JP2005064538A - Substrate processing device and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法に関し、特に、Si半導体デバ
イスを製造する際に用いられる、ALD(Atomic layer Deposition)法による成膜を行
う半導体製造装置およびALD法による半導体デバイスの製造方法に関するものである。
The present invention relates to a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method, and more particularly, to a semiconductor manufacturing apparatus for forming a film by an ALD (Atomic layer Deposition) method and a semiconductor device using an ALD method used when manufacturing a Si semiconductor device. It relates to a manufacturing method.
まず、CVD(Chemical Vapor Deposition)法の中の1つであるALD法を用いた成
膜処理について、簡単に説明する。
ALD法は、ある成膜条件(温度、時間等)の下で、成膜に用いる2種類(またはそれ
以上)の原料ガスを1種類ずつ交互に基板上に供給し、1原子層単位で吸着させ、表面反
応を利用して成膜を行う手法である。
即ち、例えばAl2O3(酸化アルミニウム)膜を形成する場合には、ALD法を用い
て、TMA(Al(CH3)3、トリメチルアルミニウム)とO3(オゾン)とを交互に
供給することにより250〜450℃の低温で高品質の成膜が可能である。このように、
ALD法では、複数種類の反応性ガスを1種類ずつ交互に供給することによって成膜を行
う。そして、膜厚制御は、反応性ガス供給のサイクル数で制御する。例えば、成膜速度が
1Å/サイクルとすると、20Åの膜を形成する場合、成膜処理を20サイクル行う。
First, a film forming process using an ALD method which is one of CVD (Chemical Vapor Deposition) methods will be briefly described.
In the ALD method, under a certain film formation condition (temperature, time, etc.), two types (or more) of source gases used for film formation are alternately supplied onto the substrate one by one and adsorbed in units of one atomic layer. This is a technique for performing film formation by utilizing surface reaction.
That is, for example, when an Al 2 O 3 (aluminum oxide) film is formed, TMA (Al (CH 3 ) 3 , trimethylaluminum) and O 3 (ozone) are alternately supplied using the ALD method. Enables high-quality film formation at a low temperature of 250 to 450 ° C. in this way,
In the ALD method, film formation is performed by alternately supplying a plurality of types of reactive gases one by one. And film thickness control is controlled by the cycle number of reactive gas supply. For example, assuming that the film formation rate is 1 mm / cycle, when a film of 20 mm is formed, the film forming process is performed 20 cycles.
従来、Al2O3膜を成膜するALD装置は、1処理炉で同時に処理する基板枚数が1
枚〜5枚の枚葉装置と呼ばれる形式のものであり、25枚以上の基板を反応管の管軸方向
に平行に並べたバッチ式装置と呼ばれる形式の装置としては実用化されていなかった。
Conventionally, an ALD apparatus for forming an Al 2 O 3 film has one substrate processed simultaneously in one processing furnace.
It is of a type called a sheet-to-five sheet device, and has not been put into practical use as a device of a type called a batch type device in which 25 or more substrates are arranged in parallel in the tube axis direction of the reaction tube.
TMAとO3を用いて、このような縦型バッチ式装置でAl2O3膜を成膜する場合、
TMAのノズルとO3のノズルとを別々に反応炉内に立ち上げた場合、TMAのガスノズ
ル内でTMAが分解しAl(アルミニウム)が成膜され、厚くなると剥がれ落ちて異物発
生源になる恐れがあった。
Using TMA and O 3 to form an Al 2 O 3 film with such a vertical batch type apparatus,
When TMA nozzle and O 3 nozzle are set up in the reactor separately, TMA decomposes in TMA gas nozzle and Al (aluminum) film is formed. was there.
本発明の主な目的は、ノズル内でのAl膜の生成を防ぐことにより、Al膜剥がれによ
る異物発生を抑えることができる基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法を提供する
ことを目的とする。
A main object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method capable of suppressing the generation of foreign matter due to Al film peeling by preventing the formation of an Al film in a nozzle.
