JP2010118462A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層された基板10を収容して処理する処理室2と、処理室2の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて処理室内に処理ガスを供給する1本以上の処理ガス供給ノズル22a(22b)と、処理室2の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ処理室内2に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズル22c(22d)と、前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口24c(24d)と、処理室2内を排気する排気ライン7aとを有し、前記不活性ガス噴出口は、処理室2の内壁と基板10の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている。
【選択図】図1
Description
以下に、本発明の第1の実施形態を図面に即して説明する。
まず、半導体装置の製造工程の一工程としての基板処理工程を実施する基板処理装置101の構成例について説明する。図8は、本実施形態にかかる基板処理装置101の斜透視図である。
は開口が設けられている。かかる開口は、炉口シャッタ(炉口開閉機構)147により開閉されるように構成されている。なお、処理炉202の構成については後述する。
次に、本実施形態にかかる基板処理装置101の動作について説明する。
より、処理対象のウエハ10群を保持したボート11が処理炉202内へ搬入(ローディング)される。ローディング後は、処理炉202内にてウエハ10に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ10およびカセット110は、上述の手順とは逆の手順で筐体111の外部へ払出される。
続いて、本実施形態にかかる基板処理装置の処理炉202の構成について説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。図2は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の処理炉の水平断面図である。なお、本実施形態にかかる処理炉202は、図1に示されているようにCVD装置(バッチ式縦形ホットウオール形減圧CVD装置)として構成されている。
処理炉202は、中心線が垂直になるように縦向きに配されて筐体111によって固定的に支持された縦形のプロセスチューブ1を備えている。プロセスチューブ1は、インナチューブ2とアウタチューブ3とを備えている。インナチューブ2およびアウタチューブ3は、石英(SiO2)や炭化珪素(SiC)等の耐熱性の高い材料によって、円筒形状にそれぞれ一体成形されている。
マニホールド6の側壁の一部には、処理室4内の雰囲気を排気する排気ラインとしての排気管7aが接続されている。マニホールド6と排気管7aとの接続部には、処理室4内の雰囲気を排気する排気口7が形成されている。排気管7a内は、排気口7を介して、インナチューブ2とアウタチューブ3との間に形成された隙間からなる排気路8内に連通している。なお、排気路8の横断面形状は、一定幅の円形リング形状になっている。排気管7aには、上流から順に、圧力センサ7d、圧力調整バルブとしてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ7b、真空排気装置としての真空ポンプ7cが設けられている。真空ポンプ7cは、処理室4内の圧力が所定の圧力(真空度)となるよう真空排気し得るように構成されている。APCバルブ7bおよび圧力センサ7dには、圧力制御部236が電気的に接続されている。圧力制御部236は、処理室4内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ7dにより検出された圧力に基づいてAPCバルブ7bの開度を制御するように構成されている。
マニホールド6には、マニホールド6の下端開口を閉塞するシールキャップ9が垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ9は、アウタチューブ3の外径
と同等以上の円盤形状に形成されており、プロセスチューブ1の外部に垂直に設備されたボートエレベータ115によって水平姿勢で垂直方向に昇降されるように構成されている。
アウタチューブ3の外部には、プロセスチューブ1内を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱する加熱機構としてのヒータユニット20が、アウタチューブ3を包囲するように設けられている。ヒータユニット20は、基板処理装置101の筐体111に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっており、例えばカーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータとして構成されている。
インナチューブ2の側壁の排気口7とは180度反対側の位置には、チャンネル形状の予備室21が、インナチューブ2の側壁からインナチューブ2の径方向外向きに突出して垂直方向に長く延在するように形成されている。予備室21の側壁はインナチューブ2の側壁の一部を構成している。また、予備室21の内壁は処理室4の内壁の部を形成するよ
うに構成されている。予備室21の内部には、予備室21の内壁(すなわち処理室4の内壁)に沿うようにウエハ10の積層方向に延在されて処理室4内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル22a,22bが設けられている。また、予備室21の内部には、予備室21の内壁(すなわち処理室4の内壁)に沿うようにウエハ10の積層方向に延在されるとともにウエハ10の周方向に沿って処理ガス供給ノズル22a,22bを両方から挟むように設けられ、処理室4内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズル22c,22dが設けられている。
いる。処理室4内と排気路8内とは排気口25を介して連通している。従って、処理ガス供給ノズル22a,22bの処理ガス噴出口24a,24bから処理室4内に供給された処理ガス、及び不活性ガス供給ノズル22c,22dの処理ガス噴出口24a,24bから処理室4内に供給された処理ガスは、排気口25を介して排気路8内へと流れた後、排気口7を介して排気管7a内に流れ、処理炉202外へと排出されるように構成されている。
