JP2006216586A - Substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はシリコンウェーハ等の基板に酸化膜等の薄膜生成、不純物の拡散、エッチング、アニール処理等の処理を行う基板処理装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate processing apparatus that performs processing such as generation of a thin film such as an oxide film, diffusion of impurities, etching, and annealing on a substrate such as a silicon wafer.
シリコンウェーハ等の基板(以下ウェーハと称する)に酸化膜等の薄膜生成、不純物の拡散、エッチング、アニール処理等の処理を行う基板処理装置としては、ウェーハを1枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置、或は所定枚数を一度に処理するバッチ式の基板処理装置がある。更に、バッチ式の基板処理装置の1つに縦型処理炉を具備する縦型基板処理装置がある。 As a substrate processing apparatus for processing a thin film such as an oxide film, diffusion of impurities, etching, annealing, etc. on a substrate such as a silicon wafer (hereinafter referred to as a wafer), a single wafer type substrate that processes each wafer one by one There are processing apparatuses or batch-type substrate processing apparatuses that process a predetermined number of sheets at a time. Furthermore, there is a vertical substrate processing apparatus including a vertical processing furnace as one of batch type substrate processing apparatuses.
高品質な膜が要求される基板処理では、成膜処理の前にウェーハ表面の自然酸化膜、不純物等の膜質に悪影響を与える物質の除去(以下、前処理と称す)が行われる。 In substrate processing that requires a high-quality film, removal of substances that adversely affect film quality such as natural oxide film and impurities on the wafer surface is performed (hereinafter referred to as pre-processing) before the film forming process.
図6に於いて、従来の基板処理装置の縦型処理炉及び従来の基板処理装置で実施される前処理について説明する。 With reference to FIG. 6, the pretreatment performed in the vertical processing furnace of the conventional substrate processing apparatus and the conventional substrate processing apparatus will be described.
処理炉1はヒータ2の内部に反応管3を有し、該反応管3はOリング等のシール材4を介してマニホールド5に気密に立設されている。該マニホールド5はシール材6を介して前記反応管3と同心にロードロック室7に気密に立設され、気密室としての該ロードロック室7の天板7a には前記マニホールド5と同心に炉口8が形成されている。又、前記反応管3及び前記マニホールド5は処理室9を画成する。
The
基板保持具としてのボート10はウェーハ11を水平姿勢で多段に保持し、前記ボート10はボート軸12を介してシールキャップ13に支持され、該シールキャップ13の下面にはボート回転機構14が設けられ、該ボート回転機構14により前記ボート軸12が回転される。図示しないボートエレベータにより前記ボート10が前記処理炉1に装入され、前記シールキャップ13がシール材15を介して前記処理炉1を気密に閉塞する。
A
前記マニホールド5にはガス排気管16とガス供給管17が連通されている。前記ガス排気管16は図示しない排気装置に接続され、前記ガス供給管17はガスノズル18及び図示しないガス供給源に接続されている。該ガスノズル18は前記反応管3の内壁に沿って上方に延び、前記処理室9の上部に開口しており、前記処理室9の上部からガスが供給、拡散される様になっている。
A
次に上記縦型処理炉の作動を説明する。 Next, the operation of the vertical processing furnace will be described.
未処理のウェーハ11を保持した前記ボート10が前記処理炉1に装入され、該処理炉1が前記シールキャップ13により気密に閉塞されると前記ウェーハ11表面の自然酸化膜、不純物を除去する為の前処理が行われる。前記排気装置によって前記処理室9が排気され自然酸化膜除去の為の還元ガスが前記ガスノズル18から前記処理室9に供給され、該処理室9は所定の圧力に維持される。前記処理室9及びウェーハ11は前記ヒータ2によって所定の温度に加熱される。
When the
前記還元ガスとして、例えばH2 ガスが用いられる。該還元ガスの単位時間当りの供給流量は、引続き行われる成膜処理時に供給される成膜処理ガスの単位時間当りの流量と同量に設定されていた。 As the reducing gas, for example, H2 gas is used. The supply flow rate per unit time of the reducing gas was set to the same amount as the flow rate per unit time of the film formation process gas supplied during the subsequent film formation process.
