JP2006190789A - Substrate processing apparatus - Google Patents

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Hisashi Yoshida
久志 吉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable suppressing clogging of an exhaust pipe due to reaction by-products while saving resources and energy by eliminating a low temperature portion from an exhaust pipe of the secondary side of a vacuum pump, even if the piping length of the exhaust pipe is increased. <P>SOLUTION: A substrate processing apparatus has a processing chamber 201 for processing a wafer 200 as a substrate, gas supply ports 232A, 232B as a plurality of gas supply means for alternately supplying a reaction gas to the processing chamber 201, the vacuum pump 246 as an exhaust means for exhausting the gas in the processing chamber 201, a first exhaust pipe 231 provided between the primary side of the vacuum pump and the processing chamber 201, and a second exhaust pipe 234 provided on the secondary side of the vacuum pump 246. The second exhaust pipe 234 of the substrate processing apparatus is provided with a heated gas supply unit 221 as an inert gas supply means for supplying a high-temperature inert N<SB>2</SB>gas, so that the high-temperature inert N<SB>2</SB>gas may be supplied to the second exhaust pipe 234. The heated gas supply unit 221 is to supply a high-temperature inactive gas only when a recipe for supplying a reaction gas is executed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、処理室に反応ガスを交互に供給しつつ排気管より排気して基板を処理する基板処理装置に係り、特にその排気管内の反応副生成物の堆積を低減するための装置に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate by supplying a reaction gas to a processing chamber alternately while exhausting from an exhaust pipe, and more particularly to an apparatus for reducing deposition of reaction by-products in the exhaust pipe.

基板処理装置、例えば半導体製造装置を構成する処理炉では、半導体ウェハなどの基板に成膜する方法として、CVD(Chemical Vapor Deposition)法が広く採用されている。これはガス種Aとガス種Bとを同時に処理室に供給し、処理室内の基板に成膜を行うものである。処理室の残留ガスは、真空ポンプにより排気管を介して、除害装置などの排ガス処理装置に流している。
図7には、そのようなCVD装置を構成するCVD処理炉の一般的な排ガス系統図を示す。
In a processing furnace constituting a substrate processing apparatus, for example, a semiconductor manufacturing apparatus, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method is widely adopted as a method for forming a film on a substrate such as a semiconductor wafer. In this method, gas type A and gas type B are simultaneously supplied to the processing chamber, and film formation is performed on the substrate in the processing chamber. Residual gas in the treatment chamber is caused to flow to an exhaust gas treatment device such as a detoxification device through an exhaust pipe by a vacuum pump.
FIG. 7 shows a general exhaust gas system diagram of a CVD processing furnace constituting such a CVD apparatus.

図7において、シールキャップ5で気密にされた石英製の反応管2内に、ガス種A及びBを導入して基板を処理する。ガス種A及びBは、反応管2の下部に設けられたガス導入ポート6,7より、加熱された反応管2に導入される。反応管2内に導入されたガス種A及びBは、複数の基板上に供給され、基板上に成膜する。基板上に成膜をした後、残留ガスは、反応管2の下部に設けられた排気ポート8より排気管21、トラップ10、排気管22、真空ポンプ11、排気管23を経由して除害装置12に送られて処理される。   In FIG. 7, gas species A and B are introduced into a quartz reaction tube 2 hermetically sealed with a seal cap 5 to process the substrate. Gas species A and B are introduced into the heated reaction tube 2 through gas introduction ports 6 and 7 provided at the lower portion of the reaction tube 2. The gas species A and B introduced into the reaction tube 2 are supplied onto a plurality of substrates and formed on the substrates. After film formation on the substrate, the residual gas is removed from the exhaust port 8 provided at the bottom of the reaction tube 2 via the exhaust tube 21, trap 10, exhaust tube 22, vacuum pump 11, and exhaust tube 23. Sent to device 12 for processing.

このようなCVD処理炉の排ガス系内では、ガス種A、Bが反応して生成される反応副生成物は、トラップ10、例えば水冷トラップによって強制的に低温化させ固相に析出付着させて取り除く方法が一般的である。排気ポート8と水冷トラップ10とを連結する排気管21には反応副生成物が固相に析出しない温度に加熱できる配管加熱ヒータ9が装着されている。よって水冷トラップ10より下流側の排気管22、23等には反応副生成物の付着は無く、反応生成物による排気管22、23の詰まりか起こることは無い。なお、水冷トラップ10は定期的にメンテナンスを行う。   In such an exhaust gas system of a CVD processing furnace, reaction by-products generated by the reaction of gas species A and B are forcibly lowered by a trap 10, for example, a water-cooled trap, and are deposited on a solid phase. The method of removing is common. The exhaust pipe 21 connecting the exhaust port 8 and the water-cooled trap 10 is equipped with a pipe heater 9 capable of heating to a temperature at which reaction by-products do not precipitate on the solid phase. Therefore, no reaction by-products are attached to the exhaust pipes 22 and 23 on the downstream side of the water-cooled trap 10, and the exhaust pipes 22 and 23 are not clogged with the reaction products. The water-cooled trap 10 is regularly maintained.

ところで、近年、基板に成膜する方法として、ALD(Atomic Layer Deposition)という方式が採用され始めた。これは、ある成膜条件(温度、時間等)の下で、成膜に用いる2種(またはそれ以上)の導入ガスを交互に基板上に供給し、1原子層単位で吸着させ、表面反応のみを利用して成膜を行う手法である。図8に、そのようなALD装置を構成するALD処理炉の排ガス系統図を示す。   By the way, in recent years, a method called ALD (Atomic Layer Deposition) has begun to be adopted as a method for forming a film on a substrate. This is because, under certain film formation conditions (temperature, time, etc.), two (or more) introduced gases used for film formation are alternately supplied onto the substrate and adsorbed in units of one atomic layer, and surface reaction is performed. This is a method of forming a film by using only the film. FIG. 8 shows an exhaust gas system diagram of an ALD processing furnace constituting such an ALD apparatus.

この手法では、例えば反応ガス種Aをガス導入ポート6より、反応管2内部の複数枚の基板4上に供給し、基板4上に吸着させる。その後一旦、反応管2内部のガス種Aを排気する。続いてガス種Bをガス導入ポート7より供給して、基板4上に吸着したガス種Aと反応させて基板4上に成膜させる。成膜させた後、反応管2内部のガス種Bを排気する。このガスの切替えを供給を、繰り返し行うことによって、基板上に一原子層ずつ成膜する。   In this method, for example, the reactive gas species A is supplied from the gas introduction port 6 onto the plurality of substrates 4 inside the reaction tube 2 and adsorbed onto the substrates 4. Thereafter, the gas type A inside the reaction tube 2 is once exhausted. Subsequently, the gas species B is supplied from the gas introduction port 7 to react with the gas species A adsorbed on the substrate 4 to form a film on the substrate 4. After the film formation, the gas type B inside the reaction tube 2 is exhausted. By repeatedly supplying the gas, the atomic layers are formed on the substrate one by one.

ALD処理で用いるガスは、単独では成膜しないので、ALD処理炉の排ガス系内では、前述した図7のCVD処理炉の排ガス系内に設けた水冷トラップ10は必要がない。しかし、排気ポート8と真空ポンプ11との間の排気管24には、配管加熱ヒータ9を設ける必要がある。その理由は、ガス原料に液体有機原料を気化して用いる場合、真空ポンプ11の1次側(上流側)で有機原料が冷却されると再液化し、排気管内に滞留し、次に供給されるガスと接触し、排気管24内に反応副生成物が付着するおそれがある。したがって、これを防止するために、配管加熱ヒータ9を設ける必要がある。   Since the gas used in the ALD process does not form a film alone, the water-cooled trap 10 provided in the exhaust gas system of the CVD processing furnace shown in FIG. 7 is not necessary in the exhaust gas system of the ALD processing furnace. However, it is necessary to provide a pipe heater 9 in the exhaust pipe 24 between the exhaust port 8 and the vacuum pump 11. The reason is that when the liquid organic raw material is vaporized and used as the gas raw material, when the organic raw material is cooled on the primary side (upstream side) of the vacuum pump 11, it is liquefied again, stays in the exhaust pipe, and is then supplied. There is a possibility that reaction by-products adhere to the exhaust pipe 24. Therefore, in order to prevent this, it is necessary to provide the pipe heater 9.

ところで、図7又は図8の排ガス系統において、設備レイアウトによっては、真空ポンプ11と除害装置12との間の排気管が極めて長くなることがある。これは、多数の半導体製造装置の排ガスを、1台の除害装置12で共通に処理する場合、除害装置12に対して比較的近い距離に設置された半導体製造装置もあれば、比較的遠い距離に設置された半導体製造装置もでてくることによる。   By the way, in the exhaust gas system of FIG. 7 or FIG. 8, the exhaust pipe between the vacuum pump 11 and the abatement apparatus 12 may be very long depending on the equipment layout. This is because, when exhaust gas from a large number of semiconductor manufacturing apparatuses is commonly processed by a single abatement apparatus 12, there may be a semiconductor manufacturing apparatus installed at a relatively close distance to the abatement apparatus 12, This is because a semiconductor manufacturing apparatus installed at a long distance comes out.

