JP2006278619A - Semiconductor-manufacturing apparatus - Google Patents
Semiconductor-manufacturing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006278619A JP2006278619A JP2005093978A JP2005093978A JP2006278619A JP 2006278619 A JP2006278619 A JP 2006278619A JP 2005093978 A JP2005093978 A JP 2005093978A JP 2005093978 A JP2005093978 A JP 2005093978A JP 2006278619 A JP2006278619 A JP 2006278619A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate processing
- processing chamber
- chamber
- load lock
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
Description
本発明は半導体製造装置に係り、特に真空室から弁部を介して基板処理室へ基板を搬送する搬送シーケンス制御に好適なものに関する。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to an apparatus suitable for transfer sequence control for transferring a substrate from a vacuum chamber to a substrate processing chamber via a valve portion.
従来の半導体製造装置は、大気搬送室と、大気搬送室に接続されるロードロックチャンバ（真空室）と、ロードロックチャンバに接続される基板処理室とを備え、プロセスシーケンスを実行して基板を処理する。 A conventional semiconductor manufacturing apparatus includes an atmospheric transfer chamber, a load lock chamber (vacuum chamber) connected to the atmospheric transfer chamber, and a substrate processing chamber connected to the load lock chamber. To process.
図４に、このような半導体製造装置のプロセスシーケンスに至るまでの基板搬送シーケンス図を示す。図４（ａ）はロードロックチャンバにおけるシーケンス図、図４（ｂ）は基板処理室におけるシーケンス図である。ここで、プロセスシーケンスは、窒素（Ｎ2）ガスを流して基板上に窒化膜を形成する処理である。なお図中のイベント欄における「←」記号は、イベント内容が左の内容と同じであることを意味する。 FIG. 4 shows a substrate transfer sequence diagram up to the process sequence of such a semiconductor manufacturing apparatus. FIG. 4A is a sequence diagram in the load lock chamber, and FIG. 4B is a sequence diagram in the substrate processing chamber. Here, the process sequence is a process of forming a nitride film on the substrate by flowing a nitrogen (N 2 ) gas. The “←” symbol in the event column in the figure means that the event content is the same as the left content.
（ＳＴＥＰ１）
ロードロックチャンバでは、大気圧下にあるロードロックチャンバに大気搬送室から基板が搬送される（大気搬送）。
但し、ロードロックチャンバへの大気搬送の際には、基板処理室では、Ｎ2ガスを流しながら基板処理室内の圧力を搬送圧力である１００Ｐａに保っている（Ｎ2 １００Ｐａ調圧）。
(STEP1)
In the load lock chamber, the substrate is transferred from the atmospheric transfer chamber to the load lock chamber under atmospheric pressure (atmospheric transfer).
However, during atmospheric transfer to the load lock chamber, in the substrate processing chamber, the pressure in the substrate processing chamber is maintained at 100 Pa, which is the transfer pressure, while flowing N 2 gas (N 2 100 Pa pressure adjustment).
（ＳＴＥＰ２）
ロードロックチャンバでは、大気搬送後、ロードロックチャンバ内の圧力が搬送圧力である１００Ｐａとなるようロードロックチャンバ内の真空引きを行う（エバック）。
基板処理室では、引き続きＮ2ガスを流しながら基板処理室内の圧力を１００Ｐａに保っている。
(STEP2)
In the load lock chamber, after the atmospheric transfer, the load lock chamber is evacuated so that the pressure in the load lock chamber becomes 100 Pa, which is the transfer pressure (evacuation).
In the substrate processing chamber, the pressure in the substrate processing chamber is maintained at 100 Pa while N 2 gas is continuously supplied.
（ＳＴＥＰ３）
ロードロックチャンバでは、ロードロックチャンバ内の圧力が搬送圧力である１００Ｐａに到達したら、その時点からＮ2ガスをロードロックチャンバ内に流しながら、ロードロックチャンバ内の圧力を１００Ｐａに保つ（Ｎ2 １００Ｐａ調圧）。
基板処理室では、引き続きＮ2ガスを流しながら基板処理室内の圧力を１００Ｐａに保っている。
(STEP3)
In the load lock chamber, when the pressure in the load lock chamber reaches 100 Pa, which is the transfer pressure, the pressure in the load lock chamber is kept at 100 Pa while flowing N 2 gas into the load lock chamber from that time (N 2 100 Pa). Pressure regulation).
In the substrate processing chamber, the pressure in the substrate processing chamber is maintained at 100 Pa while N 2 gas is continuously supplied.
（ＳＴＥＰ４）
基板処理室とロードロックチャンバとを連通して、Ｎ2ガスにより１００Ｐａに保たれている基板処理室に、同じくＮ2ガスにより１００Ｐａに保たれているロードロックチャンバから基板が搬送される（搬送）。
(STEP4)
A substrate processing chamber and the load lock chamber communicates, in the substrate processing chamber is maintained at 100Pa by N 2 gas, a substrate from the load lock chamber is also kept at 100Pa by N 2 gas is transported (conveyed ).
（ＳＴＥＰ５）
基板搬送後、基板処理室とロードロックチャンバとの連通を断つ。ロードロックチャンバでは、Ｎ2ガスを流しロードロックチャンバ内の圧力を１００Ｐａに保ったまま、基板の搬送を終了する（搬送終了）。
基板が搬送された基板処理室では、Ｎ2ガスの供給を一旦止め、基板処理室内の真空引きを行って基板処理室内を高真空とする（エバック）。
上記ＳＴＥＰ１〜５により、基板搬送シーケンスを終了する。
(STEP5)
After the substrate is transferred, the communication between the substrate processing chamber and the load lock chamber is cut off. In the load lock chamber, the transfer of the substrate is completed while the N 2 gas is allowed to flow and the pressure in the load lock chamber is maintained at 100 Pa (transfer end).
In the substrate processing chamber to which the substrate has been transferred, the supply of N 2 gas is temporarily stopped, and the substrate processing chamber is evacuated to create a high vacuum in the substrate processing chamber (evacuation).
By the above STEPs 1 to 5, the substrate transfer sequence is completed.
基板搬送シーケンス終了後、基板処理室では、再度、反応ガスであるＮ2ガスを流し、Ｎ2ガスによる圧力コントロールを行い、基板処理のプロセスシーケンスに移る（プロセスシーケンススタート）。 After completion of the substrate transfer sequence, the substrate processing chamber again flows N 2 gas as a reaction gas, performs pressure control with N 2 gas, and shifts to a substrate processing process sequence (process sequence start).
しかしながら、上述した従来の装置では、真空室の圧力を大気から１００Ｐａの搬送状態にするまで、１００Ｐａよりも低圧の高真空に引いてからＮ2ガスによる調圧処理をするわけではないので（真空室を一度も高真空に真空引きしていないので）、真空室に大気中の酸素（Ｏ2）が残留し、基板搬送時、残留したＯ2が基板処理室内に流入し、それにより基板処理中に酸化反応が同時に起こり、基板の特性を著しく悪化させるという問題があった。
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、基板搬送時に基板処理室へ大気中の酸素が流入するのを抑制して、酸化反応を無くすことが可能な半導体製造装置を提供することにある。
However, in the above-described conventional apparatus, the pressure is not regulated by N 2 gas after the vacuum chamber is brought into a high vacuum at a pressure lower than 100 Pa until the pressure in the vacuum chamber is changed to 100 Pa from the atmosphere (vacuum). Since the chamber has never been evacuated to high vacuum), atmospheric oxygen (O 2 ) remains in the vacuum chamber, and when the substrate is transported, the remaining O 2 flows into the substrate processing chamber. There was a problem that the oxidation reaction occurred simultaneously and the characteristics of the substrate were remarkably deteriorated.
