示す処理位置と、その下方の図１で二点鎖線で示す基板Ｗの搬送が可能な搬送位置との間で昇降可能となっている。また、支持部材２３の処理容器１の下方には、鍔部２５が取り付けられており、処理容器１の底面と鍔部２５の間には、処理容器１内の雰囲気を外気と区画し、基板載置台２の昇降動作にともなって伸縮するベローズ２６が設けられている。

【0018】

処理容器１の底面近傍には、昇降板２７ａから上方に突出するように３本（２本のみ図示）の基板支持ピン２７が設けられている。基板支持ピン２７は、処理容器１の下方に設けられた昇降機構２８により昇降板２７ａを介して昇降可能になっており、搬送位置にある基板載置台２に設けられた貫通孔２ａに挿通されて基板載置台２の上面に対して突没可能となっている。このように基板支持ピン２７を昇降させることにより、基板搬送機構（図示せず）と基板載置台２との間で基板Ｗの受け渡しが行われる。

【0019】

シャワーヘッド３は、処理容器１内に処理ガスをシャワー状に供給する。シャワーヘッド３は、金属製であり、基板載置台２に対向するように設けられている。天壁１４には、シャワーヘッド３（後述するガス供給路３３）と接続するガス供給路３６が設けられている。

【0020】

基板載置台２が処理位置に存在した状態では、シャワーヘッド３（後述するシャワープレート３２）と基板載置台２との間に処理空間３７が形成され、シャワーヘッド３（後述するシャワープレート３２）と基板載置台２のカバー部材２２の上面が近接して環状隙間３８が形成される。

【0021】

排気部４は、処理容器１の内部を排気する。排気部４は、排気ダクト１３の排気口１３ｂに接続された排気配管４１と、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ４２と、開閉バルブ４３と、真空ポンプ４４と、を有する。排気配管４１の一端は排気ダクト１３の排気口１３ｂに接続され、他端は真空ポンプ４４の吸入ポートに接続される。排気ダクト１３と真空ポンプ４４との間には、上流側から順に、ＡＰＣバルブ４２、開閉バルブ４３が設けられる。ＡＰＣバルブ４２は、排気経路のコンダクタンスを調整して処理空間３７の圧力を調整する。開閉バルブ４３は、排気配管４１の開閉を切り替える。処理に際して、区画部材１６及び基板載置台２（カバー部材２２）は、処理容器１の内部を、処理空間３７を含む上部空間と、基板載置台２の裏面側の下部空間と、に区画する。これにより、処理空間３７内のガスは、環状隙間３８、スリット１３ａを介して排気ダクト１３の内部の環状空間に至り、排気ダクト１３の排気口１３ｂから排気部４の真空ポンプ４４により排気配管４１を通って排気される。なお、下部空間は、図示しないパージガス供給機構によりパージ雰囲気となっている。このため、処理空間３７のガスは、下部空間には流入しない。

【0022】

ガス供給機構５は、ガス供給路３６に原料ガス、反応ガス、パージガスを供給する。以下の説明において、原料ガスはＷＣｌ_５、反応ガスはＨ_２、パージガスはＮ_２として、説明する。ガス供給路３６に供給されたガスは、シャワーヘッド３から処理空間３７に供給される。

【0023】

制御装置６は、基板処理装置の各部の動作を制御する。制御装置６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭ等の記憶領域に格納されたレシピに従って、所望の処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する装置の制御情報が設定されている。制御情報は、例えばガス流量、圧力、温度、プロセス時間であってよい。なお、レシピ及び制御装置６が使用するプログラムは、例えばハードディスク、半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で所定の位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。

【0024】

制御装置６は、原料ガス供給工程、第１パージガス供給工程、反応ガス供給工程、第２パージガス供給工程を繰り返して、基板Ｗにタングステン膜を成膜する。

【0025】

原料ガス供給工程において、制御装置６は、ガス供給機構５を制御して、処理空間３７に原料ガス（ＷＣｌ_５）を供給する。これにより、基板Ｗの表面に原料ガスが吸着する。

【0026】

第１パージガス供給工程において、制御装置６は、ガス供給機構５を制御して、処理空間３７にパージガス（Ｎ_２）を供給する。これにより、処理空間３７内の余剰の原料ガス等をパージする。