本発明の一態様によれば、
基板を収容する処理室と、該基板を加熱する加熱部材とを有し、互いに反応し合う少な
くとも2つのガスを交互に前記処理室内に供給して前記基板の表面に所望の膜を生成する
基板処理装置であって、
前記2つのガスが互いに独立してそれぞれ流れる2つの供給管と、
前記処理室内にガスを供給する単一のガス供給部材であって、前記2つのガスのうちの
少なくとも1つのガスの分解温度以上の領域にその一部が延在している前記単一のガス供
給部材と、を備え、
前記2つの供給管を、前記少なくとも1つのガスの分解温度未満の場所で、前記ガス供
給部材に連結させて、前記2つのガスを前記ガス供給部材を介して前記処理室内にそれぞ
れ供給することを特徴とする基板処理装置が提供される。
According to one aspect of the invention,
A substrate having a processing chamber for storing a substrate and a heating member for heating the substrate, wherein at least two gases that react with each other are alternately supplied into the processing chamber to generate a desired film on the surface of the substrate A processing device comprising:
Two supply pipes through which the two gases flow independently of each other;
A single gas supply member for supplying a gas into the processing chamber, wherein a part of the single gas supply member extends in a region equal to or higher than a decomposition temperature of at least one of the two gases. A supply member,
Connecting the two supply pipes to the gas supply member at a location below the decomposition temperature of the at least one gas, and supplying the two gases into the processing chamber via the gas supply member, respectively. A featured substrate processing apparatus is provided.
好ましくは、前記ガス供給部材が、多数のガス噴出口を有したノズルである。 Preferably, the gas supply member is a nozzle having a large number of gas ejection ports.
また、好ましくは、前記2つの供給管と前記ガス供給部材との連結個所は、前記処理室
内である。
Preferably, the connection point between the two supply pipes and the gas supply member is in the processing chamber.
本発明の他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、前記処理室の外側に配置され、前記基板を加熱する加熱部材
とを有し、互いに反応し合う少なくとも2つのガスを交互に前記処理室内に供給して前記
基板の表面に所望の膜を生成するホットウォール式の処理炉を備えた基板処理装置であっ
て、
前記2つのガスが互いに独立してそれぞれ流れる2つの供給管と、
前記処理室内にガスを供給する単一のガス供給部材であって、その一部が前記加熱部材
の内側に配置された前記単一のガス供給部材と、を備え、
前記2つの供給管を、前記処理室内の前記基板付近の温度よりも低い温度の領域で、前
記ガス供給部材に連結させて、前記2つのガスを前記ガス供給部材を介して前記処理室内
にそれぞれ供給することを特徴とする基板処理装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A processing chamber that accommodates the substrate; and a heating member that is disposed outside the processing chamber and that heats the substrate. At least two gases that react with each other are alternately supplied into the processing chamber, and A substrate processing apparatus including a hot wall type processing furnace for generating a desired film on a surface,
Two supply pipes through which the two gases flow independently of each other;
A single gas supply member for supplying gas into the processing chamber, and a part of the single gas supply member disposed inside the heating member,
The two supply pipes are connected to the gas supply member in a region having a temperature lower than the temperature in the vicinity of the substrate in the processing chamber, and the two gases are respectively supplied to the processing chamber through the gas supply member. A substrate processing apparatus is provided.
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を収容する処理室と、該基板を加熱する加熱部材とを有し、互いに反応し合う少な
くとも2つのガスを交互に前記処理室内に供給して前記基板の表面に所望の膜を生成する
基板処理装置であって、
前記2つのガスが互いに独立してそれぞれ流れる2つの供給管と、
前記処理室内にガスを供給する単一のガス供給部材であって、前記2つのガスのうちの
少なくとも1つのガスの分解温度以上の領域にその一部が延在している前記単一のガス供
給部材と、を備え、
前記2つの供給管を、前記少なくとも1つのガスの分解温度未満の場所で、前記ガス供
給部材に連結させて、前記2つのガスを前記ガス供給部材を介して前記処理室内にそれぞ
れ供給する基板処理装置を用いて、
前記2つのガスを前記ガス供給部材を介して前記処理室内に交互に供給して、前記基板
の表面に前記所望の膜を生成することを特徴とする半導体デバイスの製造方法が提供され
る。
According to yet another aspect of the invention,
A substrate having a processing chamber for storing a substrate and a heating member for heating the substrate, wherein at least two gases that react with each other are alternately supplied into the processing chamber to generate a desired film on the surface of the substrate A processing device comprising:
Two supply pipes through which the two gases flow independently of each other;
A single gas supply member for supplying a gas into the processing chamber, wherein a part of the single gas supply member extends in a region equal to or higher than a decomposition temperature of at least one of the two gases. A supply member,
Substrate processing that connects the two supply pipes to the gas supply member at a location below the decomposition temperature of the at least one gas and supplies the two gases into the processing chamber via the gas supply member, respectively. Using the device,
A method of manufacturing a semiconductor device is provided, wherein the two gases are alternately supplied into the processing chamber via the gas supply member to generate the desired film on the surface of the substrate.
