【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＶＤ装置等、基板を処理する基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４において、従来の基板処理装置の一例として、一般的なＣＶＤ装置１００が示されている。
ＣＶＤ装置１００は、基板に成膜を行うための原料ガス供給ラインと膜中不純物を除去して改質するための改質ガス供給ラインとを有する。また、ＣＶＤ装置１００は、装置本体１０２、蓋体１０４、第１の分散板１０６及び第２の分散板１０８を有する。装置本体１０２には、処理室１１０と、この処理室１１０に連通する基板投入口１１２及び排気口１１４とが形成されている。また、処理室１１０には、内部にヒータを有する基板支持台１１６が配置されており、この基板支持台１１６に基板１１８が支持される。蓋体１０４と第１の分散板１０６との間には、第１のバッファ室１２０が形成され、第１の分散板１０６と第２の分散板１０８との間には、第２のバッファ室１２２が形成されており、第１のバッファ室１２０と第２のバッファ室１２２とは、第１の分散板１０６に形成された多数の小孔１２４を介して連通され、第２のバッファ室１２２と処理室１１０とは、第２の分散板１０８に形成された多数の小孔１２６を介して連通されている。そして、第１のバッファ室１２０には、原料ガス供給ラインを構成する原料ガス供給管１２８と改質ガス供給ラインを構成する改質ガス供給管１３０が接続され、それぞれのガス導入管１２８，１３０には、パージガス供給ラインを構成するパージガス供給管１３２ａ，１３２ｂが接続されており、これら管１２８，１３０，１３２ａ，１３２ｂにはバルブ１３４ａ〜１３４ｄが設けられている。
【０００３】次に上記従来のＣＶＤ装置１００を用いて基板を処理する工程の概略を説明する。
（１）まず基板１１８は、基板投入口１１２を通じて処理室１１０に導入される。
（２）次に基板１１８は、ヒータを有する基板支持台１１６の上に載置される。
（３）基板１１８が基板支持台１１６に載置された状態で、基板１１８は、基板支持台１１６のヒータにより所定温度まで加熱、昇温される。
（４）次に原料ガス供給管１２８のバルブ１３４ａを開けると、原料ガスが第１のバッファ室１２０、第１の分散板１０６の小孔１２４、第２のバッファ室１２２及び第２の分散板１０８の小孔１２６を順次通過して処理室１１０に導入され、基板１１８表面の成膜がなされる。
（５）成膜処理後、バルブ１３４ａを閉じ、原料ガスの供給を止める。
（６）次にパージガス供給管１３２ａのバルブ１３４ｃを開け、パージガスを処理室１１０に導入し、原料ガスの置換処理を行う。
（７）置換処置後、バルブ１３４ｃを閉じ、パージガスの供給を止める。
（８）改質ガス供給管１３０のバルブ１３４ｂを開けると、原料ガスと同様に第１のバッファ室１２０、第１の分散板１０６の小孔１２４、第２のバッファ室１２２及び第２の分散板１０８の小孔１２６を順次通過して処理室１１０に改質ガスが導入され、基板１１８表面の膜中に存在する不純物が除去される。
（９）膜の改質処理後、バルブ１３４ｂを閉じ、改質ガスの供給を止める。
（１０）次にパージガス供給管１３２ｂのバルブ１３４ｄを開け、パージガスを処理室１１０に導入し、改質ガスの置換処理を行う。
（１１）置換処置後、バルブ１３４ｄを閉じ、パージガスの供給を止める。
（１２）その後、基板１１８は処理室１１０から基板投入口１１２を介して取り出される。
（１３）なお、（４）〜（７）の成膜中、及び（８）〜（１１）の改質処理中においては、処理室１１０に導入されたガスは排気口１１４より排出される。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】上記従来例においては、（４）〜（１１）の工程を繰り返す場合、特に高スループットを得るため高速に繰り返す場合には、バルブ１３４ａ〜１３４ｄの開閉動作を頻繁に行わなければならない。また、特にＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：原子層堆積）のように、連続的に微小流量で処理ガスを供給する場合もバルブの開閉動作を頻繁に行わなければならない。また、原料供給ラインを保温するため配管加熱を行う場合には、同時に高温対応のバルブを用いなければならないが、このようなバルブは、一般的に保証動作回数が一般のバルブに比べて少ない。したがって、高速動作で運用する場合、短期間でバルブを交換する等、メンテナンスを多く要する。
なお、ＡＬＤ法において、バルブの開閉動作を行うことなく、不活性ガスを用いて反応ガスの供給・遮断を制御するものは、例えば特開２００２−４０５４号公報に示されているが、この従来技術においては、導管の途中で気相バリアを形成するようにしており、装置が大型化してしまう。
