JP2007042890A - Substrate treatment apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily assemble a shower head while uniformly supplying the inside of a treating chamber with a treating gas. <P>SOLUTION: A substrate treatment apparatus has a reaction chamber for treating a substrate, and the shower head 236 for supplying the inside of the reaction chamber with a raw material gas (the treating gas) G1 and radicals (the treating gas) G2 in a shower shape. The shower head 236 has a plurality of disks A1, A2 and A3 with a plurality of ports (through-holes) C1 and C2. Parts of a plurality of the ports C1 or C2 in at least the adjacent disks in a plurality of the disks A1, A2 and A3 are made mutually to communicate by at least one bolts (tubular members) B with communicating holes D. At least one end of the bolts B is formed in a screwable manner, and the bolts B are screwed to parts of a plurality of at least one ports C of the adjacent disks A1 and A2 or A2 and A3. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、処理ガスを処理室内にシャワー状に供給するシャワーヘッドを備えた基板処理装置に関するものである。   The present invention relates to a substrate processing apparatus including a shower head that supplies a processing gas into a processing chamber in a shower shape.

半導体装置の製造工程の一工程において用いられる薄膜成膜方法に、化学反応を利用した化学的気相成長(CVD)がある。熱エネルギーを利用したCVDの場合には、気相中での反応が主体的になる場合と基板表面での反応が主体的になる場合がある。基板表面での反応が主体的になるほうが、よりステップカバレジの特性が優れているといえる。   As a thin film deposition method used in one process of manufacturing a semiconductor device, there is chemical vapor deposition (CVD) using a chemical reaction. In the case of CVD using thermal energy, there are cases where the reaction in the gas phase becomes dominant and the reaction on the substrate surface becomes dominant. It can be said that the step coverage characteristic is better when the reaction on the substrate surface is more dominant.

通常のCVDでは、反応を起こしやすい膜を形成する原料となる2種類以上の処理ガスが、シャワーヘッド内で混合されて基板へ供給されるため、気相中での反応が主体的になることが多い。すると、ステップカバレジの特性が劣化したり、気相中での反応による生成物がパーティクル源となって、基板上に成膜された薄膜を汚染することがある。
また、サイクリック手法を利用したCVD(サイクリックCVD)では、成膜するための原料ガス(通常、混合原料ガス)と、成膜された薄膜の汚染除去を行う活性酸素とを交互に供給することにより、通常のCVDよりも汚染の少ない薄膜を形成している。
また、ALDでは、複数の原料ガスを、1種類ずつ交互に供給して、1原子層単位で基板に原料を吸着させ、表面反応を利用して成膜を行っている。このため、CVDよりもステップカバレジの特性に優れる。
In ordinary CVD, two or more kinds of processing gases, which are raw materials for forming a reaction-prone film, are mixed in the shower head and supplied to the substrate, so that the reaction in the gas phase becomes dominant. There are many. As a result, the characteristics of the step coverage may be deteriorated, or a product generated by the reaction in the gas phase may become a particle source and contaminate the thin film formed on the substrate.
In CVD using a cyclic method (cyclic CVD), a source gas for forming a film (usually a mixed source gas) and active oxygen for removing the contamination of the formed thin film are alternately supplied. Thus, a thin film with less contamination than ordinary CVD is formed.
In ALD, a plurality of source gases are alternately supplied one by one, the source is adsorbed on the substrate in units of one atomic layer, and film formation is performed using a surface reaction. For this reason, the step coverage characteristic is superior to CVD.

上述したことから、通常のCVDでは、ステップカバレジの特性を向上し、汚染の少ない薄膜を形成するために、シャワーヘッド内でガスを混合させないようにする必要がある。また、サイクリックCVDでも、原料ガスと活性酸素とは反応しやすいため、これらのガスのシャワーヘッド内での混合は回避されるべきである。そして、ALDの場合でも、先行して供給するガスがシャワーヘッド内に残存している可能性があるため、シャワーヘッド内でのガス混合を回避する必要がある。   As described above, in the normal CVD, it is necessary to prevent gas from being mixed in the shower head in order to improve the step coverage characteristics and form a thin film with little contamination. Further, even in cyclic CVD, since the source gas and the active oxygen are likely to react, mixing of these gases in the shower head should be avoided. Even in the case of ALD, it is necessary to avoid gas mixing in the shower head because the gas supplied in advance may remain in the shower head.