An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of eliminating the oxidation reaction by solving the above-described problems of the prior art and suppressing the inflow of atmospheric oxygen into the substrate processing chamber during substrate transport. It is to provide.
第１の発明は、被処理基板を処理する基板処理室と、前記基板処理室に弁部を介して接続された真空室と、前記弁部の開閉を制御する制御部と、を備え、前記弁部は、前記弁部が開いた状態では、前記基板処理室と前記真空室を連通する開口部を形成して、前記基板処理室に対して前記被処理基板を搬入または／および搬出することを可能とし、前記弁部が閉じた状態では、前記基板処理室と前記真空室とを遮断するよう構成され、前記制御部は、さらに前記弁部を開く前に、前記基板処理室内を予めＨｅプラズマまたはＮｅプラズマに置換しておくよう制御するものであることを特徴とした半導体製造装置である。
本発明によれば、真空室に含まれる酸素が基板処理室に混入するのを効果的に抑制することができる。
A first invention includes a substrate processing chamber for processing a substrate to be processed, a vacuum chamber connected to the substrate processing chamber via a valve unit, and a control unit for controlling opening and closing of the valve unit, The valve portion forms an opening that communicates the substrate processing chamber and the vacuum chamber when the valve portion is open, and carries the substrate to be processed into and / or out of the substrate processing chamber. In a state where the valve portion is closed, the substrate processing chamber and the vacuum chamber are configured to be shut off, and the control unit preliminarily opens the substrate processing chamber with He before opening the valve portion. The semiconductor manufacturing apparatus is characterized in that it is controlled to be replaced with plasma or Ne plasma.
According to the present invention, it is possible to effectively suppress oxygen contained in the vacuum chamber from entering the substrate processing chamber.
第２の発明は、第１の発明において、前記制御部が、前記弁部を開く前に、さらに真空室内をＨｅガスまたはＮｅガスに置換する半導体製造装置である。
本発明によれば、真空室に含まれる酸素が基板処理室に混入するのを、より効果的に抑制することができる。
A second invention is the semiconductor manufacturing apparatus according to the first invention, wherein the control unit further replaces the vacuum chamber with He gas or Ne gas before opening the valve unit.
According to the present invention, it is possible to more effectively suppress oxygen contained in the vacuum chamber from entering the substrate processing chamber.
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記ＨｅプラズマまたはＮｅプラズマは、被処理基板に所定のプラズマ処理を施すためのプラズマ生成手段を使って、ＨｅガスまたはＮｅガスをプラズマ放電することにより得ることを特徴とする半導体製造装置である。
基板処理室をＨｅプラズマまたはＮｅプラズマで置換するためには、Ｈｅガス用またはＮｅガス用のプラズマ生成手段を必要とするが、本発明によれば被処理基板プラズマ処理用のプラズマ生成手段を用いるので、Ｈｅガス用またはＮｅガス用プラズマ生成手段を別個に必要としない。
According to a third invention, in the first or second invention, the He plasma or Ne plasma is a plasma discharge of He gas or Ne gas using a plasma generating means for performing a predetermined plasma treatment on the substrate to be processed. In this case, the semiconductor manufacturing apparatus is obtained.
In order to replace the substrate processing chamber with He plasma or Ne plasma, plasma generation means for He gas or Ne gas is required. According to the present invention, plasma generation means for processing a plasma of a substrate to be processed is used. Therefore, a separate plasma generation means for He gas or Ne gas is not required.
第４の発明は、第１ないし第３の発明において、前記制御部が、前記基板処理室と前記真空室とを減圧下で用いるよう制御する半導体製造装置である。
本発明のように、基板処理室と前記真空室とを減圧下で用いて大気中の酸素を追い出すようにすれば、真空室に含まれる酸素が基板処理室に混入するのを、より一層効果的に抑制することができる。
A fourth invention is a semiconductor manufacturing apparatus according to the first to third inventions, wherein the control unit controls the substrate processing chamber and the vacuum chamber to be used under reduced pressure.
If the substrate processing chamber and the vacuum chamber are used under reduced pressure to expel oxygen in the atmosphere as in the present invention, oxygen contained in the vacuum chamber is more effectively mixed into the substrate processing chamber. Can be suppressed.
本発明によれば、基板搬送時、基板処理室へ大気中の酸素が流入するのを抑制し、酸化反応を無くすことができ、基板の特性を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the oxygen in the atmosphere from flowing into the substrate processing chamber during substrate transfer, eliminate the oxidation reaction, and improve the characteristics of the substrate.
以下に本発明の半導体製造装置をインライン型半導体製造装置に適用した実施の形態を示す。図２はインライン型半導体製造装置の構成例を示す。 Embodiments in which the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention is applied to an inline semiconductor manufacturing apparatus will be described below. FIG. 2 shows a configuration example of an in-line type semiconductor manufacturing apparatus.
インライン型半導体製造装置は、大気搬送室としての大気ローダ１２５と、大気ローダ１２５に接続される２台の真空室としてのロードロックチャンバ１０１と、各ロードロックチャンバ１０１にインライン接続される２台の基板処理室２０１とを備える。このインライン型半導体製造装置は、２台のロードロックチャンバ１０１、及び２台の基板処理室２０１を備えて、ウェハ２００を並列処理できるようになっている。
なお、２台のロードロックチャンバ１０１及び２台の基板処理室２０１は、それぞれ構成が同じであるため、以下の説明では、これらをまとめて説明する。
The in-line type semiconductor manufacturing apparatus includes an atmospheric loader 125 as an atmospheric transfer chamber, two load lock chambers 101 as vacuum chambers connected to the atmospheric loader 125, and two inline connections to each load lock chamber 101. A substrate processing chamber 201. This in-line type semiconductor manufacturing apparatus includes two load lock chambers 101 and two substrate processing chambers 201 so that wafers 200 can be processed in parallel.
Since the two load lock chambers 101 and the two substrate processing chambers 201 have the same configuration, they will be described together in the following description.
大気ローダ１２５は、ロードロックチャンバ１０１にロードドア１４４を介して接続されている。この大気ローダ１２５に、基板収納部としての２台のカセットフープ１３０が載置されている。カセットフープ１３０は、複数枚のウェハ２００が保持可能であり、半導体製造装置外部と受渡し可能に構成されている。大気ローダ１２５には、搬送手段としての大気ロボット１２０が設けられ、カセットフープ１３０とロードロックチャンバ１０１との間でウェハ２００を搬送することが可能になっている。 The atmospheric loader 125 is connected to the load lock chamber 101 via a load door 144. Two cassette hoops 130 serving as substrate storage units are placed on the atmospheric loader 125. The cassette hoop 130 can hold a plurality of wafers 200 and can be delivered to and from the outside of the semiconductor manufacturing apparatus. The atmospheric loader 125 is provided with an atmospheric robot 120 as a transfer means, and can transfer the wafer 200 between the cassette hoop 130 and the load lock chamber 101.
ロードロックチャンバ１０１は、搬送手段として耐プラズマ性のある真空ロボット１１０を備えており、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１間とでウェハ２００を搬送することが可能になっている。このロードロックチャンバ１０１には、図示していないが、バルブを備えたＨｅガス導入機構、圧力調整器および真空ポンプを備えた排気機構等が設けられ、ロードロックチャンバ１０１にヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給しつつ排気することが可能になっている。ロードロックチャンバ１０１は、排気機構によりチャンバ内圧力を真空又は大気圧に制御することが可能に構成されている。 The load lock chamber 101 includes a vacuum robot 110 having plasma resistance as a transfer unit, and can transfer the wafer 200 between the substrate processing chamber 201 and the load lock chamber 101. Although not shown, the load lock chamber 101 is provided with a He gas introduction mechanism including a valve, an exhaust mechanism including a pressure regulator and a vacuum pump, and the like, and helium (He) gas is supplied to the load lock chamber 101. It is possible to exhaust while supplying. The load lock chamber 101 is configured so that the pressure inside the chamber can be controlled to a vacuum or atmospheric pressure by an exhaust mechanism.