【0027】

反応ガス供給工程において、制御装置６は、ガス供給機構５を制御して、処理空間３７に反応ガス（Ｈ_２）を供給する。これにより、反応ガスと、基板Ｗの表面に吸着された原料ガスと、が反応し、基板Ｗの表面にタングステン膜を成膜する。

【0028】

第２パージガス供給工程において、制御装置６は、ガス供給機構５を制御して、処理空間３７にパージガス（Ｎ_２）を供給する。これにより、処理空間３７内の余剰の反応ガス等をパージする。

【0029】

このように、原料ガス供給工程、第１パージガス供給工程、反応ガス供給工程、第２パージガス供給工程を所定回数繰り返すことにより、基板Ｗにタングステン膜を成膜する。

【0030】

＜シャワーヘッドの構造＞
次に、シャワーヘッド３の構造について、図２を用いて更に説明する。図２は、本実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッド３の構造を説明する断面模式図の一例である。図３は、本実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッド３の構造を説明する平面図の一例である。なお、図２及び図３において、ガスの流れを矢印で示す。

【0031】

シャワーヘッド３は、処理容器１の天壁１４に固定されたベース部材３１と、ベース部材３１の下に接続されたシャワープレート３２と、を有する。ベース部材３１には、上流側がガス供給路３６（図１参照）と接続され、下流側が複数に分岐するガス供給路３３が形成されている。ベース部材３１とシャワープレート３２との間には、ガス拡散空間３４が形成されている。シャワープレート３２の平坦面には、複数のガス吐出孔３５が形成されている。ガス供給路３６(図１参照）から供給されたガスは、ガス供給路３３、ガス拡散空間３４、ガス吐出孔３５を流れ、処理空間３７に供給される。そして、処理空間３７内のガスは環状隙間３８から排気ダクト１３（図１参照）へと排気される。

【0032】

また、ガス拡散空間３４には、ガス供給コマ（ガス供給部材）１００が設けられている。

【0033】

ガス供給コマ１００は、ガス供給路３３の下端のそれぞれに接続される。ガス供給コマ１００は、中空の円柱形状を有している。ガス供給コマ１００の上方は開口（図示せず）を有し、ガス供給コマ１００の中空空間とガス供給路３３とが連通する。ガス供給コマ１００の底面は、閉塞されている。ガス供給コマ１００の側面（円周面）は、水平方向にガスを吐出する吐出口を複数備えている。これにより、ガス供給路３６(図１参照）から供給されたガスは、ガス供給路３３からガス供給コマ１００に供給され、ガス供給コマ１００の吐出口から水平方向にガス拡散空間３４内に供給される。また、分岐するガス供給路３３は、ガス供給路３６から各ガス供給コマ１００までの流路長がそれぞれ等しくなるように形成されている。

【0034】

ここで、図３に示すように、ガス供給コマ１００は、円周（二点鎖線で示す）上に等間隔に配置される４つのガス供給コマ（内側ガス供給部材）１０１～１０４と、円周（二点鎖線で示す）上に等間隔に配置される８つのガス供給コマ（ガス供給部材）１０５～１１２と、を有している。ガス供給コマ１０５～１１２は、ベース部材３１の中心を軸として、同心円状に等間隔に配置される。ガス供給コマ１０１～１０４は、ガス供給コマ１０１～１０４よりも内側で、ベース部材３１の中心を軸として、同心円状に等間隔に配置される。

【0035】

図３において、ガス供給コマ１００（１０１～１１２）のガスの吐出方向を矢印で示す。

【0036】

ガス供給コマ１０１～１０４は、平面視して放射方向へガスを吐出する吐出口を有している。ガス供給コマ１０１～１０４の吐出口は、周方向において８つ等間隔に設けられている。また、８つの吐出口は、同径に形成されている。また、ガス供給コマ１０１～１０４の吐出方向は、互いに等しくなるように形成されている。これにより、基板Ｗの中心付近における成膜処理の均一性を向上させることができる。

【0037】

ガス供給コマ１０５～１１２は、平面視して放射方向へガスを吐出する吐出口を有している。ガス供給コマ１０５～１１２の吐出口は、周方向において８等分したうちの７つの方向に設けられている。また、７つの吐出口は、同径に形成されている。

