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JP-2026076953-A - 環状ノズル及び基板処理装置

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Abstract

【課題】エピタキシャル成長された膜厚の均一性を向上させる環状ノズル及び基板処理装置を提供する。 【解決手段】環状ノズルは、外筒１１１、内筒１１２及び端板１１３を含み、内筒は外筒内に設けられ、内筒と外筒との間に環状スペースが形成され、端板は外筒及び内筒の一端に設けられ、端板は外筒と内筒を接続する環状スリーブ及びＮ個の拡散板１２０を含む。拡散板は、環状スペース内に、端板から離れる方向に沿って順次に間隔を空けて設けられ、端板から最も近い拡散板を第１拡散板とする。環状スリーブには吸気孔が設けられ、吸気孔は第１拡散板の端板に近接する側に位置し、各拡散板には内筒を周回する複数の排気孔１２１が設けられ、隣接する２つの拡散板において、排気孔は互いにずれて配置され、端板から離れる方向に沿って、拡散板の排気孔の数が順次に増加する拡散板を含み、プロセスガスを全面に均一に分布して拡散し、膜厚の均一性を向上させる。 【選択図】図３

Inventors

  • 深沢孝之

Assignees

  • 深▲セン▼市昇維旭技術有限公司

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20250826
Priority Date
20241024

Claims (20)