排気管の配管長が長い場合でも、図7に示すCVD処理炉では、水冷トラップ10により、排気管22、23等には反応副生成物の付着は無いので問題はない。しかし、図8に示すALD処理炉では問題がある。ガス種Aとガス種Bは、真空ポンプ11の2次側(下流側)の排気管23にて反応するおそれがあるからである。真空ポンプ11の1次側の排気管24は、真空ポンプ11によってガスが抜き取られて圧力が低くなるので、ガスがほとんど存在しない。したがって、複数のガス種が反応することはない。しかし、真空ポンプ11の2次側の排気管23では、圧力が高く、抜き取られたガスが比較的ゆっくりと流れ、しかも配管長が長いと排気管23内に漂うため、相前後して抜き取られた複数のガス種のうち、前に抜き取ったガス種に、後に抜き取ったガス種が追い付いて、両者が反応してしまう。   Even when the length of the exhaust pipe is long, there is no problem in the CVD furnace shown in FIG. 7 because no reaction by-products are attached to the exhaust pipes 22 and 23 by the water-cooled trap 10. However, there is a problem in the ALD processing furnace shown in FIG. This is because the gas type A and the gas type B may react in the secondary (downstream) exhaust pipe 23 of the vacuum pump 11. In the exhaust pipe 24 on the primary side of the vacuum pump 11, the gas is extracted by the vacuum pump 11 and the pressure becomes low, so there is almost no gas. Therefore, a plurality of gas species do not react. However, in the exhaust pipe 23 on the secondary side of the vacuum pump 11, the pressure is high, the extracted gas flows relatively slowly, and if the pipe length is long, it drifts into the exhaust pipe 23, so that it is extracted before and after. Among the plurality of gas species, the gas species extracted earlier catch up with the gas species extracted later, and both react.

これを防止するために、排気管の全長にわたって加熱ヒータを設けることが望ましいのであるが、配管が長くなると、その全長に加熱ヒータを設けて加熱することは、経済的に高価となり難しく、結局、加熱ヒータを設けていない排気管23が存在することが避けられない。このため、加熱ヒータを設けていない排気管23内で、複数のガス種の反応が起こり、反応副生成物が冷却されて固化し、排気管壁に付着することになる。   In order to prevent this, it is desirable to provide a heater over the entire length of the exhaust pipe. However, when the pipe becomes long, it is difficult to economically and expensively provide a heater over the entire length, The presence of the exhaust pipe 23 without a heater is inevitable. For this reason, reaction of a plurality of gas species occurs in the exhaust pipe 23 not provided with the heater, and the reaction by-products are cooled and solidified, and adhere to the exhaust pipe wall.

上述したように、処理室に反応ガスを交互に供給しつつ排気して基板を処理する従来の基板処理装置においては、真空ポンプ11の2次側の排気管の配管長が長くなり、また配管長が長くなって低温部が生じると、排気管の途中で複数のガス種が反応し、さらに排気管の低温部で、反応したガスが固相に析出して反応副生成物が堆積し、排気管が詰まってしまうおそれがあった。排気管が詰まると、基板処理装置を停止して、排気管を洗浄する等のメンテナンスを頻繁に行う必要があった。
なお、真空ポンプ11と除害装置12との間にトラップを設け、反応したガスをトラップにより強制的に低温化させて固相に析出付着させて取り除くことも考えられる。しかし、真空ポンプ11の2次側は、処理装置が設置される工場側の排出装置による排出作用しか作用していないため、圧力が高くなり、トラップの上流側でガスが滞留してしまい、反応副生成物の堆積を助長してしまう虞がある。又、特に複数の反応ガスを交互に供給する方式では、複数の反応ガスを同時に供給する方式と異なり、いつでもどこでも反応するわけではないので、トラップによっては反応生成物を有効に取り除くことが困難である。
As described above, in the conventional substrate processing apparatus that exhausts while processing gas is alternately supplied to the processing chamber to process the substrate, the piping length of the secondary side exhaust pipe of the vacuum pump 11 becomes long, and the piping When the length becomes longer and a low temperature part occurs, a plurality of gas species react in the middle of the exhaust pipe, and further, in the low temperature part of the exhaust pipe, the reacted gas precipitates in the solid phase and deposits reaction byproducts, There was a risk of clogging the exhaust pipe. When the exhaust pipe is clogged, it is necessary to frequently perform maintenance such as stopping the substrate processing apparatus and cleaning the exhaust pipe.
It is also conceivable that a trap is provided between the vacuum pump 11 and the abatement apparatus 12, and the reacted gas is forcibly lowered in temperature by the trap and deposited and deposited on the solid phase. However, since the secondary side of the vacuum pump 11 is only operated by the discharging device on the factory side where the processing device is installed, the pressure becomes high and the gas stays on the upstream side of the trap. There is a risk of promoting the accumulation of by-products. In particular, the method of alternately supplying a plurality of reaction gases is different from the method of supplying a plurality of reaction gases at the same time, and does not react anytime and anywhere, so it is difficult to remove reaction products effectively depending on the trap. is there.

本発明の課題は、複数の反応ガスを交互に供給して基板を処理する装置において、上述した従来技術の問題点を解消して、排気手段の2次側の排気管の配管長が長くなっても、反応副生成物による排気管の詰まりを有効に抑制し、しかも省資源化、省エネルギー化が可能な基板処理装置を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art in an apparatus for processing a substrate by alternately supplying a plurality of reaction gases, and the length of the exhaust pipe on the secondary side of the exhaust means becomes longer. However, an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of effectively suppressing clogging of an exhaust pipe due to reaction by-products, and saving resources and energy.

本発明は、基板を処理する処理室と、前記処理室に複数の反応性ガスを交互に供給する複数の反応性ガス供給手段と、前記処理室を排気するための第1の排気管と、前記第1の排気管を介して前記処理室を排気する排気手段と、前記排気手段から排出されるガスを排気するための第2の排気管と、を有する基板処理装置であって、前記第2の排気管に高温の不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を設け、前記不活性ガス供給手段から、前記反応性ガスを供給するレシピを実行するときのみ高温の不活性ガスを供給するようにしたことを特徴とする基板処理装置である。   The present invention includes a processing chamber for processing a substrate, a plurality of reactive gas supply means for alternately supplying a plurality of reactive gases to the processing chamber, a first exhaust pipe for exhausting the processing chamber, A substrate processing apparatus comprising: exhaust means for exhausting the processing chamber through the first exhaust pipe; and a second exhaust pipe for exhausting gas exhausted from the exhaust means. An inert gas supply means for supplying a high temperature inert gas to the two exhaust pipes is provided, and the high temperature inert gas is supplied from the inert gas supply means only when a recipe for supplying the reactive gas is executed. The substrate processing apparatus is characterized by being configured as described above.

不活性ガス供給手段から第2の排気管に高温の不活性ガスが供給されると、第2の排気管から低温部が無くなる。したがって、第2の排気管内で複数の反応ガスが反応しても、反応ガスが固相に析出して第2の排気管に付着することがなくなり、反応副生成物による第2の排気管の詰まりを防止できる。
また、不活性ガス供給手段から、反応性ガスを供給するレシピを実行するときのみ高温の不活性ガスを供給するようにしたので、反応性ガスを供給するレシピを実行するとき以外のときも供給するものと比べて、不活性ガスの消費量及び不活性ガスを高温にするためのエネルギーを抑えることができる。
When the high temperature inert gas is supplied from the inert gas supply means to the second exhaust pipe, the low temperature portion disappears from the second exhaust pipe. Therefore, even if a plurality of reaction gases react in the second exhaust pipe, the reaction gas does not deposit on the solid phase and adhere to the second exhaust pipe, and the second exhaust pipe caused by reaction by-products Clogging can be prevented.
Further, since the inert gas supply means supplies the high-temperature inert gas only when executing the recipe for supplying the reactive gas, the supply is performed at times other than when executing the recipe for supplying the reactive gas. Compared with what to do, the consumption of an inert gas and the energy for making an inert gas high temperature can be suppressed.

ここで、本発明において、反応ガスを供給するレシピを実行するときとは、少なくとも第2の排気管内で反応副生成物が固相に析出するおそれのある期間であって、その期間に不活性ガスを高温にするために必要な加熱時間が加えられたものである。レシピを実行するとき以外の時間、例えば基板処理装置に電源を投入した状態のアイドル時間は含まない。また、高温とは、反応ガスにより生成される反応副生成物を気化させる温度である。   Here, in the present invention, when the recipe for supplying the reaction gas is executed, the reaction by-product is likely to be deposited in the solid phase in at least the second exhaust pipe, and is inactive during that period. The heating time necessary for raising the temperature of the gas is added. It does not include time other than when the recipe is executed, for example, idle time when the substrate processing apparatus is powered on. The high temperature is a temperature at which a reaction byproduct generated by the reaction gas is vaporized.