このため、従来のシャワーヘッドを用いて成膜を行う基板処理装置では、いずれの薄膜成膜方法をとるにせよ、複数種類のガスをシャワーヘッド内で混合させないように、シャワーヘッド内を仕切るようにしている。ここでの仕切り方は、仕切板によりガスの導入方向と交差する方向(例えば左右方向)にシャワーヘッドを複数に仕切るというものであり、これにより複数種類のガスをシャワーヘッド内で分離して流すようにしている。   For this reason, in a substrate processing apparatus for forming a film using a conventional shower head, the shower head is partitioned so that a plurality of types of gases are not mixed in the shower head, regardless of which thin film deposition method is used. I have to. The partitioning method here is to partition the shower head into a plurality of directions (for example, in the left-right direction) intersecting the gas introduction direction by the partition plate, thereby separating and flowing a plurality of types of gas in the shower head. I am doing so.

しかしながら、シャワーヘッドを仕切板によりガス導入方向と交差方向に仕切ると、各ガスがシャワーヘッド内を空間的に遍在して流れるため、シャワーヘッドから処理室内に複数の種類のガスをそれぞれ均等に供給することが困難であった。   However, when the shower head is partitioned by the partition plate in the direction intersecting with the gas introduction direction, each gas flows spatially and ubiquitously in the shower head. It was difficult to supply.

そこで、このガスの不均等供給の問題を解消するためには、複数種類のガスがシャワーヘッド内で互いに分離して流れるけれども、互いに遍在することなく流れるようにする必要がある。そのためには、シャワーヘッドを次のように構成することが考えられる。   Therefore, in order to solve the problem of uneven gas supply, a plurality of types of gases flow separately from each other in the shower head, but need to flow without being ubiquitous with each other. To that end, it is conceivable to configure the shower head as follows.

シャワーヘッド内を、ガスの流れる方向に複数に仕切って複数の室を設ける。例えば、上下2室設ける場合には、シャワーヘッド内をガスが導入される上板、ガスが通過する中板、ガスが導出される下板で仕切って、シャワーヘッド内を上室と下室とに分割する。さらに上板、中板、下板にそれぞれ複数の貫通孔を設ける。各板の貫孔同士は次のように円筒配管で連通する。
上室では、上板と中板との複数の貫通孔のうち、対応する一部の貫通孔同士を1つの円筒配管で連通する。下室では、上室の中板で円筒配管により連通しなかった貫通孔と、この貫通孔に対応する下板の貫通孔同士を複数の円筒配管で連通する。円筒配管には連結手段がないため、隣り合う板同士は、この円筒配管を介して溶接により接続される。
円筒配管に接続されていない上板の貫通孔から上室に入ったガスは、上室内に分散されて中板と下板との貫通孔同士に接続された複数の円筒配管を介して下室をバイパスし、円筒配管に接続された下板の複数の貫通孔から処理室内にシャワー状に供給される。上板の貫通孔に接続された円筒配管から入ったガスは、上室内をバイパスして下室内に入り、下室内に分散されて、円筒配管が接続されていない下板の複数の貫通孔(残りの貫通孔)から、処理室内にシャワー状に供給される。
したがって、2種類の処理ガスは、シャワーヘッド内では混合されることがなく、しかも、各ガスはシャワーヘッド内では空間的に遍在せず、分離されつつ混在して流れるので、各処理ガスをシャワーヘッドから処理室内に均等に供給することが可能になると考えられる。
A plurality of chambers are provided by dividing the inside of the shower head into a plurality of directions in which the gas flows. For example, when two upper and lower chambers are provided, the shower head is partitioned by an upper plate into which gas is introduced, an intermediate plate through which gas passes, and a lower plate from which gas is led out, and the shower head is divided into an upper chamber and a lower chamber. Divide into Further, a plurality of through holes are provided in each of the upper plate, the middle plate, and the lower plate. The through holes of each plate communicate with each other through a cylindrical pipe as follows.
In the upper chamber, among a plurality of through holes of the upper plate and the middle plate, corresponding ones of the through holes are communicated with each other by one cylindrical pipe. In the lower chamber, the through holes that are not communicated by the cylindrical pipe in the middle plate of the upper chamber and the through holes of the lower plate corresponding to the through holes are communicated by a plurality of cylindrical pipes. Since there is no connecting means in the cylindrical pipe, adjacent plates are connected by welding via this cylindrical pipe.
Gas entering the upper chamber from the through hole of the upper plate that is not connected to the cylindrical pipe is dispersed in the upper chamber and is connected to the through holes of the middle plate and the lower plate through the plurality of cylindrical pipes. And is supplied into the processing chamber as a shower from a plurality of through holes in the lower plate connected to the cylindrical pipe. Gas entered from the cylindrical pipe connected to the through hole of the upper plate bypasses the upper chamber, enters the lower chamber, is dispersed in the lower chamber, and has a plurality of through holes in the lower plate to which the cylindrical pipe is not connected ( The remaining through-holes) are supplied into the processing chamber as a shower.
Therefore, the two kinds of processing gases are not mixed in the shower head, and each gas is not spatially ubiquitous in the shower head, and flows in a mixed manner while being separated. It is thought that it becomes possible to supply evenly into the processing chamber from the shower head.