量産性に優れるバッチ式処理装置でALD法によるAl2O3膜等の成膜が可能となり
、さらに副生成物であるノズル内のAl膜等の成膜を抑えることができるようになる。
It is possible to form an Al 2 O 3 film or the like by the ALD method with a batch type processing apparatus excellent in mass productivity, and to suppress the formation of an Al film or the like in a nozzle that is a by-product.
本発明の好ましい実施例のバッチ式処理装置においては、原料としてトリメチルアルミ
ニムウム(化学式 Al(CH3)3、TMA)と、オゾン(O3)とを用い、基板を複
数枚保持可能な基板保持治具と、その基板保持治具が挿入され基板の処理を実施する反応
管と、基板を加熱する加熱手段と、反応管内のガスを排気可能な真空排気装置と、基板に
対し基板面方向と平行にガスを噴出する一本のガスノズルとを備え、そのノズルにつなが
るTMAとO3のガス供給ラインが反応室内で合流しており、TMAとO3とを交互に基
板上に供給することでアルミ酸化膜(Al2O3膜)を形成する。なお、基板上にはTM
Aが吸着し、次に流されるO3ガスと吸着したTMAが反応し、1原子層のAl2O3膜
が生成される。
In a batch processing apparatus of a preferred embodiment of the present invention, a substrate capable of holding a plurality of substrates by using trimethylaluminum (chemical formula Al (CH 3 ) 3 , TMA) and ozone (O 3 ) as raw materials. A holding jig, a reaction tube in which the substrate holding jig is inserted to process the substrate, a heating means for heating the substrate, a vacuum exhaust device capable of exhausting the gas in the reaction tube, and a substrate surface direction with respect to the substrate A gas nozzle that jets gas in parallel with the gas, and TMA and O 3 gas supply lines connected to the nozzle merge in the reaction chamber to supply TMA and O 3 alternately onto the substrate. Then, an aluminum oxide film (Al 2 O 3 film) is formed. In addition, TM on the substrate
A is adsorbed, and the O 3 gas to be flowed next reacts with the adsorbed TMA to produce a monolayer Al 2 O 3 film.
TMAは、圧力、温度が共に高くなると、自己分解が起こり易くなり、Al膜が生成さ
れる。上記ガスノズルには、ガスを噴出するノズル孔が設けられているが、このノズル孔
は小さいため、ノズル内圧力は炉内圧力に比べ高くなる。例えば、炉内圧力が0.5To
rr(約67Pa)の時に、ノズル内圧力は10Torr(約1330Pa)になると予
想される。そのため、特に高温領域にあるノズル内においてTMAの自己分解が起こり易
くなる。これに対して、炉内では温度は高いが、圧力がノズル内ほど高くならないので、
TMAの自己分解は起こり辛い。そのために、ノズル内でのAl膜生成問題が顕著となる
。
In TMA, when both pressure and temperature are increased, self-decomposition is likely to occur, and an Al film is generated. The gas nozzle is provided with a nozzle hole for ejecting gas. Since the nozzle hole is small, the pressure in the nozzle is higher than the pressure in the furnace. For example, the furnace pressure is 0.5 To
At rr (about 67 Pa), the pressure inside the nozzle is expected to be 10 Torr (about 1330 Pa). For this reason, TMA self-decomposition tends to occur particularly in a nozzle in a high temperature region. In contrast, the temperature is high in the furnace, but the pressure is not as high as in the nozzle.
