JP5743488B2 - Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、プラズマを利用して基板を処理する基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method, and more particularly to a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method for processing a substrate using plasma.

半導体装置製造工程の1つに、プラズマを利用したCVD(Chemical Vapor Deposition)法やALD(Atomic Layer Deposition)法を用いて基板上に所定の薄膜を堆積する成膜工程がある(特許文献1参照)。CVD法とは、ガス状原料の気相および表面での反応を利用して、原料ガス分子に含まれる元素を構成要素とする薄膜を被処理基板上へ堆積する方法である。CVD法では、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類の原料ガス等を同時に被処理基板上に供給して成膜する。ALD法の場合、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類の原料ガス等を交互に被処理基板上に供給して成膜する。ALD法では、薄膜堆積が原子層レベルで制御される。そして、プラズマは、CVD法で堆積する薄膜の化学反応を促進したり、薄膜から不純物を除去したり、あるいは、ALD法では吸着した成膜原料の化学反応を補助したりするためになど用いられる。   As one of semiconductor device manufacturing processes, there is a film forming process for depositing a predetermined thin film on a substrate using a CVD (Chemical Vapor Deposition) method using plasma or an ALD (Atomic Layer Deposition) method (see Patent Document 1). ). The CVD method is a method of depositing a thin film having an element contained in a source gas molecule as a constituent element on a substrate to be processed by utilizing a gas phase and a reaction at the surface of a gaseous source. In the CVD method, a plurality of types of source gases including a plurality of elements constituting a film to be formed are simultaneously supplied onto a substrate to be processed. In the case of the ALD method, a plurality of types of source gases containing a plurality of elements constituting a film to be formed are alternately supplied onto the substrate to be processed. In the ALD method, thin film deposition is controlled at the atomic layer level. The plasma is used for accelerating the chemical reaction of the thin film deposited by the CVD method, removing impurities from the thin film, or assisting the chemical reaction of the deposited film forming material by the ALD method. .

特開2003−3297818号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-3297818

しかしながら、半導体装置製造における段階的な微細化に伴い、より低い基板温度で成膜することが求められるようになっており、そのためには、プラズマを形成する際の高周波電力を大きくする必要がある。プラズマを形成する際の高周波電力を大きくすると、基板や形成する膜に与えるダメージが大きくなってしまい、好ましくない。   However, with stepwise miniaturization in the manufacture of semiconductor devices, it has become necessary to form a film at a lower substrate temperature. For this purpose, it is necessary to increase the high-frequency power when forming plasma. . Increasing the high-frequency power when forming plasma increases the damage to the substrate and the film to be formed, which is not preferable.

本発明の主な目的は、プラズマを利用して基板を処理する際に基板や形成する膜に与えるダメージを小さくでき、しかも基板処理温度を低くできる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION A main object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method that can reduce damage to a substrate and a film to be formed when processing the substrate using plasma, and can lower the substrate processing temperature. There is.

本発明によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内へ開口する第1ガス供給口を有し、前記第1ガス供給口より前記処理室内へ第1の処理ガスを供給する第1の処理ガス供給系と、
前記処理室と区画され、前記処理室内へ開口する第2ガス供給口を有する第1のバッファ室と、
前記処理室と区画され、前記処理室内へ開口する第3ガス供給口を有する第2のバッファ室と、
第2の処理ガスを前記第1のバッファ室内と前記第2のバッファ室内へそれぞれ供給する第2の処理ガス供給系と、
高周波電力を供給することによって、前記第1のバッファ室の内部でプラズマを発生させ、前記第1のバッファ室の内部で前記第2の処理ガスをプラズマにより活性化させる第1のプラズマ源と、
高周波電力を供給することによって、前記第2のバッファ室の内部でプラズマを発生させ、前記第2のバッファ室の内部で前記第2の処理ガスをプラズマにより活性化させる第2のプラズマ源と、
前記処理室内を排気口より排気する排気系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1の処理ガスを前記第1ガス供給口より供給し前記排気口より排気する第1処理と、前記処理室内の前記基板に対して、前記第1のバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記第1のバッファ室の前記第2ガス供給口より供給すると共に、前記第2のバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記第2のバッファ室の前記第3ガス供給口より供給し、前記排気口より排気する第2処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成するようにし、前記第2処理では、1つのプラズマ源に高周波電力を供給することによって1つのバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記基板に対して供給する場合よりも、小さい高周波電力を前記第1のプラズマ源および前記第2のプラズマ源のそれぞれに供給するように、前記第1の処理ガス供給系、前記第2の処理ガス供給系、前記第1のプラズマ源、前記第2のプラズマ源および前記排気系を制御するよう構成されるコントローラと、
を備え
前記第3ガス供給口は、前記処理室内の前記基板の中心を挟んで、前記第2ガス供給口とは180度反対側に設けられており、前記第1ガス供給口は前記排気口と前記第3ガス供給口との間に設けられている基板処理装置が提供される。
According to the present invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A first process gas supply system that has a first gas supply port that opens into the process chamber, and that supplies a first process gas from the first gas supply port to the process chamber;
A first buffer chamber that is partitioned from the processing chamber and has a second gas supply port that opens into the processing chamber;
A second buffer chamber that is partitioned from the processing chamber and has a third gas supply port that opens into the processing chamber;
A second processing gas supply system for supplying a second processing gas to the first buffer chamber and the second buffer chamber, respectively.
A first plasma source for generating a plasma inside the first buffer chamber by supplying a high-frequency power and activating the second processing gas by the plasma inside the first buffer chamber;
A second plasma source for generating plasma inside the second buffer chamber by supplying high-frequency power and activating the second processing gas inside the second buffer chamber by the plasma;
An exhaust system for exhausting the processing chamber from an exhaust port;
A first process for supplying the first processing gas to the substrate in the processing chamber from the first gas supply port and exhausting the substrate from the exhaust port; and the first buffer for the substrate in the processing chamber. The second process gas activated by plasma in the chamber is supplied from the second gas supply port of the first buffer chamber, and the second process gas activated by plasma in the second buffer chamber is supplied. A film is formed on the substrate by performing a predetermined number of cycles including a second process of supplying a processing gas from the third gas supply port of the second buffer chamber and exhausting from the exhaust port. In the second process, compared with the case where the second processing gas activated by plasma in one buffer chamber by supplying high-frequency power to one plasma source is supplied to the substrate, The first process gas supply system, the second process gas supply system, the first plasma source, so as to supply high frequency power to each of the first plasma source and the second plasma source, A controller configured to control the second plasma source and the exhaust system;
Equipped with a,
The third gas supply port is provided on a side opposite to the second gas supply port by 180 degrees across the center of the substrate in the processing chamber, and the first gas supply port is connected to the exhaust port and the exhaust port. A substrate processing apparatus provided between the third gas supply port is provided.

また、本発明によれば、
処理室内の基板に対して第1ガス供給口より第1の処理ガスを供給し排気口より排気するする第1工程と、
前記処理室と区画され、前記処理室内へ開口する第2ガス供給口を有する第1のバッファ室内でプラズマにより活性化させた第2の処理ガスを前記第2ガス供給口より前記処理室内の前記基板に対して供給すると共に、前記処理室と区画され、前記処理室内へ開口する第3ガス供給口を有する第2のバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記第3ガス供給口より前記処理室内の前記基板に対して供給し、前記排気口より排気する第2工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
前記第3ガス供給口は、前記処理室内の前記基板の中心を挟んで前記第2ガス供給口とは180度反対側に設けられており、前記第1ガス供給口は前記排気口と前記第3ガス供給口との間に設けられており、
前記第2工程では、第1のプラズマ源に高周波電力を供給することによって、前記第1のバッファ室の内部でプラズマを発生させ、前記第1のバッファ室の内部で前記第2の処理ガスをプラズマにより活性化させると共に、第2のプラズマ源に高周波電力を供給することによって、前記第2のバッファ室の内部でプラズマを発生させ、前記第2のバッファ室の内部で前記第2の処理ガスをプラズマにより活性化させるようにし、その際、1つのプラズマ源に高周波電力を供給することによって1つのバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記基板に対して供給する場合よりも、小さい高周波電力を前記第1のプラズマ源および前記第2のプラズマ源のそれぞれに供給する半導体装置の製造方法が提供される。
Moreover, according to the present invention,
A first step of supplying a first processing gas to the substrate in the processing chamber from the first gas supply port and exhausting the substrate from the exhaust port;
A second processing gas activated by plasma in a first buffer chamber having a second gas supply port that is partitioned from the processing chamber and opens into the processing chamber is supplied from the second gas supply port into the processing chamber. The third processing gas is supplied to the substrate and is activated by plasma in a second buffer chamber that is partitioned from the processing chamber and has a third gas supply port that opens into the processing chamber. A second step of supplying to the substrate in the processing chamber from a gas supply port and exhausting from the exhaust port;
Including a step of forming a film on the substrate by performing a predetermined number of cycles including:
The third gas supply port is provided 180 degrees opposite to the second gas supply port across the center of the substrate in the processing chamber, and the first gas supply port includes the exhaust port and the first gas supply port. It is provided between 3 gas supply ports,
In the second step, plasma is generated inside the first buffer chamber by supplying high-frequency power to the first plasma source, and the second processing gas is generated inside the first buffer chamber. The plasma is generated inside the second buffer chamber by being activated by plasma and supplying high frequency power to the second plasma source, and the second processing gas is inside the second buffer chamber. In this case, the second processing gas activated by plasma in one buffer chamber is supplied to the substrate by supplying high-frequency power to one plasma source. A method for manufacturing a semiconductor device is also provided in which a small high-frequency power is supplied to each of the first plasma source and the second plasma source.

本発明によれば、プラズマを利用して基板を処理する際に基板や形成する膜に与えるダメージを小さくでき、しかも基板処理温度を低くできる基板処理装置および半導体装置の製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when processing a board | substrate using plasma, the damage given to a board | substrate and the film | membrane to form can be made small, and also the manufacturing method of a semiconductor device which can make a substrate processing temperature low can be provided.

図1は、本発明の好ましい実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の構成を説明するための概略斜透視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view for explaining the configuration of a substrate processing apparatus suitably used in a preferred embodiment of the present invention. 図2は、本発明の好ましい第1の実施の形態で好適に用いられる処理炉の一例とそれに付随する部材を説明するための概略構成図であって、処理炉部分を概略縦断面で示す図であり、図3のB−B線概略縦断面である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining an example of a processing furnace suitably used in the first preferred embodiment of the present invention and members accompanying the processing furnace, and shows a schematic vertical section of the processing furnace part. FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view taken along line B-B in FIG. 3. 図3は、図2に示す処理炉のA−A線概略横断面図である。3 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of the processing furnace shown in FIG. 図4は、図3のC部の部分拡大概略斜透視図である。4 is a partially enlarged schematic perspective view of a portion C in FIG. 図5は、図3のC部の部分拡大概略縦断面図である。FIG. 5 is a partially enlarged schematic longitudinal sectional view of a portion C in FIG. 図6は、本発明の好ましい第1の実施の形態の基板処理装置で好適に用いられるコントローラと当該コントローラによって制御される各部材を説明するためのブロック図である。FIG. 6 is a block diagram for explaining a controller suitably used in the substrate processing apparatus according to the first preferred embodiment of the present invention and each member controlled by the controller. 図7Aは、レジストパターンの形成方法を説明するための概略縦断面図である。FIG. 7A is a schematic longitudinal sectional view for explaining a resist pattern forming method. 図7Bは、レジストパターンの形成方法を説明するための概略縦断面図である。FIG. 7B is a schematic longitudinal sectional view for explaining a resist pattern forming method. 図7Cは、レジストパターンの形成方法を説明するための概略縦断面図である。FIG. 7C is a schematic longitudinal sectional view for explaining a resist pattern forming method. 図7Dは、レジストパターンの形成方法を説明するための概略縦断面図である。FIG. 7D is a schematic longitudinal sectional view for explaining a resist pattern forming method. 図7Eは、レジストパターンの形成方法を説明するための概略縦断面図である。FIG. 7E is a schematic longitudinal sectional view for explaining a method for forming a resist pattern. 図7Fは、レジストパターンの形成方法を説明するための概略縦断面図である。FIG. 7F is a schematic longitudinal sectional view for explaining a resist pattern forming method. 図8Aは、パターンの他の形成方法を説明するための概略縦断面図である。FIG. 8A is a schematic longitudinal sectional view for explaining another method of forming a pattern. 図8Bは、パターンの他の形成方法を説明するための概略縦断面図である。FIG. 8B is a schematic longitudinal sectional view for explaining another method of forming a pattern. 図8Cは、パターンの他の形成方法を説明するための概略縦断面図である。FIG. 8C is a schematic longitudinal sectional view for explaining another method of forming a pattern. 図8Dは、パターンの他の形成方法を説明するための概略縦断面図である。FIG. 8D is a schematic longitudinal sectional view for explaining another method of forming a pattern. 図9は、パターンを形成する際に使用する酸化シリコン膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart for explaining a manufacturing process of a silicon oxide film used when forming a pattern. 図10は、パターンを形成する際に使用する酸化シリコン膜の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。FIG. 10 is a timing chart for explaining a manufacturing process of a silicon oxide film used for forming a pattern. 図11は、本発明の好ましい第1の実施の形態の変形例を説明するための概略横断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view for explaining a modification of the preferred first embodiment of the present invention. 図12は、本発明の好ましい第1の実施の形態の変形例を説明するための概略横断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining a modification of the preferred first embodiment of the present invention. 図13は、本発明の好ましい第1の実施の形態の変形例を説明するための概略横断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view for explaining a modification of the preferred first embodiment of the present invention. 図14は、本発明の好ましい第2の実施の形態を説明するための部分拡大概略斜透視図である。FIG. 14 is a partially enlarged schematic perspective view for explaining the second preferred embodiment of the present invention. 図15は、本発明の好ましい第2の実施の形態を説明するための部分拡大概略縦断面図である。FIG. 15 is a partially enlarged schematic longitudinal sectional view for explaining a preferred second embodiment of the present invention. 図16は、本発明の好ましい第3の実施の形態を説明するための部分拡大概略斜透視図である。FIG. 16 is a partially enlarged schematic perspective view for explaining a third preferred embodiment of the present invention. 図17は、本発明の好ましい第3の実施の形態を説明するための部分拡大概略縦断面図である。FIG. 17 is a partially enlarged schematic longitudinal sectional view for explaining a preferred third embodiment of the present invention. 図18は、本発明の好ましい第4の実施の形態で好適に用いられる処理炉の一例とそれに付随する部材を説明するための概略構成図であって、処理炉部分を概略縦断面で示す図であり、図19のE−E線概略縦断面である。FIG. 18 is a schematic configuration diagram for explaining an example of a processing furnace and members accompanying it suitably used in the fourth preferred embodiment of the present invention, and shows a schematic vertical section of the processing furnace part. FIG. 20 is a schematic longitudinal sectional view taken along line EE in FIG. 図19は、図18に示す処理炉のD−D線概略横断面図である。19 is a schematic cross-sectional view taken along line DD of the processing furnace shown in FIG. 図20は、本発明の好ましい第5の実施の形態で好適に用いられる処理炉の一例とそれに付随する部材を説明するための概略構成図であって、処理炉部分を概略縦断面で示す図であり、図21のG−G線概略縦断面である。FIG. 20 is a schematic configuration diagram for explaining an example of a processing furnace and members accompanying it suitably used in the fifth preferred embodiment of the present invention, and shows a schematic vertical section of the processing furnace part. FIG. 22 is a schematic longitudinal sectional view taken along line GG in FIG. 図21は、図20に示す処理炉のF−F線概略横断面図である。21 is a schematic cross-sectional view taken along line FF of the processing furnace shown in FIG. 図22は、比較例を説明するための概略横断面図である。FIG. 22 is a schematic cross-sectional view for explaining a comparative example. 図23は、本発明の好ましい第5の実施の形態の実施例と比較例における、成膜条件を説明するための表である。FIG. 23 is a table for explaining film forming conditions in the example and the comparative example of the preferred fifth embodiment of the present invention. 図24は、本発明の好ましい第5の実施の形態の実施例と比較例における、高周波電力とパーティクルとの関係を説明するための表である。FIG. 24 is a table for explaining the relationship between high-frequency power and particles in the example and comparative example of the preferred fifth embodiment of the present invention. 図25は、本発明の好ましい第5の実施の形態の実施例と比較例における、高周波電力とパーティクルとの関係を説明するための図である。FIG. 25 is a diagram for explaining the relationship between high-frequency power and particles in the example and comparative example of the preferred fifth embodiment of the present invention.

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本発明の各好ましい実施の形態で好適に使用される基板処理装置について説明する。この基板処理装置は、半導体装置の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。   First, the substrate processing apparatus suitably used in each preferred embodiment of the present invention will be described. This substrate processing apparatus is configured as an example of a semiconductor manufacturing apparatus used for manufacturing a semiconductor device.

下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し成膜処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。しかし、本発明は、縦型装置の使用を前提としたものでなく、例えば、枚葉装置を使用しても良い。   In the following description, as an example of the substrate processing apparatus, a case will be described in which a vertical apparatus that performs a film forming process or the like on a substrate is used. However, the present invention is not based on the use of a vertical apparatus, and for example, a single wafer apparatus may be used.

図1を参照すれば、基板処理装置101では、基板の一例となるウエハ200を収納したカセット110が使用されており、ウエハ200は半導体シリコン等の材料から構成されている。基板処理装置101は筐体111を備えており、筐体111の内部にはカセットステージ114が設置されている。カセット110はカセットステージ114上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入されたり、カセットステージ114上から搬出されたりする。   Referring to FIG. 1, a substrate processing apparatus 101 uses a cassette 110 that contains a wafer 200 as an example of a substrate, and the wafer 200 is made of a material such as semiconductor silicon. The substrate processing apparatus 101 includes a housing 111, and a cassette stage 114 is installed inside the housing 111. The cassette 110 is carried on the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown) or unloaded from the cassette stage 114.

カセットステージ114上にはカセット110が、工程内搬送装置(図示せず)によって、カセット110内のウエハ200が垂直姿勢を保持しかつカセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ114は、カセット110を筐体111の後方に右回り縦方向90°回転し、カセット110内のウエハ200が水平姿勢となり、カセット110のウエハ出し入れ口が筐体111の後方を向くように動作可能となるよう構成されている。   The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown) so that the wafer 200 in the cassette 110 maintains a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward. The The cassette stage 114 rotates the cassette 110 clockwise 90 degrees rearward of the casing 111 so that the wafer 200 in the cassette 110 is in a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces the rear of the casing 111. It is configured to be operable.

筐体111内の前後方向の略中央部にはカセット棚105が設置されており、カセット棚105は複数段複数列にて複数個のカセット110を保管するように構成されている。カセット棚105にはウエハ移載機構125の搬送対象となるカセット110が収納される移載棚123が設けられている。   A cassette shelf 105 is installed in a substantially central portion of the casing 111 in the front-rear direction, and the cassette shelf 105 is configured to store a plurality of cassettes 110 in a plurality of rows and a plurality of rows. The cassette shelf 105 is provided with a transfer shelf 123 in which the cassette 110 to be transferred by the wafer transfer mechanism 125 is stored.

カセットステージ114の上方には予備カセット棚107が設けられ、予備的にカセット110を保管するように構成されている。   A reserve cassette shelf 107 is provided above the cassette stage 114, and is configured to store the cassette 110 in a preliminary manner.

カセットステージ114とカセット棚105との間には、カセット搬送装置118が設置されている。カセット搬送装置118は、カセット110を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ118aと、搬送機構としてのカセット搬送機構118bとを備えている。カセット搬送装置118はカセットエレベータ118aとカセット搬送機構118bとの連動動作により、カセットステージ114とカセット棚105と予備カセット棚107との間で、カセット110を搬送するように構成されている。   A cassette carrying device 118 is installed between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105. The cassette carrying device 118 includes a cassette elevator 118a that can move up and down while holding the cassette 110, and a cassette carrying mechanism 118b as a carrying mechanism. The cassette carrying device 118 is configured to carry the cassette 110 among the cassette stage 114, the cassette shelf 105, and the spare cassette shelf 107 by an interlocking operation of the cassette elevator 118a and the cassette carrying mechanism 118b.

カセット棚105の後方には、ウエハ移載機構125が設置されている。ウエハ移載機構125は、ウエハ200を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置125aと、ウエハ移載装置125aを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ125bとを備えている。ウエハ移載装置125aにはウエハ200をピックアップするためのツイーザ125cが設けられている。ウエハ移載装置125はウエハ移載装置125aとウエハ移載装置エレベータ125bとの連動動作により、ツイーザ125cをウエハ200の載置部として、ウエハ200をボート217に対して装填(チャージング)したり、ボート217から脱装(ディスチャージング)したりするように構成されている。   A wafer transfer mechanism 125 is installed behind the cassette shelf 105. The wafer transfer mechanism 125 includes a wafer transfer device 125a capable of rotating or linearly moving the wafer 200 in the horizontal direction, and a wafer transfer device elevator 125b for moving the wafer transfer device 125a up and down. The wafer transfer device 125 a is provided with a tweezer 125 c for picking up the wafer 200. The wafer transfer device 125 loads (charges) the wafer 200 to the boat 217 using the tweezers 125c as the placement portion of the wafer 200 by the interlocking operation of the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b. The boat 217 is configured to be detached (discharged).

筐体111の後部上方には、ウエハ200を熱処理する処理炉202が設けられており、処理炉202の下端部が炉口シャッタ147により開閉されるように構成されている。   A processing furnace 202 for heat-treating the wafer 200 is provided above the rear portion of the casing 111, and a lower end portion of the processing furnace 202 is configured to be opened and closed by a furnace port shutter 147.

処理炉202の下方には処理炉202に対しボート217を昇降させるボートエレベータ115が設けられている。ボートエレベータ115の昇降台にはアーム128が連結されており、アーム128にはシールキャップ219が水平に据え付けられている。シールキャップ219はボート217を垂直に支持するとともに、処理炉202の下端部を閉塞可能なように構成されている。   Below the processing furnace 202, a boat elevator 115 that raises and lowers the boat 217 with respect to the processing furnace 202 is provided. An arm 128 is connected to the lifting platform of the boat elevator 115, and a seal cap 219 is horizontally installed on the arm 128. The seal cap 219 is configured to support the boat 217 vertically and to close the lower end portion of the processing furnace 202.

ボート217は複数の保持部材を備えており、複数枚(例えば50〜150枚程度)のウエハ200をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。   The boat 217 includes a plurality of holding members, and is configured to hold a plurality of (for example, about 50 to 150) wafers 200 horizontally with the centers thereof aligned in the vertical direction. Yes.

カセット棚105の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット134aが設置されている。クリーンユニット134aは供給ファン(図示せず)および防塵フィルタ(図示せず)を備えており、クリーンエアを筐体111の内部に流通させるように構成されている。   Above the cassette shelf 105, a clean unit 134a for supplying clean air that is a cleaned atmosphere is installed. The clean unit 134 a includes a supply fan (not shown) and a dustproof filter (not shown), and is configured to distribute clean air inside the casing 111.

筐体111の左側端部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット134bが設置されている。クリーンユニット134bも供給ファン(図示せず)および防塵フィルタ(図示せず)を備えており、クリーンエアをウエハ移載装置125aやボート217等の近傍を流通させるように構成されている。当該クリーンエアは、ウエハ移載装置125aやボート217等の近傍を流通した後に、筐体111の外部に排気されるようになっている。   A clean unit 134 b that supplies clean air is installed at the left end of the housing 111. The clean unit 134b also includes a supply fan (not shown) and a dustproof filter (not shown), and is configured to circulate clean air in the vicinity of the wafer transfer device 125a, the boat 217, and the like. The clean air is exhausted to the outside of the casing 111 after circulating in the vicinity of the wafer transfer device 125a, the boat 217, and the like.

続いて、基板処理装置101の主な動作について説明する。   Next, main operations of the substrate processing apparatus 101 will be described.

工程内搬送装置(図示略)によってカセット110がカセットステージ114上に搬入されると、カセット110は、ウエハ200がカセットステージ114の上で垂直姿勢を保持し、カセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くようにカセットステージ114上に載置される。その後、カセット110は、カセットステージ114によって、カセット110内のウエハ200が水平姿勢となり、カセット110のウエハ出し入れ口が筐体111の後方を向くように、筐体111の後方に右周り縦方向90°回転させられる。   When the cassette 110 is loaded onto the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown), the cassette 110 holds the wafer 200 in a vertical position on the cassette stage 114 and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 is directed upward. It is placed on the cassette stage 114 so as to face. Thereafter, the cassette 110 is placed in a clockwise direction 90 in the clockwise direction behind the housing 111 so that the wafer 200 in the cassette 110 is placed in a horizontal posture by the cassette stage 114 and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces the rear of the housing 111. ° Rotated.

その後、カセット110は、カセット棚105ないし予備カセット棚107の指定された棚位置へカセット搬送装置118によって自動的に搬送され受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚105ないし予備カセット棚107からカセット搬送装置118によって移載棚123に移載されるか、もしくは直接移載棚123に搬送される。   Thereafter, the cassette 110 is automatically transported and delivered by the cassette transport device 118 to the designated shelf position of the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf 107 and temporarily stored, and then the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf. It is transferred from 107 to the transfer shelf 123 by the cassette transfer device 118 or directly transferred to the transfer shelf 123.