上記前処理により前記ウェーハ11表面の自然酸化膜が還元され、不純物は排気ガスと共に前記ガス排気管16から排気される。所定の時間前処理が行われた後、前記還元ガスは成膜処理ガスに置換され、前処理から成膜処理へ移行する。
The natural oxide film on the surface of the
成膜処理或は引続く所要の処理の完了後、前記処理室9に不活性ガスが供給され、ガスパージされて前記処理室9は前記ロードロック室7と同圧化される。同圧化の後、前記ボート10が前記処理炉1から引出され、冷却後図示しない移載手段によって処理済みの前記ウェーハ11が払出される。
After the film forming process or the subsequent required process is completed, an inert gas is supplied to the
上記従来の前処理ではウェーハ11の界面酸素濃度が依然高く、又前記処理室9のガス下流部、例えば前記シールキャップ13周辺の真空シール部材や前記ガス排気管16等に付着した反応生成物やシール部材等有機物からの汚染物質が前記処理室9の上方に向かって逆拡散する虞れがあり、成膜前の前記ウェーハ11を汚染し、基板と成長膜の界面の汚染レベルが高くなる可能性があった。
In the conventional pretreatment, the interfacial oxygen concentration of the
本発明は斯かる実情に鑑み、基板の前処理の効果を高めると共に、前処理から基板処理へ移行する過程での基板の汚染を防止し、高品質な膜生成を可能とし、基板処理の歩留りの向上を図るものである。 In view of such circumstances, the present invention enhances the effect of substrate pretreatment, prevents contamination of the substrate in the process of transition from pretreatment to substrate processing, enables high-quality film formation, and yields in substrate processing. It is intended to improve.
本発明は、基板を収容し、該基板上に所望の膜を生成する処理室と、該処理室に所望のガスを供給するガス供給手段と、前記処理室を排気するガス排出手段とを具備し、成膜処理の前に前記ガス供給手段により還元ガスを供給して自然酸化膜除去の前処理を行い、前記還元ガスの供給流量を成膜処理ガスの供給流量より多くする様構成した基板処理装置に係るものである。 The present invention includes a processing chamber that accommodates a substrate and generates a desired film on the substrate, a gas supply unit that supplies a desired gas to the processing chamber, and a gas discharge unit that exhausts the processing chamber. The substrate is configured to supply a reducing gas by the gas supply means before the film forming process to perform a pretreatment for removing the natural oxide film, and to make the supply flow rate of the reducing gas larger than the supply flow rate of the film forming process gas. This relates to a processing apparatus.
本発明によれば、基板を収容し、該基板上に所望の膜を生成する処理室と、該処理室に所望のガスを供給するガス供給手段と、前記処理室を排気するガス排出手段とを具備し、成膜処理の前に前記ガス供給手段により還元ガスを供給して自然酸化膜除去の前処理を行い、前記還元ガスの供給流量を成膜処理ガスの供給流量より多くする様構成したので、前処理効果を高めると共に、前処理から基板処理へ移行する過程での基板の汚染を防止し、高品質な膜生成を可能とし、基板処理の歩留りの向上が図れるという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, a processing chamber for accommodating a substrate and generating a desired film on the substrate, a gas supply means for supplying a desired gas to the processing chamber, and a gas discharging means for exhausting the processing chamber, And a pretreatment for removing a natural oxide film by supplying a reducing gas by the gas supply means before the film forming process, and the supply flow rate of the reducing gas is made larger than the supply flow rate of the film forming process gas. Therefore, while improving the pretreatment effect, it prevents the contamination of the substrate during the transition from the pretreatment to the substrate processing, enables the production of a high quality film, and improves the substrate processing yield. Demonstrate.
図1〜図4に於いて、本発明が実施される基板処理装置の一例である縦型基板処理装置について説明する。 1 to 4, a vertical substrate processing apparatus which is an example of a substrate processing apparatus in which the present invention is implemented will be described.