【０００５】本発明の目的は、上述した従来の欠点を解消し、高速に処理ガスの供給・遮断を行うことができる基板処理装置を提供することにあり、また、特にＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：原子層堆積）のように、連続的に微小流量で処理ガスを供給するのに適する基板処理装置を提供することにある。また、基板処理装置を小型化することができるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】上記の課題を解決するため、本発明の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、この処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、前記処理室にパージガスを供給するパージガス供給ラインと、前記処理ガス供給ライン及び前記パージガス供給ラインと前記処理室との間に設けられ、前記処理室へ供給されるガスを分散させる分散板とを有し、前記パージガス供給ラインからのパージガスの供給により、前記処理ガス供給ラインを介して前記処理室の基板へ供給される処理ガスの供給、遮断を制御するブロックポイントを前記分散板に設けた基板処理装置にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、基板処理装置１０は、例えば枚葉式熱ＣＶＤ装置からなり、装置本体１２内に処理室１４が形成されている。この処理室１４には、ヒータを有する基板支持台（サセプタ）１６が昇降自在に設けられている。この基板支持台１６の上部には、基板１８が載置されるようになっている。また、装置本体１２には、処理室１４と連通する基板投入口２０と、同じく処理室１４と連通する排気口２２とが形成されている。
【０００８】装置本体１２の上方には、後述する第１の分散板２６と第２の分散板２８とを挟んで蓋体２４が設けられている。この蓋体２４には、原料ガス供給ライン３０の一部を構成する原料ガス供給管３２と、改質ガス供給ライン３４ａ，３４ｂの一部を構成する改質ガス供給管３６ａ，３６ｂと、パージガス供給ライン３８ａ〜３８ｆ（図１においては、２つのパージガス供給ライン３８ａ，３８ｂのみが示されている。）の一部を構成するパージガス供給管４０ａ〜４０ｆ（図１においては、２つのパージガス供給管４０ａ，４０ｂのみが示されている。）が接続されている。原料ガス供給ライン３０は、図示しない原料ガス供給部から処理室１４に至る通路であり、改質ガス供給ライン３４ａ，３４ｂは、図示しない改質ガス供給部から処理室１４に至る通路であり、パージガス供給ライン３８ａ〜３８ｆは、図示しないパージガス供給部から処理室１４に至る通路である。改質ガス供給ライン３４ａ，３４ｂ及びパージガス供給ライン３８ａ〜３８ｆには、それぞれ改質ガス用開閉バルブ４２ａ，４２ｂ及びパージガス用開閉バルブ４４ａ〜４４ｆ（図１においては、２つのパージガス用開閉バルブ４４ａ，４４ｂのみが示されている。）が設けられ、これらのバルブが例えばコンピュータからなる制御装置４６により開閉制御されるようになっている。
【０００９】なお、後述するように、この実施形態においては、原料ガスは連続的に処理室１４に供給されるので、原料ガス供給ライン３０には、開閉バルブを設ける必要がない。
【００１０】図２において、第１の分散板２６の詳細が示されている。
第１の分散板２６は、円板状に形成され、上面と下面とに加工が施されている。第１の分散板２６の上面中心付近には、円筒状の第１の隔壁部４８が形成されている。この第１の隔壁部４８の上端が蓋体２４に気密的に当接し、第１の隔壁部４８に囲まれて第１のバッファ室５０が形成される。また、第１の分散板２６の上面には、第１の隔壁部４８と同心円状に第２の隔壁部５２が第１の隔壁部４８の外側に形成されている。また、第１の分散板２６の上面には、第１の隔壁部４８と第２の隔壁部５２とを例えば直線状に接続する第３の隔壁部５４ａ，５４ｂが図２の上下方向に形成されている。第２の隔壁部５２と第３の隔壁部５４ａ，５４ｂとの上端は、第１の隔壁部４８と同様に、蓋体２４に気密的に当接しており、第１の隔壁部４８、第２の隔壁部５２及び第３の隔壁部５４ａ，５４ｂに囲まれて第２のバッファ室５６ａ，５６ｂが図２の左右に形成される。さらに、第１の分散板２６の外周には、周壁部５８が形成されている。この周壁部５８の上端は、同様に蓋体２４に気密的に当接しており、周壁部５８と第２の隔壁部５２とに囲まれて第３のバッファ室６０が形成される。
【００１１】第１のバッファ室５０と第２のバッファ室５６ａ，５６ｂとは、第１の隔壁部４８に形成された第１の連通部６２ａ，６２ｂを介して連通している。また、第１のバッファ室５０と第３のバッファ室６０とは、第３の隔壁部５４ａ，５４ｂに形成された第２の連通部６４ａ，６４ｂを介して連通している。
【００１２】第１の分散板２６の下面には、第２の隔壁部５２とほぼ同じ位置に円筒状の第４の隔壁部６６が下方へ突出するように形成されている。この第４の隔壁部６６及び周壁部５８の下端は、第２の分散板２８に気密的に当接し、第４の隔壁部６６に囲まれた第４のバッファ室６８と、第４の隔壁部６６及び周壁部５８に囲まれた第５のバッファ室７０とが形成される。第２のバッファ室５６ａ，５６ｂと第４のバッファ室６８とは、第１の分散板２６に形成された多数の第１の小孔７２により連通され、第３のバッファ室６０と第５のバッファ室７０とは、第１の分散板２６に形成された多数の第２の小孔７４により連通されている。
【００１３】原料ガス供給管３２の出口である原料ガス供給ポイント７６は、第１のバッファ室５０の中心に配置されている。改質ガス供給管３４ａ，３４ｂの出口である改質ガス供給ポイント７８ａ，７８ｂは、第１の連通部６２ａ，６２ｂの出口付近に配置され、第２のバッファ室５６ａ，５６ｂに接続されている。第１のパージガス供給管４０ａ，４０ｂの出口である第１のブロックポイント８０ａ，８０ｂは、第１の連通部６２ａ，６２ｂの入口に配置されている。第２のパージガス供給管４０ｃ，４０ｄの出口である第２のブロックポイント８２ａ，８２ｂは、第２の連通部６４ａ，６４ｂの入口に形成されている。第３のパージガス供給管４０ｅ，４０ｆの出口である第３のブロックポイント８４ａ，８４ｂは、第２の連通部６４ａ，６４ｂの出口に形成されている。
【００１４】図３において、第２の分散板２８の詳細が示されている。
