JP2005197561A - Substrate processing apparatus - Google Patents

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JP2005197561A JP2004003910A JP2004003910A JP2005197561A JP 2005197561 A JP2005197561 A JP 2005197561A JP 2004003910 A JP2004003910 A JP 2004003910A JP 2004003910 A JP2004003910 A JP 2004003910A JP 2005197561 A JP2005197561 A JP 2005197561A
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Masayuki Kyoda
昌幸 経田
Shiyoushiyo Hashiba
祥晶 橋場
Taketoshi Sato
武敏 佐藤
Hironobu Miya
博信 宮
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Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent problems of corrosion of piping or the like in a film formation method of a silicon oxide film by an ALD method and a film formation apparatus of a silicon oxide film by the ALD method. <P>SOLUTION: The manufacturing method and the manufacturing apparatus of a semiconductor device are provided, wherein for forming a silicon oxide film uniform and conformal at a low processing temperature of ≤500°C triethoxysilane and active oxygen such as ozone are alternately supplied into a processing chamber to form the silicon oxide film on the substrate. Further, triethoxysilane and ozone (O<SB>3</SB>), oxygen (O<SB>2</SB>), N<SB>2</SB>O or the like as processing gases, i.e., gases not involving Cl atoms are employed, so that problems such as corrosion of piping or the like are not created. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関し、例えば、半導体集積回路装置(以下、IC、
半導体デバイスと呼ぶ。)の製造方法において、ICが作り込まれる半導体ウエハ(以下
、ウエハという。)などの基板にCVDによる酸化膜および窒化膜を形成する酸化膜形成
工程に利用して有効な技術に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, for example, a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as IC,
It is called a semiconductor device. In the manufacturing method of (1), the present invention relates to an effective technique that is used in an oxide film forming step of forming an oxide film and a nitride film by CVD on a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) in which an IC is formed.

これまで、ICの構成部位の中で、シリコン窒化膜が多く用いられてきたが、誘電率を
下げるために、シリコン酸化膜と窒化膜の積層構造が用いられることが多くなっている。
これらのシリコン酸化膜、窒化膜は、最近は、ICの最小加工寸法の縮小に伴い、500℃
以下の低温の処理温度で形成される必要がある。
In the past, silicon nitride films have been frequently used in IC components, but in order to lower the dielectric constant, a laminated structure of a silicon oxide film and a nitride film is often used.
These silicon oxide films and nitride films have recently been reduced to 500 ° C as the minimum processing dimensions of ICs have been reduced.
It must be formed at the following low processing temperature.

複雑な形状のデバイスに対しては、ステップカバレッジを確保するために、ALD法で成
膜することが検討されており、300℃以下の成膜温度で、これまでTCS(SiCl
とHOを用いたALD(Atomic Layer Deposition)法で成膜す
ることが、報告されている。しかし、塩化物であるTCSと水(HO)が反応すると、
HClが形成され、排気系配管を腐食させる虞がある。
For devices with complex shapes, it has been studied to form a film by the ALD method in order to ensure step coverage. Until now, a film forming temperature of 300 ° C. or less has been used for TCS (SiCl 4 ).
It has been reported that a film is formed by an ALD (Atomic Layer Deposition) method using H 2 O. However, when TCS, which is a chloride, reacts with water (H 2 O),
HCl may be formed, which may corrode the exhaust system piping.

これに対し、300℃以下の成膜温度で、塩素を含まないSi系の有機金属(MO)原料とH2O
あるいは酸素やオゾンなどの酸化剤を用いたALD法も検討されている。しかし、300℃以下
の低温でALD方法で成膜した膜には、塩化物原料ではCl成分、MO原料ではCやH成分などが
多量に含まれ、作製しようとしている半導体デバイスに不純物として混入し、半導体デバ
イスの特性を劣化させる問題がある。
On the other hand, Si-based organometallic (MO) raw material and chlorine containing no H 2 O
Alternatively, an ALD method using an oxidizing agent such as oxygen or ozone has been studied. However, the film formed by the ALD method at a low temperature of 300 ° C or less contains a large amount of Cl component in the chloride raw material, C and H component in the MO raw material, and is mixed as an impurity in the semiconductor device to be manufactured. There is a problem of deteriorating the characteristics of semiconductor devices.

従って、本発明の目的は、ウエハなどの基板に、低温で、シリコン原料を用いてシリコ
ン酸化膜を化学気相成長させることにある。
Accordingly, an object of the present invention is to perform chemical vapor deposition of a silicon oxide film on a substrate such as a wafer at a low temperature using a silicon raw material.

上記のような課題を解決するため、本発明は、基板を収容し処理する処理室と、前記処
理室に第1に処理ガスとしてトリエトキシシラン(以下、TRIESと称す)を供給する
第1のガス供給手段と、前記処理室に第2に処理ガスとしてオゾンを供給する第2のガス
供給手段と、を有する基板処理装置であって、前記第1の処理ガスと前記第2の処理ガス
を交互に処理室内に供給し基板を処理することを特徴とする基板処理装置とするものであ
る。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a processing chamber for storing and processing a substrate, and first supplying triethoxysilane (hereinafter referred to as TRIE) as a processing gas to the processing chamber. A substrate processing apparatus comprising: a gas supply means; and a second gas supply means for supplying ozone as a second processing gas into the processing chamber, wherein the first processing gas and the second processing gas are supplied to the processing chamber. The substrate processing apparatus is characterized in that the substrate is processed alternately by being supplied into the processing chamber.

また、本発明は、基板を処理室に搬入する基板搬入工程と、前記処理室に第1の処理ガ
スとしてTRIESを供給する第1のガス供給工程と、第1の処理ガスを前記処理室内か
ら排出する第1の排気工程と前記処理室に第2の処理ガスとしてオゾンを供給する第2の
ガス供給工程と、第2の処理ガスを前記処理室内から排出する第2の排気工程とを有する
半導体デバイスの製造方法とするものである。
Further, the present invention provides a substrate carry-in step for carrying a substrate into a processing chamber, a first gas supply step for supplying TRIE as a first processing gas to the processing chamber, and a first processing gas from the processing chamber. A first exhaust process for exhausting, a second gas supply process for supplying ozone as a second process gas to the process chamber, and a second exhaust process for exhausting the second process gas from the process chamber. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.

本発明は、ALD法によるシリコン酸化膜の成膜方法及びALD法によるシリコン酸化膜の成
膜装置に関するものである。特に500℃以下の低温の処理温度で均質かつコンフォーマル
なシリコン酸化膜を形成するために、TRIESと、オゾンなどの活性な酸素を交互に処理室
に供給して、基板にシリコン酸化膜を成膜する半導体装置の製造方法と製造装置に関する
。また、本発明では、処理ガスとしてTRIESとオゾン(O)、酸素(O2)、N2O等を用い
ており、Cl原子を含まないガスを用いているので、配管腐食等の問題も生じることがない
事を特徴とする。
The present invention relates to a silicon oxide film forming method by an ALD method and a silicon oxide film forming apparatus by an ALD method. In particular, in order to form a homogeneous and conformal silicon oxide film at a low processing temperature of 500 ° C. or lower, TRIES and active oxygen such as ozone are alternately supplied to the processing chamber to form a silicon oxide film on the substrate. The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a manufacturing apparatus. Further, in the present invention, TRIES and ozone (O 3 ), oxygen (O 2 ), N 2 O, etc. are used as the processing gas, and since a gas not containing Cl atoms is used, there is a problem such as pipe corrosion. It does not occur.