筐体19内部の前面側には、収納容器授受部としてのカセットステージ20が設けられ、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21の授受を行う。前記カセットステージ20の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ22が設けられ、該カセットエレベータ22には搬送手段としてのカセット搬送機23が取付けられている。前記カセットエレベータ22の後側には、前記カセット21の収納手段としてのカセット棚24が設けられ、該カセット棚24はスライドステージ25上に横行可能に設けられている。
A
又、前記カセット棚24の上方には前記カセット21の収納手段としてのバッファカセット棚26が設けられている。更に、該バッファカセット棚26の後側にはクリーンユニット27が設けられ、該クリーンユニット27はクリーンエアを前記筐体19の内部を流通させる様に構成されている。
Above the
該筐体19の後部上方には処理炉28が設けられ、該処理炉28の下側には、気密室としてのロードロック室29が連設され、前記ロードロック室29の前面には前記カセット棚24と対向する位置に基板搬送口30が形成され、該基板搬送口30は仕切手段としてのロードロックドア31によって閉塞される。
A
前記処理炉28の後側には昇降手段としてのボートエレベータ32(後述)が設けられ、該ボートエレベータ32は前記ロードロック室29を気密に貫通する昇降シャフト33、該昇降シャフト33より延出する昇降基板34を有する。前記ロードロック室29内部には、基板保持具としてのボート35が収納され、該ボート35はウェーハ36を水平姿勢で多段に保持し、前記ボートエレベータ32によって昇降され、前記処理炉28に装入引出し可能となっている。
A boat elevator 32 (described later) is provided on the rear side of the
前記ロードロック室29には排気ライン37、ガス供給ライン38が連通され、前記ロードロック室29内が真空引きされ、又窒素ガス等の不活性ガスがガスパージ等の目的で供給可能となっている。
An
前記ロードロック室29と前記カセット棚24との間には図示しない昇降手段としての移載エレベータが設けられ、該移載エレベータには基板移載手段としてのウェーハ移載機39が取付けられている。
A transfer elevator (not shown) is provided between the
前記ロードロック室29の天板40には炉口41が形成され、該炉口41と同心に前記処理炉28が前記天板40上に立設されている。前記炉口41はシールリング42を介して炉口ゲートバルブ43により気密に閉塞可能となっていると共に後述する昇降座44によって気密に閉塞可能となっている。
A
前記ボートエレベータ32について図2、図3を参照して説明する。
The
前記ロードロック室29の外側面に下基板45が設けられ、該下基板45に立設したガイドシャフト46の上端に上基板47が設けられ、前記下基板45と上基板47の間に掛渡してボール螺子48が回転自在に設けられる。該ボール螺子48は前記上基板47に設けられた昇降モータ49により回転される。前記ガイドシャフト46には昇降台50が昇降自在に嵌合し、該昇降台50は前記ボール螺子48に螺合している。
A
前記昇降台50には中空の前記昇降シャフト33が垂設され、前記下基板45、ガイドシャフト46、上基板47、ボール螺子48、昇降モータ49、昇降台50と共に前記ボートエレベータ32を構成する。前記昇降台50と昇降シャフト33の支持部は気密となっている。該昇降シャフト33は前記ロードロック室29の天板40を遊貫し、前記ロードロック室29の底面近くに到達する。前記昇降シャフト33の貫通部は該昇降シャフト33の昇降動に対して接触することがない様充分な余裕があり、又前記ロードロック室29と前記昇降台50との間には前記昇降シャフト33の突出部を覆うベローズ51が気密に設けられ、該ベローズ51は前記昇降台50の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、前記ベローズ51の内径は前記昇降シャフト33の外径に比べ充分に大きく前記ベローズ51の伸縮で接触することがない様になっている。
The
前記昇降シャフト33の下端には前記昇降基板34が水平に固着される。該昇降基板34の下面には駆動部カバー52が取付けられ、駆動部収納ケース53が構成されている。前記昇降基板34と駆動部カバー52との接合部にはOリング等のシール材54が挾設され、前記駆動部収納ケース53内部は前記ロードロック室29に対して気密構造となっている。
The elevating