カセット110が移載棚123に移載されると、ウエハ200はカセット110からウエハ移載装置125aのツイーザ125cによってカセット110のウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ボート217に装填(チャージング)される。ボート217にウエハ200を受け渡したウエハ移載装置125aはカセット110に戻り、後続のウエハ200をボート217に装填する。   When the cassette 110 is transferred to the transfer shelf 123, the wafers 200 are picked up from the cassette 110 by the tweezers 125c of the wafer transfer device 125a through the wafer loading / unloading port of the cassette 110 and loaded (charged) into the boat 217. The wafer transfer device 125 a that has delivered the wafer 200 to the boat 217 returns to the cassette 110 and loads the subsequent wafer 200 into the boat 217.

予め指定された枚数のウエハ200がボート217に装填されると、処理炉202の下端部を閉じていた炉口シャッタ147が開き、処理炉202の下端部が開放される。その後、ウエハ200群を保持したボート217がボートエレベータ115の上昇動作により処理炉202内に搬入(ローディング)され、処理炉202の下部がシールキャップ219により閉塞される。   When a predetermined number of wafers 200 are loaded into the boat 217, the furnace port shutter 147 that has closed the lower end of the processing furnace 202 is opened, and the lower end of the processing furnace 202 is opened. Thereafter, the boat 217 holding the wafer group 200 is loaded into the processing furnace 202 by the ascending operation of the boat elevator 115, and the lower part of the processing furnace 202 is closed by the seal cap 219.

ローディング後は、処理炉202にてウエハ200に対し任意の処理が実施される。その処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ200およびカセット110が筐体111の外部に搬出される。   After loading, arbitrary processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202. After the processing, the wafer 200 and the cassette 110 are carried out of the casing 111 in the reverse procedure described above.

(第1の実施の形態)
次に図2、図3を参照して前述した基板処理装置101に使用される第1の実施の形態の処理炉202について説明する。
(First embodiment)
Next, the processing furnace 202 of the first embodiment used in the substrate processing apparatus 101 described above will be described with reference to FIGS.

図2および図3を参照すれば、処理炉202にはウエハ200を加熱するための加熱装置(加熱手段)であるヒータ207が設けられている。ヒータ207は上方が閉塞された円筒形状の断熱部材と複数本のヒータ素線とを備えており、断熱部材に対しヒータ素線が設けられたユニット構成を有している。ヒータ207の内側には、ウエハ200を処理するための石英製の反応管203がヒータ207と同心円状に設けられている。   2 and 3, the processing furnace 202 is provided with a heater 207 which is a heating device (heating means) for heating the wafer 200. The heater 207 includes a cylindrical heat insulating member whose upper portion is closed and a plurality of heater wires, and has a unit configuration in which the heater wires are provided on the heat insulating member. Inside the heater 207, a quartz reaction tube 203 for processing the wafer 200 is provided concentrically with the heater 207.

反応管203の下方には、反応管203の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219は反応管203の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ219は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。反応管203の下部開口端部に設けられた環状のフランジとシールキャップ219の上面との間には気密部材(以下Oリング)220が配置され、両者の間は気密にシールされている。少なくとも、反応管203およびシールキャップ219により処理室201が形成されている。   Below the reaction tube 203, a seal cap 219 is provided as a furnace port lid capable of airtightly closing the lower end opening of the reaction tube 203. The seal cap 219 is brought into contact with the lower end of the reaction tube 203 from the lower side in the vertical direction. The seal cap 219 is made of a metal such as stainless steel and has a disk shape. An airtight member (hereinafter referred to as an O-ring) 220 is disposed between an annular flange provided at the lower opening end of the reaction tube 203 and the upper surface of the seal cap 219, and the space between them is hermetically sealed. At least the processing chamber 201 is formed by the reaction tube 203 and the seal cap 219.

シールキャップ219上にはボート217を支持するボート支持台218が設けられている。ボート支持台218は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成され断熱部として機能すると共にボートを支持する支持体となっている。ボート217は、ボート支持台218上に立設されている。ボート217は例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成されている。ボート217はボート支持台218に固定された底板210とその上方に配置された天板211とを有しており、底板210と天板211との間に複数本の支柱212が架設された構成を有している(図1参照)。ボート217には複数枚のウエハ200が保持されている。複数枚のウエハ200は、互いに一定の間隔をあけながら水平姿勢を保持しかつ互いに中心を揃えた状態で反応管203の管軸方向に多段に積載されボート217の支柱212に支持されている。   A boat support 218 that supports the boat 217 is provided on the seal cap 219. The boat support 218 is made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide, and functions as a heat insulating portion and is a support that supports the boat. The boat 217 is erected on the boat support 218. The boat 217 is made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide. The boat 217 includes a bottom plate 210 fixed to the boat support 218 and a top plate 211 disposed above the bottom plate 210, and a plurality of support columns 212 are constructed between the bottom plate 210 and the top plate 211. (See FIG. 1). A plurality of wafers 200 are held on the boat 217. The plurality of wafers 200 are loaded in multiple stages in the tube axis direction of the reaction tube 203 in a state where the horizontal posture is maintained while keeping the center of each other while keeping a certain distance from each other, and are supported by the columns 212 of the boat 217.

シールキャップ219の処理室201と反対側にはボートを回転させるボート回転機構267が設けられている。ボート回転機構267の回転軸265はシールキャップを貫通してボート支持台218に接続されており、回転機構267によって、ボート支持台218を介してボート217を回転させることでウエハ200を回転させる。   A boat rotation mechanism 267 that rotates the boat is provided on the side of the seal cap 219 opposite to the processing chamber 201. The rotation shaft 265 of the boat rotation mechanism 267 passes through the seal cap and is connected to the boat support 218, and the wafer 200 is rotated by rotating the boat 217 via the boat support 218 by the rotation mechanism 267.

シールキャップ219は反応管203の外部に設けられた昇降機構としてのボートエレベータ115によって垂直方向に昇降され、これによりボート217を処理室201内に対し搬入搬出することが可能となっている。   The seal cap 219 is raised and lowered in the vertical direction by a boat elevator 115 as an elevating mechanism provided outside the reaction tube 203, so that the boat 217 can be carried into and out of the processing chamber 201.

以上の処理炉202では、バッチ処理される複数枚のウエハ200がボート217に対し多段に積層された状態において、ボート217がボート支持台218で支持されながら処理室201に挿入され、ヒータ207が処理室201に挿入されたウエハ200を所定の温度に加熱するようになっている。   In the processing furnace 202 described above, in a state where a plurality of wafers 200 to be batch-processed are stacked on the boat 217 in multiple stages, the boat 217 is inserted into the processing chamber 201 while being supported by the boat support 218, and the heater 207 is The wafer 200 inserted into the processing chamber 201 is heated to a predetermined temperature.

図2および図3を参照すれば、原料ガスを供給するための3本のガス供給管310、320、330が接続されている。   Referring to FIGS. 2 and 3, three gas supply pipes 310, 320, and 330 for supplying source gas are connected.

処理室201内には、ノズル410、420、430が設けられている。ノズル410、420、430は、反応管203の下部を貫通して設けられている。ノズル410にはガス供給管310が接続され、ノズル420にはガス供給管320が接続され、ノズル430にはガス供給管330が接続されている。   In the processing chamber 201, nozzles 410, 420, and 430 are provided. The nozzles 410, 420, and 430 are provided through the lower part of the reaction tube 203. A gas supply pipe 310 is connected to the nozzle 410, a gas supply pipe 320 is connected to the nozzle 420, and a gas supply pipe 330 is connected to the nozzle 430.

ガス供給管310には、上流側から順に、開閉弁であるバルブ314、液体原料の流量制御装置である液体マスフローコントローラ312、気化ユニット(気化装置)である気化器315および開閉弁であるバルブ313が設けられている。   The gas supply pipe 310 includes, in order from the upstream side, a valve 314 that is an open / close valve, a liquid mass flow controller 312 that is a flow rate control device for a liquid source, a vaporizer 315 that is a vaporization unit (vaporizer), and a valve 313 that is an open / close valve. Is provided.

ガス供給管310の下流側の端部は、ノズル410の端部に接続されている。ノズル410は、反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間で、反応管203の内壁の下部より上部に沿ってウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル410はL字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル410の側面には原料ガスを供給する多数のガス供給孔411が設けられている。ガス供給孔411は反応管203の中心を向くように開口している。ガス供給孔411は、下部から上部にわたって同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、同じピッチで設けられている。   The downstream end of the gas supply pipe 310 is connected to the end of the nozzle 410. The nozzle 410 is an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200, and is provided so as to rise upward from the lower portion of the inner wall of the reaction tube 203 in the stacking direction of the wafer 200. . The nozzle 410 is configured as an L-shaped long nozzle. A large number of gas supply holes 411 for supplying a raw material gas are provided on the side surface of the nozzle 410. The gas supply hole 411 is opened to face the center of the reaction tube 203. The gas supply holes 411 have the same or inclined opening area from the lower part to the upper part, and are provided at the same pitch.

さらに、ガス供給管310には、バルブ313および気化器315との間に、後述の排気管232に接続されたベントライン610およびバルブ612が設けられている。   Further, the gas supply pipe 310 is provided with a vent line 610 and a valve 612 connected to an exhaust pipe 232 described later between the valve 313 and the vaporizer 315.

主に、ガス供給管310、バルブ314、液体マスフローコントローラ312、気化器315、バルブ313、ノズル410、ベントライン610、バルブ612によりガス供給系301が構成されている。   A gas supply system 301 is mainly constituted by the gas supply pipe 310, the valve 314, the liquid mass flow controller 312, the vaporizer 315, the valve 313, the nozzle 410, the vent line 610, and the valve 612.

また、ガス供給管310にはキャリアガス(不活性ガス)を供給するためのキャリアガス供給管510が、バルブ313の下流側で接続されている。キャリアガス供給管510にはマスフローコントローラ512およびバルブ513が設けられている。主に、キャリアガス供給管510、マスフローコントローラ512、バルブ513によりキャリアガス供給系(不活性ガス供給系)501が構成されている。   A carrier gas supply pipe 510 for supplying a carrier gas (inert gas) is connected to the gas supply pipe 310 on the downstream side of the valve 313. The carrier gas supply pipe 510 is provided with a mass flow controller 512 and a valve 513. A carrier gas supply system (inert gas supply system) 501 is mainly configured by the carrier gas supply pipe 510, the mass flow controller 512, and the valve 513.

ガス供給管310では、液体原料が液体マスフローコントローラ312で流量調整されて気化器315に供給され、気化されて原料ガスとなって供給される。   In the gas supply pipe 310, the flow rate of the liquid source is adjusted by the liquid mass flow controller 312, supplied to the vaporizer 315, vaporized, and supplied as the source gas.

原料ガスを処理室201に供給していない間は、バルブ313を閉じ、バルブ612を開けて、バルブ612を介して原料ガスをベントライン610に流しておく。   While the source gas is not supplied to the processing chamber 201, the valve 313 is closed, the valve 612 is opened, and the source gas is allowed to flow to the vent line 610 through the valve 612.

そして、原料ガスを処理室201に供給する際には、バルブ612を閉じ、バルブ313を開けて、原料ガスをバルブ313の下流のガス供給管310に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ512で流量調整されてバルブ513を介してキャリアガス供給管510から供給され、原料ガスはバルブ313の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル410を介して処理室201に供給される。   When supplying the source gas to the processing chamber 201, the valve 612 is closed, the valve 313 is opened, and the source gas is supplied to the gas supply pipe 310 downstream of the valve 313. On the other hand, the flow rate of the carrier gas is adjusted by the mass flow controller 512 and supplied from the carrier gas supply pipe 510 via the valve 513, and the raw material gas merges with this carrier gas downstream of the valve 313 and passes through the nozzle 410. 201.

ガス供給管320には、上流側から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ322および開閉弁であるバルブ323が設けられている。   The gas supply pipe 320 is provided with a mass flow controller 322 as a flow rate control device and a valve 323 as an on-off valve in order from the upstream side.

ガス供給管320の下流側の端部は、ノズル420の端部に接続されている。ノズル420は、ガス分散空間(放電室、放電空間)であるバッファ室423内に設けられている。バッファ室423内には、さらに後述する電極保護管451、452が設けられている。ノズル420、電極保護管451、電極保護管452がバッファ室423内にこの順序で配置されている。   The downstream end of the gas supply pipe 320 is connected to the end of the nozzle 420. The nozzle 420 is provided in a buffer chamber 423 which is a gas dispersion space (discharge chamber, discharge space). In the buffer chamber 423, electrode protection tubes 451 and 452 described later are further provided. The nozzle 420, the electrode protection tube 451, and the electrode protection tube 452 are arranged in this order in the buffer chamber 423.

バッファ室423は、反応管203の内壁とバッファ室壁424とにより形成されている。バッファ室壁424は、反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間に、反応管203内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ200の積載方向に沿って設けられている。バッファ室壁424のウエハ200と隣接する壁にはガスを供給するガス供給孔425が設けられている。ガス供給孔425は、電極保護管451と電極保護管452との間に設けられている。ガス供給孔425は反応管203の中心を向くように開口している。ガス供給孔425は、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じピッチで設けられている。   The buffer chamber 423 is formed by the inner wall of the reaction tube 203 and the buffer chamber wall 424. The buffer chamber wall 424 is provided in an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200 in a portion extending from the lower part to the upper part of the inner wall of the reaction tube 203 along the loading direction of the wafer 200. A gas supply hole 425 for supplying a gas is provided in a wall of the buffer chamber wall 424 adjacent to the wafer 200. The gas supply hole 425 is provided between the electrode protection tube 451 and the electrode protection tube 452. The gas supply hole 425 is opened to face the center of the reaction tube 203. A plurality of gas supply holes 425 are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203, each having the same opening area, and further provided at the same pitch.

ノズル420は、バッファ室423の一端側に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル420は、L字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル420の側面にはガスを供給するガス供給孔421が設けられている。ガス供給孔421はバッファ室423の中心を向くように開口している。ガス供給孔421は、バッファ室423のガス供給孔425と同様に、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられている。複数のガス供給孔421のそれぞれの開口面積は、バッファ室423内とノズル420内の差圧が小さい場合には、上流側(下部)から下流側(上部)まで、同一の開口面積で同一のピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって、順次開口面積を大きくするか、ピッチを小さくするとよい。   The nozzle 420 is provided on one end side of the buffer chamber 423 so as to rise upward in the stacking direction of the wafer 200 along the lower portion of the inner wall of the reaction tube 203. The nozzle 420 is configured as an L-shaped long nozzle. A gas supply hole 421 for supplying gas is provided on the side surface of the nozzle 420. The gas supply hole 421 opens so as to face the center of the buffer chamber 423. A plurality of gas supply holes 421 are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203, similarly to the gas supply holes 425 of the buffer chamber 423. Each of the gas supply holes 421 has the same opening area with the same opening area from the upstream side (lower part) to the downstream side (upper part) when the differential pressure in the buffer chamber 423 and the nozzle 420 is small. The pitch may be set, but when the differential pressure is large, the opening area may be sequentially increased from the upstream side toward the downstream side, or the pitch may be decreased.

本実施の形態においては、ノズル420のガス供給孔421のそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、まず、ガス供給孔421のそれぞれから、流速の差はあるもの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてガス供給孔421のそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室423内に導入し、バッファ室423内においてガスの流速差の均一化を行っている。   In the present embodiment, by adjusting the opening area and the opening pitch of the gas supply holes 421 of the nozzle 420 from the upstream side to the downstream side as described above, first, the flow velocity from each of the gas supply holes 421 is adjusted. Although there is a difference, the gas with the same flow rate is ejected. The gas ejected from each of the gas supply holes 421 is once introduced into the buffer chamber 423, and the difference in gas flow velocity is made uniform in the buffer chamber 423.

すなわち、ノズル420のガス供給孔421のそれぞれよりバッファ室423内に噴出したガスはバッファ室423内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室423のガス供給孔425より処理室201内に噴出する。これにより、ノズル420のガス供給孔421のそれぞれよりバッファ室423内に噴出したガスは、バッファ室423のガス供給孔425のそれぞれより処理室201内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。   That is, the gas ejected into the buffer chamber 423 from each of the gas supply holes 421 of the nozzle 420 is reduced in the particle velocity of each gas in the buffer chamber 423 and then into the processing chamber 201 from the gas supply hole 425 of the buffer chamber 423. To erupt. Thus, when the gas ejected into the buffer chamber 423 from each of the gas supply holes 421 of the nozzle 420 is ejected into the processing chamber 201 from each of the gas supply holes 425 of the buffer chamber 423, a uniform flow rate and flow velocity are obtained. It becomes gas which has.

さらに、ガス供給管320には、バルブ323およびマスフローコントローラ322との間に、後述の排気管232に接続されたベントライン620およびバルブ622が設けられている。   Further, the gas supply pipe 320 is provided with a vent line 620 and a valve 622 connected to an exhaust pipe 232 described later between the valve 323 and the mass flow controller 322.

主に、ガス供給管320、マスフローコントローラ322、バルブ323、ノズル420、バッファ室423、ベントライン620、バルブ622によりガス供給系302が構成されている。   A gas supply system 302 is mainly configured by a gas supply pipe 320, a mass flow controller 322, a valve 323, a nozzle 420, a buffer chamber 423, a vent line 620, and a valve 622.

また、ガス供給管320にはキャリアガス(不活性ガス)を供給するためのキャリアガス供給管520が、バルブ323の下流側で接続されている。キャリアガス供給管520にはマスフローコントローラ522およびバルブ523が設けられている。主に、キャリアガス供給管520、マスフローコントローラ522、バルブ523によりキャリアガス供給系(不活性ガス供給系)502が構成されている。   Further, a carrier gas supply pipe 520 for supplying a carrier gas (inert gas) is connected to the gas supply pipe 320 on the downstream side of the valve 323. The carrier gas supply pipe 520 is provided with a mass flow controller 522 and a valve 523. A carrier gas supply system (inert gas supply system) 502 is mainly configured by the carrier gas supply pipe 520, the mass flow controller 522, and the valve 523.

ガス供給管320では、気体原料ガスがマスフローコントローラ322で流量調整されて供給される。   In the gas supply pipe 320, the gas source gas is supplied with the flow rate adjusted by the mass flow controller 322.

原料ガスを処理室201に供給していない間は、バルブ323を閉じ、バルブ622を開けて、バルブ622を介して原料ガスをベントライン620に流しておく。   While the source gas is not supplied to the processing chamber 201, the valve 323 is closed, the valve 622 is opened, and the source gas is allowed to flow to the vent line 620 via the valve 622.

そして、原料ガスを処理室201に供給する際には、バルブ622を閉じ、バルブ323を開けて、原料ガスをバルブ323の下流のガス供給管320に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ522で流量調整されてバルブ523を介してキャリアガス供給管520から供給され、原料ガスはバルブ323の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル420、バッファ室423を介して処理室201に供給される。   When supplying the source gas to the processing chamber 201, the valve 622 is closed, the valve 323 is opened, and the source gas is supplied to the gas supply pipe 320 downstream of the valve 323. On the other hand, the flow rate of the carrier gas is adjusted by the mass flow controller 522 and supplied from the carrier gas supply pipe 520 via the valve 523, and the raw material gas merges with this carrier gas on the downstream side of the valve 323, and the nozzle 420 and the buffer chamber 423 are passed through. And supplied to the processing chamber 201.

ガス供給管330には、上流側から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ332および開閉弁であるバルブ333が設けられている。   The gas supply pipe 330 is provided with a mass flow controller 332 that is a flow rate control device and a valve 333 that is an on-off valve in order from the upstream side.

ガス供給管330の下流側の端部は、ノズル430の端部に接続されている。ノズル430は、ガス分散空間(放電室、放電空間)であるバッファ室433内に設けられている。バッファ室433内には、さらに後述する電極保護管461、462が設けられている。ノズル430、電極保護管461、電極保護管462がバッファ室433内にこの順序で配置されている。   The downstream end of the gas supply pipe 330 is connected to the end of the nozzle 430. The nozzle 430 is provided in a buffer chamber 433 that is a gas dispersion space (discharge chamber, discharge space). In the buffer chamber 433, electrode protection tubes 461 and 462, which will be described later, are further provided. The nozzle 430, the electrode protection tube 461, and the electrode protection tube 462 are arranged in this order in the buffer chamber 433.

バッファ室433は、反応管203の内壁とバッファ室壁434とにより形成されている。バッファ室壁434は、反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状の空間に、反応管203内壁の下部より上部にわたる部分に、ウエハ200の積載方向に沿って設けられている。バッファ室壁434のウエハ200と隣接する壁にはガスを供給するガス供給孔435が設けられている。ガス供給孔435は、電極保護管461と電極保護管462との間に設けられている。ガス供給孔435は反応管203の中心を向くように開口している。ガス供給孔435は、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれが同一の開口面積を有し、さらに同じピッチで設けられている。   The buffer chamber 433 is formed by the inner wall of the reaction tube 203 and the buffer chamber wall 434. The buffer chamber wall 434 is provided in an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 203 and the wafer 200 in a portion extending from the lower part to the upper part of the inner wall of the reaction tube 203 along the loading direction of the wafer 200. A gas supply hole 435 for supplying a gas is provided in a wall of the buffer chamber wall 434 adjacent to the wafer 200. The gas supply hole 435 is provided between the electrode protection tube 461 and the electrode protection tube 462. The gas supply hole 435 is opened to face the center of the reaction tube 203. A plurality of gas supply holes 435 are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203, each having the same opening area, and further provided at the same pitch.

ノズル430は、バッファ室433の一端側に、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル430は、L字型のロングのノズルとして構成されている。ノズル430の側面にはガスを供給するガス供給孔431が設けられている。ガス供給孔431はバッファ室433の中心を向くように開口している。ガス供給孔431は、バッファ室433のガス供給孔435と同様に、反応管203の下部から上部にわたって複数設けられている。複数のガス供給孔431のそれぞれの開口面積は、バッファ室433内とノズル430内の差圧が小さい場合には、上流側(下部)から下流側(上部)まで、同一の開口面積で同一のピッチとするとよいが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって、順次開口面積を大きくするか、ピッチを小さくするとよい。   The nozzle 430 is provided on one end side of the buffer chamber 433 so as to rise upward in the stacking direction of the wafer 200 along the upper portion from the lower portion of the inner wall of the reaction tube 203. The nozzle 430 is configured as an L-shaped long nozzle. A gas supply hole 431 for supplying a gas is provided on a side surface of the nozzle 430. The gas supply hole 431 is opened to face the center of the buffer chamber 433. Similar to the gas supply hole 435 of the buffer chamber 433, a plurality of gas supply holes 431 are provided from the lower part to the upper part of the reaction tube 203. Each of the gas supply holes 431 has the same opening area from the upstream side (lower part) to the downstream side (upper part) with the same opening area when the differential pressure between the buffer chamber 433 and the nozzle 430 is small. The pitch may be set, but when the differential pressure is large, the opening area may be sequentially increased from the upstream side toward the downstream side, or the pitch may be decreased.

本実施の形態においては、ノズル430のガス供給孔431のそれぞれの開口面積や開口ピッチを、上流側から下流側にかけて上述のように調節することで、まず、ガス供給孔431のそれぞれから、流速の差はあるもの、流量がほぼ同量であるガスを噴出させる。そしてガス供給孔431のそれぞれから噴出するガスを、一旦、バッファ室433内に導入し、バッファ室433内においてガスの流速差の均一化を行っている。   In the present embodiment, by adjusting the opening area and the opening pitch of the gas supply holes 431 of the nozzle 430 from the upstream side to the downstream side as described above, first, the flow velocity from each of the gas supply holes 431 is adjusted. Although there is a difference, the gas with the same flow rate is ejected. Then, the gas ejected from each of the gas supply holes 431 is once introduced into the buffer chamber 433, and the flow velocity difference of the gas is made uniform in the buffer chamber 433.

すなわち、ノズル430のガス供給孔431のそれぞれよりバッファ室433内に噴出したガスはバッファ室433内で各ガスの粒子速度が緩和された後、バッファ室433のガス供給孔435より処理室201内に噴出する。これにより、ノズル430のガス供給孔431のそれぞれよりバッファ室433内に噴出したガスは、バッファ室433のガス供給孔435のそれぞれより処理室201内に噴出する際には、均一な流量と流速とを有するガスとなる。   That is, the gas ejected into the buffer chamber 433 from each of the gas supply holes 431 of the nozzle 430 is reduced in the particle velocity of each gas in the buffer chamber 433, and then the gas supply holes 435 in the buffer chamber 433 enter the processing chamber 201. To erupt. As a result, when the gas ejected into the buffer chamber 433 from each of the gas supply holes 431 of the nozzle 430 is ejected into the processing chamber 201 from each of the gas supply holes 435 of the buffer chamber 433, a uniform flow rate and flow rate are obtained. It becomes gas which has.

