JP2005197565A - Substrate-processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造技術、特に、被処理基板を処理室に収容してヒータによって加熱
した状態で処理を施す熱処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置(半導体デバイス
)が作り込まれる半導体ウエハに酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性
化や平坦化のためのリフローやアニール及び熱CVD反応による成膜処理などに使用され
る基板処理装置に利用して有効なものに係わる。
The present invention relates to a semiconductor manufacturing technique, and more particularly to a heat treatment technique in which a substrate to be processed is accommodated in a processing chamber and processed while being heated by a heater. For example, the present invention relates to a semiconductor wafer in which a semiconductor integrated circuit device (semiconductor device) is fabricated. The present invention relates to an apparatus that is effective for use in a substrate processing apparatus used for oxidation treatment, diffusion treatment, carrier activation after ion implantation, reflow for planarization, annealing, and film formation treatment by thermal CVD reaction.
基板処理装置、例えば半導体製造装置の処理室構造の一例を図4、図5に示す。 An example of a processing chamber structure of a substrate processing apparatus, for example, a semiconductor manufacturing apparatus is shown in FIGS.
図4、図5に示すように、上端が閉塞され下端に開口を有する円筒状の例えば石英など
からなる反応管203と、前記反応管203の下端開口を蓋するシールキャップ219な
どから処理室201が形成される。処理室201内に、ウエハなどの基板200を載置し
、前記基板を加熱するヒータ207(図示せず)により基板200を所望の温度にした後
、図示しないガス供給管から処理ガスが前記処理室201内に供給されることで、基板2
00に所望の処理がなされるようになっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, a
The desired processing is performed at 00.
処理炉202を構成している反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状
の空間には、反応管203の下部より上部の内壁にウエハ200の積載方向に沿って、ガ
ス分散空間であるバッファ室237が設けられており、そのバッファ室237のウエハ2
00と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第1のガス供給孔248aが設
けられている。
The arc-shaped space between the inner wall of the
A first
そしてバッファ室237の第1のガス供給孔248aが設けられた端部と反対側の端部
には、ノズル233が、やはり反応管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
る第2のガス供給孔248bが設けられている。
At the end of the
上述のような処理室201を有する基板処理装置を用いて、基板に成膜処理などを施し
た場合、反応管203の内壁など処理ガスが接触する部分にも副生成物として膜が成膜さ
れる。このような副生成物は、その膜厚の増加と共に剥がれてパーティクルとなり、基板
処理装置によって製作される半導体デバイスの性能に重大な影響を与える。従って、この
副生成物がパーティクルとなって剥がれる前に除去する必要がある。
When the substrate processing apparatus having the
処理ガスが接触する部分に付着した副生成物を除去する手法として、ウエットクリーニ
ングがある。ウエットクリーニングは、副生成物が付着した構成部品を基板処理装置から
取り外し、洗浄液で洗浄する手法である。洗浄液は、例えばフッ酸などを含む危険な液体
を使用する場合がある。
There is a wet cleaning as a technique for removing a by-product attached to a portion in contact with the processing gas. Wet cleaning is a technique in which a component to which a by-product is attached is removed from the substrate processing apparatus and washed with a cleaning liquid. As the cleaning liquid, for example, a dangerous liquid containing hydrofluoric acid may be used.