なお、本発明において、第2の排気管の複数箇所から高温の不活性ガスを供給することが好ましい。第2の排気管の複数箇所から高温の不活性ガスを供給すると、一箇所から供給する場合に比べて、反応ガスが有効に加熱されるので、反応副生成物による第2の排気管の詰まりを一層防止できる。この場合、不活性ガスの供給量が増加するので、不活性ガスの消費量及び不活性ガスを高温にするためのエネルギーの抑制効果が大きい。   In the present invention, it is preferable to supply a high-temperature inert gas from a plurality of locations of the second exhaust pipe. When the high temperature inert gas is supplied from a plurality of locations of the second exhaust pipe, the reaction gas is effectively heated as compared with the case where the high temperature inert gas is supplied from a single location. Can be further prevented. In this case, since the supply amount of the inert gas is increased, the consumption amount of the inert gas and the energy suppressing effect for increasing the temperature of the inert gas are large.

本発明によれば、複数の反応ガスを交互に供給して基板を処理する装置において、排気管の配管長が長くなっても、反応副生成物による排気管の詰まりを有効に抑制することができ、しかも省資源化、省エネルギー化を図ることができる。   According to the present invention, in an apparatus for processing a substrate by alternately supplying a plurality of reaction gases, it is possible to effectively suppress clogging of the exhaust pipe due to reaction by-products even when the length of the exhaust pipe is increased. In addition, resource saving and energy saving can be achieved.

本発明の基板処理装置の構成を図面を用いて説明する。尚、以下の説明では、基板処理装置として基板にALD処理を行なう縦型の装置(以下、単に処理装置という)に適用した場合について述べる。図3は、本発明に適用される処理装置の外観斜視図である。尚、この図は透視図として描かれている。また、図4は図3に示す処理装置の側面図である。   The structure of the substrate processing apparatus of this invention is demonstrated using drawing. In the following description, a case where the substrate processing apparatus is applied to a vertical apparatus (hereinafter simply referred to as a processing apparatus) that performs ALD processing on a substrate will be described. FIG. 3 is an external perspective view of a processing apparatus applied to the present invention. This figure is drawn as a perspective view. FIG. 4 is a side view of the processing apparatus shown in FIG.

本発明の処理装置は、シリコン等からなるウェハ(基板)200を収納したポッド(基板収納容器)100を、外部から筐体101内へ挿入するため、およびその逆に筐体101内から外部へ払出すためのI/Oステージ(保持具授受部材)105が筐体101の前面に付設され、筐体101内には挿入されたポッド100を保管するためのカセット棚(載置手段)109が敷設されている。また、ウェハ200の搬送エリアであり、後述のボート(基板保持手段)217のローディング、アンローディング空間となるN2パージ室(気密室)102が設けられている。ウェハ200に処理を行なうときのN2パージ室102の内部は、ウェハ200の自然酸化膜を防止するためにN2ガスなどの不活性ガスが充満されるように、N2パージ室102は密閉容器となっている。 The processing apparatus according to the present invention inserts a pod (substrate storage container) 100 containing a wafer (substrate) 200 made of silicon or the like into the housing 101 from the outside, and vice versa. An I / O stage (holder holding member) 105 for dispensing is attached to the front surface of the housing 101, and a cassette shelf (mounting means) 109 for storing the inserted pod 100 is provided in the housing 101. It is laid. Further, an N 2 purge chamber (airtight chamber) 102 serving as a loading / unloading space for a boat (substrate holding means) 217, which will be described later, is provided as a transfer area for the wafer 200. The N 2 purge chamber 102 is hermetically sealed so that the inside of the N 2 purge chamber 102 when processing the wafer 200 is filled with an inert gas such as N 2 gas in order to prevent a natural oxide film on the wafer 200. It is a container.

上述したポッド100としては、現在、FOUPというタイプが主流で使用されており、ポッド100の一側面に設けられた開口部を蓋体(図示せず)で塞ぐことで大気からウェハ200を隔離して搬送でき、蓋体を取り去る事でポッド100内へウェハ200を入出させることができる。このポッド100の蓋体を取り外し、ポッド内の雰囲気とN2パージ室102の雰囲気とを連通させるために、N2パージ室102の前面側には、ポッドオープナ(開閉手段)108が設けられている。ポッドオープナ108、カセット棚109、およびI/Oステージ105間のポッド100の搬送は、カセット移載機114によって行なわれる。このカセット移載機114によるポッド100の搬送空間には、筐体101に設けられたクリーンユニット(図示せず)によって清浄化した空気をフローさせるようにしている。 As the pod 100 described above, the FOUP type is currently used in the mainstream, and the opening provided on one side surface of the pod 100 is closed with a lid (not shown) to isolate the wafer 200 from the atmosphere. The wafer 200 can be moved into and out of the pod 100 by removing the lid. A pod opener (opening / closing means) 108 is provided on the front side of the N 2 purge chamber 102 so that the lid of the pod 100 is removed and the atmosphere in the pod communicates with the atmosphere of the N 2 purge chamber 102. Yes. The pod 100 is transferred between the pod opener 108, the cassette shelf 109, and the I / O stage 105 by a cassette transfer machine 114. Air that has been cleaned by a clean unit (not shown) provided in the casing 101 is caused to flow in the transport space of the pod 100 by the cassette transfer device 114.

2パージ室102の内部には、複数のウェハ200を多段に積載するボート217と、ウェハ200のノッチ(又はオリエンテーションフラット)の位置を任意の位置に合わせる基板位置合わせ装置106と、ポッドオープナ108上のポッド100と基板位置合わせ装置106とボート217との間でウェハ200の搬送を行なうウェハ移載機(搬送手段)112とが設けられている。また、N2パージ室102の上部にはウェハ200を処理するための処理炉202が設けられており、ボート217はボートエレベータ(昇降手段)115によって処理炉202へローディング、又は処理炉202からアンローディングすることができる。 Inside the N 2 purge chamber 102, a boat 217 for loading a plurality of wafers 200 in multiple stages, a substrate alignment device 106 for adjusting the position of the notch (or orientation flat) of the wafers 200 to an arbitrary position, and a pod opener 108 A wafer transfer machine (carrying means) 112 that carries the wafer 200 between the upper pod 100, the substrate alignment device 106, and the boat 217 is provided. Further, a processing furnace 202 for processing the wafer 200 is provided in the upper part of the N 2 purge chamber 102, and the boat 217 is loaded into the processing furnace 202 by the boat elevator (lifting means) 115 or unloaded from the processing furnace 202. Can be loaded.

次に、実施の形態の処理装置の動作について説明する。
先ず、AGV(自走型搬送車)やOHT(天井吊下式搬送装置)などにより筐体101の外部から搬送されてきたポッド100は、I/Oステージ105に載置される。I/Oステージ105に載置されたポッド100は、カセット移載機114によって、直接ポッドオープナ108上に搬送されるか、または、一旦カセット棚109にストックされた後にポッドオープナ108上に搬送される。ポッドオープナ108上に搬送されたポッド100は、ポッドオープナ108によってポッド100の蓋体を取り外され、ポッド100の内部雰囲気がN2パージ室102の雰囲気と連通される。
Next, the operation of the processing apparatus according to the embodiment will be described.
First, the pod 100 that has been transported from the outside of the housing 101 by an AGV (self-propelled transport vehicle) or an OHT (ceiling suspended transport device) is placed on the I / O stage 105. The pod 100 placed on the I / O stage 105 is directly transported onto the pod opener 108 by the cassette transfer device 114, or once stocked on the cassette shelf 109 and then transported onto the pod opener 108. The The pod 100 transferred to the pod opener 108 is removed from the pod 100 by the pod opener 108, and the internal atmosphere of the pod 100 is communicated with the atmosphere of the N 2 purge chamber 102.

次に、ウェハ搬送機112によって、N2パージ室102の雰囲気と連通した状態のポッド100内からウェハ200を取り出す。取り出されたウェハ200は、基板位置合わせ装置106によって任意の位置にノッチが定まる様に位置合わせが行なわれ、位置合わせ後、ボート217へチャージされる(ウェハチャージ)。 Next, the wafer 200 is taken out from the pod 100 in communication with the atmosphere of the N 2 purge chamber 102 by the wafer transfer device 112. The taken-out wafer 200 is aligned so that a notch is determined at an arbitrary position by the substrate alignment apparatus 106, and after alignment, is charged into the boat 217 (wafer charge).

ボート217へのウェハ200のチャージが完了したならば、処理室201の炉口シャッタ116を開けて、ボートエレベータ115によりウェハ200を搭載したボート217をローディングする(ボートアップ)。   When the charging of the wafer 200 to the boat 217 is completed, the furnace port shutter 116 of the processing chamber 201 is opened, and the boat 217 loaded with the wafer 200 is loaded by the boat elevator 115 (boat up).

ローディング後は、処理炉202にてウェハ200に任意の処理が実施され(プロセス)、処理後は上述の逆の手順で、ボートダウンし、ウェハディスチャージして、ウェハ200およびポッド100は筐体101の外部へ払出される。   After loading, arbitrary processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202 (process). After the processing, the wafer 200 and the pod 100 are housed in the casing 101 by boat down and wafer discharge in the reverse procedure described above. Paid out to the outside.

