JP4652785B2

JP4652785B2 - Substrate processing equipment

Info

Publication number: JP4652785B2
Application number: JP2004344133A
Authority: JP
Inventors: 忠司紺谷; 昭紀石井; 基成竹林
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2011-03-16
Anticipated expiration: 2024-11-29
Also published as: JP2006156650A

Description

本発明は、ウェーハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置、特に原料ガスとして酸素と混合することで発火又は爆発する危険性を有するガスが用いられる基板処理装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate processing apparatus that performs processing such as thin film generation, impurity diffusion, and etching on a substrate such as a wafer, and more particularly, a substrate that uses a gas that may ignite or explode when mixed with oxygen as a source gas. The present invention relates to a processing apparatus.

基板処理装置に於ける処理では、基板処理の為の原料として多種多様のガスや液体が原料として用いられ、原料の中には有毒なもの、発火性、爆発性を有するものもある。 In processing in a substrate processing apparatus, various gases and liquids are used as raw materials for substrate processing, and some raw materials are toxic, ignitable, and explosive.

原料ガスが漏洩した場合の処理として、有毒ガスの場合は供給用のボンベ、或は供給用の配管を弁により密閉し、安全なガスにより希釈する等の処理がなされる。又、発火性を有するガスでは、水或は不燃ガス例えばＣＯ2 により消火、或は希釈して消火し、或は発火性を抑制し、爆発性のガスでは防爆仕様のキャビネット内に封入する等の処理がなされていた。 When the source gas leaks, in the case of toxic gas, a supply cylinder or supply pipe is sealed with a valve and diluted with a safe gas. In addition, fire-extinguishing gas is extinguished by water or non-combustible gas such as CO2, extinguishing by extinguishing, or suppressing ignition, and explosive gas is sealed in an explosion-proof cabinet. Processing has been done.

ところが、大気中に漏洩すると発火するガスで、水や炭酸ガス（ＣＯ2 ）等の様に酸素を含む物質では消火できないもの、例えばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）がある。 However, there are gases that ignite when leaked into the atmosphere and cannot be extinguished by substances containing oxygen, such as water and carbon dioxide (CO2), such as TMA (trimethylaluminum).

本発明は斯かる実情に鑑み、ＴＭＡの様に大気中に漏洩すると発火するガスで、水や炭酸ガス（ＣＯ2 ）等の様に酸素を含む物質では消火できない原料を用いた基板処理装置に於いて、安全に原料を保管できると共に発火時には速やかに消火を可能とする基板処理装置を提供するものである。 In view of such circumstances, the present invention is a substrate processing apparatus using a raw material that is ignited when leaked into the atmosphere, such as TMA, and cannot be extinguished by a substance containing oxygen, such as water or carbon dioxide (CO2). In addition, the present invention provides a substrate processing apparatus that can safely store raw materials and can quickly extinguish when ignited.

本発明は、酸素と混合することで発火又は爆発する原料を、基板が収納された処理室内に供給し、基板に所望の処理を行う基板処理装置であって、前記原料を収納する原料タンクを気密に収納する収納体と、該収納体に接続され、該収納体に常時不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記収納体内での発火又は爆発を検知する検知手段と、前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検知手段が発火又は爆発を検知した際に不活性ガスの供給量を増大させる基板処理装置に係るものである。 The present invention provides a substrate processing apparatus that supplies a raw material that ignites or explodes when mixed with oxygen into a processing chamber in which a substrate is stored, and performs a desired processing on the substrate, and includes a raw material tank that stores the raw material. A storage body that is hermetically stored; a gas supply unit that is connected to the storage body and constantly supplies an inert gas to the storage body; a detection unit that detects ignition or explosion in the storage body; and the inert gas And a control means for controlling the supply amount of the substrate. The control means relates to a substrate processing apparatus for increasing the supply amount of the inert gas when the detection means detects ignition or explosion.

本発明によれば、酸素と混合することで発火又は爆発する原料を、基板が収納された処理室内に供給し、基板に所望の処理を行う基板処理装置であって、前記原料を収納する原料タンクを気密に収納する収納体と、該収納体に接続され、該収納体に常時不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記収納体内での発火又は爆発を検知する検知手段と、前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、前記検知手段が発火又は爆発を検知した際に不活性ガスの供給量を増大させるので、原料タンクは収納体に気密に収納され、収納体は不活性ガス雰囲気となっているので、原料タンクからガスが漏洩した場合でも発火する虞れがなく、又漏洩して発火、爆発した場合も増量した不活性ガスにより収納体内を充満するので、効果的な消火が行える等の優れた効果を発揮する。 According to the present invention, there is provided a substrate processing apparatus for supplying a raw material that ignites or explodes when mixed with oxygen into a processing chamber in which a substrate is stored, and performs a desired process on the substrate, the raw material storing the raw material A storage body for airtightly storing the tank; a gas supply means connected to the storage body for constantly supplying an inert gas; a detection means for detecting ignition or explosion in the storage body; Control means for controlling the supply amount of the active gas, and the control means increases the supply amount of the inert gas when the detection means detects a fire or an explosion, so that the raw material tank is sealed in the container. Since the storage body is in an inert gas atmosphere, there is no risk of ignition even if gas leaks from the raw material tank, and even if it leaks and ignites or explodes, the increased amount of inert gas increases the storage body. So that Exhibits excellent effects such as can be carried out fire extinguishing.

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、図１により本発明に係る基板処理装置の全体概略を説明する。 First, an overall outline of a substrate processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG.

図１に示される様に、基板処理装置は、主に基板処理装置本体１と原料ガスを貯蔵し、前記基板処理装置本体１に原料ガスを供給する原料ガス貯蔵部２を具備している。 As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus mainly includes a substrate processing apparatus main body 1 and a source gas, and a source gas storage unit 2 that supplies the source processing gas to the substrate processing apparatus main body 1.

基板処理装置が収納される空間は、仕切壁３により外部搬送室４と装置収納室５とに仕切られ、前記外部搬送室４には図示しない外部搬送装置が設けられ、前記装置収納室５は前記外部搬送室４に比べて清浄度が高く維持されている。前記装置収納室５には前記基板処理装置本体１と前記原料ガス貯蔵部２とが収納され、前記基板処理装置本体１の前部、即ち後述するカセットステージ９が前記外部搬送室４に露出している。 A space in which the substrate processing apparatus is stored is divided into an external transfer chamber 4 and an apparatus storage chamber 5 by a partition wall 3, and an external transfer device (not shown) is provided in the external transfer chamber 4. The cleanliness is maintained higher than that of the external transfer chamber 4. In the apparatus storage chamber 5, the substrate processing apparatus main body 1 and the source gas storage unit 2 are stored, and a front portion of the substrate processing apparatus main body 1, that is, a cassette stage 9 described later is exposed to the external transfer chamber 4. ing.

図２により、前記基板処理装置本体１の概略を説明する。 The outline of the substrate processing apparatus main body 1 will be described with reference to FIG.

筐体７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８の授受を行うカセット授受手段としてのカセットステージ９が設けられ、該カセットステージ９の後側にはカセットエレベータ１１が横行可能に設けられ、該カセットエレベータ１１にはカセット搬送ロボット１２が昇降可能に設けられている。前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２はカセット搬送手段を構成する。又、前記カセットエレベータ１１の後側には、前記カセット８の載置手段としてのカセット棚１３が設けられると共に前記カセットステージ９の上方にも予備カセット棚１４が設けられている。該予備カセット棚１４の上方にはクリーンユニット１５が設けられ、該クリーンユニット１５はクリーンエアを前記筐体７の内部に流通させる様に構成されている。 A cassette stage 9 is provided on the front side of the inside of the housing 7 as a cassette transfer means for transferring a cassette 8 as a substrate storage container with an external transfer device (not shown). The cassette elevator 11 is provided so as to be capable of traversing, and the cassette elevator 11 is provided with a cassette carrying robot 12 that can be moved up and down. The cassette elevator 11 and the cassette transport robot 12 constitute a cassette transport means. A cassette shelf 13 as a means for placing the cassette 8 is provided on the rear side of the cassette elevator 11, and a spare cassette shelf 14 is also provided above the cassette stage 9. A clean unit 15 is provided above the spare cassette shelf 14, and the clean unit 15 is configured to circulate clean air inside the housing 7.

