JP2006261441A - Substrate processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板処理装置に関し、特に、ALD(Atomic Layer Deposition)法を用いてウエハ等の基板上に所望の膜を生成する基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly to a substrate processing apparatus that generates a desired film on a substrate such as a wafer using an ALD (Atomic Layer Deposition) method.
ALD法は、ある成膜条件(温度、時間等)の下で、成膜に用いる2種類(またはそれ以上)の原料となるガスを1種類ずつ交互に基板上に供給し、1原子層単位で吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。 In the ALD method, under one film formation condition (temperature, time, etc.), two kinds (or more) of raw material gases used for film formation are alternately supplied onto the substrate one by one, and one atomic layer unit. In this method, the film is adsorbed by using a surface reaction to form a film.
即ち、利用する化学反応は、例えばSiN(窒化珪素)膜形成の場合、ALD法ではDCS(SiH2Cl2、ジクロルシラン)とNH3(アンモニア)を用いて300〜600℃の低温で高品質の成膜が可能である。また、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを1種類ずつ交互に供給する。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。(例えば、成膜速度が1Å/サイクルとすると、20Åの膜を形成する場合、処理を20サイクル行う。) That is, for example, in the case of forming a SiN (silicon nitride) film, the chemical reaction used is high quality at a low temperature of 300 to 600 ° C. using DCS (SiH 2 Cl 2 , dichlorosilane) and NH 3 (ammonia) in the ALD method. Film formation is possible. Further, the gas supply alternately supplies a plurality of types of reactive gases one by one. And film thickness control is controlled by the cycle number of reactive gas supply. (For example, assuming that the film formation rate is 1 mm / cycle, the process is performed 20 cycles when a film of 20 mm is formed.)
ALD法では原料ガスの分圧を上昇させることにより成膜時間短縮が実現できる。他方、分圧上昇に伴い、パーティクル発生、膜厚均一性の悪化が生じる場合がある。 In the ALD method, the film formation time can be shortened by increasing the partial pressure of the source gas. On the other hand, as the partial pressure increases, particle generation and film thickness uniformity may deteriorate.
また、2種類以上の原料を交互に供給する場合、処理室内での原料ガスの混合を避ける必要があり、かつ、短時間で処理室から排出することが要求される。 Further, when two or more kinds of raw materials are alternately supplied, it is necessary to avoid mixing the raw material gases in the processing chamber, and it is required to discharge the processing chamber in a short time.
これらの実情を考慮して、処理室を最適圧力に制御することが重要である。従来より、処理室を最適圧力に制御するには、圧力制御コントローラ(APC)を用いるのが通常であるが、現在使用できるAPCは圧力安定まで3〜5秒以上かかり、短時間で各ステップを変更するALDには不適切である。 In view of these circumstances, it is important to control the processing chamber to an optimum pressure. Conventionally, the pressure controller (APC) is usually used to control the processing chamber to the optimum pressure. However, currently available APC takes 3 to 5 seconds or more to stabilize the pressure. Not suitable for changing ALD.
従って、本発明の主な目的は、処理室の圧力安定までの時間を短縮し、高速成膜が可能な基板処理装置を提供することにある。 Accordingly, a main object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of shortening the time until the pressure in the processing chamber is stabilized and forming a film at a high speed.