本発明に係わる基板処理装置は、基板が保管されるカセットを装置外部との間で受け渡
しするIOポートと、前記カセット内の基板を処理炉に対し搬入搬出する基板移載機と、
基板を収容し処理する処理炉などから構成される。以下に本発明の実施の形態に係わる基
板処理装置に処理炉について説明する。
A substrate processing apparatus according to the present invention includes an IO port for transferring a cassette in which a substrate is stored with the outside of the apparatus, a substrate transfer machine for loading and unloading the substrate in the cassette into a processing furnace,
It consists of a processing furnace that accommodates and processes substrates. Hereinafter, a processing furnace will be described in the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

[実施例1]
図1は、本発明の実施例における基板処理装置の処理炉を示す概略図である。この実施
例では、酸化剤としてオゾンを用いている。図1は、ウエハを収容し処理する処理炉10
1と、前記処理室52内にトリエトキシシラン(SiH(OC2H5)3、以下TRIESと称す)を供給
するTRIES供給部と、前記処理室52内にオゾンを供給するオゾン供給部と、処理室52
内の雰囲気を排気する排気部と、制御部に分けられる。
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic view showing a processing furnace of a substrate processing apparatus in an embodiment of the present invention. In this embodiment, ozone is used as the oxidizing agent. FIG. 1 shows a processing furnace 10 for receiving and processing wafers.
1; a TRIES supply unit that supplies triethoxysilane (SiH (OC 2 H 5 ) 3 , hereinafter referred to as TRIES) into the processing chamber 52; an ozone supply unit that supplies ozone into the processing chamber 52; Processing chamber 52
It is divided into an exhaust part for exhausting the atmosphere inside and a control part.

処理炉101は、減圧可能な処理室52と、前記処理室内で基板を支持する基板支持台
12と、処理室内を処理温度へ加熱する加熱手段としてのヒータ3と、処理室52の内壁
を加熱する内壁加熱ヒータ21と、不活性ガスを供給する為の不活性ガス供給配管6と、
バルブ36と、不活性ガスの流量を制御する流量制御手段としての流量制御器33を有す
る。
The processing furnace 101 heats an inner wall of the processing chamber 52, a processing chamber 52 that can be decompressed, a substrate support 12 that supports a substrate in the processing chamber, a heater 3 that heats the processing chamber to a processing temperature, and the processing chamber 52. An inner wall heater 21 to perform, an inert gas supply pipe 6 for supplying an inert gas,
It has a valve 36 and a flow rate controller 33 as flow rate control means for controlling the flow rate of the inert gas.

前記ヒータ3は、基板1の温度を所定の温度、例えば300℃〜500℃、となるように、制
御部によりその出力が制御される。内壁加熱ヒータ21は処理室52の内壁を加熱し、常
温常圧で液体のTRIESが再液化して付着せず、さらに、Oリング等のシール材が劣化しない
温度、例えば80℃〜180℃、になるように、その出力が制御手段にて制御される。
The output of the heater 3 is controlled by the control unit so that the temperature of the substrate 1 becomes a predetermined temperature, for example, 300 ° C. to 500 ° C. The inner wall heater 21 heats the inner wall of the processing chamber 52, and the liquid TRIES does not re-liquefy and adhere at normal temperature and pressure, and further, a temperature at which a sealing material such as an O-ring is not deteriorated, for example, 80 ° C. to 180 ° C. The output is controlled by the control means.

不活性ガスは、本実施例ではアルゴンを用いる。   In this embodiment, argon is used as the inert gas.

TRIES供給部は、TRIES供給器4と、TRIES供給器4から処理室52へTRIESを導入する為
のTRIES供給配管10と、バルブ34と、TRIES供給配管10を加熱する為のTRIES供給配
管加熱ヒータ22を有する。
The TRIES supply unit is a TRIES supply pipe 4, a TRIES supply pipe 10 for introducing TRIES from the TRIES supply apparatus 4 to the processing chamber 52, a valve 34, and a TRIES supply pipe heater for heating the TRIES supply pipe 10. 22.

TRIESは常温常圧で液体である為、TRIES供給器4はTRIESを所定の温度、例えば70
〜100℃に加熱して気化する。本実施例のTRIES供給器4には流量制御手段が内蔵されてお
り、TRIESの流量を行うようにしている。尚、TRIES供給配管10の途中に別途流量
制御手段を設け、TRIES供給器4に流量制御手段を含まないようにしても良い。
Since TRIES is a liquid at room temperature and normal pressure, the TRIES feeder 4 supplies TRIE to a predetermined temperature, for example 70
Vaporize by heating to ~ 100 ° C. The TRIES feeder 4 of this embodiment has a flow rate control means built-in so as to perform the flow rate of TRIES. Note that a separate flow rate control unit may be provided in the middle of the TRIE supply pipe 10 so that the TRIE supply unit 4 does not include the flow rate control unit.

TRIES供給器4によって気化されたTRIESは、TRIES供給配管10を介して処理室5
2に供給される。TRIES供給配管10は、気化したTRIESが再液化しないように、TRIES供
給配管加熱ヒータ22によって所定の温度、例えば70〜100℃以上に加熱される。
The TRIES vaporized by the TRIE feeder 4 passes through the TRIES supply pipe 10 to the processing chamber 5.
2 is supplied. The TRIES supply pipe 10 is heated to a predetermined temperature, for example, 70 to 100 ° C. or more by the TRIES supply pipe heater 22 so that the vaporized TRIES does not re-liquefy.

オゾン供給部は、オゾン発生器5と、オゾン発生器5から処理室52へオゾンを導入す
る為のオゾン供給配管11と、前記オゾンの流量を制御する流量制御手段としての流量制
御器32と、バルブ35と、オゾンの原料となる酸素(O)をオゾン発生器5に供給す
る為の酸素供給配管30と、オゾンを発生させる時に使用する窒素(N)をオゾン発生
器5に供給する為の窒素供給配管31を有する。
The ozone supply unit includes an ozone generator 5, an ozone supply pipe 11 for introducing ozone from the ozone generator 5 into the processing chamber 52, a flow rate controller 32 as a flow rate control means for controlling the flow rate of the ozone, A valve 35, an oxygen supply pipe 30 for supplying oxygen (O 2 ) as a raw material of ozone to the ozone generator 5, and nitrogen (N 2 ) used for generating ozone are supplied to the ozone generator 5. A nitrogen supply pipe 31 is provided.

オゾンは、酸素供給配管30と窒素供給配管31から供給された酸素、窒素を用いて、
オゾン発生器5によって生成される。本実施例では、酸素と窒素の供給比を100:1の割
合、例えば酸素6slm、窒素60ccm、で供給する。生成されるオゾン濃度は、約170g/m3であ
る。
Ozone uses oxygen and nitrogen supplied from the oxygen supply pipe 30 and the nitrogen supply pipe 31,
It is generated by the ozone generator 5. In this embodiment, the supply ratio of oxygen and nitrogen is supplied at a ratio of 100: 1, for example, oxygen 6 slm and nitrogen 60 ccm. The ozone concentration produced is about 170 g / m3.

排気部は、処理室52を減圧にする為の排気手段としての真空ポンプ8と、処理室52
と真空ポンプ8とを連結する排気配管7と、バルブ37と、処理室52の圧力を制御する
為の圧力制御手段38と、排気配管7を加熱する為の排気配管加熱ヒータ20を有する。
排気配管加熱ヒータ20は、排気配管7を流れるTRIESが再液化しない温度であり、更に
、Oリング等のシール材が劣化しない温度、例えば80℃〜180℃、となるように制御手段に
よってその出力が制御される。
The exhaust unit includes a vacuum pump 8 serving as an exhaust unit for reducing the pressure in the processing chamber 52, and the processing chamber 52.
And an exhaust pipe 7 for connecting the vacuum pump 8, a valve 37, a pressure control means 38 for controlling the pressure in the processing chamber 52, and an exhaust pipe heater 20 for heating the exhaust pipe 7.
The exhaust pipe heater 20 has a temperature at which TRIES flowing through the exhaust pipe 7 does not re-liquefy, and further, the output by the control means so that the seal material such as an O-ring is not deteriorated, for example, 80 ° C. to 180 ° C. Is controlled.