該筐体７の後部上方には処理炉１６が設けられ、該処理炉１６の下方には昇降手段としてのボートエレベータ１７が設けられ、該ボートエレベータ１７は基板保持具としてのボート１８を昇降し、前記処理炉１６に装入、引出しする様になっており、前記ボート１８は被処理基板としてのウェーハ１９を水平姿勢で多段に保持する。 A processing furnace 16 is provided above the rear portion of the casing 7, and a boat elevator 17 is provided as a lifting means below the processing furnace 16, and the boat elevator 17 lifts and lowers a boat 18 as a substrate holder. The boat 18 is loaded into and withdrawn from the processing furnace 16, and the boat 18 holds wafers 19 as substrates to be processed in a horizontal posture in multiple stages.

前記ボートエレベータ１７に取付けられた昇降アーム２１の先端部には蓋体としてのシールキャップ２２が取付けられ前記ボート１８を垂直に支持している。 A seal cap 22 serving as a lid is attached to the tip of the lift arm 21 attached to the boat elevator 17 to support the boat 18 vertically.

前記ボートエレベータ１７と前記カセット棚１３との間には移載エレベータ２３が設けられ、該移載エレベータ２３には基板移載手段としてのウェーハ移載機２４が取付けられている。又、前記ボートエレベータ１７の横には、開閉機構を持ち前記処理炉１６の炉口を閉塞する遮蔽部材としての炉口シャッタ２５が設けられている。 A transfer elevator 23 is provided between the boat elevator 17 and the cassette shelf 13, and a wafer transfer machine 24 as a substrate transfer means is attached to the transfer elevator 23. Next to the boat elevator 17, there is provided a furnace port shutter 25 as a shielding member having an opening / closing mechanism and closing the furnace port of the processing furnace 16.

前記ウェーハ１９が装填されたカセット８は、図示しない外部搬送装置から前記カセットステージ９に前記ウェーハ１９が垂直姿勢の状態で搬入され、該ウェーハ１９が水平姿勢となる様前記カセットステージ９で９０°回転される。更に、前記カセット８は、前記カセットエレベータ１１の昇降動作、横行動作及び前記カセット搬送ロボット１２の進退動作、回転動作の協働により前記カセットステージ９から前記カセット棚１３又は前記予備カセット棚１４に搬送される。 The cassette 8 loaded with the wafer 19 is loaded into the cassette stage 9 from an external transfer device (not shown) in a vertical posture, and 90 ° on the cassette stage 9 so that the wafer 19 is in a horizontal posture. It is rotated. Further, the cassette 8 is transported from the cassette stage 9 to the cassette shelf 13 or the spare cassette shelf 14 by the cooperation of the raising / lowering operation, traversing operation of the cassette elevator 11, advance / retreat operation of the cassette transport robot 12, and rotation operation. Is done.

前記カセット棚１３には前記ウェーハ移載機２４の移載対象となるカセット８が収納される移載棚２６があり、移載対象のカセット８は前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２の協働により前記移載棚２６に移載される。 The cassette shelf 13 has a transfer shelf 26 in which the cassette 8 to be transferred by the wafer transfer machine 24 is stored. The cassette 8 to be transferred is the cooperation of the cassette elevator 11 and the cassette transport robot 12. It is transferred to the transfer shelf 26 by operation.

前記カセット８が前記移載棚２６に移載されると、前記ウェーハ移載機２４の進退動作、回転動作及び前記移載エレベータ２３の昇降動作の協働により前記移載棚２６から降下状態の前記ボート１８に前記ウェーハ１９を移載する。 When the cassette 8 is transferred to the transfer shelf 26, the cassette 8 is lowered from the transfer shelf 26 by the cooperation of the advance / retreat operation, the rotation operation of the wafer transfer device 24, and the lifting / lowering operation of the transfer elevator 23. The wafer 19 is transferred to the boat 18.

前記ボート１８に所定枚数のウェーハ１９が移載されると前記ボートエレベータ１７により前記ボート１８が前記処理炉１６に装入され、前記シールキャップ２２により前記処理炉１６が気密に閉塞される。該処理炉１６内では前記ウェーハ１９が加熱されると共に原料ガスが前記処理炉１６内に供給され、前記ウェーハ１９に処理がなされる。 When a predetermined number of wafers 19 are transferred to the boat 18, the boat 18 is loaded into the processing furnace 16 by the boat elevator 17, and the processing furnace 16 is airtightly closed by the seal cap 22. In the processing furnace 16, the wafer 19 is heated and a raw material gas is supplied into the processing furnace 16 to process the wafer 19.

該ウェーハ１９への処理が完了すると、該ウェーハ１９は上記した作動の逆の手順により、前記ボート１８から前記移載棚２６のカセット８に移載され、該カセット８は前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２により前記移載棚２６から前記カセットステージ９に移載され、図示しない外部搬送装置により前記筐体７の外部に搬出される。尚、前記炉口シャッタ２５は、前記ボート１８が降下状態の際に前記処理炉１６の炉口を塞ぎ、外気が該処理炉１６内に浸入するのを防止している。 When the processing on the wafer 19 is completed, the wafer 19 is transferred from the boat 18 to the cassette 8 of the transfer shelf 26 by the reverse procedure of the above-described operation, and the cassette 8 is transferred to the cassette elevator 11 and the cassette elevator 11. The cassette is transferred from the transfer shelf 26 to the cassette stage 9 by the cassette transfer robot 12 and is carried out of the casing 7 by an external transfer device (not shown). The furnace port shutter 25 closes the furnace port of the processing furnace 16 when the boat 18 is in the lowered state, and prevents outside air from entering the processing furnace 16.

前記カセットエレベータ１１、前記カセット搬送ロボット１２、移載エレベータ２３、ウェーハ移載機２４等の搬送動作は、搬送制御手段２７により制御される。 Transfer operations of the cassette elevator 11, the cassette transfer robot 12, the transfer elevator 23, the wafer transfer machine 24, and the like are controlled by a transfer control unit 27.

次に、図３により前記原料ガス貯蔵部２について説明する。 Next, the source gas storage unit 2 will be described with reference to FIG.

該原料ガス貯蔵部２は前記基板処理装置本体１に近接して設置される。 The source gas storage unit 2 is installed in the vicinity of the substrate processing apparatus main body 1.

前記原料ガス貯蔵部２の原料タンク収納体である筐体３１は気密構造となっており、該筐体３１内部には受台３２が設けられ、該受台３２に原料タンク３０が設置される。該原料タンク３０は、圧縮原料ガス或は液化した原料ガスを貯蔵し、前記受台３２は盆状の凹形状をしており、該受台３２の内部所要位置には漏液検知器３３が設けられている。 A housing 31 that is a raw material tank housing body of the raw material gas storage unit 2 has an airtight structure, and a receiving base 32 is provided inside the housing 31, and the raw material tank 30 is installed in the receiving base 32. . The raw material tank 30 stores a compressed raw material gas or a liquefied raw material gas, and the cradle 32 has a basin-like concave shape, and a leak detector 33 is provided at a required position inside the cradle 32. Is provided.

前記原料タンク３０には原料ガス配給管３４が接続され、該原料ガス配給管３４は前記基板処理装置本体１のガス給排部３５に接続され、前記原料ガス配給管３４には開閉弁４０が設けられている。 A raw material gas distribution pipe 34 is connected to the raw material tank 30, the raw material gas distribution pipe 34 is connected to a gas supply / discharge section 35 of the substrate processing apparatus main body 1, and an open / close valve 40 is connected to the raw material gas distribution pipe 34. Is provided.

前記筐体３１の内部には消火ガス供給手段である消火ガス供給ライン３６が設けられ、該消火ガス供給ライン３６の消火ガス供給管３７は前記筐体３１内部の所要位置に開口している。又、該筐体３１は排気ライン３８を介して図示しない排気装置に接続され、前記排気ライン３８には排気流量を調整する為の流量調整弁、例えばダンパ３９が設けられている。 A fire extinguishing gas supply line 36 serving as a fire extinguishing gas supply means is provided inside the casing 31, and a fire extinguishing gas supply pipe 37 of the fire extinguishing gas supply line 36 is opened at a required position inside the casing 31. The casing 31 is connected to an exhaust device (not shown) via an exhaust line 38, and the exhaust line 38 is provided with a flow rate adjusting valve, for example, a damper 39 for adjusting the exhaust flow rate.