本発明によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内の雰囲気を排出する排気手段と、を備え、
前記処理室内に少なくとも2種類の原料ガスを交互に供給する工程と、前記2種類の原料ガスが前記処理室内で混合するのを防ぐため、前記2種類の原料ガスのうち他方の原料ガスを供給する前に前記処理室内に残留する一方の原料ガスを排出する工程を少なくとも実行して、前記基板上に所望の膜を生成する基板処理装置であって、
前記処理室と前記排気手段とに連通された、互いにコンダクタンスが異なる、少なくとも2つの第1と第2の配管と、
前記第1と第2の配管の夫々にそれぞれ設けられた第1と第2の開閉バルブと、
少なくとも前記第1と第2の開閉バルブの開閉動作を制御する制御手段とを、更に有し、
一方の原料ガスを前記処理室に供給する際は前記第1の配管を用い、他方の原料ガスを供給する際は前記第2の配管を用い、残留ガスの排出の際には第1と第2の配管を共に用いて排出するよう、前記制御手段により前記第1と第2の開閉バルブを制御することを特徴とする基板処理装置が提供される。
According to the present invention,
A processing chamber for processing the substrate, and an exhaust means for discharging the atmosphere in the processing chamber,
Supplying the other source gas of the two types of source gases in order to prevent the two types of source gases from being mixed in the process chamber and the step of alternately supplying at least two types of source gases into the process chamber A substrate processing apparatus for generating a desired film on the substrate by performing at least a step of discharging one source gas remaining in the processing chamber before performing
At least two first and second pipes communicating with the processing chamber and the exhaust means and having different conductances;
First and second on-off valves respectively provided in the first and second pipes;
Control means for controlling at least the opening and closing operations of the first and second opening and closing valves;
The first pipe is used to supply one source gas to the processing chamber, the second pipe is used to supply the other source gas, and the first and second pipes are used to discharge residual gas. The substrate processing apparatus is characterized in that the first and second on-off valves are controlled by the control means so that the two pipes are discharged together.
本発明によれば、処理室の圧力安定までの時間を短縮し、高速成膜が可能な基板処理装置が提供される。 According to the present invention, there is provided a substrate processing apparatus capable of shortening the time until the pressure in the processing chamber is stabilized and enabling high-speed film formation.
本発明の好ましい実施例においては、処理室から真空ポンプまでの排気配管を2系統以上有し、各系統の途中に開閉弁を設け、成膜の各ステップ毎に、開閉弁の操作により排気系統を切り替える。この開閉弁の切り替えにより、処理室内圧を制御するシーケンスを実行する。 In a preferred embodiment of the present invention, there are two or more exhaust pipes from the processing chamber to the vacuum pump, an on-off valve is provided in the middle of each system, and the exhaust system is operated by operating the on-off valve for each step of film formation. Switch. A sequence for controlling the processing chamber pressure is executed by switching the on-off valve.
次に、本発明の好ましい実施例を図面を参照してより詳細に説明する。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
図1は、本実施例にかかる縦型の基板処理炉を説明するための概略構成図であり、処理炉部分を縦断面で示し、図2は本実施例にかかる縦型の基板処理炉を説明するための概略構成図であり、処理炉部分を横断面で示す。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram for explaining a vertical substrate processing furnace according to the present embodiment, showing a processing furnace portion in a longitudinal section, and FIG. 2 showing a vertical substrate processing furnace according to the present embodiment. It is a schematic block diagram for demonstrating, and shows a process furnace part in a cross section.