基板処理室２０１は、室内圧力を真空に制御することが可能に構成されている。この基板処理室２０１は、化学反応（ＣＶＤ）による成膜などの処理をウェハ２００に施して付加価値を与える機能をもっている。また、図示しないが、バルブを備えたガス導入機構、圧力調整器および真空ポンプを備えた排気機構、および温度制御機構、プラズマ生成手段としてのプラズマ放電機構など成膜方式に合せた機構をもっている。 The substrate processing chamber 201 is configured so that the chamber pressure can be controlled to a vacuum. The substrate processing chamber 201 has a function of giving added value by performing processing such as film formation by chemical reaction (CVD) on the wafer 200. In addition, although not shown, it has a mechanism adapted to the film formation method such as a gas introduction mechanism provided with a valve, an exhaust mechanism provided with a pressure regulator and a vacuum pump, a temperature control mechanism, and a plasma discharge mechanism as plasma generation means.
また、基板処理室２０１は、弁部であるゲートバルブ２４４を介してロードロックチャンバ１０１に接続されている。このゲートバルブ２４４は、ゲートバルブ２４４が開いた状態では、開口部２４５を介して基板処理室２０１に対してウェハ２００を搬入または／および搬出することを可能とし、ゲートバルブ２４４が閉じた状態では、開口部２４５を遮断するよう構成されている。 The substrate processing chamber 201 is connected to the load lock chamber 101 via a gate valve 244 that is a valve portion. The gate valve 244 allows the wafer 200 to be loaded into and / or unloaded from the substrate processing chamber 201 through the opening 245 when the gate valve 244 is open, and when the gate valve 244 is closed. The opening 245 is configured to be blocked.
上述した真空ロボット１１０、大気ロボット１２０、ゲートバルブ２４４、ロードドア１４４、および基板処理室２０１のガス導入機構、排気機構、温度制御機構、およびプラズマ放電機構等は、後述する制御部により制御するようになっている。 The vacuum robot 110, the atmospheric robot 120, the gate valve 244, the load door 144, the gas introduction mechanism, the exhaust mechanism, the temperature control mechanism, the plasma discharge mechanism, and the like of the substrate processing chamber 201 are controlled by a control unit described later. It has become.
また、制御部は、２つの基板処理室２０１での処理が早く済んだ基板処理室２０１からロードロックチャンバ１０１に処理済みのウェハ２００を搬送するよう大気ロボット１２０を制御する。また、処理済みのウェハ２００がロードロックチャンバ１０１に搬送されたことを検知すると、ロードロックチャンバ１０１を真空圧から大気圧に復帰するよう制御するとともに、処理済みウェハ２００の搬送されたロードロックチャンバ１０１に対して未処理ウェハ２００を搬送するために、この大気圧復帰制御と並行して、カセットフープ１３０から次の未処理ウェハ２００を大気ローダ１２５に搬送して待機させるよう真空ロボット１１０を制御するようになっている。 In addition, the control unit controls the atmospheric robot 120 to transfer the processed wafer 200 from the substrate processing chamber 201 that has been processed in the two substrate processing chambers 201 to the load lock chamber 101 earlier. When it is detected that the processed wafer 200 has been transferred to the load lock chamber 101, the load lock chamber 101 is controlled to return to the atmospheric pressure from the vacuum pressure, and the load lock chamber to which the processed wafer 200 has been transferred is controlled. In order to transport the unprocessed wafer 200 to 101, the vacuum robot 110 is controlled in parallel with this atmospheric pressure return control so that the next unprocessed wafer 200 is transported from the cassette hoop 130 to the atmospheric loader 125 and waits. It is supposed to be.
次に、上述した半導体製造装置の一部を構成する基板処理室２０１を、プラズマ処理炉を例にとって説明する。このプラズマ処理炉では、主に基板の窒化、酸窒化を行う。
本発明のプラズマ処理炉は、電界と磁界により高密度プラズマを生成できる変形マグネトロン型プラズマ源（Modified Magnetron Typed Plasma Source）を用いてウェハ等の基板をプラズマ処理する基板処理炉（以下、ＭＭＴ装置と称する）である。このＭＭＴ装置は、気密性を確保した処理室に基板を設置し、シャワープレートを介して反応ガスを処理室に導入し、処理室をある一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに磁界をかけてマグネトロン放電を起こす。放電用電極から放出された電子がドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回することにより長寿命となって電離生成率を高めるので高密度プラズマを生成できる。このように反応ガスを励起分解させて基板表面を酸化または窒化等の拡散処理、または基板表面に薄膜を形成する、または基板表面をエッチングする等、基板へ各種のプラズマ処理を施すことができる。
Next, the substrate processing chamber 201 constituting a part of the above-described semiconductor manufacturing apparatus will be described by taking a plasma processing furnace as an example. In this plasma processing furnace, the substrate is mainly nitrided and oxynitrided.
A plasma processing furnace of the present invention is a substrate processing furnace (hereinafter referred to as an MMT apparatus) that plasma-processes a substrate such as a wafer using a modified magnetron type plasma source that can generate high-density plasma by an electric field and a magnetic field. Called). In this MMT apparatus, a substrate is installed in a processing chamber that ensures airtightness, a reaction gas is introduced into the processing chamber via a shower plate, the processing chamber is maintained at a certain pressure, and high-frequency power is supplied to the discharge electrode. As a result, an electric field is formed and a magnetic field is applied to cause a magnetron discharge. Since the electrons emitted from the discharge electrode continue to circulate while continuing the cycloid motion while drifting, the lifetime becomes longer and the ionization rate is increased, so that high-density plasma can be generated. In this way, the substrate can be subjected to various plasma treatments such as diffusion treatment such as oxidation or nitridation by exciting and decomposing the reaction gas, or forming a thin film on the substrate surface, or etching the substrate surface.
図３に、このようなＭＭＴ装置の概略構成図を示す。ＭＭＴ装置は、第２の容器である下側容器２１１と、該下側容器２１１の上に被せられる第１の容器である上側容器２１０とから基板処理室２０１が形成されている。上側容器２１０はドーム型の酸化アルミニウム又は石英で形成されており、下側容器２１１はアルミニウムで形成されている。また後述するヒータ一体型の基板保持手段であるサセプタ２１７を窒化アルミニウムや、セラミックス又は石英で構成することによって、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減している。 FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of such an MMT apparatus. In the MMT apparatus, a substrate processing chamber 201 is formed from a lower container 211 that is a second container and an upper container 210 that is a first container placed on the lower container 211. The upper container 210 is made of dome-shaped aluminum oxide or quartz, and the lower container 211 is made of aluminum. Further, by forming a susceptor 217 as a heater-integrated substrate holding unit, which will be described later, from aluminum nitride, ceramics, or quartz, metal contamination taken into the film during processing is reduced.