しかしながら、上述した想定技術では、シャワーヘッドを構成する各板同士を円筒配管で溶接により接続を行う必要があり、シャワーヘッドの組立てに手数がかかるという問題が予想される。   However, in the assumed technology described above, it is necessary to connect the respective plates constituting the shower head by welding with a cylindrical pipe, and there is a problem that it takes time to assemble the shower head.

本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、処理室内に処理ガスを均等に供給できながら、シャワーヘッドの組立てが容易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 provide a substrate processing apparatus that can easily assemble a shower head while eliminating the above-described problems of the prior art and supplying a processing gas evenly into a processing chamber.

第1の発明は、基板を処理する処理室と、前記処理室内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドとを有し、前記シャワーヘッドは、複数の貫通孔を有する複数の板を有し、前記複数の板のうち少なくとも隣り合う板の複数の貫通孔の一部同士は少なくとも1つの管状部材で連通され、前記管状部材は、少なくとも一端部がネジ込み可能に形成され、前記隣り合う板の少なくとも一方の複数の貫通孔の一部にネジ込まれていることを特徴とする基板処理装置である。   1st invention has the process chamber which processes a board | substrate, and the shower head which supplies process gas into the said process chamber in shower shape, The said shower head has several board | plates which have several through-holes A part of a plurality of through holes of at least adjacent plates among the plurality of plates are communicated with each other by at least one tubular member, and at least one end of the tubular member is formed so as to be screwed. A substrate processing apparatus, wherein the substrate processing apparatus is screwed into a part of at least one of the plurality of through holes.

管状部材で連通されていない貫通孔に導入される処理ガスは、隣り合う板の一方の貫通孔から隣り合う板間に流れ込み、隣り合う板の他方の板の貫通孔を通った後に処理室内に供給される。管状部材で連通されている貫通孔に導入される処理ガスは、管状部材内を通るため、前記管状部材で連通されていない貫通孔を通って隣り合う板間に流れ込んだ処理ガスと分離され、隣り合う板の他方の板の管状部材で連通されている貫通孔を通った後に処理室内に供給される。したがって、隣り合う板間では、管状部材内を通る処理ガスと管状部材内を通らない処理ガスとはシャワーヘッド内では混合されない。   The processing gas introduced into the through hole that is not communicated with the tubular member flows between the adjacent plates from one through hole of the adjacent plate, passes through the through hole of the other plate of the adjacent plate, and then enters the processing chamber. Supplied. Since the processing gas introduced into the through-hole communicated with the tubular member passes through the tubular member, it is separated from the processing gas flowing between the adjacent plates through the through-hole not communicated with the tubular member, After passing through the through-hole communicated with the tubular member of the other plate of the adjacent plates, it is supplied into the processing chamber. Therefore, between the adjacent plates, the processing gas passing through the tubular member and the processing gas not passing through the tubular member are not mixed in the shower head.

また、隣り合う板の複数の貫通孔の一部同士を管状部材で連通するようにしたので、シャワーヘッド内を遍在的に仕切って処理ガスを分離するものと比べて、処理ガスを空間配置的に分離しつつ混在したまま処理室内に供給することが可能になるので、シャワーヘッドから処理室内に処理ガスを均等に供給できる。
また、管状部材の少なくとも一端を貫通孔にネジ込むことにより板に接続するので、溶接により管状部材の両端を接続する場合と比べて、シャワーヘッドの組立て作業が容易である。
In addition, since a part of the plurality of through holes of the adjacent plates are communicated with each other by a tubular member, the processing gas is arranged in a space compared to the case where the processing gas is separated by ubiquitously dividing the shower head. Therefore, the gas can be supplied into the processing chamber while being separated, so that the processing gas can be evenly supplied from the shower head into the processing chamber.
Further, since at least one end of the tubular member is connected to the plate by screwing it into the through-hole, the assembling work of the shower head is easier as compared with the case where both ends of the tubular member are connected by welding.

