JP6792786B2 - ガス混合装置および基板処理装置 - Google Patents
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Description
上面が塞がれた円筒部と、
前記円筒部の底面の中央部に開口し、下方に伸びるガス流出路と、
前記ガス流出路における前記底面の開口縁に沿って周方向に互いに間隔を置いて配置されると共に前記円筒部の中心に対して回転対称に設けられ、前記上面に向かって突出した複数のガス流案内壁と、
前記ガス流案内壁と円筒部の内周面との間に設けられ、前記ガス流案内壁の前後方向の中央よりも後方側にガス流入位置が位置するように構成された混合すべきガスが流入するガス流入部と、
前記円筒部の周方向において時計回り及び反時計回りの一方で見たときに、当該一方の方向を向いた側を前方と定義すると、前記ガス流案内壁は、円筒部の内周面とガス流案内壁との間に流入したガスを当該ガス流案内壁の外周面に沿って前記ガス流出路に案内し、これにより旋回流を形成するように、前方側に向かうにつれて前記円筒部の中心部寄りに屈曲していることを特徴とする。
また本発明のガス混合装置は、複数種のガスを混合するためのガス混合装置において、
上面が塞がれた円筒部と、
前記円筒部の底面の中央部に開口し、下方に伸びるガス流出路と、
前記ガス流出路における前記底面の開口縁に沿って周方向に互いに間隔を置いて配置されると共に前記円筒部の中心に対して回転対称に設けられ、前記上面に向かって突出し、その内周面は、下方に向かうにつれて円筒部の中心部に近づくように傾斜している傾斜面を形成した複数のガス流案内壁と、
前記ガス流案内壁と円筒部の内周面との間に設けられ、混合すべきガスが流入するガス流入部と、
前記円筒部の周方向において時計回り及び反時計回りの一方で見たときに、当該一方の方向を向いた側を前方と定義すると、前記ガス流案内壁は、円筒部の内周面とガス流案内壁との間に流入したガスを当該ガス流案内壁の外周面に沿って前記ガス流出路に案内し、これにより旋回流を形成するように、前方側に向かうにつれて前記円筒部の中心部寄りに屈曲していることを特徴とする。
前記ガス混合装置にて混合された処理ガスが供給される処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、前記処理ガスにより処理される基板を載置するための載置部と、
前記処理容器内を真空排気する排気部と、を備え、
前記ガス混合装置は、上述のガス混合装置であることを特徴とする。
図4〜図6に示すように下部材40Aは、底面部46の下面側の中心部に上下方向に伸びるガス流出路41が接続されている。なおガス混合装置4は、ガス流出路41が水平に伸びるように配置されてもよいが、明細書中では、円筒部40の中心軸の伸びる方向を上下方向とする。下部材40Aの内部には、ガス流出路41の開口縁に沿って、周方向に伸びるように形成された3つのガス流案内壁42A〜42Cが設けられている。各ガス流案内壁42A〜42Cは、互いに円筒部40の中心に対して回転対称になるように形成されている。3つのガス流案内壁42A〜42Cは、同じ構造であるためここでは、代表してガス流案内壁42Aについて説明する。
図6に示すように円筒部40における各ガス流案内壁42A〜42Cと円筒部40の内周面との間であって、ガス流案内壁42A〜42Cを前方後方に見て、中央よりも後方の位置には、各ガス流案内壁42A〜42Cに対応する第1〜第3のガス流入管45A〜45Cの一端側が上部材40Bの天板部分48を貫通して接続されている。第1〜第3のガス流入管45A〜45Cは、円筒部40の中心に対して互いに回転対称となるように配置されている。また下部材40Aにおける、円筒部40の内周面及び各ガス流案内壁42A〜42Cの外周面は、第1〜第3のガス流入管45A〜45Cの開口部分の輪郭に沿って湾曲している。円筒部40内における第1〜第3のガス流入管45A〜45Cの開口部分は、ガス流入部に相当する。
次いで処理容器1内の圧力をプロセスレシピによりきめられた圧力に調整した後、時刻t1からバルブV2を0.05秒間開く。これにより第1のガス流入管45Aから円筒部40内にN2ガスとともに、例えば50sccmの流量のTiCl4ガスが供給される。そして第1のガス流入管45Aから流入したTiCl4ガスと、N2ガスと、の混合ガスは、円筒部40にて、第2のガス流入管45Bおよび第3のガス流入管45Cから各々流入するN2ガスと混合され、ガス流出路41を介して処理容器1内に供給される。