第２の分散板２８は、第１の分散板２６よりも径が大きい円板から構成されている。この第２の分散板２８には、第４のバッファ室６８に対向して多数の第３の小孔８６が形成され、この第３の小孔８６を介して第４のバッファ室６８と処理室１４とが連通する。また、第２の分散板２８には、第５のバッファ室７０に対向して多数の第４の小孔８８が形成され、この第４の小孔８８を介して第５のバッファ室７０と処理室１４とが連通する。
【００１５】次に上記の実施形態の作用について説明する。
まず基板１８は、基板投入口２０を通じて処理室１４に導入される。
【００１６】次に基板１８は、ヒータを有する基板支持台１６の上に載置される。
【００１７】基板１８が基板支持台１６に載置された状態で、基板１８は、基板支持台１６のヒータにより所定温度まで加熱、昇温される。
【００１８】次に原料ガス供給管３２を通じて原料ガス供給ポイント７６から原料ガスを供給する。原料ガスは、例えば１ｓｌｍの流量で供給される。ここでは、制御装置４６により改質ガス用バルブ４２ａ，４２ｂは閉じられ、パージガス用バルブ４４ａ，４４ｂは閉じられ、パージガス用バルブ４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆが開かれる。したがって、パージガスは、第１のブロックポイント８０ａ，８０ｂには導入されず、第２のブロックポイント８２ａ，８２ｂ及び第３のブロックポイント８４ａ，８４ｂに導入される。パージガスは、大流量、例えば０．５ｓｌｍの流量で供給される。このため、第１のバッファ室５０に入った原料ガスは、大部分が第２の連通部６４ａ，６４ｂの手前（入口部分）で第２のブロックポイント８２ａ，８２ｂに入ったパージガスにより遮られ、第１の連通部６２ａ，６２ｂを介して第２のバッファ室５６ａ，５６ｂに導かれる。第３のブロックポイント８４ａ，８４ｂのパージガスは、原料ガスの第２の連通部６４ａ，６４ｂへの流出をより低下させる。
【００１９】第２のバッファ室５６ａ，５６ｂに導かれた原料ガスは、多数の第１の小孔７２を通過して第４のバッファ室６８へ導かれる。
【００２０】さらに、第４のバッファ室６８に導かれた原料ガスは、第２の分散板２８に形成された多数の第３の小孔８６を通過して基板１８上で処理室１４へ導かれ、この処理室１４に導かれた原料ガスにより基板１８上に成膜がなされる。
【００２１】このような成膜中においては、第２のブロックポイント８２ａ，８２ｂ及び第３のブロックポイント８４ａ，８４ｂに導かれたパージガスは、第３のバッファ室６０へ導かれ、多数の第３の小孔７４を通過して第５のバッファ室７０へ導かれ、第２の分散板２８に形成された多数の第４の小孔８８を通過し、基板１８の外側で処理室１４へ導かれ、排気口２２から排出される。
【００２２】次に改質処理について説明すると、この場合にも、原料ガスは、例えば１ｓｌｍの流量で原料ガス供給ポイント７６からそのまま供給される。一方、制御装置４６により改質ガス用バルブ４２ａ，４２ｂは開かれ、パージガス用バルブ４４ａ，４４ｂは開かれ、パージガス用バルブ４４ｃ，４４ｄ，４４ｅ，４４ｆが閉じられる。したがって、例えば流量０．５ｓｌｍの改質ガス（例えばプラズマで活性化された酸素ガス等）は、改質ガス供給ポイント７８ａ，７８ｂに導入される。また、パージガスは、第２のブロックポイント８２ａ，８２ｂ及び第３のブロックポイント８４ａ，８４ｂには導入されず、第１のブロックポイント８０ａ，８０ｂに導入される。パージガスは、大流量、例えば０．５ｓｌｍの流量で供給される。このため、第１のバッファ室５０に入った原料ガスは、大部分が第１の連通部６２ａ，６２ｂの手前（入口部分）で第１のブロックポイント８０ａ，８０ｂに入ったパージガスにより遮られ、第２の連通部６４ａ，６４ｂを介して第３のバッファ室６０に導かれる。
【００２３】第３のバッファ室６０に導かれた原料ガスは、多数の第３の小孔７４を通過して第５のバッファ室７０へ導かれ、第２の分散板２８に形成された多数の第４の小孔８８を通過し、基板１８の外側で処理室１４へ導かれ、排気口２２から排出される。
【００２４】一方、改質ガス供給ポイント７８ａ，７８ｂに導入された改質ガスは、第１のブロックポイント８０ａ，８０ｂに入ったパージガスにより第１のバッファ室５０側への移動が遮られ、第２のバッファ室５６ａ，５６ｂへ導かれる。第２のバッファ室５６ａ，５６ｂに導かれた改質ガスは、多数の第１の小孔７２を通過して第４のバッファ室６８に導かれる。第４のバッファ室６８に導かれた原料ガスは、第２の分散板２８に形成された多数の第３の小孔８６を通過して基板１８上で処理室１４へ導かれ、この処理室１４に導かれた改質ガスにより基板１８における不純物除去がなされる。
【００２５】以上述べた成膜処理と改質処理とが間にパージガスを用いたガス置換処理を挟んで交互に複数回連続的に行われる。
【００２６】このように、本実施形態によれば、原料ガスの基板への供給・遮断の切替えをバルブを用いることなく行うことができ、原料ガスを連続的に供給することができるので、ＡＬＤのような短サイクルでの微小流量の連続的原料供給をも可能なものとする。
【００２７】なお、上記実施形態においては、パージガス供給ラインのブロックポイントを分散板に設けたが、本発明はこれに限定されず、パージガス供給ラインの途中に設ければよいものである。
【００２８】以上のように、本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに次のような実施形態が含まれる。