制御部は、制御装置9を含む。前記制御部9は、ヒータ3や内壁加熱ヒータ21、TR
IES供給配管加熱ヒータ22、排気配管加熱ヒータ20の温度や、流量制御器32、3
3の開度、圧力制御手段37の制御をなどを行う。
The control unit includes a control device 9. The control unit 9 includes a heater 3, an inner wall heater 21, TR
The temperature of the IES supply pipe heater 22 and the exhaust pipe heater 20 and the flow rate controllers 32, 3
3 and the pressure control means 37 are controlled.

[実施例2]
図2は、本実施の形態にかかる縦型の処理炉101の概略構成図であり、処理炉部分を
縦断面で示す。基板1を加熱する加熱手段であるヒータ3の内側に、基板(ウエハ)1を
処理する反応容器として反応管2が設けられ、この反応管2の下端開口は蓋体であるシー
ルキャップ111により気密部材であるOリング110を介して気密に閉塞され、処理室
52が形成させる。また、少なくとも、このヒータ3、反応管2、及びシールキャップ1
11により処理炉101を形成している。シールキャップ111には石英キャップ116
を介して基板保持手段であるボート115が立設され、前記石英キャップ116はボート
115を保持する保持手段となっている。そして、ボート115は処理炉101に挿入さ
れる。ボート115にはバッチ処理される複数のウエハ1が水平姿勢で管軸方向に多段に
積載される。前記ヒータ3は処理炉101に挿入されたウエハ1を所定の温度に加熱する
[Example 2]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the vertical processing furnace 101 according to the present embodiment, and shows the processing furnace part in a vertical cross section. A reaction tube 2 is provided as a reaction vessel for processing the substrate (wafer) 1 inside a heater 3 which is a heating means for heating the substrate 1, and the lower end opening of the reaction tube 2 is hermetically sealed by a seal cap 111 which is a lid. The processing chamber 52 is formed by being hermetically closed through an O-ring 110 that is a member. At least the heater 3, the reaction tube 2, and the seal cap 1
11, the processing furnace 101 is formed. The seal cap 111 has a quartz cap 116.
A boat 115 serving as a substrate holding means is erected through the quartz cap 116, and the quartz cap 116 serves as a holding means for holding the boat 115. Then, the boat 115 is inserted into the processing furnace 101. A plurality of wafers 1 to be batch-processed are stacked on the boat 115 in a horizontal posture in multiple stages in the tube axis direction. The heater 3 heats the wafer 1 inserted into the processing furnace 101 to a predetermined temperature.

そして、処理室52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TRIE
S供給配管10、オゾン供給配管11が設けられている。ここではTRIES供給配管10から
は流量制御手段である流量制御器41及び開閉弁であるバルブ34を介し、更に後述する
処理室52内に設置されたノズル113を介して処理室52内に処理ガスが供給される。
オゾン供給配管11からは流量制御手段である流量制御器32、開閉弁であるバルブ35
を介し、更に後述するノズル114を介して、処理室52に処理ガスが供給されている。
Then, TRIE is used as a supply pipe for supplying a plurality of types of gases into the processing chamber 52, here two types of gases.
An S supply pipe 10 and an ozone supply pipe 11 are provided. Here, the processing gas enters the processing chamber 52 from the TRIES supply pipe 10 through a flow rate controller 41 as a flow rate control means and a valve 34 as an on-off valve, and further through a nozzle 113 installed in the processing chamber 52 described later. Is supplied.
From the ozone supply pipe 11, a flow rate controller 32 which is a flow rate control means and a valve 35 which is an on-off valve.
The processing gas is supplied to the processing chamber 52 through a nozzle 114 which will be described later.

処理室52には、処理室52内の雰囲気(ガス)を排気する排気管である排気配管20
が接続され、バルブ42を介して排気手段である真空ポンプ8に接続され、処理室52内
を真空排気できるようになっている。尚、このバルブ42は弁を開閉することで処理室5
2内を真空排気・真空排気停止することができ、更に弁開度を調節して圧力も調整可能で
ある。本実施例ではバルブ43は圧力調整が可能なバルブであるが、実施例1の図1のよ
うに、処理室52の真空排気・真空排気の停止の為の開閉弁であるバルブ37と、圧力制
御手段である圧力制御部38とに分けて設置しても構わない。
An exhaust pipe 20, which is an exhaust pipe for exhausting the atmosphere (gas) in the processing chamber 52, is provided in the processing chamber 52.
Is connected to a vacuum pump 8 as an exhaust means through a valve 42 so that the inside of the processing chamber 52 can be evacuated. The valve 42 opens and closes the processing chamber 5 by opening and closing the valve.
2 can be evacuated and stopped, and the pressure can be adjusted by adjusting the valve opening. In the present embodiment, the valve 43 is a valve capable of adjusting the pressure. However, as shown in FIG. 1 of the first embodiment, the valve 43 that is an on-off valve for stopping evacuation / evacuation of the processing chamber 52 and the pressure You may install separately in the pressure control part 38 which is a control means.

処理室52を構成している反応管2の内部には、反応管2の下部から反応管の内壁に沿
って(ウエハ1の積載方向に沿って)、ノズル113が立設されている。ノズル113に
は複数のガスを供給する供給孔が設けられている。この供給孔の開口面積は、前記供給孔
内と処理室52内の差圧が小さい場合には、上流側から下流側に向かって開口面積を大き
くするか、開口ピッチを小さくすると良い。
Inside the reaction tube 2 constituting the processing chamber 52, a nozzle 113 is erected from the lower part of the reaction tube 2 along the inner wall of the reaction tube (in the loading direction of the wafer 1). The nozzle 113 is provided with supply holes for supplying a plurality of gases. When the pressure difference between the supply hole and the processing chamber 52 is small, the opening area of the supply hole is preferably increased from the upstream side toward the downstream side or the opening pitch is decreased.

さらに、ノズル113の位置より、反応管2の内周を120°程度回った位置に、ノズ
ル113と同様に、反応管の内壁に沿って(ウエハ1の積載方向に沿って)、ノズル11
4が設置されている。このノズル114にも同様に複数のガスを供給する供給孔である供
給孔が設けられている。
Further, the nozzle 11 is positioned along the inner wall of the reaction tube (along the loading direction of the wafer 1) at a position rotated about 120 ° from the position of the nozzle 113 along the inner periphery of the reaction tube 2.
4 is installed. Similarly, the nozzle 114 is provided with supply holes which are supply holes for supplying a plurality of gases.

反応管2内の中央部には複数枚のウエハ1を多段に同一間隔で載置するボート115が
設けられており、このボート115は図中省略のボートエレベータ機構により反応管2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115を回転す
るための回転手段であるボート回転機構112が設けてあり、ボート回転機構112を回
転することにより、石英キャップ116に保持されたボート115を回転するようになっ
ている。
A boat 115 on which a plurality of wafers 1 are placed in multiple stages at the same interval is provided in the center of the reaction tube 2 so that the boat 115 can enter and exit the reaction tube 2 by a boat elevator mechanism (not shown). It has become. Further, in order to improve the uniformity of processing, a boat rotation mechanism 112 which is a rotation means for rotating the boat 115 is provided. By rotating the boat rotation mechanism 112, the boat 115 held by the quartz cap 116 is removed. It is designed to rotate.

制御手段である制御装置9は、流量制御器23、33、41、バルブ34、35、36
、42、ヒータ3、排気配管加熱ヒータ20、TRIES供給配管加熱ヒータ22、オゾ
ン供給配管加熱ヒータ24、真空ポンプ8、ボート回転機構112、図中省略のボート昇
降機構に接続されており、流量制御器23、33、41の流量調整、バルブ34、35、
36、42の開閉動作、排気配管加熱ヒータ20、TRIES供給配管加熱ヒータ22、
オゾン供給配管加熱ヒータ24の出力調整、真空ポンプ8の起動・停止、ボート回転機構
112の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制御などが行われる。
The control device 9 serving as a control means includes flow rate controllers 23, 33, 41, valves 34, 35, 36.
, 42, heater 3, exhaust pipe heater 20, TRIE supply pipe heater 22, ozone supply pipe heater 24, vacuum pump 8, boat rotation mechanism 112, boat lifting mechanism not shown in the figure, and flow control Flow rate adjustment of the devices 23, 33, 41, valves 34, 35,
36, 42 open / close operation, exhaust pipe heater 20, TRIE supply pipe heater 22,
Adjustment of the output of the ozone supply pipe heater 24, start / stop of the vacuum pump 8, adjustment of the rotational speed of the boat rotation mechanism 112, control of the lifting / lowering operation of the boat lifting / lowering mechanism, and the like are performed.