【0038】

ここで、円環状に配置されるガス供給コマ１０５～１１２は、一方の隣接するガス供給コマの中心に向かう方向に吐出口が設けられ、他方の隣接するガス供給コマの中心に向かう方向に吐出口が設けられていない。具体的には、ガス供給コマ１０５において、ガス供給コマ１０５の中心から一方の隣接するガス供給コマ１１２の中心に向かう方向の側面に吐出口１０５ａが設けられ、ガス供給コマ１０５の中心から他方の隣接するガス供給コマ１０６の中心に向かう方向の側面１０５ｂに吐出口が設けられていない。また、ガス供給コマ１０６において、ガス供給コマ１０６の中心から一方の隣接するガス供給コマ１０５の中心に向かう方向の側面に吐出口１０６ａが設けられ、ガス供給コマ１０６の中心から他方の隣接するガス供給コマ１０７の中心に向かう方向の側面１０６ｂに吐出口が設けられていない。これにより、ガス供給コマ１０５の中心と隣接するガス供給コマ１０６の中心とを結ぶ線（図３において破線で示す。）上において、ガスが向かい合って流れることを防止し、ガス圧が高くなる領域が生じることを防止することができる。

【0039】

同様に、ガス供給コマ１０７において、ガス供給コマ１０７の中心から一方の隣接するガス供給コマ１０６の中心に向かう方向の側面に吐出口が設けられ、ガス供給コマ１０７の中心から他方の隣接するガス供給コマ１０８の中心に向かう方向の側面に吐出口が設けられていない。ガス供給コマ１０８において、ガス供給コマ１０８の中心から一方の隣接するガス供給コマ１０７の中心に向かう方向の側面に吐出口が設けられ、ガス供給コマ１０８の中心から他方の隣接するガス供給コマ１０９の中心に向かう方向の側面に吐出口が設けられていない。ガス供給コマ１０９において、ガス供給コマ１０９の中心から一方の隣接するガス供給コマ１０８の中心に向かう方向の側面に吐出口が設けられ、ガス供給コマ１０９の中心から他方の隣接するガス供給コマ１１０の中心に向かう方向の側面に吐出口が設けられていない。ガス供給コマ１１０において、ガス供給コマ１１０の中心から一方の隣接するガス供給コマ１０９の中心に向かう方向に吐出口が設けられ、ガス供給コマ１１０の中心から他方の隣接するガス供給コマ１１１の側面の中心に向かう方向の側面に吐出口が設けられていない。ガス供給コマ１１１において、ガス供給コマ１１１の中心から一方の隣接するガス供給コマ１１０の中心に向かう方向に吐出口が設けられ、ガス供給コマ１１１の中心から他方の隣接するガス供給コマ１１２の側面の中心に向かう方向の側面に吐出口が設けられていない。ガス供給コマ１１２において、ガス供給コマ１１２の中心から一方の隣接するガス供給コマ１１１の中心に向かう方向の側面に吐出口が設けられ、ガス供給コマ１１２の中心から他方の隣接するガス供給コマ１０５の中心に向かう方向の側面に吐出口が設けられていない。これにより、ガス供給コマの中心と隣接するガス供給コマの中心とを結ぶ線上において、ガスが向かい合って流れることを防止し、ガス圧が高くなる領域が生じることを防止することができる。

【0040】

また、ガス供給コマ１０５の７つの吐出口は、周方向において８等分したうちの１つの方向の側面１０５ｂに設けられておらず、かつ、同じ開口径を有している。このため、ガス供給コマ１０５の７つの吐出口の吐出方向のベクトル成分の合計は、ベース部材３１の中心を軸として、周方向成分を有する。図３の例では、ガス供給コマ１０５の吐出方向のベクトル成分の合計は、反時計回り方向の周方向成分を有する。ガス供給コマ１０５の吐出方向のベクトル成分の合計は、ベース部材３１の中心を軸として、外側に向かう径方向成分を有する。同様に、ガス供給コマ１０６～１１２の吐出方向のベクトル成分の合計は、反時計回り方向の周方向成分及び外側に向かう径方向成分を有する。即ち、ガス供給コマ１０５～１１２の吐出方向のベクトル成分は、同一（図３の例では反時計回り）の周方向成分を有する。これにより、複数のガス供給コマ１０５～１１２の吐出口から吐出されたガスは、反時計回りの旋回流２００を形成する。