TMA self-degradation is difficult to occur. Therefore, the problem of Al film generation in the nozzle becomes significant.
なお、反応管内壁に付着したAl2O3膜を除去するため、ClF3ガスを流してクリ
ーニングを行うが、このクリーニングガスをノズルから供給すれば、ノズル内のAl2O
3膜も同時に除去でき、クリーニングの容易化、効率化も可能となる。
In order to remove the Al 2 O 3 film adhering to the inner wall of the reaction tube, cleaning is performed by flowing a ClF 3 gas. If this cleaning gas is supplied from the nozzle, the Al 2 O in the nozzle is removed.
The three films can be removed at the same time, and cleaning can be made easier and more efficient.
また、本発明は、Al2O3膜の生成のみならず、HfO2膜の生成にも好適に適用さ
れる。Hf原料もTMAと同様な問題が生じるからである。なお、この場合、気化させた
テトラキス(N−エチル−N−メチルアミノ)ハフニウム(常温で液体)のHf原料ガス
と、O3ガスとを交互に流してHfO2膜の成膜を行う。
さらに、本発明は以下の材料を用いたSiO2 膜の生成にも好適に適用される。
(1)O3とSi2cl6(ヘキサクロロジシラン)とを交互に流してALD法によりS
iO2 膜の成膜を行う場合。
(2)O3とHSi(OC2H5)3(TRIES)とを交互に流してALD法によりS
iO2 膜の成膜を行う場合。
(3)O3とHSi[N(CH3)2]3(TrisDMAS)とを交互に流してALD
法によりSiO2 膜の成膜を行う場合。
Further, the present invention is suitably applied not only to the generation of an Al 2 O 3 film but also to the generation of an HfO 2 film. This is because the Hf raw material has the same problem as TMA. In this case, the HfO 2 film is formed by alternately flowing Hf source gas of vaporized tetrakis (N-ethyl-N-methylamino) hafnium (liquid at room temperature) and O 3 gas.
Furthermore, the present invention is also suitably applied to the generation of a SiO 2 film using the following materials.
(1) O 3 and Si 2 cl 6 (hexachlorodisilane) are allowed to flow alternately to form S by ALD.
When forming an iO 2 film.
(2) O 3 and HSi (OC 2 H 5 ) 3 (TRIES) are allowed to flow alternately and ALD is used for S
When forming an iO 2 film.
(3) O 3 and HSi [N (CH 3) 2 ] 3 (TrisDMAS) and flowing alternately ALD
When the SiO 2 film is formed by the method.
図1は、本実施例にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を縦断面
で示し、図2は本実施例にかかる縦型の基板処理炉の概略構成図であり、処理炉部分を横
断面で示す。図3は、本実施例の基板処理装置における縦型基板処理炉のノズル233を
説明するための図であり、図3Aは概略図であり、図3Bは図3AのA部の部分拡大図で
ある。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vertical substrate processing furnace according to the present embodiment, showing a processing furnace portion in a vertical cross section, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a vertical substrate processing furnace according to the present embodiment. Yes, the processing furnace part is shown in cross section. FIG. 3 is a view for explaining the
加熱手段であるヒータ207の内側に、基板であるウエハ200を処理する反応容器と
して反応管203が設けられ、この反応管203の下端には、例えばステンレス等よりな
るマニホールド209が係合され、さらにその下端開口は蓋体であるシールキャップ21
9により気密部材であるOリング220を介して気密に閉塞され、少なくとも、このヒー
タ207、反応管203、マニホールド209、及びシールキャップ219により処理炉
202を形成している。このマニホールド209は保持手段(以下ヒータベース251)
に固定される。
A
9, the
Fixed to.