[実施例3]
図3、図4は、本実施の形態にかかる縦型の処理炉101の概略構成図であり、図3は
処理炉101の縦断面を示し、図4は処理炉101の横断面を示す。加熱手段であるヒー
タ3の内側に、基板であるウエハ1を処理する反応容器として反応管2が設けられ、この
反応管2の下端開口は蓋体であるシールキャップ111により気密部材であるOリング1
10を介して気密に閉塞され、処理室52が形成される。そして、少なくとも、このヒー
タ3、反応管2、及びシールキャップ111により処理炉101を形成している。シール
キャップ111には石英キャップ116を介して基板保持手段であるボート115が立設
され、前記石英キャップ116はボート115を保持する保持手段となっている。そして
、ボート115は処理炉101に挿入される。ボート115にはバッチ処理される複数の
ウエハ1が水平姿勢で管軸方向に多段に積載される。前記ヒータ3は処理炉101に挿入
されたウエハ1を所定の温度に加熱する。
[Example 3]
3 and 4 are schematic configuration diagrams of the vertical processing furnace 101 according to the present embodiment. FIG. 3 shows a vertical cross section of the processing furnace 101, and FIG. 4 shows a cross section of the processing furnace 101. A reaction tube 2 is provided as a reaction vessel for processing the wafer 1 as a substrate inside a heater 3 as a heating means, and the lower end opening of the reaction tube 2 is an O-ring as an airtight member by a seal cap 111 as a lid. 1
10 is sealed in an airtight manner, and a processing chamber 52 is formed. A processing furnace 101 is formed by at least the heater 3, the reaction tube 2, and the seal cap 111. A boat 115 as a substrate holding means is erected on the seal cap 111 via a quartz cap 116, and the quartz cap 116 serves as a holding means for holding the boat 115. Then, the boat 115 is inserted into the processing furnace 101. A plurality of wafers 1 to be batch-processed are stacked on the boat 115 in a horizontal posture in multiple stages in the tube axis direction. The heater 3 heats the wafer 1 inserted into the processing furnace 101 to a predetermined temperature.

そして、処理室52へは複数種類、ここでは2種類の処理ガスを供給する供給管として
TRIES供給配管10、酸素供給配管213が設けられている。ここではTRIES供給配管10
からは流量制御手段である流量制御器41及び開閉弁であるバルブ34を介し、更に後述
する処理室52内に設置されたバッファ室212を介して処理室52に処理ガスが供給さ
れる。酸素供給配管213からは流量制御手段である流量制御器32、開閉弁であるバル
ブ35を介し、更に後述するガス供給部216を介して、処理室52内に処理ガスが供給
されている。
As a supply pipe for supplying a plurality of types of processing gases to the processing chamber 52, here two types of processing gases
A TRIES supply pipe 10 and an oxygen supply pipe 213 are provided. Here, TRIES supply pipe 10
The processing gas is supplied to the processing chamber 52 through a flow rate controller 41 as a flow rate control means and a valve 34 as an on-off valve, and further through a buffer chamber 212 installed in the processing chamber 52 described later. A processing gas is supplied from the oxygen supply pipe 213 into the processing chamber 52 through a flow rate controller 32 that is a flow rate control unit, a valve 35 that is an on-off valve, and a gas supply unit 216 that will be described later.

処理室52には、処理室52内の雰囲気(ガス)を排気する排気管である排気配管20
が接続され、バルブ42を介して排気手段である真空ポンプ8に接続され、処理室52内
を真空排気できるようになっている。尚、このバルブ42は弁を開閉することで処理室5
2内を真空排気・真空排気停止することができ、更に弁開度を調節して圧力も調整可能で
ある。本実施例ではバルブ43は圧力調整が可能なバルブであるが、実施例1の図1のよ
うに、処理室52の真空排気・真空排気の停止の為の開閉弁であるバルブ37と、圧力制
御手段である圧力制御部38とに分けて設置しても構わない。
An exhaust pipe 20, which is an exhaust pipe for exhausting the atmosphere (gas) in the processing chamber 52, is provided in the processing chamber 52.
Is connected to a vacuum pump 8 as an exhaust means through a valve 42 so that the inside of the processing chamber 52 can be evacuated. The valve 42 opens and closes the processing chamber 5 by opening and closing the valve.
2 can be evacuated and stopped, and the pressure can be adjusted by adjusting the valve opening. In the present embodiment, the valve 43 is a valve capable of adjusting the pressure. However, as shown in FIG. 1 of the first embodiment, the valve 43 that is an on-off valve for stopping the vacuum evacuation / evacuation of the processing chamber 52 and the pressure You may install separately in the pressure control part 38 which is a control means.

処理室52を構成している反応管2の内部には、反応管2の下部から反応管の内壁に沿
って(ウエハ1の積載方向に沿って)、ガス分散空間であるバッファ室212が設けられ
ており、そのバッファ室212内のウエハ1と隣接する壁の端部には、バッファ室212
内に処理ガスを供給するための供給孔であるガス供給孔211が設けられている。このガ
ス供給孔211は、下部から上部にわたってそれぞれ同一の開口面積を有し、更に同じ開口
ピッチで設けられている。
Inside the reaction tube 2 constituting the processing chamber 52, a buffer chamber 212 which is a gas dispersion space is provided from the lower part of the reaction tube 2 along the inner wall of the reaction tube (along the loading direction of the wafer 1). The buffer chamber 212 is provided at the end of the wall adjacent to the wafer 1 in the buffer chamber 212.
A gas supply hole 211 that is a supply hole for supplying a processing gas is provided therein. The gas supply holes 211 have the same opening area from the lower part to the upper part, and are provided at the same opening pitch.

そしてバッファ室212を構成する壁には、処理室52内にバッファ室212内の処理
ガスを供給するガス供給孔214が複数設けられている。このガス供給孔214は反応管2
の中心へ向けて開口している。このガス供給孔214の開口面積は、バッファ室212と
処理室52との差圧が小さい場合には、上流側から下流側まで同一の開口面積で同一の開
口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側から下流側に向かって開口面積を
大きくするか、開口ピッチを小さくすると良い。
A plurality of gas supply holes 214 for supplying the processing gas in the buffer chamber 212 are provided in the processing chamber 52 on the wall constituting the buffer chamber 212. This gas supply hole 214 is connected to the reaction tube 2
Open towards the center of the. When the differential pressure between the buffer chamber 212 and the processing chamber 52 is small, the gas supply hole 214 may have the same opening area from the upstream side to the downstream side with the same opening pitch. If it is larger, the opening area should be increased from the upstream side toward the downstream side, or the opening pitch should be reduced.

本発明において、ガス供給孔214の開口面積や開口ピッチを上流側から下流にかけて
調節するので、ガス供給孔211の各供給口よりガスの流速の差はあるが、流量はほぼ同
量であるガスを噴出させる。そしてこのガス供給孔211の各ガス供給孔から噴出する処
理ガスをバッファ室212に噴出させて一旦導入し、前記ガスの流速差の均一化を行うこ
ととした。即ち、バッファ室212においてガス供給孔211より噴出した処理ガスはバ
ッファ室212で各ガスの粒子速度が緩和された後、ガス供給孔214より処理室52内
に噴出する。この様にすることで、ガス供給孔211より噴出した流速などに差がある処
理ガスは、ガス供給孔214の各ガス供給孔より噴出する際には、均一な流量と流速とを
有するガスとすることができる。
In the present invention, since the opening area and opening pitch of the gas supply holes 214 are adjusted from the upstream side to the downstream side, there is a difference in gas flow velocity from each supply port of the gas supply hole 211, but the flow rate is almost the same amount. Erupt. Then, the processing gas ejected from each gas supply hole of the gas supply hole 211 is ejected into the buffer chamber 212 and once introduced, and the flow velocity difference of the gas is made uniform. That is, the processing gas ejected from the gas supply hole 211 in the buffer chamber 212 is ejected into the processing chamber 52 from the gas supply hole 214 after the particle velocity of each gas is relaxed in the buffer chamber 212. In this way, when a processing gas having a difference in flow velocity or the like ejected from the gas supply hole 211 is ejected from each gas supply hole of the gas supply hole 214, a gas having a uniform flow rate and flow velocity is obtained. can do.