  1. 環状ノズルであって、 環状スリーブであって、外筒、内筒及び端板を含み、前記内筒は前記外筒内に設けられ、前記内筒と前記外筒との間に環状スペースが形成され、前記端板は前記外筒及び前記内筒の一端に設けられ、前記端板は前記外筒と前記内筒を接続する環状スリーブと、 Ｎ個の拡散板であって、前記環状スペース内に設けられ、Ｎは２以上であり、前記Ｎ個の拡散板は前記端板から離れる方向に沿って順次に間隔を空けて設けられ、前記Ｎ個の拡散板において、前記端板から最も近い拡散板を第１拡散板とし、前記環状スリーブには吸気孔が設けられ、前記吸気孔は前記第１拡散板の前記端板に近接する側に位置し、各前記拡散板には前記内筒を周回する複数の排気孔が設けられ、任意の隣接する２つの前記拡散板において、前記排気孔は互いにずれて配置され、且つ前記端板から離れる方向に沿って、前記拡散板の排気孔の数が順次に増加するＮ個の拡散板と、を含む ことを特徴とする環状ノズル。
  2. 第ｎ拡散板にはｎ周の前記排気孔が設けられ、１≦ｎ≦Ｎである ことを特徴とする請求項１に記載の環状ノズル。
  3. 任意の隣接する２つの前記拡散板において、前記排気孔は内側と外側でずれて配置され、及び／又は前記排気孔は周方向にずれて配置される ことを特徴とする請求項１又は２に記載の環状ノズル。
  4. 前記吸気孔は前記外筒に設けられる ことを特徴とする請求項１に記載の環状ノズル。
  5. 複数の前記吸気孔は前記外筒の周方向に沿って均等に間隔をあけて設けられる ことを特徴とする請求項４に記載の環状ノズル。
  6. 前記外筒と前記内筒は、いずれも円柱筒又はいずれも円錐筒である ことを特徴とする請求項１に記載の環状ノズル。
  7. 前記外筒及び前記内筒はいずれも円錐筒であり、前記外筒及び前記内筒の円錐角はいずれも６０度未満である ことを特徴とする請求項６に記載の環状ノズル。
  8. 前記拡散板は前記外筒の母線及び前記内筒の母線に対して垂直である ことを特徴とする請求項７に記載の環状ノズル。
  9. 前記Ｎ個の拡散板において、前記端板から最も遠い拡散板を第Ｎ拡散板とし、前記第Ｎ拡散板は前記第１拡散板の前記円錐筒の錐体の天面に近接する一側に位置する ことを特徴とする請求項７に記載の環状ノズル。
  10. 基板処理装置であって、 互いに連通する上腔室と下腔室を含む反応室と、 前記下腔室内に設けられ、処理待ちの基板を担持するために用いられる基座と、 前記上腔室内に設けられる環状ノズルと、 プロセスガスを導入するために用いられる吸気アセンブリと、を含み、 前記環状ノズルは、 環状スリーブであって、外筒、内筒及び端板を含み、前記内筒は前記外筒内に設けられ、前記内筒と前記外筒との間に環状スペースが形成され、前記端板は前記外筒及び前記内筒の一端に設けられ、前記端板は前記外筒と前記内筒を接続する環状スリーブと、 Ｎ個の拡散板であって、前記環状スペース内に設けられ、Ｎは２以上であり、前記Ｎ個の拡散板は前記端板から離れる方向に沿って順次に間隔を空けて設けられ、前記Ｎ個の拡散板において、前記端板から最も近い拡散板を第１拡散板とし、前記環状スリーブには吸気孔が設けられ、前記吸気孔は前記第１拡散板の前記端板に近接する側に位置し、各前記拡散板には前記内筒を周回する複数の排気孔が設けられ、任意の隣接する２つの前記拡散板において、前記排気孔は互いにずれて配置され、且つ前記端板から離れる方向に沿って、前記拡散板の排気孔の数が順次に増加するＮ個の拡散板と、を含み、 前記Ｎ個の拡散板において、前記端板から最も遠い拡散板を第Ｎ拡散板とし、前記第Ｎ拡散板は前記第１拡散板の前記基座に近接する一側に位置され、 前記吸気アセンブリは、前記環状ノズルの吸気孔に接続される ことを特徴とする基板処理装置。
  11. 前記反応室は、細径部をさらに含み、前記細径部は前記上腔室と前記下腔室を接続し、前記上腔室、前記下腔室及び前記第Ｎ拡散板の前記基座上での正投影の外縁はいずれも前記細径部の外側に位置する ことを特徴とする請求項１０に記載の基板処理装置。
  12. 前記基板処理装置は、上部加熱モジュールをさらに含み、前記上部加熱モジュールは前記細径部を周回するように設けられ、前記下腔室は、第１透過性の腔壁を含み、前記上部加熱モジュールは電磁波を放射することができ、前記電磁波は前記第１透過性の腔壁を通過して前記基板を加熱することができる ことを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
  13. 前記基板処理装置は、導流ライナーをさらに含み、前記導流ライナーは前記反応室の内壁に接続され、前記導流ライナーは少なくとも前記細径部の内壁を覆い、前記導流ライナーの内表面と前記上腔室の内壁は流線型の内腔を形成する ことを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
  14. 前記導流ライナーの内表面は前記上腔室の内表面と滑らかに接続され、前記環状ノズルは、前記導流ライナーと前記上腔室の接続部の前記下腔室から離れた一側に位置する ことを特徴とする請求項１３に記載の基板処理装置。
  15. 前記導流ライナーの前記上腔室から離れた一端は前記下腔室に接続され、前記基板処理装置は、上部加熱モジュールをさらに含み、前記上部加熱モジュールは前記細径部を周回するように設けられ、前記上部加熱モジュールは電磁波を放射することができ、前記電磁波は前記導流ライナーを通過して前記基板を加熱することができる ことを特徴とする請求項１３に記載の基板処理装置。
  16. 前記基板処理装置は、均流板をさらに含み、前記均流板は前記細径部に設けられ、前記均流板には複数の調節孔が設けられており、前記調節孔は前記均流板を通過して前記下腔室に進入するプロセスガスが前記基板における分布の均一度を調節するために用いられる ことを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
  17. 前記細径部の内表面は前記上腔室の内表面及び前記下腔室の内表面といずれも滑らかに接続され、流線型の内腔を形成する ことを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
  18. 前記反応室は、排気室をさらに含み、前記排気室は前記下腔室から離れる前記細径部の一側に位置し、前記排気室の腔壁には排気口が設けられる ことを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
  19. 前記基板処理装置は、下部加熱モジュールをさらに含み、前記下部加熱モジュールは前記排気室を周回するように設けられ、前記下腔室は、第二透過性の腔壁を含み、前記下部加熱モジュールは電磁波を放射することができ、前記電磁波は前記第二透過性の腔壁を通過して基板を加熱することができる ことを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
  20. 前記基板処理装置は、温度検出モジュールをさらに含み、前記温度検出モジュールは、前記上腔室の前記基座から離れた一側に設けられ、前記温度検出モジュールの探針の前記基座上での正投影は、前記環状ノズルの内筒の前記基座上での正投影内に位置する ことを特徴とする請求項１０に記載の基板処理装置。