図4、図5に示すバッファ室237は反応管203に固定されているため、前記反応管
203を洗浄する場合は、前記バッファ室237も同時に洗浄することとなる。また、前
述のように、前記バッファ室237には、第1のガス供給孔248aなどの穴が設けられ
ているため、洗浄時、これらの穴から洗浄液がバッファ室237内に侵入することとなる
。
Since the
しかしながら、前記バッファ室237は、比較的狭い空間であり、また前記穴も液体が
排出しやすいように設けられていないため、一旦、バッファ室237に液体が侵入すると
容易に排出できない。従って、反応管203の洗浄時、バッファ室237内に入った洗浄
液を純水に置換する時間が多くかかるという問題がある。また、バッファ室237内の洗
浄液は容易に排出されない(置換できない)ので、バッファ室237内に入った洗浄液が
残留し、反応管203を再度基板処理装置に組み立てる際などに作業員に触れる危険性も
ある。また、洗浄後、バッファ室237内には多くの純水が残留するので、これらの純水
を乾燥させる時間が多くかかる問題がある。さらに、洗浄液(薬液)が本来入るべきでな
い槽に入り、設備にダメージを与えるという問題もある。この様に、バッファ室237は
、液体を排出しやすい構造になっていないため、反応管203の洗浄時間が多くなり、装
置メンテナンス時間の増大、ひいては基板処理装置のスループットの低下を引き起こすと
いう問題がある。
However, since the
したがって、本発明の目的は、バッファ室237内の液体を容易に排出できるバッファ
室237を有する基板処理装置を提供することで、基板処理装置のメンテナンス時間の短
縮、ひいては基板処理装置のスループットの増加を図るものである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus having the
上記課題を解決するために、本発明は特許請求の範囲に記載のような構成とするもので
ある。すなわち、本発明は請求項1に記載のように、基板を収容し処理する空間を形成す
る反応管と、前記反応管内に処理ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、
所望の空間を有した隔離室を、前記反応管に一体的に設けた基板処理装置であって、前記
隔離室の角部に前記反応管を洗浄する際に用いられる洗浄液を排出するための開口を設け
た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 problems, the present invention is configured as described in the claims. That is, the present invention has a reaction tube that forms a space for accommodating and processing a substrate, a plurality of gas supply holes for supplying a processing gas into the reaction tube, and
A substrate processing apparatus in which an isolation chamber having a desired space is provided integrally with the reaction tube, and an opening for discharging a cleaning liquid used for cleaning the reaction tube at a corner of the isolation chamber The substrate processing apparatus is characterized in that a substrate processing apparatus is provided.
本発明によれば、基板を収容し処理する空間を形成する反応管と、前記反応管内に処理
ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、所望の空間を有した隔離室を、前
記反応管に一体的に設けた基板処理装置であって、前記隔離室の角部に前記反応管を洗浄
する際に用いられる洗浄液を排出するための開口を設けたことを特徴とする基板処理装置
としたので、前記隔離室に液体が侵入したとしても、前記開口から前記液体を速やかに排
出することができる。これにより、反応管の洗浄時間が短縮され、基板処理装置のメンテ
ナンス時間の短縮、ひいては基板処理装置のスループットの向上を図ることができる。
According to the present invention, a reaction tube that forms a space for accommodating and processing a substrate, a plurality of gas supply holes for supplying a processing gas into the reaction tube, and an isolation chamber having a desired space Is a substrate processing apparatus provided integrally with the reaction tube, wherein an opening for discharging a cleaning liquid used when cleaning the reaction tube is provided at a corner of the isolation chamber. Since the substrate processing apparatus is used, the liquid can be quickly discharged from the opening even if the liquid enters the isolation chamber. Thereby, the cleaning time of the reaction tube is shortened, the maintenance time of the substrate processing apparatus can be shortened, and as a result, the throughput of the substrate processing apparatus can be improved.
図2、図3において本発明が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。
2 and 3, an outline of a semiconductor manufacturing apparatus which is an example of a substrate processing apparatus to which the present invention is applied will be described.
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
、該カセットステージ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、該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
つけられている。又、前記カセットエレベータ115の後側には、前記カセット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前記カセットステージ105の上
方にも予備カセット棚110が設けられている。前記予備カセット棚110の上方にはク
リーンユニット118が設けられクリーンエアを前記筐体101の内部を流通させるよう
に構成されている。
A
前記筐体101の後部上方には、処理炉202が設けられ、該処理炉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21
7を該処理炉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、
該ボートエレベータ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が取りつけられ該ボート217を垂直に支持している。前記ボートエ
レベータ121と前記カセット棚109との間には昇降手段としての移載エレベータ11
3が設けられ、該移載エレベータ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、前記ボートエレベータ121の横には、開閉機構を持ち前記処理炉