さらに、ガス供給管330には、バルブ333およびマスフローコントローラ332との間に、後述の排気管232に接続されたベントライン630およびバルブ632が設けられている。   Further, the gas supply pipe 330 is provided with a vent line 630 and a valve 632 connected to an exhaust pipe 232 described later between the valve 333 and the mass flow controller 332.

主に、ガス供給管330、マスフローコントローラ332、バルブ333、ノズル430、バッファ室433、ベントライン630、バルブ632によりガス供給系303が構成されている。   A gas supply system 303 is mainly configured by the gas supply pipe 330, the mass flow controller 332, the valve 333, the nozzle 430, the buffer chamber 433, the vent line 630, and the valve 632.

また、ガス供給管330にはキャリアガス(不活性ガス)を供給するためのキャリアガス供給管530が、バルブ333の下流側で接続されている。キャリアガス供給管530にはマスフローコントローラ532およびバルブ533が設けられている。主に、キャリアガス供給管530、マスフローコントローラ532、バルブ533によりキャリアガス供給系(不活性ガス供給系)503が構成されている。   A carrier gas supply pipe 530 for supplying a carrier gas (inert gas) is connected to the gas supply pipe 330 on the downstream side of the valve 333. The carrier gas supply pipe 530 is provided with a mass flow controller 532 and a valve 533. A carrier gas supply system (inert gas supply system) 503 is mainly configured by the carrier gas supply pipe 530, the mass flow controller 532, and the valve 533.

ガス供給管330では、気体原料ガスがマスフローコントローラ332で流量調整されて供給される。   In the gas supply pipe 330, the gas source gas is supplied with its flow rate adjusted by the mass flow controller 332.

原料ガスを処理室201に供給していない間は、バルブ333を閉じ、バルブ632を開けて、バルブ632を介して原料ガスをベントライン630に流しておく。   While the source gas is not supplied to the processing chamber 201, the valve 333 is closed, the valve 632 is opened, and the source gas is allowed to flow to the vent line 630 through the valve 632.

そして、原料ガスを処理室201に供給する際には、バルブ632を閉じ、バルブ333を開けて、原料ガスをバルブ333の下流のガス供給管330に供給する。一方、キャリアガスがマスフローコントローラ532で流量調整されてバルブ533を介してキャリアガス供給管530から供給され、原料ガスはバルブ333の下流側でこのキャリアガスと合流し、ノズル430、バッファ室433を介して処理室201に供給される。   When supplying the source gas to the processing chamber 201, the valve 632 is closed, the valve 333 is opened, and the source gas is supplied to the gas supply pipe 330 downstream of the valve 333. On the other hand, the flow rate of the carrier gas is adjusted by the mass flow controller 532 and supplied from the carrier gas supply pipe 530 via the valve 533, and the raw material gas merges with this carrier gas on the downstream side of the valve 333, and passes through the nozzle 430 and the buffer chamber 433. And supplied to the processing chamber 201.

バッファ室423内には、細長い構造を有する棒状電極471および棒状電極472が、反応管203の下部より上部にわたりウエハ200の積層方向に沿って配設されている。棒状電極471および棒状電極472は、それぞれ、ノズル420と平行に設けられている。棒状電極471および棒状電極472は、それぞれ、上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管451、452により覆われることで保護されている。棒状電極471は、整合器271を介して高周波(RF:Radio Frequency)電源270に接続され、棒状電極472は基準電位であるアース272に接続されている。この結果、棒状電極471および棒状電極472間のプラズマ生成領域にプラズマが生成される。主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、バッファ室423およびガス供給孔425により第1のプラズマ発生構造429が構成される。主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、整合器271、高周波電源270によりプラズマ発生器(プラズマ発生部)としての第1のプラズマ源が構成される。第1のプラズマ源は、ガスをプラズマで活性化させる活性化機構として機能する。バッファ室423はプラズマ発生室として機能する。   In the buffer chamber 423, a rod-shaped electrode 471 and a rod-shaped electrode 472 having an elongated structure are disposed along the stacking direction of the wafers 200 from the bottom to the top of the reaction tube 203. The rod-shaped electrode 471 and the rod-shaped electrode 472 are each provided in parallel with the nozzle 420. The rod-shaped electrode 471 and the rod-shaped electrode 472 are protected by being covered with electrode protection tubes 451 and 452 which are protection tubes that protect the electrodes from the upper part to the lower part, respectively. The rod-shaped electrode 471 is connected to a radio frequency (RF) power source 270 via a matching unit 271, and the rod-shaped electrode 472 is connected to a ground 272 that is a reference potential. As a result, plasma is generated in the plasma generation region between the rod-shaped electrode 471 and the rod-shaped electrode 472. The first plasma generation structure 429 is mainly configured by the rod-shaped electrode 471, the rod-shaped electrode 472, the electrode protection tube 451, the electrode protection tube 452, the buffer chamber 423, and the gas supply hole 425. The rod-shaped electrode 471, the rod-shaped electrode 472, the electrode protection tube 451, the electrode protection tube 452, the matching unit 271, and the high-frequency power source 270 constitute a first plasma source as a plasma generator (plasma generation unit). The first plasma source functions as an activation mechanism that activates gas with plasma. The buffer chamber 423 functions as a plasma generation chamber.

バッファ室433内には、細長い構造を有する棒状電極481および棒状電極482が、反応管203の下部より上部にわたりウエハ200の積層方向に沿って配設されている。棒状電極481および棒状電極482は、それぞれ、ノズル430と平行に設けられている。棒状電極481および棒状電極482は、それぞれ、上部より下部にわたって電極を保護する保護管である電極保護管461、462により覆われることで保護されている。棒状電極481は、整合器271を介して高周波電源270に接続され、棒状電極482は基準電位であるアース272に接続されている。この結果、棒状電極481および棒状電極482間のプラズマ生成領域にプラズマが生成される。主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、バッファ室433およびガス供給孔435により第2のプラズマ発生構造439が構成される。主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、整合器271、高周波電源270によりプラズマ発生器(プラズマ発生部)としての第2のプラズマ源が構成される。第2のプラズマ源は、ガスをプラズマで活性化させる活性化機構として機能する。バッファ室433はプラズマ発生室として機能する。   In the buffer chamber 433, rod-shaped electrodes 481 and rod-shaped electrodes 482 having an elongated structure are disposed along the stacking direction of the wafers 200 from the lower part to the upper part of the reaction tube 203. Each of the rod-shaped electrode 481 and the rod-shaped electrode 482 is provided in parallel with the nozzle 430. Each of the rod-shaped electrode 481 and the rod-shaped electrode 482 is protected by being covered with electrode protection tubes 461 and 462 that are protection tubes that protect the electrode from the upper part to the lower part. The rod-shaped electrode 481 is connected to the high-frequency power source 270 via the matching unit 271, and the rod-shaped electrode 482 is connected to the ground 272 that is a reference potential. As a result, plasma is generated in the plasma generation region between the rod-shaped electrode 481 and the rod-shaped electrode 482. A second plasma generation structure 439 is mainly configured by the rod-shaped electrode 481, the rod-shaped electrode 482, the electrode protection tube 461, the electrode protection tube 462, the buffer chamber 433, and the gas supply hole 435. A second plasma source as a plasma generator (plasma generator) is mainly configured by the rod-shaped electrode 481, the rod-shaped electrode 482, the electrode protection tube 461, the electrode protection tube 462, the matching unit 271, and the high-frequency power source 270. The second plasma source functions as an activation mechanism that activates the gas with plasma. The buffer chamber 433 functions as a plasma generation chamber.

図4、図5を参照すれば、電極保護管461、電極保護管462は、ボート支持台218の下部付近の高さの位置で、反応管203に設けた貫通孔204、205をそれぞれ介して、バッファ室423内に挿入されている。電極保護管461、電極保護管462は、貫通孔204、205の位置で反応管203に固定されている。電極保護管461、電極保護管462は、バッファ室423内で、それぞれ取付板401の穴402、403を貫通して設けられ、取付板401によって固定されている。取付板401は、反応管203およびバッファ室壁424に固定されている。電極保護管451、電極保護管452も電極保護管461、電極保護管462と同じ構造である。   4 and 5, the electrode protection tube 461 and the electrode protection tube 462 are located at a height near the lower portion of the boat support base 218 through the through holes 204 and 205 provided in the reaction tube 203, respectively. The buffer chamber 423 is inserted. The electrode protection tube 461 and the electrode protection tube 462 are fixed to the reaction tube 203 at the positions of the through holes 204 and 205. The electrode protection tube 461 and the electrode protection tube 462 are provided through the holes 402 and 403 of the attachment plate 401 in the buffer chamber 423, respectively, and are fixed by the attachment plate 401. The mounting plate 401 is fixed to the reaction tube 203 and the buffer chamber wall 424. The electrode protection tube 451 and the electrode protection tube 452 have the same structure as the electrode protection tube 461 and the electrode protection tube 462.

電極保護管451および電極保護管452は、棒状電極471および棒状電極472をそれぞれバッファ室423の雰囲気と隔離した状態でバッファ室423内に挿入でき構造となっている。電極保護管461および電極保護管462は、棒状電極481および棒状電極482をそれぞれバッファ室433の雰囲気と隔離した状態でバッファ室433内に挿入できる構造となっている。電極保護管451、452、461、462の内部が外気(大気)と同一雰囲気であると、電極保護管451、452、461、462にそれぞれ挿入された棒状電極471、472、481、482はヒータ207による熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管451、452、461、462の内部には窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えて棒状電極471、472、481、482の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられている。   The electrode protection tube 451 and the electrode protection tube 452 have a structure in which the rod-shaped electrode 471 and the rod-shaped electrode 472 can be inserted into the buffer chamber 423 while being isolated from the atmosphere of the buffer chamber 423, respectively. The electrode protection tube 461 and the electrode protection tube 462 have a structure in which the rod-shaped electrode 481 and the rod-shaped electrode 482 can be inserted into the buffer chamber 433 while being isolated from the atmosphere of the buffer chamber 433, respectively. When the inside of the electrode protection tubes 451, 452, 461, 462 is the same atmosphere as the outside air (atmosphere), the rod-shaped electrodes 471, 472, 481, 482 inserted into the electrode protection tubes 451, 452, 461, 462, respectively, are heaters. It is oxidized by the heat of 207. Therefore, the inside of the electrode protection tubes 451, 452, 461, 462 is filled or purged with an inert gas such as nitrogen to keep the oxygen concentration sufficiently low to prevent oxidation of the rod-shaped electrodes 471, 472, 481, 482. An inert gas purge mechanism is provided.

なお、本実施の形態により発生したプラズマをリモートプラズマと呼ぶ。リモートプラズマとは電極間で生成したプラズマをガスの流れ等により被処理物表面に輸送してプラズマ処理を行うものである。本実施の形態では、バッファ室423内に2本の棒状電極471および472が収容され、バッファ室433内に2本の棒状電極481および482が収容されているため、ウエハ200にダメージを与えるイオンがバッファ室423、433の外の処理室201内に漏れにくい構造となっている。また、2本の棒状電極471および472を取り囲むように(つまり、2本の棒状電極471および472がそれぞれ収容される電極保護管451および452を取り囲むように)電場が発生し、プラズマが生成され、2本の棒状電極481および482を取り囲むように(つまり、2本の棒状電極481および482がそれぞれ収容される電極保護管461および462を取り囲むように)電場が発生し、プラズマが生成される。プラズマに含まれる活性種は、バッファ室423のガス供給孔425およびバッファ室433のガス供給孔435を介してウエハ200の外周からウエハ200の中心方向に供給される。また、本実施形態のようにウエハ200を複数枚、主面を水平面に平行にしてスタック状に積み上げる縦型のバッチ装置であれば、反応管203の内壁面、つまり処理すべきウエハ200に近い位置にバッファ室423、433が配置されている結果、発生した活性種が失活せずにウエハ200の表面に到達しやすいという効果がある。   Note that the plasma generated by this embodiment is called remote plasma. Remote plasma is a plasma process in which plasma generated between electrodes is transported to the surface of an object by gas flow or the like. In this embodiment, since two rod-shaped electrodes 471 and 472 are accommodated in the buffer chamber 423 and the two rod-shaped electrodes 481 and 482 are accommodated in the buffer chamber 433, ions that cause damage to the wafer 200. However, the structure is such that it does not easily leak into the processing chamber 201 outside the buffer chambers 423 and 433. Further, an electric field is generated so as to surround the two rod-shaped electrodes 471 and 472 (that is, so as to surround the electrode protection tubes 451 and 452 in which the two rod-shaped electrodes 471 and 472 are respectively accommodated), and plasma is generated. An electric field is generated so as to surround the two rod-shaped electrodes 481 and 482 (that is, so as to surround the electrode protection tubes 461 and 462 in which the two rod-shaped electrodes 481 and 482 are accommodated, respectively), and plasma is generated. . The active species contained in the plasma is supplied from the outer periphery of the wafer 200 toward the center of the wafer 200 through the gas supply hole 425 of the buffer chamber 423 and the gas supply hole 435 of the buffer chamber 433. Further, in the case of a vertical batch apparatus in which a plurality of wafers 200 are stacked in a stack shape with the main surface parallel to a horizontal plane as in the present embodiment, the inner wall surface of the reaction tube 203, that is, close to the wafer 200 to be processed. As a result of the buffer chambers 423 and 433 being arranged at the positions, there is an effect that the generated active species easily reach the surface of the wafer 200 without being deactivated.

図2、3を参照すれば、反応管の下部に排気口230が設けられている。排気口230は排気管231に接続されている。ノズル410のガス供給孔411と排気口230は、ウエハ200を挟んで対向する位置(180度反対側)に設けられている。このようにすれば、ガス供給孔411より供給される原料ガスが、ウエハ200の主面上を排気管231の方向に向かって横切るように流れ、ウエハ200の全面により均一に原料ガスが供給されやすくなり、ウエハ200上により均一な膜を形成することができる。   2 and 3, an exhaust port 230 is provided in the lower part of the reaction tube. The exhaust port 230 is connected to the exhaust pipe 231. The gas supply hole 411 and the exhaust port 230 of the nozzle 410 are provided at positions facing each other across the wafer 200 (on the opposite side by 180 degrees). In this way, the source gas supplied from the gas supply hole 411 flows across the main surface of the wafer 200 toward the exhaust pipe 231, and the source gas is supplied uniformly over the entire surface of the wafer 200. This makes it easier to form a more uniform film on the wafer 200.

本実施の形態では、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、整合器271、高周波電源270により構成される第1のプラズマ源と、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、整合器271、高周波電源270により構成される第2のプラズマ源とを備えている。プラズマを使用して、ウエハ200の処理温度を下げるためには、プラズマを形成する際の高周波電力を大きくする必要があるが、高周波電力を大きくすると、ウエハ200や形成する膜に与えるダメージが大きくなってしまう。これに対して、本実施の形態では、第1のプラズマ源および第2のプラズマ源という2つのプラズマ源を設けているので、プラズマ源が1つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力が小さくても、充分な量のプラズマを発生させることができる。従って、プラズマを利用してウエハ200を処理する際にウエハ200や形成する膜に与えるダメージを小さくでき、しかもウエハ200の処理温度を低くできる。   In the present embodiment, a first plasma source mainly composed of a rod-shaped electrode 471, a rod-shaped electrode 472, an electrode protection tube 451, an electrode protection tube 452, a matching unit 271, and a high-frequency power source 270, and mainly a rod-shaped electrode 481, a rod-shaped electrode 482, an electrode protection tube 461, an electrode protection tube 462, a matching unit 271, and a second plasma source including a high-frequency power source 270. In order to lower the processing temperature of the wafer 200 using plasma, it is necessary to increase the high-frequency power when forming the plasma. However, if the high-frequency power is increased, damage to the wafer 200 and the film to be formed becomes large. turn into. On the other hand, in this embodiment, since two plasma sources, the first plasma source and the second plasma source, are provided, the high frequency supplied to each plasma source is compared to the case where there is one plasma source. Even if the power is small, a sufficient amount of plasma can be generated. Therefore, when the wafer 200 is processed using plasma, damage to the wafer 200 and a film to be formed can be reduced, and the processing temperature of the wafer 200 can be lowered.

また、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、バッファ室423およびガス供給孔425により構成される第1のプラズマ発生構造429と、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、バッファ室433およびガス供給孔435により構成される第2のプラズマ発生構造439は、ウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線に対して線対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ200の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ200上により均一な膜を形成することができる。   The first plasma generation structure 429 mainly composed of the rod-shaped electrode 471, the rod-shaped electrode 472, the electrode protection tube 451, the electrode protection tube 452, the buffer chamber 423, and the gas supply hole 425, and mainly the rod-shaped electrode 481. The second plasma generation structure 439 including the rod-shaped electrode 482, the electrode protection tube 461, the electrode protection tube 462, the buffer chamber 433, and the gas supply hole 435 is a line passing through the center of the wafer 200 (center of the reaction tube 203). Therefore, the plasma is easily supplied uniformly from the two plasma generation structures to the entire surface of the wafer 200, and a uniform film can be formed on the wafer 200.

さらに、排気口230もこのウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線上に設けられているので、ウエハ200の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ200上により均一な膜を形成することができる。また、さらに、ノズル410のガス供給孔411もこのウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線上に設けられているので、ウエハ200の全面により均一に原料ガスが供給されやすくなり、ウエハ200上により均一な膜を形成することができる。   Further, since the exhaust port 230 is also provided on a line passing through the center of the wafer 200 (the center of the reaction tube 203), the plasma is easily supplied uniformly over the entire surface of the wafer 200, and a uniform film is formed on the wafer 200. Can be formed. Further, since the gas supply hole 411 of the nozzle 410 is also provided on a line passing through the center of the wafer 200 (the center of the reaction tube 203), the source gas is easily supplied uniformly over the entire surface of the wafer 200. A more uniform film on 200 can be formed.

また、ノズル410のガス供給孔411と、バッファ室423のガス供給孔425との距離と、ノズル410のガス供給孔411と、バッファ室433のガス供給孔435との距離とが等しくなるようにガス供給孔411、ガス供給孔425、ガス供給孔435が配置されているので、ウエハ200上により均一な膜を形成することができる。   Further, the distance between the gas supply hole 411 of the nozzle 410 and the gas supply hole 425 of the buffer chamber 423 and the distance between the gas supply hole 411 of the nozzle 410 and the gas supply hole 435 of the buffer chamber 433 are equal. Since the gas supply hole 411, the gas supply hole 425, and the gas supply hole 435 are disposed, a more uniform film can be formed on the wafer 200.

再び、図2、3を参照すれば、反応管の下部の排気口230には、処理室201内の雰囲気を排気する排気管231が接続されている。排気管231には処理室201内の圧力を検出する圧力検出器(圧力検出部)としての圧力センサ245および圧力調整器(圧力調整部)としてのAPC(Auto Pressure Controller)バルブ243を介して真空排気装置としての真空ポンプ246が接続されており、処理室201内の圧力が所定の圧力(真空度)となるよう真空排気し得るように構成されている。真空ポンプ246の下流側の排気管232は廃ガス処理装置(図示せず)等に接続されている。なお、APCバルブ243は、弁を開閉して処理室201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コンダクタンスを調整して処理室201内の圧力調整をできるようになっている開閉弁である。主に、排気管231、APCバルブ243、真空ポンプ246、圧力センサ245により排気系が構成される。   Referring to FIGS. 2 and 3 again, an exhaust pipe 231 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 201 is connected to the exhaust port 230 at the bottom of the reaction tube. The exhaust pipe 231 is evacuated via a pressure sensor 245 as a pressure detector (pressure detection unit) for detecting the pressure in the processing chamber 201 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 243 as a pressure regulator (pressure adjustment unit). A vacuum pump 246 serving as an exhaust device is connected, and the processing chamber 201 can be evacuated so that the pressure in the processing chamber 201 becomes a predetermined pressure (degree of vacuum). An exhaust pipe 232 on the downstream side of the vacuum pump 246 is connected to a waste gas treatment device (not shown) or the like. The APC valve 243 can open and close the valve to evacuate / stop the evacuation in the processing chamber 201, and further adjust the valve opening to adjust the conductance to adjust the pressure in the processing chamber 201. It is an open / close valve. An exhaust system is mainly configured by the exhaust pipe 231, the APC valve 243, the vacuum pump 246, and the pressure sensor 245.

反応管203内には温度検出器としての温度センサ263が設置されており、温度センサ263により検出された温度情報に基づきヒータ207への供給電力を調整することで、処理室201内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ263は、L字型に構成されており、マニホールド209を貫通して導入され、反応管203の内壁に沿って設けられている。   A temperature sensor 263 as a temperature detector is installed in the reaction tube 203. By adjusting the power supplied to the heater 207 based on the temperature information detected by the temperature sensor 263, the temperature in the processing chamber 201 can be adjusted. It is configured to have a desired temperature distribution. The temperature sensor 263 is configured in an L shape, is introduced through the manifold 209, and is provided along the inner wall of the reaction tube 203.

反応管203内の中央部にはボート217が設けられている。ボート217は、ボートエレベータ115により反応管203に対し昇降(出入り)することができるようになっている。ボート217が反応管203内に導入されると、反応管203の下端部がOリング220を介してシールキャップ219で気密にシールされる。ボート217はボート支持台218に支持されている。処理の均一性を向上するために、ボート回転機構267を駆動し、ボート支持台218に支持されたボート217を回転させる。   A boat 217 is provided at the center in the reaction tube 203. The boat 217 can be moved up and down (in and out) with respect to the reaction tube 203 by the boat elevator 115. When the boat 217 is introduced into the reaction tube 203, the lower end portion of the reaction tube 203 is hermetically sealed with the seal cap 219 via the O-ring 220. The boat 217 is supported on a boat support 218. In order to improve the uniformity of processing, the boat rotation mechanism 267 is driven to rotate the boat 217 supported by the boat support 218.

図6を参照すれば、コントローラ280は、操作メニュー等を表示するディスプレイ288と、複数のキーを含んで構成され、各種の情報や操作指示が入力される操作入力部290と、を備えている。また、コントローラ280は、基板処理装置101全体の動作を司るCPU281と、制御プログラムを含む各種プログラム等が予め記憶されたROM282と、各種データを一時的に記憶するRAM283と、各種データを記憶して保持するHDD284と、ディスプレイ288への各種情報の表示を制御すると共にディスプレイ288からの操作情報を受け付けるディスプレイドライバ287と、操作入力部290に対する操作状態を検出する操作入力検出部289と、後述する温度制御部291、後述する圧力制御部294、真空ポンプ246、ボート回転機構267、ボートエレベータ115、マスフローコントローラ312、322、332、512、522、532、後述するバルブ制御部299等の各部材と各種情報の送受信を行う通信インタフェース(I/F)部285と、を備えている。   Referring to FIG. 6, the controller 280 includes a display 288 that displays an operation menu and the like, and an operation input unit 290 that includes a plurality of keys and inputs various information and operation instructions. . The controller 280 stores a CPU 281 that controls the overall operation of the substrate processing apparatus 101, a ROM 282 that stores various programs including a control program in advance, a RAM 283 that temporarily stores various data, and various data. An HDD 284 to be held, a display driver 287 that controls display of various types of information on the display 288 and receives operation information from the display 288, an operation input detection unit 289 that detects an operation state of the operation input unit 290, and a temperature described later Various members such as a control unit 291, a pressure control unit 294 described later, a vacuum pump 246, a boat rotation mechanism 267, a boat elevator 115, mass flow controllers 312, 322, 332, 512, 522, 532, a valve control unit 299 described later, and various types Sending and receiving information A communication interface (I / F) unit 285 for performing, and a.

CPU281、ROM282、RAM283、HDD284、ディスプレイドライバ287、操作入力検出部289および通信I/F部285は、システムバスBUS286を介して相互に接続されている。従って、CPU281は、ROM282、RAM283、HDD284へのアクセスを行うことができると共に、ディスプレイドライバ287を介したディスプレイ288への各種情報の表示の制御およびディスプレイ288からの操作情報の把握、通信I/F部285を介した各部材との各種情報の送受信の制御を行うことができる。また、CPU281は、操作入力検出部289を介して操作入力部290に対するユーザの操作状態を把握することができる。   The CPU 281, ROM 282, RAM 283, HDD 284, display driver 287, operation input detection unit 289, and communication I / F unit 285 are connected to each other via a system bus BUS 286. Therefore, the CPU 281 can access the ROM 282, RAM 283, and HDD 284, control display of various information on the display 288 via the display driver 287, grasp operation information from the display 288, communication I / F It is possible to control transmission / reception of various information to / from each member via the unit 285. Further, the CPU 281 can grasp the operation state of the user with respect to the operation input unit 290 via the operation input detection unit 289.

温度制御部291は、ヒータ207と、ヒータ207に電力を供給する加熱用電源250と、温度センサ263と、コントローラ280との間で設定温度情報等の各種情報を送受信する通信I/F部293と、受信した設定温度情報と温度センサ263からの温度情報等に基づいて加熱用電源250からヒータ207への供給電力を制御するヒータ制御部292とを備えている。ヒータ制御部292もコンピュータによって実現されている。温度制御部291の通信I/F部293とコントローラ280の通信I/F部285はケーブル751で接続されている。   The temperature control unit 291 is a communication I / F unit 293 that transmits and receives various information such as set temperature information between the heater 207, the heating power source 250 that supplies power to the heater 207, the temperature sensor 263, and the controller 280. And a heater control unit 292 that controls the power supplied from the heating power source 250 to the heater 207 based on the received set temperature information, temperature information from the temperature sensor 263, and the like. The heater control unit 292 is also realized by a computer. The communication I / F unit 293 of the temperature control unit 291 and the communication I / F unit 285 of the controller 280 are connected by a cable 751.