（１）基板を処理する処理室と、この処理室に第１の処理ガス（原料ガス）を供給する第１の処理ガス供給ラインと、前記処理室に第２の処理ガス（改質ガス）を供給する第２の処理ガス供給ラインと、前記処理室にパージガスを供給し、このパージガスの供給により、前記第１の処理ガス供給ラインを介して前記処理室の基板へ供給される第１の処理ガス、及び前記第２の処理ガス供給ラインを介して前記処理室の基板へ供給される第２の処理ガスの供給、遮断を制御するブロックポイントを有するパージガス供給ラインと、を有することを特徴とする基板処理装置。
（２）基板を処理する処理室と、第１の処理ガスを前記処理室へ供給する第１の処理ガス供給ラインと、第２の処理ガスを前記処理室へ供給する第２の処理ガス供給ラインと、パージガスを前記処理室へ供給するパージガス供給ラインと、ガスを分散させる分散板とを有する基板処理装置において、前記分散板には、第１のバッファ室と、この第１のバッファ室と連通部を介して連通し、ガスを処理室側に通過させる多数の小孔を有する第２のバッファ室とが設けられ、前記第１の処理ガス供給ライン、第２の処理ガス供給ラインの供給ポイントが前記第１のバッファ室、第２のバッファ室に配置され、前記パージガス供給ラインのブロックポイントが前記連通部に配置されたことを特徴とする基板処理装置。
（３）（２）記載の基板処理装置において、分散板には、さらに第１のバッファ室と連通し、ガスを処理室側へ通過させる多数の小孔を有する第３のバッファ室が設けられ、第１のバッファ室と第３のバッファ室とを連通する連通部に前記パージガス供給ラインのブロックポイントが配置されたことを特徴とする基板処理装置。
（４）（２）記載の基板処理装置において、前記第１のバッファ室は、分散板の中心部に設けられたことを特徴とする基板処理装置。
（５）（２）記載の基板処理装置において、前記第２のバッファ室は、第１のバッファ室の外側に設けられたことを特徴とする基板処理装置。
（６）（３）記載の基板処理装置において、前記第３のバッファ室は、分散板の外周部に設けれたことを特徴とする基板処理装置。
（７）（３）記載の基板処理装置において、分散板は、中心に第１のバッファ室が、この第１のバッファ室の外側に第２のバッファ室が、この第２のバッファ室の外側に第３のバッファ室がそれぞれ形成されてなることを特徴とする基板処理装置。
（８）基板を処理室内に搬入する工程と、処理室内にガスを供給して基板を処理する工程と、処理後の基板を処理室から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法にあって、基板を処理する工程において、分散板に供給されるパージガスにより分散板において制御して、処理室の基板への処理ガスの供給、遮断を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（９）基板を処理室内に搬入する工程と、処理室内にガスを供給して基板を処理する工程と、処理後の基板を処理室から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記基板を処理する工程において、分散板に供給されるパージガスにより分散板において制御して、処置室へ第１の処理ガスを供給する工程と、処理室へパージガスを供給する工程と、処理室へ第２の処理ガスを供給する工程と、処理室へパージガスを供給する工程と、を１回または複数回行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（１０）処理室に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、前記処理室にパージガスを供給するパージガス供給ラインと、前記処理ガス供給ライン及び前記パージガス供給ラインと前記処理室との間に設けられ、前記処理室へ供給されるガスを分散させる分散板とを有し、前記パージガス供給ラインからのパージガスの供給により、前記処理ガス供給ラインを介して前記処理室の基板へ供給される処理ガスの供給、遮断を制御するブロックポイントを前記分散板に設けたことを特徴とする処理ガス供給機構。
（１１）（１０）の処理ガス供給機構を有することを特徴とする化学反応装置。
【００２９】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、パージガスの供給により処理ガスの供給、遮断を制御するようにしたので、高速に処理ガスの供給・遮断を行うことができる。しかも分散板において、処理ガスの供給・遮断を制御するようにしたので、装置を小型化することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いた第１の分散板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いた第２の分散板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】従来の基板処理装置を示す断面図である。
１０ 基板処理装置
１４ 処理室
１８ 基板
２６ 第１の分散板
２８ 第２の分散板
３０ 原料ガス供給ライン
３４ａ，３４ｂ 改質ガス供給ライン
３８ａ，３８ｂ パージガス供給ライン
５０ 第１のバッファ室
５６ａ，５６ｂ 第２のバッファ室
６０ 第３のバッファ室
６２ａ，６２ｂ 第１の連通部
６４ａ，６４ｂ 第２の連通部
６８ 第４のバッファ室
７０ 第５のバッファ室
７２ 第１の小孔
７４ 第２の小孔
７６ 原料ガス供給ポイント
７８ａ，７８ｂ 改質ガス供給ポイント
８０ａ，８０ｂ 第１のブロックポイント
８２ａ，８２ｂ 第２のブロックポイント
８４ａ，８４ｂ 第３のブロックポイント
８６ 第３の小孔
８８ 第４の小孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate, such as a CVD apparatus.