さらに、バッファ室212に、細長い構造を有する第1の電極である第1の棒状電極2
30及び第2の電極である第2の棒状電極231が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218、220に保護されて配設され、この第1の棒状電極2
30又は第2の棒状電極231のいずれか一方は整合器232を介して高周波電源233
に接続され、他方は基準電位であるアースに接続されている。この結果、第1の棒状電極
230及び第2の棒状電極231間のプラズマ生成領域219にプラズマが生成される。
Further, a first rod-like electrode 2 that is a first electrode having an elongated structure is provided in the buffer chamber 212.
30 and a second rod-shaped electrode 231 which is a second electrode are disposed protected by electrode protection tubes 218 and 220 which are protective tubes for protecting the electrode from the upper part to the lower part, and this first rod-shaped electrode 2
30 or the second rod-shaped electrode 231 is connected to a high-frequency power source 233 via a matching unit 232.
And the other is connected to ground which is a reference potential. As a result, plasma is generated in the plasma generation region 219 between the first rod-shaped electrode 230 and the second rod-shaped electrode 231.

この電極保護管218、220は、第1の棒状電極230及び第2の棒状電極231の
それぞれをバッファ室212の雰囲気と隔離した状態でバッファ室212に挿入できる構
造となっている。ここで、電極保護管218、220の内部は外気(大気)と同一雰囲気
であると、電極保護管218、220にそれぞれ挿入された第1の棒状電極230及び第
2の棒状電極231はヒータ3の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管218、
220の内部を窒素などの不活性ガスで充填あるいはパージし、酸素濃度を充分低く抑え
て第1の棒状電極230、又は第2の棒状電極231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る。
The electrode protection tubes 218 and 220 have a structure in which the first rod-shaped electrode 230 and the second rod-shaped electrode 231 can be inserted into the buffer chamber 212 in a state of being isolated from the atmosphere of the buffer chamber 212. Here, if the inside of the electrode protection tubes 218 and 220 is the same atmosphere as the outside air (atmosphere), the first rod-shaped electrode 230 and the second rod-shaped electrode 231 inserted into the electrode protection tubes 218 and 220 are the heater 3. It will be oxidized by heating. Therefore, the electrode protection tube 218,
An inert gas purge mechanism is provided for filling or purging the interior of 220 with an inert gas such as nitrogen to prevent the oxidation of the first rod-shaped electrode 230 or the second rod-shaped electrode 231 by suppressing the oxygen concentration sufficiently low. It is done.

さらに、ガス供給孔214の位置より、反応管2の内周を120°程度回った内壁に、
バッファ室216が設けられている。このバッファ室216は、ALD法による成膜にお
いてウエハ1へ、複数種類のガスを1種類ずつ交互に供給する際に、バッファ室212か
ら供給される処理ガスと異なる処理ガスを供給するためにある。このバッファ室216も
バッファ室212と同様にウエハと隣接する位置に同一ピッチでガスを供給する供給孔で
あるガス供給孔215を有し、下部ではガス供給管10が接続されている。ガス供給孔21
5の開口面積はバッファ室216と処理室52の差圧が小さい場合には、上流側から下流
側まで同一の開口面積で同一の開口ピッチとすると良いが、差圧が大きい場合には上流側
から下流側に向かって開口面積を大きくするか開口ピッチを小さくすると良い。
Furthermore, from the position of the gas supply hole 214 to the inner wall that has turned the inner circumference of the reaction tube 2 about 120 °,
A buffer chamber 216 is provided. The buffer chamber 216 is for supplying a processing gas different from the processing gas supplied from the buffer chamber 212 when supplying a plurality of types of gases one by one to the wafer 1 in film formation by the ALD method. . Similarly to the buffer chamber 212, the buffer chamber 216 has gas supply holes 215 that are gas supply holes for supplying gas at the same pitch at positions adjacent to the wafer, and the gas supply pipe 10 is connected to the lower portion. Gas supply hole 21
When the differential pressure between the buffer chamber 216 and the processing chamber 52 is small, the opening area of 5 may be the same opening area from the upstream side to the downstream side with the same opening pitch, but when the differential pressure is large, the upstream side It is preferable to increase the opening area toward the downstream side or to decrease the opening pitch.

反応管2内の中央部には複数枚のウエハ1を多段に同一間隔で載置するボート115が
設けられており、このボート115は図中省略のボートエレベータ機構により反応管2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115を回転す
るための回転手段であるボート回転機構112が設けてあり、ボート回転機構112を回
転することにより、石英キャップ116に保持されたボート115を回転するようになっ
ている。
A boat 115 on which a plurality of wafers 1 are placed in multiple stages at the same interval is provided in the center of the reaction tube 2 so that the boat 115 can enter and exit the reaction tube 2 by a boat elevator mechanism (not shown). It has become. Further, in order to improve the uniformity of processing, a boat rotation mechanism 112 which is a rotation means for rotating the boat 115 is provided. By rotating the boat rotation mechanism 112, the boat 115 held by the quartz cap 116 is removed. It is designed to rotate.

制御手段である制御装置9は、流量制御器23、33、41、バルブ34、35、36
、42、ヒータ3、排気配管加熱ヒータ20、TRIES供給配管加熱ヒータ22、オゾ
ン供給配管加熱ヒータ24、真空ポンプ8、ボート回転機構112、図中省略のボート昇
降機構、高周波電源233、整合器232に接続されており、流量制御器23、33、4
1の流量調整、バルブ34、35、36、42の開閉動作、排気配管加熱ヒータ20、T
RIES供給配管加熱ヒータ22、オゾン供給配管加熱ヒータ24の出力調整、真空ポン
プ8の起動・停止、ボート回転機構112の回転速度調節、ボート昇降機構の昇降動作制
御、高周波電源233の電力供給制御、整合器232によるインピーダンス制御などが行
われる。
The control device 9 serving as a control means includes flow rate controllers 23, 33, 41, valves 34, 35, 36.
, 42, heater 3, exhaust pipe heater 20, TRIE supply pipe heater 22, ozone supply pipe heater 24, vacuum pump 8, boat rotation mechanism 112, boat lifting mechanism not shown in the figure, high frequency power supply 233, matching unit 232 Connected to the flow controller 23, 33, 4
1 flow rate adjustment, opening / closing operation of valves 34, 35, 36, 42, exhaust pipe heater 20, T
Adjusting the output of the RIES supply pipe heater 22 and the ozone supply pipe heater 24, starting / stopping the vacuum pump 8, adjusting the rotation speed of the boat rotation mechanism 112, raising / lowering operation control of the boat lifting mechanism, power supply control of the high frequency power supply 233, Impedance control by the matching unit 232 is performed.

次に本発明の実施の形態にて行った、ウエハ等の基板へのプロセス処理例について説明
する。基板処理は図1に示す実施例1の処理炉101を用いて説明する。
Next, an example of process processing for a substrate such as a wafer performed in the embodiment of the present invention will be described. The substrate processing will be described using the processing furnace 101 of the first embodiment shown in FIG.