第2の発明は、処理室内に基板を搬入する工程と、複数の貫通孔を有する複数の板を有し、前記複数の板のうち少なくとも隣り合う板の複数の貫通孔の一部同士は少なくとも1つの管状部材により連通され、前記管状部材の一端が前記隣り合う板の少なくとも一方の複数の貫通孔の一部にネジ込まれて構成されるシャワーヘッドを介して前記処理室内に処理ガスを供給して基板を処理する工程と、処理済基板を前記処理室より搬出する工程と、を有することを特徴とする半導体製造装置の製造方法である。   2nd invention has the process of carrying in a board | substrate in a process chamber, and the some board which has several through-holes, and at least some of the several through-holes of the board adjacent at least among these boards are at least. A processing gas is supplied into the processing chamber via a shower head that is communicated by one tubular member and one end of the tubular member is screwed into a part of at least one of the plurality of through holes of the adjacent plates. And a step of processing the substrate and a step of carrying out the processed substrate from the processing chamber.

搬入工程では、基板が処理室内に搬入される。処理工程では、管状部材で連通されていない貫通孔に導入される処理ガスは、隣り合う板の一方の貫通孔から隣り合う板間に流れ込み、隣り合う板の他方の板の貫通孔を通った後に処理室内に供給される。管状部材で連通されている貫通孔に導入される処理ガスは、管状部材内を通るため、前記管状部材で連通されていない貫通孔を通って隣り合う板間に流れ込んだ処理ガスと分離され、隣り合う板の他方の板の管状部材で連通されている貫通孔を通った後に処理室内に供給される。したがって、隣り合う板間では、管状部材内を通る処理ガスと管状部材内を通らない処理ガスとは混合されない。また、処理ガスを空間配置的に分離しつつ混在したまま処理室内に供給することが可能になるので、シャワーヘッドから処理室内に処理ガスを均等に供給できる。シャワー状に供給された処理室内で初めて混合されることとなる。搬出工程では、処理済基板が処理室より搬出される。
シャワーヘッドの組立てに際しては、管状部材の少なくとも一端を貫通孔にネジ込むことにより板に接続するので、溶接により管状部材の両端を接続する場合と比べて、作業が容易である。
In the carry-in process, the substrate is carried into the processing chamber. In the processing step, the processing gas introduced into the through hole that is not communicated with the tubular member flows between the adjacent plates from one through hole of the adjacent plate, and passes through the through hole of the other plate of the adjacent plate. It is supplied into the processing chamber later. Since the processing gas introduced into the through-hole communicated with the tubular member passes through the tubular member, it is separated from the processing gas flowing between the adjacent plates through the through-hole not communicated with the tubular member, After passing through the through-hole communicated with the tubular member of the other plate of the adjacent plates, it is supplied into the processing chamber. Therefore, between the adjacent plates, the processing gas that passes through the tubular member and the processing gas that does not pass through the tubular member are not mixed. Further, since the processing gas can be supplied into the processing chamber while being mixed while being spatially separated, the processing gas can be evenly supplied from the shower head into the processing chamber. It is mixed for the first time in the processing chamber supplied in a shower form. In the unloading process, the processed substrate is unloaded from the processing chamber.
When assembling the shower head, since at least one end of the tubular member is screwed into the through hole and connected to the plate, the work is easier than when both ends of the tubular member are connected by welding.

本発明によれば、処理室内に処理ガスを均等に供給できながら、管状部材を貫通孔にネジ込むことにより板に接続するので、溶接により接続する場合と比べて、シャワーヘッドの組立てが容易になる。   According to the present invention, since the processing gas can be uniformly supplied into the processing chamber, the tubular member is connected to the plate by screwing it into the through hole, so that the shower head can be easily assembled as compared with the case of connecting by welding. Become.