上側容器２１０の上部にはガス分散空間であるバッファ室２３７を形成するシャワーヘッド２３６が設けられ、シャワーヘッド上壁にはガス導入用の導入口であるガス導入口２３４が設けられ、下壁はガスを噴出する噴出孔であるガス噴出孔２３４ａを有するシャワープレート２４０からなっており、前記ガス導入口２３４は、ガスを供給する供給管であるガス供給管２３２により開閉弁であるバルブ２４３ａ流量制御手段であるマスフローコントローラ２４１を介して図中省略の反応ガス２３０のガスボンベに繋がっている。シャワーヘッド２３６から反応ガス２３０が基板処理室２０１に供給され、また、サセプタ２１７の周囲から基板処理室２０１の底方向へ基板処理後のガスが流れるように下側容器２１１の側壁にガスを排気する排気口である排気口２３５が設けられている。排気口２３５はガスを排気する排気管であるガス排気管２３１により自動圧力調整器であるＡＰＣ２４２、開閉弁であるバルブ２４３ｂを介して排気装置である真空ポンプ２４６に接続されている。真空ポンプ２４６は例えばターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）で構成される。
上述したマスフローコントローラ２４１、バルブ２４３ａ、ガス供給管２３２、ガス導入口２３４、シャワーヘッド２３６からガス導入機構が構成される。また、上述したガス排気管２３１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６から排気機構が構成される。
A shower head 236 that forms a buffer chamber 237 that is a gas dispersion space is provided on the upper portion of the upper container 210, a gas introduction port 234 that is an introduction port for gas introduction is provided on the upper wall of the shower head, and the lower wall is It comprises a shower plate 240 having a gas ejection hole 234a which is an ejection hole for ejecting gas, and the gas introduction port 234 is controlled by a gas supply pipe 232 which is a supply pipe for supplying gas to control the flow rate of a valve 243a which is an on-off valve. It is connected to a gas cylinder of a reaction gas 230 not shown in the drawing via a mass flow controller 241 as means. The reaction gas 230 is supplied from the shower head 236 to the substrate processing chamber 201, and the gas is exhausted to the side wall of the lower container 211 so that the gas after substrate processing flows from the periphery of the susceptor 217 toward the bottom of the substrate processing chamber 201. An exhaust port 235 is provided as an exhaust port. The exhaust port 235 is connected to a vacuum pump 246, which is an exhaust device, via an APC 242, which is an automatic pressure regulator, and a valve 243b, which is an on-off valve, by a gas exhaust pipe 231 that is an exhaust pipe that exhausts gas. The vacuum pump 246 is constituted by, for example, a turbo molecular pump (TMP).
The above-described mass flow controller 241, valve 243a, gas supply pipe 232, gas introduction port 234, and shower head 236 constitute a gas introduction mechanism. The gas exhaust pipe 231, APC 242, valve 243 b, and vacuum pump 246 described above constitute an exhaust mechanism.
供給される反応ガス２３０を励起させる放電手段として断面が筒状であり、好適には円筒状の第１の電極である筒状電極２１５が設けられる。筒状電極２１５は基板処理室２０１の外周に設置されて基板処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４を囲んでいる。筒状電極２１５にはインピーダンスの整合を行う整合器２７２を介して高周波電力印加する高周波電源２７３が接続されている。 The discharge means for exciting the supplied reaction gas 230 has a cylindrical cross section, and a cylindrical electrode 215 that is preferably a cylindrical first electrode is provided. The cylindrical electrode 215 is installed on the outer periphery of the substrate processing chamber 201 and surrounds the plasma generation region 224 in the substrate processing chamber 201. A high frequency power source 273 that applies high frequency power is connected to the cylindrical electrode 215 via a matching unit 272 that performs impedance matching.
また、筒状磁界形成手段２１６は例えば筒状磁石で構成されて、筒状電極２１５の外表面に配置される。これにより、筒状電極２１５の内周面に沿って筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。上記筒状電極２１５、筒状磁界形成手段２１６、整合器２７２、及び高周波電源２７３からプラズマ放電機構が構成される。 Further, the cylindrical magnetic field forming means 216 is constituted by a cylindrical magnet, for example, and is disposed on the outer surface of the cylindrical electrode 215. As a result, magnetic lines of force are formed in the cylinder axis direction along the inner peripheral surface of the cylindrical electrode 215. The cylindrical electrode 215, the cylindrical magnetic field forming means 216, the matching unit 272, and the high frequency power source 273 constitute a plasma discharge mechanism.
基板処理室２０１の底側中央には、被処理基板であるウェハ２００を保持するための基板保持手段としてサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７はウェハ２００を加熱できるようになっている。サセプタ２１７は、例えば窒化アルミニウムで構成され、内部に加熱手段としてのヒータ（図中省略）が一体的に埋め込まれている。ヒータは電力が印加されてウェハ２００を５００℃程度にまで加熱できるようになっている。
上記サセプタ２１７の内部に一体的に埋め込まれている図示しないヒータ、及びヒータに電力を供給する電源から温度制御機構が構成される。
In the center of the bottom side of the substrate processing chamber 201, a susceptor 217 is disposed as a substrate holding means for holding the wafer 200 as a substrate to be processed. The susceptor 217 can heat the wafer 200. The susceptor 217 is made of, for example, aluminum nitride, and a heater (not shown) as a heating unit is integrally embedded therein. The heater is configured to heat the wafer 200 to about 500 ° C. by applying electric power.
A temperature control mechanism is composed of a heater (not shown) integrally embedded in the susceptor 217 and a power source for supplying power to the heater.
また、サセプタ２１７の内部には、さらにインピーダンスを可変するための電極である第２の電極も装備されており、この第２の電極がインピーダンス可変機構２７４を介して接地されている。インピーダンス可変機構２７４は、コイルや可変コンデンサから構成され、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、上記電極及びサセプタ２１７を介してウェハ２００の電位を制御できるようになっている。 The susceptor 217 is also equipped with a second electrode that is an electrode for varying the impedance, and the second electrode is grounded via the impedance varying mechanism 274. The impedance variable mechanism 274 is composed of a coil and a variable capacitor, and the potential of the wafer 200 can be controlled via the electrode and the susceptor 217 by controlling the number of coil patterns and the capacitance value of the variable capacitor. .
ウェハ２００をマグネトロン型プラズマ源でのマグネトロン放電により処理するための処理炉２０２は、少なくとも前記基板処理室２０１、サセプタ２１７、筒状電極２１５、筒状磁界形成手段２１６、シャワーヘッド２３６、及び排気口２３５から構成されており、基板処理室２０１でウェハ２００をプラズマ処理することが可能となっている。 A processing furnace 202 for processing the wafer 200 by magnetron discharge with a magnetron plasma source includes at least the substrate processing chamber 201, a susceptor 217, a cylindrical electrode 215, a cylindrical magnetic field forming means 216, a shower head 236, and an exhaust port. The wafer 200 can be plasma-processed in the substrate processing chamber 201.
筒状電極２１５及び筒状磁界形成手段２１６の周囲には、この筒状電極２１５及び筒状磁界形成手段２１６で形成される電界や磁界を外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電界や磁界を有効に遮蔽する遮蔽板２２３が設けられている。 Around the cylindrical electrode 215 and the cylindrical magnetic field forming means 216, the electric field and magnetic field formed by the cylindrical electrode 215 and the cylindrical magnetic field forming means 216 do not adversely affect the external environment and apparatuses such as other processing furnaces. As described above, a shielding plate 223 that effectively shields an electric field or a magnetic field is provided.
サセプタ２１７は下側容器２１１と絶縁され、サセプタ２１７を昇降させる昇降手段であるサセプタ昇降機構２６８が設けられている。またサセプタ２１７には貫通孔２１７ａを有し、下側容器２１１底面にはウェハ２００を突上げるための基板突上手段であるウェハ突上げピン２６６が少なくとも３箇所に設けられている。そして、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時にはウェハ突上げピン２６６がサセプタ２１７と非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるような位置関係となるよう、貫通孔２１７ａ及びウェハ突上げピン２６６が設けられる。 The susceptor 217 is insulated from the lower container 211 and is provided with a susceptor elevating mechanism 268 that is an elevating means for elevating and lowering the susceptor 217. The susceptor 217 has a through hole 217a, and at the bottom of the lower container 211, wafer push-up pins 266, which are substrate push-up means for pushing up the wafer 200, are provided in at least three places. Then, when the susceptor 217 is lowered by the susceptor elevating mechanism 268, the through hole 217a and the wafer up pin are arranged so that the wafer push-up pin 266 penetrates the through-hole 217a in a non-contact state with the susceptor 217. 266 is provided.