加熱手段であるヒータ207の内側に、基板であるウエハ200を処理する反応容器として石英製の反応管203が設けられ、この反応管203の下端開口は蓋体であるシールキャップ219により気密部材であるOリング220を介して気密に閉塞されている。反応管203およびヒータ207の外側には断熱部材208が設けられている。断熱部材208はヒータ207の上方端を覆うように設けられている。少なくとも、ヒータ207、断熱部材208、反応管203、及びシールキャップ219により処理炉202を形成している。また、反応管203、シールキャップ219および後述する反応管203内に形成されたバッファ室237により処理室201を形成している。シールキャップ219には石英キャップ218を介して基板保持手段であるボート217が立設され、石英キャップ218はボート217を保持する保持体となっている。そして、ボート217は処理炉202に挿入される。ボート217にはバッチ処理される複数のウエハ200が水平姿勢で管軸方向に多段に垂直方向に積載される。ヒータ207は処理炉202に挿入されたウエハ200を所定の温度に加熱する。
A
そして、処理炉202へは複数種類、ここでは2種類のガスを供給する供給管としての2本のガス供給管232a、232bが設けられる。ここではガス供給管232aからは流量制御手段であるマスフローコントローラ241a及び開閉弁であるバルブ243aを介し、更に後述する反応管203内に形成されたバッファ室237を介して処理室201に反応ガスが供給され、ガス供給管232bからは流量制御手段であるマスフローコントローラ241b、開閉弁であるバルブ243b、ガス溜め247、及び開閉弁であるバルブ243cを介し、更に後述するガス供給部249を介して処理室201に反応ガスが供給される。
The
2本のガス供給管232a、232bには、反応副生成物であるNH4Clの付着を防ぐために、120℃程度まで加熱できる配管ヒータ(図示せず。)を装着している。
The two
処理室201は、ガスを排気する排気管であるガス排気管231により排気手段である真空ポンプ246に接続され、真空排気されるようになっている。
The
ガス排気管231は、処理室201と真空ポンプ246との間に接続された2系統のガス排気管301A、301Bからなる。ガス排気管301Aとガス排気管301Bとは互いにコンダクタンスが異なっている。
The
ガス排気管301Aの途中には、開閉バルブ310Aが設けられ、ガス排気管301Bの途中には、開閉バルブ310Bが設けられている。
An opening /
開閉バルブ310A、310Bは、弁を開閉して処理室201の真空排気・真空排気停止ができる。
The open / close valves 310 </ b> A and 310 </ b> B can open and close the valves to stop evacuation / evacuation of the
処理室201を構成している反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間には、反応管203の下部より上部の内壁にウエハ200の積載方向に沿って、ガス分散空間であるバッファ室237が設けられている。バッファ室237のウエハ200と隣接する内側の壁の端部近傍にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔248aが設けられている。このガス供給孔248aは反応管203の中心へ向けて開口している。このガス供給孔248aは、ウエハ200の積載方向に沿って下部から上部に所定の長さにわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。
The arc-shaped space between the inner wall of the
そしてバッファ室237のガス供給孔248aが設けられた端部と反対側の端部近傍には、ノズル233が、やはり反応管203の下部より上部にわたりウエハ200の積載方向に沿って配設されている。そしてノズル233にはガスを供給する供給孔であるガス供給孔248bが複数設けられている。複数のガス供給孔248bは、ガス供給孔248aの場合と同じ所定の長さにわたってウエハ200の積載方向に沿って配設されている。そして、複数のガス供給孔248bと複数のガス供給孔248aとをそれぞれ1対1で対応させて配置している。
In the vicinity of the end of the
また、ガス供給孔248bの開口面積は、バッファ室237と処理炉202の差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。
Further, the opening area of the
ガス供給孔248bの開口面積や開口ピッチを上流側から下流にかけて調節することで、まず、各ガス供給孔248bよりガスの流速の差はあるが、流量はほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてこの各ガス供給孔248bから噴出するガスをバッファ室237に噴出させて一旦導入し、ガスの流速差の均一化を行うことができる。
By adjusting the opening area and the opening pitch of the
すなわち、バッファ室237において、各ガス供給孔248bより噴出したガスはバッファ室237で各ガスの粒子速度が緩和された後、ガス供給孔248aより処理室201に噴出する。この間に、各ガス供給孔248bより噴出したガスは、各ガス供給孔248aより噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとすることができる。
That is, in the