前記消火ガス供給ライン３６はレギュレータ（圧力調整器）４１を介して前記筐体３１外部の消火ガス源（図示せず）に連通している。該消火ガス源は、原料ガスと反応しないガス、例えば窒素ガス等の不活性ガスを供給する。 The fire extinguishing gas supply line 36 communicates with a fire extinguishing gas source (not shown) outside the housing 31 via a regulator (pressure regulator) 41. The fire extinguishing gas source supplies a gas that does not react with the raw material gas, for example, an inert gas such as nitrogen gas.

前記消火ガス供給管３７にはガス流量計４２、主開閉弁４３が設けられ、又前記ガス流量計４２の上流側、前記主開閉弁４３の下流側に連通するバイパス管４４設けられ、該バイパス管４４には副開閉弁４５が設けられている。 The fire extinguishing gas supply pipe 37 is provided with a gas flow meter 42 and a main opening / closing valve 43, and a bypass pipe 44 communicating with the upstream side of the gas flow meter 42 and the downstream side of the main opening / closing valve 43 is provided. The tube 44 is provided with a sub open / close valve 45.

前記筐体３１内部の適宜な位置、例えば該筐体３１の天井面にガス漏洩検知器４６、赤外線センサ４７、煙検知器４８、温度センサ４９、圧力計５１が設けられている。前記漏液検知器３３及び前記ガス漏洩検知器４６、赤外線センサ４７、煙検知器４８、温度センサ４９、圧力計５１の検知結果はそれぞれ原料ガス貯蔵制御部５２に送出され、該原料ガス貯蔵制御部５２は検知結果を基に前記レギュレータ４１、前記ガス流量計４２の制御、或は前記主開閉弁４３、前記副開閉弁４５の開閉を制御する。 A gas leak detector 46, an infrared sensor 47, a smoke detector 48, a temperature sensor 49, and a pressure gauge 51 are provided at appropriate positions inside the casing 31, for example, on the ceiling surface of the casing 31. The detection results of the leak detector 33, the gas leak detector 46, the infrared sensor 47, the smoke detector 48, the temperature sensor 49, and the pressure gauge 51 are sent to the source gas storage control unit 52, and the source gas storage control is performed. The unit 52 controls the regulator 41 and the gas flow meter 42 based on the detection result, or controls the opening and closing of the main on-off valve 43 and the auxiliary on-off valve 45.

尚、前記消火ガス供給ライン３６は前記消火ガス供給管３７が前記筐体３１に開口していればよく、前記ガス流量計４２、前記主開閉弁４３、前記バイパス管４４、前記副開閉弁４５等は前記筐体３１の外部に設けてもよい。又、前記漏液検知器３３及び前記ガス漏洩検知器４６、赤外線センサ４７、煙検知器４８、温度センサ４９等の発火、爆発検知手段としては、検知するガスの種類に応じて適宜選択され、少なくとも１つが設けられていればよい。 The fire-extinguishing gas supply line 36 is only required to have the fire-extinguishing gas supply pipe 37 open to the housing 31, and the gas flow meter 42, the main on-off valve 43, the bypass pipe 44, and the auxiliary on-off valve 45. Etc. may be provided outside the casing 31. Further, the ignition and explosion detection means of the leak detector 33 and the gas leak detector 46, the infrared sensor 47, the smoke detector 48, the temperature sensor 49, etc. are appropriately selected according to the type of gas to be detected. It is sufficient that at least one is provided.

定常状態では、前記主開閉弁４３が開とされ、前記消火ガス供給ライン３６から不活性ガスが常時供給され、供給量は前記レギュレータ４１と前記ガス流量計４２によって供給量が調整され、又前記ダンパ３９の排気量の調整によって前記筐体３１の内部の圧力が調整され、前記圧力計５１によって検出される圧力がゲージ圧で１ｋＰａ以下、即ち負圧となる様に調整される。 In the steady state, the main on-off valve 43 is opened, the inert gas is constantly supplied from the fire extinguishing gas supply line 36, the supply amount is adjusted by the regulator 41 and the gas flow meter 42, and the The pressure inside the casing 31 is adjusted by adjusting the exhaust amount of the damper 39, and the pressure detected by the pressure gauge 51 is adjusted to be 1 kPa or less, that is, a negative pressure as a gauge pressure.

従って、前記筐体３１の内部は原料ガスが非反応状態の減圧雰囲気とされ、原料ガスが漏洩した場合にも発火、爆発が抑制される様にし、又減圧雰囲気とすることで漏洩したガスが前記筐体３１の外部に漏れない様になっている。 Therefore, the inside of the casing 31 is a reduced pressure atmosphere in which the source gas is in a non-reactive state, and even if the source gas leaks, the ignition and explosion are suppressed, and the leaked gas is prevented by setting the reduced pressure atmosphere. The casing 31 does not leak outside.

原料ガスが漏出し、発火、爆発した場合は、前記ガス漏洩検知器４６がガス漏れを検知し、前記赤外線センサ４７が炎から発せられる赤外線を検知し、前記煙検知器４８が発火時の煙を検知し、前記温度センサ４９は発火による温度上昇を検知し、発火、爆発が起ったことを検知し、検知結果は前記原料ガス貯蔵制御部５２に送出される。該原料ガス貯蔵制御部５２は、前記ガス漏洩検知器４６、前記赤外線センサ４７、前記煙検知器４８、前記温度センサ４９の内少なくとも１つから検知信号が送出された場合、発火、爆発が起ったと判断してブザーを鳴らし、警告灯を点灯する等して発火、爆発の発生を告知すると共に前記副開閉弁４５、前記ダンパ３９を全開にして大量の不活性ガスを供給して消火する。 When the raw material gas leaks, ignites or explodes, the gas leak detector 46 detects the gas leak, the infrared sensor 47 detects the infrared rays emitted from the flame, and the smoke detector 48 detects the smoke at the time of ignition. The temperature sensor 49 detects an increase in temperature due to ignition, detects that an ignition or explosion has occurred, and the detection result is sent to the source gas storage control unit 52. The source gas storage control unit 52 ignites or explodes when a detection signal is sent from at least one of the gas leak detector 46, the infrared sensor 47, the smoke detector 48, and the temperature sensor 49. A buzzer is sounded, a warning light is turned on to notify the occurrence of ignition or explosion, and the auxiliary on-off valve 45 and the damper 39 are fully opened to supply a large amount of inert gas to extinguish the fire. .

前記筐体３１は密閉構造であり、該筐体３１内を大量の不活性ガスで充満することで、迅速な消火が可能であると共に該筐体３１外部に延焼することが防止される。 The casing 31 has a hermetically sealed structure, and by filling the casing 31 with a large amount of inert gas, it is possible to quickly extinguish the fire and prevent it from spreading outside the casing 31.

次に、本発明の対象となる原料ガス、例えばＴＭＡを用いてＡｌ2 Ｏ3 膜をＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃｌａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜する基板処理装置について説明する。 Next, a substrate processing apparatus for forming an Al2 O3 film by an ALD (Atomic Layer Deposition) method using a source gas, for example, TMA, which is an object of the present invention will be described.

この様なＡｌ2 Ｏ3 膜を成膜する基板処理装置としては、複数枚の基板を多層に保持して成膜処理する縦型バッチ式装置が提案されている。 As a substrate processing apparatus for forming such an Al2 O3 film, there has been proposed a vertical batch type apparatus for forming a film while holding a plurality of substrates in multiple layers.