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
A
A
3 is provided, and a
前記ウエハ200が装填された前記カセット100は、図示しない外部搬送装置から前
記カセットステージ105に該ウエハ200が上向き姿勢で搬入され、該ウエハ200が
水平姿勢となるよう該カセットステージ105で90°回転させられる。更に、前記カセ
ット100は、前記カセットエレベータ115の昇降動作、横行動作及び前記カセット移
載機114の進退動作、回転動作の協働により前記カセットステージ105から前記カセ
ット棚109又は前記予備カセット棚110に搬送される。
The
前記カセット棚109には前記ウエハ移載機112の搬送対象となる前記カセット10
0が収納される移載棚123があり、前記ウエハ200が移載に供される該カセット10
0は前記カセットエレベータ115、前記カセット移載機114により該移載棚123に
移載される。
In the
There is a
0 is transferred to the
前記カセット100が前記移載棚123に移載されると、前記ウエハ移載機112の進
退動作、回転動作及び前記移載エレベータ113の昇降動作の協働により該移載棚123
から降下状態の前記ボート217に前記ウエハ200を移載する。
When the
The
前記ボート217に所定枚数の前記ウエハ200が移載されると前記ボートエレベータ
121により該ボート217が前記処理炉202に挿入され、前記シールキャップ219
により前記処理炉202が気密に閉塞される。気密に閉塞された前記処理炉202内では
前記ウエハ200が加熱されると共に処理ガスが該処理炉202内に供給され、前記ウエ
ハ200に処理がなされる。
When a predetermined number of
As a result, the
前記ウエハ200への処理が完了すると、該ウエハ200は上記した作動の逆の手順に
より、前記ボート217から前記移載棚123の前記カセット100に移載され、該カセ
ット100は前記カセット移載機114により該移載棚123から前記カセットステージ
105に移載され、図示しない外部搬送装置により前記筐体101の外部に搬出される。
尚、前記炉口シャッタ116は、前記ボート217が降下状態の際に前記処理炉202の
下面を塞ぎ、外気が該処理炉202内に巻き込まれるのを防止している。
When the processing on the
The
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。
The transport operation of the
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としてCV
D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。
Next, CV as an example of a process performed on a substrate such as a wafer performed in the embodiment of the present invention.
A film forming process using the ALD method which is one of the D methods will be briefly described.
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。
In the ALD method, under one film formation condition (temperature, time, etc.), two kinds (or more) of raw material gases used for film formation are alternately supplied onto the substrate one by one, and one atomic layer unit. Adsorbed with
This is a technique for performing film formation using surface reaction.
即ち、利用する化学反応は、例えばSiN(窒化珪素)膜形成の場合ALD法ではDC
S(SiH2Cl2、ジクロルシラン)とNH3(アンモニア)を用いて300〜600
℃の低温で高品質の成膜が可能である。また、ガス供給は、複数種類の反応性ガスを1種
類ずつ交互に供給する。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、処理を20
サイクル行う。)
That is, the chemical reaction to be used is, for example, in the case of forming a SiN (silicon nitride) film, DC in the ALD method.
300 to 600 using S (SiH 2 Cl 2 , dichlorosilane) and NH 3 (ammonia)
High quality film formation is possible at a low temperature of ℃. Further, the gas supply alternately supplies 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, when the film formation rate is 1 mm / cycle, when a film of 20 mm is formed, the treatment is
Cycle. )
以下に本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
図4は、本実施の形態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5は本実施の形態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。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の下端開口は蓋体で
あるシールキャップ219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、及びシールキャップ219により処理
炉202を形成している。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217が立設され、前記石英キャップ218はボートを保持する保持
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。前記ヒ
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。
FIG. 4 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. 5 is a schematic configuration of a vertical substrate processing furnace according to the present embodiment. It is a figure and shows a processing furnace part in a cross section. A
そして、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内に形成されたバッファ室237を
介して処理炉202に反応ガスが供給され、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243b、
ガス溜め247、及び開閉弁である第3のバルブ243cを介し、更に後述するガス供給
部249を介して処理炉202に反応ガスが供給されている。
The
From the first
The reaction gas is supplied to the
A reactive gas is supplied to the
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
処理炉202を構成している反応管203の内壁とウエハ200との間における円弧状
の空間には、反応管203の下部より上部の内壁にウエハ200の積載方向に沿って、ガ
ス分散空間であるバッファ室237が設けられており、そのバッファ室237のウエハ2
00と隣接する壁の端部にはガスを供給する供給孔である第1のガス供給孔248aが設
けられている。この第1のガス供給孔248aは反応管203の中心へ向けて開口してい