圧力制御部294は、APCバルブ243と、圧力センサ245と、コントローラ280との間で設定圧力情報、APCバルブ243の開閉情報等の各種情報を送受信する通信I/F部296と、受信した設定圧力情報、APCバルブ243の開閉情報等と圧力センサ245からの圧力情報等に基づいてAPCバルブ243の開閉や開度を制御するAPCバルブ制御部295とを備えている。APCバルブ制御部295もコンピュータによって実現されている。圧力制御部294の通信I/F部296とコントローラ280の通信I/F部285はケーブル752で接続されている。   The pressure control unit 294 includes a communication I / F unit 296 that transmits and receives various types of information such as set pressure information and APC valve 243 opening / closing information between the APC valve 243, the pressure sensor 245, and the controller 280, and the received setting. An APC valve control unit 295 that controls the opening and closing and the opening degree of the APC valve 243 based on the pressure information, the opening and closing information of the APC valve 243, the pressure information from the pressure sensor 245, and the like. The APC valve control unit 295 is also realized by a computer. The communication I / F unit 296 of the pressure control unit 294 and the communication I / F unit 285 of the controller 280 are connected by a cable 752.

真空ポンプ246、ボート回転機構267、ボートエレベータ115、液体マスフローコントローラ312、マスフローコントローラ322、332、512、522、532、高周波電源270とコントローラ280の通信I/F部285は、それぞれケーブル753、754、755、756、757、758、759、760、761、762で接続されている。   The vacuum pump 246, the boat rotation mechanism 267, the boat elevator 115, the liquid mass flow controller 312, the mass flow controllers 322, 332, 512, 522, 532, the high frequency power supply 270, and the communication I / F unit 285 of the controller 280 are cables 753, 754, respectively. , 755, 756, 757, 758, 759, 760, 761, and 762.

バルブ制御部299は、バルブ313、314、323、333、513、523、533、612、622、632と、エアバルブであるバルブ313、314、323、333、513、523、533、612、622、632へのエアの供給を制御する電磁バルブ群298とを備えている。電磁バルブ群298は、バルブ313、314、323、333、513、523、533、612、622、632にそれぞれ対応する電磁バルブ297を備えている。電磁バルブ群298とコントローラ280の通信I/F部285はケーブル763で接続されている。   The valve control unit 299 includes valves 313, 314, 323, 333, 513, 523, 533, 612, 622, 632 and valves 313, 314, 323, 333, 513, 523, 533, 612, 622, which are air valves. And an electromagnetic valve group 298 that controls the supply of air to 632. The electromagnetic valve group 298 includes electromagnetic valves 297 corresponding to the valves 313, 314, 323, 333, 513, 523, 533, 612, 622, and 632, respectively. The electromagnetic valve group 298 and the communication I / F unit 285 of the controller 280 are connected by a cable 763.

以上のようにして、液体マスフローコントローラ312、マスフローコントローラ322、332、512、522、532、バルブ313、314、323、333、513、523、533、612、622、632、APCバルブ243、加熱用電源250、温度センサ263、圧力センサ245、真空ポンプ246、ボート回転機構267、ボートエレベータ115、高周波電源270等の各部材はコントローラ280に接続されている。コントローラ280は、液体マスフローコントローラ312、マスフローコントローラ322、332、512、522、532の流量制御、バルブ313、314、323、333、513、523、533、612、622、632の開閉動作制御、APCバルブ243の開閉制御および圧力センサ245からの圧力情報に基づく開度調整動作を介した圧力制御、温度センサ263からの温度情報に基づく加熱用電源250からヒータ207への電力供給量調整動作を介した温度制御、高周波電源270から供給される高周波電力の制御、真空ポンプ246の起動・停止制御、ボート回転機構267の回転速度調節制御、ボートエレベータ115の昇降動作制御等をそれぞれ行うようになっている。   As described above, the liquid mass flow controller 312, the mass flow controllers 322, 332, 512, 522, 532, the valves 313, 314, 323, 333, 513, 523, 533, 612, 622, 632, the APC valve 243, for heating Each member such as the power source 250, the temperature sensor 263, the pressure sensor 245, the vacuum pump 246, the boat rotation mechanism 267, the boat elevator 115, and the high frequency power source 270 is connected to the controller 280. The controller 280 controls the flow rate of the liquid mass flow controller 312, the mass flow controllers 322, 332, 512, 522, 532, the opening / closing operation control of the valves 313, 314, 323, 333, 513, 523, 533, 612, 622, 632, APC Pressure control via opening / closing control of the valve 243 and opening degree adjustment operation based on pressure information from the pressure sensor 245, and adjustment of power supply amount from the heating power source 250 to the heater 207 based on temperature information from the temperature sensor 263 Temperature control, control of high frequency power supplied from the high frequency power supply 270, start / stop control of the vacuum pump 246, rotation speed adjustment control of the boat rotation mechanism 267, control of raising / lowering operation of the boat elevator 115, and the like. Yes.

次に、上述の基板処理装置を用いて大規模集積回路(LSI:Large Scale Integration)を製造する半導体装置(デバイス)の製造工程の一例について説明する。尚、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280により制御される。   Next, an example of a manufacturing process of a semiconductor device (device) that manufactures a large scale integrated circuit (LSI) using the above-described substrate processing apparatus will be described. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 280.

LSIは、シリコンウエハ上に処理を施すウエハプロセスを行なった後、組立工程、試験工程、信頼性試験工程を経て製造される。ウエハプロセスは、シリコンウエハに酸化、拡散などの加工を施す基板工程と、その表面に配線を形成する配線工程とに区分され、配線工程では、リソグラフィ工程を中心に洗浄、熱処理、膜形成などが反復して行なわれる。リソグラフィ工程では、レジストパターンを形成し、該パターンをマスクとしてエッチングを行なうことにより該パターンの下層を加工する。   An LSI is manufactured through an assembly process, a test process, and a reliability test process after performing a wafer process for processing on a silicon wafer. The wafer process is divided into a substrate process in which processing such as oxidation and diffusion is performed on a silicon wafer and a wiring process in which wiring is formed on the surface. In the wiring process, cleaning, heat treatment, film formation, etc. are performed mainly in the lithography process. Repeatedly. In the lithography process, a resist pattern is formed, and the lower layer of the pattern is processed by etching using the pattern as a mask.

次に、図7A〜7Fを参照しながら、ウエハ200上にレジストパターンを形成する処理シーケンスの一例について説明する。   Next, an example of a processing sequence for forming a resist pattern on the wafer 200 will be described with reference to FIGS.

この例では、パターニングを2回以上行ってパターンを形成するダブルパターニング技術(DPT:Double Patterning Technology)を用いる。このDPTによれば、1回のパターニングで形成されるパターンよりも微細なパターンが形成できる。処理シーケンスでは、ウエハ200上に第1レジストパターン705を形成する第1レジストパターン形成工程と、第1レジストパターン705上に第1レジスト保護膜として酸化シリコン膜706を形成する酸化シリコン膜形成工程と、酸化シリコン膜706上に第2レジストパターン709を形成する第2レジストパターン工程とを、この順に実施する。 以下、各工程について説明する。 In this example, a double patterning technology (DPT: Double Patterning Technology) that forms a pattern by performing patterning twice or more is used. According to this DPT, a pattern finer than a pattern formed by one patterning can be formed. In the processing sequence, a first resist pattern forming step for forming a first resist pattern 705 on the wafer 200, and a silicon oxide film forming step for forming a silicon oxide film 706 as a first resist protective film on the first resist pattern 705, and Then, the second resist pattern process for forming the second resist pattern 709 on the silicon oxide film 706 is performed in this order. Hereinafter, each step will be described.

<第1レジストパターン形成工程>
第1レジストパターン形成工程では、ウエハ200上に形成されたハードマスク702上に第1レジストパターン705を形成する。最初に、ウエハ200上に形成されたハードマスク702上に、第1レジスト703を塗布する(図7A参照)。
<First resist pattern forming step>
In the first resist pattern forming step, a first resist pattern 705 is formed on the hard mask 702 formed on the wafer 200. First, a first resist 703 is applied on the hard mask 702 formed on the wafer 200 (see FIG. 7A).

次に、ベーキング、ArFエキシマ光源(193nm)やKrFエキシマ光源(248nm)等の光源によるマスクパターン等を用いた選択的露光、現像等を行うことで、第1レジストパターン705を形成する(図7B参照)。   Next, the first resist pattern 705 is formed by performing baking, selective exposure using a mask pattern with a light source such as an ArF excimer light source (193 nm) or a KrF excimer light source (248 nm), development, and the like (FIG. 7B). reference).

<第1レジスト保護膜形成工程>
第1レジスト保護膜形成工程では、第1レジストパターン形成工程にて形成された第1レジストパターン705上および第1レジストパターン705が形成されていないハードマスク702上に、酸化シリコンの薄膜706を第1レジストパターン705の保護膜として形成する(図7C参照)。これにより、第1レジストパターン705の形状変化や膜質変化を防止して後述の第2レジスト707の溶剤から保護する。この酸化シリコン膜706の形成を上述した基板処理装置101を使用して行うが、詳細は後述する。
<First resist protective film forming step>
In the first resist protective film forming step, a silicon oxide thin film 706 is formed on the first resist pattern 705 formed in the first resist pattern forming step and on the hard mask 702 on which the first resist pattern 705 is not formed. A resist film 705 is formed as a protective film (see FIG. 7C). As a result, the shape change and film quality change of the first resist pattern 705 are prevented and protected from the solvent of the second resist 707 described later. The formation of the silicon oxide film 706 is performed using the substrate processing apparatus 101 described above, details of which will be described later.

<第2レジストパターン形成工程>
第2レジストパターン形成工程では、第1レジスト保護膜形成工程にて第1レジストパターン705上に形成された酸化シリコン膜706上であって、第1レジストパターン705が形成される位置とは異なる位置に、第2レジストパターン709を形成する。本工程では、第1レジストパターン形成工程と同様の処理を行う。
<Second resist pattern forming step>
In the second resist pattern forming step, a position on the silicon oxide film 706 formed on the first resist pattern 705 in the first resist protective film forming step is different from the position where the first resist pattern 705 is formed. Then, a second resist pattern 709 is formed. In this step, the same processing as in the first resist pattern forming step is performed.

最初に、第1レジストパターン705の保護膜である酸化シリコン膜706上に、第2レジスト707を塗布する(図7D参照)。   First, a second resist 707 is applied on the silicon oxide film 706 that is a protective film of the first resist pattern 705 (see FIG. 7D).

次に、ベーキング、ArFエキシマ光源(193nm)やKrFエキシマ光源(248nm)等による露光、現像等を行うことで、第2レジストパターン709を形成する(図7E参照)。   Next, baking, exposure with ArF excimer light source (193 nm), KrF excimer light source (248 nm), development, and the like are performed to form a second resist pattern 709 (see FIG. 7E).

上記のように、第1レジストパターン形成工程、第1レジスト保護膜形成工程、第2レジストパターン形成工程を実施することにより、微細なレジストパターンを形成することが出来る。   As described above, a fine resist pattern can be formed by performing the first resist pattern forming step, the first resist protective film forming step, and the second resist pattern forming step.

また、第2レジストパターン709の形成後であって、所定の処理(例えば寸法検査、あわせ検査、リワーク処理等)を実施した後、必要に応じて酸化シリコン膜706を除去するために、次のような第1レジスト保護膜除去工程を実施しても良い。   In addition, after the second resist pattern 709 is formed and a predetermined process (for example, dimension inspection, alignment inspection, rework process, etc.) is performed, in order to remove the silicon oxide film 706 as necessary, the following process is performed. Such a first resist protective film removing step may be performed.

<第1レジスト保護膜除去工程>
第1レジスト保護膜除去工程では、第1レジスト保護膜形成工程にて形成された第1レジスト保護膜としての酸化シリコン膜706を除去する(図7F参照)。
<First resist protective film removal step>
In the first resist protective film removing step, the silicon oxide film 706 as the first resist protective film formed in the first resist protective film forming step is removed (see FIG. 7F).

除去方式には、ウエットエッチング方式とドライエッチング方式の2つがある。ウエットエッチングにより酸化シリコン膜706を除去する場合のエッチング液としては、例えば弗化水素酸(HF)液であって、希薄なHF水溶液等が挙げられる。また、ドライエッチング方式により酸化シリコン膜604を除去する場合には、例えば、酸素プラズマ等を用いることができる。   There are two removal methods, a wet etching method and a dry etching method. As an etchant for removing the silicon oxide film 706 by wet etching, for example, a hydrofluoric acid (HF) solution, such as a dilute HF solution, can be used. Further, when the silicon oxide film 604 is removed by a dry etching method, for example, oxygen plasma or the like can be used.

また、上記では、レジストパターンを2回形成する工程について説明したが、レジストパターンは3回以上形成してもよく、その場合は、レジストパターン形成工程と酸化シリコン膜形成工程を所定回数繰り返して行う。この酸化シリコン膜の形成も上述した基板処理装置101を使用して行うが、詳細は後述する。   In the above description, the process of forming the resist pattern twice has been described. However, the resist pattern may be formed three or more times. In that case, the resist pattern forming process and the silicon oxide film forming process are repeated a predetermined number of times. . The formation of the silicon oxide film is also performed using the substrate processing apparatus 101 described above, and details will be described later.

またレジストパターンを3回以上形成する場合、必要に応じて、第1レジストパターン形成工程→第1レジスト保護膜(第1酸化シリコン膜)形成工程→第2レジストパターン形成工程→第1レジスト保護膜(第1酸化シリコン膜)除去→第3レジストパターン形成工程→第2レジスト保護膜(第2酸化シリコン膜)形成工程→第4レジストパターン形成工程→第2レジスト保護膜(第2酸化シリコン膜)除去→第5レジストパターン形成工程→・・・というように、保護膜である酸化シリコン膜を1回ずつ除去しても良い。   When forming the resist pattern three or more times, the first resist pattern forming step → the first resist protective film (first silicon oxide film) forming step → the second resist pattern forming step → the first resist protective film, if necessary. (First silicon oxide film) removal → third resist pattern forming step → second resist protective film (second silicon oxide film) forming step → fourth resist pattern forming step → second resist protective film (second silicon oxide film) The silicon oxide film, which is a protective film, may be removed one by one, such as removal → fifth resist pattern forming step →.

なお、上記では、第1レジストパターン705はウエハ200上に形成されたハードマスク702上に形成することとしているが、ハードマスク702は無くても良い。また、レジストの代わりにACL(アモルファスカーボン層:Amorphous Carbon Layer)を用いても良い。ACLを用いる場合は、ACLを保護するための酸化シリコン膜を形成する際の処理温度はレジストより高い温度であってもよく、200℃以下であればよい。200℃以下であればACLが加熱により変質するのを有効に防止できる。   In the above description, the first resist pattern 705 is formed on the hard mask 702 formed on the wafer 200, but the hard mask 702 may not be provided. Also, ACL (amorphous carbon layer) may be used instead of the resist. In the case of using ACL, the processing temperature for forming the silicon oxide film for protecting ACL may be higher than that of the resist, and may be 200 ° C. or lower. If it is 200 degrees C or less, it can prevent effectively that ACL changes with heating.

次に、図8A〜8Dを参照しながら、ウエハ200上にレジストパターンを形成する処理シーケンスの他の例について説明する。   Next, another example of a processing sequence for forming a resist pattern on the wafer 200 will be described with reference to FIGS.

この例では、サイドウォールを利用して微細なパターンを形成する自己整合ダブルパターニング技術(SASP:Self Aligned Double Patterning)を用いる。   In this example, a self-aligned double patterning technology (SASP) that forms a fine pattern using a sidewall is used.

まず、ウエハ200上にレジスト721を形成し、リソグラフィ工程でパターニングして、第1のレジストパターン722を形成する(図8A参照)。   First, a resist 721 is formed on the wafer 200 and patterned by a lithography process to form a first resist pattern 722 (see FIG. 8A).

次に、第1のレジストパターン722上に、低温で酸化シリコン膜723を200℃以下の低温で形成する(図8B参照)。この酸化シリコン膜723の形成に上述した基板処理装置101を使用して行うが、詳細は後述する。   Next, a silicon oxide film 723 is formed over the first resist pattern 722 at a low temperature of 200 ° C. or lower (see FIG. 8B). The formation of the silicon oxide film 723 is performed using the substrate processing apparatus 101 described above, details of which will be described later.

次に、ドライエッチング等により、酸化シリコン膜723の異方性エッチングを行い、レジストパターン722の側壁のみ酸化シリコン膜723をサイドウォール724として残す(図8C参照)。   Next, anisotropic etching of the silicon oxide film 723 is performed by dry etching or the like, and the silicon oxide film 723 is left as the sidewall 724 only on the sidewall of the resist pattern 722 (see FIG. 8C).

次に、酸化シリコン膜のサイドウォール724をマスクとして、ドライエッチング等により、露出したレジスト721を垂直方向に異方性エッチングし、レジスト721からなる微細パターン725を形成する(図8D参照)。   Next, using the sidewall 724 of the silicon oxide film as a mask, the exposed resist 721 is anisotropically etched in the vertical direction by dry etching or the like to form a fine pattern 725 made of the resist 721 (see FIG. 8D).

尚、レジストの代わりにACL(アモルファスカーボン層:Amorphous Carbon Layer)を用いても良い。ACLを用いる場合は、ACLを保護するための酸化シリコン膜を形成する際の処理温度はレジストより高い温度であってもよく、200℃以下であればよい。200℃以下であればACLが加熱により変質するのを有効に防止できる。 In place of the resist, ACL (amorphous carbon layer) may be used. In the case of using ACL, the processing temperature for forming the silicon oxide film for protecting ACL may be higher than that of the resist, and may be 200 ° C. or lower. If it is 200 degrees C or less, it can prevent effectively that ACL changes with heating.

次に、基板処理装置101を使用して第1レジスト保護膜としての酸化シリコン膜706やエッチングマスクとしての酸化シリコン膜723を200℃以下の低温にて成膜する例について説明する。   Next, an example in which the silicon oxide film 706 as the first resist protective film and the silicon oxide film 723 as the etching mask are formed at a low temperature of 200 ° C. or lower using the substrate processing apparatus 101 will be described.

従来のCVD法やALD法では、例えば、CVD法の場合、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類のガス等を同時に供給し、また、ALD法の場合、形成する膜を構成する複数の元素を含む複数種類のガス等を交互に供給する。そして、供給時の供給流量、供給時間、プラズマパワーなどの処理条件を制御することにより酸化シリコン膜(SiO膜)や窒化シリコン膜(SiN膜)を形成する。それらの技術では、例えばSiO膜を形成する場合、膜の組成比が化学量論組成であるO/Si≒2となるように、また例えばSiN膜を形成する場合、膜の組成比が化学量論組成であるN/Si≒1.33となるようにすることを目的として、供給条件を制御する。   In a conventional CVD method or ALD method, for example, in the case of a CVD method, a plurality of types of gases including a plurality of elements constituting a film to be formed are supplied simultaneously, and in the case of an ALD method, a film to be formed is formed. A plurality of types of gases containing a plurality of elements are supplied alternately. Then, a silicon oxide film (SiO film) or a silicon nitride film (SiN film) is formed by controlling processing conditions such as supply flow rate, supply time, and plasma power during supply. In these techniques, for example, when a SiO film is formed, the composition ratio of the film is O / Si≈2 which is a stoichiometric composition, and when a SiN film is formed, for example, the composition ratio of the film is the stoichiometric amount. The supply conditions are controlled for the purpose of satisfying the theoretical composition N / Si≈1.33.

一方、形成する膜の組成比が化学量論組成とは異なる所定の組成比となるようにすることを目的として、供給条件を制御することも可能である。すなわち、形成する膜を構成する複数の元素のうち少なくとも一つの元素が他の元素よりも化学量論組成に対し過剰となるようにすることを目的として、供給条件を制御する。このように形成する膜を構成する複数の元素の比率、すなわち、膜の組成比を制御しつつ成膜を行うことも可能である。以下では、ALD法により、異なる種類の元素を含む複数種類のガスを交互に供給して化学量論組成を有する酸化シリコン膜を形成するシーケンス例について説明する。   On the other hand, it is possible to control the supply conditions for the purpose of setting the composition ratio of the film to be formed to a predetermined composition ratio different from the stoichiometric composition. That is, the supply conditions are controlled for the purpose of making at least one element out of the plurality of elements constituting the film to be formed more excessive than the other elements with respect to the stoichiometric composition. It is also possible to perform film formation while controlling the ratio of a plurality of elements constituting the film to be formed as described above, that is, the composition ratio of the film. Hereinafter, a sequence example in which a silicon oxide film having a stoichiometric composition is formed by alternately supplying a plurality of types of gases containing different types of elements by the ALD method will be described.

ここでは第1の元素をシリコン(Si)、第2の元素を酸素(O)とし、第1の元素を含む原料としてシリコン含有原料であって液体原料の、BTBAS(SiH(NH(C、ビスターシャルブチルアミノシラン)を気化したBTBASガスを、第2の元素を含む反応ガスとして酸素含有ガスであるOガスを用い、基板上に絶縁膜としての酸化シリコン膜を形成する例について図9〜図10を参照して説明する。図9は、パターンを形成する際に使用する酸化シリコン膜の製造プロセスを説明するためのフローチャートである。図10は、パターンを形成する際に使用する酸化シリコン膜の製造プロセスを説明するためのタイミングチャートである。 Here, silicon (Si) is used as the first element, oxygen (O) is used as the second element, and BTBAS (SiH 2 (NH (C 4 )) is a silicon-containing raw material as a raw material containing the first element. A silicon oxide film as an insulating film is formed on the substrate by using BTBAS gas obtained by vaporizing H 9 ) 2 , binary butylaminosilane) and using O 2 gas which is an oxygen-containing gas as a reaction gas containing the second element. An example will be described with reference to Fig. 9 to Fig. 10. Fig. 9 is a flowchart for explaining a manufacturing process of a silicon oxide film used for forming a pattern. 6 is a timing chart for explaining a manufacturing process of a silicon oxide film used in the first embodiment.

まず、ヒータ207に電力を供給する加熱用電源250を制御して処理室201内を、200℃以下、より好ましくは100℃以下の温度であって例えば100℃となるような温度に保持しておく。   First, the heating power source 250 that supplies power to the heater 207 is controlled to maintain the inside of the processing chamber 201 at a temperature of 200 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, for example, 100 ° C. deep.

その後、第1レジストパターン705が形成された(図7B参照)複数枚のウエハ200または第1のレジストパターン722が形成された(図8A参照)複数枚のウエハ200をボート217に装填(ウエハチャージ)する(ステップS201)。   Thereafter, the plurality of wafers 200 on which the first resist pattern 705 is formed (see FIG. 7B) or the plurality of wafers 200 on which the first resist pattern 722 is formed (see FIG. 8A) are loaded into the boat 217 (wafer charge). (Step S201).

その後、真空ポンプ246を起動する。また、炉口シャッタ147(図1参照)を開ける。複数枚のウエハ200を支持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201内に搬入(ボートロード)される(ステップS202)。この状態で、シールキャップ219はOリング220を介して反応管203の下端をシールした状態となる。その後、ボート217をボート駆動機構267により回転させ、ウエハ200を回転させる。   Thereafter, the vacuum pump 246 is started. Further, the furnace port shutter 147 (see FIG. 1) is opened. The boat 217 supporting the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and loaded into the processing chamber 201 (boat loading) (step S202). In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the reaction tube 203 via the O-ring 220. Thereafter, the boat 217 is rotated by the boat driving mechanism 267 to rotate the wafer 200.

その後、APCバルブ243を開いて真空ポンプ246により処理室201内が所望の圧力(真空度)となるように真空引きし、ウエハ200の温度が100℃に達して温度等が安定したら(ステップS203)、処理室201内の温度を100℃に保持した状態で次のステップを順次実行する。   Thereafter, the APC valve 243 is opened, and the vacuum pump 246 is evacuated so that the processing chamber 201 has a desired pressure (degree of vacuum). When the temperature of the wafer 200 reaches 100 ° C. and the temperature is stabilized (step S203). ), The next steps are sequentially executed while the temperature in the processing chamber 201 is kept at 100 ° C.

この際、処理室201内の圧力は、圧力センサ245で測定され、この測定された圧力に基づきAPCバルブ244の開度がフィードバック制御される(圧力調整)。また、処理室201内が所望の温度となるようにヒータ207によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度となるように、温度センサ263が検出した温度情報に基づき加熱用電源250からヒータ207への電力供給具合がフィードバック制御される(温度調整)。   At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor 245, and the opening degree of the APC valve 244 is feedback-controlled based on the measured pressure (pressure adjustment). Further, the processing chamber 201 is heated by the heater 207 so as to have a desired temperature. At this time, the power supply from the heating power supply 250 to the heater 207 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature (temperature adjustment).