本発明の実施例は、ALD法によって行った。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)の原料となる処理ガスを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。
そして、膜厚制御は、処理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、処理を20サイクル行う。また、ALD
処理で使用する処理ガスとして、第1の処理ガスはTRIES、第2の処理ガスはオゾン
を例に説明する。
Examples of the present invention were performed by the ALD method. In the ALD method, under a certain film formation condition (temperature, time, etc.), two kinds (or more) of processing gases used for film formation are alternately supplied onto the substrate one by one, and one atomic layer In this method, the film is formed by adsorbing in units and utilizing surface reaction.
The film thickness is controlled by the number of processing gas supply cycles. For example, the film formation rate is 1 mm /
As a cycle, when a 20-mm film is formed, the treatment is performed 20 cycles. ALD
As a processing gas used in the processing, the first processing gas will be described as TRIE, and the second processing gas will be described using ozone as an example.

図5は、本発明におけるSiO2膜の成膜時に使用した成膜レシピ(成膜手順)の1例であ
る。図6は、図5に示した各ステップで起こる化学反応を図示したものである。図9は、
TRIESの分子構造と各原子間の結合エネルギーを表したものである。なお、図6では、図
9中の[C2H5(エチル基)]をEtと略して使用している。
FIG. 5 is an example of a film forming recipe (film forming procedure) used at the time of forming the SiO 2 film in the present invention. FIG. 6 illustrates the chemical reaction that occurs in each step shown in FIG. FIG.
This shows the molecular structure of TRIES and the bond energy between each atom. In FIG. 6, [C 2 H 5 (ethyl group)] in FIG. 9 is abbreviated as Et.

図5に示す成膜レシピは、STEP(1):TRIES供給ステップ、STEP(2):不
活性ガスパージステップ1、STEP(3):オゾン供給ステップ、STEP(4):不
活性ガスパージステップ2の4ステップを1サイクルとし、サイクル数によって膜厚を制
御する手順を示している。
The film formation recipe shown in FIG. 5 includes STEP (1): TRIES supply step, STEP (2): inert gas purge step 1, STEP (3): ozone supply step, STEP (4): inert gas purge step 2. The steps are one cycle, and the procedure for controlling the film thickness by the number of cycles is shown.

STEP(1):TRIES供給ステップ
TRIES供給・ステップでは、処理室52にTRIESを供給し、基板表面にTRIESを反応
/吸着させる。
STEP (1): TRIES supply step
In the TRIES supply / step, TRIES is supplied to the processing chamber 52 and TRIE is reacted to the substrate surface.
/ Adsorb.

本実施の形態では、バルブ35を閉めた状態で、バルブ34を開けてTRIESを処理室5
2に供給する。処理室52の圧力を上げたい場合は、バルブ36を開けて、例えばアルゴ
ン(Ar)などの不活性ガスを処理室52内に供給して圧力を制御するようにしてもよい
In the present embodiment, with the valve 35 closed, the valve 34 is opened to perform TRIES in the processing chamber 5.
2 is supplied. When it is desired to increase the pressure in the processing chamber 52, the valve 36 may be opened and an inert gas such as argon (Ar) may be supplied into the processing chamber 52 to control the pressure.

図9に示すようにTRIESの結合エネルギーで最も小さいものはSi-H結合である。従って
、TRIES供給ステップでは、このSi-H結合が切れて、SiとOが結合し、TREISが基板上に吸
着する。
As shown in FIG. 9, the smallest bond energy of TRIES is a Si—H bond. Therefore, in the TRIES supply step, this Si-H bond is broken, Si and O are bonded, and TREIS is adsorbed on the substrate.

STEP(2):不活性ガスパージステップ1
不活性ガスパージステップ1では、STEP(1)での未反応ガスを不活性ガスにてパージ
して除去する。不活性ガスとしては例えばArを使用できる。
STEP (2): Inert gas purge step 1
In the inert gas purge step 1, the unreacted gas in STEP (1) is purged with an inert gas and removed. For example, Ar can be used as the inert gas.

本実施の形態では、バルブ34、35を閉じ、バルブ37を開けて処理室52内の雰囲
気を排気した状態で、STEP(1)の未反応ガスを処理室52から排気する。この時、
バルブ36を開けて不活性ガスを処理室52内に供給しながらバルブ37を開けて処理室
52内の排気を行うと、処理室52のパージも兼ねる為、なお良い。
In the present embodiment, the unreacted gas of STEP (1) is exhausted from the processing chamber 52 with the valves 34 and 35 closed and the valve 37 opened to exhaust the atmosphere in the processing chamber 52. This time,
If the valve 37 is opened and the processing chamber 52 is evacuated by opening the valve 36 and supplying the inert gas into the processing chamber 52, the processing chamber 52 is also purged.

STEP(3):オゾン供給ステップ
オゾン供給・ステップでは、処理室52にオゾンを供給し、基板表面に反応/吸着して
いるSi(OEt)3と反応させることで基板1にSiO2膜を形成する。
STEP (3): Ozone supply step In the ozone supply step, ozone is supplied to the processing chamber 52 and reacted with Si (OEt) 3 reacting / adsorbing on the substrate surface to form a SiO 2 film on the substrate 1. To do.

本実施の形態では、バルブ34を閉めた状態で、バルブ35を開けて、オゾンを処理室
52に供給する。もし、オゾンの逆流を防止する必要があるなら、バルブ36開けて不活
性ガスを流してもよい。
In the present embodiment, with the valve 34 closed, the valve 35 is opened and ozone is supplied to the processing chamber 52. If it is necessary to prevent the backflow of ozone, the valve 36 may be opened to allow the inert gas to flow.

図9のように、O-C、C-C、C-H結合の結合エネルギーは比較的小さいので、オゾン供給
ステップではEtとオゾンから供給されたOが反応して、前記Etを構成していた成分はCO2
、CH4、H2O等となって離脱し、基板上にはSi-Oが残る。
As shown in FIG. 9, since the binding energy of the OC, CC, and CH bonds is relatively small, Et and O supplied from ozone react in the ozone supply step, and the components constituting the Et are CO 2.
, CH 4 , H 2 O, etc., leaving, and Si—O remains on the substrate.

STEP(4):不活性ガスパージステップ2
不活性ガスパージステップ2では、STEP(3)での未反応ガスを不活性ガスにてパ
ージして除去する。不活性ガスとしては例えばArを使用できる。
STEP (4): Inert gas purge step 2
In the inert gas purge step 2, the unreacted gas in STEP (3) is purged with an inert gas and removed. For example, Ar can be used as the inert gas.

本実施の形態では、バルブ34、35を閉じ、バルブ37を開けて処理室52内の雰囲
気を排気した状態で、STEP(1)の未反応ガスを処理室52から排気する。この時、
バルブ36を開けて不活性ガスを処理室52内に供給しながらバルブ37を開けて処理室
52内の排気を行うと、処理室52のパージも兼ねる為、なお良い。
In the present embodiment, the unreacted gas of STEP (1) is exhausted from the processing chamber 52 with the valves 34 and 35 closed and the valve 37 opened to exhaust the atmosphere in the processing chamber 52. This time,
If the valve 37 is opened and the processing chamber 52 is evacuated by opening the valve 36 and supplying the inert gas into the processing chamber 52, the processing chamber 52 is also purged.

STEP(1)〜STEP(4)のステップを繰り返して基板上にSiO2膜を成膜す
る。繰り返し回数は、成膜温度、必要とする膜厚により任意に変更する。また、不活性ガ
スパージステップ1、2は、TRIESとオゾンなどの異なる処理ガスが直接反応する事で、
副生成物が発生し、パーティクルの原因となることを防止する為に、各処理ガスが処理室
52から完全に排出されるのに十分な時間をかけてパージする。
Steps (1) to (4) are repeated to form a SiO2 film on the substrate. The number of repetitions is arbitrarily changed according to the film forming temperature and the required film thickness. In addition, the inert gas purge steps 1 and 2 are caused by direct reaction between different processing gases such as TRIES and ozone.
In order to prevent the generation of by-products and cause particles, the process gas is purged with sufficient time to be completely discharged from the process chamber 52.