まず、本発明の実施の形態にて行った、ウェハ等の基板へのプロセス処理例としてALD法を用いた成膜処理について、簡単に説明する。   First, a film forming process using the ALD method as an example of a process performed on a substrate such as a wafer performed in the embodiment of the present invention 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. In this method, the film is adsorbed by using a surface reaction to form a film.

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法ではガス種AとしてDCS(SiH2Cl2、ジクロルシラン)と、ガス種BとしてNH3(アンモニア)とを用いて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, for example, in the case of forming a SiN (silicon nitride) film, the chemical reaction to be used uses DCS (SiH 2 Cl 2 , dichlorosilane) as the gas species A and NH 3 (ammonia) as the gas species B in the ALD method. High quality film formation is possible at a low temperature of 300 to 600 ° C. Further, the gas supply alternately supplies a plurality of types of reactive gases one by one. The film thickness control is controlled by the number of cycles of the reactive gas supply (for example, if the film forming speed is 1 kg / cycle, the process is performed 20 cycles when a 20 mm film is formed).

これを図5及び図6を用いて具体的に説明する。
図5は、本実施の形態にかかる処理装置を構成する縦型の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6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、基板であるウェハ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ェハ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に挿入されたウェハ200を所定の温度に加熱する。
This will be specifically described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a vertical processing furnace constituting the processing apparatus according to the present embodiment, showing the processing furnace part in a vertical cross section, and FIG. 6 is a vertical substrate processing according to the present embodiment. It is a schematic structure figure of a furnace, and shows a processing furnace part in a cross section. A reaction tube 203 is provided as a reaction vessel for processing the wafer 200 as a substrate inside a heater 207 as a heating means, and the lower end opening of the reaction tube 203 is an O-ring as an airtight member by a seal cap 219 as a lid. The process furnace 202 is formed by at least the heater 207, the reaction tube 203, and the seal cap 219. A boat 217 as a substrate holding means is erected on the seal cap 219 via a quartz cap 218, and the quartz cap 218 serves as a holding body for holding the boat. Then, the boat 217 is inserted into the processing furnace 202. On the boat 217, a plurality of wafers 200 to be batch-processed are stacked in a multi-stage in the tube axis direction in a horizontal posture. The heater 207 heats the wafer 200 inserted into the processing furnace 202 to a predetermined temperature.

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 processing furnace 202 is provided with two gas supply pipes 232a and 232b as supply pipes for supplying a plurality of types, here two types of gases. Here, from the first gas supply pipe 232a, a buffer chamber 237 formed in the processing furnace 202, which will be described later, is further passed through a first mass flow controller 241a that is a flow control means and a first valve 243a that is an on-off valve. Through the second gas supply pipe 232b, a second mass flow controller 241b serving as a flow rate control unit, a second valve 243b serving as an on-off valve, a gas reservoir 247, and an on-off valve are supplied. The reaction gas is supplied to the processing furnace 202 through a third valve 243c, which is the gas supply unit 249 described later.

処理炉202は、排気ポート231aにガスを排気する排気管であるガス排気管231が設けられる。このガス排気管231により第4のバルブ243d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。また、真空ポンプ246の二次側に第2の排気管234が設けられて、真空ポンプ246から排出されるガスを直接大気中へ、又は必要に応じて除害装置238を経て大気中へ排気するようになっている。   The processing furnace 202 is provided with a gas exhaust pipe 231 that is an exhaust pipe for exhausting gas to the exhaust port 231a. The gas exhaust pipe 231 is connected to a vacuum pump 246 which is an exhaust means via a fourth valve 243d, and is evacuated. The fourth valve 243d is an open / close valve that can open and close the valve to stop evacuation / evacuation of the processing furnace 202, and further adjust the valve opening to adjust the pressure. Also, a second exhaust pipe 234 is provided on the secondary side of the vacuum pump 246, and the gas discharged from the vacuum pump 246 is exhausted directly into the atmosphere or, if necessary, through the abatement device 238 into the atmosphere. It is supposed to be.

処理炉202を構成している反応管203の内壁とウェハ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ェハ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のウェハ200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 reaction tube 203 and the wafer 200 constituting the processing furnace 202 is a gas dispersion space along the loading direction of the wafer 200 on the inner wall above the lower part of the reaction tube 203. A buffer chamber 237 is provided, and a first gas supply hole 248 a that is a supply hole for supplying a gas is provided at the end of the wall adjacent to the wafer 200 in the buffer chamber 237. The first gas supply hole 248 a opens toward the center of the reaction tube 203. The first gas supply holes 248a 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ェハ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 buffer chamber 237 opposite to the end where the first gas supply hole 248 a is provided, a nozzle 233 is also disposed along the stacking direction of the wafer 200 from the lower part to the upper part of the reaction tube 203. Has been. The nozzle 233 is provided with a second gas supply hole 248b which is a supply hole for supplying a plurality of gases. When the differential pressure between the buffer chamber 237 and the processing furnace 202 is small, the second gas supply hole 248b may have the same opening area and the same opening pitch from the upstream side to the downstream side. When the pressure is large, the opening area is increased from the upstream side toward the downstream side, or the opening pitch is reduced.

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 gas supply holes 248b, but the flow rate is A gas of approximately the same amount is ejected. Then, the gas ejected from each of the second gas supply holes 248b is ejected into the buffer chamber 237 and once introduced, and the flow velocity difference of the gas is made uniform.

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 buffer chamber 237, the gas ejected from each second gas supply hole 248b is ejected from the first gas supply hole 248a to the processing furnace 202 after the particle velocity of each gas is reduced in the buffer chamber 237. During this time, the gas ejected from each of the second gas supply holes 248b could be a gas having a uniform flow rate and flow velocity when ejected from each of the first gas supply holes 248a.

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269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, in the buffer chamber 237, the first rod-shaped electrode 269 that is a first electrode having an elongated structure and the second rod-shaped electrode 270 that is a second electrode are electrodes that are protective tubes that protect the electrode from the top to the bottom. One of the first rod-shaped electrode 269 and the second rod-shaped electrode 270 is connected to a high-frequency power source 273 via a matching device 272, and the other is grounded as a reference potential. It is connected to the. As a result, plasma is generated in the plasma generation region 224 between the first rod-shaped electrode 269 and the second rod-shaped electrode 270.

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 electrode protection tube 275 has a structure in which the first rod-shaped electrode 269 and the second rod-shaped electrode 270 can be inserted into the buffer chamber 237 while being isolated from the atmosphere of the buffer chamber 237. Here, if the inside of the electrode protection tube 275 has the same atmosphere as the outside air (atmosphere), the first rod-shaped electrode 269 and the second rod-shaped electrode 270 inserted into the electrode protection tube 275 are oxidized by the heating of the heater 207. Will be. Therefore, the inside of the electrode protection tube 275 is filled or purged with an inert gas such as nitrogen to keep the oxygen concentration sufficiently low to prevent oxidation of the first rod-shaped electrode 269 or the second rod-shaped electrode 270. A gas purge mechanism is provided.

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ェハ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 gas supply unit 249 is provided on the inner wall of the reaction tube 203 that is rotated about 120 ° from the position of the first gas supply hole 248a. The gas supply unit 249 is a supply unit that shares the gas supply species with the buffer chamber 237 when a plurality of types of gases are alternately supplied to the wafer 200 one by one in film formation by the ALD method.

このガス供給部249もバッファ室237と同様にウェ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 buffer chamber 237, the gas supply unit 249 also has third gas supply holes 248c which are supply holes for supplying gas at the same pitch at positions adjacent to the wafer, and a second gas supply pipe 232b is provided at the lower part. It is connected.

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 buffer chamber 237 and the processing furnace 202 is small, the third gas supply hole 248c may have the same opening area and the same opening pitch from the upstream side to the downstream side. If it is large, it is preferable to increase the opening area or reduce the opening pitch from the upstream side toward the downstream side.

反応管203内の中央部には複数枚のウェハ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217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 boat 217 for loading a plurality of wafers 200 in multiple stages at the same interval is provided at the center of the reaction tube 203. This boat 217 can enter and exit the reaction tube 203 by a boat elevator mechanism (not shown). It has become. Further, in order to improve the uniformity of processing, a boat rotation mechanism 267 that is a rotation means for rotating the boat 217 is provided. By rotating the boat rotation mechanism 267, the boat 217 held by the quartz cap 218 is removed. It is designed to rotate.

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、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、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 controller 121, which is a control means, includes first and second mass flow controllers 241a and 241b, first to fourth valves 243a, 243b, 243c, and 243d, a heater 207, a vacuum pump 246, a boat rotation mechanism 267, and are omitted in the drawing. Connected to the boat lifting mechanism, the high frequency power supply 273, and the matching unit 272, the flow rate adjustment of the first and second mass flow controllers 241a, 241b, the opening / closing operation of the first to third valves 243a, 243b, 243c, 4 valve 243d open / close and pressure adjustment operation, heater 207 temperature adjustment, vacuum pump 246 start / stop, boat rotation mechanism 267 rotation speed adjustment, boat elevating mechanism elevating operation control, high frequency power supply 273 power supply control, alignment Impedance control is performed by the device 272.