図４は、基板処理装置の縦型基板処理炉５５の概略縦断面図であり、図５は該縦型基板処理炉５５の概略縦断面図であり、図６は該縦型基板処理炉５５の概略横断面図であり、図７は該縦型基板処理炉５５の合流タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図７（Ａ）は概略図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ部の部分拡大図であり、図８は分離タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図８（Ａ）は概略図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＢ部の部分拡大図である。 4 is a schematic longitudinal sectional view of the vertical substrate processing furnace 55 of the substrate processing apparatus, FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of the vertical substrate processing furnace 55, and FIG. 6 is the vertical substrate processing furnace 55. 7 is an explanatory view of a merging type gas supply nozzle of the vertical substrate processing furnace 55, FIG. 7 (A) is a schematic view, and FIG. 7 (B) is FIG. 7 (A). 8) is a partially enlarged view of part A, FIG. 8 is an explanatory view of a separation type gas supply nozzle, FIG. 8 (A) is a schematic view, and FIG. 8 (B) is B in FIG. 8 (A). It is the elements on larger scale of a part.

加熱手段であるヒータ５６の内側に、被処理基板であるウェーハ１９を処理する反応容器として反応管５７が設けられ、該反応管５７の下端には、例えばステンレス等よりなるマニホールド５８が同心に、又シール部材５９例えばＯリングを介して気密に設けられている。前記マニホールド５８の下端開口は蓋体であるシールキャップ２２により例えばＯリング６１を介して気密に閉塞される様になっており、前記ヒータ５６、前記反応管５７、前記マニホールド５８、前記シールキャップ２２等により前記縦型基盤処理炉５５が形成され、前記反応管５７、前記マニホールド５８、前記シールキャップ２２により処理室６２が画成される。前記反応管５７は前記マニホールド５８を介してヒータベース６３に支持される。 A reaction tube 57 is provided inside the heater 56 as a heating means as a reaction vessel for processing the wafer 19 as a substrate to be processed. A manifold 58 made of, for example, stainless steel is concentrically formed at the lower end of the reaction tube 57. Further, it is airtightly provided through a seal member 59, for example, an O-ring. The lower end opening of the manifold 58 is hermetically closed by, for example, an O-ring 61 by a seal cap 22 that is a lid, and the heater 56, the reaction tube 57, the manifold 58, and the seal cap 22 are sealed. Thus, the vertical substrate processing furnace 55 is formed, and the processing chamber 62 is defined by the reaction tube 57, the manifold 58, and the seal cap 22. The reaction tube 57 is supported by the heater base 63 through the manifold 58.

前記シールキャップ２２には石英キャップ６４を介して基板保持具であるボート１８が立設され、前記石英キャップ６４は前記ボート１８の保持体となっている。該ボート１８にはバッチ処理される複数のウェーハ１９が水平姿勢で軸心方向に多段に保持される。前記ヒータ５６は前記反応管５７に装入されたウェーハ１９を所定の温度に加熱する。 A boat 18 as a substrate holder is erected on the seal cap 22 via a quartz cap 64, and the quartz cap 64 serves as a holding body of the boat 18. The boat 18 holds a plurality of batch-processed wafers 19 in a horizontal posture in multiple stages in the axial direction. The heater 56 heats the wafer 19 loaded in the reaction tube 57 to a predetermined temperature.

前記反応管５７へは複数種類、ここでは３種類のガスを供給する３本のガス供給管６５，６６，６７が設けられている。該ガス供給管６５，６６，６７は、前記マニホールド５８の下部を気密に貫通して設けられており、前記ガス供給管６５と前記ガス供給管６６とは前記反応管５７内で一本の多孔ノズル６８に合流し、二本の前記ガス供給管６５，６６と多孔ノズル６８で、後述する合流タイプガス供給ノズル６９を形成している。前記ガス供給管６７は独立して別の多孔ノズル７１に連通し、一本の前記ガス供給管６７と多孔ノズル７１で、後述する分離タイプガス供給ノズル７２を形成している。前記反応管５７内には、前記合流タイプガス供給ノズル６９と、分離タイプガス供給ノズル７２の２本のガス供給ノズルが設けられている。 Three gas supply pipes 65, 66, and 67 for supplying a plurality of types of gas, here three types of gas, are provided to the reaction tube 57. The gas supply pipes 65, 66, and 67 are provided so as to penetrate the lower portion of the manifold 58 in an airtight manner, and the gas supply pipe 65 and the gas supply pipe 66 are formed in a single hole in the reaction tube 57. A merged gas supply nozzle 69 described later is formed by the two gas supply pipes 65, 66 and the multi-hole nozzle 68. The gas supply pipe 67 communicates with another porous nozzle 71 independently, and the single gas supply pipe 67 and the porous nozzle 71 form a separation type gas supply nozzle 72 described later. In the reaction tube 57, two gas supply nozzles, that is, the merge type gas supply nozzle 69 and the separation type gas supply nozzle 72 are provided.

前記合流タイプガス供給ノズル６９は、前記反応管５７内で前記ガス供給管６６から供給されるＴＭＡの分解温度以上の領域にその上部が延在している。又、前記ガス供給管６６の、前記反応管５７内で前記ガス供給管６５と合流している部分は、ＴＭＡの分解温度未満の領域であり、前記ウェーハ１９及び該ウェーハ１９付近の温度よりも低い温度の領域である。 The upper part of the merging type gas supply nozzle 69 extends in a region above the decomposition temperature of TMA supplied from the gas supply pipe 66 in the reaction pipe 57. Further, the portion of the gas supply pipe 66 that joins the gas supply pipe 65 in the reaction pipe 57 is an area below the decomposition temperature of TMA, which is higher than the temperature of the wafer 19 and the vicinity of the wafer 19. It is a low temperature region.

ここでは、第１のガス供給管６５からは、流量制御手段である第１のマスフローコントローラ７３及び開閉弁である第１のバルブ７４を介し、前記合流タイプガス供給ノズル６９を通して、前記反応管５７に反応ガス（Ｏ3 ）が供給され、第２のガス供給管６６からは、流量制御手段である第２のマスフローコントローラ７５、開閉弁である第２のバルブ７６、ＴＭＡ容器３０、及び開閉弁である第３のバルブ７７、前記合流タイプガス供給ノズル６９を介して前記反応管５７に反応ガス（ＴＭＡ）が供給される。前記ＴＭＡ容器３０から前記マニホールド５８迄の前記ガス供給管６６には、ヒータ７８が設けられ、前記ガス供給管６６を５０〜６０℃に保っている。 Here, from the first gas supply pipe 65, the reaction pipe 57 is passed through the merging type gas supply nozzle 69 through the first mass flow controller 73 which is a flow rate control means and the first valve 74 which is an on-off valve. The second gas supply pipe 66 is supplied with a second mass flow controller 75 which is a flow rate control means, a second valve 76 which is an on-off valve, a TMA container 30, and an on-off valve. A reaction gas (TMA) is supplied to the reaction tube 57 through a third valve 77 and the combined gas supply nozzle 69. A heater 78 is provided in the gas supply pipe 66 from the TMA container 30 to the manifold 58, and the gas supply pipe 66 is maintained at 50 to 60 ° C.

第３のガス供給管６７からは、流量制御手段である第３のマスフローコントローラ７９、開閉弁である第５のバルブ８１、ＴＥＭＡＨ容器８２、及び開閉弁である第６のバルブ９１を介し、前記分離タイプガス供給ノズル７２を通して、前記反応管５７に反応ガス（テトラキス（Ｎ−エチル−Ｎ−メチルアミノ）ハフニウム：ＴＥＭＡＨ）が供給される。前記ＴＥＭＡＨ容器８２から前記マニホールド５８迄の前記ガス供給管６７には、ヒータ８３が設けられ、前記ガス供給管６７を１３０℃に保っている。 From the third gas supply pipe 67, the third mass flow controller 79 which is a flow control means, a fifth valve 81 which is an on-off valve, a TEMAH container 82, and a sixth valve 91 which is an on-off valve, A reaction gas (tetrakis (N-ethyl-N-methylamino) hafnium: TEMAH) is supplied to the reaction tube 57 through the separation type gas supply nozzle 72. A heater 83 is provided in the gas supply pipe 67 from the TEMAH container 82 to the manifold 58, and the gas supply pipe 67 is maintained at 130 ° C.

