(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェハの上面に供給される原料ガスの量をウェハの上面全体にわたって均一に近づけることができる技術を提供する。【解決手段】成膜装置２は、第２ハウジング２０の横壁に形成されている貫通孔２２と、貫通孔を通過して第２ハウジングの内外にわたって横方向に延びている第２ハウジング外のモーターの回転を第２ハウジング内の回転軸５１に伝達する前記ベルト６１と、第１ハウジング１０内の回転テーブル５０の上に配置されたウェハｗの上面の中心部に向けて原料ガスを供給するノズル４２と、第１ハウジングと第３ハウジング３０に接続されており、第１ハウジング内の原料ガスを第３ハウジング内に送るガス流路２１と、回転軸の延長線上において第３ハウジングに形成されているガス排出口３１と、ガス排出口を介して第３ハウジング内の原料ガスを吸引するポンプ８２と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスを用いてウェハの上面に膜を形成する成膜装置であって、
モーターと、
第１ハウジングと、
前記第１ハウジングの下に配置されている第２ハウジングと、
前記第２ハウジングの下に配置されている第３ハウジングと、
前記第１ハウジング内に配置されている回転テーブルと、
前記第１ハウジング内で前記回転テーブルに固定されており、前記第１ハウジング内から前記第２ハウジング内にわたって縦方向に延びている回転軸と、
前記第２ハウジングの横壁に形成されている貫通孔と、
前記貫通孔を通過して前記第２ハウジングの内外にわたって横方向に延びているベルトであって、前記第２ハウジング外の前記モーターの回転を前記第２ハウジング内の前記回転軸に伝達する前記ベルトと、
前記第１ハウジング内の前記回転テーブルの上に配置されたウェハの上面の中心部に向けて原料ガスを供給するノズルと、
前記第１ハウジングと前記第３ハウジングに接続されており、前記第１ハウジング内の原料ガスを前記第３ハウジング内に送るガス流路と、
前記回転軸の延長線上において前記第３ハウジングに形成されているガス排出口と、
前記ガス排出口を介して前記第３ハウジング内の原料ガスを吸引するポンプと、を備えている成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する技術は、成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、原料ガスを用いてウェハの上面に膜を形成する成膜装置が開示されている。特許文献１の成膜装置は、ハウジングと、ハウジング内に配置されている回転テーブルと、ハウジング内で回転テーブルに固定されている回転軸と、ハウジング内に原料ガスを供給するガス供給手段を備えている。特許文献１の成膜装置では、回転テーブルの上にウェハが配置されている状態で回転テーブルが回転することによってウェハが回転する。また、ウェハが回転している状態で、ガス供給手段によってハウジング内に原料ガスが供給される。原料ガスは、回転しているウェハの外周部側から中心部側に向けて供給される。ハウジング内に供給された原料ガスによってウェハの上面に膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１７８６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の成膜装置では、ガス供給手段によってハウジング内に供給された原料ガスが、回転するウェハの遠心力によってウェハの外周部側へ押し返されることがある。そうすると、原料ガスがウェハの上面全体に均一に供給されなくなり、ウェハの上面に形成される膜の厚さが不均一になる。そこで本明細書は、ウェハの上面に供給される原料ガスの量をウェハの上面全体にわたって均一に近づけることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書に開示する成膜装置は、原料ガスを用いてウェハの上面に膜を形成することができる。この成膜装置は、モーターと、第１ハウジングと、前記第１ハウジングの下に配置されている第２ハウジングと、前記第２ハウジングの下に配置されている第３ハウジングと、前記第１ハウジング内に配置されている回転テーブルと、前記第１ハウジング内で前記回転テーブルに固定されており、前記第１ハウジング内から前記第２ハウジング内にわたって縦方向に延びている回転軸と、前記第２ハウジングの横壁に形成されている貫通孔と、前記貫通孔を通過して前記第２ハウジングの内外にわたって横方向に延びているベルトであって、前記第２ハウジング外の前記モーターの回転を前記第２ハウジング内の前記回転軸に伝達する前記ベルトと、前記第１ハウジング内の前記回転テーブルの上に配置されたウェハの上面の中心部に向けて原料ガスを供給する前記ノズルと、前記第１ハウジングと前記第３ハウジングに接続されており、前記第１ハウジング内の原料ガスを前記第３ハウジング内に送るガス流路と、前記回転軸の延長線上において前記第３ハウジングに形成されているガス排出口と、前記ガス排出口を介して前記第３ハウジング内の原料ガスを吸引するポンプと、を備えている。