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ェハ200をボート217にチャージし、ボート217をアップして処理炉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, the wafer 200 to be deposited is charged into the boat 217, and the boat 217 is up and loaded into the processing furnace 202. After carrying in, the following three steps are sequentially executed.

[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DCS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241a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10〜100Pa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1000〜10000sccm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ェハ200を晒す時間は2〜120秒間である。このときのヒータ207温度はウェハが300〜600℃になるよう設定してある。NH3は反応温度が高いため、上記ウェ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、このためウェ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 DCS gas that does not require plasma excitation are caused to flow in parallel. First, the first valve 243a provided in the first gas supply pipe 232a and the fourth valve 243d provided in the gas exhaust pipe 231 are both opened, and the first mass flow controller 241a is operated from the first gas supply pipe 232a. The NH 3 gas whose flow rate has been adjusted is jetted from the second gas supply hole 248 b of the nozzle 233 to the buffer chamber 237, and the high frequency power supply 273 is passed through the matching unit 272 between the first rod-shaped electrode 269 and the second rod-shaped electrode 270. Then, high frequency power is applied to excite plasma of NH 3, and exhausted from the gas exhaust pipe 231 while being supplied to the processing furnace 202 as active species. When flowing NH 3 gas as an active species by plasma excitation, the pressure in the processing furnace 202 is set to 10 to 100 Pa by appropriately adjusting the fourth valve 243d. The supply flow rate of NH 3 controlled by the first mass flow controller 241a is 1000 to 10000 sccm. The time for exposing the wafer 200 to the active species obtained by plasma excitation of NH 3 is 2 to 120 seconds. At this time, the temperature of the heater 207 is set to be 300 to 600 ° C. for the wafer. Since NH 3 has a high reaction temperature, it does not react at the above-mentioned wafer temperature. Therefore, it is made to flow as an active species by plasma excitation. Therefore, the wafer temperature can be kept in a set low temperature range.

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はウェハ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 second valve 243b on the upstream side of the second gas supply pipe 232b is opened, the third valve 243c on the downstream side is closed, and the DCS Also let it flow. As a result, DCS is stored in a gas reservoir 247 provided between the second and third valves 243b and 243c. At this time, the gas flowing in the processing furnace 202 is an active species obtained by plasma exciting NH 3 , and DCS does not exist.
Therefore, NH 3 does not cause a gas phase reaction, NH 3 became excited active species by the plasma reacts base film and the surface of the wafer 200.

[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20000Pa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1.5×10-33/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は処理室容積の1/1000〜3/1000倍とすることが好ましい。
[Step 2]
In Step 2, the first valve 243a of the first gas supply pipe 232a is closed to stop the supply of NH 3 , but the supply to the gas reservoir 247 is continued. When a predetermined pressure and a predetermined amount of DCS accumulate in the gas reservoir 247, the second valve 243b on the upstream side is also closed, and the DCS is confined in the gas reservoir 247. Further, the fourth valve 243 d of the gas exhaust pipe 231 is kept open, and the processing furnace 202 is exhausted to 20 Pa or less by the vacuum pump 246, and residual NH 3 is removed from the processing furnace 202. At this time, if an inert gas such as N 2 is supplied to the processing furnace 202, the effect of eliminating residual NH 3 is further enhanced. DCS is stored in the gas reservoir 247 so that the pressure is 20000 Pa or more. Further, the apparatus is configured such that the conductance between the gas reservoir 247 and the processing furnace 202 is 1.5 × 10 −3 m 3 / s or more. Considering the ratio between the volume of the reaction tube 203 and the volume of the necessary gas reservoir 247 for this, in the case of the reaction tube 203 volume of 100 l (liter), it is preferably 100 to 300 cc. The reservoir 247 is preferably 1/1000 to 3/1000 times the volume of the processing chamber.

[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243d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243c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。このときのウェハ温度は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、ウェハ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 exhaust of the processing furnace 202 is completed, the fourth valve 243d of the gas exhaust pipe 231 is closed to stop the exhaust. The third valve 243c on the downstream side of the second gas supply pipe 232b is opened. As a result, the DCS stored in the gas reservoir 247 is supplied to the processing furnace 202 at once. At this time, since the fourth valve 243d of the gas exhaust pipe 231 is closed, the pressure in the processing furnace 202 is rapidly increased to about 931 Pa (7 Torr). The time for supplying DCS was set to 2 to 4 seconds, and then the time for exposure to the increased pressure atmosphere was set to 2 to 4 seconds, for a total of 6 seconds. The wafer temperature at this time is 300 to 600 ° C. as in the case of supplying NH 3 . By supplying DCS, NH 3 and DCS on the base film react with each other to form a SiN film on the wafer 200. After the film formation, the third valve 243c is closed, the fourth valve 243d is opened, and the processing furnace 202 is evacuated to remove the gas after contributing to the film formation of the remaining DCS. At this time, if an inert gas such as N 2 is supplied to the processing furnace 202, the effect of removing the remaining gas after contributing to the film formation of DCS from the processing furnace 202 is enhanced. Also, the second valve 243b is opened to start supplying DCS to the gas reservoir 247.

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ェハ上に所定膜厚の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 gas reservoir 247 is instantaneously supplied after the fourth valve 243d is closed, so the DCS pressure in the processing furnace 202 is rapidly increased. The desired amount of gas can be instantaneously adsorbed.

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、両者はウェハ200に向かう途中で反応しない。供給されたDCSは、ウェハ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 gas reservoir 247, NH 3 gas, which is a necessary step in the ALD method, is excited as plasma to be supplied as active species and the processing furnace 202 is exhausted. As a result, no special steps are required to store the DCS.
Further, since the inside of the processing furnace 202 is exhausted to remove the NH 3 gas, DCS is flowed, so that they do not react on the way to the wafer 200. The supplied DCS can be effectively reacted only with NH 3 adsorbed on the wafer 200.

ウェハ200への成膜終了後は、ボート217をダウンして処理炉202から搬出し、ボート217からウェハをディスチャージする。   After film formation on the wafer 200 is completed, the boat 217 is lowered and carried out of the processing furnace 202, and the wafer is discharged from the boat 217.

ところで、前述したように、処理室に反応ガス種A、Bを交互に供給しつつ排気してウェハを処理するALD処理炉においては、前述したように、真空ポンプ246の2次側の排気管234内では、複数のガス種が反応して、排気管234の低温部で、固相に析出して、反応副生成物が堆積し、この反応副生成物によって排気配管が詰まってしまうおそれがある。このため、処理装置を停止して排気管を洗浄する等のメンテナンスを頻繁に行う必要があった。この傾向は、特に真空ポンプ246の2次側の排気管234が長くなると、顕著であった。   By the way, as described above, in the ALD processing furnace for processing the wafer by supplying the reaction gas species A and B to the processing chamber alternately, as described above, the secondary side exhaust pipe of the vacuum pump 246 is used. In 234, a plurality of gas species react, and precipitate in the solid phase at the low temperature portion of the exhaust pipe 234, depositing reaction by-products, which may cause clogging of the exhaust piping. is there. For this reason, it has been necessary to frequently perform maintenance such as stopping the processing apparatus and cleaning the exhaust pipe. This tendency was conspicuous especially when the exhaust pipe 234 on the secondary side of the vacuum pump 246 is long.

そこで、本実施の形態では、これを回避するために、真空ポンプ246の2次側に設けた排気管234に、高温の不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を設け、排気管234内に高温の不活性ガスを供給して、排気管234内部で反応副生成物が形成されないようにした。以下、これを詳細に説明する。   Therefore, in this embodiment, in order to avoid this, the exhaust pipe 234 provided on the secondary side of the vacuum pump 246 is provided with an inert gas supply means for supplying a high-temperature inert gas, A hot inert gas was supplied to prevent the formation of reaction by-products in the exhaust pipe 234. This will be described in detail below.

図1に実施の形態によるガス排気系統を備えたALD処理炉の概略図を示す。
ALD処理炉は、ウェハ200を処理する処理室201を内部に形成する反応管203と、反応管203の外周に設けられウェハ200を加熱するヒータ207とを備える。また、処理室201に反応ガス種A、Bを交互に供給する複数の反応ガス供給手段としてのガス供給ポート232A、232Bと、処理室201を排気するための排気ポート231a、排気ポート231aに接続された第1の排気管231と、第1の排気管231を介して処理室201を排気する排気手段としての真空ポンプ246と、真空ポンプ246の2次側から排出されるガスを排気するための第2の排気管234と、第2の排気管234を介して排気ガスの有害成分を取り除く除害装置238とを備える。
FIG. 1 shows a schematic diagram of an ALD processing furnace equipped with a gas exhaust system according to an embodiment.
The ALD processing furnace includes a reaction tube 203 that forms a processing chamber 201 for processing the wafer 200 therein, and a heater 207 that is provided on the outer periphery of the reaction tube 203 and heats the wafer 200. Also connected to the gas supply ports 232A and 232B as a plurality of reaction gas supply means for alternately supplying the reaction gas species A and B to the processing chamber 201, and the exhaust ports 231a and 231a for exhausting the processing chamber 201 The exhausted first exhaust pipe 231, the vacuum pump 246 as exhaust means for exhausting the processing chamber 201 through the first exhaust pipe 231, and the gas exhausted from the secondary side of the vacuum pump 246. The second exhaust pipe 234 and a detoxification device 238 for removing harmful components of the exhaust gas through the second exhaust pipe 234 are provided.