前記ガス供給管６６には、窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガスライン８４が開閉バルブ８５を介して前記第３のバルブ７７の下流側に接続されている。又、前記ガス供給管６５には、不活性ガスライン８６が開閉バルブ８７を介して前記第１のバルブ７４の下流側に接続されている。前記ガス供給管６７には、窒素ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガスライン８８が開閉バルブ８９を介して前記第６のバルブ９１の下流側に接続されている。 An inert gas line 84 for supplying an inert gas such as nitrogen gas is connected to the gas supply pipe 66 on the downstream side of the third valve 77 through an open / close valve 85. In addition, an inert gas line 86 is connected to the gas supply pipe 65 on the downstream side of the first valve 74 via an open / close valve 87. An inert gas line 88 that supplies an inert gas such as nitrogen gas is connected to the gas supply pipe 67 on the downstream side of the sixth valve 91 via an open / close valve 89.

前記反応管５７はガス排気管９２により第４のバルブ９３を介して排気手段である真空ポンプ９４に接続され、真空排気される様になっている。尚、該第４のバルブ９３は弁を開閉して前記反応管５７内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている圧力調整弁である。 The reaction tube 57 is connected to a vacuum pump 94, which is an exhaust means, through a fourth valve 93 by a gas exhaust tube 92, and is evacuated. The fourth valve 93 is a pressure adjusting valve that can open and close the valve to stop evacuation and evacuation in the reaction tube 57, and further adjust the valve opening to adjust the pressure.

前記合流タイプガス供給ノズル６９と前記分離タイプガス供給ノズル７２が、前記反応管５７の下部より上部に亘り前記ウェーハ１９の保持方向に沿って延出している。前記合流タイプガス供給ノズル６９の多孔ノズル６８には複数のガスを供給する供給孔であるガス供給孔９５が設けられており、前記分離タイプガス供給ノズル７２の多孔ノズル７１にも同じくガスを供給する供給孔であるガス供給孔９６が設けられている。 The confluence type gas supply nozzle 69 and the separation type gas supply nozzle 72 extend from the lower part of the reaction tube 57 to the upper part along the holding direction of the wafer 19. The multi-hole nozzle 68 of the merging type gas supply nozzle 69 is provided with gas supply holes 95 which are supply holes for supplying a plurality of gases, and the gas is also supplied to the multi-hole nozzle 71 of the separation type gas supply nozzle 72. A gas supply hole 96 is provided as a supply hole.

前記反応管５７内の中央部には所定数枚のウェーハ１９を保持するボート１８が前記石英キャップ６４を介してボートエレベータ１７（図２参照）により支持され、該ボート１８は前記ボートエレベータ１７により反応管５７に装入、引出しされる様になっている。又、処理の均一性を向上する為に前記ボート１８を回転する為の回転手段であるボート回転機構９７が前記昇降アーム２１に設けられ、前記ボート回転機構９７により前記ボート１８が回転される様になっている。 A boat 18 holding a predetermined number of wafers 19 is supported by a boat elevator 17 (see FIG. 2) through the quartz cap 64 in the center of the reaction tube 57, and the boat 18 is supported by the boat elevator 17. The reaction tube 57 is charged and withdrawn. Further, in order to improve the uniformity of processing, a boat rotating mechanism 97 that is a rotating means for rotating the boat 18 is provided in the lift arm 21 so that the boat 18 is rotated by the boat rotating mechanism 97. It has become.

制御手段であるコントローラ９８は、前記第１、第２、第３のマスフローコントローラ７３，７５，７９、第１〜第６のバルブ７４，７６，７７，９３，８１，９１、開閉バルブ８５，８７，８９、ヒータ５６、真空ポンプ９４、ボート回転機構９７、ボートエレベータ１７に接続されており、前記第１、第２、第３のマスフローコントローラ７３，７５，７９の流量調整、前記第１、第２、第３のバルブ７４，７６，７７、第５、第６のバルブ８１，９１、開閉バルブ８５，８７，８９の開閉動作、前記第４のバルブ９３の開閉及び圧力調整動作、前記ヒータ５６の温度調節、前記真空ポンプ９４の起動・停止、前記ボート回転機構９７の回転速度調節、前記ボートエレベータ１７の昇降動作制御が行われる。 The controller 98 which is a control means includes the first, second and third mass flow controllers 73, 75, 79, first to sixth valves 74, 76, 77, 93, 81, 91, and open / close valves 85, 87. 89, heater 56, vacuum pump 94, boat rotation mechanism 97, and boat elevator 17 are connected to the first, second, and third mass flow controllers 73, 75, and 79, and the first, second, 2, opening and closing operation of the third valve 74, 76, 77, fifth and sixth valves 81, 91, opening and closing valves 85, 87, 89, opening and closing of the fourth valve 93 and pressure adjusting operation, the heater 56 Are adjusted, the vacuum pump 94 is started and stopped, the rotation speed of the boat rotating mechanism 97 is adjusted, and the lifting operation of the boat elevator 17 is controlled.

次に、ＴＭＡ及びＯ3 ガスを用いてＡｌ2 Ｏ3 膜を成膜する場合とＴＥＭＡＨ及びＯ3 ガスを用いてＨｆＯ2 膜を成膜する場合とを説明する。 Next, a case where an Al2 O3 film is formed using TMA and O3 gas and a case where an HfO2 film is formed using TEMAH and O3 gas will be described.

先ずＡｌ2 Ｏ3 膜を成膜する手順を説明する。 First, a procedure for forming an Al2 O3 film will be described.

成膜しようとするウェーハ１９を前記ボート１８に装填し、前記反応管５７に装入する。装入後、次の３つのステップを順次実行する。 A wafer 19 to be deposited is loaded into the boat 18 and loaded into the reaction tube 57. After charging, the following three steps are executed sequentially.

［ステップ１］
ステップ１では、Ｏ3 ガスを流す。先ず前記第１のバルブ７４、及び前記第４のバルブ９３を共に開けて、前記ガス供給管６５から前記第１のマスフローコントローラ７３により流量調整されたＯ3 ガスを前記合流タイプガス供給ノズル６９のガス供給孔９５から前記反応管５７に供給しつつ前記ガス排気管９２から排気する。Ｏ3 ガスを流す時は、前記第４のバルブ９３を適正に調節して前記反応管５７内圧力を１０〜１００Ｐａとする。前記第１のマスフローコントローラ７３で制御するＯ3 ガスの供給流量は１０００〜１００００ｓｃｃｍである。Ｏ3 ガスに前記ウェーハ１９を晒す時間は２〜１２０秒間である。この時の前記ヒータ５６温度は前記ウェーハ１９の温度が７７〜４５０℃になる様設定してある。 [Step 1]
In step 1, O3 gas is flowed. First, both the first valve 74 and the fourth valve 93 are opened, and the O 3 gas whose flow rate is adjusted by the first mass flow controller 73 from the gas supply pipe 65 is supplied to the gas of the merging type gas supply nozzle 69. The gas exhaust pipe 92 is exhausted while being supplied to the reaction pipe 57 from the supply hole 95. When the O3 gas is allowed to flow, the pressure in the reaction tube 57 is adjusted to 10 to 100 Pa by adjusting the fourth valve 93 appropriately. The supply flow rate of O3 gas controlled by the first mass flow controller 73 is 1000 to 10000 sccm. The time for exposing the wafer 19 to O3 gas is 2 to 120 seconds. The temperature of the heater 56 at this time is set so that the temperature of the wafer 19 is 77 to 450 ° C.

同時に、前記ガス供給管６６の途中につながっている前記不活性ガスライン８４及び前記ガス供給管６７の途中につながっている前記不活性ガスライン８８から、前記開閉バルブ８５、８９を開けて不活性ガスを流すと、ＴＭＡ側及びＴＥＭＡＨ側にＯ3 ガスが回込むことを防ぐことができる。 At the same time, the on-off valves 85 and 89 are opened from the inert gas line 84 connected in the middle of the gas supply pipe 66 and the inert gas line 88 connected in the middle of the gas supply pipe 67 to be inactive. By flowing the gas, it is possible to prevent the O3 gas from flowing into the TMA side and the TEMAH side.