次に、BTBASガスとOガスを処理室201内に供給することにより酸化シリコン膜706(図7C参照)、723(図8B参照)を成膜する酸化シリコン膜形成工程を行う。酸化シリコン膜形成工程では次の4つのステップ(S204〜S207)を順次繰り返して実行する。本実施の形態では、ALD法を用いて酸化シリコン膜を形成する。 Next, a silicon oxide film forming step for forming silicon oxide films 706 (see FIG. 7C) and 723 (see FIG. 8B) by supplying BTBAS gas and O 2 gas into the processing chamber 201 is performed. In the silicon oxide film forming step, the following four steps (S204 to S207) are sequentially repeated. In this embodiment, a silicon oxide film is formed using an ALD method.

(BTBAS供給:ステップS204)
ステップS204では、ガス供給系301のガス供給管310、ノズル410よりBTBASを処理室201内に供給する。バルブ313を閉じておき、バルブ314、612を開ける。BTBASは常温で液体であり、液体のBTBASが液体マスフローコントローラ312で流量調整されて気化器315に供給され気化器315で気化される。BTBASを処理室201に供給する前は、バルブ313を閉じ、バルブ612を開けて、バルブ612を介してBTBASをベントライン610に流しておく。
(BTBAS supply: step S204)
In step S <b> 204, BTBAS is supplied into the processing chamber 201 from the gas supply pipe 310 and the nozzle 410 of the gas supply system 301. The valve 313 is closed and the valves 314 and 612 are opened. BTBAS is a liquid at room temperature, and the liquid BTBAS is adjusted in flow rate by the liquid mass flow controller 312, supplied to the vaporizer 315, and vaporized by the vaporizer 315. Before supplying BTBAS to the processing chamber 201, the valve 313 is closed, the valve 612 is opened, and BTBAS is allowed to flow through the vent line 610 through the valve 612.

そして、BTBASを処理室201に供給する際には、バルブ612を閉じ、バルブ313を開けて、BTBASをバルブ313の下流のガス供給管310に供給すると共に、バルブ513を開けて、キャリアガス(N)をキャリアガス供給管510から供給する。キャリアガス(N)の流量はマスフローコントローラ512で調整する。BTBASはキャリアガス(N)とバルブ313の下流側で合流し混合され、ノズル410のガス供給孔411を介して処理室201に供給されつつ排気管231から排気される。この時、APCバルブ243を適正に調整して処理室201内の圧力を50〜900Paの範囲であって、例えば300Paに維持する。液体マスフローコントローラ312で制御するBTBASの供給量は0.05〜3.00g/minの範囲であって、例えば1.00g/minにする。BTBASにウエハ200を晒す時間は2〜6秒間で範囲であって、例えば3秒間である。また、ヒータ207に電力を供給する加熱用電源250を制御して処理室201内を、200℃以下、より好ましくは100℃以下の温度であって例えば100℃となるような温度に保持しておく。 When supplying BTBAS to the processing chamber 201, the valve 612 is closed, the valve 313 is opened, BTBAS is supplied to the gas supply pipe 310 downstream of the valve 313, and the valve 513 is opened, so that the carrier gas ( N 2 ) is supplied from the carrier gas supply pipe 510. The flow rate of the carrier gas (N 2 ) is adjusted by the mass flow controller 512. BTBAS is mixed and mixed with the carrier gas (N 2 ) on the downstream side of the valve 313, and is exhausted from the exhaust pipe 231 while being supplied to the processing chamber 201 through the gas supply hole 411 of the nozzle 410. At this time, the APC valve 243 is appropriately adjusted to maintain the pressure in the processing chamber 201 in the range of 50 to 900 Pa, for example, 300 Pa. The supply amount of BTBAS controlled by the liquid mass flow controller 312 is in the range of 0.05 to 3.00 g / min, for example, 1.00 g / min. The time for exposing the wafer 200 to BTBAS ranges from 2 to 6 seconds, for example, 3 seconds. Further, the heating power supply 250 that supplies power to the heater 207 is controlled to maintain the inside of the processing chamber 201 at a temperature of 200 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, for example, 100 ° C. deep.

このとき、処理室201内に流しているガスは、BTBASと不活性ガスであるNのみであり、Oは存在しない。したがって、BTBASは気相反応を起こすことはなく、ウエハ200の表面や下地膜と表面反応(化学吸着)して、原料(BTBAS)の吸着層またはSi層(以下、Si含有層)を形成する。BTBASの化学吸着層とは、BTBAS分子の連続的な吸着層の他、不連続な化学吸着層をも含む。Si層とは、Siにより構成される連続的な層の他、これらが重なってできるSi薄膜をも含む。なお、Siにより構成される連続的な層をSi薄膜という場合もある。 At this time, the gas flowing into the processing chamber 201 is only BTBAS and N 2 which is an inert gas, and there is no O 2 . Therefore, BTBAS does not cause a gas phase reaction, and reacts with the surface of the wafer 200 and the base film (chemical adsorption) to form an adsorption layer or Si layer (hereinafter referred to as Si-containing layer) of the raw material (BTBAS). . The BTBAS chemical adsorption layer includes a continuous adsorption layer of BTBAS molecules and a discontinuous chemical adsorption layer. The Si layer includes a continuous layer composed of Si and a Si thin film formed by overlapping these layers. In addition, the continuous layer comprised by Si may be called Si thin film.

同時に、ガス供給管320の途中につながっているキャリアガス供給管520から、バルブ523を開けてN(不活性ガス)を流すと、O側のノズル420、バッファ室423やガス供給管320にBTBASが回り込むことを防ぐことができる。同様に、同時にガス供給管330の途中につながっているキャリアガス供給管530から、バルブ533を開けてN(不活性ガス)を流すと、O側のノズル430、バッファ室433やガス供給管330にBTBASが回り込むことを防ぐことができる。なお、BTBASが回り込むのを防止するためなので、マスフローコントローラ522、532で制御するN(不活性ガス)の流量は少なくてよい。 At the same time, when the valve 523 is opened from the carrier gas supply pipe 520 connected in the middle of the gas supply pipe 320 and N 2 (inert gas) flows, the nozzle 420 on the O 2 side, the buffer chamber 423 and the gas supply pipe 320 are supplied. BTBAS can be prevented from wrapping around. Similarly, when the valve 533 is opened from the carrier gas supply pipe 530 connected to the gas supply pipe 330 at the same time and N 2 (inert gas) flows, the O 2 side nozzle 430, the buffer chamber 433, and the gas supply are supplied. It is possible to prevent the BTBAS from entering the tube 330. Note that the flow rate of N 2 (inert gas) controlled by the mass flow controllers 522 and 532 may be small in order to prevent BTBAS from wrapping around.

(残留ガス除去:ステップS205)
ステップS205では、残留BTBAS等の残留ガスを処理室201内から除去する。ガス供給管310のバルブ313を閉めて処理室201へのBTBASの供給を停止し、バルブ612を開けてベントライン610へBTBASを流す。このとき排気管231のAPCバルブ243を全開として、真空ポンプ246により処理室201内を20Pa以下となるまで排気し、処理室201内に残留する残留BTBAS等の残留ガスを処理室201内から排除する。このときN等の不活性ガスを、BTBAS供給ラインであるガス供給管310から、さらには、ガス供給管320、330から、処理室201内へ供給すると、さらに残留BTBAS等の残留ガスを排除する効果が高まる。
(Residual gas removal: Step S205)
In step S205, residual gas such as residual BTBAS is removed from the processing chamber 201. The valve 313 of the gas supply pipe 310 is closed to stop the supply of BTBAS to the processing chamber 201, and the valve 612 is opened to allow BTBAS to flow to the vent line 610. At this time, the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 is fully opened, the inside of the processing chamber 201 is exhausted to 20 Pa or less by the vacuum pump 246, and residual gas such as residual BTBAS remaining in the processing chamber 201 is removed from the processing chamber 201. To do. At this time, when an inert gas such as N 2 is supplied from the gas supply pipe 310 serving as the BTBAS supply line and further from the gas supply pipes 320 and 330 into the processing chamber 201, the residual gas such as residual BTBAS is further removed. The effect to do increases.

(活性化したO供給:ステップS206)
ステップS206では、Oをガス供給系302のガス供給管320よりノズル420のガス供給孔421を介してバッファ室423内に供給し、Oをガス供給系303のガス供給管330よりノズル430のガス供給孔431を介してバッファ室433内に供給する。このとき、棒状電極471および棒状電極472間に高周波電源270から整合器271を介して高周波電力を印加することで、バッファ室423内に供給されたOガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔425から処理室201内に供給されつつガス排気管231から排気される。また、棒状電極481および棒状電極482間に高周波電源270から整合器271を介して高周波電力を印加することで、バッファ室433内に供給されたOガスはプラズマ励起され、活性種としてガス供給孔435から処理室201内に供給されつつガス排気管231から排気される。
(Activated O 2 supply: Step S206)
In step S206, O 2 is supplied from the gas supply pipe 320 of the gas supply system 302 into the buffer chamber 423 through the gas supply hole 421 of the nozzle 420, and O 2 is supplied from the gas supply pipe 330 of the gas supply system 303 to the nozzle 430. The gas is supplied into the buffer chamber 433 through the gas supply hole 431. At this time, by applying high-frequency power from the high-frequency power source 270 via the matching unit 271 between the rod-shaped electrode 471 and the rod-shaped electrode 472, the O 2 gas supplied into the buffer chamber 423 is plasma-excited and gas is used as an active species. The gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 while being supplied into the processing chamber 201 from the supply hole 425. Further, by applying high frequency power from the high frequency power source 270 via the matching unit 271 between the rod-shaped electrode 481 and the rod-shaped electrode 482, the O 2 gas supplied into the buffer chamber 433 is plasma-excited to supply gas as an active species. The gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 while being supplied into the processing chamber 201 from the hole 435.

はマスフローコントローラ322で流量調整されてガス供給管320よりバッファ室423内に供給され、マスフローコントローラ332で流量調整されてガス供給管330よりバッファ室433内に供給される。Oは、バッファ室423に供給する前は、バルブ323を閉じ、バルブ622を開けて、バルブ622を介してベントライン620に流しておき、バッファ室433に供給する前は、バルブ333を閉じ、バルブ632を開けて、バルブ632を介してベントライン630に流しておく。そして、Oをバッファ室423に供給する際には、バルブ622を閉じ、バルブ323を開けて、Oをバルブ323の下流のガス供給管320に供給すると共に、バルブ523を開けて、キャリアガス(N)をキャリアガス供給管520から供給する。キャリアガス(N)の流量はマスフローコントローラ522で調整する。Oはキャリアガス(N)とバルブ323の下流側で合流し混合され、ノズル420を介してバッファ室423供給される。また、Oをバッファ室433に供給する際には、バルブ632を閉じ、バルブ333を開けて、Oをバルブ333の下流のガス供給管330に供給すると共に、バルブ533を開けて、キャリアガス(N)をキャリアガス供給管530から供給する。キャリアガス(N)の流量はマスフローコントローラ532で調整する。Oはキャリアガス(N)とバルブ333の下流側で合流し混合され、ノズル430を介してバッファ室433供給される。 The flow rate of O 2 is adjusted by the mass flow controller 322 and supplied into the buffer chamber 423 from the gas supply pipe 320, and the flow rate of the O 2 is adjusted by the mass flow controller 332 and supplied from the gas supply pipe 330 to the buffer chamber 433. Before supplying O 2 to the buffer chamber 423, the valve 323 is closed, the valve 622 is opened, and the valve 622 is allowed to flow to the vent line 620. Before being supplied to the buffer chamber 433, the valve 333 is closed. Then, the valve 632 is opened and allowed to flow through the valve 632 to the vent line 630. When supplying O 2 to the buffer chamber 423, the valve 622 is closed, the valve 323 is opened, O 2 is supplied to the gas supply pipe 320 downstream of the valve 323, and the valve 523 is opened to open the carrier. Gas (N 2 ) is supplied from the carrier gas supply pipe 520. The flow rate of the carrier gas (N 2 ) is adjusted by the mass flow controller 522. O 2 is mixed with and mixed with the carrier gas (N 2 ) on the downstream side of the valve 323 and supplied to the buffer chamber 423 through the nozzle 420. When supplying O 2 to the buffer chamber 433, the valve 632 is closed and the valve 333 is opened, and O 2 is supplied to the gas supply pipe 330 downstream of the valve 333, and the valve 533 is opened to open the carrier. Gas (N 2 ) is supplied from the carrier gas supply pipe 530. The flow rate of the carrier gas (N 2 ) is adjusted by the mass flow controller 532. O 2 is mixed and mixed with the carrier gas (N 2 ) on the downstream side of the valve 333 and supplied to the buffer chamber 433 through the nozzle 430.

ガスをプラズマ励起することにより活性種として流すときは、APCバルブ243を適正に調整して処理室201内の圧力を、例えば50〜900Paの範囲内の圧力であって、例えば500Paとする。マスフローコントローラ322で制御するOガスの供給流量は、例えば2000〜9000sccmの範囲内の流量であって、例えば6000sccmとする。マスフローコントローラ332で制御するOガスの供給流量は、例えば2000〜9000sccmの範囲内の流量であって、例えば6000sccmとする。Oガスをプラズマ励起することにより得られた活性種にウエハ200を晒す時間、すなわちガス供給時間は、例えば3〜20秒間の範囲内の時間であって、例えば9秒とする。なお、高周波電源270から棒状電極471および棒状電極472間に印加する高周波電力は、例えば20〜600Wの範囲内の電力であって、例えば200Wとなるよう設定し、高周波電源270から棒状電極481および棒状電極482間に印加する高周波電力は、例えば20〜600Wの範囲内の電力であって、例えば200Wとなるよう設定する。また、ヒータ207に電力を供給する加熱用電源250を制御して処理室201内を、200℃以下、より好ましくは100℃以下の温度であって例えば100℃となるような温度に保持しておく。Oガスはそのままでは反応温度が高く、上記のようなウエハ温度、処理室内圧力では反応しづらいので、プラズマ励起することにより活性種としてから流すようにしており、このためウエハ200の温度は上述のように設定した低い温度範囲とすることが可能となる。ただし、温度変更には時間がかかるためBTNASガスを供給する際の温度と同一とすることが好ましい。 When flowing O 2 gas as active species by plasma excitation, the APC valve 243 is appropriately adjusted so that the pressure in the processing chamber 201 is, for example, a pressure within a range of 50 to 900 Pa, for example, 500 Pa. . The supply flow rate of the O 2 gas controlled by the mass flow controller 322 is a flow rate in the range of 2000 to 9000 sccm, for example, and is set to 6000 sccm, for example. The supply flow rate of O 2 gas controlled by the mass flow controller 332 is a flow rate in the range of 2000 to 9000 sccm, for example, and is set to 6000 sccm, for example. The time during which the wafer 200 is exposed to the active species obtained by exciting the O 2 gas with plasma, that is, the gas supply time is, for example, within a range of 3 to 20 seconds, for example, 9 seconds. The high-frequency power applied between the high-frequency power source 270 and the rod-shaped electrode 471 and the rod-shaped electrode 472 is, for example, a power in the range of 20 to 600 W and is set to 200 W, for example. The high frequency power applied between the rod-shaped electrodes 482 is, for example, within a range of 20 to 600 W, and is set to be 200 W, for example. Further, the heating power supply 250 that supplies power to the heater 207 is controlled to maintain the inside of the processing chamber 201 at a temperature of 200 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or lower, for example, 100 ° C. deep. If the O 2 gas is left as it is, the reaction temperature is high, and it is difficult to react at the wafer temperature and the pressure in the processing chamber as described above. It becomes possible to make it the low temperature range set like. However, since it takes time to change the temperature, it is preferable that the temperature be the same as the temperature at which the BTNAS gas is supplied.

このとき、処理室201内に流しているガスはOガスをプラズマ励起することにより得られた活性種(Oプラズマ)であり、処理室201内にはBTBASガスは流していない。したがって、Oガスは気相反応を起こすことはなく、活性種となった、もしくは活性化されたOガスは、ステップS204でウエハ200上に形成された第1の層としてのシリコン含有層と反応する。これによりシリコン含有層は酸化されて、シリコン(第1の元素)及び酸素(第2の元素)を含む第2の層、すなわち、酸化シリコン層(SiO層)へと改質される。 At this time, the gas flowing in the processing chamber 201 is an activated species (O 2 plasma) obtained by plasma-exciting O 2 gas, and no BTBAS gas is flowing in the processing chamber 201. Therefore, O 2 gas does not cause a gas phase reaction became active species, or activated O 2 gas, the silicon-containing layer as a first layer formed on the wafer 200 on at step S204 React with. As a result, the silicon-containing layer is oxidized and modified into a second layer containing silicon (first element) and oxygen (second element), that is, a silicon oxide layer (SiO layer).

同時に、ガス供給管310の途中につながっているキャリアガス供給管510から、バルブ513を開けてN(不活性ガス)を流すと、BTBAS側のノズル410やガス供給管310にOが回り込むことを防ぐことができる。なお、Oが回り込むのを防止するためなので、マスフローコントローラ512で制御するN(不活性ガス)の流量は少なくてよい。 At the same time, when N 2 (inert gas) is flowed from the carrier gas supply pipe 510 connected to the middle of the gas supply pipe 310 to flow N 2 (inert gas), O 2 circulates into the nozzle 410 and the gas supply pipe 310 on the BTBAS side. Can be prevented. Note that the flow rate of N 2 (inert gas) controlled by the mass flow controller 512 may be small in order to prevent O 2 from wrapping around.

(残留ガス除去:ステップS207)
ステップS207では、未反応もしくは酸化に寄与した後の残留O等の残留ガスを処理室201内から除去する。ガス供給管320のバルブ323を閉めて処理室201へのOの供給を停止し、バルブ622を開けてベントライン620へOを流し、ガス供給管330のバルブ333を閉めて処理室201へのOの供給を停止し、バルブ632を開けてベントライン630へOを流す。このとき排気管231のAPCバルブ243を全開として、真空ポンプ246により処理室201内を20Pa以下となるまで排気し、処理室201内に残留する残留O等の残留ガスを処理室201内から排除する。このときN等の不活性ガスを、O供給ラインであるガス供給管320、330から、さらには、ガス供給管310から、処理室201内へ供給すると、さらに残留O等の残留ガスを排除する効果が高まる。
(Residual gas removal: Step S207)
In step S < b > 207, residual gas such as unreacted or residual O 2 after contributing to oxidation is removed from the processing chamber 201. The valve 323 of the gas supply pipe 320 is closed to stop the supply of O 2 to the processing chamber 201, the valve 622 is opened to flow O 2 to the vent line 620, and the valve 333 of the gas supply pipe 330 is closed to close the processing chamber 201. stopping the supply of O 2 to flow the O 2 to the vent line 630 by opening the valve 632. At this time, the APC valve 243 of the exhaust pipe 231 is fully opened and the inside of the processing chamber 201 is evacuated to 20 Pa or less by the vacuum pump 246, and residual gas such as residual O 2 remaining in the processing chamber 201 is discharged from the processing chamber 201. Exclude. At this time, when an inert gas such as N 2 is supplied from the gas supply pipes 320 and 330 which are O 2 supply lines and further from the gas supply pipe 310 into the processing chamber 201, the residual gas such as residual O 2 is further obtained. The effect of eliminating is increased.

上記ステップS204〜S207を1サイクルとし、少なくとも1回以上行なう(ステップS208)ことによりウエハ200上にALD法を用いて所定膜厚の酸化シリコン膜706(図7C参照)、酸化シリコン膜723(図8B参照)を成膜する。   The above steps S204 to S207 are set as one cycle, and are performed at least once (step S208), whereby a silicon oxide film 706 (see FIG. 7C) having a predetermined film thickness and a silicon oxide film 723 (see FIG. 7C) are formed on the wafer 200 using the ALD method. 8B) is formed.

上述したステップS204〜S207を1サイクルとして、このサイクルを少なくとも1回以上行うことにより、第1レジストパターン705およびハードマスク702上に、第1レジスト保護膜として、所定膜厚のシリコン(第1の元素)および酸素(第2の元素)を含む酸化シリコン膜706が形成され(図7C参照)、第1のレジストパターン722上に酸化シリコン膜723が形成される(図8B参照)。   The above-described steps S204 to S207 are set as one cycle, and this cycle is performed at least once. As a first resist protective film on the first resist pattern 705 and the hard mask 702, silicon having a predetermined thickness (first A silicon oxide film 706 containing (element) and oxygen (second element) is formed (see FIG. 7C), and a silicon oxide film 723 is formed over the first resist pattern 722 (see FIG. 8B).

所定膜厚の酸化シリコン膜706または酸化シリコン膜723を形成する成膜処理がなされると、N等の不活性ガスを処理室201内へ供給しつつ排気することで処理室201内を不活性ガスでパージする(ガスパージ:ステップS210)。なお、ガスパージは、残留ガスを除去したのち、APCバルブ243を閉じ、バルブ513、523、533を開いて行うN等の不活性ガスの処理室201内への供給と、その後、バルブ513、523、533を閉じてN等の不活性ガスの処理室201内への供給を停止すると共に、APCバルブ243を開いて行う処理室201内の真空引きとを繰り返して行うことが好ましい。 When a film formation process for forming the silicon oxide film 706 or the silicon oxide film 723 having a predetermined thickness is performed, the inside of the processing chamber 201 is inactivated by supplying an inert gas such as N 2 while exhausting the processing chamber 201. Purge with active gas (gas purge: step S210). The gas purge is performed by removing the residual gas, closing the APC valve 243 and opening the valves 513, 523, and 533, and supplying the inert gas such as N 2 into the processing chamber 201, and then the valves 513, It is preferable to close 523 and 533 to stop supplying the inert gas such as N 2 into the processing chamber 201 and to repeatedly perform evacuation in the processing chamber 201 by opening the APC valve 243.

その後、ボート回転機構267を止め、ボート217の回転を止める。その後、バルブ513、523、533を開いて処理室201内の雰囲気をN等の不活性ガスで置換し(不活性ガス置換)、処理室201内の圧力を常圧に復帰する(大気圧復帰:ステップS212)。その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219を下降して、反応管203の下端を開口するとともに、処理済ウエハ200がボート217に支持された状態で反応管203の下端から処理室201の外部に搬出(ボートアンロード:ステップS214)する。その後、反応管203の下端を炉口シャッタ147で閉じる。その後、真空ポンプ246を止める。その後、処理済ウエハ200はボート217より取出される(ウエハディスチャージ:ステップS216)。これにより1回の成膜処理(バッチ処理)が終了する。 Thereafter, the boat rotation mechanism 267 is stopped and the rotation of the boat 217 is stopped. Thereafter, the valves 513, 523, and 533 are opened to replace the atmosphere in the processing chamber 201 with an inert gas such as N 2 (inert gas replacement), and the pressure in the processing chamber 201 is returned to normal pressure (atmospheric pressure). Return: Step S212). Thereafter, the boat cap 115 lowers the seal cap 219 to open the lower end of the reaction tube 203, and the processed wafer 200 is unloaded from the lower end of the reaction tube 203 to the outside of the processing chamber 201 while being supported by the boat 217. (Boat unloading: Step S214). Thereafter, the lower end of the reaction tube 203 is closed by the furnace port shutter 147. Thereafter, the vacuum pump 246 is stopped. Thereafter, the processed wafer 200 is taken out from the boat 217 (wafer discharge: step S216). This completes one film formation process (batch process).

次に、図11を参照して、本実施の形態の一変形例を説明する。
上記第1の実施の形態では、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、バッファ室423およびガス供給孔425により構成される第1のプラズマ発生構造429と、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、バッファ室433およびガス供給孔435により構成される第2のプラズマ発生構造439は、ウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線に対して線対称に設けられており、排気口230もこのウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線上に設けられており、ノズル410のガス供給孔411もこのウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線上に設けられており、第1のプラズマ発生構造429と第2のプラズマ発生構造439は排気口230近傍に設けられているが、本変形例では、第1のプラズマ発生構造429と第2のプラズマ発生構造439はウエハ200を挟んで対向する位置(180度反対側)に設けられ、ウエハ200の中心および反応管203の中心に対して点対称に設けられ、また、ノズル410は、排気口230と第2のプラズマ発生構造439との間に設けられている点が上記第1の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
Next, a modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, the first plasma generation structure 429 mainly composed of the rod-shaped electrode 471, the rod-shaped electrode 472, the electrode protection tube 451, the electrode protection tube 452, the buffer chamber 423, and the gas supply hole 425, The second plasma generation structure 439 mainly composed of the rod-shaped electrode 481, the rod-shaped electrode 482, the electrode protection tube 461, the electrode protection tube 462, the buffer chamber 433, and the gas supply hole 435 is the center of the wafer 200 (reaction tube 203 is provided symmetrically with respect to a line passing through the center (203), and the exhaust port 230 is also provided on a line passing through the center of the wafer 200 (center of the reaction tube 203). The gas supply hole 411 of the nozzle 410 is provided. Are provided on a line passing through the center of the wafer 200 (center of the reaction tube 203), and the first plasma generating structure 429 and the second plasma generating structure are provided. Although 439 is provided in the vicinity of the exhaust port 230, in the present modification, the first plasma generation structure 429 and the second plasma generation structure 439 are provided at positions facing each other with the wafer 200 interposed therebetween (180 degrees opposite side). The nozzles 410 are provided symmetrically with respect to the center of the wafer 200 and the center of the reaction tube 203, and the nozzle 410 is provided between the exhaust port 230 and the second plasma generation structure 439. Although different from the first embodiment, the other points are the same.