Description

本出願は、半導体製造設備の技術分野に属し、具体的には、一種の環状ノズル及び基板処理装置に関する。 エピタキシャル成長（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ Ｇｒｏｗｔｈ、ＥＰＩ）とは、一種の単結晶下地上に同一の結晶構造と配向を有する単結晶薄膜を成長させる技術である。エピタキシャル成長過程において、膜厚を均一に確保するために、基板上方の反応ガス分布ができるだけ均一になるように、反応室内の気流場を厳密に制御する必要がある。 従来のエピタキシャル成長膜層の基板処理設備は、吸気装置、反応室及び排気装置を含み、吸気装置及び排気装置は、反応室の横方向に対向する両側に設けられる。吸気装置が導入する反応ガスは、分布が広く、流量が均一に分布する中間気流と、中間気流の両側の分布が狭い、エッジ流量を調節するための外側気流とを含み、基板上方の反応ガスの分布は、基板上のエピタキシャル成長速度ができるだけ均一になるように、中間気流と外側気流の流量をそれぞれ調節することによって制御される。 中間気流と外側気流は非常に近接するため、気流が反応室に進入した後、迅速に互いに混合し、基板上方の反応ガス分布を均一に制御することがにくい。例えば、中間気流の流量を増加させると、ガス混合により外側気流の流量も増加し、反応ガス分布が不均一になる。 本出願は、反応ガス分布の不均一な問題を改善し、エピタキシャル成長された膜厚の均一性を向上させる一種の環状ノズル及び基板処理装置を提供することを目的とする。 上記の目的を達成するために、本出願は、環状ノズルを提供し、環状スリーブは、環状スリーブであって、外筒、内筒及び端板を含み、前記内筒は前記外筒内に設けられ、前記内筒と前記外筒との間に環状スペースが形成し、前記端板は前記外筒及び前記内筒の一端に設けられ、前記端板は前記外筒と前記内筒を接続する環状スリーブと、及び Ｎ個の拡散板であって、前記環状スペース内に設けられ、Ｎは２以上であり、前記Ｎ個の拡散板は前記端板から離れる方向に沿って順次に間隔を空けて設けられ、前記Ｎ個の拡散板において、前記端板から最も近い拡散板を第１拡散板とし、前記環状スリーブには吸気孔が設けられ、前記吸気孔は前記第１拡散板の前記端板に近接する側に位置し、各前記拡散板には前記内筒を周回する複数の排気孔が設けられ、任意の隣接する２つの前記拡散板において、前記排気孔は互いにずれて配置され、且つ前記端板から離れる方向に沿って、前記拡散板の排気孔の数が順次に増加するＮ個の拡散板と、を含む。 選択的に、第ｎ拡散板にはｎ周の前記排気孔が設けられ、１≦ｎ≦Ｎである。 選択的に、任意の隣接する２つの前記拡散板において、前記排気孔は内側と外側でずれて配置され、及び／又は前記排気孔は周方向にずれて配置される。 選択的に、前記吸気孔は前記外筒に設けられる。 選択的に、複数の前記吸気孔は前記外筒の周方向に沿って均等に間隔をあけて設けられる。 選択的に、前記外筒と前記内筒は、いずれも円柱筒又はいずれも円錐筒である。 選択的に、前記外筒及び前記内筒はいずれも円錐筒であり、前記外筒及び前記内筒の円錐角はいずれも６０度未満である。 選択的に、前記拡散板は前記外筒の母線及び前記内筒の母線に対して垂直である。 選択的に、前記Ｎ個の拡散板において、前記端板から最も遠い拡散板を第Ｎ拡散板とし、前記第Ｎ拡散板は前記第１拡散板の前記円錐筒の錐体の天面に近接する一側に位置する。 