この時、前記反応管５７内に流しているガスは、Ｏ3 とＮ2 、Ａｒ等の不活性ガスのみであり、ＴＭＡ及びＴＥＭＡＨは存在しない。従って、Ｏ3 は気相反応を起こすことはなく、前記ウェーハ１９上の下地膜と表面反応する。 At this time, the gases flowing in the reaction tube 57 are only inert gases such as O3, N2 and Ar, and TMA and TEMAH do not exist. Therefore, O3 does not cause a gas phase reaction, but reacts with the underlying film on the wafer 19.

［ステップ２］
ステップ２では、前記第１のバルブ７４を閉めて、Ｏ3 ガスの供給を止める。又、前記第４のバルブ９３は開いたままにし前記真空ポンプ９４により、前記反応管５７を２０Ｐａ以下に排気し、残留Ｏ3 ガスを該反応管５７から排除する。又、この時には、Ｎ2 等の不活性ガスを前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６、前記ガス供給管６７からそれぞれ前記反応管５７に供給すると、残留Ｏ3 ガスを排除する効果が更に高まる。 [Step 2]
In step 2, the first valve 74 is closed to stop the supply of O3 gas. Further, the fourth valve 93 is kept open, and the reaction tube 57 is evacuated to 20 Pa or less by the vacuum pump 94 to remove residual O3 gas from the reaction tube 57. At this time, if an inert gas such as N2 is supplied from the gas supply pipe 65, the gas supply pipe 66, and the gas supply pipe 67 to the reaction pipe 57, the effect of eliminating residual O3 gas is further enhanced.

［ステップ３］
ステップ３では、ＴＭＡガスを流す。ＴＭＡは常温で液体であり、前記反応管５７に供給するには、加熱して気化させてから供給する方法、キャリアガスと呼ばれる窒素や希ガスなどの不活性ガスを前記ＴＭＡ容器３０の中に通し、気化している分をそのキャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する方法等があるが、例として後者のケースで説明する。 [Step 3]
In step 3, TMA gas is flowed. TMA is a liquid at normal temperature, and in order to supply it to the reaction tube 57, a method of supplying it after heating and vaporizing, an inert gas such as nitrogen or a rare gas called a carrier gas is introduced into the TMA container 30. There is a method of supplying the vaporized component together with the carrier gas to the reaction tube 57, and the latter case will be described as an example.

前記第２のバルブ７６、前記第３のバルブ７７、及び前記第４のバルブ９３を共に開けて、前記ガス供給管６６から第２のマスフローコントローラ７５により流量調節されたキャリアガスが前記ＴＭＡ容器３０の中を通り、ＴＭＡとキャリアガスの混合ガスとして、前記合流タイプガス供給ノズル６９のガス供給孔９５から前記反応管５７に供給しつつ前記ガス排気管９２から排気する。 The second valve 76, the third valve 77, and the fourth valve 93 are both opened, and the carrier gas whose flow rate is adjusted by the second mass flow controller 75 from the gas supply pipe 66 is the TMA container 30. The gas exhaust pipe 92 is exhausted while being supplied from the gas supply hole 95 of the merged type gas supply nozzle 69 to the reaction pipe 57 as a mixed gas of TMA and carrier gas.

ＴＭＡガスを流す時は、前記第４のバルブ９３を適正に調整して前記反応管５７内圧力を１０〜９００Ｐａとする。前記第２のマスフローコントローラ７５で制御するキャリアガスの供給流量は１００００ｓｃｃｍ以下である。ＴＭＡガスを供給する為の時間は１〜４秒に設定する。その後更に前記ウェーハ１９に吸着させる為上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を０〜４秒に設定しても良い。この時の前記ウェーハ１９温度はＯ3 ガスの供給時と同じく、７７〜４５０℃である。ＴＭＡガスの供給により、下地膜上のＯ3 とＴＭＡとが表面反応して、前記ウェーハ１９上にＡｌ2 Ｏ3 膜が成膜される。 When flowing TMA gas, the pressure in the reaction tube 57 is adjusted to 10 to 900 Pa by adjusting the fourth valve 93 appropriately. The supply flow rate of the carrier gas controlled by the second mass flow controller 75 is 10,000 sccm or less. The time for supplying the TMA gas is set to 1 to 4 seconds. Thereafter, the time for exposure to the increased pressure atmosphere for adsorption onto the wafer 19 may be set to 0 to 4 seconds. At this time, the temperature of the wafer 19 is 77 to 450 ° C. as in the case of supplying the O 3 gas. By supplying the TMA gas, O3 and TMA on the base film react with each other to form an Al2 O3 film on the wafer 19.

同時に、前記不活性ガスライン８６、及び前記不活性ガスライン８８から、前記開閉バルブ８７，８９を開けて不活性ガスを流すと、Ｏ3 側及びＴＥＭＡＨ側にＴＭＡガスが回込むことを防ぐことができる。 At the same time, if the inert gas is flowed from the inert gas line 86 and the inert gas line 88 by opening the on-off valves 87 and 89, it is possible to prevent the TMA gas from flowing into the O3 side and the TEMAH side. it can.

成膜後、前記第３のバルブ７７を閉じ、前記第４のバルブ９３を開けて前記反応管５７を真空排気し、残留するＴＭＡの成膜に寄与した後の残留ガスを排気する。又、この時にはＮ2 等の不活性ガスを、前記不活性ガスライン８６，８４，８８から前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６及び、前記ガス供給管６７を介してそれぞれ前記反応管５７に供給すると、更にＴＭＡの成膜に寄与した後の残留ガスの排除効果が高まる。 After the film formation, the third valve 77 is closed, the fourth valve 93 is opened, and the reaction tube 57 is evacuated to exhaust the residual gas after contributing to the remaining TMA film formation. At this time, an inert gas such as N2 is supplied from the inert gas lines 86, 84, 88 to the reaction tube 57 through the gas supply pipe 65, the gas supply pipe 66, and the gas supply pipe 67, respectively. When supplied, the effect of eliminating residual gas after contributing to the film formation of TMA is further enhanced.

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返すことにより前記ウェーハ１９上に所定膜厚のＡｌ2 Ｏ3 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 an Al2 O3 film having a predetermined thickness on the wafer 19.

［ステップ２］で前記反応管５７内を排気してＯ3 ガスを除去してからＴＭＡガスを流すので、両者は前記ウェーハ１９に向かう途中で反応しない。供給されたＴＭＡガスは、該ウェーハ１９に吸着しているＯ3 とのみ有効に反応させることができる。 In [Step 2], the inside of the reaction tube 57 is evacuated to remove the O3 gas and then the TMA gas is flown, so that they do not react on the way to the wafer 19. The supplied TMA gas can effectively react only with O3 adsorbed on the wafer 19.

次にＨｆＯ2 膜を成膜する手順を説明する。 Next, the procedure for forming the HfO2 film will be described.

［ステップ４］
ステップ４では、Ａｌ2 Ｏ3 膜の成膜と同じくＯ3 ガスを流す。先ず前記第１のバルブ７４、前記第４のバルブ９３を共に開けて、前記ガス供給管６５から第１のマスフローコントローラ７３により流量調整されたＯ3 ガスを前記合流タイプガス供給ノズル６９のガス供給孔９５から前記反応管５７に供給しつつ前記ガス排気管９２から排気する。 [Step 4]
In step 4, O3 gas is flowed in the same manner as the formation of the Al2 O3 film. First, both the first valve 74 and the fourth valve 93 are opened, and the O3 gas whose flow rate is adjusted by the first mass flow controller 73 from the gas supply pipe 65 is supplied to the gas supply hole of the merge type gas supply nozzle 69. The gas exhaust pipe 92 is exhausted while being supplied from 95 to the reaction pipe 57.

Ｏ3 ガスを流す時は、前記第４のバルブ９３を適正に調節して前記反応管５７内圧力を１０〜１００Ｐａとする。前記第１のマスフローコントローラ７３で制御するＯ3 ガスの供給流量は１０００〜１００００ｓｃｃｍである。Ｏ3 ガスに前記ウェーハ１９を晒す時間は２〜１２０秒間である。この時のヒータ５６温度は前記ウェーハ１９の温度が７７〜４５０℃になる様設定してある。 When flowing O3 gas, the pressure in the reaction tube 57 is adjusted to 10 to 100 Pa by adjusting the fourth valve 93 appropriately. The supply flow rate of O3 gas controlled by the first mass flow controller 73 is 1000 to 10000 sccm. The time for exposing the wafer 19 to O3 gas is 2 to 120 seconds. The temperature of the heater 56 at this time is set so that the temperature of the wafer 19 is 77 to 450 ° C.