本変形例でも、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、整合器271、高周波電源270により構成される第1のプラズマ源と、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、整合器271、高周波電源270により構成される第2のプラズマ源とを備えているので、プラズマ源が1つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力が小さくても、充分な量のプラズマを発生させることができる。従って、プラズマを利用してウエハ200を処理する際にウエハ200や形成する膜に与えるダメージを小さくでき、しかもウエハ200の処理温度を低くできる。   Also in this modification, a first plasma source mainly composed of a rod-shaped electrode 471, a rod-shaped electrode 472, an electrode protection tube 451, an electrode protection tube 452, a matching unit 271, and a high-frequency power source 270, and mainly a rod-shaped electrode 481. , A rod-shaped electrode 482, an electrode protection tube 461, an electrode protection tube 462, a matching device 271, and a second plasma source constituted by a high-frequency power source 270. Even if the high frequency power supplied to the source is small, a sufficient amount of plasma can be generated. Therefore, when the wafer 200 is processed using plasma, damage to the wafer 200 and a film to be formed can be reduced, and the processing temperature of the wafer 200 can be lowered.

また、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、バッファ室423およびガス供給孔425により構成される第1のプラズマ発生構造429と、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、バッファ室433およびガス供給孔435により構成される第2のプラズマ発生構造439は、ウエハ200を挟んで対向する位置(180度反対側)に設けられ、ウエハ200の中心および反応管203の中心に対して点対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ200の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ200上により均一な膜を形成することができる。   The first plasma generation structure 429 mainly composed of the rod-shaped electrode 471, the rod-shaped electrode 472, the electrode protection tube 451, the electrode protection tube 452, the buffer chamber 423, and the gas supply hole 425, and mainly the rod-shaped electrode 481. The second plasma generation structure 439 configured by the rod-shaped electrode 482, the electrode protection tube 461, the electrode protection tube 462, the buffer chamber 433, and the gas supply hole 435 is opposed to the wafer 200 (180 degrees opposite side). Are provided symmetrically with respect to the center of the wafer 200 and the center of the reaction tube 203, so that the plasma can be more easily supplied from both plasma generation structures to the entire surface of the wafer 200, and more uniformly on the wafer 200. A simple film can be formed.

次に、図12を参照して、本実施の形態の他の変形例を説明する。
上記第1の実施の形態では、ノズル410のガス供給孔411は、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、バッファ室423およびガス供給孔425により構成される第1のプラズマ発生構造429と、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、バッファ室433およびガス供給孔435により構成される第2のプラズマ発生構造439は、ウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線に対して線対称に設けられており、ノズル410のガス供給孔411もこのウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線上に設けられているが、本変形例では、第1のプラズマ発生構造429と、第2のプラズマ発生構造439は、ウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線に対して線対称に設けられているが、ノズル410のガス供給孔411はこのウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線上に設けられていない点が上記第1の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。
Next, another modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
In the first embodiment, the gas supply hole 411 of the nozzle 410 is mainly configured by the rod-shaped electrode 471, the rod-shaped electrode 472, the electrode protection tube 451, the electrode protection tube 452, the buffer chamber 423, and the gas supply hole 425. The first plasma generation structure 429, and the second plasma generation structure 439 mainly composed of the rod-shaped electrode 481, the rod-shaped electrode 482, the electrode protection tube 461, the electrode protection tube 462, the buffer chamber 433, and the gas supply hole 435. Are provided symmetrically with respect to a line passing through the center of the wafer 200 (center of the reaction tube 203), and the gas supply hole 411 of the nozzle 410 is also on a line passing through the center of the wafer 200 (center of the reaction tube 203). However, in the present modification, the first plasma generation structure 429 and the second plasma generation structure 439 are arranged at the center (on the opposite side) of the wafer 200. The gas supply hole 411 of the nozzle 410 is not provided on a line passing through the center of the wafer 200 (center of the reaction tube 203). Although different from the first embodiment, the other points are the same.

本変形例でも、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、整合器271、高周波電源270により構成される第1のプラズマ源と、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、整合器271、高周波電源270により構成される第2のプラズマ源とを備えているので、プラズマ源が1つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力が小さくても、充分な量のプラズマを発生させることができる。従って、プラズマを利用してウエハ200を処理する際にウエハ200や形成する膜に与えるダメージを小さくでき、しかもウエハ200の処理温度を低くできる。   Also in this modification, a first plasma source mainly composed of a rod-shaped electrode 471, a rod-shaped electrode 472, an electrode protection tube 451, an electrode protection tube 452, a matching unit 271, and a high-frequency power source 270, and mainly a rod-shaped electrode 481. , A rod-shaped electrode 482, an electrode protection tube 461, an electrode protection tube 462, a matching device 271, and a second plasma source constituted by a high-frequency power source 270. Even if the high frequency power supplied to the source is small, a sufficient amount of plasma can be generated. Therefore, when the wafer 200 is processed using plasma, damage to the wafer 200 and a film to be formed can be reduced, and the processing temperature of the wafer 200 can be lowered.

また、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、バッファ室423およびガス供給孔425により構成される第1のプラズマ発生構造と主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、バッファ室433およびガス供給孔435により構成される第2のプラズマ発生構造は、ウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線に対して線対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ200の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ200上により均一な膜を形成することができる。   The first plasma generation structure mainly composed of the rod-shaped electrode 471, the rod-shaped electrode 472, the electrode protection tube 451, the electrode protection tube 452, the buffer chamber 423, and the gas supply hole 425 and mainly the rod-shaped electrode 481, the rod-shaped electrode The second plasma generation structure constituted by the electrode 482, the electrode protection tube 461, the electrode protection tube 462, the buffer chamber 433, and the gas supply hole 435 is relative to a line passing through the center of the wafer 200 (center of the reaction tube 203). Since they are provided in line symmetry, the plasma is easily supplied uniformly from the two plasma generation structures to the entire surface of the wafer 200, and a uniform film can be formed on the wafer 200.

次に、図13を参照して、本実施の形態のさらに他の変形例を説明する。
本変形例では、上記図12に示す他の変形例に対して、主に、棒状電極481’、棒状電極482’、電極保護管461’、電極保護管462’、バッファ室433’およびガス供給孔435’により構成され、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、バッファ室433およびガス供給孔435により構成される第2のプラズマ発生構造439と同じ構造の、第3のプラズマ発生構造439’を、追加し、この第3のプラズマ発生構造439’を、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、バッファ室423およびガス供給孔425により構成される第1のプラズマ発生構造429と、ウエハ200の中心および反応管203の中心に対して点対称に設けている。
Next, still another modification of the present embodiment will be described with reference to FIG.
In the present modification, the rod-shaped electrode 481 ′, the rod-shaped electrode 482 ′, the electrode protection tube 461 ′, the electrode protection tube 462 ′, the buffer chamber 433 ′, and the gas supply are mainly compared to the other modification shown in FIG. The second plasma generation structure 439 which is configured by the hole 435 ′ and mainly includes the rod-shaped electrode 481, the rod-shaped electrode 482, the electrode protection tube 461, the electrode protection tube 462, the buffer chamber 433, and the gas supply hole 435. The third plasma generation structure 439 ′ is added, and the third plasma generation structure 439 ′ is mainly added to the rod-shaped electrode 471, the rod-shaped electrode 472, the electrode protection tube 451, the electrode protection tube 452, and the buffer chamber 423. The first plasma generation structure 429 configured by the gas supply holes 425 and the center of the wafer 200 and the center of the reaction tube 203 are provided point-symmetrically.

本変形例では、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、整合器271、高周波電源270により構成される第1のプラズマ源と、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、整合器271、高周波電源270により構成される第2のプラズマ源に、さらに、主に、棒状電極481’、棒状電極482’、電極保護管461’、電極保護管462’、整合器271、高周波電源270により構成される第3のプラズマ源が追加されているので、プラズマ源が2つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力がさらに小さくても、充分な量のプラズマを発生させることができる。従って、プラズマを利用してウエハ200を処理する際にウエハ200や形成する膜に与えるダメージをより小さくでき、しかもウエハ200の処理温度をより低くできる。   In this modification, a first plasma source mainly composed of a rod-shaped electrode 471, a rod-shaped electrode 472, an electrode protection tube 451, an electrode protection tube 452, a matching unit 271, and a high-frequency power source 270, and mainly a rod-shaped electrode 481. , A rod-shaped electrode 482, an electrode protection tube 461, an electrode protection tube 462, a matching device 271, a second plasma source constituted by a high-frequency power source 270, and further mainly a rod-shaped electrode 481 ′, a rod-shaped electrode 482 ′, electrode protection Since a third plasma source composed of a tube 461 ′, an electrode protection tube 462 ′, a matching unit 271 and a high frequency power source 270 is added, the high frequency supplied to each plasma source as compared with the case where there are two plasma sources. Even if the electric power is smaller, a sufficient amount of plasma can be generated. Therefore, when the wafer 200 is processed using plasma, damage to the wafer 200 and a film to be formed can be further reduced, and the processing temperature of the wafer 200 can be further reduced.

(第2の実施の形態)
図14、図15を参照して、本実施の形態を説明する。
第1の実施の形態では、電極保護管461、電極保護管462は、ボート支持台218の下部付近の高さの位置で、反応管203に設けた貫通孔204、205をそれぞれ介して、バッファ室423内に挿入され、棒状電極481、482もボート支持台218の下部付近の高さの位置でバッファ室423内に挿入され、電極保護管461、電極保護管462は、バッファ室423内で、取付板401によって固定され、電極保護管451、電極保護管452と棒状電極471、472も電極保護管461、電極保護管462と棒状電極481、482と同じ構造であるが、本実施の形態では、電極保護管461、電極保護管462は、ボート支持台218の上部付近(製品ウエハが搭載される最下段より少し下の部分)の高さの位置で、反応管203に設けた貫通孔206、207をそれぞれ介して、バッファ室423内に挿入され、ボート支持台218の上部付近(製品ウエハが搭載される最下段より少し下の部分)の高さの位置より下側の位置では、反応管203の外側に設けられ、棒状電極481、482もボート支持台218の上部付近の高さの位置でバッファ室423内に挿入され、ボート支持台218の上部付近(製品ウエハが搭載される最下段より少し下の部分)の高さの位置より下側の位置では、反応管203の外側に設けられ、電極保護管461、電極保護管462は、反応管203の外側でそれぞれ取付板401の穴405、406を貫通して設けられ、取付板401によって固定され、取付板401は、反応管203に固定され、電極保護管451、電極保護管452と棒状電極471、472も電極保護管461、電極保護管462と棒状電極481、482と同じ構造である点が第1の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。本実施の形態では、棒状電極481、482は、ボート支持台218の上部付近の高さの位置でバッファ室423内に挿入され、ボート支持台218の上部付近(製品ウエハが搭載される最下段より少し下の部分)の高さの位置より下側の位置では、反応管203の外側に設けられているので、ボート支持台218の上部付近(製品ウエハが搭載される最下段より少し下の部分)の高さの位置より下側の位置での放電を抑制できる。なお、棒状電極482(481、471、472)の曲部490の曲率よりも、曲部491の曲率の方が大きい。
(Second Embodiment)
The present embodiment will be described with reference to FIGS. 14 and 15.
In the first embodiment, the electrode protection tube 461 and the electrode protection tube 462 are positioned at a height near the lower portion of the boat support base 218 through the through holes 204 and 205 provided in the reaction tube 203, respectively. The rod-shaped electrodes 481 and 482 are also inserted into the buffer chamber 423 at a height near the lower portion of the boat support 218, and the electrode protection tube 461 and the electrode protection tube 462 are inserted in the buffer chamber 423. The electrode protection tube 451, the electrode protection tube 452, and the rod-shaped electrodes 471 and 472 are fixed by the mounting plate 401, and the electrode protection tube 461, the electrode protection tube 462 and the rod-shaped electrodes 481 and 482 have the same structure. Then, the electrode protection tube 461 and the electrode protection tube 462 are opposite to each other at the height near the upper portion of the boat support base 218 (a portion slightly below the lowest stage on which the product wafer is mounted). Position inserted at the height of the vicinity of the upper portion of the boat support table 218 (slightly below the lowest stage on which the product wafer is mounted) through the through holes 206 and 207 provided in the tube 203, respectively. At a lower position, it is provided outside the reaction tube 203, and rod-shaped electrodes 481 and 482 are also inserted into the buffer chamber 423 at a height near the upper portion of the boat support 218, and near the upper portion of the boat support 218. At a position lower than the height position (a part slightly lower than the lowermost stage on which the product wafer is mounted), the electrode protection tube 461 and the electrode protection tube 462 are provided outside the reaction tube 203. Are respectively provided through the holes 405 and 406 of the mounting plate 401 and fixed by the mounting plate 401. The mounting plate 401 is fixed to the reaction tube 203, the electrode protection tube 451, the electrode Mamorukan 452 and the rod electrode 471, 472 is also the electrode protecting tube 461, but the point is the same structure as the electrode protecting tube 462 and the rod-shaped electrodes 481 and 482 is different from the first embodiment, the other points are the same. In this embodiment, the rod-shaped electrodes 481 and 482 are inserted into the buffer chamber 423 at a height near the upper portion of the boat support base 218, and near the upper portion of the boat support base 218 (the lowest stage on which the product wafer is mounted). Since it is provided outside the reaction tube 203 at a position lower than the height position (lower part), near the upper part of the boat support base 218 (slightly below the lowest stage on which the product wafer is mounted). It is possible to suppress discharge at a position below the position of the (part) height. Note that the curvature of the curved portion 491 is larger than the curvature of the curved portion 490 of the rod-shaped electrode 482 (481, 471, 472).

(第3の実施の形態)
図16、図17を参照して、本実施の形態を説明する。
第1の実施の形態では、棒状電極471、472、481、482の太さは、高さに拘らず同じであるが、本実施の形態では、棒状電極471、472、481、482は、ボート支持台218の上部付近(製品ウエハが搭載される最下段より少し下の部分)の高さの位置から下側では、ボート支持台218の上部付近より上側よりも細くなっている点が
第1の実施の形態と異なるが、他の点は同じである。棒状電極471、472、481、482を細くすることにより、エネルギーが弱くなり、ボート支持台218の上部付近(製品ウエハが搭載される最下段より少し下の部分)の高さの位置より下側の位置での放電を抑制でき、エネルギー消費を抑制することができる。
(Third embodiment)
The present embodiment will be described with reference to FIGS.
In the first embodiment, the thicknesses of the rod-shaped electrodes 471, 472, 481, 482 are the same regardless of the height, but in this embodiment, the rod-shaped electrodes 471, 472, 481, 482 The first point is that the upper part of the support base 218 (the part slightly below the lowermost stage on which the product wafer is mounted) is lower than the upper part of the boat support base 218 from the upper position. However, the other points are the same. By making the rod-shaped electrodes 471, 472, 481, and 482 thinner, the energy becomes weaker and lower than the height position near the upper part of the boat support base 218 (a part slightly below the lowest stage on which the product wafer is mounted). The discharge at the position can be suppressed, and the energy consumption can be suppressed.

(第4の実施の形態)
図18、図19を参照して、本実施の形態を説明する。
上述の第1の実施の形態では、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、バッファ室423およびガス供給孔425により構成される第1のプラズマ発生構造429と、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、バッファ室433およびガス供給孔435により構成される第2のプラズマ発生構造439は、反応管203の内側に設けたが、本実施の形態では、プラズマ発生構造を反応管203の外側に突き出して設ける点が第1の実施の形態と異なるが、他の点は同様である。
(Fourth embodiment)
The present embodiment will be described with reference to FIGS.
In the first embodiment described above, the first plasma generation structure 429 mainly including the rod-shaped electrode 471, the rod-shaped electrode 472, the electrode protection tube 451, the electrode protection tube 452, the buffer chamber 423, and the gas supply hole 425 is used. The second plasma generation structure 439 mainly composed of the rod-shaped electrode 481, the rod-shaped electrode 482, the electrode protection tube 461, the electrode protection tube 462, the buffer chamber 433, and the gas supply hole 435 is provided inside the reaction tube 203. Although provided, the present embodiment is different from the first embodiment in that the plasma generating structure is provided to protrude outside the reaction tube 203, but the other points are the same.

反応管203の側壁に、反応管の下部から上部にわたる上下に細長い矩形の開口822が設けられ、開口822を覆って反応管203の外壁にプラズマ形成室壁428が設けられている。プラズマ形成室壁428は、断面コの字状をなし上下に細長く形成されている。プラズマ形成室壁428は、例えば石英で形成されている。プラズマ形成室壁428内にはプラズマ形成室821が形成される。プラズマ形成室821は開口822を介して反応管203の内部と連通している。開口822はボート217に積層されて搭載された複数のウエハ200の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたって上下に細長く形成されている。   An elongated rectangular opening 822 is provided on the side wall of the reaction tube 203 from the bottom to the top of the reaction tube, and a plasma forming chamber wall 428 is provided on the outer wall of the reaction tube 203 so as to cover the opening 822. The plasma forming chamber wall 428 has a U-shaped cross section and is formed to be elongated vertically. The plasma forming chamber wall 428 is made of, for example, quartz. A plasma forming chamber 821 is formed in the plasma forming chamber wall 428. The plasma formation chamber 821 communicates with the inside of the reaction tube 203 through the opening 822. The opening 822 is formed to be elongated vertically from the lower side to the upper side of the lowermost part of the plurality of wafers 200 stacked and mounted on the boat 217.

プラズマ形成室821の奥の部分(反応管203の中心から最も離れた部分)に、ノズル426が立設されている。ノズル426の下部の部分は、一端反応管203内部側に折れ曲がり、その後、プラズマ形成室壁428の下側の反応管203の管壁から反応管203の外部に突き出し、その端部はガス供給管320に接続されている。   A nozzle 426 is erected in the inner part of the plasma forming chamber 821 (the part farthest from the center of the reaction tube 203). The lower portion of the nozzle 426 is bent to the inside of the reaction tube 203 at one end, and then protrudes from the tube wall of the reaction tube 203 below the plasma forming chamber wall 428 to the outside of the reaction tube 203, and its end is a gas supply tube. 320 is connected.

ノズル426は、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル426の上端は閉塞されている。ノズル426の側面には、ガスを供給するガス供給孔427が、ボート217に積層されて搭載された複数のウエハ200の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたってウエハ200の積載方向に沿って複数設けられている。ガス供給孔427は反応管203の中心に向かって開口している。複数のガス供給孔427の開口面積は同一であり、同一のピッチで設けられている。   The nozzle 426 is provided so as to rise upward from the lower portion of the inner wall of the reaction tube 203 in the stacking direction of the wafer 200. The upper end of the nozzle 426 is closed. A gas supply hole 427 for supplying gas is provided on the side surface of the nozzle 426 in the stacking direction of the wafer 200 from the lower side to the upper side of the lowermost part of the plurality of wafers 200 stacked and mounted on the boat 217. A plurality are provided along. The gas supply hole 427 opens toward the center of the reaction tube 203. The plurality of gas supply holes 427 have the same opening area and are provided at the same pitch.

プラズマ形成室壁428の両側壁428a、428bの外面に上下方向に沿って互いに対向して、細長い一対のプラズマ形成電極473、474が設けられている。プラズマ形成電極473、474をそれぞれ覆って電極カバー475、476が設けられている。電極カバー475、476の内部に、窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えてプラズマ形成電極473、474の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられている。   A pair of elongated plasma forming electrodes 473 and 474 are provided on the outer surfaces of both side walls 428a and 428b of the plasma forming chamber wall 428 so as to face each other in the vertical direction. Electrode covers 475 and 476 are provided so as to cover the plasma forming electrodes 473 and 474, respectively. An inert gas purge mechanism is provided in the electrode covers 475 and 476 for filling or purging an inert gas such as nitrogen to keep the oxygen concentration sufficiently low to prevent oxidation of the plasma forming electrodes 473 and 474. .

プラズマ形成電極473は、整合器271を介して高周波電源270に接続され、プラズマ形成電極474は基準電位であるアース272に接続されている。主に、プラズマ形成電極473、474、プラズマ形成室壁428、プラズマ形成室821、開口822、ノズル426およびガス供給孔427により第1のプラズマ発生構造820が構成される。主に、プラズマ形成電極473、474、整合器271、高周波電源270によりプラズマ発生器(プラズマ発生部)としての第1のプラズマ源が構成される。   The plasma forming electrode 473 is connected to the high frequency power source 270 via the matching unit 271, and the plasma forming electrode 474 is connected to the ground 272 that is a reference potential. The first plasma generation structure 820 is mainly configured by the plasma forming electrodes 473 and 474, the plasma forming chamber wall 428, the plasma forming chamber 821, the opening 822, the nozzle 426, and the gas supply hole 427. The plasma forming electrodes 473 and 474, the matching unit 271 and the high-frequency power source 270 mainly constitute a first plasma source as a plasma generator (plasma generator).

以上のように構成された結果、ガスがプラズマ形成室821の奥の部分に設けられたノズル426のガス供給孔427からプラズマ形成電極473、474間に供給され、プラズマ形成電極473、474間のプラズマ生成領域でプラズマが生成され、開口822を介して、反応管203の中心に向けて拡散しつつ流れる。   As a result of the configuration described above, gas is supplied between the plasma forming electrodes 473 and 474 from the gas supply hole 427 of the nozzle 426 provided in the inner part of the plasma forming chamber 821, and between the plasma forming electrodes 473 and 474. Plasma is generated in the plasma generation region and flows while diffusing toward the center of the reaction tube 203 through the opening 822.

反応管203の側壁に、反応管の下部から上部にわたる上下に細長い矩形の開口832が設けられ、開口832を覆って反応管203の外壁にプラズマ形成室壁438が設けられている。プラズマ形成室壁438は、断面コの字状をなし上下に細長く形成されている。プラズマ形成室壁438は、例えば石英で形成されている。プラズマ形成室壁438内にはプラズマ形成室831が形成される。プラズマ形成室831は開口832を介して反応管203の内部と連通している。開口832はボート217に積層されて搭載された複数のウエハ200の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたって上下に細長く形成されている。   On the side wall of the reaction tube 203, an elongated rectangular opening 832 extending from the bottom to the top of the reaction tube is provided, and a plasma forming chamber wall 438 is provided on the outer wall of the reaction tube 203 so as to cover the opening 832. The plasma forming chamber wall 438 has a U-shaped cross section and is elongated vertically. The plasma forming chamber wall 438 is made of, for example, quartz. A plasma forming chamber 831 is formed in the plasma forming chamber wall 438. The plasma forming chamber 831 communicates with the inside of the reaction tube 203 through the opening 832. The opening 832 is formed to be elongated vertically from the lower side to the upper side of the lowermost part of the plurality of wafers 200 stacked and mounted on the boat 217.

プラズマ形成室831の奥の部分(反応管203の中心から最も離れた部分)に、ノズル436が立設されている。ノズル436の下部の部分は、一端反応管203内部側に折れ曲がり、その後、プラズマ形成室壁438の下側の反応管203の管壁から反応管203の外部に突き出し、その端部はガス供給管330に接続されている。   A nozzle 436 is erected in the inner part of the plasma forming chamber 831 (the part farthest from the center of the reaction tube 203). The lower part of the nozzle 436 is bent to the inside of the reaction tube 203 at one end, and then protrudes from the tube wall of the reaction tube 203 below the plasma forming chamber wall 438 to the outside of the reaction tube 203, and its end is a gas supply tube. 330 is connected.

ノズル436は、反応管203の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ200の積載方向上方に向かって立ち上がるように設けられている。ノズル436の上端は閉塞されている。ノズル436の側面には、ガスを供給するガス供給孔437が、ボート217に積層されて搭載された複数のウエハ200の最下部よりも下側から最下部よりも上側にわたってウエハ200の積載方向に沿って複数設けられている。ガス供給孔437は反応管203の中心に向かって開口している。複数のガス供給孔437の開口面積は同一であり、同一のピッチで設けられている。   The nozzle 436 is provided so as to rise upward from the lower portion of the inner wall of the reaction tube 203 in the stacking direction of the wafer 200. The upper end of the nozzle 436 is closed. A gas supply hole 437 for supplying gas is provided on the side surface of the nozzle 436 in the stacking direction of the wafers 200 from the lower side to the upper side of the lowermost part of the plurality of wafers 200 stacked and mounted on the boat 217. A plurality are provided along. The gas supply hole 437 opens toward the center of the reaction tube 203. The plurality of gas supply holes 437 have the same opening area and are provided at the same pitch.