さらに、バッファ室237に、細長い構造を有する棒状電極269及び棒状電極270が上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管275に保護されて配設され、この棒状電極269又は棒状電極270のいずれか一方は整合器272を介して高周波電源273に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、棒状電極269及び棒状電極270間のプラズマ生成領域224にプラズマが生成される。
Further, a rod-shaped
この電極保護管275は、棒状電極269及び棒状電極270のそれぞれをバッファ室237の雰囲気と隔離した状態でバッファ室237に挿入できる構造となっている。ここで、電極保護管275の内部は外気(大気)と同一雰囲気であると、電極保護管275にそれぞれ挿入された棒状電極269及び棒状電極270はヒータ207の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管275の内部は窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて棒状電極269又は棒状電極270の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられる。
The
さらに、ガス供給孔248aの位置より、反応管203の内周を120°程度回った内壁に、ガス供給部249が設けられている。このガス供給部249は、ALD法による成膜においてウエハ200へ、複数種類のガスを1種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室237とガス供給種を分担する供給部である。
Furthermore, a
このガス供給部249もバッファ室237と同様にウエハと隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔であるガス供給孔248cを有し、下部ではガス供給管232bが接続されている。
Similarly to the
ガス供給孔248cの開口面積はバッファ室237と処理室201の差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくすると良い。
When the differential pressure between the
反応管203内の中央部には複数枚のウエハ200を多段に同一間隔で鉛直方向に載置するボート217が設けられており、このボート217は図中省略のボートエレベータ機構により反応管203に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上するためにボート217を回転するための回転手段であるボート回転機構267が設けてあり、ボート回転機構267を回転することにより、石英キャップ218に保持されたボート217を回転するようになっている。
At the center of the
制御手段であるコントローラ321は、マスフローコントローラ241a、241b、バルブ243a、243b、243c、310A、310B、ヒータ207、真空ポンプ246、ボート回転機構267、ボートエレベータ121、高周波電源273、整合器272に接続されており、マスフローコントローラ241a、241bの流量調整、バルブ243a、243b、243c、310A、310Bの開閉動作、ヒータ207の温度調節、真空ポンプ246の起動・停止、ボート回転機構267の回転速度調節、ボートエレベータ121の昇降動作制御、高周波電極273の電力供給制御、整合器272によるインピーダンス制御が行われる。
The
このコントローラ321によって、バルブ243a、243b、243c、310A、310B、マスフローコントローラ241a、241b、真空ポンプ246をを制御することにより、ガス供給管232a、232bにより2種類の原料ガスを処理室201内に交互に供給する。その際、2種類の原料ガスが処理室201内で混合されるのを防ぐため、2種類の原料ガスのうち他方の原料ガスを供給する前に処理室201内に残留する一方の原料ガスを排出し、ウエハ200上に所望の膜を生成する。すなわち、一方の原料ガスaをガス供給管232aにより処理室201に供給する際はガス排気管301Aを用い、他方の原料ガスbをガス供給管232bにより処理室201に供給する際はガス排気管301Bを用い、残留ガスの排出の際にはガス排気管301Aとガス排気管301Bとを共に用いて排出するよう、コントローラ321により開閉バルブ310A、310Bを制御する(表1参照)。
The
このように、排気系統をガス排気管301Aとガス排気管301Bとの2系統設け、ガス排気管301Aとガス排気管301Bのコンダクタンスを互いに異ならせ、一方の原料ガスaを処理室201に供給する際はガス排気管301Aを用い、他方の原料ガスbを処理室201に供給する際はガス排気管301Bを用いているので、圧力制御コントローラ(APC)を用いなくとも、ガス排気管301Aとガス排気管301Bの切り替えにより、処理室を最適圧力に制御することでき、APCが圧力を調整する時間をかけずに圧力を迅速に制御するできるようになる。
In this way, two exhaust systems, the
また、残留ガスの排出の際にはガス排気管301Aとガス排気管301Bとを共に用いて排出するので、残留ガスを短時間に処理室201から排出することできる。
Further, since the
その結果、処理室の圧力安定までの時間を短縮すると共に、残留ガスも短時間で排出できるようになり、高速成膜が可能な高速成膜ALD装置を実現することができる。 As a result, the time until the pressure in the processing chamber is stabilized can be shortened, and the residual gas can be discharged in a short time, so that a high-speed film formation ALD apparatus capable of high-speed film formation can be realized.