【０００６】
上記の成膜装置では、モーターが回転すると、モーターの回転がベルトを介して回転軸に伝達される。第２ハウジング外のモーターの回転が、ベルトを介して第２ハウジング内の回転軸に伝達される。また、モーターの回転によって回転軸が回転すると、第１ハウジング内で回転テーブルに固定されている回転テーブルが回転する。回転テーブルが回転すると、回転テーブルの上に配置されたウェハが回転する。また、上記の成膜装置では、ウェハが回転している状態で、原料ガスがノズルからウェハの上面の中心部に向けて供給される。ウェハの上面の中心部に向けて供給された原料ガスは、ウェハの上面に沿って流れてゆく。原料ガスは、回転するウェハの遠心力によって、ウェハの中心部から外周部に向けて流れてゆく。その後、原料ガスは、第１ハウジングと第３ハウジングに接続されたガス流路を介して、第１ハウジング内から第３ハウジング内に送られる。第３ハウジング内に送られた原料ガスは、ポンプによって吸引されて第３ハウジング外に排出される。ポンプは、回転軸の延長線上に形成されているガス排出口を介して原料ガスを吸引する。
【０００７】
このような構成によれば、ノズルから供給された原料ガスが、第１ハウジング内でウェハの中心部から外周部に向けて流れ、その後、ガス流路を介して第１ハウジング内から第３ハウジング内に流れてゆく。また、第３ハウジング内に流入した原料ガスは、回転軸の延長線上に形成されたガス排出口を介してポンプに吸引されることによって、第３ハウジング内で回転軸の延長線上に向けて流れてゆく。そのため、原料ガスの流れが、まず第１ハウジング内でウェハの中心部側から外周部側に向かい、その後に第３ハウジング内で外周部側から中心部側に向かうことになる。すなわち、原料ガスの流れの向きが、中心部→外周部→中心部の順になる。原料ガスのこの流れ方によって、ウェハの上面に沿って流れる原料ガスの量が、ウェハの上面全体にわたって不均一になり難くなる。そのため、ウェハの上面に供給される原料ガスの量をウェハの上面全体にわたって均一に近づけることができる。また、ウェハの上面に形成される膜の厚さを均一に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】成膜装置の概略を示す断面図。
【図２】回転テーブルの概略を示す斜視図。
【図３】図１の要部IIIを示す断面図。
【図４】第２ハウジングの下面を示す図（図１のIV−IV断面図）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施例に係る成膜装置２は、原料ガスを用いて半導体ウェハの上面に薄膜を形成するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置である。成膜装置２は、例えば金属系の原料ガスを用いて半導体ウェハの上面に薄膜を形成する。原料ガスは、例えばガリウムを原料としたガスや、アルミニウムを原料としたガス等である。
【００１０】
図１に示すように、成膜装置２は、モーター１００と、第１ハウジング１０と、第１ハウジング１０の下に配置されている第２ハウジング２０と、第２ハウジング２０の下に配置されている第３ハウジング３０を備えている。また、成膜装置２は、第１ハウジング１０内に配置されている回転テーブル５０と、第１ハウジング１０内で回転テーブル５０に固定されている回転軸５１を備えている。また、成膜装置２は、第１ハウジング１０内に配置されているガスガイド４０を備えている。
【００１１】
成膜装置２のモーター１００は、第１ハウジング１０と第２ハウジング２０と第３ハウジング３０の外に配置されている。モーター１００は、第２ハウジング２０の横に配置されている。モーター１００は、後述する回転伝達機構６０を介して回転軸５１を回転させる。
【００１２】
