JP7399260B2 - 基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラム、およびインナーチューブ - Google Patents
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Description
複数枚の基板のそれぞれを水平姿勢で所定の配列方向に沿って多段に配列させて収容する基板収容領域を内部に有するインナーチューブと、
前記インナーチューブの外側に配置されるアウターチューブと、
前記インナーチューブの側壁に、前記配列方向に沿って複数設けられるガス供給口と、
前記インナーチューブの側壁に、前記配列方向に沿って複数設けられる第1排気口と、
前記アウターチューブにおける前記配列方向に沿った一端側に設けられる第2排気口と、
前記インナーチューブと前記アウターチューブとの間の円環状の空間内のガスの流れを制御する整流機構と、を備え、
前記整流機構は、複数の前記第1排気口のうち前記第2排気口から最も離れた第1排気口を排気口Aとし、複数の前記ガス供給口のうち前記排気口Aに対向するガス供給口をガス供給口Aとしたとき、前記ガス供給口Aの近傍に、前記ガス供給口Aの外周の少なくとも一部を囲うフィンを備える基板処理装置が提供される。
以下に、本開示の一態様について、図1~図4、図5(a)~図5(c)を参照しながら説明する。
本態様に係る基板処理装置は、半導体装置の製造工程で用いられるもので、処理対象となる基板を複数枚(例えば5~100枚)ずつ纏めて処理を行う縦型基板処理装置として構成されている。処理対象となる基板としては、例えば、半導体集積回路装置(半導体デバイス)が作り込まれる半導体ウエハ基板(以下、単に「ウエハ」という。)が挙げられる。
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板としてのウエハW上に膜を形成するシーケンス例について説明する。以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ70により制御される。
複数枚のウエハWがボート40に装填(ウエハチャージ)されると、複数枚のウエハWを支持したボート40は、ボートエレベータによって持ち上げられて処理室23内へ搬入(ボートロード)される。この状態で、シールキャップ50は、Oリングを介して反応管20の下端をシールした状態となる。
処理室23内、すなわち、ウエハWが存在する空間が所望の圧力(真空度)となるように、真空ポンプ64によって真空排気(減圧排気)される。この際、反応管20内の圧力は圧力センサ62で測定され、この測定された圧力情報に基づきAPCバルブ63がフィードバック制御され、これにより、処理室23内の圧力が所望の圧力となるように調整される。真空ポンプ64は、少なくともウエハWに対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。また、処理室23内のウエハWが所望の成膜温度となるようにヒータ10によって加熱される。この際、処理室23内が所望の温度分布となるように、温度センサ11が検出した温度情報に基づきヒータ10への通電具合がフィードバック制御される。ヒータ10による処理室23内の加熱は、少なくともウエハWに対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
続いて、以下のステップ1,2を順次実行する。
このステップでは、処理室23内のウエハWに対してHCDSガスを供給する。
ステップ1が終了した後、処理室23内のウエハWに対してNH3ガスを供給する。
上述したステップ1,2を非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数(n回、nは1以上の整数)行うことにより、ウエハW上に、所定膜厚のSiN膜を形成することができる。上述のサイクルは、複数回繰り返すのが好ましい。すなわち、1サイクルあたりに形成される第2層の厚さを所望の膜厚よりも小さくし、第2層を積層することで形成される膜の膜厚が所望の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