本出願基板処理装置をさらに提供し、基板処理装置は、互いに連通する上腔室と下腔室を含む反応室と、 前記下腔室内に設けられ、処理待ちの基板を担持するために用いられる基座と、 前記上腔室内に設けられる環状ノズルと、 プロセスガスを導入するために用いられる吸気アセンブリと、を含み、 前記環状ノズルは、 環状スリーブであって、外筒、内筒及び端板を含み、前記内筒は前記外筒内に設けられ、前記内筒と前記外筒との間に環状スペースが形成され、前記端板は前記外筒及び前記内筒の一端に設けられ、前記端板は前記外筒と前記内筒を接続する環状スリーブと、 Ｎ個の拡散板であって、前記環状スペース内に設けられ、Ｎは２以上であり、前記Ｎ個の拡散板は前記端板から離れる方向に沿って順次に間隔を空けて設けられ、前記Ｎ個の拡散板において、前記端板から最も近い拡散板を第１拡散板とし、前記環状スリーブには吸気孔が設けられ、前記吸気孔は前記第１拡散板の前記端板に近接する側に位置し、各前記拡散板には前記内筒を周回する複数の排気孔が設けられ、任意の隣接する２つの前記拡散板において、前記排気孔は互いにずれて配置され、且つ前記端板から離れる方向に沿って、前記拡散板の排気孔の数が順次に増加するＮ個の拡散板と、を含み、 前記Ｎ個の拡散板において、前記端板から最も遠い拡散板を第Ｎ拡散板とし、前記第Ｎ拡散板は前記第１拡散板の前記基座に近接する一側に位置され、 前記吸気アセンブリは、前記環状ノズルの吸気孔に接続される。選択的に、前記反応室は、細径部をさらに含み、前記細径部は前記上腔室と前記下腔室を接続し、前記上腔室、前記下腔室及び前記第Ｎ拡散板の前記基座上での正投影の外縁はいずれも前記細径部の外側に位置する。 選択的に、前記基板処理装置は、上部加熱モジュールをさらに含み、前記上部加熱モジュールは前記細径部を周回するように設けられ、前記下腔室は、第１透過性の腔壁を含み、前記上部加熱モジュールは電磁波を放射することができ、前記電磁波は前記第１透過性の腔壁を通過して前記基板を加熱することができる。 選択的に、前記基板処理装置は、導流ライナーをさらに含み、前記導流ライナーは前記反応室の内壁に接続され、前記導流ライナーは少なくとも前記細径部の内壁を覆い、前記導流ライナーの内表面と前記上腔室の内壁は流線型の内腔を形成する。 選択的に、前記導流ライナーの内表面は前記上腔室の内表面と滑らかに接続され、前記環状ノズルは、前記導流ライナーと前記上腔室の接続部の前記下腔室から離れた一側に位置する。 選択的に、前記導流ライナーの前記上腔室から離れた一端は前記下腔室に接続され、前記基板処理装置は、上部加熱モジュールをさらに含み、前記上部加熱モジュールは前記細径部を周回するように設けられ、前記上部加熱モジュールは電磁波を放射することができ、前記電磁波は前記導流ライナーを通過して前記基板を加熱することができる。 選択的に、前記基板処理装置は、均流板をさらに含み、前記均流板は前記細径部に設けられ、前記均流板には複数の調節孔が設けられており、前記調節孔は前記均流板を通過して前記下腔室に進入するプロセスガスが前記基板における分布の均一度を調節するために用いられる。 選択的に、前記細径部の内表面は前記上腔室の内表面及び前記下腔室の内表面といずれも滑らかに接続され、流線型の内腔を形成する。 選択的に、前記反応室は、排気室をさらに含み、前記排気室は前記下腔室から離れる前記細径部の一側に位置し、前記排気室の腔壁には排気口が設けられる。 選択的に、前記基板処理装置は、下部加熱モジュールをさらに含み、前記下部加熱モジュールは前記排気室を周回するように設けられ、前記下腔室は、第二透過性の腔壁を含み、前記下部加熱モジュールは電磁波を放射することができ、前記電磁波は前記第二透過性の腔壁を通過して基板を加熱することができる。 選択的に、前記基板処理装置は、温度検出モジュールをさらに含み、前記温度検出モジュールは、前記上腔室の前記基座から離れた一側に設けられ、前記温度検出モジュールの探針の前記基座上での正投影は、前記環状ノズルの内筒の前記基座上での正投影内に位置する。 本出願に開示された環状ノズル及び基板処理装置は、以下の有益な効果を有する。 