なお、処理室201内の圧力が一定であると、ウエハ200間に存在する原料ガスは、周囲からの拡散のみにより置換されるので有効な原料ガスのウェーハ表面への供給が困難である。これに対し、本実施例のように、原料供給ステップ中に開閉バルブ310A、310Bの開閉を短時間で交互に実施し全圧を変動させることにより、ウエハ200間でのガス置換が有効に進行する。
If the pressure in the
次にALD法による成膜例について、DCS及びNH3ガスを用いてSiN膜を成膜する例で説明する。 Next, an example of film formation by the ALD method will be described using an example of forming an SiN film using DCS and NH 3 gas.
まず成膜しようとするウエハ200をボート217に装填し、処理炉202に搬入する。搬入後、次の3つのステップを順次実行する。
First, a
[ステップ1]
ステップ1では、プラズマ励起の必要なNH3ガスと、プラズマ励起の必要のないDCSガスとを併行して流す。まずガス供給管232aに設けたバルブ243a、及びガス排気管301Aに設けたバルブ310Aを共に開けて、ガス供給管232aからマスフローコントローラ243aにより流量調整されたNH3ガスをノズル233のガス供給孔248bからバッファ室237へ噴出し、棒状電極269及び棒状電極270間に高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加してNH3をプラズマ励起し、活性種として処理室201に供給しつつガス排気管301Aから排気する。NH3ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、処理室201内圧力を10〜100Paとする。マスフローコントローラ241aで制御するNH3の供給流量は1000〜10000sccmである。NH3をプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ200を晒す時間は2〜120秒間である。このときのヒータ207の温度はウエハが500〜600℃になるよう設定してある。NH3は反応温度が高いため、上記ウエハ温度では反応しないので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。
[Step 1]
In Step 1, NH 3 gas that requires plasma excitation and DCS gas that does not require plasma excitation are caused to flow in parallel. First, the valve 243a provided in the
このNH3をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、ガス供給管232bの上流側のバルブ243bを開け、下流側のバルブ243cを閉めて、DCSも流すようにする。これによりバルブ243b、243c間に設けたガス溜め247にDCSを溜める。このとき、処理室201内に流しているガスはNH3をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、DCSは存在しない。したがって、NH3は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種となったNH3はウエハ200上の下地膜と表面反応する。
When this NH 3 is supplied as an active species by plasma excitation, the
[ステップ2]
ステップ2では、ガス供給管232aのバルブ243aを閉めて、NH3の供給を止めるが、引続きガス溜め247へ供給を継続する。ガス溜め247に所定圧、所定量のDCSが溜まったら上流側のバルブ243bも閉めて、ガス溜め247にDCSを閉じ込めておく。また、ガス排気管301Aのバルブ310Aは開いたままにすると共に、ガス排気管301Bのバルブ310Bも開け、真空ポンプ246により、ガス排気管301Aおよびガス排気管301Bの両方を介して処理室201を20Pa以下に排気し、残留NH3を処理室201から排除する。また、この時にはN2等の不活性ガスを処理室201に供給すると、更に残留NH3を排除する効果が高まる。ガス溜め247内には、圧力が20000Pa以上になるようにDCSを溜める。また、ガス溜め247と処理室201との間のコンダクタンスが1.5×10−3m3/s以上になるように装置を構成する。また、反応管203の容積とこれに対する必要なガス溜め247の容積との比として考えると、反応管203の容積1001(リットル)の場合においては、100〜300ccであることが好ましく、容積比としてはガス溜め247は反応室容積の1/1000〜3/1000倍とすることが好ましい。
[Step 2]
In Step 2, the valve 243a of the
[ステップ3]
ステップ3では、処理室201の排気が終わったらガス排気管301Aのバルブ310Aおよびガス排気管301Bのバルブ310Bを閉じて排気を止める。ガス供給管232bの下流側のバルブ243cを開く。これによりガス溜め247に溜められたDCSが処理室201に一気に供給される。ガス排気管301Aのバルブ310Aおよびガス排気管301Bのバルブ310Bが閉じられているので、処理室201内の圧力は急激に上昇して約931Pa(7Torr)まで昇圧される。DCSを供給するための時間は2〜4秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を2〜4秒に設定し、合計6秒とした。このときのウエハ温度はNH3の供給時と同じく、500〜600℃である。DCSの供給により、下地膜上のNH3とDCSとが表面反応して、ウエハ200上にSiN膜が成膜される。成膜後、バルブ243cを閉じ、ガス排気管301Aのバルブ310Aおよびガス排気管301Bのバルブ310Bを共に開けて処理室201をガス排気管301Aおよびガス排気管301Bを介して真空排気し、残留するDCSの成膜に寄与した後のガスを排除する。また、この時にはN2等の不活性ガスを処理室201に供給すると、更に残留するDCSの成膜に寄与した後のガスを処理室201から排除する効果が高まる。またバルブ243bを開いてガス溜め247へのDCSの供給を開始する。
[Step 3]
In step 3, when the exhaust of the
上記ステップ1〜3を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ上に所定膜厚のSiN膜を成膜する。 Steps 1 to 3 are defined as one cycle, and this cycle is repeated a plurality of times to form a SiN film having a predetermined thickness on the wafer.