前記昇降基板34の下面にはボート回転モータ55が設けられ、該ボート回転モータ55には出力軸56が前記炉口41と同心に設けられ、前記出力軸56の上端にはボート受台57が設けられている。又、前記出力軸56の軸受部58は磁性流体シール等により気密にシールされており、該軸受部58には軸受冷却器59が外嵌している。
A
前記昇降基板34の上面には前記昇降座44がシール材60を介して気密に取付けられ、前記昇降座44は前記出力軸56と同心であり、該出力軸56は前記昇降座44を遊貫している。
The elevating
電力供給ケーブル61が前記昇降シャフト33の上端から該昇降シャフト33の中空部を通って前記ボート回転モータ55に導かれて接続されている。又、前記軸受冷却器59、昇降座44にはそれぞれ冷却流路62,63が形成されており、該冷却流路62,63には冷却水配管64,65が接続されている。
A
前記冷却水配管64は前記昇降シャフト33の中空部を経て導かれて前記軸受冷却器59に接続され、前記冷却水配管65は前記昇降シャフト33の中空部を経て導かれて更に前記昇降基板34を貫通して前記昇降座44に接続されている。前記冷却水配管65の昇降基板34貫通部は管継手66により気密となっている。
The cooling
前記処理炉28について図4を参照して説明する。
The
前記処理炉28はヒータ67及び該ヒータ67の内部に設けられた反応管68を有し、該反応管68は石英等の耐熱性を有し、ウェーハ36を汚染しない材料であり、下端が開口する有天筒形状となっている。該反応管68はOリング等のシール材69を介してマニホールド70に気密に立設されている。前記反応管68と前記マニホールド70によって処理室71が画成されている。
The
前記マニホールド70はシール材72を介して前記ロードロック室29の天板40に気密に、前記炉口41と同心に立設されている。
The manifold 70 is erected on the
前記マニホールド70にはガス排気管73及びガス供給管74が連通されている。前記排気管73には排気バルブ75、真空ポンプ等の排気装置76が設けられ、前記ガス排気管73、排気バルブ75及び排気装置76はガス排出手段77を構成する。
A
前記排気バルブ75及び前記排気装置76は制御装置78に接続され、該制御装置78により排気処理が制御される。
The
前記ガス供給管74の端部にはガスノズル79が設けられ、該ガスノズル79は前記反応管68の内壁に沿って前記処理室71の上方に延び、上端は該処理室71の上部に開口している。又、前記ガス供給管74には給気バルブ80が設けられ、更に前記ガス供給管74の上流側の端部には第1分岐管81、第2分岐管82、第3分岐管83が接続されている。
A
前記第1分岐管81は第1ガス供給源84に接続され、前記第1分岐管81には第1バルブ85、ガスの流量を調節する為の第1マスフローコントローラ(MFC)86が設けられている。同様に前記第2分岐管82は第2ガス供給源87に接続され、前記第2分岐管82には第2バルブ88、第2マスフローコントローラ89が設けられ、前記第3分岐管83は第3ガス供給源90に接続され、前記第3分岐管83には第3バルブ91、第3マスフローコントローラ92が設けられている。前記ガスノズル79、ガス供給管74、第1分岐管81、第2分岐管82、第3分岐管83、第1バルブ85、第2バルブ88、第3バルブ91、第1マスフローコントローラ86、第2マスフローコントローラ89、第3マスフローコントローラ92、第1ガス供給源84、第2ガス供給源87及び第3ガス供給源90はガス供給手段93を構成する。
The
前記第1マスフローコントローラ86、第2マスフローコントローラ89及び第3マスフローコントローラ92は前記制御装置78に接続され、該制御装置78によりそれぞれ独立にガス流量が制御される。又、前記第1バルブ85、第2バルブ88及び第3バルブ91は前記制御装置78に接続され、該制御装置78によりそれぞれ独立に開閉が制御される。更に前記給気バルブ80は前記制御装置78に接続され、該制御装置78により開閉が制御され、前記処理室71へのガス供給量が制御される様になっている。
The first
前記ヒータ67は、例えば抵抗加熱方式の場合にはヒータ素線と断熱部材によって構成され、該ヒータ67は前記制御装置78に接続され、該制御装置78により前記処理室71の温度が制御される。又、前記ボート回転モータ55は前記制御装置78により駆動制御され、前記ボート35の回転が制御される。
For example, in the case of the resistance heating method, the
以下、上記基板処理装置に於ける作動を説明する。 Hereinafter, the operation of the substrate processing apparatus will be described.