る。この第1のガス供給孔248a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。
The arc-shaped space between the inner wall of the
A first
そしてバッファ室237の第1のガス供給孔248aが設けられた端部と反対側の端部
には、ノズル233が、やはり反応管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
る第2のガス供給孔248bが設けられている。この第2のガス供給孔248bの開口面
積は、バッファ室237と処理炉202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。
At the end of the
本発明において、第2のガス供給孔248bの開口面積や開口ピッチを上流側から下流
にかけて調節することで、まず、第2の各ガス供給孔248b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。そしてこの各第2のガス供給孔248bか
ら噴出するガスをバッファ室237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。
In the present invention, by adjusting the opening area and opening pitch of the second gas supply holes 248b from the upstream side to the downstream side, first, there is a difference in the gas flow velocity from each of the second
すなわち、バッファ室237において、各第2のガス供給孔248bより噴出したガス
はバッファ室237で各ガスの粒子速度が緩和された後、第1のガス供給孔248aより
処理炉202に噴出する。この間に、各第2のガス供給孔248bより噴出したガスは、
各第1のガス供給孔248a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
ることができた。
That is, in the
When ejected from each first
さらに、バッファ室237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
69及び第2の電極である第2の棒状電極270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275に保護されて配設され、この第1の棒状電極269又は
第2の棒状電極270のいずれか一方は整合器272を介して高周波電源273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269及
び第2の棒状電極270間のプラズマ生成領域224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
69 and the second rod-shaped
この電極保護管275は、第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270のそれぞれ
をバッファ室237の雰囲気と隔離した状態でバッファ室237に挿入できる構造となっ
ている。ここで、電極保護管275の内部は外気(大気)と同一雰囲気であると、電極保
護管275にそれぞれ挿入された第1の棒状電極269及び第2の棒状電極270はヒー
タ207の加熱で酸化されてしまう。そこで、電極保護管275の内部は窒素などの不活
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第1の棒状電極269又は第
2の棒状電極270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
さらに、第1のガス供給孔248aの位置より、反応管203の内周を120°程度回
った内壁に、ガス供給部249が設けられている。このガス供給部249は、ALD法に
よる成膜においてウエハ200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237とガス供給種を分担する供給部である。
Further, a
このガス供給部249もバッファ室237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第3のガス供給孔248cを有し、下部では第2のガス供
給管232bが接続されている。
Similarly to the
第3のガス供給孔248cの開口面積はバッファ室237と処理炉202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。
When the differential pressure between the
When the differential pressure is large, it is preferable to increase the opening area or reduce the opening pitch from the upstream side to the downstream side.
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、243b、243c、243d、ヒータ20
7、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、高周波電源
273、整合器272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、243b、243c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温度調節、真空ポンプ24
6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
、高周波電源273の電力供給制御、整合器272によるインピーダンス制御が行われる
。
The
, 241b, first to
7, a
, 241b flow rate adjustment, opening and closing operation of the first to
Opening and closing of the
6, the rotation speed adjustment of the boat
次にALD法による成膜例について、DCS及びNH3ガスを用いてSiN膜を成膜す
る例で説明する。
Next, an example of film formation by the ALD method will be described using an example of forming an SiN film using DCS and NH 3 gas.
まず成膜しようとするウエハ200をボート217に装填し、処理炉202に搬入する
。搬入後、次の3つのステップを順次実行する。
First, a
[ステップ1]
ステップ1では、プラズマ励起の必要なNH3ガスと、プラズマ励起の必要のないDC
Sガスとを併行して流す。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NH3ガスを
ノズル233の第2のガス供給孔248bからバッファ室237へ噴出し、第1の棒状電
極269及び第2の棒状電極270間に高周波電源273から整合器272を介して高周
波電力を印加してNH3をプラズマ:励起し、活性種として処理炉202に供給しつつガ
ス排気管231から排気する。NH3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、第4のバルブ243dを適正に調整して処理炉202内圧力を10〜100P
aとする。第1のマスフローコントローラ241aで制御するNH3の供給流量は100
0〜10000sccmである。NH3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を晒す時間は2〜120秒間である。このときのヒータ207温度はウエハ
が300〜600℃になるよう設定してある。NH3は反応温度が高いため、上記ウエハ
温度では反応しないので、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、このためウエハ温度は設定した低い温度範囲のままで行える。
[Step 1]
In Step 1, NH 3 gas that requires plasma excitation and DC that does not require plasma excitation.