同時に、前記不活性ガスライン８８及び、前記不活性ガスライン８４から、前記開閉バルブ８９，８５を開けて不活性ガスを流すと、ＴＥＭＡＨ側及びＴＭＡ側にＯ3 ガスが回込むことを防ぐことができる。 At the same time, when the opening and closing valves 89 and 85 are opened from the inert gas line 88 and the inert gas line 84 to allow the inert gas to flow, O3 gas is prevented from flowing into the TEMAH side and the TMA side. it can.

この時、前記反応管５７内に流しているガスは、Ｏ3 とＮ2 、Ａｒ等の不活性ガスのみであり、ＴＥＭＡＨ及びＴＭＡは存在しない。従って、Ｏ3 は気相反応を起こすことはなく、前記ウェーハ１９上の下地膜と表面反応する。 At this time, the gases flowing in the reaction tube 57 are only inert gases such as O3, N2, and Ar, and there is no TEMAH or TMA. Therefore, O3 does not cause a gas phase reaction, but reacts with the underlying film on the wafer 19.

［ステップ５］
ステップ５では、前記第１のバルブ７４を閉めて、Ｏ3 ガスの供給を止める。又、前記第４のバルブ９３は開いたままにし前記真空ポンプ９４により、前記反応管５７を２０Ｐａ以下に排気し、残留Ｏ3 ガスを前記反応管５７から排除する。又、この時には、Ｎ2 等の不活性ガスを、不活性ガスライン８６，８４，８８から前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６、前記ガス供給管６７を介してそれぞれ前記反応管５７に供給すると、残留Ｏ3 ガスを排除する効果が更に高まる。 [Step 5]
In step 5, the first valve 74 is closed to stop the supply of O3 gas. Further, the fourth valve 93 is kept open, and the reaction tube 57 is evacuated to 20 Pa or less by the vacuum pump 94, and residual O3 gas is removed from the reaction tube 57. At this time, an inert gas such as N2 is supplied from the inert gas lines 86, 84, 88 to the reaction tube 57 through the gas supply pipe 65, the gas supply pipe 66, and the gas supply pipe 67, respectively. Then, the effect of eliminating residual O3 gas is further enhanced.

［ステップ６］
ステップ６では、ＴＥＭＡＨガスを流す。ＴＥＭＡＨはＴＭＡと同じく常温で液体である為、前記反応管５７に供給するには加熱して気化させてから供給する方法や、キャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する方法がある。 [Step 6]
In step 6, TEMAH gas is flowed. Since TEMAH is a liquid at room temperature like TMA, there are a method of supplying the reaction tube 57 after heating and vaporizing, and a method of supplying the reaction tube 57 together with a carrier gas.

図９ではＴＭＡと同じくキャリアガスと呼ばれる窒素や希ガス等の不活性ガスを前記ＴＥＭＡＨ容器８２の中に通し、気化している分をそのキャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する構成が示されているが、図９に示される気化器ユニット１００を用いてＴＥＭＡＨの供給方法を説明する。例として該気化器ユニット１００を用い、ＴＥＭＡＨを加熱して気化させ、キャリアガスと共に前記反応管５７へと供給する方法で説明する。 FIG. 9 shows a configuration in which an inert gas such as nitrogen or a rare gas called a carrier gas is passed through the TEMAH vessel 82 and the vaporized portion is supplied to the reaction tube 57 together with the carrier gas. However, a method for supplying TEMAH will be described using the vaporizer unit 100 shown in FIG. As an example, a description will be given of a method in which the vaporizer unit 100 is used to heat and vaporize TEMAH and supply it to the reaction tube 57 together with a carrier gas.

先ず、キャリアガス供給管１０１に設けられたバルブ１０２、バルブ１０３を開け、マスフローコントローラ１０４により流量調整をする。 First, the valve 102 and the valve 103 provided in the carrier gas supply pipe 101 are opened, and the flow rate is adjusted by the mass flow controller 104.

次に、ＴＥＭＡＨ供給管１０５に設けられたバルブ１０６、バルブ１０７、バルブ１０８を開け、液体流量計１０９と前記気化器ユニット１００内にあるコントロールバルブ１１１により流量を調整する。次に前記反応管５７へ導入する時にバルブ１１２を閉め、前記バルブ１０３を開けて、ＴＥＭＡＨガスとキャリアガスの混合ガスを前記分離タイプガス供給ノズル７２より供給する。 Next, the valve 106, the valve 107 and the valve 108 provided in the TEMAH supply pipe 105 are opened, and the flow rate is adjusted by the liquid flow meter 109 and the control valve 111 in the vaporizer unit 100. Next, when introducing into the reaction tube 57, the valve 112 is closed, the valve 103 is opened, and a mixed gas of TEMAH gas and carrier gas is supplied from the separation type gas supply nozzle 72.

ＴＥＭＡＨガスを流す時は、前記マスフローコントローラ１０４を適正に調整し、更に前記液体流量計１０９と前記気化器ユニット１００内にあるコントロールバルブ１１１により流量を調整し、前記反応管５７内圧を１０〜１００Ｐａとする。前記マスフローコントローラ１０４、液体流量計１０９の供給量はそれぞれ、１００〜１０００ｓｃｃｍ、０．０１〜０．２ｇ／ｍｉｎである。ＴＥＭＡＨガスを供給する為の時間は、１〜６００秒に設定しても良い。この時の前記ウェーハ１９温度はＯ3 ガスの供給時と同じく、１５０〜７８℃である。ＴＥＭＡＨガスの供給により、下地膜上のＯ3 とＴＥＭＡＨとが表面反応して、前記ウェーハ１９上にＨｆＯ2 膜が成膜される。 When flowing the TEMAH gas, the mass flow controller 104 is adjusted appropriately, the flow rate is further adjusted by the liquid flow meter 109 and the control valve 111 in the vaporizer unit 100, and the internal pressure of the reaction tube 57 is set to 10 to 100 Pa. And The supply amounts of the mass flow controller 104 and the liquid flow meter 109 are 100 to 1000 sccm and 0.01 to 0.2 g / min, respectively. The time for supplying the TEMAH gas may be set to 1 to 600 seconds. At this time, the temperature of the wafer 19 is 150 to 78 [deg.] C. as in the case of supplying the O3 gas. By supplying the TEMAH gas, O3 and TEMAH on the base film react with each other to form an HfO2 film on the wafer 19.

同時に、前記不活性ガスライン８６及び、前記不活性ガスライン８４から、前記開閉バルブ８７，８５を開けて不活性ガスを流すと、Ｏ3 側及びＴＭＡ側にＴＥＭＡＨガスが回込むことを防ぐことができる。 At the same time, when the inert gas is flowed from the inert gas line 86 and the inert gas line 84 by opening the on-off valves 87 and 85, it is possible to prevent the TEMAH gas from flowing into the O3 side and the TMA side. it can.

成膜後、前記バルブ９１を閉じ、前記第４のバルブ９３を開けて前記反応管５７を真空排気し、残留するＴＥＭＡＨの成膜に寄与した後の残留ガスを排気する。又、Ｎ2 等の不活性ガスを、不活性ガスライン８６，８４，８８から前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６、前記ガス供給管６７からそれぞれ前記反応管５７に供給すると、更にＴＥＭＡＨの成膜に寄与した後の残留ガスを前記反応管５７から排除する効果が高まる。 After film formation, the valve 91 is closed, the fourth valve 93 is opened, the reaction tube 57 is evacuated, and the residual gas after contributing to the film formation of the remaining TEMAH is exhausted. Further, when an inert gas such as N2 is supplied from the inert gas lines 86, 84, 88 to the gas supply pipe 65, the gas supply pipe 66, and the gas supply pipe 67, respectively, the reaction pipe 57 is further supplied. The effect of removing the residual gas after contributing to the film formation from the reaction tube 57 is enhanced.