本出願において、環状ノズルは、環状スリーブ及びＮ個の拡散板を含み、環状スリーブは、外筒、内筒及び端板を含み、内筒は外筒内に設けられ、内筒と外筒との間に環状スペースが形成し、端板は外筒と内筒の一端に設けられ、Ｎ個の拡散板は環状スペース内に設けられ、Ｎは２以上であり、環状スリーブには吸気孔が設けられ、吸気孔は端板に近接する第１拡散板端板に近接する側に位置し、各拡散板には内筒を周回する複数の排気孔が設けられ、任意の隣接する２つの拡散板において、排気孔は互いにずれて配置し、端板から離れる方向に沿って、拡散板的排気孔の数が順次に増加する。環状ノズルを基板処理装置に適用する場合、環状ノズル噴から出されるプロセスガスは環状に分布し、プロセスガスが下方向に流れるにつれて、プロセスガスは内側と外側に同時に拡散し、基座に担持された基板の上方流れる際に、プロセスガスは全面に均一に分布したガスとして拡散し、膜厚の均一性が向上する。 本出願の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明によって明らかになるか、又は本出願の実施によって部分的に獲得されるであろう。 上記の一般的な説明および以下の詳細な説明は、例示的および説明的なものに過ぎず、本開示を限定するものではないことを理解されたい。 ここでの図面は明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成し、本出願の実施例に適合し、明細書とともに本出願の原理を解釈するために用いられる。明らかなように、以下の説明における図面は、本出願のいくつかの実施例に過ぎず、当業者にとって、創造的な労力を伴わずに、これらの図面に基づいて他の図面を取得することもできる。 本出願の実施例における環状ノズルの立体模式図である。 本出願の実施例における環状ノズルの仰視模式図である。 本出願の実施例における環状ノズルの断面模式図である。 本出願の実施例における基板処理装置の構造模式図である。 本出願の実施例における反応室の上から下へのプロセスガスの分布模式図である。 本出願の実施例における錐筒環状ノズルの断面模式図である。 本出願の実施例における均流板の構造模式図である。 以下、本実施形態について図面を参照してより詳細に説明する。しかしながら、例示的な実施形態は様々な形態で実施することができ、ここで述べた実施例に限定されるものではなく、これらの実施形態を提供することにより、本出願はより全面かつ完全になり、例示的な実施形態の構想を包括的に当業者に伝える。 また、記述された特徴、構造又は特性は、任意の適切な方式で１つ又は複数の実施例に結合されてもよい。以下の説明において、多くの具体的な詳細を提供して本出願の実施例を十分に理解する。しかしながら、当業者は、本出願の技術的解決手段を実際に実施することができ、特定の詳細における１つ以上ではなく、又は他の方法、グループ要素、装置、ステップなどを採用することができる。その他の場合、本出願の各方面を曖昧にすることを避けるために、公知の方法、装置、実現又は操作を詳細に示し又は記述しない。 以下、図面及び具体的な実施例を参照して本出願を更に詳しく説明する。なお、以下に説明する本出願の各実施例に係る技術的特徴は、互いに矛盾しない限り互いに組み合わせることができる。以下、図面を参照して説明した実施例は例示的なものであり、本出願を解釈するためのものであり、本出願に対する限定として理解できない。 図１～図３に示すように、本実施例における環状ノズル１００は、環状スリーブ１１０及びＮ個の拡散板１２０を含む。環状スリーブ１１０は、外筒１１１、内筒１１２及び端板１１３を含み、内筒１１２は外筒１１１内に設けられ、外筒１１１と内筒１１２は同軸に設置可能であり、内筒１１２と外筒１１１との間に環状スペースが形成される。端板１１３は外筒１１１と内筒１１２の一端に設けられ、端板１１３は外筒１１１と内筒１１２を接続する。 Ｎ個の拡散板１２０は環状スペース内に設けられ、Ｎは２以上である。Ｎ個の拡散