【0041】

一方、ガス供給コマ１０１の８つの吐出口は、周方向に均等に配置され、かつ、同じ開口径を有している。このため、ガス供給コマ１０１の８つの吐出口の吐出方向のベクトル成分の合計は、ゼロである。同様に、ガス供給コマ１０２～１０４の吐出方向のベクトル成分の合計は、ゼロである。

【0042】

ここで、参考例に係る基板処理装置のシャワーヘッド３Ｘの構造について、図４を用いて説明する。図４は、参考例に係る基板処理装置のシャワーヘッド３Ｘの構造を説明する平面図の一例である。

【0043】

参考例に係る基板処理装置のシャワーヘッド３Ｘの構造（図４参照）は、本実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッド３の構造（図３参照）と比較して、ガス供給コマ１００の構造が異なっている。具体的には、全てのガス供給コマ１００が、周方向において８つ等間隔に配置された吐出口を有する。その他の構成は同様であり、重複する説明を省略する。

【0044】

シャワーヘッド３Ｘにおいて、隣接するガス供給コマ１００から吐出されたガスが衝突する領域２１０を有する。

【0045】

本実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッド３の効果について、参考例に係る基板処理装置のシャワーヘッド３Ｘと対比しつつ説明する。図５は、膜厚分布及びガス流速の一例を示す図である。

【0046】

ここでは、シャワーヘッド３（図３参照）を有する本実施形態に係る基板処理装置及びシャワーヘッドＸ３（図４参照）を有する参考例に係る基板処理装置を用いて、基板Ｗにタングステン膜を成膜した。膜厚分布をドットの濃淡で示す。膜厚が厚いほど濃いドットを付し、膜厚が薄いほど淡いドットを付す。また、本実施形態に係る基板処理装置及び参考例に係る基板処理装置について、ガス供給コマ１００とから吐出されるガス流速のシミュレーションを行った。ガス流速のシミュレーション結果をドットの濃淡で示す。ガス流速が速いほど濃いドットを付し、ガス流速が遅いほど淡いドットを付す。

【0047】

参考例に係る基板処理装置のシャワーヘッド３Ｘの構造（図４参照）では、流速のシミュレーション結果に示すように、ガス供給コマ１００と隣接するガス供給コマ１００との間に吐出されたガスが衝突（矢印参照）することで、流速が低下する位置４１１が生じている。また、内側のガス供給コマ１００から吐出されたガスが外周側（排気ダクト１３）へと向かう途中に流速が低下する位置４１２が生じている。これにより、参考例の膜厚分布に示すように、ガス供給コマ１００から吐出されたガスが合流する位置４０１，４０２に、膜厚の厚い領域が生じている。換言すれば、ガス供給コマ１００と隣接するガス供給コマ１００との間の吐出されたガスが衝突する領域２１０（図４参照）において、膜厚の厚い領域が生じている。なお、参考例に係る膜厚の１σ／Ａｖｅ（標準偏差を平均膜厚で割った値）は６．１％となった。

【0048】

これに対し、本実施形態に係る基板処理装置のシャワーヘッド３の構造（図３参照）では、旋回流２００（図３参照）を形成する。即ち、流速のシミュレーション結果に示すように、ガス供給コマ１０５と隣接するガス供給コマ１０６との間の位置４２１において、ガスは１方向（ガス供給コマ１０６からガス供給コマ１０５に向かう方向）に流れる。これにより、本実施形態の膜厚分布に示すように、膜厚の均一性を向上する。なお、本実施形態に係る膜厚の１σ／Ａｖｅは２．９％となり、参考例と比較して膜厚の均一性を向上する。

【0049】

このように、ガス供給コマ１００を設けることにより、基板Ｗに成膜されるタングステン膜の面内均一性を向上させることができる。

【0050】

今回開示された実施形態に係る基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0051】

Ｗ 基板
１ 処理容器
２ 基板載置台（ステージ）
３ シャワーヘッド
４ 排気部
５ ガス供給機構
６ 制御装置
３１ ベース部材
３２ シャワープレート
３３ ガス供給路
３４ ガス拡散空間
３５ ガス吐出孔
３６ ガス供給路
３７ 処理空間
３８ 環状隙間
１００ ガス供給コマ
１０１～１０４ ガス供給コマ（内側ガス供給部材）
１０５～１１２ ガス供給コマ（ガス供給部材）
２００ 旋回流

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】