また、基板処理室２０１を構成する下側容器２１１の側壁には弁部となるゲートバルブ２４４を介して真空室としてのロードロックチャンバ１０１（図２参照）が接続されている。ゲートバルブ２４４は、ゲートバルブ２４４が開いた状態では、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１を連通する開口部２４５が形成されて、基板処理室２０１に対してウェハ２００を搬入、または／および搬出することが可能となり、ゲートバルブ２４４が閉じた状態では、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１とを遮断して、基板処理室２０１を気密に閉じることができるよう構成されている。また、ゲートバルブ２４４が開いている時には、真空ロボット１１０（図２参照）により、基板処理室２０１へウェハ２００が搬入、または搬出されるよう構成されている。 Further, a load lock chamber 101 (see FIG. 2) as a vacuum chamber is connected to a side wall of the lower container 211 constituting the substrate processing chamber 201 via a gate valve 244 serving as a valve portion. When the gate valve 244 is opened, the gate valve 244 is formed with an opening 245 communicating with the substrate processing chamber 201 and the load lock chamber 101, and the wafer 200 is loaded into and / or unloaded from the substrate processing chamber 201. In a state where the gate valve 244 is closed, the substrate processing chamber 201 and the load lock chamber 101 are shut off, and the substrate processing chamber 201 can be hermetically closed. Further, when the gate valve 244 is open, the wafer 200 is carried into or out of the substrate processing chamber 201 by the vacuum robot 110 (see FIG. 2).
また、制御部であるコントローラ１２１は高周波電源２７３、整合器２７２、バルブ２４３ａ、マスフローコントローラ２４１、ＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６、サセプタ昇降機構２６８、ゲートバルブ２４４、サセプタに埋め込まれたヒータに電力を供給する電源と接続し、それぞれを制御している。 In addition, the controller 121 serving as the control unit supplies power to the high frequency power supply 273, the matching unit 272, the valve 243a, the mass flow controller 241, the APC 242, the valve 243b, the vacuum pump 246, the susceptor elevating mechanism 268, the gate valve 244, and the heater embedded in the susceptor. It is connected to the power supply that supplies and controls each.
上述したようにインライン型半導体製造装置は、ロードロックチャンバ１０１にＨｅガスを流せるガス導入機構と耐プラズマ性のある真空ロボット１１０を有し、基板処理室２０１にＨｅガスを流せるガス導入機構、排気機構、温度制御機構、およびプラズマ放電機構等を有する。 As described above, the in-line type semiconductor manufacturing apparatus includes the gas introduction mechanism that allows He gas to flow into the load lock chamber 101 and the vacuum robot 110 having plasma resistance, and the gas introduction mechanism that allows He gas to flow into the substrate processing chamber 201, and the exhaust. A mechanism, a temperature control mechanism, and a plasma discharge mechanism.
次に、上記のような構成において、ウェハ２００表面に、又はウェハ２００上に形成された下地膜の表面に所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。膜種は、窒化珪素膜としているが、リンドープポリシリコン膜等についても適用可能である。本方法では、基板搬送シーケンスの後、プロセスシーケンスが行われる。ここでは、１台のロードロックチャンバ１０１と１台の基板処理室２０１とを使用して、単列でインライン処理する場合について説明する。 Next, a method for performing a predetermined plasma treatment on the surface of the wafer 200 or the surface of the base film formed on the wafer 200 in the above configuration will be described. The film type is a silicon nitride film, but it can also be applied to a phosphorus-doped polysilicon film or the like. In this method, the process sequence is performed after the substrate transfer sequence. Here, a case where in-line processing is performed in a single row using one load lock chamber 101 and one substrate processing chamber 201 will be described.
図１に本実施の形態の基板搬送シーケンスを示す。図１（ａ）はロードロックチャンバ１０１の搬送シーケンス図、図１（ｂ）は基板処理室２０１の搬送シーケンス図である。 FIG. 1 shows a substrate transfer sequence of the present embodiment. FIG. 1A is a transfer sequence diagram of the load lock chamber 101, and FIG. 1B is a transfer sequence diagram of the substrate processing chamber 201.
（ＳＴＥＰ１）
ロードロックチャンバ１０１では、コントローラ１２１により大気ロボット１２０を制御して、カセットフープ１３０から大気圧下のロードロックチャンバ１０１に大気ローダ１２５を介してウェハ２００を搬送する（大気搬送）。
基板処理室２０１では、コントローラ１２１の制御により、ガス導入口２３４から基板処理室２０１内にＨｅガスを供給しつつガス排気管２３１から排気して、基板処理室２０１にＨｅガスが常時所定流量流れるようにする。このときコントローラ１２１で、真空ポンプ２４６、ＡＰＣ２４２を制御することにより、基板処理室２０１内を所定の圧力例えば１００Ｐａの調圧状態に保っておく。また、コントローラ１２１の制御により、プラズマ放電機構に所定のＲＦ電力例えば１００Ｗを印加し、基板処理室２０１内を常時プラズマ放電状態にして、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１の間のゲートバルブ２４４を開く前から、基板処理室２０１内の雰囲気を予めＨｅプラズマに置換しておく（Ｈｅ ＲＦ放電）。
(STEP1)
In the load lock chamber 101, the atmospheric robot 120 is controlled by the controller 121, and the wafer 200 is transferred from the cassette hoop 130 to the load lock chamber 101 under atmospheric pressure via the atmospheric loader 125 (atmospheric transfer).
In the substrate processing chamber 201, under the control of the controller 121, He gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 while being supplied into the substrate processing chamber 201 from the gas inlet 234, and the He gas constantly flows into the substrate processing chamber 201 at a predetermined flow rate. Like that. At this time, the controller 121 controls the vacuum pump 246 and the APC 242 to keep the inside of the substrate processing chamber 201 at a predetermined pressure, for example, 100 Pa. Further, under the control of the controller 121, a predetermined RF power, for example, 100 W is applied to the plasma discharge mechanism, the inside of the substrate processing chamber 201 is always in a plasma discharge state, and the gate valve 244 between the substrate processing chamber 201 and the load lock chamber 101. Before opening, the atmosphere in the substrate processing chamber 201 is replaced with He plasma in advance (He RF discharge).
（ＳＴＥＰ２〜ＳＴＥＰ３）
ロードロックチャンバ１０１では、ロードロックチャンバ１０１へウェハ２００の大気搬送を行った後、コントローラ１２１による制御により、排気機構を制御してロードロックチャンバ１０１内を大気圧から高真空圧である１０-3Ｐａになるまで真空引きを行う（エバック）。
基板処理室２０１では、１００Ｐａの圧力下で、前述したＨｅ ＲＦ放電を継続する。
(STEP2 to STEP3)
In the load lock chamber 101, after carrying the wafer 200 to the load lock chamber 101 in the atmosphere, the controller 121 controls the exhaust mechanism to control the inside of the load lock chamber 101 from atmospheric pressure to high vacuum pressure of 10 −3. Vacuuming is performed until Pa is reached (evac).
In the substrate processing chamber 201, the aforementioned He RF discharge is continued under a pressure of 100 Pa.