なお、ALD装置では、ガスは下地膜表面に吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるためには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施例では、バルブ310A、310Bを閉めたうえで、ガス溜め247内に溜めたDCSを瞬間的に供給しているので、処理室201内のDCSの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量のガスを瞬間的に吸着させることができる。
In the ALD apparatus, gas is adsorbed on the surface of the base film. The amount of gas adsorption is proportional to the gas pressure and the gas exposure time. Therefore, in order to adsorb a desired amount of gas in a short time, it is necessary to increase the gas pressure in a short time. In this respect, in this embodiment, the
また、本実施例では、ガス溜め247にDCSを溜めている間に、ALD法で必要なステップであるNH3ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理室201の排気をしているので、DCSを溜めるための特別なステップを必要としない。また、処理室201内を排気してNH3ガスを除去しているからDCSを流すので、両者はウエハ200に向かう途中で反応しない。供給されたDCSは、ウエハ200に吸着しているNH3とのみ有効に反応させることができる。
Further, in this embodiment, while DCS is stored in the
以上は、DCSをガス溜め247に溜める場合について説明したが、ガス溜め247を用いない場合には、次の3つのステップを順次実行する。なお、ガス溜め247を用いない場合には、ガス供給管232bの下流側のバルブ243cも用いない。
The case where DCS is stored in the
[ステップ1]
ステップ1では、まずガス供給管232aに設けたバルブ243a、及びガス排気管301Aに設けたバルブ310Aを共に開けて、ガス供給管232aからマスフローコントローラ243aにより流量調整されたNH3ガスをノズル233のガス供給孔248bからバッファ室237へ噴出し、棒状電極269及び棒状電極270間に高周波電源273から整合器272を介して高周波電力を印加してNH3をプラズマ励起し、活性種として処理室201に供給しつつガス排気管301Aから排気する。NH3ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、処理室201内圧力を10〜100Paとする。マスフローコントローラ241aで制御するNH3の供給流量は1000〜10000sccmである。NH3をプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ200を晒す時間は2〜120秒間である。このときのヒータ207の温度はウエハが500〜600℃になるよう設定してある。
[Step 1]
In step 1, first, the valve 243a provided in the
[ステップ2]
ステップ2では、ガス供給管232aのバルブ243aを閉めて、NH3の供給を止める。ガス排気管301Aのバルブ310Aは開いたままにすると共に、ガス排気管301Bのバルブ310Bも開け、真空ポンプ246により、ガス排気管301Aおよびガス排気管301Bの両方を介して処理室201を20Pa以下に排気し、残留NH3を処理室201から排除する。この時にはN2等の不活性ガスを処理室201に供給すると、更に残留NH3を排除する効果が高まる。
[Step 2]
In Step 2, the valve 243a of the
[ステップ3]
ステップ3では、処理室201の排気が終わったらガス排気管301Aのバルブ310Aを閉じるが、ガス排気管301Bのバルブ310Bは開けたままとし、ガス供給管232bに設けたバルブ243bを開けて、ガス供給管232bからマスフローコントローラ243bにより流量調整されたDCSガスをガス供給部249のガス供給孔248cから処理室201に供給しつつガス排気管301Bから排気する。DCSガスを流すときは、処理室201内圧力を10〜100Paとする。マスフローコントローラ241aで制御するDCSの供給流量は1000〜10000sccmである。DCSにウエハ200を晒す時間は2〜120秒間である。このときのヒータ207の温度はウエハが500〜600℃になるよう設定してある。このときのウエハ温度はNH3の供給時と同じく、500〜600℃である。DCSの供給により、下地膜上のNH3とDCSとが表面反応して、ウエハ200上にSiN膜が成膜される。
[Step 3]
In step 3, when the exhaust of the
成膜後、バルブ243bを閉じ、ガス排気管301Bのバルブ310Bは開いたままにすると共に、ガス排気管301Aのバルブ310Aも開け、真空ポンプ246により、ガス排気管301Aおよびガス排気管301Bの両方を介して処理室201を20Pa以下に排気し、残留するDCSの成膜に寄与した後のガスを排除する。この時にはN2等の不活性ガスを処理室201に供給すると、更に残留するDCSの成膜に寄与した後のガスを処理室201から排除する効果が高まる。