[0002]
4 shows a general CVD apparatus 100 as an example of a conventional substrate processing apparatus.
The CVD apparatus 100 has a source gas supply line for forming a film on a substrate and a reformed gas supply line for removing and modifying impurities in the film. In addition, the CVD apparatus 100 includes an apparatus main body 102, a lid body 104, a first dispersion plate 106, and a second dispersion plate 108. The apparatus main body 102 includes a processing chamber 110 and a substrate loading port 112 and an exhaust port 114 that communicate with the processing chamber 110. In addition, a substrate support 116 having a heater is disposed in the processing chamber 110, and the substrate 118 is supported on the substrate support 116. A first buffer chamber 120 is formed between the lid 104 and the first dispersion plate 106, and a second buffer chamber is formed between the first dispersion plate 106 and the second dispersion plate 108. 122 is formed, and the first buffer chamber 120 and the second buffer chamber 122 communicate with each other through a large number of small holes 124 formed in the first dispersion plate 106, and the second buffer chamber 122. And the processing chamber 110 communicate with each other through a large number of small holes 126 formed in the second dispersion plate 108. The first buffer chamber 120 is connected to a source gas supply pipe 128 that constitutes a source gas supply line and a reformed gas supply pipe 130 that constitutes a reformed gas supply line. Are connected to purge gas supply pipes 132a and 132b constituting a purge gas supply line, and valves 134a to 134d are provided in these pipes 128, 130, 132a and 132b.
Next, an outline of a process for processing a substrate using the conventional CVD apparatus 100 will be described.
(1) First, the substrate 118 is introduced into the processing chamber 110 through the substrate insertion port 112.
(2) Next, the substrate 118 is placed on a substrate support 116 having a heater.
(3) In a state where the substrate 118 is placed on the substrate support table 116, the substrate 118 is heated and heated to a predetermined temperature by the heater of the substrate support table 116.
(4) Next, when the valve 134a of the raw material gas supply pipe 128 is opened, the raw material gas flows into the first buffer chamber 120, the small holes 124 of the first dispersion plate 106, the second buffer chamber 122, and the second dispersion plate. The small holes 126 of 108 are sequentially introduced into the processing chamber 110, and the surface of the substrate 118 is formed.
(5) After the film forming process, the valve 134a is closed and the supply of the source gas is stopped.
(6) Next, the valve 134c of the purge gas supply pipe 132a is opened, the purge gas is introduced into the processing chamber 110, and the replacement process of the source gas is performed.
(7) After the replacement treatment, the valve 134c is closed and the supply of the purge gas is stopped.
(8) When the valve 134b of the reformed gas supply pipe 130 is opened, the first buffer chamber 120, the small holes 124 of the first dispersion plate 106, the second buffer chamber 122, and the second dispersion are similar to the raw material gas. The reformed gas is introduced into the processing chamber 110 sequentially through the small holes 126 of the plate 108, and impurities existing in the film on the surface of the substrate 118 are removed.
(9) After the film reforming process, the valve 134b is closed to stop the supply of the reformed gas.
(10) Next, the valve 134d of the purge gas supply pipe 132b is opened, the purge gas is introduced into the processing chamber 110, and the replacement process of the reformed gas is performed.
(11) After the replacement treatment, the valve 134d is closed and the supply of the purge gas is stopped.
(12) Thereafter, the substrate 118 is taken out from the processing chamber 110 through the substrate loading port 112.
(13) Note that during the film formation of (4) to (7) and the reforming process of (8) to (11), the gas introduced into the processing chamber 110 is exhausted from the exhaust port 114.
[Problems to be solved by the invention]
In the above conventional example, when the steps (4) to (11) are repeated, particularly when the steps are repeated at a high speed in order to obtain a high throughput, the valves 134a to 134d must be frequently opened and closed. Further, even when a processing gas is continuously supplied at a minute flow rate, such as ALD (Atomic Layer Deposition), the valve must be frequently opened and closed. In addition, when pipe heating is performed to keep the raw material supply line warm, a valve capable of high temperature must be used at the same time, but such a valve generally has a lower number of guaranteed operations than a general valve. Therefore, when operating at high speed operation, a lot of maintenance is required such as replacing the valve in a short period of time.
In the ALD method, an apparatus that controls the supply / cutoff of a reactive gas using an inert gas without opening and closing the valve is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-4054. In the technology, a gas-phase barrier is formed in the middle of the conduit, which increases the size of the apparatus.
An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of solving the above-mentioned conventional drawbacks and supplying / blocking a processing gas at high speed, and in particular, ALD (Atomic Layer Deposition): It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus suitable for continuously supplying a processing gas at a minute flow rate, such as atomic layer deposition. In addition, the substrate processing apparatus can be reduced in size.