真空ポンプ246の1次側の第1の排気管231には配管加熱ヒータ236が装着されている。具体的には、排気ポート231aと真空ポンプ246との間には圧力制御用のバルブ243dが設けてあり、配管加熱ヒータ236は、排気ポート231aから圧力制御用バルブ243dまでの配管を加熱するようになっている。   A pipe heater 236 is attached to the first exhaust pipe 231 on the primary side of the vacuum pump 246. Specifically, a pressure control valve 243d is provided between the exhaust port 231a and the vacuum pump 246, and the pipe heater 236 heats the pipe from the exhaust port 231a to the pressure control valve 243d. It has become.

また、真空ポンプ246の2次側の第2の排気管234に高温の不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段としての加熱ガス供給ユニット221を設け、加熱した不活性ガスを第2の排気管234に供給して、第2の排気管234内部に反応副生成物が析出しないようにしている。加熱ガス供給ユニット221は、真空ポンプ246の近傍の第2の排気管234に接続して、加熱された不活性ガス、例えばN2ガスを真空ポンプ246の近傍の1ヵ所より第2の排気管234内に供給するようなっている。N2ガスを真空ポンプ246の近傍の1ヵ所より供給するのは、最も簡便で加熱効率がよいからである。また、加熱ガス供給ユニット221は、基板処理装置の交流電源(図示せず)を投入すると、加熱ガス供給ユニット221から、高温に加熱されたN2ガスが第2の排気管234に流れるようになっている。 A heated gas supply unit 221 is provided as an inert gas supply means for supplying a high-temperature inert gas to the second exhaust pipe 234 on the secondary side of the vacuum pump 246, and the heated inert gas is exhausted to the second exhaust. It is supplied to the pipe 234 so that reaction by-products do not precipitate inside the second exhaust pipe 234. The heated gas supply unit 221 is connected to the second exhaust pipe 234 in the vicinity of the vacuum pump 246, and the heated inert gas, for example, N 2 gas is supplied to the second exhaust pipe from one place in the vicinity of the vacuum pump 246. 234 is supplied. The N 2 gas is supplied from one place near the vacuum pump 246 because it is the simplest and has the highest heating efficiency. Further, the heating gas supply unit 221 is configured such that when an AC power source (not shown) of the substrate processing apparatus is turned on, N 2 gas heated to a high temperature flows from the heating gas supply unit 221 to the second exhaust pipe 234. It has become.

ここで、ALD成膜条件例として、原料ガス種が、DCS,NH3であり、成膜温度300〜600℃の場合、加熱ガス供給ユニット221から真空ポンプ246の2次側(下流側)の第2の排気管234に流す高温のN2ガスの温度は、例えば約150〜160℃である。 Here, as an example of ALD film formation conditions, when the source gas type is DCS, NH 3 and the film formation temperature is 300 to 600 ° C., the heating gas supply unit 221 to the secondary side (downstream side) of the vacuum pump 246 is used. The temperature of the high-temperature N 2 gas flowing through the second exhaust pipe 234 is, for example, about 150 to 160 ° C.

上記実施の形態によれば、次のような効果がある。
(1)反応副生成物による第2の排気管の詰まりを有効に抑制することができる
ALD法によるウェハ処理方法では、真空ポンプ246の1次側に設けた第1の排気管231内は、真空ポンプ246の排出作用により、比較的圧力が低い状態となり、各反応ガスが滞留することはないので、複数の反応ガスの混合による反応が生じない。しかし、真空ポンプ246の2次側に設けた第2の排気管234内は、基板処理装置が設置される工場側の排気手段による排気作用しか作用しないため、比較的圧力が高くなり、複数の反応ガスを交互に排気するとはいえ、排気配管長が長くなると、反応ガスA、Bの反応が起きる。また、第2の排気管234の排気配管長が長くなって低温部が存在すると、反応した反応ガスが冷却されて、第2の排気管234に反応副生成物が付着するおそれがある。このように、第2の排気管234の配管が長くなると、低温部にて複数のガスが反応して生成された反応副生成物が固相に堆積して、配管内部に析出する。そして、固相に堆積する反応副生成物によって第2の排気管234内部は加速的に閉塞され、真空ポンプ246の排圧エラーを引き起こし、メンテナンスをしなければならない状況が発生する。
しかし、上述したように、実施の形態によれば、加熱ガス供給ユニット221を設け、加熱された不活性ガスを真空ポンプ246の2次側の第2の排気管234に供給するようにしたので、第2の排気管234内に低温部が生じないようになる。したがって、第2の排気管234の排気配管長が長くなっても、低温部が生じないので、ALD処理炉であっても、第2の排気管234に反応副生成物が付着するおそれがなくなり、反応副生成物による第2の排気管234の詰まりを有効に抑制することができる。
According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The clogging of the second exhaust pipe due to reaction by-products can be effectively suppressed. In the wafer processing method by the ALD method, the inside of the first exhaust pipe 231 provided on the primary side of the vacuum pump 246 is Due to the discharging action of the vacuum pump 246, the pressure is relatively low and each reaction gas does not stay, so that no reaction is caused by mixing a plurality of reaction gases. However, in the second exhaust pipe 234 provided on the secondary side of the vacuum pump 246, only the exhaust action by the factory-side exhaust means in which the substrate processing apparatus is installed acts, so the pressure becomes relatively high, and a plurality of Although the reaction gas is alternately exhausted, the reaction of the reaction gases A and B occurs when the exhaust pipe length becomes longer. In addition, when the exhaust pipe length of the second exhaust pipe 234 becomes long and a low temperature portion exists, the reacted reaction gas is cooled, and reaction byproducts may adhere to the second exhaust pipe 234. Thus, when the piping of the second exhaust pipe 234 becomes long, reaction by-products generated by the reaction of a plurality of gases in the low temperature portion are deposited on the solid phase and deposited inside the piping. And the inside of the 2nd exhaust pipe 234 is obstruct | occluded at an accelerated speed by the reaction by-product deposited on a solid phase, the exhaust pressure error of the vacuum pump 246 will be caused, and the situation which must be maintained will generate | occur | produce.
However, as described above, according to the embodiment, the heated gas supply unit 221 is provided so that the heated inert gas is supplied to the second exhaust pipe 234 on the secondary side of the vacuum pump 246. Thus, no low temperature portion is generated in the second exhaust pipe 234. Therefore, even if the length of the exhaust pipe of the second exhaust pipe 234 is increased, a low temperature portion does not occur, so that there is no possibility that reaction by-products adhere to the second exhaust pipe 234 even in an ALD processing furnace. The clogging of the second exhaust pipe 234 due to reaction byproducts can be effectively suppressed.

(2)真空ポンプの排気能力が低下しない。
不活性ガスを、真空ポンプ246の1次側に設けた第1の排気管231に供給すると、真空ポンプ246の排気能力が低下し、処理室内の速やかな排気ができず、速やかな排気を必要とするALD方式の基板処理では、スループットが著しく低下するので、好ましくない。また、本来、ALD処理で用いる反応ガスは、単独では成膜しないので、反応ガスが単独で存在する真空ポンプ246の1次側の第1の排気管231には、加熱した不活性ガスN2を供給する必要はない。
この点で、実施の形態では、真空ポンプ246の1次側の第1の排気管231には不活性ガスを供給せず、真空ポンプ246の2次側に設けた第2の排気管234に不活性ガスを供給しているので、真空ポンプ246の排気能力が低下しない。
(2) The exhaust capacity of the vacuum pump does not decrease.
If an inert gas is supplied to the first exhaust pipe 231 provided on the primary side of the vacuum pump 246, the exhaust capacity of the vacuum pump 246 is reduced, and the process chamber cannot be exhausted quickly, and prompt exhaust is required. In the ALD substrate processing, the throughput is remarkably lowered, which is not preferable. In addition, since the reaction gas used in the ALD process is not originally formed alone, the heated inert gas N 2 is provided in the first exhaust pipe 231 on the primary side of the vacuum pump 246 where the reaction gas exists alone. There is no need to supply.
In this regard, in the embodiment, the inert gas is not supplied to the first exhaust pipe 231 on the primary side of the vacuum pump 246, and the second exhaust pipe 234 provided on the secondary side of the vacuum pump 246 is not supplied. Since the inert gas is supplied, the exhaust capability of the vacuum pump 246 does not decrease.