第１ハウジング１０は、回転テーブル５０とガスガイド４０を収容している。第１ハウジング１０の上部には、ガス供給管９１が接続されている。ガス供給管９１は、ガス供給源９２に接続されている。ガス供給源９２は、第１ハウジング１０内で半導体ウェハｗの上面１０１に薄膜を形成するための原料ガスを供給する。ガス供給源９２によって供給された原料ガスが、ガス供給管９１を通じて第１ハウジング１０内に供給される。また、第１ハウジング１０の上部には、第１吸引管８３が接続されている。第１吸引管８３は、第１ポンプ８１に接続されている。第１ポンプ８１は、第１ハウジング１０内を真空にするために空気を吸引する。第１ハウジング１０内の空気が、第１吸引管８３を通じて第１ポンプ８１によって吸引される。
【００１３】
第１ハウジング１０の下部には、軸支ハウジング１５が固定されている。軸支ハウジング１５には上開口部１６と下開口部１７が形成されている。軸支ハウジング１５内には、上ベアリング８５と下ベアリング８６が配置されている。また、第１ハウジング１０の下部には、ガス排出口１９が形成されている。ガス排出口１９は、後述する第２ハウジング２０のガス流路２１と連通している。
【００１４】
第１ハウジング１０の周りには、加熱コイル９０が配置されている。加熱コイル９０は、第１ハウジング１０を囲んでいる。加熱コイル９０は、第１ハウジング１０内に配置されている回転テーブル５０を非接触で加熱する。加熱コイル９０は、高周波誘導加熱の原理によって回転テーブル５０を加熱する。高周波誘導加熱では、コイル（加熱コイル９０）に電流が流れることによって磁界が発生し、その磁界の作用によって被加熱物（回転テーブル５０）に電流が流れ、それによって被加熱物にジュール熱が発生する。高周波誘導加熱によって回転テーブル５０が自己発熱する。高周波誘導加熱の原理については、公知であるので詳細な説明を省略する。
【００１５】
第１ハウジング１０内に配置されている回転テーブル５０は、図２に示すように、円板状に形成されている。回転テーブル５０は、導電体（例えば、金属、カーボン等）から形成されている。回転テーブル５０は、熱伝導性を有している。回転テーブル５０の上に円板状のウェハｗが配置される。
【００１６】
回転テーブル５０は、複数の支持部材７０を備えている。複数の支持部材７０は、回転テーブル５０内に間隔をあけて配置されている。複数の支持部材７０の先端部７２は、回転テーブル５０の上面よりも上側に突出している。複数の先端部７２の上にウェハｗが配置される。複数の支持部材７０によってウェハｗが支持される。
【００１７】
回転テーブル５０には複数のストッパ３が固定されている。複数のストッパ３は、回転テーブル５０の周方向に沿って間隔をあけて並んで配置されている。複数のストッパ３は、回転テーブル５０の上に配置されているウェハｗを囲んでいる。複数のストッパ３は、ウェハｗの外周面に接触してウェハｗを支持する。
【００１８】
回転テーブル５０には回転軸５１が固定されている。回転軸５１は、回転テーブル５０の回転中心５２と同軸になるように配置されている。回転軸５１の上端部が回転テーブル５０に固定されている。回転軸５１は、縦方向に延びている。図１に示すように、回転軸５１は、第１ハウジング１０内から第２ハウジング２０内にわたって配置されている。回転軸５１の下端部が回転伝達機構６０に固定されている。回転軸５１は、第１ハウジング１０内で回転テーブル５０に固定され、第２ハウジング２０内で回転伝達機構６０に固定されている。また、回転軸５１は、軸支ハウジング１５に挿入されている。回転軸５１は、軸支ハウジング１５の上開口部１６、上ベアリング８５、下ベアリング８６および下開口部１７に挿入されている。回転軸５１と軸支ハウジング１５の上開口部１６との間には、シール部材１８が配置されている。回転軸５１は、軸支ハウジング１５によって回転可能な状態で支持されている。
【００１９】
第１ハウジング１０内に配置されているガスガイド４０は、ノズル４２とカバー部材４１を備えている。ノズル４２とカバー部材４１は、一体的に形成されている。ガスガイド４０は、回転テーブル５０の上方に配置されている。ガスガイド４０は、接続部材７５を介して第１ハウジング１０の上部に固定されている。接続部材７５にはガス流路７６が形成されている。ガスガイド４０の材質は、高温に耐え、かつ、非導電性であることが好ましい。ガスガイド４０の材質としては、例えば窒化ボロンを用いることができる。
【００２０】
図３に示すように、ガスガイド４０のノズル４２は、回転テーブル５０の中心部の上方に配置されている。ノズル４２は縦方向に延びている。ノズル４２にはガス流路４３が形成されている。ガス流路４３は縦方向に延びている。ノズル４２のガス流路４３が接続部材７５のガス流路７６に接続されている。ノズル４２は、接続部材７５を介してガス供給管９１に接続されている。ガス供給管９１によって供給された原料ガスが、接続部材７５を介してノズル４２に供給される。ノズル４２のガス流路４３は、回転テーブル５０の中心部に向けて開口している。ノズル４２は、回転テーブル５０の上に配置されたウェハｗの上面１０１に向けて原料ガスを供給する。ノズル４２は、ウェハｗの上面１０１の中心部に向けて原料ガスを供給する。