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention is characterized by a processing chamber for processing a substrate, a processing gas supply line for supplying a processing gas to the processing chamber, and a purge gas for supplying the processing chamber. A purge gas supply line, a process gas supply line, a purge plate provided between the purge gas supply line and the process chamber, and a dispersion plate for dispersing the gas supplied to the process chamber, from the purge gas supply line In the substrate processing apparatus, a block point for controlling supply and shutoff of the processing gas supplied to the substrate in the processing chamber via the processing gas supply line by supplying the purge gas is provided in the dispersion plate.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, a substrate processing apparatus 10 is composed of, for example, a single wafer thermal CVD apparatus, and a processing chamber 14 is formed in the apparatus main body 12. A substrate support (susceptor) 16 having a heater is provided in the processing chamber 14 so as to be movable up and down. A substrate 18 is placed on the substrate support 16. Further, the apparatus body 12 is formed with a substrate loading port 20 that communicates with the processing chamber 14 and an exhaust port 22 that communicates with the processing chamber 14.
A lid 24 is provided above the apparatus main body 12 with a first dispersion plate 26 and a second dispersion plate 28 described later interposed therebetween. The lid 24 includes a source gas supply pipe 32 that forms part of the source gas supply line 30, reformed gas supply pipes 36a and 36b that form parts of the reformed gas supply lines 34a and 34b, and a purge gas. Purge gas supply pipes 40a to 40f (in FIG. 1, two purge gas supply pipes) constituting a part of the supply lines 38a to 38f (only two purge gas supply lines 38a and 38b are shown in FIG. 1). Only 40a and 40b are shown.) Are connected. The source gas supply line 30 is a passage from a source gas supply unit (not shown) to the processing chamber 14, and the reformed gas supply lines 34a and 34b are passages from a reformed gas supply unit (not shown) to the processing chamber 14, The purge gas supply lines 38 a to 38 f are passages from a purge gas supply unit (not shown) to the processing chamber 14. The reformed gas supply lines 34a and 34b and the purge gas supply lines 38a to 38f include a reformed gas on-off valve 42a and 42b and a purge gas on-off valve 44a to 44f (in FIG. 1, two purge gas on-off valves 44a and 44f, 44b is shown), and these valves are controlled to be opened and closed by a control device 46 comprising a computer, for example.
As will be described later, in this embodiment, since the source gas is continuously supplied to the processing chamber 14, it is not necessary to provide an opening / closing valve in the source gas supply line 30.
In FIG. 2, details of the first dispersion plate 26 are shown.
The first dispersion plate 26 is formed in a disc shape, and the upper surface and the lower surface are processed. A cylindrical first partition wall 48 is formed near the center of the upper surface of the first dispersion plate 26. The upper end of the first partition wall 48 abuts on the lid 24 in an airtight manner, and a first buffer chamber 50 is formed surrounded by the first partition wall 48. Further, on the upper surface of the first dispersion plate 26, a second partition wall portion 52 is formed outside the first partition wall portion 48 concentrically with the first partition wall portion 48. Further, on the upper surface of the first dispersion plate 26, third partition wall portions 54a and 54b that connect the first partition wall portion 48 and the second partition wall portion 52, for example, in a straight line are formed in the vertical direction of FIG. Has been. The upper ends of the second partition wall portion 52 and the third partition wall portions 54a and 54b are in airtight contact with the lid body 24, similarly to the first partition wall portion 48, and the first partition wall portion 48, The second buffer chambers 56a and 56b are formed on the left and right of FIG. 2 surrounded by the second partition wall 52 and the third partition walls 54a and 54b. Furthermore, a peripheral wall portion 58 is formed on the outer periphery of the first dispersion plate 26. Similarly, the upper end of the peripheral wall portion 58 is in airtight contact with the lid 24, and a third buffer chamber 60 is formed surrounded by the peripheral wall portion 58 and the second partition wall portion 52.
The first buffer chamber 50 and the second buffer chambers 56a and 56b communicate with each other via first communication portions 62a and 62b formed in the first partition wall portion 48. In addition, the first buffer chamber 50 and the third buffer chamber 60 communicate with each other via second communication portions 64a and 64b formed in the third partition wall portions 54a and 54b.
A cylindrical fourth partition wall 66 is formed on the lower surface of the first dispersion plate 26 so as to protrude downward at substantially the same position as the second partition wall 52. The lower ends of the fourth partition wall portion 66 and the peripheral wall portion 58 are in airtight contact with the second dispersion plate 28, a fourth buffer chamber 68 surrounded by the fourth partition wall portion 66, and a fourth partition wall A fifth buffer chamber 70 surrounded by the portion 66 and the peripheral wall portion 58 is formed. The second buffer chambers 56a and 56b and the fourth buffer chamber 68 are communicated with each other by a large number of first small holes 72 formed in the first dispersion plate 26, and the third buffer chamber 60 and the fifth buffer chamber 68 are connected to each other. The buffer chamber 70 communicates with a number of second small holes 74 formed in the first dispersion plate 26.