Flow along with S gas. First, the
And the
a. The supply flow rate of NH 3 controlled by the first
0-10000 sccm. The time for which the
このNH3をプラズマ励起することにより活性種として供給しているとき、第2のガス
供給管232bの上流側の第2のバルブ243bを開け、下流側の第3のバルブ243c
を閉めて、DCSも流すようにする。これにより第2、第3のバルブ243b、243c
間に設けたガス溜め247にDCSを溜める。このとき、処理炉202内に流しているガ
スはNH3をプラズマ励起することにより得られた活性種であり、DCSは存在しない。
したがって、NH3は気相反応を起こすことはなく、プラズマにより励起され活性種とな
ったNH3はウエハ200上の下地膜と表面反応する。
When NH 3 is supplied as an active species by plasma excitation, the
To close the DCS. Thus, the second and
DCS is stored in a
Therefore, NH 3 does not cause a gas phase reaction, NH 3 became active species excited by plasma is base film and the surface reaction on 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、NH3
の供給を止めるが、引続きガス溜め247へ供給を継続する。ガス溜め247に所定圧、
所定量のDCSが溜まったら上流側の第2のバルブ243bも閉めて、ガス溜め247に
DCSを閉じ込めておく。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NH3を処理
炉202から排除する。また、この時にはN2等の不活性ガスを処理炉202に供給する
と、更に残留NH3を排除する効果が高まる。ガス溜め247内には、圧力が20000
Pa以上になるようにDCSを溜める。また、ガス溜め247と処理炉202との間のコ
ンダクタンスが1.5×10−3m3/s以上になるように装置を構成する。また、反応
管203容積とこれに対する必要なガス溜め247の容積との比として考えると、反応管
203容積100l(リットル)の場合においては、100〜300ccであることが好
ましく、容積比としてはガス溜め247は反応室容積の1/1000〜3/1000倍と
することが好ましい。
[Step 2]
In Step 2, the
However, the supply to the
When a predetermined amount of DCS is accumulated, the
DCS is accumulated so that it may become Pa or more. In addition, the apparatus is configured such that the conductance between the
[ステップ3]
ステップ3では、処理炉202の排気が終わったらガス排気管231の第4のバルブ2
43dを閉じて排気を止める。第2のガス供給管232bの下流側の第3のバルブ243
cを開く。これによりガス溜め247に溜められたDCSが処理炉202に一気に供給さ
れる。このときガス排気管231の第4のバルブ243dが閉じられているので、処理炉
202内の圧力は急激に上昇して約931Pa(7Torr)まで昇圧される。DCSを
供給するための時間は2〜4秒設定し、その後上昇した圧力雰囲気中に晒す時間を2〜4
秒に設定し、合計6秒とした。このときのウエハ温度はNH3の供給時と同じく、300
〜600℃である。DCSの供給により、下地膜上のNH3とDCSとが表面反応して、
ウエハ200上にSiN膜が成膜される。成膜後、第3のバルブ243c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DCS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等の不活性ガスを処理炉202に供給すると、
更に残留するDCS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
。また第2のバルブ243bを開いてガス溜め247へのDCSの供給を開始する。
[Step 3]
In step 3, when the exhaust of the
43d is closed and exhaust is stopped. The third valve 243 on the downstream side of the second
Open c. As a result, the DCS stored in the
Seconds were set for a total of 6 seconds. The wafer temperature at this time is 300 as in the case of supplying NH 3.
~ 600 ° C. By supplying DCS, NH 3 and DCS on the base film react with each other on the surface,
A SiN film is formed on the
Further, the effect of removing the gas after contributing to the film formation of the remaining DCS from 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
ハ上に所定膜厚のSiN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 a SiN film having a predetermined thickness on the wafer.
ALD装置では、ガスは下地膜表面に吸着する。このガスの吸着量は、ガスの圧力、及
びガスの暴露時間に比例する。よって、希望する一定量のガスを、短時間で吸着させるた
めには、ガスの圧力を短時間で大きくする必要がある。この点で、本実施の形態では、第
4のバルブ243dを閉めたうえで、ガス溜め247内に溜めたDCSを瞬間的に供給し
ているので、処理炉202内のDCSの圧力を急激に上げることができ、希望する一定量
のガスを瞬間的に吸着させることができる。
In the ALD apparatus, the gas is adsorbed on the surface of the base film. The amount of gas adsorption is proportional to the gas pressure and the gas exposure time. Therefore, in order to adsorb a desired amount of gas in a short time, it is necessary to increase the gas pressure in a short time. In this respect, in the present embodiment, the DCS stored in the
また、本実施の形態では、ガス溜め247にDCSを溜めている間に、ALD法で必要
なステップであるNH3ガスをプラズマ励起することにより活性種として供給、及び処理
炉202の排気をしているので、DCSを溜めるための特別なステップを必要としない。
また、処理炉202内を排気してNH3ガスを除去しているからDCS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DCSは、ウエハ200に吸着し
ているNH3とのみ有効に反応させることができる。
Further, in the present embodiment, while DCS is stored in the
In addition, since the NH 3 gas is removed by evacuating the inside of the
次に本発明が適用される隔離室について図1をも使用してさらに詳細に説明する。
尚、図1において、図4、5と同様のものには同一符号を付し、詳細な説明を省略する
。
Next, the isolation chamber to which the present invention is applied will be described in more detail with reference to FIG.