【００２１】
ガスガイド４０のカバー部材４１は、ノズル４２の下端部に固定されている。カバー部材４１は、ノズル４２の外周部に固定されている。カバー部材４１は、概して円板状に形成されている。カバー部材４１は、回転テーブル５０の上方に配置されている。カバー部材４１は、回転テーブル５０の上面を覆っている。ウェハｗが回転テーブル５０の上に配置された状態では、カバー部材４１がウェハｗの上面１０１を覆っている。
【００２２】
図１に示すように、第２ハウジング２０は、第１ハウジング１０の下部に固定されている。また、第２ハウジング２０は、軸支ハウジング１５の下部に固定されている。第２ハウジング２０は、第１ハウジング１０と第３ハウジング３０の間に配置されている。第２ハウジング２０は、第１ハウジング１０と第３ハウジング３０の間に空間を確保するために配置されている。第２ハウジング２０は、スペーサーとして機能する。第２ハウジング２０内には、回転軸５１の下端部が配置されている。
【００２３】
第２ハウジング２０には、複数のガス流路２１が形成されている。各ガス流路２１は、第２ハウジング２０を縦方向に貫通している。各ガス流路２１は、第１ハウジング１０と第３ハウジング３０に接続されている。各ガス流路２１は、第１ハウジング１０内の原料ガスを第３ハウジング３０内に送る。図４に示すように、複数のガス流路２１は、第２ハウジング２０の周方向に沿って間隔をあけて並んで形成されている。複数のガス流路２１は、回転軸５１を囲む位置に形成されている。第２ハウジング２０の上面と下面のそれぞれには、溝２４が形成されている。各溝２４は、複数のガス流路２１と連通している。各溝２４は、第２ハウジング２０の周方向に沿って延びている。
【００２４】
図１に示すように、第２ハウジング２０の横壁２３には、貫通孔２２が形成されている。貫通孔２２は、第２ハウジング２０の横壁２３を横方向に貫通している。横壁２３に形成された貫通孔２２を介して第２ハウジング２０の内外が連通している。貫通孔２２内には、回転軸５１を回転されるための回転伝達機構６０の一部が配置されている。
【００２５】
回転伝達機構６０は、第１プーリー６２とベルト６１と第２プーリー６３を備えている。第１プーリー６２は、モーター１００に固定されている。モーター１００が回転すると第１プーリー６２が回転する。第２プーリー６３は、回転軸５１に固定されている。第２プーリー６３が回転すると回転軸５１が回転する。ベルト６１は、第１プーリー６２から第２プーリー６３にわたって配置されている。ベルト６１は、横方向に延びており、第２ハウジング２０に形成されている貫通孔２２を通過している。ベルト６１は、貫通孔２２を介して第２ハウジング２０の内外にわたって配置されている。ベルト６１の一端部が第２ハウジング２０外に配置されており、ベルト６１の他端部が第２ハウジング２０内に配置されている。回転伝達機構６０は、第１プーリー６２とベルト６１と第２プーリー６３を介してモーター１００の回転を回転軸５１に伝達する。モーター１００が回転すると、第１プーリー６２とベルト６１と第２プーリー６３が回転する。その結果、回転軸５１が回転する。
【００２６】
第３ハウジング３０は、第２ハウジング２０の下部に固定されている。第２ハウジング２０に形成されているガス流路２１を介して、第１ハウジング１０内と第３ハウジング３０内が連通している。第３ハウジング３０の下部には、ガス排出口３１が形成されている。ガス排出口３１は、第３ハウジング３０の横方向の中心部に形成されている。ガス排出口３１は、縦方向に延びる回転軸５１の延長線上において、第３ハウジング３０に形成されている。ガス排出口３１は、回転軸５１と同軸で形成されている。
【００２７】
第３ハウジング３０のガス排出口３１には、第２吸引管８４が接続されている。第２吸引管８４は、第２ポンプ８２に接続されている。第２ポンプ８２は、第２吸引管８４を通じて第３ハウジング３０内の原料ガスを吸引する。また、第２ポンプ８２は、第３吸引管８７を介して第１ポンプ８１に接続されている。第２ポンプ８２は、第１ポンプ８１と協働で第１ハウジング１０内の空気を吸引することができる。
【００２８】