A source gas supply point 76, which is an outlet of the source gas supply pipe 32, is disposed at the center of the first buffer chamber 50. The reformed gas supply points 78a and 78b, which are the outlets of the reformed gas supply pipes 34a and 34b, are disposed in the vicinity of the outlets of the first communication portions 62a and 62b and are connected to the second buffer chambers 56a and 56b. . The first block points 80a and 80b, which are the outlets of the first purge gas supply pipes 40a and 40b, are arranged at the inlets of the first communication portions 62a and 62b. Second block points 82a and 82b which are outlets of the second purge gas supply pipes 40c and 40d are formed at the inlets of the second communication portions 64a and 64b. Third block points 84a and 84b which are outlets of the third purge gas supply pipes 40e and 40f are formed at the outlets of the second communication portions 64a and 64b.
In FIG. 3, the details of the second dispersion plate 28 are shown.
The second dispersion plate 28 is a disk having a larger diameter than the first dispersion plate 26. A number of third small holes 86 are formed in the second dispersion plate 28 so as to face the fourth buffer chamber 68, and the fourth buffer chamber 68 and the processing are performed via the third small holes 86. The chamber 14 communicates. The second dispersion plate 28 is formed with a large number of fourth small holes 88 facing the fifth buffer chamber 70, and the fifth buffer chamber 70 is connected to the second distribution plate 28 via the fourth small holes 88. The processing chamber 14 communicates.
Next, the operation of the above embodiment will be described.
First, the substrate 18 is introduced into the processing chamber 14 through the substrate loading port 20.
Next, the substrate 18 is placed on a substrate support 16 having a heater.
With the substrate 18 placed on the substrate support 16, the substrate 18 is heated to a predetermined temperature and heated by the heater of the substrate support 16.
Next, the source gas is supplied from the source gas supply point 76 through the source gas supply pipe 32. The source gas is supplied at a flow rate of 1 slm, for example. Here, the reforming gas valves 42a and 42b are closed by the control device 46, the purge gas valves 44a and 44b are closed, and the purge gas valves 44c, 44d, 44e and 44f are opened. Therefore, the purge gas is not introduced into the first block points 80a and 80b, but is introduced into the second block points 82a and 82b and the third block points 84a and 84b. The purge gas is supplied at a large flow rate, for example, a flow rate of 0.5 slm. For this reason, most of the raw material gas that has entered the first buffer chamber 50 is blocked by the purge gas that has entered the second block points 82a and 82b just before the second communication portions 64a and 64b (inlet portions). They are guided to the second buffer chambers 56a and 56b through the first communication portions 62a and 62b. The purge gas at the third block points 84a and 84b further reduces the outflow of the source gas to the second communication portions 64a and 64b.
The source gas introduced into the second buffer chambers 56 a and 56 b passes through the first small holes 72 and is introduced into the fourth buffer chamber 68.
Furthermore, the source gas introduced into the fourth buffer chamber 68 passes through a number of third small holes 86 formed in the second dispersion plate 28 and is introduced onto the processing chamber 14 on the substrate 18. Then, a film is formed on the substrate 18 by the source gas introduced into the processing chamber 14.
During such film formation, the purge gas guided to the second block points 82a and 82b and the third block points 84a and 84b is guided to the third buffer chamber 60, and a large number of third points. Are passed through a plurality of small holes 74, led to the fifth buffer chamber 70, passed through a number of fourth small holes 88 formed in the second dispersion plate 28, and led to the processing chamber 14 outside the substrate 18. And discharged from the exhaust port 22.
Next, the reforming process will be described. In this case as well, the source gas is supplied as it is from the source gas supply point 76 at a flow rate of 1 slm, for example. On the other hand, the reforming gas valves 42a and 42b are opened by the control device 46, the purge gas valves 44a and 44b are opened, and the purge gas valves 44c, 44d, 44e and 44f are closed. Therefore, for example, a reformed gas having a flow rate of 0.5 slm (for example, oxygen gas activated by plasma) is introduced into the reformed gas supply points 78a and 78b. Further, the purge gas is not introduced into the second block points 82a and 82b and the third block points 84a and 84b, but is introduced into the first block points 80a and 80b. The purge gas is supplied at a large flow rate, for example, a flow rate of 0.5 slm. For this reason, most of the raw material gas that has entered the first buffer chamber 50 is blocked by the purge gas that has entered the first block points 80a and 80b just before the first communication portions 62a and 62b (inlet portions). It is guided to the third buffer chamber 60 through the second communication portions 64a and 64b.
The source gas introduced into the third buffer chamber 60 passes through a large number of third small holes 74 and is guided to the fifth buffer chamber 70, where a large number of gas gases formed in the second dispersion plate 28 are formed. The fourth small hole 88 is led to the processing chamber 14 outside the substrate 18 and is discharged from the exhaust port 22.
On the other hand, the reformed gas introduced into the reformed gas supply points 78a and 78b is blocked from moving toward the first buffer chamber 50 by the purge gas having entered the first block points 80a and 80b. 2 buffer chambers 56a and 56b. The reformed gas guided to the second buffer chambers 56 a and 56 b passes through the first small holes 72 and is guided to the fourth buffer chamber 68. The raw material gas guided to the fourth buffer chamber 68 passes through a large number of third small holes 86 formed in the second dispersion plate 28 and is guided to the processing chamber 14 on the substrate 18. The impurities in the substrate 18 are removed by the reformed gas guided to 14.