反応管203の下端部およびマニホールド209の上部開口端部には、それぞれ環状の
フランジが設けられ、これらのフランジ間には気密部材(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。
An annular flange is provided at each of the lower end portion of the
シールキャップ219には石英キャップ218を介して基板保持手段であるボート21
7が立設され、石英キャップ218はボート217を保持する保持体となっている。そし
て、ボート217は処理炉202に挿入される。ボート217にはバッチ処理される複数
のウエハ200が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。ヒータ207は処理炉202
に挿入されたウエハ200を所定の温度に加熱する。
The
7 is erected, and the
The
処理炉202へは複数種類、ここでは2種類のガスを供給する供給管としての2本のガ
ス供給管232a、232bが設けられている。ガス供給管232a、232bは、マニ
ホールド209の下部を貫通して設けられており、ガス供給管232bは、処理炉202
内でガス供給管232aと合流して、2本のガス供給管232a、232bが一本の多孔
ノズル233に連通している。ノズル233は、処理炉202内に設けられており、ガス
供給管232bから供給されるTMAの分解温度以上の領域にその上部が延在している。
しかし、ガス供給管232bが、処理炉202内でガス供給管232aと合流している箇
所は、TMAの分解温度未満の領域であり、ウエハ200およびウエハ200付近の温度
よりも低い温度の領域である。ここでは、第1のガス供給管232aからは、流量制御手
段である第1のマスフローコントローラ241a及び開閉弁である第1のバルブ243a
を介し、更に後述する処理炉202内に設置された多孔ノズル233を通して、処理炉2
02に反応ガス(O3)が供給され、第2のガス供給管232bからは、流量制御手段で
ある第2のマスフローコントローラ241b、開閉弁である第2のバルブ252、TMA
容器260、及び開閉弁である第3のバルブ250を介し、先に述べた多孔ノズル233
を介して処理炉202に反応ガス(TMA)が供給される。TMA容器260からマニホ
ールド209までのガス供給管232bには、ヒータ300が設けられ、ガス供給管23
2bを50〜60℃に保っている。
The
The two
However, the location where the
Through the
The reaction gas (O 3 ) is supplied to 02, and a second
The
The reaction gas (TMA) is supplied to the
2b is kept at 50-60 ° C.
ガス供給管232bには、不活性ガスのライン232cが開閉バルブ253を介して第
3のバルブ250の下流側に接続されている。また、ガス供給管232aには、不活性ガ
スのライン232dが開閉バルブ254を介して第1のバルブ243aの下流側に接続さ
れている。
An
処理炉202はガスを排気する排気管であるガス排気管231により第4のバルブ24
3dを介して排気手段である真空ポンプ246に接続され、真空排気されるようになって
いる。尚、この第4のバルブ243dは弁を開閉して処理炉202の真空排気・真空排気
停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。
The
It is connected to a
ノズル233が、反応管203の下部より上部にわたりウエハ200の積載方向に沿っ
て配設されている。そしてノズル233には複数のガスを供給する供給孔であるガス供給
孔248bが設けられている。
A
反応管203内の中央部には複数枚のウエハ200を多段に同一間隔で載置するボート
217が設けられており、このボート217は図中省略のボートエレベータ機構により反
応管203に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート2
17を回転するための回転手段であるボート回転機構267が設けてあり、ボート回転機
構267を回転することにより、石英キャップ218に保持されたボート217を回転す
るようになっている。
A
A
制御手段であるコントローラ121は、第1、第2のマスフローコントローラ241a
、241b、第1〜第4のバルブ243a、252、250、243d、バルブ253、
254、ヒータ207、真空ポンプ246、ボート回転機構267、図中省略のボート昇
降機構に接続されており、第1、第2のマスフローコントローラ241a、241bの流
量調整、第1〜第3のバルブ243a、252、250、バルブ253、254の開閉動
作、第4のバルブ243dの開閉及び圧力調整動作、ヒータ207の温度調節、真空ポン
プ246の起動・停止、ボート回転機構267の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動
作制御が行われる。
The
, 241b, first to
254, a
次にALD法による成膜例として、TMA及びO3ガスを用いてAl2O3膜を成膜す
る場合を説明する。
まず成膜しようとする半導体シリコンウエハ200をボート217に装填し、処理炉2
02に搬入する。搬入後、次の3つのステップを順次実行する。
Next, as an example of film formation by the ALD method, a case where an Al 2 O 3 film is formed using TMA and O 3 gas will be described.