In FIG. 1, the same components as those in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図1は、本発明における隔離室の一例としてバッファ室237を例に説明する。図4、
5にも示されるように、バッファ室237は、反応管203の内壁に沿って略四角柱の壁
面に囲まれた空間として形成されている。また、前記バッファ室237を形成する壁面に
は、前記バッファ室237内の雰囲気を処理室201内に供給するためのガス供給孔24
8aが複数個設けられているので、バッファ室237は処理室201と完全に隔離された
状態ではなく、バッファ室237内の空間と処理室201内の空間が一部連通した略隔離
の状態となっている。また、処理室201内に供給された処理ガスの流路を最適にし、基
板200に供給される処理ガスの流量・流速が最適になるようにした結果、前記ガス供給
孔248aは、略四角柱に形成されたバッファ室237の上下端から所定の距離を経た場
所から上下中央方向に設けられる。従って、この構成では、前記バッファ室237内に溜
まった液体は、前記ガス供給孔248aから排出するしかなく、バッファ室237の下部
(底部)に溜まった液体は容易に排出できない。
FIG. 1 illustrates a
As shown in FIG. 5, the
Since a plurality of 8a are provided, the
しかし、本発明においては図1に示すように、バッファ室237を構成する壁面の少な
くとも上端、又は下端の一方の角部に開口10を設けるので、前記バッファ室237内に
侵入した液体を容易にバッファ室237外に排出できる。前述のように、前記ガス供給孔
248aは、基板200に供給される処理ガスの流速・流量が最適になるように構成され
ているため、バッファ室237の角部に設けた開口10の大きさは、この最適な流量・流
速を壊さない大きさ(即ち、プロセスガスの流れに与える影響を最小限にする大きさ)で
、且つ、液体が容易に通過する大きさにする必要がある。例えば、本発明の実施例におい
ては、例えば、前記ガス供給孔248aの大きさが3mm×6.5mmで、33個のガス
供給孔248aが設けられたバッファ室の場合、開口10の大きさを4mm×4mmとし
て、開口10をバッファ室の上下端に2つずつ設ければ、ガス供給孔248aから流出す
る処理ガスの流量低下を約5%に抑えることができ、プロセスガスの流れに与える影響を
最小限にしつつ、前記バッファ室内の液体を容易に排出できる構成となる。
However, in the present invention, as shown in FIG. 1, since the
10 開口
200 ウエハ
201 処理室
203 反応管
207 ヒータ
217 ボート
219 シールキャップ
232a 第1のガス供給管
232b 第2のガス供給管
237 バッファ室
246 真空ポンプ
248a 第1のガス供給孔
248b 第2のガス供給孔
248c 第3のガス供給孔
249 ガス供給部
10
Claims (1)
前記反応管内に処理ガスを供給するための複数のガス供給孔を有し、且つ、所望の空間を
有した隔離室を、前記反応管に一体的に設けた基板処理装置であって、
前記隔離室の角部に前記反応管を洗浄する際に用いられる洗浄液を排出するための開口を
設けたこと
を特徴とする基板処理装置。
A reaction tube that forms a space for accommodating and processing the substrate;
A substrate processing apparatus having a plurality of gas supply holes for supplying a processing gas into the reaction tube, and an isolation chamber having a desired space integrally provided in the reaction tube,
A substrate processing apparatus, wherein an opening for discharging a cleaning liquid used for cleaning the reaction tube is provided at a corner of the isolation chamber.
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2004
- 2004-01-09 JP JP2004003944A patent/JP4936497B2/en not_active Expired - Lifetime
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