尚、上述の成膜レシピは、図1に示す基板を1枚ずつ処理する処理炉を例に説明したが
、図2に示すような複数枚の基板を同時に処理するものにも適用できる。
Although the above-described film forming recipe has been described by taking the processing furnace for processing the substrates shown in FIG. 1 one by one as an example, the film forming recipe can also be applied to one that simultaneously processes a plurality of substrates as shown in FIG.

上記のような基板処理装置及び基板処理方法を使用し、図5に示す成膜レシピを用いて
基板上にSiO2膜を成膜し、成膜速度と温度との依存性を調べた。
Using the substrate processing apparatus and the substrate processing method as described above, an SiO 2 film was formed on the substrate using the film formation recipe shown in FIG. 5, and the dependency between the film formation rate and temperature was examined.

図7は、1サイクルあたりの成膜速度の温度依存性である。TRIES供給ステップは30秒、
不活性ガスパージステップ1は30秒、オゾン供給ステップ(3)は30秒、不活性ガスパー
ジステップ2は4秒で、総時間94秒/サイクルで処理している。図7を見ると、成膜温度が
350℃〜450℃の範囲で1サイクル辺り0.6Å以上となっており、例えば100Å成膜する為に
掛かる時間も4時間以下と、十分実用に耐える成膜速度を確保している。
FIG. 7 shows the temperature dependence of the film formation rate per cycle. TRIES supply step is 30 seconds,
The inert gas purge step 1 is 30 seconds, the ozone supply step (3) is 30 seconds, the inert gas purge step 2 is 4 seconds, and the total time is 94 seconds / cycle. As shown in FIG. 7, the film formation temperature is
It is 0.6 mm or more per cycle in the range of 350 ° C. to 450 ° C., and for example, the time required to form a film of 100 mm is 4 hours or less, and a film forming speed that can withstand practical use is secured.

図10は、ESCA(Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)によって求めた基板
表面の各元素の定量結果である。懸念されたC成分の含有量は2%以下となっており、本
発明は有機系原料を使用したにも係らず、含有Cの少ないSiO2膜の作成に有効であると分
かる。
FIG. 10 shows quantitative results of each element on the substrate surface obtained by ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis). The content of the concerned C component is 2% or less, and it can be seen that the present invention is effective for the production of a SiO 2 film having a low content of C despite the use of an organic material.

図8は、SIMS(2次イオン質量分析法)で分析したSiO2膜中のC、H、N成分の深さ方向
の濃度分布である。C、N共に濃度分布が2×1019atoms/cm3程度で、図10のESCAの結果
同様、含有量が低い結果となっている。
FIG. 8 is a concentration distribution in the depth direction of the C, H, and N components in the SiO 2 film analyzed by SIMS (secondary ion mass spectrometry). The concentration distribution of both C and N is about 2 × 10 19 atoms / cm 3, and the content is low, similar to the result of ESCA in FIG.

本発明において、原料にC成分の含有量が多いのに反して膜中C濃度が低い理由は、酸化
剤として用いたオゾンの酸化力が強く、炭素を膜中から十分脱離させている事が考えられ
る。
In the present invention, the reason why the concentration of C in the film is low despite the high content of the C component in the raw material is that the ozone used as an oxidant is strong and sufficiently desorbs carbon from the film. Can be considered.

図11は、オゾンと酸素との成膜速度の比較である。成膜温度は450℃で、TRIES供給ス
テップが40ccmで30秒、オゾン(または酸素)供給ステップが30秒での結果である。オゾ
ンを発生させた方が、酸素単独よりも5 倍成膜速度が速くなる事が分かる。これは、オゾ
ンは酸素よりも酸化力がある為と考えられる。第2の反応物質として酸素を使用する場合
は、酸素では酸化力が弱い為、プラズマ励起にて活性化させて処理室に供給するのが望ま
しいことがわかる。
FIG. 11 is a comparison of film formation rates of ozone and oxygen. The film formation temperature is 450 ° C., the TRIES supply step is 40 ccm for 30 seconds, and the ozone (or oxygen) supply step is 30 seconds. It can be seen that the ozone generation rate is 5 times faster than oxygen alone. This is probably because ozone is more oxidizing than oxygen. When oxygen is used as the second reactant, it can be seen that oxygen is weak in oxidizing power and is preferably activated by plasma excitation and supplied to the processing chamber.

尚、上述の成膜レシピでは、処理ガスとしてTRIES、オゾンを用いたが、オゾンの
かわりに酸素を使用しても良い。但し、酸素はオゾンに比べて酸化力が弱いため、プラズ
マ励起にて活性化させた状態で処理室52内に供給させるのが好ましい。従って、第2の
処理ガスとして酸素を使用する場合は、図3、図4に示す処理炉201を使用し、酸素を
酸素供給配管213からバッファ室212に供給し、第1の棒状電極230、第2の棒状
電極231などにより活性化した状態で処理室52内に供給するのが好ましい。
In the above-described film forming recipe, TRIE and ozone are used as the processing gas, but oxygen may be used instead of ozone. However, since oxygen has a weaker oxidizing power than ozone, it is preferably supplied into the processing chamber 52 in an activated state by plasma excitation. Therefore, when oxygen is used as the second processing gas, the processing furnace 201 shown in FIGS. 3 and 4 is used, oxygen is supplied from the oxygen supply pipe 213 to the buffer chamber 212, and the first rod electrode 230, It is preferable that the gas is supplied into the processing chamber 52 while being activated by the second rod-shaped electrode 231 or the like.

また、第2の処理ガスとしてNOを使用してもよい。
但し、NOも酸素と同様に酸化力が弱いので、図3、図4に示す処理炉を使用し、プラ
ズマにて活性化した状態でNOを処理室52内に供給するのが好ましい。
Further, N 2 O may be used as the second processing gas.
However, since N 2 O has a weak oxidizing power like oxygen, the processing furnace shown in FIGS. 3 and 4 is used to supply N 2 O into the processing chamber 52 while being activated by plasma. preferable.

また、本発明には以下の特徴もある。   The present invention also has the following features.

[1] 少なくとも1枚の基板を処理室内に搬入する工程と、
処理室内にSiH(OC2H5)3 (トリエトキシシラン:以下TRIESと呼ぶ)と、水素原子を含まず
酸素原子を含む物質、を供給して基板上にSiO2膜を堆積させる工程と、
基板を処理室内から搬出する工程と、
を有する事を特徴とする半導体デバイスの製造方法。
[1] carrying at least one substrate into the processing chamber;
Supplying SiH (OC 2 H 5 ) 3 (triethoxysilane: hereinafter referred to as TRIES) and a substance containing oxygen atoms without containing hydrogen atoms to deposit a SiO 2 film on the substrate;
A step of unloading the substrate from the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

[2] 少なくとも1枚の基板を処理室内に搬入する工程と、
処理室内にTRIESを含む第1の処理ガスを供給する工程と、
処理室内に水素原子を含まず酸素原子を含む第2の処理ガスを供給する工程と、
第1の処理ガス供給工程と第2の処理ガス供給工程とを交互に複数回繰り返すことにより
基板上にSiO2膜を堆積させる工程と、
基板を処理室内から搬出する工程と、
を有する事を特徴とする半導体デバイスの製造方法。
[2] carrying at least one substrate into the processing chamber;
Supplying a first processing gas containing TRIES into the processing chamber;
Supplying a second processing gas containing oxygen atoms without containing hydrogen atoms into the processing chamber;
Depositing a SiO 2 film on the substrate by alternately repeating the first process gas supply step and the second process gas supply step a plurality of times;
A step of unloading the substrate from the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

[3] 少なくとも1枚の基板を処理室内に搬入する工程と、
処理室内にTRIESを含む第1の処理ガスを供給する工程と、
処理室内に水素原子を含まず酸素原子を含む第2の処理ガスを供給する工程と、
処理室内に不活性ガスを供給する工程と、
第1の処理ガス供給工程と、不活性ガス供給工程と、第2の処理ガス供給工程と、不活性
ガス供給工程と、
をこの順で複数回繰り返すことにより基板上にSiO2膜を堆積させる工程と、
基板を処理室内から搬出する工程と、
を有する事を特徴とする半導体デバイスの製造方法。
[3] carrying at least one substrate into the processing chamber;
Supplying a first processing gas containing TRIES into the processing chamber;
Supplying a second processing gas containing oxygen atoms without containing hydrogen atoms into the processing chamber;
Supplying an inert gas into the processing chamber;
A first process gas supply step, an inert gas supply step, a second process gas supply step, an inert gas supply step,
The process of depositing the SiO 2 film on the substrate by repeating a plurality of times in this order,
A step of unloading the substrate from the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

[4] 上記[1]〜[3]において、堆積工程での処理室圧力を1Pa以上10000Pa以下
とすることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
[4] The method for manufacturing a semiconductor device according to [1] to [3], wherein the processing chamber pressure in the deposition step is 1 Pa or more and 10,000 Pa or less.