(3)不活性ガス資源の有効利用がはかれる。
真空ポンプ246の上流側に高温の不活性ガスN2を供給し、排気される反応ガスの温度上昇を図ろうとするならば、真空ポンプ246の上流側は圧力が低いので、熱伝導が悪く、それゆえ多量のN2を供給する必要がある。多量の不活性ガスN2を真空ポンプ246の上流側に供給すれば、上述のように真空ポンプ246の排気能力が低下する。この点でも、実施の形態では、比較的圧力の高く、排気ガスへの熱伝導度が高い、真空ポンプ246の2次側に高温の不活性ガスN2を供給するので、比較的少量の不活性ガスN2を供給すれば足り、不活性ガス資源の有効利用がはかれる。
(3) Effective use of inert gas resources is planned.
If high-temperature inert gas N 2 is supplied to the upstream side of the vacuum pump 246 to increase the temperature of the exhausted reaction gas, the pressure is low on the upstream side of the vacuum pump 246, so heat conduction is poor, Therefore, it is necessary to supply a large amount of N 2 . If a large amount of inert gas N 2 is supplied to the upstream side of the vacuum pump 246, the exhaust capability of the vacuum pump 246 is reduced as described above. In this respect as well, in the embodiment, the high-temperature inert gas N 2 is supplied to the secondary side of the vacuum pump 246, which has a relatively high pressure and a high thermal conductivity to the exhaust gas. It is sufficient to supply the active gas N 2, and the inert gas resource can be effectively used.

ところで、基板処理装置に交流電源を投入すると、加熱ガス供給ユニット221から、高温に加熱されたN2ガスが第2の排気管に流れるようにして、N2ガスを常時供給するようにすると、制御が容易であり、既存のソフトをそのまま利用できるのであるが、上述した(3)の資源の有効利用にもかかわらず、必要以上のN2ガスが消費され、しかもN2ガスを高温に熱するための電力が必要以上に消費されることになると考えられる。そこで、反応性ガスを供給するレシピを実行するときのみ、高温の不活性ガスN2を供給するようにすれば、そのような問題を解決できる。 By the way, when AC power is supplied to the substrate processing apparatus, the N 2 gas heated to a high temperature flows from the heating gas supply unit 221 to the second exhaust pipe so that the N 2 gas is constantly supplied. Although control is easy and existing software can be used as it is, more than necessary N 2 gas is consumed in spite of the effective use of the resource (3) described above, and the N 2 gas is heated to a high temperature. It is thought that the electric power for doing so will be consumed more than necessary. Therefore, such a problem can be solved if the high temperature inert gas N 2 is supplied only when the recipe for supplying the reactive gas is executed.

図2は、そのような加熱ガス供給ユニット221を実現するための具体的な構成図である。加熱ガス供給ユニット221は、熱排気口301を設けたハウジング300を備える。このハウジング300には、基板処理装置の電源となるAC電源に接続されるAC電源端子302、N2ガスが供給されるN2ガス供給口303、N2ガスが排出されるN2ガス排出口304、及び基板処理装置103内の作動ユニット120と外部接続される駆動コイル回路端子305a、305bが設けられる。 FIG. 2 is a specific configuration diagram for realizing such a heated gas supply unit 221. The heated gas supply unit 221 includes a housing 300 provided with a thermal exhaust port 301. The housing 300, N 2 gas outlet AC power terminal 302, N 2 gas supply port 303 that N 2 gas is supplied, N 2 gas is connected to an AC power source as the power supply of the substrate processing apparatus is discharged 304, and drive coil circuit terminals 305a and 305b externally connected to the operation unit 120 in the substrate processing apparatus 103 are provided.

また、ハウジング300内には、N2ガス供給口303とN2ガス排出口304とを結ぶN2ガスライン310が設けられる。このN2ガスライン310には、その供給口303から排出口304に向かって順次、手動バルブHV、圧力を調整するレギュレータMP1、エアバルブAV1、及び熱交換器HTが設けられる。 In the housing 300, an N 2 gas line 310 connecting the N 2 gas supply port 303 and the N 2 gas discharge port 304 is provided. The N 2 gas line 310 is provided with a manual valve HV, a regulator MP1 for adjusting the pressure, an air valve AV1, and a heat exchanger HT in order from the supply port 303 to the discharge port 304.

上記エアバルブAV1は、空気またはN2ガスで作動する。ここでは、電磁弁EVの開閉制御により、エアバルブAV1に対してN2ガスを供給することによって作動させる。このN2ガスはN2ガスライン310を流れるガスの一部を利用する。すなわち、N2ガスライン310の手動バルブHVとレギュレータMP1との間に分岐ライン311を接続し、この分岐ライン311からレギュレータMP2を介して取り出すようになっている。 The air valve AV1 operates with air or N 2 gas. Here, the operation is performed by supplying N 2 gas to the air valve AV1 by opening / closing control of the electromagnetic valve EV. This N 2 gas uses a part of the gas flowing through the N 2 gas line 310. That is, a branch line 311 is connected between the manual valve HV of the N 2 gas line 310 and the regulator MP1, and the branch line 311 is taken out via the regulator MP2.

上記熱交換器HTは、N2加熱用のランプLPから受ける熱をN2ガスに熱交換してN2ガスを加熱するようになっている。ランプLPは、温度センサTCに基づく温度調節計CTRからの出力値に応じた電力を電力調整器SSRから供給されて、熱交換器HTを介してN2ガスが設定温度となるように制御される。
上記AC電源端子302は、リレー接点AAを介して電力調整器SSRに接続される。また、AC電源のACをDCに変換してDC電圧、例えば24Vを出力するDC電源308に接続され、このDC電源308から出力されるDC電圧ははリレー接点ABを介して上記電磁弁EVに接続される。
The heat exchanger HT is adapted to heat the N 2 gas heat received from the lamp LP of N 2 for heating by heat exchange in N 2 gas. The lamp LP is controlled so that the power corresponding to the output value from the temperature controller CTR based on the temperature sensor TC is supplied from the power regulator SSR and the N 2 gas becomes the set temperature via the heat exchanger HT. The
The AC power terminal 302 is connected to the power regulator SSR via the relay contact AA. In addition, the AC power of the AC power source is converted to DC and connected to a DC power source 308 that outputs a DC voltage, for example, 24V, and the DC voltage output from the DC power source 308 is supplied to the solenoid valve EV via a relay contact AB. Connected.

駆動コイル回路端子305a、305bに内部接続される駆動コイルユニット306は、ランプオン/オフ制御用のリレー接点AAを駆動するリレー巻線AAと、電磁弁(AV1駆動用)制御用のリレー接点ABを駆動するリレー巻線ABとの並列回路から構成される。リレー巻線AAに電流が流れると、リレー接点AAが閉じて、電力調整器SSRに電流が流れ、ランプLPが点灯して、熱交換器HTが作動する。これにより、熱交換器HT内を流れるN2ガスは所定温度(約150〜160℃)に加熱される。リレー巻線AAと同時にリレー巻線ABに電流が流れると、リレー接点ABが閉じて、電磁弁EVにDC電圧が印加されて電磁弁EVが開き、作動用のN2ガスが分岐ライン311を介してエアバルブAV1に供給されて、エアバルブAV1を開く。これによりN2ガスライン310にN2ガスが流れ、高温のN2ガスがN2ガス排出口304から排出される。 A drive coil unit 306 internally connected to the drive coil circuit terminals 305a and 305b includes a relay winding AA for driving a relay contact AA for lamp on / off control and a relay contact AB for controlling a solenoid valve (for driving AV1). It consists of a parallel circuit with a relay winding AB to be driven. When a current flows through the relay winding AA, the relay contact AA is closed, a current flows through the power regulator SSR, the lamp LP is turned on, and the heat exchanger HT is activated. Thereby, the N 2 gas flowing in the heat exchanger HT is heated to a predetermined temperature (about 150 to 160 ° C.). When a current flows through the relay winding AB simultaneously with the relay winding AA, the relay contact AB is closed, a DC voltage is applied to the electromagnetic valve EV, the electromagnetic valve EV is opened, and the N 2 gas for operation passes through the branch line 311. Is supplied to the air valve AV1, and the air valve AV1 is opened. Thus N 2 gas flows into N 2 gas line 310, the high temperature of the N 2 gas is discharged from the N 2 gas exhaust port 304.

上述した加熱ガス供給ユニット221は、基板処理装置103内に設けた作動ユニット120により作動する。作動ユニット120は、直流電源(+24V)とリレー接点XXとを備える。この作動ユニット120は、加熱ガス供給ユニット221内の駆動コイルユニット306と接続されて、駆動コイルAA及びABの並列回路にリレー接点XXを介して直流電源(+24V)が印加される作動回路を構成する。   The heating gas supply unit 221 described above is operated by an operation unit 120 provided in the substrate processing apparatus 103. The operation unit 120 includes a DC power supply (+ 24V) and a relay contact XX. This operation unit 120 is connected to the drive coil unit 306 in the heating gas supply unit 221 and constitutes an operation circuit in which DC power (+ 24V) is applied to the parallel circuit of the drive coils AA and AB via the relay contact XX. To do.

基板処理装置103側では、メインコントローラ(図示せず)によりあらかじめ組み込まれた各種プロセスレシピを順を追って基板処理装置を動作させるようになっている。この各プロセスレシピごとに、作動ユニット120のリレー接点XXをオン/オフさせるような出力信号を出すソフトを組むようにする。これにより、加熱ガス供給ユニット221を必要とする反応性ガスを流すレシピでのみ、高温のN2ガスを流すようにする。 On the substrate processing apparatus 103 side, the substrate processing apparatus is operated by following various process recipes incorporated in advance by a main controller (not shown). For each process recipe, software for outputting an output signal for turning on / off the relay contact XX of the operation unit 120 is set. As a result, the high-temperature N 2 gas is allowed to flow only in the recipe that causes the reactive gas that requires the heated gas supply unit 221 to flow.