First, a
Carry in 02. After carrying in, the following three steps are sequentially executed.
[ステップ1]
ステップ1では、O3ガスを流す。まず第1のガス供給管232aに設けた第1のバル
ブ243a、及びガス排気管231に設けた第4のバルブ243dを共に開けて、第1の
ガス供給管232aから第1のマスフローコントローラ243aにより流量調整されたO
3ガスをノズル233のガス供給孔248bから処理炉202に供給しつつガス排気管2
31から排気する。O3ガスを流すときは、第4のバルブ243dを適正に調節して処理
炉202内圧力を10〜100Paとする。第1のマスフローコントローラ241aで制
御するO3の供給流量は1000〜10000sccmである。O3にウエハ200を晒
す時間は2〜120秒間である。このときのヒータ207温度はウエハの温度が250〜
450℃になるよう設定してある。
[Step 1]
In step 1, O 3 gas is flowed. First, the first valve 243a provided in the first
3 gas exhaust pipe 2 while supplying gas from gas supply hole 248b of
31 is exhausted. When the O 3 gas is allowed to flow, the pressure in the
It is set to 450 ° C.
同時にガス供給管232bの途中につながっている不活性ガスのライン232cから開
閉バルブ253を開けて不活性ガスを流すとTMA側にO3ガスが回り込むことを防ぐこ
とができる。
At the same time, when the opening /
このとき、処理炉202に内に流しているガスは、O3とN2、Ar等の不活性ガスの
みであり、TMAは存在しない。したがって、O3は気相反応を起こすことはなく、ウエ
ハ200上の下地膜と表面反応する。
At this time, the gases flowing into the
[ステップ2]
ステップ2では、第1のガス供給管232aの第1のバルブ243aを閉めて、O3の
供給を止める。また、ガス排気管231の第4のバルブ243dは開いたままにし真空ポ
ンプ246により、処理炉202を20Pa以下に排気し、残留O3を処理炉202から
排除する。また、この時には、N2等の不活性ガスを、O3供給ラインである第1のガス
供給管232aおよびTMA供給ラインである第2のガス供給管232bからそれぞれ処
理炉202に供給すると、残留O3を排除する効果が更に高まる。
[Step 2]
In step 2, the first valve 243a of the first
[ステップ3]
ステップ3では、TMAガスを流す。TMAは常温で液体であり、処理炉202に供給
するには、加熱して気化させてから供給する方法、キャリアガスと呼ばれる窒素や希ガス
などの不活性ガスをTMA容器260の中に通し、気化している分をそのキャリアガスと
共に処理炉へと供給する方法などがあるが、例として後者のケースで説明する。まずキャ
リアガス供給管232bに設けたバルブ252、TMA容器260と処理炉202の間に
設けられたバルブ250、及びガス排気管231に設けた第4のバルブ243dを共に開
けて、キャリアガス供給管232bから第2のマスフローコントローラ241bにより流
量調節されたキャリアガスがTMA容器260の中を通り、TMAとキャリアガスの混合
ガスとして、ノズル233のガス供給孔248bから処理炉202に供給しつつガス排気
管231から排気する。TMAガスを流すときは、第4のバルブ243dを適正に調整し
て処理炉202内圧力を10〜900Paとする。第2のマスフローコントローラ241
aで制御するキャリアガスの供給流量は10000sccm以下である。TMAを供給す
るための時間は1〜4秒設定する。その後さらに吸着させるため上昇した圧力雰囲気中に
晒す時間を0〜4秒に設定しても良い。このときのウエハ温度はO3の供給時と同じく、
250〜450℃である。TMAの供給により、下地膜上のO3とTMAとが表面反応し
て、ウエハ200上にAl2O3膜が成膜される。
[Step 3]
In
The supply flow rate of the carrier gas controlled by a is 10,000 sccm or less. The time for supplying TMA is set to 1 to 4 seconds. Thereafter, the time for exposure to an elevated pressure atmosphere for further adsorption may be set to 0 to 4 seconds. At this time, the wafer temperature is the same as when O 3 is supplied.