成膜ステップが終了し、所定膜厚のSiN膜が形成されたら、反応管20内へN2ガスを供給し、排気管61から排気する。これにより、処理室23内がパージされ、処理室23内に残留するガスや反応副生成物が処理室23内から除去される(アフターパージ)。その後、処理室23内の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室23内の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
その後、ボートエレベータによりシールキャップ50が下降され、反応管20の下端が開口されるとともに、処理済のウエハWが、ボート40に支持された状態で反応管20の外部に搬出(ボートアンロード)される。処理済のウエハWは、反応管20の外部に搬出された後、ボート40より取り出されることとなる(ウエハディスチャージ)。
以下、内管21と外管22との間の空間内における排気ガスの流れ(排気経路)を制御する整流機構Rの構成について説明する。上述したように、本明細書では、内管21と外管22との間の空間を「排気バッファ空間」ともいう。
図4、図5(a)に示すように、第1フィン、第3フィンとしての複数のフィン100のそれぞれは、内管21の外壁における複数のガス供給口31のそれぞれの上下近傍に、内管21の外周に沿って水平方向に延在するように設けられている。
また、図5(a)に示すように、第2フィン、第4フィンとしての複数のフィン200のそれぞれは、内管21の外壁における複数のガス供給口31のそれぞれの左右近傍に、鉛直方向(配列方向)に沿って延在するように設けられている。
図5(a)に示すように、第5フィンとしての2枚のフィン300のそれぞれは、内管21の外壁におけるガス供給口31側であってガス供給口31cの下方側に、鉛直方向(配列方向)に沿って、すなわち、第2排気口91へ向かって、所定の長さ(延在長)で延在するように設けられている。2枚のフィン300は、ガス供給口31cを水平方向の両側から挟む2枚のフィン200の下端部から下方に向かって延在している。2枚のフィン300の下方側の端部は、それぞれ、例えば、ヒータ10の下端部の近傍であって、ヒータ10の下端部よりも上方に位置している(図1参照)。
図5(b)、図5(c)に示すように、第6フィンとしてのフィン400は、内管21の外壁における第1排気口41側の上端側、すなわち、第1排気口41aの上方近傍に、内管21の外周に沿って水平方向に延在するように設けられている。フィン400は、側面視において水平直線形状(平板状)に構成され、第1排気口41aの水平方向における内径よりも大きな所定の長さ(延在長)で設けられている。フィン400は、内管21の上端部(天板)よりも所定の距離だけ下方に設けられている。
本態様によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。
以上、本開示の一態様を具体的に説明したが、本開示が上述の態様に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
22 外管(アウターチューブ)
31,31a,31b,31c ガス供給口
41,41a,41b,41c 第1排気口
65 基板収容領域
91 第2排気口
W ウエハ(基板)
100 フィン(第1フィン、第3フィン)
200 フィン(第2フィン、第4フィン)
300 フィン(第5フィン)
400 フィン(第6フィン)
R 整流機構
Claims (18)
- 複数枚の基板のそれぞれを水平姿勢で所定の配列方向に沿って多段に配列させて収容する基板収容領域を内部に有するインナーチューブと、
前記インナーチューブの外側に配置されるアウターチューブと、
前記インナーチューブの側壁に、前記配列方向に沿って複数設けられるガス供給口と、
前記インナーチューブの側壁に、前記配列方向に沿って複数設けられる第1排気口と、
前記アウターチューブにおける前記配列方向に沿った一端側であって、前記基板収容領域を挟んで前記第1排気口と対向する位置に設けられる第2排気口と、
前記インナーチューブと前記アウターチューブとの間の円環状の空間内のガスの流れを制御する整流機構と、を備え、