図示しない外部搬送装置から搬送された前記カセット21は、前記カセットステージ20に載置され、該カセットステージ20で前記カセット21の姿勢は90゜変更され、前記カセットエレベータ22の昇降動作、横行動作及び、前記カセット搬送機23の進退動作の協働により前記カセット棚24又は、前記バッファカセット棚26に搬送される。
The
前記ウェーハ移載機39により前記カセット棚24から前記ボート35へ前記ウェーハ36が移載される。該ウェーハ36を移載する準備として、前記ボート35が前記ボートエレベータ32により前記ロードロック室29内に降下され、前記炉口ゲートバルブ43により前記処理炉28が閉塞され、更に前記ロードロック室29の内部に前記ガス供給ライン38から窒素ガス等のパージガスが導入される。前記ロードロック室29が大気圧に復圧された後、前記ロードロックドア31が開かれる。
The
前記スライドステージ25は前記カセット棚24を水平移動させ、移載の対象となる前記カセット21を前記ウェーハ移載機39に対峙する様に位置決めする。該ウェーハ移載機39は昇降動作、回転動作の協働により前記ウェーハ36を前記カセット21より前記ボート35へと移載する。前記ウェーハ36の移載はいくつかの前記カセット21に対して行われ、前記ボート35へ所定枚数のウェーハの移載が完了した後、前記ロードロックドア31が閉じられ、前記排気ライン37から前記ロードロック室29内の雰囲気が排気され、該ロードロック室29が真空引きされる。真空引き完了後に前記ガス供給ライン38よりガスが導入され、前記ロードロック室29内部が処理室71内と同圧化される。前記ロードロック室29内を真空雰囲気、或は窒素ガス等不活性ガス雰囲気とすることで、前記ウェーハ36の自然生成が抑制される。
The
前記炉口ゲートバルブ43が開かれると、前記昇降モータ49を駆動し、前記ボール螺子48が回転されることで前記昇降台50、昇降シャフト33を介して前記駆動部収納ケース53が上昇する。該駆動部収納ケース53の上昇によって、前記昇降座44を介して前記ボート35が上昇し、前記処理室71に装入され、前記昇降座44が前記処理炉28を閉塞する。
When the furnace
次に、成膜処理に先立って前処理が行われる。 Next, pre-processing is performed prior to film formation.
前記排気バルブ75が開かれ、前記排気装置76により前記処理室71の雰囲気がガス排気管73を経て排気され、前記処理室71は所定の圧力(0.1Pa〜1000Pa)に減圧される。前記ヒータ67により前記処理室71が加熱され、前記ウェーハ36は600℃〜900℃に加熱される。尚、処理内容により、前記処理室71の圧力、温度設定は選択される。
The
前記第1ガス供給源84から還元ガスとしてのH2 ガスが供給されている。H2 ガスの流量は前記第1マスフローコントローラ86により調節される。H2 ガスの毎分当りの流量は成膜処理ガス(成膜原料ガスと希釈ガスの混合ガス)の毎分当りの流量(5L/min)より多く(〜50L/min)設定される。
H2 gas as a reducing gas is supplied from the first
前記第1バルブ85を開くことでH2 ガスは前記ガス供給管74に流入し、更に前記給気バルブ80を開くことで、H2 ガスは前記ガスノズル79を経て前記処理室71の上部から前記ウェーハ36表面に供給される。
By opening the
H2 ガスの毎分当りの流量を成膜処理ガスの毎分当りの流量と同量とする場合に比べて前記ウェーハ36表面での還元反応がより進行し、より多くの酸化膜が除去され、反応生成物としてH2 ガスと共に前記ガス排気管73から排気される。又、前記処理室71のガス下流部、例えば前記ガス排気管73の周辺や前記炉口41の周辺に発生或は滞留している汚染物質が前記処理室71上方へ逆拡散し前記ウェーハ36が汚染されることが抑制され、前処理効果が高まる。
Compared with the case where the flow rate of H2 gas per minute is the same as the flow rate of film formation processing gas per minute, the reduction reaction on the surface of the
前処理が開始されると前記ボート回転モータ55が駆動され、前記ボート35が回転される。
When the preprocessing is started, the
前記冷却水配管64、冷却水配管65を介して前記冷却流路62、冷却流路63に冷却水を流通させ、前記軸受冷却器59を介して前記軸受部58を冷却し、前記昇降座44を冷却する。又、前記処理炉28の閉塞状態で、前記シールリング42は前記昇降座44を介して冷却水により冷却される。
Cooling water is circulated through the
前記シールリング42を冷却することで該シールリング42表面の物質と前記処理室71に供給されるガスとの反応を抑制し、前記シールリング42の腐食を防止し、該シールリング42の腐食による汚染物質が前記処理室71へ拡散することを防止することができる。
By cooling the
尚、前記ボート回転モータ55、ガイドシャフト46、電力供給ケーブル61等は前記ロードロック室29の雰囲気から隔離されており、これらの部材による前記ウェーハ36の汚染が抑制される。