The film forming process and the reforming process described above are continuously performed a plurality of times alternately with a gas replacement process using a purge gas in between.
As described above, according to this embodiment, it is possible to switch the supply / cutoff of the source gas to the substrate without using a valve, and the source gas can be continuously supplied. It is also possible to continuously supply a raw material at a minute flow rate in such a short cycle.
In the above embodiment, the block point of the purge gas supply line is provided on the dispersion plate. However, the present invention is not limited to this, and it may be provided in the middle of the purge gas supply line.
As described above, the present invention is characterized by the matters described in the claims, and further includes the following embodiments.
(1) A processing chamber for processing a substrate, a first processing gas supply line for supplying a first processing gas (raw material gas) to the processing chamber, and a second processing gas (reformed gas) for the processing chamber A first processing gas supply line for supplying a purge gas to the processing chamber, and a purge gas supplied to the substrate in the processing chamber via the first processing gas supply line. And a purge gas supply line having a block point for controlling supply and cutoff of the process gas and the second process gas supplied to the substrate of the process chamber via the second process gas supply line. A substrate processing apparatus.
(2) A processing chamber for processing a substrate, a first processing gas supply line for supplying a first processing gas to the processing chamber, and a second processing gas supply for supplying a second processing gas to the processing chamber In the substrate processing apparatus having a line, a purge gas supply line for supplying purge gas to the processing chamber, and a dispersion plate for dispersing the gas, the dispersion plate includes a first buffer chamber, the first buffer chamber, And a second buffer chamber having a plurality of small holes that communicate with each other through the communication portion and allow gas to pass to the processing chamber side, and supply of the first processing gas supply line and the second processing gas supply line A substrate processing apparatus, wherein a point is disposed in the first buffer chamber and the second buffer chamber, and a block point of the purge gas supply line is disposed in the communication portion.
(3) In the substrate processing apparatus according to (2), the dispersion plate is further provided with a third buffer chamber having a large number of small holes communicating with the first buffer chamber and allowing the gas to pass to the processing chamber side. A substrate processing apparatus, wherein a block point of the purge gas supply line is arranged in a communication portion that communicates the first buffer chamber and the third buffer chamber.
(4) The substrate processing apparatus according to (2), wherein the first buffer chamber is provided in a central portion of a dispersion plate.
(5) The substrate processing apparatus according to (2), wherein the second buffer chamber is provided outside the first buffer chamber.
(6) The substrate processing apparatus according to (3), wherein the third buffer chamber is provided on an outer peripheral portion of a dispersion plate.
(7) In the substrate processing apparatus according to (3), the dispersion plate has a first buffer chamber at the center, a second buffer chamber outside the first buffer chamber, and an outside of the second buffer chamber. And a third buffer chamber, respectively.
(8) A method for manufacturing a semiconductor device, which includes a step of carrying a substrate into a processing chamber, a step of supplying a gas into the processing chamber to process the substrate, and a step of unloading the processed substrate from the processing chamber. Then, in the process of processing the substrate, the process gas is supplied to and shut off from the substrate in the processing chamber by controlling the dispersion plate with the purge gas supplied to the dispersion plate.
(9) A method for manufacturing a semiconductor device comprising: a step of carrying a substrate into a processing chamber; a step of supplying a gas into the processing chamber to process the substrate; and a step of unloading the processed substrate from the processing chamber. Then, in the step of processing the substrate, the step of supplying the first processing gas to the treatment chamber, the step of supplying the purge gas to the treatment chamber, the step of controlling the dispersion plate with the purge gas supplied to the dispersion plate, and the processing A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the step of supplying a second processing gas to a chamber and the step of supplying a purge gas to the processing chamber are performed once or a plurality of times.
(10) A processing gas supply line that supplies a processing gas to the processing chamber, a purge gas supply line that supplies a purge gas to the processing chamber, and the processing gas supply line, the purge gas supply line, and the processing chamber. And a dispersion plate for dispersing the gas supplied to the processing chamber, and supply of the purge gas from the purge gas supply line causes the processing gas supplied to the substrate of the processing chamber to pass through the processing gas supply line. A processing gas supply mechanism, wherein a block point for controlling supply and shutoff is provided on the dispersion plate.
(11) A chemical reaction apparatus having the processing gas supply mechanism of (10).
[0029]
As described above, according to the present invention, the supply and shutoff of the processing gas are controlled by the supply of the purge gas, so that the processing gas can be supplied and shut off at high speed. In addition, since the supply / cutoff of the processing gas is controlled in the dispersion plate, the apparatus can be miniaturized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B show a first dispersion plate used in a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view.
FIG. 3 shows a second dispersion plate used in the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention, wherein (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional substrate processing apparatus.
10 substrate processing apparatus 14 processing chamber 18 substrate 26 first dispersion plate 28 second dispersion plate 30 source gas supply lines 34a, 34b reformed gas supply lines 38a, 38b purge gas supply line 50 first buffer chambers 56a, 56b first 2nd buffer chamber 60 3rd buffer chamber 62a, 62b 1st communication part 64a, 64b 2nd communication part 68 4th buffer chamber 70 5th buffer chamber 72 1st small hole 74 2nd small hole 76 Raw gas supply points 78a, 78b Reformed gas supply points 80a, 80b First block points 82a, 82b Second block points 84a, 84b Third block points 86 Third small holes 88 Fourth small holes