After film formation, the
上記ステップ1〜3を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエハ上に所定膜厚のSiN膜を成膜する。 Steps 1 to 3 are defined as one cycle, and this cycle is repeated a plurality of times to form a SiN film having a predetermined thickness on the wafer.
次に、図3、図4を参照して本実施例の基板処理装置の概略を説明する。 Next, an outline of the substrate processing apparatus of this embodiment will be described with reference to FIGS.
筐体101内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット100の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ105が設けられ、カセットステージ105の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ115が設けられ、カセットエレベータ115には搬送手段としてのカセット移載機114が取りつけられている。又、カセットエレベータ115の後側には、カセット100の載置手段としてのカセット棚109が設けられると共にカセットステージ105の上方にも予備カセット棚110が設けられている。予備カセット棚110の上方にはクリーンユニット118が設けられクリーンエアを筐体101の内部を流通させるように構成されている。
A
筐体101の後部上方には、処理炉202が設けられ、処理炉202の下方には基板としてのウエハ200を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート217を処理炉202に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ121が設けられ、ボートエレベータ121に取りつけられた昇降部材122の先端部には蓋体としてのシールキャップ219が取りつけられボート217を垂直に支持している。ボートエレベータ121とカセット棚109との間には昇降手段としての移載エレベータ113が設けられ、移載エレベータ113には搬送手段としてのウエハ移載機112が取りつけられている。又、ボートエレベータ121の横には、開閉機構を持ち処理炉202の下側を気密に閉塞する閉塞手段としての炉口シャッタ116が設けられている。
A
ウエハ200が装填されたカセット100は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ105にウエハ200が上向き姿勢で搬入され、ウエハ200が水平姿勢となるようカセットステージ105で90°回転させられる。更に、カセット100は、カセットエレベータ115の昇降動作、横行動作及びカセット移載機114の進退動作、回転動作の協働によりカセットステージ105からカセット棚109又は予備カセット棚110に搬送される。
The
カセット棚109にはウエハ移載機112の搬送対象となるカセット100が収納される移載棚123があり、ウエハ200が移載に供されるカセット100はカセットエレベータ115、カセット移載機114により移載棚123に移載される。
The
カセット100が移載棚123に移載されると、ウエハ移載機112の進退動作、回転動作及び移載エレベータ113の昇降動作の協働により移載棚123から降下状態のボート217にウエハ200を移載する。
When the
ボート217に所定枚数のウエハ200が移載されるとボートエレベータ121によりボート217が処理炉202に挿入され、シールキャップ219により処理炉202が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉202内ではウエハ200が加熱されると共に処理ガスが処理炉202内に供給され、ウエハ200に処理がなされる。
When a predetermined number of
ウエハ200への処理が完了すると、ウエハ200は上記した作動の逆の手順により、ボート217から移載棚123のカセット100に移載され、カセット100はカセット移載機114により移載棚123からカセットステージ105に移載され、図示しない外部搬送装置により筐体101の外部に搬出される。炉口シャッタ116は、ボート217が降下状態の際に処理炉202の下面を気密に閉塞し、外気が処理炉202内に巻き込まれるのを防止している。
なお、カセット移載機114等の搬送動作は、搬送制御手段124により制御される。
When the processing on the
The transport operation of the
100…カセット
101…筐体
105…カセットステージ
109…カセット棚
110…予備カセット棚
112…ウエハ移載機
113…移載エレベータ
114…カセット移載機
115…カセットエレベータ
116…炉口シャッタ
118…クリーンユニット
121…ボートエレベータ