上記ステップ４〜６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前記ウェーハ１９上に所定膜厚のＨｆＯ2 膜が成膜される。 The above steps 4 to 6 are defined as one cycle, and a HfO2 film having a predetermined thickness is formed on the wafer 19 by repeating this cycle a plurality of times.

［ステップ５］で前記反応管５７内を排気してＯ3 ガスを除去してからＴＥＭＡＨガスを流すので、両者は前記ウェーハ１９に向かう途中で反応しない。供給されたＴＥＭＡＨは、該ウェーハ１９に吸着しているＯ3 とのみ有効に反応させることができる。 In [Step 5], the inside of the reaction tube 57 is evacuated to remove the O3 gas, and then the TEMAH gas is flown, so that they do not react on the way to the wafer 19. The supplied TEMAH can effectively react only with O3 adsorbed on the wafer 19.

上述の様に、Ａｌ2 Ｏ3 膜の成膜の時は、前記ガス供給管６５及び前記ガス供給管６６を前記反応管５７内で合流させることにより、ＴＭＡとＯ3 を前記合流タイプガス供給ノズル６９内でも交互に吸着、反応させて堆積膜をＡｌ2 Ｏ3 とすることができ、ＴＭＡとＯ3 を別々のノズルで供給する場合にＴＭＡノズル内で異物発生源になる可能性があるＡｌ膜が生成するという問題をなくすことができる。Ａｌ2 Ｏ3 膜は、Ａｌ膜よりも密着性が良く、剥がれ難いので、異物発生源になり難い。 As described above, when the Al2 O3 film is formed, the gas supply pipe 65 and the gas supply pipe 66 are merged in the reaction tube 57, whereby TMA and O3 are combined in the merge type gas supply nozzle 69. However, by alternately adsorbing and reacting, the deposited film can be made of Al2 O3, and when TMA and O3 are supplied by separate nozzles, an Al film that can become a foreign matter generation source is generated in the TMA nozzle. The problem can be eliminated. Since the Al2 O3 film has better adhesion than the Al film and is difficult to peel off, it is unlikely to become a source of foreign matter.

又、ＨｆＯ2 膜の成膜の時は、前記ガス供給管６５及びガス供給管６６が前記反応管５７内で合流し一本の前記多孔ノズル６８に連通した形である合流タイプガス供給ノズル６９からＯ3 ガスを供給し、前記ガス供給管６７が単独で一本の前記多孔ノズル７１に連通している分離タイプガス供給ノズル７２からＴＥＭＡＨガスを供給することにより、ＴＥＭＡＨガスの供給時に合流タイプガス供給ノズルを使用した場合に必要となる逆流や入込みを防ぐ為の不活性ガスパージが回避でき、ＴＥＭＡＨガスの供給で合流タイプガスノズルを用いた場合問題となる、パージによるノズル内の圧力上昇を無くすことができる。又その圧力上昇に伴うＴＥＭＡＨの再液化によるパーティクル発生も防止可能となった。 When the HfO2 film is formed, the gas supply pipe 65 and the gas supply pipe 66 merge in the reaction pipe 57 and communicate with the single porous nozzle 68. Supplying O3 gas and supplying the TEMAH gas from the separation type gas supply nozzle 72 in which the gas supply pipe 67 alone communicates with the single porous nozzle 71, so that the combined type gas is supplied when the TEMAH gas is supplied. Inert gas purging to prevent backflow and entry required when using a nozzle can be avoided, and a rise in pressure in the nozzle due to purging, which becomes a problem when using a merged type gas nozzle with TEMAH gas supply, can be eliminated. it can. In addition, generation of particles due to reliquefaction of TEMAH accompanying the increase in pressure can be prevented.

尚、本実施の形態では、Ａｌ2 Ｏ3 膜とＨｆＯ2 膜を同一処理室内で成膜する場合であったが、ＨｆＯ2 膜のみを成膜することを目的にした処理室では、ＴＥＭＡＨガスを供給する分離タイプガス供給ノズルとＯ3 ガスを供給する分離タイプガス供給ノズルの２本による構成で成膜することが可能である。 In this embodiment, the Al2 O3 film and the HfO2 film are formed in the same processing chamber. However, in the processing chamber for the purpose of forming only the HfO2 film, the TEMAH gas is supplied. It is possible to form a film with a configuration of two types, a type gas supply nozzle and a separation type gas supply nozzle that supplies O3 gas.

本発明の実施の形態を示す全体説明図である。It is a whole explanatory view showing an embodiment of the invention. 本発明の実施の形態に係る基板処理装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態の要部を示す概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing which shows the principal part of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦型基板処理炉の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the vertical substrate processing furnace of the substrate processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦型基板処理炉の概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the vertical substrate processing furnace of the substrate processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦型基板処理炉の概略横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a vertical substrate processing furnace of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 該縦型基板処理炉の合流タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図７（Ａ）は概略図、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ部の部分拡大図である。7A and 7B are explanatory views of a merging type gas supply nozzle of the vertical substrate processing furnace, in which FIG. 7A is a schematic view and FIG. 7B is a partially enlarged view of a portion A in FIG. 7A. 前記縦型基板処理炉の分離タイプのガス供給ノズルの説明図であり、図８（Ａ）は概略図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＢ部の部分拡大図である。It is explanatory drawing of the separation type gas supply nozzle of the said vertical substrate processing furnace, FIG. 8 (A) is a schematic diagram, FIG.8 (B) is the elements on larger scale of the B section of FIG. 8 (A). . 本発明の実施の形態に係る縦型基板処理炉へのＴＥＭＡＨガスの供給方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the supply method of the TEMAH gas to the vertical substrate processing furnace which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１基板処理装置本体
２原料ガス貯蔵部
３０原料タンク
３１筐体
３２受台
３３漏液検知器
３６消火ガス供給ライン
３７消火ガス供給管
３９ダンパ
４２ガス流量計
４３主開閉弁
４５副開閉弁
４６ガス漏洩検知器
４７赤外線センサ
４８煙検知器
４９温度センサ
５１圧力計
５２原料ガス貯蔵制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate processing apparatus main body 2 Raw material gas storage part 30 Raw material tank 31 Case 32 Receptacle 33 Leak detector 36 Fire extinguishing gas supply line 37 Fire extinguishing gas supply pipe 39 Damper 42 Gas flow meter 43 Main on-off valve 45 Sub on-off valve 46 Gas Leakage detector 47 Infrared sensor 48 Smoke detector 49 Temperature sensor 51 Pressure gauge 52 Source gas storage controller

Claims

酸素と混合することで発火又は爆発する原料を、基板が収納された処理室内に供給し、基板に所望の処理を行う基板処理装置であって、前記原料を収納する原料タンクを気密に収納する収納体と、該収納体に接続され、該収納体に常時不活性ガスを供給するガス供給手段と、前記収納体内での発火又は爆発を検知する検知手段と、前記不活性ガスの供給量を制御する制御手段とを備え、
前記ガス供給手段は、第１開閉弁を有し、定常状態で該第１開閉弁が開とされ前記不活性ガスを前記収納体に常時供給する第１ガス供給ラインと、
第２開閉弁を有し、前記検知手段が発火又は爆発を検知した際に前記制御手段により前記第２開閉弁が開とされ前記収納体に不活性ガスを供給する第２ガス供給ラインとを有することを特徴とする基板処理装置。 A substrate processing apparatus that supplies a raw material that ignites or explodes when mixed with oxygen into a processing chamber in which a substrate is stored, and performs a desired processing on the substrate, and stores a raw material tank that stores the raw material in an airtight manner. A storage body, a gas supply means connected to the storage body and constantly supplying an inert gas to the storage body, a detection means for detecting ignition or explosion in the storage body, and a supply amount of the inert gas. Control means for controlling,
The gas supply means has a first on-off valve, and in a steady state, the first on-off valve is opened, and a first gas supply line that constantly supplies the inert gas to the storage body;
A second gas supply line having a second on-off valve , wherein when the detection means detects an ignition or explosion, the control means opens the second on-off valve and supplies an inert gas to the housing body; the substrate processing apparatus according to claim Rukoto to Yusuke.