（ＳＴＥＰ４）
エバック後、コントローラ１２１により排気機構を制御しつつ、ガス導入機構を制御してＨｅガスを所定流量例えば１ｓｌｍ流し、この状態を維持する（Ｈｅ Ｆｌｏｗ）。Ｈｅガスを流すことにより、ロードロックチャンバ１０１内の圧力が高真空圧より上昇する。
基板処理室２０１では、１００Ｐａの圧力下で、Ｈｅ ＲＦ放電を継続する。
（ＳＴＥＰ５）
コントローラ１２１によりガス導入機構を制御して、ロードロックチャンバ１０１内にＨｅガスを所定時間例えば１分間流した後、ロードロックチャンバ１０１内を所定圧力、例えば１０Ｐａに調圧し、その状態で待機させる（Ｈｅ １０Ｐａ調圧）。
基板処理室２０１では、１００Ｐａの圧力下で、Ｈｅ ＲＦ放電を継続する。
(STEP4)
After the back-up, the controller 121 controls the exhaust mechanism while controlling the gas introduction mechanism to flow He gas at a predetermined flow rate, for example, 1 slm, and this state is maintained (He Flow). By flowing He gas, the pressure in the load lock chamber 101 rises from the high vacuum pressure.
In the substrate processing chamber 201, the He RF discharge is continued under a pressure of 100 Pa.
(STEP5)
The controller 121 controls the gas introduction mechanism to flow He gas into the load lock chamber 101 for a predetermined time, for example, 1 minute, and then adjusts the load lock chamber 101 to a predetermined pressure, for example, 10 Pa, and waits in that state ( He 10Pa pressure regulation).
In the substrate processing chamber 201, the He RF discharge is continued under a pressure of 100 Pa.
（ＳＴＥＰ６）
コントローラ１２１の制御により、Ｈｅプラズマで置換されている基板処理室２０１と、Ｈｅガスを流しているロードロックチャンバ１０１の間のゲートバルブ２４４を開き、真空ロボット１１０によりウェハ２００をロードロックチャンバ１０１から開口部２４５を介して基板処理室２０１に搬送する（搬送）。
ここで、ゲートバルブ２４４を開くと、基板処理室２０１内の圧力とロードロックチャンバ１０１内の圧力は同圧化される。基板処理室２０１内の圧力１００Ｐａが、ロードロックチャンバ１０１の圧力１０Ｐａよりも高いので、雰囲気ガスが基板処理室２０１内の基板処理室２０１からロードロックチャンバ１０１へは流れても、ロードロックチャンバ１０１から基板処理室２０１へは流れない。
(STEP6)
Under the control of the controller 121, the gate valve 244 between the substrate processing chamber 201 replaced with He plasma and the load lock chamber 101 in which He gas is flowing is opened, and the wafer 200 is removed from the load lock chamber 101 by the vacuum robot 110. The substrate is transferred to the substrate processing chamber 201 through the opening 245 (transfer).
Here, when the gate valve 244 is opened, the pressure in the substrate processing chamber 201 and the pressure in the load lock chamber 101 are equalized. Since the pressure 100 Pa in the substrate processing chamber 201 is higher than the pressure 10 Pa in the load lock chamber 101, even if atmospheric gas flows from the substrate processing chamber 201 in the substrate processing chamber 201 to the load lock chamber 101, the load lock chamber 101 Does not flow into the substrate processing chamber 201.
このＳＴＥＰ６の搬送を、図３を用いて具体的に説明する。
ゲートバルブ２４４が開くと、ウェハ２００は処理炉２０２を構成する基板処理室２０１の外部のロードロックチャンバ１０１から、ウェハ２００を搬送する真空ロボット１１０（図２参照）によって、開口部２４５を介して基板処理室２０１に搬入され、サセプタ２１７上に搬送される。まずサセプタ２１７が下った状態になっており、ウェハ突上げピン２６６の先端がサセプタ２１７の貫通孔２１７ａを通過してサセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突き出された状態で、下側容器２１１に設けられたゲートバルブ２４４が開き、真空ロボット１１０によってウェハ２００をウェハ突上げピンの先端に載置する。真空ロボット１１０が基板処理室２０１外のロードロックチャンバ１０１へ退避すると、ゲートバルブ２４４が閉まり、サセプタ２１７がサセプタ昇降機構２６８により上昇すると、サセプタ２１７上面にウェハ２００を載置することができ、更にウェハ２００を処理する位置まで上昇する。
サセプタ２１７はヒータによって予め加熱されており、搬入されたウェハ２００を室温〜５００℃の範囲内でウェハ処理温度に加熱する。
The conveyance of STEP 6 will be specifically described with reference to FIG.
When the gate valve 244 is opened, the wafer 200 is transferred from the load lock chamber 101 outside the substrate processing chamber 201 constituting the processing furnace 202 by the vacuum robot 110 (see FIG. 2) for transferring the wafer 200 through the opening 245. It is carried into the substrate processing chamber 201 and is transferred onto the susceptor 217. First, the susceptor 217 is in a lowered state, and the tip of the wafer push-up pin 266 passes through the through-hole 217a of the susceptor 217 and protrudes by a predetermined height from the surface of the susceptor 217. The gate valve 244 provided at 211 is opened, and the wafer 200 is placed on the tip of the wafer push-up pin by the vacuum robot 110. When the vacuum robot 110 is retracted to the load lock chamber 101 outside the substrate processing chamber 201, the gate valve 244 is closed, and when the susceptor 217 is raised by the susceptor lifting mechanism 268, the wafer 200 can be placed on the upper surface of the susceptor 217. The wafer 200 is moved up to a processing position.
The susceptor 217 is preheated by a heater, and heats the loaded wafer 200 to a wafer processing temperature within a range of room temperature to 500 ° C.
（ＳＴＥＰ７）
基板搬送後、ゲートバルブ２４４が閉まったままの状態となり、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１との連通を断っている。ロードロックチャンバ１０１では、Ｈｅ2ガスを流しロードロックチャンバ内の圧力を所定の減圧値に保ったまま、ウェハの搬送を終了する（搬送終了）。
基板処理室２０１では、基板搬送後、コントローラ１２１の制御により、Ｈｅガスの供給を停止すると共に、ＲＦ電力の印加を止めてプラズマ放電をオフにし、真空ポンプ２４６、及びＡＰＣ２４２を用いて基板処理室２０１内の圧力を、１０-3〜１０2Ｐａの範囲内、好ましくは１０-3Ｐａまで真空引きして、その圧力を維持する（ＲＦ ＯＦＦ／エバック）。
このようにしてロードロックチャンバ１０１から基板処理室２０１への基板搬送シーケンスを終了する。
(STEP7)
After the substrate transfer, the gate valve 244 remains closed, and communication between the substrate processing chamber 201 and the load lock chamber 101 is cut off. In the load lock chamber 101, the He 2 gas is allowed to flow and the transfer of the wafer is completed while maintaining the pressure in the load lock chamber at a predetermined reduced pressure value (transfer end).
In the substrate processing chamber 201, after the substrate is transferred, the supply of He gas is stopped under the control of the controller 121, the application of RF power is stopped and the plasma discharge is turned off, and the substrate processing chamber is used by using the vacuum pump 246 and the APC 242. The pressure in 201 is evacuated to a range of 10 −3 to 10 2 Pa, preferably 10 −3 Pa, and the pressure is maintained (RF OFF / Evac).
In this way, the substrate transfer sequence from the load lock chamber 101 to the substrate processing chamber 201 is completed.
基板搬送シーケンス後、基板処理室２０１では、反応ガスであるＮ2ガスを流し、Ｎ2ガスによる調圧作業を行い、基板処理のプロセスシーケンスに移る（プロセスシーケンススタート）。このプロセスシーケンスでは、コントローラ１２１の制御により、再びプラズマ放電機構に所定のＲＦ電力例えば１００Ｗを印加し、基板処理室２０１内をプラズマ放電状態にし、Ｎ2プラズマによりウェハ上に窒化珪素膜を形成する。このプロセスシーケンスを図３を用いて具体的に説明する。 After the substrate transfer sequence, in the substrate processing chamber 201, flowing N 2 gas is a reaction gas, performs tone compaction operation by N 2 gas, proceeds to process sequence of the substrate processing (process sequence start). In this process sequence, under the control of the controller 121, a predetermined RF power, for example, 100 W is applied again to the plasma discharge mechanism, the inside of the substrate processing chamber 201 is brought into a plasma discharge state, and a silicon nitride film is formed on the wafer by N 2 plasma. . This process sequence will be specifically described with reference to FIG.