The
酸化膜除去の処理が所定の時間(5分〜120分)継続された後、H2 ガスの毎分当り流量は前記第1マスフローコントローラ86によって調整され、段階的或は連続的に減少され、成膜処理ガスの毎分当りの流量(5L/min)に近づけられる。
After the oxide film removal process is continued for a predetermined time (5 minutes to 120 minutes), the flow rate of H2 gas per minute is adjusted by the first
前記第2ガス供給源87から成膜原料ガスとして例えばSiH4 ガス或はSi2 H6 ガスが供給され、成膜原料ガスの流量は前記第2マスフローコントローラ89によって調整される。前記第3ガス供給源90から希釈ガス(不活性ガス、例えば窒素ガス)が供給され、希釈ガスの流量は前記第3マスフローコントローラ92により調節される。成膜原料ガスの流量と希釈ガスの流量の比は所定の値に設定される。
For example, SiH 4 gas or Si 2
H2 ガスの毎分当りの流量が5L/minに達すると、前記第1バルブ85が閉じられH2 ガスの供給が停止される。前記第2バルブ88及び第3バルブ91が開かれ、成膜原料ガスと希釈ガスの混合ガスが成膜処理ガスとして前記ガス供給管74に流入し、前記ガスノズル79を経て前記処理室71の上部から供給される。成膜処理ガスの毎分当りの流量は5L/minに設定される。
When the flow rate of H2 gas per minute reaches 5 L / min, the
H2 ガスと成膜処理ガスの置換が行われて前処理から成膜処理へ移行する際に、H2 ガスの毎分当りの流量を段階的或は連続的に減少させ、成膜処理ガスの毎分当りの流量に近づけることによって、前記処理室71の圧力変動の発生を抑制し、前記処理室71のガス下流部に発生或は滞留している汚染物質が前記処理室71上方へ逆拡散し、前記ウェーハ36が汚染されることを抑制する。尚、エピタキシャルプロセスでは成膜処理の希釈ガスはH2 であり、H2 を流し続けた状態で還元処理から成膜処理に移行する。又、移行過程でガスの総流量は一定又は略一定に保たれ切替えられる。
When shifting from the pretreatment to the film formation process after the replacement of the H2 gas and the film formation process gas, the flow rate per minute of the H2 gas is decreased stepwise or continuously, By approaching the flow rate per minute, the occurrence of pressure fluctuations in the
前記処理室71は所定の圧力、所定の温度に加熱維持され、成膜処理が行われる。前記ウェーハ36に対する成膜処理が完了すると、前記処理室71に窒素ガス等の不活性ガスが供給され該処理室71がガスパージされ、前記ロードロック室29と同圧化される。又、前記ボート35の回転が停止され、前記昇降モータ49が駆動されて、前記ボート35が降下される。
The
該ボート35は窒素ガス雰囲気とされた前記ロードロック室29内に引出され、前記炉口ゲートバルブ43が閉じられる。成膜等の処理によって加熱された前記ウェーハ36が所要の温度(例えば100℃)迄冷却された後、前記ロードロックドア31が開かれる。前記ロードロック室29を窒素ガス雰囲気とすることで処理済みのウェーハ36の自然生成が抑制される。
The
処理済みのウェーハ36は前記ウェーハ移載機39により前記ボート35から前記カセット棚24のカセット21へ移載され、更に前記カセット搬送機23により、処理済みのウェーハ36が装填された前記カセット21は前記カセットステージ20に搬送され、図示しない外部搬送装置により前記カセット21は搬出される。
The processed
前記カセット搬送機23、ウェーハ移載機39等の動作は、搬送制御手段94により制御される。
The operations of the
図5は前処理時に還元ガスとして供給されるH2 ガスの毎分当りの流量を5L/minと20L/minとした場合のウェーハと成長膜の界面の酸素濃度を比較したものである。上記縦型基板処理装置に於いて、前記処理室71を750℃に加熱し、該処理室71をH2 雰囲気として30分間前処理を行った後、前記処理室71の温度を600℃に調整し前記ウェーハ36上にSiのエピタキシャル成長を行い、2次イオン質量分析法によって界面酸素濃度の測定を行った。成膜処理ガスは成膜原料ガス(SiH4 ガス)と希釈ガス(窒素ガス)の混合ガスとし、毎分当りの流量を5L/minとした。
FIG. 5 shows a comparison of the oxygen concentration at the interface between the wafer and the growth film when the flow rate per minute of H2 gas supplied as a reducing gas during pretreatment is 5 L / min and 20 L / min. In the above vertical substrate processing apparatus, the