以下に本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

図5および図6において、本発明が適用される基板処理装置の概要を説明する。   5 and 6, the outline of the substrate processing apparatus to which the present invention is applied will be described.

なお、本発明が適用される基板処理装置においてはウエハなどの基板を搬送するキャリヤとしては、FOUP(front opening unified pod 。以下、ポッドという。)が使用されている。また、以下の説明において、前後左右は図5を基準とする。すなわち、図5が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。   In the substrate processing apparatus to which the present invention is applied, a FOUP (front opening unified pod, hereinafter referred to as a pod) is used as a carrier for transporting a substrate such as a wafer. In the following description, front, rear, left and right are based on FIG. That is, with respect to the paper surface shown in FIG. 5, the front is below the paper surface, the back is above the paper surface, and the left and right are the left and right sides of the paper surface.

図5および図6に示されているように、基板処理装置は真空状態などの大気圧未満の圧力(負圧)に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一の搬送室103を備えており、第一の搬送室103の筐体101は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第一の搬送室103には負圧下で基板200を移載する第一のウエハ移載機112が設置されている。前記第一のウエハ移載機112は、エレベータ115によって、第一の搬送室103の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。   As shown in FIGS. 5 and 6, the substrate processing apparatus includes a first transfer chamber 103 configured in a load lock chamber structure that can withstand a pressure (negative pressure) less than atmospheric pressure such as a vacuum state. The casing 101 of the first transfer chamber 103 is formed in a box shape having a hexagonal plan view and closed at both upper and lower ends. In the first transfer chamber 103, a first wafer transfer machine 112 for transferring the substrate 200 under a negative pressure is installed. The first wafer transfer device 112 is configured to be moved up and down by an elevator 115 while maintaining the airtightness of the first transfer chamber 103.

筐体101の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用の予備室122と搬出用の予備室123とがそれぞれゲートバルブ244,127を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。さらに、予備室122には搬入室用の基板置き台140が設置され、予備室123には搬出室用の基板置き台141が設置されている。   The two side walls located on the front side of the six side walls of the housing 101 are connected to the carry-in spare chamber 122 and the carry-out spare chamber 123 via gate valves 244 and 127, respectively. Each has a load lock chamber structure that can withstand negative pressure. Further, a substrate placing table 140 for loading and unloading chambers is installed in the spare chamber 122, and a substrate placing table 141 for unloading chambers is installed in the spare chamber 123.

予備室122および予備室123の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送室121がゲートバルブ128、129を介して連結されている。第二の搬送室121には基板200を移載する第二のウエハ移載機124が設置されている。第二のウエハ移載機124は第二の搬送室121に設置されたエレベータ126によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ132によって左右方向に往復移動されるように構成されている。   A second transfer chamber 121 used at substantially atmospheric pressure is connected to the front side of the preliminary chamber 122 and the preliminary chamber 123 via gate valves 128 and 129. In the second transfer chamber 121, a second wafer transfer device 124 for transferring the substrate 200 is installed. The second wafer transfer device 124 is configured to be moved up and down by an elevator 126 installed in the second transfer chamber 121 and is configured to be reciprocated in the left-right direction by a linear actuator 132. .

図5に示されているように、第二の搬送室121の左側にはオリフラ合わせ装置106が設置されている。また、図6に示されているように、第二の搬送室121の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット118が設置されている。   As shown in FIG. 5, an orientation flat aligning device 106 is installed on the left side of the second transfer chamber 121. Further, as shown in FIG. 6, a clean unit 118 for supplying clean air is installed in the upper part of the second transfer chamber 121.

図5および図6に示されているように、第二の搬送室121の筐体125には、基板200を第二の搬送室121に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口134と、前記ウエハ搬入搬出口を閉塞する蓋142と、ポッドオープナ108がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ108は、IOステージ105に載置されたポッド100のキャップ及びウエハ搬入搬出口134を閉塞する蓋142を開閉するキャップ開閉機構136とを備えており、IOステージ105に載置されたポッド100のキャップ及びウエハ搬入搬出口134を閉塞する蓋142をキャップ開閉機構136によって開閉することにより、ポッド100のウエハ出し入れを可能にする。また、ポッド100は図示しない工程内搬送装置(RGV)によって、前記IOステージ105に、供給および排出されるようになっている。   As shown in FIGS. 5 and 6, a wafer loading / unloading port 134 for loading and unloading the substrate 200 into and from the second transfer chamber 121 is provided in the housing 125 of the second transfer chamber 121. A lid 142 for closing the wafer carry-in / out opening and a pod opener 108 are installed. The pod opener 108 includes a cap of the pod 100 placed on the IO stage 105 and a cap opening / closing mechanism 136 that opens and closes a lid 142 that closes the wafer loading / unloading port 134, and the pod placed on the IO stage 105. The cap 142 opens and closes the lid 142 that closes the cap 100 and the wafer loading / unloading port 134 by the cap opening / closing mechanism 136, thereby enabling the wafer in and out of the pod 100. The pod 100 is supplied to and discharged from the IO stage 105 by an in-process transfer device (RGV) (not shown).