次に、上記の構成を備える成膜装置２の動作について説明する。上記の成膜装置２では、まず、第１ポンプ８１が、第１ハウジング１０内を真空にするために第１ハウジング１０内の空気を吸引する。また、上記の成膜装置２では、第１ハウジング１０内に配置されているウェハｗを回転させるためにモーター１００が回転する。モーター１００が回転すると、モーター１００の回転が回転伝達機構６０を介して回転軸５１に伝達される。回転伝達機構６０は、モーター１００の回転を第１プーリー６２とベルト６１と第２プーリー６３を介して回転軸５１に伝達する。第２ハウジング２０外に配置されているモーター１００の回転が、第２ハウジング２０内に配置されている回転軸５１に伝達される。これによって回転軸５１が回転する。回転軸５１が回転すると、回転軸５１に固定されている回転テーブル５０が回転する。第１ハウジング１０内に配置されている回転テーブル５０が回転する。また、回転テーブル５０が回転すると、回転テーブル５０の上に配置されているウェハｗが回転する。
【００２９】
また、上記の成膜装置２では、ウェハｗの上面１０１に薄膜を形成するための原料ガスがガス供給源９２から供給される。ガス供給源９２は、ガス供給管９１を通じて第１ハウジング１０内に原料ガスを供給する。ガス供給管９１を通じて供給された原料ガスは、ガス供給管９１から接続部材７５を介してガスガイド４０のノズル４２に供給される。ガスガイド４０のノズル４２は、ガス供給管９１から供給された原料ガスを、第１ハウジング１０内に配置されているウェハｗに向けて供給する。ガスガイド４０のノズル４２は、回転しているウェハｗの上面１０１の中心部に向けて原料ガスを供給する。
【００３０】
ウェハｗの上面１０１に向けて供給された原料ガスは、ウェハｗの回転による遠心力によって、ウェハｗの中心部から外周部に向けて流れてゆく。その後、この原料ガスは、第１ハウジング１０内からガス流路２１を通じて第３ハウジング３０内に流れてゆく。第１ハウジング１０内の原料ガスが第３ハウジング３０内に排出される。続いて、第３ハウジング３０内の原料ガスが第２ポンプ８２によって吸引される。第２ポンプ８２は、第３ハウジング３０の下部に形成されているガス排出口３１を介して原料ガスを吸引する。これによって、第３ハウジング３０内の原料ガスが、ガス排出口３１を介して第３ハウジング３０外に排出される。
【００３１】
上記のような成膜装置２によれば、ノズル４２から供給された原料ガスが、ウェハｗの回転による遠心力によって、第１ハウジング１０内でウェハｗの中心部から外周部に向けて流れてゆく。その後、原料ガスは、第２ハウジング２０に形成されているガス流路２１を介して、第１ハウジング１０内から第３ハウジング３０内に流れてゆく。続いて、回転軸５１の延長線上に形成されているガス排出口３１を介して、第３ハウジング３０内の原料ガスが第２ポンプ８２に吸引される。これによって、原料ガスが第３ハウジング３０内で回転軸５１の延長線上に向けて流れてゆく。そのため、原料ガスの流れが、まずウェハｗの中心部側から外周部側に向かい、その後に外周部側から中心部側に向かうことになる。すなわち、原料ガスの流れの向きが、中心部→外周部→中心部の順になる。原料ガスのこの流れ方によって、ウェハｗの上面１０１に沿って流れる原料ガスの量が、ウェハｗの上面１０１全体にわたって不均一になり難くなる。そのため、ウェハｗの上面１０１に供給される原料ガスの量をウェハｗの上面全体にわたって均一に近づけることができる。その結果、原料ガスによってウェハｗの上面１０１に形成される膜の厚さを均一に近づけることができる。
【００３２】
以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３４】
２      ：成膜装置
１０    ：第１ハウジング
１５    ：軸支ハウジング
２０    ：第２ハウジング
２１    ：ガス流路
２２    ：貫通孔
２３    ：横壁
３０    ：第３ハウジング
３１    ：ガス排出口
４０    ：ガスガイド
４１    ：カバー部材
４２    ：ノズル
５０    ：回転テーブル
５１    ：回転軸
６０    ：回転伝達機構
６１    ：ベルト
６２    ：第１プーリー
６３    ：第２プーリー
７０    ：支持部材
７２    ：先端部
８１    ：第１ポンプ
８２    ：第２ポンプ
８３    ：第１吸引管
８４    ：第２吸引管
８７    ：第３吸引管
９０    ：加熱コイル
９１    ：ガス供給管
９２    ：ガス供給源
１００  ：モーター
１０１  ：上面
【図１】
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【図２】
2018182122.tif 000004
【図３】
2018182122.tif 000005
【図４】
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