250-450 ° C. By supplying TMA, O 3 on the base film and TMA react with each other to form an Al 2 O 3 film on the
同時にガス供給管232aの途中につながっている不活性ガスのライン232dから開
閉バルブ254を開けて不活性ガスを流すとO3側にTMAガスが回り込むことを防ぐこ
とができる。
At the same time, when the opening /
成膜後、バルブ250を閉じ、第4のバルブ243dを開けて処理炉202を真空排気
し、残留するTMAの成膜に寄与した後のガスを排除する。また、この時にはN2等の不
活性ガスを、O3供給ラインである第1のガス供給管232aおよびTMA供給ラインで
ある第2のガス供給管232bからそれぞれ処理炉202に供給すると、さらに残留する
TMAの成膜に寄与した後のガスを処理炉202から排除する効果が高まる。
After the film formation, the
上記ステップ1〜3を1サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことによりウエ
ハ200上に所定膜厚のAl2O3膜を成膜する。
Steps 1 to 3 are defined as one cycle, and this cycle is repeated a plurality of times to form an Al 2 O 3 film having a predetermined thickness on the
処理炉202内を排気してO3ガスを除去しているからTMAを流すので、両者はウエ
ハ200に向かう途中で反応しない。供給されたTMAは、ウエハ200に吸着している
O3とのみ有効に反応させることができる。
Since the inside of the
また、O3供給ラインである第1のガス供給管232aおよびTMA供給ラインである
第2のガス供給管232bを処理炉202内で合流させることにより、TMAとO3をノ
ズル233内でも交互に吸着、反応させて堆積膜をAl2O3とすることができ、TMA
とO3を別々のノズルで供給する場合にTMAノズル内で異物発生源になる可能性がある
Al膜が生成するという問題をなくすることができる。Al2O3膜は、Al膜よりも密
着性が良く、剥がれにくいので、異物発生源になりにくい。
Further, the TMA and the O 3 are alternately arranged in the
It is possible to eliminate the problem of the Al film that can be a foreign substance source within TMA nozzle when supplying O 3 at different nozzles to produce a. Since the Al 2 O 3 film has better adhesion than the Al film and is less likely to peel off, it is less likely to become a foreign matter generation source.
次に、図4を参照して、本発明が好適に適用される基板処理装置の一例である半導体製
造装置についての概略を説明する。
Next, with reference to FIG. 4, the outline about the semiconductor manufacturing apparatus which is an example of the substrate processing apparatus to which this invention is applied suitably is demonstrated.
筐体101内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としての
カセット100の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ105が設けられ
、カセットステージ105の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ115が設け
られ、カセットエレベータ115には搬送手段としてのカセット移載機114が取り付け
られている。また、カセットエレベータ115の後側には、カセット100の載置手段と
してのカセット棚109が設けられると共にカセットステージ105の上方にも予備カセ
ット棚110が設けられている。予備カセット棚110の上方にはクリーンユニット11
8が設けられクリーンエアを筐体101の内部を流通させるように構成されている。
A
8 is provided so that clean air is circulated through the inside of the
筐体101の後部上方には、処理炉202が設けられ、処理炉202の下方には基板と
してのウエハ200を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート217を処
理炉202に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ121が設けられ、ボートエ
レベータ121に取りつけられた昇降部材122の先端部には蓋体としてのシールキャッ
プ219が取りつけられボート217を垂直に支持している。ボートエレベータ121と
カセット棚109との間には昇降手段としての移載エレベータ113が設けられ、移載エ
レベータ113には搬送手段としてのウエハ移載機112が取りつけられている。又、ボ
ートエレベータ121の横には、開閉機構を持ち処理炉202の下面を塞ぐ遮蔽部材とし
ての炉口シャッタ116が設けられている。
A
ウエハ200が装填されたカセット100は、図示しない外部搬送装置からカセットス
テージ105にウエハ200が上向き姿勢で搬入され、ウエハ200が水平姿勢となるよ
うカセットステージ105で90℃回転させられる。更に、カセット100は、カセット
エレベータ115の昇降動作、横行動作及びカセット移載機114の進退動作、回転動作
の協働によりカセットステージ105からカセット棚109又は予備カセット棚110に
搬送される。
The
カセット棚109にはウエハ移載機112の搬送対象となるカセット100が収納され