図5に示されているように、筐体101の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、ウエハに所望の処理を行う第一の処理炉202と、第二の処理炉137とがそれぞれ隣接して連結されている。第一の処理炉202および第二の処理炉137はいずれもコールドウオール式の処理炉によってそれぞれ構成されている。また、筐体101における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第一のクーリングユニット138と、第二のクーリングユニット139とがそれぞれ連結されており、クーリングユニット138、139は処理済みの基板200を冷却するように構成されている。   As shown in FIG. 5, two side walls located on the back side among the six side walls of the housing 101 are provided with a first processing furnace 202 that performs a desired process on the wafer, and a second processing furnace. A processing furnace 137 is connected adjacently. Both the first processing furnace 202 and the second processing furnace 137 are each constituted by a cold wall type processing furnace. In addition, a first cooling unit 138 and a second cooling unit 139 are connected to the remaining two opposite side walls of the six side walls of the housing 101, respectively. Reference numeral 139 is configured to cool the processed substrate 200.

以下、前記構成をもつ基板処理装置を使用した処理工程を説明する。   Hereinafter, a processing process using the substrate processing apparatus having the above-described configuration will be described.

未処理の基板200は25枚がポッド100に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図5および図6に示されているように、搬送されて来たポッド100はIOステージ105の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド100のキャップ及びウエハ搬入搬出口134を開閉する蓋142がキャップ開閉機構136によって取り外され、ポッド100のウエハ出し入れ口が開放される。   In a state where 25 unprocessed substrates 200 are stored in the pod 100, the substrate 200 is transferred to the substrate processing apparatus for performing the processing process by the in-process transfer apparatus. As shown in FIGS. 5 and 6, the pod 100 that has been transported is delivered and placed on the IO stage 105 from the in-process transport device. The cap 142 for opening and closing the cap of the pod 100 and the wafer loading / unloading port 134 is removed by the cap opening / closing mechanism 136, and the wafer loading / unloading port of the pod 100 is opened.

ポッド100がポッドオープナ108により開放されると、第二の搬送室121に設置された第二のウエハ移載機124はポッド100から基板200をピックアップし、予備室122に搬入し、基板200を基板置き台140に移載する。この移載作業中には、第一の搬送室103側のゲートバルブ244は閉じられており、第一の搬送室103の負圧は維持されている。基板200の基板置き台140への移載が完了すると、ゲートバルブ128が閉じられ、予備室122が排気装置(図示せず)によって負圧に排気される。   When the pod 100 is opened by the pod opener 108, the second wafer transfer machine 124 installed in the second transfer chamber 121 picks up the substrate 200 from the pod 100, loads it into the spare chamber 122, and loads the substrate 200. Transfer to the substrate table 140. During this transfer operation, the gate valve 244 on the first transfer chamber 103 side is closed, and the negative pressure in the first transfer chamber 103 is maintained. When the transfer of the substrate 200 to the substrate table 140 is completed, the gate valve 128 is closed, and the preliminary chamber 122 is exhausted to a negative pressure by an exhaust device (not shown).

予備室122が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ244、130が開かれ、予備室122、第一の搬送室103、第一の処理炉202が連通される。続いて、第一の搬送室103の第一のウエハ移載機112は基板置き台140から基板200をピックアップして第一の処理炉202に搬入する。そして、第一の処理炉202内に処理ガスが供給され、所望の処理が基板200に行われる。   When the preliminary chamber 122 is depressurized to a preset pressure value, the gate valves 244 and 130 are opened, and the preliminary chamber 122, the first transfer chamber 103, and the first processing furnace 202 are communicated. Subsequently, the first wafer transfer device 112 in the first transfer chamber 103 picks up the substrate 200 from the substrate placing table 140 and loads it into the first processing furnace 202. Then, a processing gas is supplied into the first processing furnace 202 and a desired processing is performed on the substrate 200.