ウェハ２００を、サセプタ２１７を介してヒータによって処理温度に加熱したら、ガス導入口２３４からシャワープレート２４０のガス噴出孔２３４ａを介して、反応ガスである窒素Ｎ2ガスを基板処理室２０１に配置されているウェハ２００の上面（処理面）に向けてシャワー状に導入する。このときのガス流量は１００〜１０００ｓｃｃｍの範囲である。同時に筒状電極２１５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する。印加する電力は、５０〜１０００Ｗの範囲内の出力値を投入する。このときインピーダンス可変機構２７４は予め所望のインピーダンス値に制御しておく。 When the wafer 200 is heated to a processing temperature by a heater through the susceptor 217, nitrogen N 2 gas as a reaction gas is placed in the substrate processing chamber 201 from the gas inlet 234 through the gas ejection hole 234 a of the shower plate 240. It is introduced in the form of a shower toward the upper surface (processed surface) of the wafer 200. The gas flow rate at this time is in the range of 100 to 1000 sccm. At the same time, high frequency power is applied to the cylindrical electrode 215 from the high frequency power supply 273 via the matching unit 272. As the power to be applied, an output value in the range of 50 to 1000 W is input. At this time, the impedance variable mechanism 274 is controlled to a desired impedance value in advance.
筒状磁界形成手段２１６の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウェハ２００の上方空間に電荷をトラップしてプラズマ生成領域２２４に高密度プラズマが生成される。そして、生成された高密度プラズマにより、サセプタ２１７上のウェハ２００の表面に窒化珪素膜が形成される。窒化膜形成後、基板搬入と逆の手順でウェハ２００を基板処理室２０１から真空ロボット１１０でロードロックチャンバ１０１内に搬出し、ゲートバルブ２４４を閉じて基板処理室２０１を密閉する。ウェハが冷えるまで所定位置で待機させ、所定温度まで冷却されると、大気ロボット１２０によりウェハ２００をカセットフープ１３０に回収する。
これにより成膜シーケンスを終了する。
Magnetron discharge is generated under the influence of the magnetic field of the cylindrical magnetic field forming means 216, charges are trapped in the upper space of the wafer 200, and high-density plasma is generated in the plasma generation region 224. A silicon nitride film is formed on the surface of the wafer 200 on the susceptor 217 by the generated high-density plasma. After the formation of the nitride film, the wafer 200 is unloaded from the substrate processing chamber 201 into the load lock chamber 101 by the vacuum robot 110 in the reverse procedure of loading the substrate, the gate valve 244 is closed, and the substrate processing chamber 201 is sealed. The wafer 200 is waited at a predetermined position until the wafer cools, and when the wafer is cooled to a predetermined temperature, the atmospheric robot 120 collects the wafer 200 in the cassette hoop 130.
This completes the film forming sequence.
なお、コントローラ１２１により高周波電源２７３の電力ＯＮ・ＯＦＦ、整合器２７２の調整、バルブ２４３ａの開閉、マスフローコントローラ２４１の流量、ＡＰＣ２４２の弁開度、バルブ２４３ｂの開閉、真空ポンプ２４６の起動・停止、サセプタ昇降機構２６８の昇降動作、ゲートバルブ２４４の開閉、サセプタに埋め込まれたヒータに電力を印加する電源への電力ＯＮ・ＯＦＦをそれぞれを制御している。 The controller 121 turns on / off the power of the high-frequency power supply 273, adjusts the matching unit 272, opens / closes the valve 243a, the flow rate of the mass flow controller 241, the valve opening of the APC 242, opens / closes the valve 243b, starts / stops the vacuum pump 246, It controls the raising / lowering operation of the susceptor raising / lowering mechanism 268, the opening / closing of the gate valve 244, and the power ON / OFF to the power source that applies power to the heater embedded in the susceptor.
上記成膜シーケンスにより得られたウェハの窒化珪素膜の膜中分析をしたところ、膜中の酸素濃度を従来の半分に抑制することができた。膜中の酸素濃度が半減するメカニズムは不明であるが、基板処理室をＮ2雰囲気とする従来のものでは、ロードロックチャンバ１０１内の残留酸素が真空中にガス化して、基板処理室２０１まで流れてウェハ表面を酸化させ、実施の形態では、基板処理室２０１にＨｅプラズマを流し、この活性なＨｅが残留酸素を効果的に押し出して、残留酸素がウェハと反応せず、排気されるからであると推測される。 When the in-film analysis of the silicon nitride film of the wafer obtained by the above film forming sequence was performed, the oxygen concentration in the film could be suppressed to half of that in the prior art. Although the mechanism by which the oxygen concentration in the film is reduced by half is unknown, in the conventional apparatus in which the substrate processing chamber is an N 2 atmosphere, the residual oxygen in the load lock chamber 101 is gasified in a vacuum until the substrate processing chamber 201 is reached. In this embodiment, He plasma is flowed into the substrate processing chamber 201, and this active He effectively pushes out residual oxygen, which does not react with the wafer and is exhausted. It is estimated that.
本実施の形態によれば、ロードロックチャンバ１０１に含まれる酸素（Ｏ2）が基板処理室２０１に混入するのを効果的に抑制することができる。したがって、基板搬送時、基板処理室２０１へ大気中の酸素が流入するのを抑制し、酸化反応を無くすことができ、ウェハ特性を向上できる。 According to the present embodiment, it is possible to effectively suppress oxygen (O 2 ) contained in the load lock chamber 101 from entering the substrate processing chamber 201. Therefore, it is possible to suppress the oxygen in the atmosphere from flowing into the substrate processing chamber 201 during the substrate transfer, eliminate the oxidation reaction, and improve the wafer characteristics.
また、ゲートバルブを開く前に、ロードロックチャンバ内をＨｅガスに置換しなくても良いが、実施の形態のように、ロードロックチャンバ１０１と基板処理室２０１との間のゲートバルブ２４４を開く前に、さらにロードロックチャンバ１０１にもＨｅガスを供給すると、ロードロックチャンバ１０１内から大気に含まれるＯ2をより有効に排除できる。従って、基板処理室２０１内にＮ2があっても、ゲートバルブ２４４を開いたとき、Ｏ2とＮ2とがウェハ２００と反応することを有効に防止できる。 Further, it is not necessary to replace the inside of the load lock chamber with He gas before opening the gate valve, but the gate valve 244 between the load lock chamber 101 and the substrate processing chamber 201 is opened as in the embodiment. If He gas is further supplied to the load lock chamber 101 before, O 2 contained in the atmosphere can be more effectively removed from the load lock chamber 101. Therefore, even if N 2 is present in the substrate processing chamber 201, it is possible to effectively prevent O 2 and N 2 from reacting with the wafer 200 when the gate valve 244 is opened.
また、本実施の形態では、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１とが減圧下（１０-3〜１０2Ｐａ）で用いられるので、基板処理室２０１とロードロックチャンバ１０１からＯ2、Ｎ2をさらに追い出して、これらを有効に除くことができる。 In this embodiment, since the substrate processing chamber 201 and the load lock chamber 101 are used under reduced pressure (10 −3 to 10 2 Pa), the substrate processing chamber 201 and the load lock chamber 101 are connected to O 2 and N 2. Can be expelled further and effectively removed.
また、実施の形態では、ゲートバルブ２４４を開いたとき、基板処理室２０１内の圧力をロードロックチャンバ１０１の圧力よりも高くしたので、ロードロックチャンバ１０１内に残留したＯ2が基板処理室内２０１に流入することを有効に防止できる。 In the embodiment, when the gate valve 244 is opened, the pressure in the substrate processing chamber 201 is made higher than the pressure in the load lock chamber 101, so that O 2 remaining in the load lock chamber 101 is removed from the substrate processing chamber 201. Can be effectively prevented.