プラズマ形成室壁438の両側壁438a、438bの外面に上下方向に沿って互いに対向して、細長い一対のプラズマ形成電極483、484が設けられている。プラズマ形成電極483、484をそれぞれ覆って電極カバー485、486が設けられている。電極カバー485、486の内部に、窒素などの不活性ガスを充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑えてプラズマ形成電極483、484の酸化を防止するための不活性ガスパージ機構が設けられている。   A pair of elongated plasma forming electrodes 483 and 484 are provided on the outer surfaces of both side walls 438a and 438b of the plasma forming chamber wall 438 so as to face each other in the vertical direction. Electrode covers 485 and 486 are provided to cover the plasma forming electrodes 483 and 484, respectively. An inert gas purge mechanism is provided in the inside of the electrode covers 485 and 486 for filling or purging with an inert gas such as nitrogen to keep the oxygen concentration sufficiently low to prevent oxidation of the plasma forming electrodes 483 and 484. .

プラズマ形成電極483は、整合器271を介して高周波電源270に接続され、プラズマ形成電極484は基準電位であるアース272に接続されている。主に、プラズマ形成電極483、484、プラズマ形成室壁438、プラズマ形成室831、開口832、ノズル436およびガス供給孔437により第2のプラズマ発生構造830が構成される。主に、プラズマ形成電極483、484、整合器271、高周波電源270によりプラズマ発生器(プラズマ発生部)としての第2のプラズマ源が構成される。   The plasma forming electrode 483 is connected to the high frequency power source 270 via the matching unit 271, and the plasma forming electrode 484 is connected to the ground 272 that is a reference potential. The second plasma generation structure 830 is mainly configured by the plasma forming electrodes 483 and 484, the plasma forming chamber wall 438, the plasma forming chamber 831, the opening 832, the nozzle 436 and the gas supply hole 437. The plasma forming electrodes 483 and 484, the matching unit 271 and the high frequency power source 270 mainly constitute a second plasma source as a plasma generator (plasma generating unit).

以上のように構成された結果、ガスがプラズマ形成室831の奥の部分に設けられたノズル436のガス供給孔437からプラズマ形成電極483、484間に供給され、プラズマ形成電極483、484間のプラズマ生成領域でプラズマが生成され、開口832を介して、反応管203の中心に向けて拡散しつつ流れる。   As a result of the above configuration, gas is supplied between the plasma forming electrodes 483 and 484 from the gas supply hole 437 of the nozzle 436 provided in the inner part of the plasma forming chamber 831, and between the plasma forming electrodes 483 and 484. Plasma is generated in the plasma generation region and flows while diffusing toward the center of the reaction tube 203 through the opening 832.

上記のような構成を備えたプラズマ発生構造820、830によっても、リモートプラズマが生成される。すなわち、プラズマ発生構造820、830で発生したラジカルが処理室201内のウエハ200の全面に到達するまでに失活せず、かつプラズマ発生構造820、830で発生したイオンが処理室内のウエハ200にダメージを与えるほどには到達しない。   Remote plasma is also generated by the plasma generation structures 820 and 830 having the above-described configuration. That is, radicals generated in the plasma generation structures 820 and 830 are not deactivated until they reach the entire surface of the wafer 200 in the processing chamber 201, and ions generated in the plasma generation structures 820 and 830 are applied to the wafer 200 in the processing chamber. Not reachable to do damage.

本実施の形態のように、プラズマ発生構造820、830を反応管203の外部に突き出して設けると、第1の実施の形態のように、バッファ室423、433を反応管203の内部に設けた場合と比較して、ウエハ200の外周と反応管203の内周面との距離をより近くにすることができる。   When the plasma generation structures 820 and 830 are provided to protrude outside the reaction tube 203 as in the present embodiment, the buffer chambers 423 and 433 are provided inside the reaction tube 203 as in the first embodiment. Compared to the case, the distance between the outer periphery of the wafer 200 and the inner peripheral surface of the reaction tube 203 can be made closer.

本実施の形態では、主に、プラズマ形成電極473、474、整合器271、高周波電源270により構成される第1のプラズマ源と、主に、プラズマ形成電極483、484、整合器271、高周波電源270により構成される第2のプラズマ源を備えているので、プラズマ源が1つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力が小さくても、充分な量のプラズマを発生させることができる。従って、プラズマを利用してウエハ200を処理する際にウエハ200や形成する膜に与えるダメージを小さくでき、しかもウエハ200の処理温度を低くできる。   In the present embodiment, the first plasma source mainly composed of the plasma forming electrodes 473 and 474, the matching unit 271 and the high frequency power source 270, and mainly the plasma forming electrodes 483 and 484, the matching unit 271 and the high frequency power source. Since the second plasma source configured by 270 is provided, a sufficient amount of plasma can be generated even when the high-frequency power supplied to each plasma source is small as compared with the case of one plasma source. . Therefore, when the wafer 200 is processed using plasma, damage to the wafer 200 and a film to be formed can be reduced, and the processing temperature of the wafer 200 can be lowered.

また、主に、プラズマ形成電極473、474、プラズマ形成室壁428、プラズマ形成室821、開口822、ノズル426およびガス供給孔427により構成される第1のプラズマ発生構造820と、主に、プラズマ形成電極483、484、プラズマ形成室壁438、プラズマ形成室831、開口832、ノズル436およびガス供給孔437により構成される第2のプラズマ発生構造830は、ウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線に対して線対称に設けられているので、両プラズマ発生構造からウエハ200の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ200上により均一な膜を形成することができる。   Further, the first plasma generation structure 820 mainly composed of the plasma forming electrodes 473 and 474, the plasma forming chamber wall 428, the plasma forming chamber 821, the opening 822, the nozzle 426 and the gas supply hole 427, and mainly the plasma The second plasma generation structure 830 including the formation electrodes 483 and 484, the plasma formation chamber wall 438, the plasma formation chamber 831, the opening 832, the nozzle 436 and the gas supply hole 437 is formed at the center of the wafer 200 (the center of the reaction tube 203 ) Is provided symmetrically with respect to the line passing through (), it becomes easy to supply plasma uniformly from the two plasma generation structures to the entire surface of the wafer 200, and a uniform film can be formed on the wafer 200.

さらに、排気口230もこのウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線上に設けられているので、ウエハ200の全面により均一にプラズマが供給されやすくなり、ウエハ200上により均一な膜を形成することができる。また、さらに、ノズル410のガス供給孔411もこのウエハ200の中心(反応管203の中心)を通る線上に設けられているので、ウエハ200の全面により均一に原料ガスが供給されやすくなり、ウエハ200上により均一な膜を形成することができる。   Further, since the exhaust port 230 is also provided on a line passing through the center of the wafer 200 (the center of the reaction tube 203), the plasma is easily supplied uniformly over the entire surface of the wafer 200, and a uniform film is formed on the wafer 200. Can be formed. Further, since the gas supply hole 411 of the nozzle 410 is also provided on a line passing through the center of the wafer 200 (the center of the reaction tube 203), the source gas is easily supplied uniformly over the entire surface of the wafer 200. A more uniform film on 200 can be formed.

(第5の実施の形態)
図20、図21を参照して、本実施の形態を説明する。
以上の実施の形態は、バッファ室423、433、433’やプラズマ形成室821、831にOガスを供給して酸素のプラズマを発生させる構造であったが、バッファ室やプラズマ形成室を用いてプラズマを発生させる構造のものであれば、膜種やガス種に限定はなく、例えば、DCS(ジクロロシラン:SiHCl)とNH(アンモニア)を用いて窒化シリコン膜を形成する場合でもよく、本実施の形態は、そのような場合に関するものである。
(Fifth embodiment)
The present embodiment will be described with reference to FIGS.
In the above embodiment, the O 2 gas is supplied to the buffer chambers 423, 433, and 433 ′ and the plasma formation chambers 821 and 831 to generate oxygen plasma. However, the buffer chamber and the plasma formation chamber are used. As long as it has a structure that generates plasma, there is no limitation on the film type and gas type. For example, when a silicon nitride film is formed using DCS (dichlorosilane: SiH 2 Cl 2 ) and NH 3 (ammonia) However, the present embodiment relates to such a case.

図2、12を参照して説明した第1の実施の形態の他の変形例では、ガス供給系301おいて、液体状のBTBASを使用したので、液体マスフローコントローラ312と気化器315を使用し、また、ガス供給系302、303からOを供給したが、本実施の形態では、気体状のDCSを使用するので、ガス供給系301の液体マスフローコントローラ312と気化器315に代えてマスフローコントローラ316を使用したガス供給管340を有するガス供給系304を使用し、また、ガス供給系302、303からNHを供給する点が第1の実施の形態の他の変形例と異なるが他の点は同じである。 In another modification of the first embodiment described with reference to FIGS. 2 and 12, since liquid BTBAS is used in the gas supply system 301, the liquid mass flow controller 312 and the vaporizer 315 are used. Further, although O 2 is supplied from the gas supply systems 302 and 303, in this embodiment, since a gaseous DCS is used, a mass flow controller is used instead of the liquid mass flow controller 312 and the vaporizer 315 of the gas supply system 301. The point that the gas supply system 304 having the gas supply pipe 340 using 316 is used and NH 3 is supplied from the gas supply systems 302 and 303 is different from the other modified example of the first embodiment. The point is the same.

また、比較例として、図22に示すように、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、バッファ室423およびガス供給孔425により構成される第1のプラズマ発生構造429のみを備え、ガス供給系も、ガス供給系303を備えず、ガス供給管340を備えるガス供給系304およびガス供給管320を備えるガス供給系302のみ備える基板処理装置101を用いる。   As a comparative example, as shown in FIG. 22, a first plasma generation structure 429 configured by a rod-shaped electrode 471, a rod-shaped electrode 472, an electrode protection tube 451, an electrode protection tube 452, a buffer chamber 423, and a gas supply hole 425 is provided. The substrate processing apparatus 101 having only the gas supply system 303 having only the gas supply system 302 having the gas supply pipe 320 and the gas supply system 320 having the gas supply pipe 340 is used.

この比較例においては、基板温度650℃程度の低温で、DCS(ジクロロシラン)とNH(アンモニア)プラズマを用いてALD法によるアモルファス窒化シリコン膜(以下、SiNと略す)の形成を行った。ウエハ200上へのSiN形成は、DCS供給工程、DCS排気工程、NHプラズマ供給工程、NH排気工程を複数回繰り返して行うことで行われる。この4つの工程を繰り返すことにより、ウエハ200上に所定の膜厚のSiN膜の堆積を行うことができる。ALD法では、そのサイクル処理の数で膜厚が制御できる。 In this comparative example, an amorphous silicon nitride film (hereinafter abbreviated as SiN) was formed by ALD using DCS (dichlorosilane) and NH 3 (ammonia) plasma at a substrate temperature of about 650 ° C. The formation of SiN on the wafer 200 is performed by repeating the DCS supply process, the DCS exhaust process, the NH 3 plasma supply process, and the NH 3 exhaust process a plurality of times. By repeating these four steps, a SiN film having a predetermined film thickness can be deposited on the wafer 200. In the ALD method, the film thickness can be controlled by the number of cycle processes.

しかしながら、上記のようなプラズマを利用したALD法においては、プラズマを利用しない方法に対してパーティクルが発生しやすいという欠点を持っている。この問題は、被処理基板であるウエハ200以外に堆積する累積膜のマイクロクラック発生による剥離異物汚染であると考えられる。さらに連続的に累積する膜厚が大きくなると顕著に発生するArea性パーティクル問題でもある。また、高周波電力を上げるとパーティクル個数は増加し悪化する。このパーティクル発生という結果は、高周波電力が行った仕事の一部でもあると考えられる。半導体装置製造において微細化が進むにつれウエハ200の温度が低下する傾向にあり、不足するエネルギーを補充するために高周波電力を大きくする必要があるため、よりパーティクルが発生するようになってきている。   However, the ALD method using plasma as described above has a drawback that particles are likely to be generated compared to a method using no plasma. This problem is considered to be contamination of the separated foreign matter due to the occurrence of microcracks in the accumulated film deposited on the substrate other than the wafer 200 that is the substrate to be processed. Furthermore, this is also an area-related particle problem that occurs prominently when the continuously accumulated film thickness increases. Further, when the high frequency power is increased, the number of particles increases and gets worse. This particle generation result is considered to be part of the work performed by the high-frequency power. As the miniaturization progresses in the manufacture of semiconductor devices, the temperature of the wafer 200 tends to decrease, and it is necessary to increase the high-frequency power to replenish the insufficient energy, so that more particles are generated.

本実施の形態では、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、バッファ室423およびガス供給孔425により構成される第1のプラズマ発生構造429と、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、バッファ室433およびガス供給孔435により構成される第2のプラズマ発生構造439とを備え、主に、棒状電極471、棒状電極472、電極保護管451、電極保護管452、整合器271、高周波電源270により構成される第1のプラズマ源と、主に、棒状電極481、棒状電極482、電極保護管461、電極保護管462、整合器271、高周波電源270により構成される第2のプラズマ源とを備えているので、高周波電力を分散でき、プラズマ源が1つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力が小さくても、充分な量のプラズマを発生させることができる。従って、プラズマを利用してウエハ200を処理する際にウエハ200や形成する膜に与えるダメージを小さくでき、しかもウエハ200の処理温度を低くできる。また、前述のArea性パーティクルの発生を抑制できる。   In this embodiment mode, a first plasma generation structure 429 mainly including a rod-shaped electrode 471, a rod-shaped electrode 472, an electrode protection tube 451, an electrode protection tube 452, a buffer chamber 423, and a gas supply hole 425, , A rod-shaped electrode 481, a rod-shaped electrode 482, an electrode protection tube 461, an electrode protection tube 462, a buffer chamber 433, and a second plasma generation structure 439 composed of a gas supply hole 435. A first plasma source including an electrode 472, an electrode protection tube 451, an electrode protection tube 452, a matching unit 271, and a high-frequency power source 270, mainly a rod-shaped electrode 481, a rod-shaped electrode 482, an electrode protection tube 461, and an electrode protection tube 462, a matching unit 271, and a second plasma source composed of a high-frequency power source 270. As compared with a case Ma source is one, even with a small high-frequency power supplied to each plasma source, it is possible to generate a sufficient amount of plasma. Therefore, when the wafer 200 is processed using plasma, damage to the wafer 200 and a film to be formed can be reduced, and the processing temperature of the wafer 200 can be lowered. Moreover, generation | occurrence | production of the above-mentioned Area property particle can be suppressed.

図21に示す本実施の形態の基板処理装置と、図22に示す比較例の基板処理装置の両方を用い、ウエハ200として300mmウエハを用い、ウエハ200の温度350℃として、図23に示す成膜条件にてパーティクル発生量の比較を行った。反応管203のSiN累積膜厚みが1.2μm〜1.3μmにおける結果である。なお、図23における高周波電力のX軸の値は、図24の高周波電力のX軸の欄に記載されている。図24は高周波電力とサイズ0.08μm以上のパーティクル発生量の関係を示した表であり、図25は図24の表をグラフ化したものである。   The substrate processing apparatus of the present embodiment shown in FIG. 21 and the substrate processing apparatus of the comparative example shown in FIG. 22 are used, a 300 mm wafer is used as the wafer 200, the temperature of the wafer 200 is 350 ° C., and the configuration shown in FIG. The amount of generated particles was compared under film conditions. This is a result when the SiN cumulative film thickness of the reaction tube 203 is 1.2 μm to 1.3 μm. Note that the value of the X axis of the high frequency power in FIG. 23 is described in the column of the X axis of the high frequency power in FIG. FIG. 24 is a table showing the relationship between the high-frequency power and the amount of generated particles having a size of 0.08 μm or more, and FIG. 25 is a graph of the table of FIG.

この結果から明らかなように、同一の高周波電力でも、本実施の形態のように高周波電力を分散供給したほうがパーティクル発生量は少ないことが判る。また、図13に示すように3分配したほうが効果が大きいのは言うまでもない。   As can be seen from this result, even with the same high frequency power, the amount of generated particles is smaller when the high frequency power is distributedly supplied as in this embodiment. Further, it goes without saying that the effect is greater when three distributions are made as shown in FIG.

ほとんどのALD法によるSiN成膜装置は、成膜処理とガスクリーニング処理の繰り返しで運用されているので、本実施の形態によれば、パーティクル発生量を抑制できるので、ガスクリーニングの周期を延長することができる。   Since most ALD film forming apparatuses are operated by repeating the film forming process and the gas cleaning process, the amount of generated particles can be suppressed according to the present embodiment, so that the gas cleaning cycle is extended. be able to.

なお、上記各実施の形態では、ALD法を使用する場合を例に説明したが、CVD法を使用する場合でも、複数のプラズマ源を備えることによって、高周波電力を分散でき、プラズマ源が1つの場合に比べて、各プラズマ源に供給する高周波電力が小さくても、充分な量のプラズマを発生させることができる。従って、プラズマを利用してウエハ200を処理する際にウエハ200や形成する膜に与えるダメージを小さくでき、しかもウエハ200の処理温度を低くできる。また、パーティクルの発生を抑制できる。   In each of the above embodiments, the case where the ALD method is used has been described as an example. However, even when the CVD method is used, by providing a plurality of plasma sources, high-frequency power can be distributed, and one plasma source is provided. Compared to the case, a sufficient amount of plasma can be generated even if the high frequency power supplied to each plasma source is small. Therefore, when the wafer 200 is processed using plasma, damage to the wafer 200 and a film to be formed can be reduced, and the processing temperature of the wafer 200 can be lowered. Further, the generation of particles can be suppressed.

また、上記実施の形態では、キャリアガスとして、N(窒素)を使用したが、窒素に代えて、He(ヘリウム)、Ne(ネオン)、Ar(アルゴン)等を使用してもよい。 In the above embodiment, N 2 (nitrogen) is used as the carrier gas, but He (helium), Ne (neon), Ar (argon), or the like may be used instead of nitrogen.

また、上記実施の形態では、液体原料を気化するのに、気化器315を使用したが、気化器に代えてバブラーを使用してもよい。   In the above embodiment, the vaporizer 315 is used to vaporize the liquid raw material, but a bubbler may be used instead of the vaporizer.

(本発明の好ましい態様)
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
(Preferred embodiment of the present invention)
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

(付記1)
本発明の好ましい一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口をそれぞれ有する複数のバッファ室と、
第1の処理ガスを前記複数のバッファ室にそれぞれ供給可能な第1の処理ガス供給系と、
高周波電力を出力する電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記バッファ室の内部で前記第1の処理ガスを活性化させるプラズマ発生用の電極と、
第2の処理ガスを前記処理室に供給する第2の処理ガス供給系と、
前記処理室を排気する排気系と、
基板を、前記活性化された第1の処理ガスおよび、前記第2の処理ガスに曝し、前記基板を200℃以下に加熱しつつ前記基板上に膜を形成するよう前記第1の処理ガス供給系、前記電源、前記第2の処理ガス供給系および前記排気系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
(Appendix 1)
According to a preferred aspect of the present invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A plurality of buffer chambers that are partitioned from the processing chamber and each have a gas supply port that opens to the processing chamber;
A first processing gas supply system capable of supplying a first processing gas to each of the plurality of buffer chambers;
A power supply that outputs high-frequency power;
An electrode for plasma generation that activates the first processing gas inside the buffer chamber by applying high-frequency power from the power source;
A second processing gas supply system for supplying a second processing gas to the processing chamber;
An exhaust system for exhausting the processing chamber;
Supplying the first processing gas so as to form a film on the substrate while exposing the substrate to the activated first processing gas and the second processing gas and heating the substrate to 200 ° C. or lower. A control means for controlling the system, the power source, the second processing gas supply system and the exhaust system;
A substrate processing apparatus is provided.

(付記2)
付記1の基板処理装置であって、好ましくは、前記処理室および前記バッファ室は反応管の内部に設けられる。
(Appendix 2)
The substrate processing apparatus according to appendix 1, wherein the processing chamber and the buffer chamber are preferably provided inside a reaction tube.

(付記3)
付記1または2の基板処理装置であって、好ましくは、前記電極は前記バッファ室内に設けられる。
(Appendix 3)
The substrate processing apparatus according to appendix 1 or 2, wherein the electrode is preferably provided in the buffer chamber.

(付記4)
付記1または2の基板処理装置であって、好ましくは、前記電極は前記バッファ室外に設けられる。
(Appendix 4)
The substrate processing apparatus according to appendix 1 or 2, wherein the electrode is preferably provided outside the buffer chamber.

(付記5)
付記1〜4のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、前記第2の処理ガスは活性化させないで用いる。
(Appendix 5)
The substrate processing apparatus according to any one of appendices 1 to 4, preferably, the second processing gas is used without being activated.

(付記6)
付記1の基板処理装置であって、好ましくは、前記第1の処理ガスは酸素含有ガスであり、第2の処理ガスはシリコン含有ガスであり、前記基板上に形成する膜は酸化シリコン膜である。
(Appendix 6)
The substrate processing apparatus according to appendix 1, wherein the first processing gas is an oxygen-containing gas, the second processing gas is a silicon-containing gas, and the film formed on the substrate is a silicon oxide film. is there.

(付記7)
付記6の基板処理装置であって、好ましくは、前記第1の処理ガスは酸素であり、前記第2の処理ガスはBTBASである。
(Appendix 7)
The substrate processing apparatus according to appendix 6, wherein the first processing gas is preferably oxygen and the second processing gas is BTBAS.

(付記8)
付記1の基板処理装置であって、好ましくは、前記基板を100℃以下に加熱しつつ前記膜を形成する。
(Appendix 8)
The substrate processing apparatus according to appendix 1, wherein the film is preferably formed while heating the substrate to 100 ° C. or lower.

(付記9)
付記1の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第2の処理ガス供給系は、前記処理室内に立設されガス供給口を有するノズルに接続され、前記ノズルを介して前記ガス供給口から前記第2の処理ガスを前記処理室に供給し、
前記排気系は、前記処理室に開口する排気口に接続され、
前記ノズルのガス供給口と前記排気口は前記基板を挟んで対向する位置に設けられる。
(Appendix 9)
The substrate processing apparatus according to appendix 1, preferably,
The second processing gas supply system is connected to a nozzle having a gas supply port standing in the processing chamber, and supplies the second processing gas from the gas supply port to the processing chamber via the nozzle. ,
The exhaust system is connected to an exhaust port that opens to the processing chamber;
The gas supply port and the exhaust port of the nozzle are provided at positions facing each other with the substrate interposed therebetween.

(付記10)
付記9の基板処理装置であって、好ましくは、前記複数のバッファ室は、前記複数のバッファ室のガス供給口と前記ノズルのガス供給口との距離がそれぞれ実質的に等しい。
(Appendix 10)
The substrate processing apparatus according to appendix 9, preferably, in the plurality of buffer chambers, a distance between a gas supply port of the plurality of buffer chambers and a gas supply port of the nozzle is substantially equal.

(付記11)
本発明の好ましい他の態様によれば、
高周波電力が電極に印加されて複数のバッファ室内に発生したプラズマにより活性化された第1の処理ガスに、レジストまたはアモルファスカーボンのパターンが形成された基板を曝す工程と、
プラズマにより活性化させずに第2の処理ガスに、前記基板を曝す工程と、
を前記基板を200℃以下に加熱しつつ行うことにより、前記基板に酸化シリコン膜を形成する半導体装置の製造方法が提供される。
(Appendix 11)
According to another preferred aspect of the invention,
Exposing a substrate on which a resist or amorphous carbon pattern is formed to a first processing gas activated by plasma generated in a plurality of buffer chambers when high-frequency power is applied to the electrodes;
Exposing the substrate to a second process gas without being activated by plasma;
By performing the above while heating the substrate to 200 ° C. or lower, a method for manufacturing a semiconductor device is provided in which a silicon oxide film is formed on the substrate.

(付記12)
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記11の半導体デバイスの製造方法を用いて形成された半導体装置が提供される。
(Appendix 12)
According to still another preferred aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device formed by using the semiconductor device manufacturing method according to attachment 11.

(付記13)
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
処理室内に設けられた2つ以上のプラズマ形成用バッファ室と、
前記2つ以上のプラズマ形成用バッファ室に高周波電力を分散して供給する高周波電力供給手段と、を備える基板処理装置が提供される。
(Appendix 13)
According to still another preferred aspect of the present invention,
Two or more plasma forming buffer chambers provided in the processing chamber;
There is provided a substrate processing apparatus comprising: high-frequency power supply means for distributing and supplying high-frequency power to the two or more plasma forming buffer chambers.

(付記14)
付記13の基板処理装置であって、好ましくは、処理室下段の電極太さを細くした構造を有する高周波電極を装備する。
(Appendix 14)
The substrate processing apparatus according to appendix 13, preferably equipped with a high-frequency electrode having a structure in which the electrode thickness in the lower stage of the processing chamber is reduced.

(付記15)
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
シリコンを含む第1の原料を複数枚の基板へ供給する工程と、
前記第1の原料、およびその副生成ガスを一定時間排気処理する工程と、
アンモニアをプラズマ形成用バッファ室へ供給しながらプラズマを発生させて、アンモニアラジカルを前記複数枚の基板へ供給する工程と、
残留ガスを一定時間排気処理する工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。
(Appendix 15)
According to still another preferred aspect of the present invention,
Supplying a first raw material containing silicon to a plurality of substrates;
Exhausting the first raw material and its by-product gas for a certain period of time;
Generating ammonia while supplying ammonia to the plasma forming buffer chamber, and supplying ammonia radicals to the plurality of substrates;
And a step of exhausting the residual gas for a certain period of time.