第一の処理炉202で前記処理が完了すると、処理済みの基板200は第一の搬送室103の第一のウエハ移載機112によって第一の搬送室103に搬出される。   When the processing is completed in the first processing furnace 202, the processed substrate 200 is carried out to the first transfer chamber 103 by the first wafer transfer machine 112 in the first transfer chamber 103.

そして、第一のウエハ移載機112は第一の処理炉202から搬出した基板200を第一のクーリングユニット138へ搬入し、処理済みのウエハを冷却する。   Then, the first wafer transfer machine 112 carries the substrate 200 unloaded from the first processing furnace 202 into the first cooling unit 138, and cools the processed wafer.

第一のクーリングユニット138に基板200を移載すると、第一のウエハ移載機112は予備室122の基板置き台140に予め準備された基板200を第一の処理炉202に前述した作動によって移載し、第一の処理炉202内に処理ガスが供給され、所望の処理が基板200に行われる。   When the substrate 200 is transferred to the first cooling unit 138, the first wafer transfer machine 112 transfers the substrate 200 prepared in advance on the substrate mounting table 140 in the preliminary chamber 122 to the first processing furnace 202 by the operation described above. After the transfer, the processing gas is supplied into the first processing furnace 202, and a desired processing is performed on the substrate 200.

第一のクーリングユニット138において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みの基板200は第一のウエハ移載機112によって第一のクーリングユニット138から第一の搬送室103に搬出される。   When a preset cooling time elapses in the first cooling unit 138, the cooled substrate 200 is transferred from the first cooling unit 138 to the first transfer chamber 103 by the first wafer transfer device 112.

冷却済みの基板200が第一のクーリングユニット138から第一の搬送室103に搬出されたのち、ゲートバルブ127が開かれる。そして、第一のウエハ移載機112は第一のクーリングユニット138から搬出した基板200を予備室123へ搬送し、基板置き台141に移載した後、予備室123はゲートバルブ127によって閉じられる。   After the cooled substrate 200 is carried out from the first cooling unit 138 to the first transfer chamber 103, the gate valve 127 is opened. Then, the first wafer transfer device 112 transports the substrate 200 unloaded from the first cooling unit 138 to the preliminary chamber 123 and transfers it to the substrate table 141, and then the preliminary chamber 123 is closed by the gate valve 127. .

予備室123がゲートバルブ127によって閉じられると、前記排出用の予備室123内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。前記予備室123内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ129が開かれ、第二の搬送室121の予備室123に対応したウエハ搬入搬出口134を閉塞する蓋142と、IOステージ105に載置された空のポッド100のキャップがポッドオープナ108によって開かれる。続いて、第二の搬送室121の第二のウエハ移載機124は基板置き台141から基板200をピックアップして第二の搬送室121に搬出し、第二の搬送室121のウエハ搬入搬出口134を通してポッド100に収納して行く。処理済みの25枚の基板200のポッド100への収納が完了すると、ポッド100のキャップとウエハ搬入搬出口134を閉塞する蓋142がポッドオープナ108によって閉じられる。閉じられたポッド100はIOステージ105の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。   When the preliminary chamber 123 is closed by the gate valve 127, the inside of the discharge preliminary chamber 123 is returned to the atmospheric pressure by the inert gas. When the inside of the preliminary chamber 123 is returned to substantially atmospheric pressure, the gate valve 129 is opened, and the lid 142 for closing the wafer loading / unloading port 134 corresponding to the preliminary chamber 123 of the second transfer chamber 121 and the IO stage 105 are opened. The cap of the placed empty pod 100 is opened by the pod opener 108. Subsequently, the second wafer transfer device 124 in the second transfer chamber 121 picks up the substrate 200 from the substrate table 141 and carries it out to the second transfer chamber 121, and carries the wafer in and out of the second transfer chamber 121. It is stored in the pod 100 through the outlet 134. When the storage of the 25 processed substrates 200 into the pod 100 is completed, the pod opener 108 closes the lid 142 that closes the cap of the pod 100 and the wafer loading / unloading port 134. The closed pod 100 is transferred from the top of the IO stage 105 to the next process by the in-process transfer apparatus.