る移載棚123があり、ウエハ200が移載に供されるカセット100はカセットエレベ
ータ115、カセット移載機114により移載棚123に移載される。
The
カセット100が移載棚123に移載されると、ウエハ移載機112の進退動作、回転
動作及び移載エレベータ113の昇降動作の協働により移載棚123から降下状態のボー
ト217にウエハ200を移載する。
When the
ボート217に所定枚数のウエハ200が移載されるとボートエレベータ121により
ボート217が処理炉202に挿入され、シールキャップ219により処理炉202が気
密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉202内ではウエハ200が加熱されると共に
処理ガスが処理炉202内に供給され、ウエハ200に処理がなされる。
When a predetermined number of
ウエハ200への処理が完了すると、ウエハ200は上記した作動の逆の手順により、
ボート217から移載棚123のカセット100に移載され、カセット100はカセット
移載機114により移載棚123からカセットステージ105に移載され、図示しない外
部搬送装置により筐体101の外部に搬出される。尚、炉口シャッタ116は、ボート2
17が降下状態の際に処理炉202の下面を塞ぎ、外気が処理炉202内に巻き込まれる
のを防止している。
前記カセット移載機114等の搬送動作は、搬送制御手段124により制御される。
When the processing on the
It is transferred from the
When 17 is in the lowered state, the lower surface of the
The transport operation of the
121…コントローラ
200…ウエハ
202…処理炉
203…反応管
207…ヒータ
209…マニホールド
217…ボート
218…石英キャップ
219…シールキャップ
220…Oリング
231…ガス排気管
232a…第1のガス供給管
232b…第2のガス供給管
232c…不活性ガスライン
232d…不活性ガスライン
233…ノズル
241a…第1のマスフローコントローラ
241b…第2のマスフローコントローラ
243a…第1のバルブ
243d…第4のバルブ
246…真空ポンプ
248b…ガス供給孔
250…第3のバルブ
251…ヒータベース
252…第2のバルブ
253…バルブ
254…バルブ
260…TMA容器
267…ボート回転機構
300…ヒータ
121 ...
Claims (1)
くとも2つのガスを交互に前記処理室内に供給して前記基板の表面に所望の膜を生成する
基板処理装置であって、
前記2つのガスが互いに独立してそれぞれ流れる2つの供給管と、
前記処理室内にガスを供給する単一のガス供給部材であって、前記2つのガスのうちの
少なくとも1つのガスの分解温度以上の領域にその一部が延在している前記単一のガス供
給部材と、を備え、
前記2つの供給管を、前記少なくとも1つのガスの分解温度未満の場所で、前記ガス供
給部材に連結させて、前記2つのガスを前記ガス供給部材を介して前記処理室内にそれぞ
れ供給することを特徴とする基板処理装置。
A substrate having a processing chamber for storing a substrate and a heating member for heating the substrate, wherein at least two gases that react with each other are alternately supplied into the processing chamber to generate a desired film on the surface of the substrate A processing device comprising:
Two supply pipes through which the two gases flow independently of each other;
A single gas supply member for supplying a gas into the processing chamber, wherein a part of the single gas supply member extends in a region equal to or higher than a decomposition temperature of at least one of the two gases. A supply member,
Connecting the two supply pipes to the gas supply member at a location below the decomposition temperature of the at least one gas, and supplying the two gases into the processing chamber via the gas supply member, respectively. A substrate processing apparatus.
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---|---|---|---|
JP2004318647A JP2005064538A (en) | 2004-11-02 | 2004-11-02 | Substrate processing device and method of manufacturing semiconductor device |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20120079985A1 (en) * | 2008-06-20 | 2012-04-05 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Method for processing substrate and substrate processing apparatus |
-
2004
- 2004-11-02 JP JP2004318647A patent/JP2005064538A/en active Pending
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