(付記16)
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
シリコンを含む第一の原料を複数枚の基板へ供給する工程と、
前記第一の原料、およびその副生成ガスを一定時間排気処理する工程と、
酸素をプラズマ形成用バッファ室へ供給しながらプラズマを発生させて、酸素ラジカルを前記複数枚の基板へ供給する工程と、
残留ガスを一定時間排気処理する工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。
(Appendix 16)
According to still another preferred aspect of the present invention,
Supplying a first raw material containing silicon to a plurality of substrates;
Exhausting the first raw material and its by-product gas for a certain period of time;
Supplying oxygen radicals to the plurality of substrates by generating plasma while supplying oxygen to the plasma forming buffer chamber;
And a step of exhausting the residual gas for a certain period of time.

(付記17)
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口をそれぞれ有する複数のプラズマ形成室と、
第1の原料ガスを前記複数のプラズマ形成室にそれぞれ供給可能な第1の原料ガス供給系と、
高周波電力を出力する高周波電源と、
前記電源により高周波電力が印加されることによって、前記複数のプラズマ形成室の内部で前記第1の原料ガスをそれぞれ励起させるプラズマ発生用の複数の電極と、
第2の原料ガスを前記処理室に供給する第2の原料ガス供給系と、
前記処理室を排気する排気系と、
前記基板を200℃以下に加熱しつつ、前記基板を、前記活性化された第1の原料ガスおよび、前記第2の原料ガスに曝し、前記基板上に膜を形成するよう、前記加熱手段、前記第1の原料ガス供給系、前記高周波電源、前記第2の原料ガス供給系および前記排気系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
(Appendix 17)
According to still another preferred aspect of the present invention,
A processing chamber for processing the substrate;
Heating means for heating the substrate;
A plurality of plasma forming chambers each having a gas supply port that is partitioned from the processing chamber and opens to the processing chamber;
A first source gas supply system capable of supplying a first source gas to each of the plurality of plasma forming chambers;
A high frequency power supply that outputs high frequency power;
A plurality of electrodes for generating plasma that respectively excite the first source gas inside the plurality of plasma forming chambers by applying high frequency power from the power source;
A second source gas supply system for supplying a second source gas to the processing chamber;
An exhaust system for exhausting the processing chamber;
The heating means to expose the substrate to the activated first source gas and the second source gas to form a film on the substrate while heating the substrate to 200 ° C. or lower; Control means for controlling the first source gas supply system, the high-frequency power source, the second source gas supply system, and the exhaust system;
A substrate processing apparatus is provided.

(付記18)
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内を加熱する加熱手段と、
前記処理室内の温度を検出する温度検出手段と、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口をそれぞれ有する複数のプラズマ形成室と、
第1の原料ガスを前記複数のプラズマ形成室にそれぞれ供給可能な第1の原料ガス供給系であって、前記第1の原料ガスの流量を制御する第1の流量制御手段と、前記第1の原料ガスの前記複数のプラズマ形成室への供給を制御する第1のバルブとを備える前記第1の原料ガス供給系と、
高周波電力を出力する高周波電源と、
前記高周波電源により高周波電力が印加されることによって、前記複数のプラズマ形成室の内部で前記第1の原料ガスをそれぞれ励起させるプラズマ発生用の複数の電極と、
第2の原料ガスを前記処理室に供給する第2の原料ガス供給系であって、前記第2の原料ガスの流量を制御する第2の流量制御手段と、前記第2の原料ガスの前記処理室への供給を制御する第2のバルブとを備える前記第2の原料ガス供給系と、
前記処理室を排気する排気系と、
前記温度検出手段によって検出された温度情報に基づいて、前記処理室内の温度を200℃以下に加熱するよう前記加熱手段を制御し、前記複数の電極に所定量の高周波電力を印加するように前記高周波電源を制御し、前記第1の原料ガスが前記複数のプラズマ形成室にそれぞれ所定量供給されるように前記第1の流量制御手段および前記第1のバルブを制御し、前記第2の原料ガスが処理室に所定量供給されるように前記第2の流量制御手段および前記第2のバルブを制御し、前記処理室が所定の排気量で排気されるように前記排気系を制御する制御手段と、
を備える基板処理装置が提供される。
(Appendix 18)
According to still another preferred aspect of the present invention,
A processing chamber for processing the substrate;
Heating means for heating the processing chamber;
Temperature detecting means for detecting the temperature in the processing chamber;
A plurality of plasma forming chambers each having a gas supply port that is partitioned from the processing chamber and opens to the processing chamber;
A first source gas supply system capable of supplying a first source gas to each of the plurality of plasma forming chambers, the first flow rate control means for controlling the flow rate of the first source gas; The first source gas supply system comprising: a first valve that controls the supply of the source gas to the plurality of plasma forming chambers;
A high frequency power supply that outputs high frequency power;
A plurality of plasma generating electrodes for exciting the first source gas inside the plurality of plasma forming chambers by applying a high frequency power from the high frequency power source;
A second source gas supply system for supplying a second source gas to the processing chamber, wherein the second source gas supply system controls a flow rate of the second source gas; A second source gas supply system comprising a second valve for controlling supply to the processing chamber;
An exhaust system for exhausting the processing chamber;
Based on the temperature information detected by the temperature detection means, the heating means is controlled to heat the temperature in the processing chamber to 200 ° C. or less, and a predetermined amount of high-frequency power is applied to the plurality of electrodes. Controlling the first flow rate control means and the first valve so that a predetermined amount of the first source gas is supplied to each of the plurality of plasma forming chambers by controlling a high-frequency power source; Control for controlling the second flow rate control means and the second valve so that a predetermined amount of gas is supplied to the processing chamber, and for controlling the exhaust system so that the processing chamber is exhausted with a predetermined exhaust amount. Means,
A substrate processing apparatus is provided.

(付記19)
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
基板を処理する処理室内の温度を検出する温度検出手段によって検出された温度情報に基づいて、前記処理室内を加熱する加熱手段を制御して前記処理室内の温度を200℃以下に加熱し、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口をそれぞれ有する複数のプラズマ形成室に、第1の原料ガスをそれぞれ供給可能な第1の原料ガス供給系を制御して前記第1の原料ガスを前記複数のプラズマ形成室にそれぞれ所定量供給し、
高周波電力を出力する高周波電源を制御して、前記高周波電源により高周波電力が印加されることによって、前記複数のプラズマ形成室の内部で前記第1の原料ガスをそれぞれ励起させるプラズマ発生用の複数の電極に、所定量の高周波電力を印加し、
第2の原料ガスを前記処理室に供給する第2の原料ガス供給系を制御して前記第2の原料ガスを前記処理室に所定量供給し、
前記処理室を排気する排気系を制御して、前記処理室を所定の排気量で排気して、
前記基板を200℃以下に加熱しつつ、前記基板を、活性化された第1の原料ガスおよび、前記第2の原料ガスに曝し、前記基板上に膜を形成する工程を備える半導体装置の製造方法が提供される。
(Appendix 19)
According to still another preferred aspect of the present invention,
Based on the temperature information detected by the temperature detecting means for detecting the temperature in the processing chamber for processing the substrate, the heating means for heating the processing chamber is controlled to heat the temperature in the processing chamber to 200 ° C. or less,
A first source gas supply system capable of supplying a first source gas to each of a plurality of plasma forming chambers that are partitioned from the process chamber and have gas supply ports that open to the process chamber is controlled by controlling the first source gas supply system. A predetermined amount of each of the source gases is supplied to the plurality of plasma forming chambers,
By controlling a high frequency power source that outputs high frequency power, and applying high frequency power from the high frequency power source, a plurality of plasma generating plasmas that respectively excite the first source gas inside the plurality of plasma forming chambers Apply a predetermined amount of high-frequency power to the electrodes,
Controlling a second source gas supply system for supplying a second source gas to the processing chamber to supply a predetermined amount of the second source gas to the processing chamber;
By controlling an exhaust system for exhausting the processing chamber, exhausting the processing chamber with a predetermined exhaust amount,
Manufacturing a semiconductor device comprising a step of exposing the substrate to an activated first source gas and the second source gas while forming the film on the substrate while heating the substrate to 200 ° C. or lower. A method is provided.

(付記20)
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、
コンピュータを、
基板を処理する処理室内の温度を検出する温度検出手段によって検出された温度情報に基づいて、前記処理室内を加熱する加熱手段を制御して前記処理室内の温度を200℃以下に加熱し、
前記処理室と区画され、前記処理室へ開口するガス供給口をそれぞれ有する複数のプラズマ形成室に、第1の原料ガスをそれぞれ供給可能な第1の原料ガス供給系を制御して前記第1の原料ガスを前記複数のプラズマ形成室にそれぞれ所定量供給し、
高周波電力を出力する高周波電源を制御して、前記高周波電源により高周波電力が印加されることによって、前記複数のプラズマ形成室の内部で前記第1の原料ガスをそれぞれ励起させるプラズマ発生用の複数の電極に、所定量の高周波電力を印加し、
第2の原料ガスを前記処理室に供給する第2の原料ガス供給系を制御して前記第2の原料ガスを前記処理室に所定量供給し、
前記処理室を排気する排気系を制御して、前記処理室を所定の排気量で排気するように制御する、制御手段として機能させるプログラムが提供される。
(Appendix 20)
According to still another preferred aspect of the present invention,
Computer
Based on the temperature information detected by the temperature detecting means for detecting the temperature in the processing chamber for processing the substrate, the heating means for heating the processing chamber is controlled to heat the temperature in the processing chamber to 200 ° C. or less,
A first source gas supply system capable of supplying a first source gas to each of a plurality of plasma forming chambers that are partitioned from the process chamber and have gas supply ports that open to the process chamber is controlled by controlling the first source gas supply system. A predetermined amount of each of the source gases is supplied to the plurality of plasma forming chambers,
By controlling a high frequency power source that outputs high frequency power, and applying high frequency power from the high frequency power source, a plurality of plasma generating plasmas that respectively excite the first source gas inside the plurality of plasma forming chambers Apply a predetermined amount of high-frequency power to the electrodes,
Controlling a second source gas supply system for supplying a second source gas to the processing chamber to supply a predetermined amount of the second source gas to the processing chamber;
There is provided a program that functions as a control means for controlling an exhaust system for exhausting the processing chamber so as to exhaust the processing chamber with a predetermined exhaust amount.

(付記21)
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記20のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
(Appendix 21)
According to still another preferred aspect of the present invention, a computer-readable recording medium on which the program of Appendix 20 is recorded is provided.

(付記22)
本発明の好ましいさらに他の態様によれば、付記21の記録媒体を備える基板処理装置が提供される。
(Appendix 22)
According to still another preferred aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus including the recording medium according to attachment 21.

以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。   While various typical embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments. Accordingly, the scope of the invention is limited only by the following claims.

101 基板処理装置
105 カセット棚
107 予備カセット棚
110 カセット
111 筐体
114 カセットステージ
115 ボートエレベータ
118 カセット搬送装置
118a カセットエレベータ
118b カセット搬送機構
123 移載棚
125 ウエハ移載機構
125a ウエハ移載装置
125b ウエハ移載装置エレベータ
125c ツイーザ
128 アーム
134a クリーンユニット
134b クリーンユニット
147 炉口シャッタ
200 ウエハ
201 処理室
202 処理炉
203 反応管
204、205、206、207 貫通孔
207 ヒータ
210 底板
211 天板
212 支柱
217 ボート
218 ボート支持台
219 シールキャップ
220 Oリング
230 排気口
231 排気管
232 排気管
243 APCバルブ
245 圧力センサ
246 真空ポンプ
250 加熱用電源
263 温度センサ
265 回転軸
267 ボート回転機構
270 高周波電源
271 整合器
272 アース
280 コントローラ
281 CPU
282 ROM
283 RAM
284 HDD
285、293、296 I/F部
286 バス
287 ディスプレイドライバ
288 ディスプレイ
289 操作入力検出部
290 操作入力部
291 温度制御部
292 ヒータ制御部
294 圧力制御部
295 APCバルブ制御部
297 電磁バルブ
298 電磁バルブ群
299 バルブ制御部
301、302、303、304 ガス供給系
310、320、330、330’、340 ガス供給管
312 液体マスフローコントローラ
315 気化器
322、332、512、522、532 マスフローコントローラ
313、314、323、333、513、523、533、612、622、632 バルブ
401、404 取付板
402、403、405、406 穴
410、420、430、430’、426、436 ノズル
411、421、431、431’、427、437 ガス供給孔
423、433、433’ バッファ室
424、434、434’ バッファ室壁
425、435、435’ ガス供給孔
428、438 プラズマ形成壁
428a、428b、438a、438b 側壁
451、452、461、462、461’、462’ 電極保護管
471、472、481、482、481’、482’ 481a、482a 棒状電極
473、474、483、484 電極
501、502、503 キャリアガス供給系(不活性ガス供給系)
510、520、530 キャリアガス供給管
610、620、630 ベントライン
101 Substrate processing apparatus 105 Cassette shelf 107 Preliminary cassette shelf 110 Cassette 111 Housing 114 Cassette stage 115 Boat elevator 118 Cassette transport device 118a Cassette elevator 118b Cassette transport mechanism 123 Transfer shelf 125 Wafer transfer mechanism 125a Wafer transfer device 125b Wafer transfer Loading device elevator 125c tweezer 128 arm 134a clean unit 134b clean unit 147 furnace port shutter 200 wafer 201 processing chamber 202 processing furnace 203 reaction tube 204, 205, 206, 207 through-hole 207 heater 210 bottom plate 211 top plate 212 column 217 boat 218 boat Support base 219 Seal cap 220 O-ring 230 Exhaust port 231 Exhaust pipe 232 Exhaust pipe 243 APC valve 245 Pressure sensor 246 Check pump 250 heating power source 263 temperature sensor 265 rotating shaft 267 boat rotating mechanism 270 high-frequency power source 271 matching device 272 ground 280 Controller 281 CPU
282 ROM
283 RAM
284 HDD
285, 293, 296 I / F unit 286 Bus 287 Display driver 288 Display 289 Operation input detection unit 290 Operation input unit 291 Temperature control unit 292 Heater control unit 294 Pressure control unit 295 APC valve control unit 297 Electromagnetic valve 298 Electromagnetic valve group 299 Valve control units 301, 302, 303, 304 Gas supply systems 310, 320, 330, 330 ′, 340 Gas supply pipe 312 Liquid mass flow controller 315 Vaporizers 322, 332, 512, 522, 532 Mass flow controllers 313, 314, 323, 333, 513, 523, 533, 612, 622, 632 Valve 401, 404 Mounting plate 402, 403, 405, 406 Hole 410, 420, 430, 430 ', 426, 436 Nozzle 411, 421, 431, 31 ', 427, 437 Gas supply holes 423, 433, 433' Buffer chambers 424, 434, 434 'Buffer chamber walls 425, 435, 435' Gas supply holes 428, 438 Plasma forming walls 428a, 428b, 438a, 438b Side walls 451 , 452, 461, 462, 461 ′, 462 ′ Electrode protective tube 471, 472, 481, 482, 481 ′, 482 ′ 481a, 482a Rod electrode 473, 474, 483, 484 Electrode 501, 502, 503 Carrier gas supply system (Inert gas supply system)
510, 520, 530 Carrier gas supply pipe 610, 620, 630 Vent line

Claims (3)

基板を処理する処理室と、
前記処理室内へ開口する第1ガス供給口を有し、前記第1ガス供給口より前記処理室内へ第1の処理ガスを供給する第1の処理ガス供給系と、
前記処理室と区画され、前記処理室内へ開口する第2ガス供給口を有する第1のバッファ室と、
前記処理室と区画され、前記処理室内へ開口する第3ガス供給口を有する第2のバッファ室と、
第2の処理ガスを前記第1のバッファ室内と前記第2のバッファ室内へそれぞれ供給する第2の処理ガス供給系と、
高周波電力を供給することによって、前記第1のバッファ室の内部でプラズマを発生させ、前記第1のバッファ室の内部で前記第2の処理ガスをプラズマにより活性化させる第1のプラズマ源と、
高周波電力を供給することによって、前記第2のバッファ室の内部でプラズマを発生させ、前記第2のバッファ室の内部で前記第2の処理ガスをプラズマにより活性化させる第2のプラズマ源と、
前記処理室内を排気口より排気する排気系と、
前記処理室内の基板に対して前記第1の処理ガスを前記第1ガス供給口より供給し前記排気口より排気する第1処理と、前記処理室内の前記基板に対して、前記第1のバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記第1のバッファ室の前記第2ガス供給口より供給すると共に、前記第2のバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記第2のバッファ室の前記第3ガス供給口より供給し、前記排気口より排気する第2処理と、を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成するようにし、前記第2処理では、1つのプラズマ源に高周波電力を供給することによって1つのバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記基板に対して供給する場合よりも、小さい高周波電力を前記第1のプラズマ源および前記第2のプラズマ源のそれぞれに供給するように、前記第1の処理ガス供給系、前記第2の処理ガス供給系、前記第1のプラズマ源、前記第2のプラズマ源および前記排気系を制御するよう構成されるコントローラと、
を備え
前記第3ガス供給口は、前記処理室内の前記基板の中心を挟んで、前記第2ガス供給口とは180度反対側に設けられており、前記第1ガス供給口は前記排気口と前記第3ガス供給口との間に設けられている基板処理装置。
A processing chamber for processing the substrate;
A first process gas supply system that has a first gas supply port that opens into the process chamber, and that supplies a first process gas from the first gas supply port to the process chamber;
A first buffer chamber that is partitioned from the processing chamber and has a second gas supply port that opens into the processing chamber;
A second buffer chamber that is partitioned from the processing chamber and has a third gas supply port that opens into the processing chamber;
A second processing gas supply system for supplying a second processing gas to the first buffer chamber and the second buffer chamber, respectively.
A first plasma source for generating a plasma inside the first buffer chamber by supplying a high-frequency power and activating the second processing gas by the plasma inside the first buffer chamber;
A second plasma source for generating plasma inside the second buffer chamber by supplying high-frequency power and activating the second processing gas inside the second buffer chamber by the plasma;
An exhaust system for exhausting the processing chamber from an exhaust port;
A first process for supplying the first processing gas to the substrate in the processing chamber from the first gas supply port and exhausting the substrate from the exhaust port; and the first buffer for the substrate in the processing chamber. The second process gas activated by plasma in the chamber is supplied from the second gas supply port of the first buffer chamber, and the second process gas activated by plasma in the second buffer chamber is supplied. A film is formed on the substrate by performing a predetermined number of cycles including a second process of supplying a processing gas from the third gas supply port of the second buffer chamber and exhausting from the exhaust port. In the second process, compared with the case where the second processing gas activated by plasma in one buffer chamber by supplying high-frequency power to one plasma source is supplied to the substrate, The first process gas supply system, the second process gas supply system, the first plasma source, so as to supply high frequency power to each of the first plasma source and the second plasma source, A controller configured to control the second plasma source and the exhaust system;
Equipped with a,
The third gas supply port is provided on a side opposite to the second gas supply port by 180 degrees across the center of the substrate in the processing chamber, and the first gas supply port is connected to the exhaust port and the exhaust port. A substrate processing apparatus provided between the third gas supply port .
処理室内の基板に対して第1ガス供給口より第1の処理ガスを供給し排気口より排気するする第1工程と、
前記処理室と区画され、前記処理室内へ開口する第2ガス供給口を有する第1のバッファ室内でプラズマにより活性化させた第2の処理ガスを前記第2ガス供給口より前記処理室内の前記基板に対して供給すると共に、前記処理室と区画され、前記処理室内へ開口する第3ガス供給口を有する第2のバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記第3ガス供給口より前記処理室内の前記基板に対して供給し、前記排気口より排気する第2工程と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する工程を有し、
前記第3ガス供給口は、前記処理室内の前記基板の中心を挟んで前記第2ガス供給口とは180度反対側に設けられており、前記第1ガス供給口は前記排気口と前記第3ガス供給口との間に設けられており、
前記第2工程では、第1のプラズマ源に高周波電力を供給することによって、前記第1のバッファ室の内部でプラズマを発生させ、前記第1のバッファ室の内部で前記第2の処理ガスをプラズマにより活性化させると共に、第2のプラズマ源に高周波電力を供給することによって、前記第2のバッファ室の内部でプラズマを発生させ、前記第2のバッファ室の内部で前記第2の処理ガスをプラズマにより活性化させるようにし、その際、1つのプラズマ源に高周波電力を供給することによって1つのバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記基板に対して供給する場合よりも、小さい高周波電力を前記第1のプラズマ源および前記第2のプラズマ源のそれぞれに供給する半導体装置の製造方法。
A first step of supplying a first processing gas to the substrate in the processing chamber from the first gas supply port and exhausting the substrate from the exhaust port;
A second processing gas activated by plasma in a first buffer chamber having a second gas supply port that is partitioned from the processing chamber and opens into the processing chamber is supplied from the second gas supply port into the processing chamber. The third processing gas is supplied to the substrate and is activated by plasma in a second buffer chamber that is partitioned from the processing chamber and has a third gas supply port that opens into the processing chamber. A second step of supplying to the substrate in the processing chamber from a gas supply port and exhausting from the exhaust port;
Including a step of forming a film on the substrate by performing a predetermined number of cycles including:
The third gas supply port is provided 180 degrees opposite to the second gas supply port across the center of the substrate in the processing chamber, and the first gas supply port includes the exhaust port and the first gas supply port. It is provided between 3 gas supply ports,
In the second step, plasma is generated inside the first buffer chamber by supplying high-frequency power to the first plasma source, and the second processing gas is generated inside the first buffer chamber. The plasma is generated inside the second buffer chamber by being activated by plasma and supplying high frequency power to the second plasma source, and the second processing gas is inside the second buffer chamber. In this case, the second processing gas activated by plasma in one buffer chamber is supplied to the substrate by supplying high-frequency power to one plasma source. A method of manufacturing a semiconductor device that supplies smaller high-frequency power to each of the first plasma source and the second plasma source.
処理室内の基板に対して第1ガス供給口より第1の処理ガスを供給し排気口より排気するする第1手順と、
前記処理室と区画され、前記処理室内へ開口する第2ガス供給口を有する第1のバッファ室内でプラズマにより活性化させた第2の処理ガスを前記第2ガス供給口より前記処理室内の前記基板に対して供給すると共に、前記処理室と区画され、前記処理室内へ開口する第3ガス供給口を有する第2のバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記第3ガス供給口より前記処理室内の前記基板に対して供給し、前記排気口より排気する第2手順と、
を含むサイクルを所定回数行うことで、前記基板上に膜を形成する手順をコンピュータに実行させ、
前記第3ガス供給口は、前記処理室内の前記基板の中心を挟んで前記第2ガス供給口とは180度反対側に設けられており、前記第1ガス供給口は前記排気口と前記第3ガス供給口との間に設けられており、
前記第2手順では、第1のプラズマ源に高周波電力を供給することによって、前記第1のバッファ室の内部でプラズマを発生させ、前記第1のバッファ室の内部で前記第2の処理ガスをプラズマにより活性化させると共に、第2のプラズマ源に高周波電力を供給することによって、前記第2のバッファ室の内部でプラズマを発生させ、前記第2のバッファ室の内部で前記第2の処理ガスをプラズマにより活性化させるようにし、その際、1つのプラズマ源に高周波電力を供給することによって1つのバッファ室内でプラズマにより活性化させた前記第2の処理ガスを前記基板に対して供給する場合よりも、小さい高周波電力を前記第1のプラズマ源および前記第2のプラズマ源のそれぞれに供給するプログラム。
A first procedure for supplying a first processing gas to the substrate in the processing chamber from the first gas supply port and exhausting the substrate from the exhaust port;
A second processing gas activated by plasma in a first buffer chamber having a second gas supply port that is partitioned from the processing chamber and opens into the processing chamber is supplied from the second gas supply port into the processing chamber. The third processing gas is supplied to the substrate and is activated by plasma in a second buffer chamber that is partitioned from the processing chamber and has a third gas supply port that opens into the processing chamber. A second procedure of supplying from the gas supply port to the substrate in the processing chamber and exhausting from the exhaust port;
By performing a cycle including a predetermined number of times, the computer is caused to execute a procedure for forming a film on the substrate,
The third gas supply port is provided 180 degrees opposite to the second gas supply port across the center of the substrate in the processing chamber, and the first gas supply port includes the exhaust port and the first gas supply port. It is provided between 3 gas supply ports,
In the second procedure, plasma is generated inside the first buffer chamber by supplying high frequency power to the first plasma source, and the second processing gas is supplied inside the first buffer chamber. The plasma is generated inside the second buffer chamber by being activated by plasma and supplying high frequency power to the second plasma source, and the second processing gas is inside the second buffer chamber. In this case, the second processing gas activated by plasma in one buffer chamber is supplied to the substrate by supplying high-frequency power to one plasma source. A program for supplying a smaller high-frequency power to each of the first plasma source and the second plasma source.
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