また第3のガス流入管45Cから円筒部40に供給されたガスの一部は、ガス流案内壁42Cの外周面を後方に向けて流れ、第2のガス流入管45Bから供給され、ガス流案内壁42Cよりも一つ後方のガス流案内壁42Bに沿って前方に向けて流れるガスとともにガス流案内壁42Cの内周面側に流れ、ガス流出路41の内周面を周方向に流れる旋回流となる。
そして第1のガス流入管45Aおよび第2のガス流入管45Bから円筒部40に供給されるN2ガスも第3のガス流入管45Cから円筒部40に供給されるガスと同様に旋回流となり、徐々に流速を増しながらガス流出路41を流れる。
さらに隣接するガス流案内壁42A〜42Cのうち前方側のガス流案内壁、例えばガス流案内壁42Aの内周面の後端部と、後方側のガス流案内壁42Cの外周面の前端部とを対向するように配置し、ガス流案内壁42Aの内周面の後端部と、ガス流案内壁42Cの外周面の前端部と、の間をガス流の案内路43としている。そのため後方側のガス流案内壁42Cの外周面に沿って流れるガスをより確実に前方側のガス流案内壁42Aの内周面側に案内することができるため、より確実に旋回流を形成することができる。
さらにガス混合装置が混合する処理ガスは、原料ガスと、原料ガスと反応する反応ガスと、であってもよく、原料ガスと反応ガスとを混合したガスをウエハWに供給するCVD装置に適用してもよい。
またガス流入管及びガス流案内壁の数が多くなると円筒部40を大きくする必要があり、ガスが混合されにくくなる。そのためガス流入管及びガス流案内壁は、2個か3個であることが好ましい。またガス流案内壁42A〜42Cの内周面は、傾斜面でなく垂直な面であってもよい。
(実施例1)
実施の形態にかかるガス混合装置4を適用した成膜装置を用い、第1のガス流入管45Aから供給する反応ガスとキャリアガスとの質量流量比(反応ガスの質量流量/キャリアガス質量流量)を0.338となるように設定した。また他の第2のガス流入管45Bと、第3のガス流入管45Cと、は、第1のガス流入管45Aから供給されるキャリアガスと同量のキャリアガスを流すものとした。また処理容器1内の圧力を3Torr(400Pa)、ガスの温度は、200℃とした。
(実施例2)
図10(a)に示すように、ガス流出路41の内周面を垂直な面としたことを除いて実施例1と同様の構成としたガス混合装置4を適用した例を実施例2とした。
(実施例3)
図10(b)に示すように、円筒部40における各ガスが流入する第1〜第3のガス流入管45A〜45Cの接続位置をガス流案内壁42A〜42Cの前後方向の中央部の間の位置に設定したことを除いて実施例2と同様の構成としたガス混合装置4を適用した例を実施例3とした。
(比較例)
図10(c)に示すように、実施例1に示す円筒部40に代えて、第1〜第3のガス流入管45A〜45Cから供給されたガスを、ガス流出路41から見て周方向一方に流した後、ガス流出路側に垂直に屈曲させてガス流出路41から排出する流路91を設けた構成としたガス混合装置を適用した例を比較例とした。なお図10(c)は、記載の煩雑化を避けるため、ガスの流れる部位のみ実線で示しており、下部材40Aにおける外壁、及び底面部は点線で示している。
また実施例2は、実施例3よりも1σ%が小さくなっている。従って円筒部40における各ガスを供給する第1〜第3のガス流入管45A〜45Cの接続位置をガス流案内壁42A〜42Cの前後方向の中央部よりも後方側に設けることで、よりガスが均一に混合されるといえる。
さらに実施例1は、実施例2よりも1σ%が小さくなっており、ガス流出路41の内周面を下方に向かうに従い、徐々に狭くなるように構成することで、よりガスが均一に混合されるといえる。
2 載置台
4 ガス混合装置
40 円筒部
41 ガス流出路
42A〜42C ガス流案内壁
43 案内路
45A〜45C 第1〜第3のガス流入管
5 ガス供給部
51 シャワーヘッド
9 制御部
W ウエハ
Claims (12)
- 複数種のガスを混合するためのガス混合装置において、
上面が塞がれた円筒部と、
前記円筒部の底面の中央部に開口し、下方に伸びるガス流出路と、
前記ガス流出路における前記底面の開口縁に沿って周方向に互いに間隔を置いて配置されると共に前記円筒部の中心に対して回転対称に設けられ、前記上面に向かって突出した複数のガス流案内壁と、
前記ガス流案内壁と円筒部の内周面との間に設けられ、前記ガス流案内壁の前後方向の中央よりも後方側にガス流入位置が位置するように構成された混合すべきガスが流入するガス流入部と、
前記円筒部の周方向において時計回り及び反時計回りの一方で見たときに、当該一方の方向を向いた側を前方と定義すると、前記ガス流案内壁は、円筒部の内周面とガス流案内壁との間に流入したガスを当該ガス流案内壁の外周面に沿って前記ガス流出路に案内し、これにより旋回流を形成するように、前方側に向かうにつれて前記円筒部の中心部寄りに屈曲していることを特徴とするガス混合装置。 - 複数種のガスを混合するためのガス混合装置において、