H2 ガスの毎分当りの流量を5L/minとした場合、1cm2 当り1.9E12個の酸素原子がウェーハと膜の界面から検出された。又、H2 ガスの毎分当りの流量を20L/minとした場合、H2 ガスの毎分当りの流量を5L/minとした場合と比べて界面酸素濃度は低く、2次イオン質量分析法では測定不可能であった。尚、H2 ガスの毎分当りの流量が20L/minの場合には前処理から成膜処理に移行する際にH2 ガスの流量を徐々に減少させ5L/minに近づく様にした。 When the flow rate of H2 gas per minute was 5 L / min, 1.9E12 oxygen atoms per cm 2 were detected from the wafer / film interface. Also, when the flow rate of H2 gas per minute is 20 L / min, the interfacial oxygen concentration is lower than when the flow rate of H2 gas is 5 L / min, which is measured by secondary ion mass spectrometry. It was impossible. When the flow rate of H2 gas per minute was 20 L / min, the flow rate of H2 gas was gradually decreased when moving from the pretreatment to the film forming process so as to approach 5 L / min.
又、前記処理室71の温度を800℃に加熱し、H2 ガスの流量を1L/minとした場合は2E13atoms/cm2 であった。
When the temperature of the
本発明の実施の形態に於いて、前処理時に供給される還元ガスの単位時間当りの流量を成膜処理ガスの単位時間当りの流量より多くすることで、還元ガスの単位時間当りの流量を成膜処理ガスの単位時間当りの流量と同量とした場合に比べて、より多くの酸化膜をウェーハから除去し、前処理効果を高めると共に、前処理から基板処理へ移行する過程での基板の汚染を防止し、高品質な膜生成を可能とし、基板処理の歩留りの向上を図ることができる。 In the embodiment of the present invention, the flow rate per unit time of the reducing gas is increased by making the flow rate per unit time of the reducing gas supplied during the pretreatment larger than the flow rate per unit time of the film forming process gas. Compared to the case where the flow rate of deposition process gas is the same as the flow rate per unit time, more oxide film is removed from the wafer to enhance the pretreatment effect and the substrate in the process of transition from pretreatment to substrate treatment. Contamination can be prevented, a high quality film can be formed, and the yield of substrate processing can be improved.
尚、前記ヒータ67はランプ加熱方式としてもよく、又本発明は枚葉式の基板処理装置に於いても実施可能である。
The
36 ウェーハ
68 反応管
70 マニホールド
71 処理室
73 ガス排気管
74 ガス供給管
75 排気バルブ
76 排気装置
77 ガス排出手段
78 制御装置
79 ガスノズル
80 給気バルブ
81 第1分岐管
82 第2分岐管
83 第3分岐管
84 第1ガス供給源
85 第1バルブ
86 第1マスフローコントローラ
87 第2ガス供給源
88 第2バルブ
89 第2マスフローコントローラ
90 第3ガス供給源
91 第3バルブ
92 第3マスフローコントローラ
93 ガス供給手段
36
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JP2003077844A (en) * | 2001-09-03 | 2003-03-14 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
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