122…昇降部材
123…移載棚
124…搬送制御手段
200…ウエハ
201…処理室
202…処理炉
203…反応管
207…ヒータ
208…断熱部材
217…ボート
218…石英キャップ
219…シールキャップ
220…Oリング
224…プラズマ生成領域
231…ガス排気管
232a…ガス供給管
232b…ガス供給管
233…ノズル
237…バッファ室
241a…マスフローコントローラ
241b…マスフローコントローラ
243a…バルブ
243b…バルブ
243c…バルブ
246…真空ポンプ
247…ガス溜め
248a…ガス供給孔
248b…ガス供給孔
248c…ガス供給孔
249…ガス供給部
267…ボート回転機構
269…棒状電極
270…棒状電極
272…整合器
273…高周波電源
275…電極保護管
301A…ガス排気管
301B…ガス排気管
310A…バルブ
310B…バルブ
321…コントローラ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記処理室内に少なくとも2種類の原料ガスを交互に供給する工程と、前記2種類の原料ガスが前記処理室内で混合するのを防ぐため、前記2種類の原料ガスのうち他方の原料ガスを供給する前に前記処理室内に残留する一方の原料ガスを排出する工程を少なくとも実行して、前記基板上に所望の膜を生成する基板処理装置であって、
前記処理室と前記排気手段とに連通された、互いにコンダクタンスが異なる、少なくとも2つの第1と第2の配管と、
前記第1と第2の配管の夫々にそれぞれ設けられた第1と第2の開閉バルブと、
少なくとも前記第1と第2の開閉バルブの開閉動作を制御する制御手段とを、更に有し、
一方の原料ガスを前記処理室に供給する際は前記第1の配管を用い、他方の原料ガスを供給する際は前記第2の配管を用い、残留ガスの排出の際には第1と第2の配管を共に用いて排出するよう、前記制御手段により前記第1と第2の開閉バルブを制御することを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber for processing the substrate, and an exhaust means for discharging the atmosphere in the processing chamber,
Supplying the other source gas of the two types of source gases in order to prevent the two types of source gases from being mixed in the process chamber and the step of alternately supplying at least two types of source gases into the process chamber A substrate processing apparatus for generating a desired film on the substrate by performing at least a step of discharging one source gas remaining in the processing chamber before performing
At least two first and second pipes communicating with the processing chamber and the exhaust means and having different conductances;
First and second on-off valves respectively provided in the first and second pipes;
Control means for controlling at least the opening and closing operations of the first and second opening and closing valves;
The first pipe is used to supply one source gas to the processing chamber, the second pipe is used to supply the other source gas, and the first and second pipes are used to discharge residual gas. 2. The substrate processing apparatus, wherein the first and second on-off valves are controlled by the control means so that the two pipes are discharged together.
Priority Applications (1)
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JP2005077856A JP2006261441A (en) | 2005-03-17 | 2005-03-17 | Substrate processing device |
Applications Claiming Priority (1)
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