上面が塞がれた円筒部と、
前記円筒部の底面の中央部に開口し、下方に伸びるガス流出路と、
前記ガス流出路における前記底面の開口縁に沿って周方向に互いに間隔を置いて配置されると共に前記円筒部の中心に対して回転対称に設けられ、前記上面に向かって突出し、その内周面は、下方に向かうにつれて円筒部の中心部に近づくように傾斜している傾斜面を形成した複数のガス流案内壁と、
前記ガス流案内壁と円筒部の内周面との間に設けられ、混合すべきガスが流入するガス流入部と、
前記円筒部の周方向において時計回り及び反時計回りの一方で見たときに、当該一方の方向を向いた側を前方と定義すると、前記ガス流案内壁は、円筒部の内周面とガス流案内壁との間に流入したガスを当該ガス流案内壁の外周面に沿って前記ガス流出路に案内し、これにより旋回流を形成するように、前方側に向かうにつれて前記円筒部の中心部寄りに屈曲していることを特徴とするガス混合装置。
- 前記ガス流案内壁の外周面の円弧形状は、平面で見たときに前記円筒部の内周面の円弧形状よりも小径の円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のガス混合装置。
- 前記ガス流入部は、前記円筒部内に上面側からガスが流入するように構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のガス混合装置。
- 前記ガス流出路は、開口部から下方に向かうにつれて円筒部の中心部に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載のガス混合装置。
- 互いに隣接するガス流案内壁のうち前方側のガス流案内壁における後端寄りの内周面と後方側のガス流案内壁における前端寄りの外周面とが対向し、当該内周面と外周面とに挟まれた空間が旋回流を形成するためのガス流の案内路として構成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載のガス混合装置。
- 前記ガス流案内壁における前端側の内周面は傾斜面であり、前記ガス流案内壁における後端側の内周面は、前記前端側の内周面よりも立っていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載のガス混合装置。
- 前記ガス流案内壁の配置数は、2個または3個であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載のガス混合装置。
- 前記ガス流入部は、各ガス流案内壁毎に設けられたことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載のガス混合装置。
- 互いに異なる処理ガスが互いに異なる位置から流入して、これら処理ガスを混合するガス混合装置と、
前記ガス混合装置にて混合された処理ガスが供給される処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、前記処理ガスにより処理される基板を載置するための載置部と、
前記処理容器内を真空排気する排気部と、を備え、
前記ガス混合装置は、請求項1ないし9のいずれか一項に記載のガス混合装置であることを特徴とする基板処理装置。 - 前記ガス混合装置は、キャリアガスと原料ガスとが流入する一のガス流入部と、キャリアガスと前記原料ガスと反応する反応ガスとが流入する他のガス流入部とを備え、
前記基板処理装置にて行う処理は、基板が置かれている真空雰囲気とされた処理容器内に、前記ガス混合装置において一のガス流入部から流入するキャリアガス及び原料ガスと他のガス流入部から流入するキャリアガスとを混合したガスと、前記ガス混合装置において一のガス流入部から流入するキャリアガスと他のガス流入部から流入するキャリアガス及び反応ガスとを混合したガスと、を交互に複数サイクル供給して成膜する成膜処理であることを特徴とする請求項10に記載の基板処理装置。 - 前記ガス混合装置は、原料ガスが流入する一のガス流入部と、前記原料ガスと反応する反応ガスが流入する他のガス流入部とを備え、
前記基板処理装置にて行う処理は、前記一のガス流入部から流入する原料ガスと他のガス流入部から流入する反応ガスとを混合したガスを基板に供給して成膜する成膜処理であることを特徴とする請求項10に記載の基板処理装置。
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