前記整流機構は、複数の前記第1排気口のうち前記第2排気口から最も離れた第1排気口を排気口Aとし、複数の前記ガス供給口のうち前記排気口Aに対向するガス供給口をガス供給口Aとしたとき、前記ガス供給口Aの近傍に、前記ガス供給口Aの外周の少なくとも一部を囲うフィンを備える基板処理装置。 - 前記整流機構は、前記ガス供給口Aの水平方向における内径よりも大きな所定の長さで水平方向に沿って延在する第1フィンを、前記ガス供給口Aの近傍に備える、
請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記整流機構は、前記第1フィンを、前記配列方向に沿って前記ガス供給口Aを両側から挟むように、前記ガス供給口Aの近傍にそれぞれ備える、
請求項2に記載の基板処理装置。 - 前記整流機構は、前記ガス供給口Aの前記配列方向における内径よりも大きな所定の長さで前記配列方向に沿って延在する第2フィンを、前記ガス供給口Aの近傍に備える、
請求項1~3のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記整流機構は、前記第2フィンを、水平方向に沿って前記ガス供給口Aを両側から挟むように、前記ガス供給口Aの近傍にそれぞれ備える、
請求項4に記載の基板処理装置。 - 前記整流機構は、
複数の前記第1排気口のうち前記排気口Aとは異なる排気口を排気口Bとし、複数の前記ガス供給口のうち前記排気口Bに対向するガス供給口をガス供給口Bとしたとき、
前記ガス供給口Bの水平方向における内径よりも大きな所定の長さで水平方向に沿って延在する第3フィンを、前記ガス供給口Bの近傍に備える、
請求項1~5のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記整流機構は、前記第3フィンを、前記配列方向に沿って前記ガス供給口Bを両側から挟むように、前記ガス供給口Bの近傍にそれぞれ備える、
請求項6に記載の基板処理装置。 - 前記整流機構は、
複数の前記第1排気口のうち前記排気口Aとは異なる排気口を排気口Bとし、複数の前記ガス供給口のうち前記排気口Bに対向するガス供給口をガス供給口Bとしたとき、
前記ガス供給口Bの前記配列方向における内径よりも大きな所定の長さで前記配列方向に沿って延在する第4フィンを、前記ガス供給口Bの近傍に備える、
請求項1~7のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記整流機構は、前記第4フィンを、前記ガス供給口Bを水平方向に沿って両側から挟むように、前記ガス供給口Bの近傍にそれぞれ備える、
請求項8に記載の基板処理装置。 - 前記整流機構は、複数の前記第1排気口のうち前記第2排気口に最も近い第1排気口を排気口Cとし、複数の前記ガス供給口のうち前記排気口Cに対向するガス供給口をガス供給口Cとしたとき、
前記ガス供給口Cの近傍に設けられる前記第4フィンの端部から、前記配列方向に沿って或いは前記第2排気口へ向かって所定の長さで延在する第5フィンをさらに有する、
請求項8または9に記載の基板処理装置。 - 前記第5フィンの端部と前記インナーチューブの側壁の端部との間に、間隙が設けられている、
請求項10に記載の基板処理装置。 - 前記第5フィンは、前記ガス供給口Cの両側に備えられた前記第4フィンの端部からそれぞれ延在しており、
前記第5フィンにおける前記第2排気口側の端部は、互いに接合するように構成されている、
請求項10または11に記載の基板処理装置。 - 前記整流機構は、前記排気口Aと前記ガス供給口Aとの間における前記排気口Aの近傍に、前記排気口Aの水平方向における内径よりも大きな所定の長さで水平方向に沿って延在する第6フィンを備える、
請求項1~12のいずれか1項に記載の基板処理装置。 - 前記第1排気口は前記基板収容領域を挟んで前記ガス供給口と対向する位置に設けられている、
請求項1に記載の基板処理装置。 - 複数枚の基板のそれぞれを水平姿勢で所定の配列方向に沿って多段に配列させてインナーチューブ内の基板収容領域に収容する工程と、
前記インナーチューブの側壁に前記配列方向に沿って複数設けられたガス供給口から前記インナーチューブ内に向けてガスを供給する工程と、
前記インナーチューブの側壁に前記配列方向に沿って複数設けられた第1排気口から、前記インナーチューブの外側に配置されるアウターチューブ内へ、前記インナーチューブ内に供給されたガスを排出する工程と、