ここで反応性ガスを流すレシピとは、例えば、ウェハチャージ→ボートアップ→成膜→ボートダウン→ウェハディスチャージまでの一連の作業を行うレシピをいい、この一連の作業の期間がレシピの実行中となる。このレシピ実行中は、継続して高温のN2ガスを流すようにする。その理由は、加熱ガス供給ユニット221のランプLPをオンしてから、N2ガスの温度が目標の温度(約150〜160℃)に安定するまで時間がかかり(30〜40分)、その時間を確保するためである。 Here, the recipe in which the reactive gas flows is, for example, a recipe that performs a series of operations from wafer charge → boat up → film formation → boat down → wafer discharge, and the period of the series of operations is during execution of the recipe. Become. During the execution of this recipe, high-temperature N 2 gas is allowed to flow continuously. The reason is that it takes time (30 to 40 minutes) until the temperature of the N 2 gas is stabilized at the target temperature (about 150 to 160 ° C.) after the lamp LP of the heating gas supply unit 221 is turned on. This is to ensure

上述したように、実施の形態による加熱ガス供給ユニット221は、作動ユニット120、駆動コイルユニット306、ランプオン/オフ制御用のリレー接点AA、電磁弁(AV1駆動用)制御用のリレー接点ABを備えて、基板処理装置103にAC電源が供給がされた上で、基板処理装置103内からの前述したソフトの出力信号が出されたときに、N2ガス加熱用のランプLPが点灯し、N2ガス供給用のエアバルブAV1が開くようにして、高温のN2ガスを必要とするプロセスレシピを実行するときのみ、高温のN2ガスを流すようにしている。したがって、AC電源供給時点で、直ちにランプLPが点灯し、エアバルブAV1が開となる(常時、高温のN2ガスが供給状態)ものと比べて、N2ガスの省エネルギー化、ランプ加熱の省電力化を図ることができる。省エネルギー化、及び省電力化は、基板処理装置の種類や、AC電源供給時からレシピ実行までの時間(アイドル時間)にもよるが、例えば、N2の消費量は約30〜40%ダウン可能であり、電力の消費量も約30〜40%ダウン可能である。したがって、加熱ガス供給ユニット221のN2の消費量および電力量を大幅に抑えることができる。 As described above, the heating gas supply unit 221 according to the embodiment includes the operation unit 120, the drive coil unit 306, the relay contact AA for lamp on / off control, and the relay contact AB for electromagnetic valve (AV1 drive) control. Then, when AC power is supplied to the substrate processing apparatus 103 and the above-described soft output signal is output from the substrate processing apparatus 103, the N 2 gas heating lamp LP is turned on, and N The air valve AV1 for two gas supply is opened, and the high temperature N 2 gas is allowed to flow only when a process recipe that requires high temperature N 2 gas is executed. Therefore, AC power supply supply point immediately lamp LP is turned, air valve AV1 is opened as compared to (always hot N 2 gas supply state) ones, energy saving of N 2 gas, the power-saving lamp heating Can be achieved. Energy savings and power savings depend on the type of substrate processing equipment and the time from when AC power is supplied until recipe execution (idle time), for example, N 2 consumption can be reduced by about 30-40% The power consumption can be reduced by about 30 to 40%. Therefore, the consumption amount of N 2 and the amount of electric power of the heating gas supply unit 221 can be greatly suppressed.

なお、上述した実施の形態では、加熱ガス供給ユニット221は、真空ポンプ246の近傍の第2の排気管234に接続して、加熱された不活性ガス、例えばN2ガスを真空ポンプ246の近傍の1箇所より、第2の排気管234内に供給するようなっている。しかし、本発明はこれに限定されない。第2の排気管234内の複数箇所から高温の不活性ガスを供給するようにしても良い。これによれば、一箇所から供給する場合のように、第2の排気管234の配管長が長くなった場合でも、第2の排気管234の全長にわたって、第2の排気管234内を有効に加熱することができる。したがって、加熱ガス供給箇所より離れるに従って、配管内部の温度が低下するということがなくなり、反応副生成物が固相に堆積して、配管内部に析出するのを有効に避けることができる。特に、このように複数箇所から高温の不活性ガスを供給するような場合においては、N2ガス流量およびランプ消費電力が増加するので、上述した加熱ガス供給ユニット221を用いることにより、N2ガスの消費量、及び電力消費の抑制の利点は大きい。 In the embodiment described above, the heated gas supply unit 221 is connected to the second exhaust pipe 234 in the vicinity of the vacuum pump 246, and heated inert gas, for example, N 2 gas is supplied in the vicinity of the vacuum pump 246. From one place, the second exhaust pipe 234 is supplied. However, the present invention is not limited to this. High temperature inert gas may be supplied from a plurality of locations in the second exhaust pipe 234. According to this, even when the piping length of the second exhaust pipe 234 becomes long as in the case of supplying from one place, the inside of the second exhaust pipe 234 is effectively extended over the entire length of the second exhaust pipe 234. Can be heated. Therefore, the temperature inside the pipe does not decrease as the distance from the heated gas supply portion increases, and it is possible to effectively avoid the deposition of reaction by-products in the solid phase and precipitation inside the pipe. In particular, in such a case where a high-temperature inert gas is supplied from a plurality of locations, the N 2 gas flow rate and the lamp power consumption increase, so that the N 2 gas can be obtained by using the heating gas supply unit 221 described above. The advantage of reducing the consumption and power consumption is great.

なお、上述した実施の形態では、複数の反応性ガスを交互に供給する成膜方法としてALDについて説明した、本発明はこれに限定されず、例えば、2種類以上の反応ガスを用いて、成膜、排気、改質、排気の4つの工程を1サイクルとして、これを複数回繰り返すサイクリックMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)にも適用可能である。   In the above-described embodiment, ALD has been described as a film forming method for alternately supplying a plurality of reactive gases. The present invention is not limited to this. For example, two or more kinds of reactive gases may be used for the formation. The present invention can also be applied to cyclic MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) in which four steps of membrane, exhaust, reforming, and exhaust are taken as one cycle and this is repeated a plurality of times.

実施の形態による基板処理装置を構成するガス排気系統を備えた処理炉の概略図である。It is the schematic of the processing furnace provided with the gas exhaust system which comprises the substrate processing apparatus by embodiment. 実施の形態による加熱ガス供給ユニットの構成図である。It is a block diagram of the heating gas supply unit by embodiment. 本発明に適用される処理装置の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the processing apparatus applied to this invention. 図3に示す処理装置の側面図である。It is a side view of the processing apparatus shown in FIG. 本発明の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た図である。It is a schematic structure figure of a vertical type substrate processing furnace concerning an embodiment of the invention, and is a figure showing a processing furnace part with a vertical section. 本発明の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した図である。It is a schematic structure figure of a vertical type substrate processing furnace concerning an embodiment of the invention, and is a figure showing a processing furnace part in a cross section. CVD法を用いた一般的な排ガス系統図である。It is a general exhaust gas system diagram using the CVD method. ALD法を用いた一般的な排ガス系統図である。It is a general exhaust gas system diagram using the ALD method.

符号の説明Explanation of symbols

200 ウェハ(基板)
201 処理室
232A,232B ガス供給口(反応ガス供給手段)
221 真空ポンプ(排気手段)
231 第1の排気管
234 第2の排気管
221 加熱ガス供給ユニット(不活性ガス供給手段)
200 wafer (substrate)
201 processing chambers 232A, 232B gas supply ports (reactive gas supply means)
221 Vacuum pump (exhaust means)
231 1st exhaust pipe 234 2nd exhaust pipe 221 Heating gas supply unit (inert gas supply means)

Claims (1)

基板を処理する処理室と、
前記処理室に複数の反応性ガスを交互に供給する複数の反応性ガス供給手段と、
前記処理室を排気するための第1の排気管と、
前記第1の排気管を介して前記処理室を排気する排気手段と、
前記排気手段から排出されるガスを排気するための第2の排気管と、
を有する基板処理装置であって、
前記第2の排気管に高温の不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段を設け、
前記不活性ガス供給手段から、前記反応性ガスを供給するレシピを実行するときのみ高温の不活性ガスを供給するようにしたことを特徴とする基板処理装置。
A processing chamber for processing the substrate;
A plurality of reactive gas supply means for alternately supplying a plurality of reactive gases to the processing chamber;
A first exhaust pipe for exhausting the processing chamber;
An exhaust means for exhausting the processing chamber through the first exhaust pipe;
A second exhaust pipe for exhausting the gas exhausted from the exhaust means;
A substrate processing apparatus comprising:
Providing an inert gas supply means for supplying a high-temperature inert gas to the second exhaust pipe;
A substrate processing apparatus, wherein a high-temperature inert gas is supplied from the inert gas supply means only when a recipe for supplying the reactive gas is executed.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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