また、本実施の形態では、Ｈｅプラズマ生成手段に、ＭＭＴに装備されているプラズマ放電機構をそのまま用いるようにしたので、専用のＨｅプラズマ生成手段を導入する場合と比べて、装置が簡潔になり装置の製作費を低減できる。 In this embodiment, since the plasma discharge mechanism equipped in the MMT is used as it is for the He plasma generation means, the apparatus is simplified compared with the case where the dedicated He plasma generation means is introduced. Device manufacturing costs can be reduced.
なお、実施の形態では基板処理室内の置換ガスとして稀ガスであるＨｅガスを用いたが、Ｈｅガスに代えてＮｅガスを用いてもよい。ただし、Ａｒは質量が重くウェハを削ってしまうため好ましくない。 In the embodiment, He gas which is a rare gas is used as a replacement gas in the substrate processing chamber. However, Ne gas may be used instead of He gas. However, Ar is not preferable because the mass is heavy and the wafer is shaved.
また、本発明を用いて基板処理室への酸素の混入を防ぐと効果のある半導体デバイスは、例えば、ＤＲＡＭ、ＬＯＧＩＣ、フラッシュメモリ等であり、特に、これらの半導デバイスのゲート酸化膜、容量膜等に本発明を適用すると効果が大きい。
また、実施の形態では、膜種として窒化珪素膜について説明したが、その他に酸窒化珪素膜、リンドープポリシリコン膜等にも適用できる。リンドープポリシリコン膜に適用するときは、反応ガスにＰＨ3ガスが使用される。
Further, semiconductor devices that are effective in preventing oxygen from being mixed into the substrate processing chamber using the present invention are, for example, DRAMs, LOGICs, flash memories, and the like, and in particular, gate oxide films and capacitors of these semiconductor devices. When the present invention is applied to a film or the like, the effect is great.
In the embodiment, the silicon nitride film is described as the film type. However, the present invention can be applied to a silicon oxynitride film, a phosphorus-doped polysilicon film, and the like. When applied to a phosphorus-doped polysilicon film, PH 3 gas is used as the reaction gas.
また、本発明はインライン型半導体製造装置について説明したが、真空搬送室の周囲にスター状にチャンバが並び、これらのチャンバへ真空搬送室に備えた１台の真空ロボットで基板を搬送するクラスタ型半導体製造装置についても適用可能である。 Although the present invention has been described with respect to the in-line type semiconductor manufacturing apparatus, a cluster type in which chambers are arranged in a star shape around the vacuum transfer chamber and the substrate is transferred to these chambers by a single vacuum robot provided in the vacuum transfer chamber. The present invention can also be applied to a semiconductor manufacturing apparatus.
１０１ ロードロックチャンバ（真空室）
１２１ 制御部
２００ ウェハ（被処理基板）
２０１ 基板処理室
２４４ ゲートバルブ（弁部）
２４５ 開口部
101 Load lock chamber (vacuum chamber)
121 Control unit 200 Wafer (substrate to be processed)
201 Substrate processing chamber 244 Gate valve (valve part)
245 opening
Claims (1)
前記基板処理室に弁部を介して接続された真空室と、
前記弁部の開閉を制御する制御部と、
を備え、
前記弁部は、前記弁部が開いた状態では、前記基板処理室と前記真空室を連通する開口部を形成して、前記基板処理室に対して前記被処理基板を搬入または／および搬出することを可能とし、前記弁部が閉じた状態では、前記基板処理室と前記真空室とを遮断するよう構成され、
前記制御部は、さらに前記弁部を開く前に、前記基板処理室内を予めＨｅプラズマまたはＮｅプラズマに置換しておくよう制御するものであることを特徴とした半導体製造装置。 A substrate processing chamber for processing a substrate to be processed;
A vacuum chamber connected to the substrate processing chamber via a valve,
A control unit for controlling opening and closing of the valve unit;
With
The valve portion forms an opening for communicating the substrate processing chamber and the vacuum chamber when the valve portion is open, and carries the substrate to be processed into and / or out of the substrate processing chamber. In a state where the valve portion is closed, the substrate processing chamber and the vacuum chamber are configured to be shut off,
The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the substrate processing chamber to be replaced with He plasma or Ne plasma in advance before opening the valve unit.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005093978A JP2006278619A (en) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | Semiconductor-manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005093978A JP2006278619A (en) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | Semiconductor-manufacturing apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006278619A true JP2006278619A (en) | 2006-10-12 |
Family
ID=37213079
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005093978A Pending JP2006278619A (en) | 2005-03-29 | 2005-03-29 | Semiconductor-manufacturing apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006278619A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102664158A (en) * | 2010-11-09 | 2012-09-12 | 东京毅力科创株式会社 | Substrate treatment apparatus, program, computer sotrage medium, and method of transferring substrate |
| JP2012186248A (en) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method |
| JP2013077819A (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Asm Internatl Nv | Modular semiconductor processing system |
| JP2018152405A (en) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | Heat treatment method and heat treatment apparatus |
| KR20200035221A (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Vacuum processing apparatus and method of controlling vacuum processing apparatus |
-
2005
- 2005-03-29 JP JP2005093978A patent/JP2006278619A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102664158A (en) * | 2010-11-09 | 2012-09-12 | 东京毅力科创株式会社 | Substrate treatment apparatus, program, computer sotrage medium, and method of transferring substrate |
| JP2012186248A (en) * | 2011-03-04 | 2012-09-27 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method |
| JP2013077819A (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-25 | Asm Internatl Nv | Modular semiconductor processing system |
| JP2018152405A (en) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | Heat treatment method and heat treatment apparatus |
| KR20200035221A (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Vacuum processing apparatus and method of controlling vacuum processing apparatus |
| KR102281717B1 (en) | 2018-09-25 | 2021-07-23 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Vacuum processing apparatus and method of controlling vacuum processing apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6240695B2 (en) | Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and program | |
| JP6000665B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program | |
| JP6339057B2 (en) | Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and program | |
| KR101882774B1 (en) | Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer-readable recording medium | |
| TWI524388B (en) | A substrate processing apparatus, a manufacturing method of a semiconductor device, and a recording medium | |
| KR20160128211A (en) | Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer-readable recording medium | |
| US10049870B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device including silicon nitride layer for inhibiting excessive oxidation of polysilicon film | |
| JP6318139B2 (en) | Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and program | |
| JP6240712B1 (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing apparatus, and program | |
| TWI671818B (en) | Semiconductor device manufacturing method, substrate processing device, and program | |
| JP6839672B2 (en) | Semiconductor device manufacturing methods, substrate processing devices and programs | |
| JP5963893B2 (en) | Substrate processing apparatus, gas dispersion unit, semiconductor device manufacturing method and program | |
| JP2006278619A (en) | Semiconductor-manufacturing apparatus | |
| US20160177446A1 (en) | Substrate Processing Apparatus, Method of Manufacturing Semiconductor Device and Non-Transitory Computer-Readable Recording Medium | |
| JP4745247B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| JP2006245312A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
| TWI682425B (en) | Substrate processing device, manufacturing method and program of semiconductor device | |
| JP2009224755A (en) | Method of manufacturing semiconductor device, and substrate processing apparatus | |
| JP2006005287A (en) | Substrate treatment method | |
| JP7209567B2 (en) | Etching method and etching apparatus | |
| KR101435866B1 (en) | Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device | |
| JP2005045075A (en) | Method for substrate treatment | |
| JP2007208169A (en) | Substrate processing method | |
| JP2005056911A (en) | Substrate treating device | |
| JP2010097993A (en) | Plasma treatment method |