[5] 上記[1]〜[4]において、TRIESを含む第1の処理ガスを処理室に供
給する場合は、TRIESを処理室内に供給する供給配管または/および処理室内を排気する排
気配管の温度を80℃以上、170℃以下とすることを特徴とする半導体デバイスの製造方法
[5] In the above [1] to [4], when supplying the first processing gas containing TRIE to the processing chamber, supply piping for supplying TRIES into the processing chamber and / or exhaust piping for exhausting the processing chamber A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the temperature is 80 ° C. or higher and 170 ° C. or lower.

[6] 上記[1]〜[5]において、処理室内壁の温度も80℃以上、170℃以下とす
ることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
[6] The method for manufacturing a semiconductor device according to [1] to [5], wherein the temperature of the inner wall of the processing chamber is also 80 ° C. or higher and 170 ° C. or lower.

[7] 上記[1]〜[6]において、処理室の内壁温度を、TRIESを処理室内に供給
する供給配管と処理室内を排気する排気配管の温度よりも高くすることを特徴とする半導
体デバイスの製造方法。
[7] The semiconductor device according to [1] to [6], wherein the temperature of the inner wall of the processing chamber is higher than the temperature of the supply piping for supplying TRIES into the processing chamber and the exhaust piping for exhausting the processing chamber. Manufacturing method.

[8] 上記[1]〜[7]において、第2の処理ガスは、オゾン(O3)、O2、N2Oか
ら選択される物質であることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
[8] The method for manufacturing a semiconductor device according to [1] to [7], wherein the second processing gas is a substance selected from ozone (O 3 ), O 2 , and N 2 O.

[9] 上記[1]〜[8]において、不活性ガスは、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)
、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)、窒素(N2)から選択されること
を特徴とする半導体デバイスの製造方法。
[9] In the above [1] to [8], the inert gas is helium (He) or neon (Ne).
, Argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), and nitrogen (N 2 ).

[10] 上記[1]〜[9]において、少なくとも1枚の基板とは複数枚の基板であり
、成膜工程は、処理室内で複数毎の基板が隙間をもって多段に支持された状態で行われる
事を特徴とする半導体デバイスの製造工程。
[10] In the above [1] to [9], the at least one substrate is a plurality of substrates, and the film forming process is performed in a state where a plurality of substrates are supported in multiple stages with a gap in the processing chamber. Semiconductor device manufacturing process characterized by

[11] 上記[1]〜[10]において、第2の処理ガスとしてO2を選択した時、O2
をプラズマ励起することにより活性種にして処理室に供給する事を特徴とする半導体デバ
イスの製造方法。
[11] In the above [1] to [10], when O 2 is selected as the second processing gas, O 2
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein plasma is excited to form an active species and is supplied to a processing chamber.

[12] 少なくとも1枚の基板を処理する処理室と、
処理室内に設けられ基板を加熱するヒータと、
処理室内にTRIESを含む第1の処理ガスを供給する供給配管と、
処理室内に水素原子を含まず酸素原子を含む第2の処理ガスを供給する供給配管と、
処理室内に不活性ガスを供給する供給配管と、
処理室内を排気する排気配管と、
処理室内に、第1の処理ガス、不活性ガス、第2の処理ガス、不活性ガス、
をこの順で複数回繰り返し供給するよう制御するコントローラと、
を有する事を特徴とする半導体デバイスの製造方法。
[12] a processing chamber for processing at least one substrate;
A heater provided in the processing chamber for heating the substrate;
A supply pipe for supplying a first processing gas containing TRIES in the processing chamber;
A supply pipe for supplying a second processing gas containing oxygen atoms without containing hydrogen atoms in the processing chamber;
A supply pipe for supplying an inert gas into the processing chamber;
An exhaust pipe for exhausting the processing chamber;
In the processing chamber, a first processing gas, an inert gas, a second processing gas, an inert gas,
A controller that controls to repeatedly supply a plurality of times in this order;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

実施例1に係わる処理炉の概略図(縦断面図)Schematic (longitudinal sectional view) of the processing furnace according to Example 1 実施例2に係わる処理炉の概略図(縦断面図)Schematic (longitudinal sectional view) of the processing furnace according to Example 2 実施例3に係わる処理炉の概略図(縦断面図)Schematic (longitudinal sectional view) of the processing furnace according to Example 3 実施例3に係わる処理炉の概略図(横断面図)Schematic diagram (cross-sectional view) of a processing furnace according to Example 3 本発明の実施の形態に係わる成膜レシピDeposition recipe according to an embodiment of the present invention 各処理ステップでの成膜反応を説明する図Diagram illustrating film formation reaction at each processing step 成膜温度と成膜速度の関係を示す図Diagram showing the relationship between deposition temperature and deposition rate SIMSによる分析結果を示す図The figure which shows the analysis result by SIMS TRIESの分子構造と各結合エネルギーを示す図Diagram showing the molecular structure of TRIES and each binding energy ESCAの結果を示す図The figure which shows the result of ESCA オゾンと酸素を用いた場合の成膜速度を示す図Diagram showing the deposition rate when ozone and oxygen are used

符号の説明Explanation of symbols

1 ウエハ
3 ヒータ
4 TRIES供給器
5 オゾン発生器
7 排気配管
8 真空ポンプ
9 制御装置
52 処理室
101 処理炉
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer 3 Heater 4 TRIE supplier 5 Ozone generator 7 Exhaust piping 8 Vacuum pump 9 Control device 52 Processing chamber 101 Processing furnace

Claims (2)

基板を収容し処理する処理室と、
前記処理室に第1に処理ガスとしてトリエトキシシランを供給する第1のガス供給手段と

前記処理室に第2に処理ガスとしてオゾンを供給する第2のガス供給手段と、
を有する基板処理装置であって、
前記第1の処理ガスと前記第2の処理ガスを交互に処理室内に供給し基板を処理すること
を特徴とする基板処理装置。
A processing chamber for receiving and processing substrates;
First gas supply means for supplying triethoxysilane as a processing gas first to the processing chamber;
A second gas supply means for supplying ozone as a second processing gas to the processing chamber;
A substrate processing apparatus comprising:
A substrate processing apparatus for processing a substrate by alternately supplying the first processing gas and the second processing gas into a processing chamber.
基板を処理室に搬入する基板搬入工程と、
前記処理室に第1の処理ガスとしてトリエトキシシランを供給する第1のガス供給工程と

第1の処理ガスを前記処理室内から排出する第1の排気工程と
前記処理室に第2の処理ガスとしてオゾンを供給する第2のガス供給工程と、
第2の処理ガスを前記処理室内から排出する第2の排気工程と
を有する半導体デバイスの製造方法。
A substrate carrying-in process for carrying the substrate into the processing chamber;
A first gas supply step of supplying triethoxysilane as a first processing gas to the processing chamber;
A first exhaust process for exhausting the first process gas from the process chamber; a second gas supply process for supplying ozone as the second process gas to the process chamber;
A semiconductor device manufacturing method comprising: a second exhaust process for exhausting a second process gas from the process chamber.
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