ガス供給・流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237、及び温度制御部238は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部239に電気的に接続されている。これら、ガス供給・流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237、温度制御部238、及び主制御部239は、コントローラ240として構成されている。
次に、上述の基板処理装置101により実施される半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、処理ガスとしてTEMAHガス及びO3ガスを用いてALD法によりHfO2膜を成膜する例を説明する。下記の説明において、基板処理装置101を構成する各部の動作は、コントローラ240によって制御される。
処理ガス供給管25aの開閉バルブ26a、及び排気管7aのAPCバルブ7bを共に開け、真空ポンプ7cにより処理室4内を排気しつつ、処理ガス供給ノズル22aの処理ガス噴出口24aから処理ガスとしてのTEMAHガスを処理室4内に供給する。
量以上の流量でN2ガスを供給するようにすることが好ましい。すなわち、不活性ガス供給ノズル22cの不活性ガス噴出口24cから供給されるN2ガスの流量、及び不活性ガス供給ノズル22dの不活性ガス処理ガス噴出口24dから供給されるN2ガスの流量が、それぞれ、処理ガス供給ノズル22aの処理ガス噴出口24aから供給されるTEMAHガスの流量以上になるようにすることが好ましい。TEMAHガスの流量及びN2ガスの流量は、MFC27a,27c,27dによりそれぞれ制御する。その結果、各ウエハ10の中心付近へのTEMAHガスの供給がさらに促進される。また、ウエハ10の周縁と処理室4との間の隙間においてN2ガスによるTEMAHガスの希釈が更に促進される。
処理ガス供給管25aの開閉バルブ26aを閉め、処理室4内へのTEMAHガスの供給を停止する。このとき、排気管7aのAPCバルブ7bは開いたままとし、真空ポンプ7cにより処理室4内を例えば20Pa以下となるまで排気し、残留するTEMAHガスを処理室4内から排除する。また、不活性ガス供給管25c,25dの開閉バルブ26c,28dを開けてN2ガスを処理室4内へ供給すると、残留するTEMAHガスを処理室4内から排除する効果が更に高まる。
排気管7aのAPCバルブ7bを開いたまま、処理ガス供給管25bの開閉バルブ26bを開け、真空ポンプ7cにより処理室4内を排気しつつ、処理ガス供給ノズル22bの噴出口24bから処理ガスとしてのO3ガスを処理室4内に供給する。
低下が回避される。
処理ガス供給管25bの開閉バルブ26bを閉め、処理室4内へのO3ガスの供給を停止する。このとき排気管7aのAPCバルブ7bは開いたままとし、真空ポンプ7cにより処理室4内を20Pa以下となるまで排気し、残留するO3ガスを処理室4内から排除する。また、不活性ガス供給管25c,25dの開閉バルブ26c,26dを開けてN2ガスを処理室4内へ供給すると、残留するO3ガスを処理室4内から排除する効果が更に高まる。
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
の不活性ガス噴出口24c,24dから処理室4内に供給されたN2ガスは、主に、ウエハ10の周縁と処理室4との間の空間へ流れ、ウエハ10群が保持されている領域にはほとんど流れない。その結果、ウエハ10に供給されるTEMAHガスのN2ガスによる希釈が抑制され、成膜レートの低下を回避できる。
以下に、本発明の第2の実施形態を、図3を参照しながら説明する。本実施形態では、処理室4内に整流板31c,31dを有するように構成されている点が、上述の実施形態と異なる。その他の構成は上述の実施形態と同じである。
以下に、本発明の第3の実施形態を、図4を参照しながら説明する。本実施形態にかかる処理室4は、排気口25の代わりに、処理ガスを排気する処理ガス排気口35と、不活性ガスを排気する不活性ガス排気口35c,35dと、をそれぞれ有する点が、上述の実施形態と異なる。その他の構成は上述の実施形態と同じである。
上述の実施形態では、処理室4内に処理ガスを供給する1本以上の処理ガス供給ノズル22a,22bと、処理ガス供給ノズル22a,22bを両方から挟むように設けられ処理室4内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズル22c,22dと、をそれぞれ個別に有していた。そして、処理ガス供給ノズル22aから供給する処理ガス(例えばTEMAHガス)と、処理ガス供給ノズル22bから供給する処理ガス(例えばO3ガス)とを、それぞれ不活性ガス供給ノズル22c,22dからの不活性ガスによって両側から挟んでいた。
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
限らずCVD法による膜の堆積にも好適に適用可能である。さらに、本発明にかかる基板処理方法は酸化膜形成方法や拡散方法等の基板処理方法全般に適用することができる。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて前記処理室内に処理ガスを供給する1本以上の処理ガス供給ノズルと、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ前記処理室内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズルと、
前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、を有し、
前記不活性ガス噴出口は、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている
ことを特徴とする基板処理装置。
7a 排気管(排気ライン)
10 ウエハ(基板)
22a 処理ガス供給ノズル
22b 処理ガス供給ノズル
24a 処理ガス噴出口
24b 処理ガス噴出口
22c 不活性ガス供給ノズル
22d 不活性ガス供給ノズル
24c 不活性ガス噴出口
24d 不活性ガス噴出口
101 基板処理装置
Claims (1)
- 水平姿勢で多段に積層された基板を収容して処理する処理室と、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されて前記処理室内に処理ガスを供給する1本以上の処理ガス供給ノズルと、
前記処理室の内壁に沿うように基板の積層方向に延在されるとともに基板の周方向に沿って前記処理ガス供給ノズルを両方から挟むように設けられ前記処理室内に不活性ガスを供給する一対の不活性ガス供給ノズルと、
前記不活性ガス供給ノズルに設けられた不活性ガス噴出口と、
前記処理室内を排気する排気ラインと、を有し、
前記不活性ガス噴出口は、前記処理室の内壁と基板の外周部との間の空間に不活性ガスを噴射するように開口されている
ことを特徴とする基板処理装置。
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