前記アウターチューブにおける前記配列方向に沿った一端側であって、前記基板収容領域を挟んで前記第1排気口と対向する位置に設けられる第2排気口から、前記インナーチューブと前記アウターチューブとの間の円環状の空間内を排気する工程と、
複数の前記第1排気口のうち前記第2排気口から最も離れた第1排気口を排気口Aとし、複数の前記ガス供給口のうち前記排気口Aに対向するガス供給口をガス供給口Aとしたとき、前記ガス供給口Aの近傍に、前記ガス供給口Aの外周の少なくとも一部を囲うフィンを備える整流機構を用い、前記円環状の空間内のガスの流れを制御する工程と、
を有する基板処理方法。 - 複数枚の基板のそれぞれを水平姿勢で所定の配列方向に沿って多段に配列させてインナーチューブ内の基板収容領域に収容する工程と、
前記インナーチューブの側壁に前記配列方向に沿って複数設けられたガス供給口から前記インナーチューブ内に向けてガスを供給する工程と、
前記インナーチューブの側壁に前記配列方向に沿って複数設けられた第1排気口から、前記インナーチューブの外側に配置されるアウターチューブ内へ、前記インナーチューブ内に供給されたガスを排出する工程と、
前記アウターチューブにおける前記配列方向に沿った一端側であって、前記基板収容領域を挟んで前記第1排気口と対向する位置に設けられる第2排気口から、前記インナーチューブと前記アウターチューブとの間の円環状の空間内を排気する工程と、
複数の前記第1排気口のうち前記第2排気口から最も離れた第1排気口を排気口Aとし、複数の前記ガス供給口のうち前記排気口Aに対向するガス供給口をガス供給口Aとしたとき、前記ガス供給口Aの近傍に、前記ガス供給口Aの外周の少なくとも一部を囲うフィンを備える整流機構を用い、前記円環状の空間内のガスの流れを制御する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - 複数枚の基板のそれぞれを水平姿勢で所定の配列方向に沿って多段に配列させてインナーチューブ内の基板収容領域に収容する手順と、
前記インナーチューブの側壁に前記配列方向に沿って複数設けられたガス供給口から前記インナーチューブ内に向けてガスを供給する手順と、
前記インナーチューブの側壁に前記配列方向に沿って複数設けられた第1排気口から、前記インナーチューブの外側に配置されるアウターチューブ内へ、前記インナーチューブ内に供給されたガスを排出する手順と、
前記アウターチューブにおける前記配列方向に沿った一端側であって、前記基板収容領域を挟んで前記第1排気口と対向する位置に設けられる第2排気口から、前記インナーチューブと前記アウターチューブとの間の円環状の空間内を排気する手順と、
複数の前記第1排気口のうち前記第2排気口から最も離れた第1排気口を排気口Aとし、複数の前記ガス供給口のうち前記排気口Aに対向するガス供給口をガス供給口Aとしたとき、前記ガス供給口Aの近傍に、前記ガス供給口Aの外周の少なくとも一部を囲うフィンを備える整流機構を用い、前記円環状の空間内のガスの流れを制御する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。 - 複数枚の基板のそれぞれを水平姿勢で所定の配列方向に沿って多段に配列させて収容する基板収容領域を内部に有し、前記配列方向に沿った一端側に第2排気口が設けられたアウターチューブ内に配置されるインナーチューブであって、
前記インナーチューブの側壁には、前記配列方向に沿って複数のガス供給口が設けられ、
前記インナーチューブの側壁には、前記配列方向に沿って、前記基板収容領域を挟んで前記第2排気口と対向する位置に複数の第1排気口が設けられ、
複数の前記第1排気口のうち前記第2排気口から最も離れた第1排気口を排気口Aとし、複数の前記ガス供給口のうち前記排気口Aに対向するガス供給口をガス供給口Aとしたとき、前記インナーチューブの側壁における前記ガス供給口Aの近傍に、前記インナーチューブと前記アウターチューブとの間の円環状の空間内のガスの流れを制御する整流機構の少なくとも一部を構成するフィンが、前記ガス供給口Aの外周の少なくとも一部を囲うように設けられているインナーチューブ。
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