以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが、順次、処理されて行く。以上の作動は第一の処理炉202および第一のクーリングユニット138が使用される場合を例にして説明したが、第二の処理炉137および第二のクーリングユニット139が使用される場合についても同様の作動が実施される。   By repeating the above operation, the wafers are sequentially processed. The above operation has been described by taking the case where the first processing furnace 202 and the first cooling unit 138 are used as an example, but also when the second processing furnace 137 and the second cooling unit 139 are used. Similar operations are performed.

なお、上述の基板処理装置では、予備室122を搬入用、予備室123を搬出用としたが、予備室123を搬入用、予備室122を搬出用としてもよい。また、第一の処理炉202と第二の処理炉137は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第一の処理炉202と第二の処理炉137で別の処理を行う場合、例えば第一の処理炉202で基板200にある処理(例えばHigh−k膜等の成膜)を行った後、続けて第二の処理炉137で別の処理(例えば、窒化処理等)を行わせてもよい。また、第一の処理炉202で基板200にある処理を行った後、第二の処理炉137で別の処理を行わせる場合、第一のクーリングユニット138(又は第二のクーリングユニット139)を経由するようにしてもよい。   In the above-described substrate processing apparatus, the spare chamber 122 is used for carrying in and the spare chamber 123 is used for carrying out. However, the spare chamber 123 may be used for carrying in, and the spare chamber 122 may be used for carrying out. Moreover, the 1st processing furnace 202 and the 2nd processing furnace 137 may perform the same process, respectively, and may perform another process. When performing another process in the first process furnace 202 and the second process furnace 137, for example, after performing a process (for example, film formation such as a High-k film) on the substrate 200 in the first process furnace 202, Subsequently, another process (for example, nitriding process or the like) may be performed in the second processing furnace 137. In addition, when a second process furnace 137 performs another process after performing a process on the substrate 200 in the first process furnace 202, the first cooling unit 138 (or the second cooling unit 139) is installed. You may make it go through.

図4は、前述した第一の処理炉202を示す概略図であって、この第一の処理炉202は、リモートプラズマユニットとシャワーヘッドとが組み込まれた枚葉式MOCVD装置の処理炉を例示している。   FIG. 4 is a schematic view showing the first processing furnace 202 described above. The first processing furnace 202 is an example of a processing furnace of a single wafer MOCVD apparatus in which a remote plasma unit and a shower head are incorporated. is doing.

ここでの第一の処理炉202は、その処理室としての反応室201が、基板を保持するサセプタ217と、サセプタ217を加熱するためのヒータ207とを有するヒータユニット207aと、そのヒータユニット207aを昇降するエレベータ(図示せず)と、シャワーヘッド236と、ガス流を調整するための整流板11と、排気口231aとを備えて構成される。以下、詳述する。   Here, the first processing furnace 202 includes a heater unit 207a in which a reaction chamber 201 as a processing chamber has a susceptor 217 for holding a substrate and a heater 207 for heating the susceptor 217, and the heater unit 207a. And an elevator (not shown), a shower head 236, a rectifying plate 11 for adjusting the gas flow, and an exhaust port 231a. Details will be described below.

図に示すように、処理室としての反応室201内に、上部開口が基板保持手段としてのサセプタ217によって覆われた中空のヒータユニット207aが設けられる。ヒータユニット207aの内部には加熱手段としてのヒータ207が設けられ、ヒータ207によってサセプタ217上に載置される基板200を加熱するようになっている。ヒータ207は基板200の温度が所定の温度となるよう温度制御手段253により制御される。サセプタ217上に載置される基板200は、例えば半導体シリコンウエハ、ガラス基板等である。   As shown in the figure, a hollow heater unit 207a whose upper opening is covered with a susceptor 217 as a substrate holding means is provided in a reaction chamber 201 as a processing chamber. A heater 207 serving as a heating unit is provided inside the heater unit 207a, and the substrate 200 placed on the susceptor 217 is heated by the heater 207. The heater 207 is controlled by the temperature control means 253 so that the temperature of the substrate 200 becomes a predetermined temperature. The substrate 200 placed on the susceptor 217 is, for example, a semiconductor silicon wafer, a glass substrate, or the like.

反応室201外に回転手段としての基板回転ユニット267が設けられ、基板回転ユニット267によって反応室201内のヒータユニット207aを回転して、サセプタ217上の基板200を回転できるようになっている。基板200を回転させるのは、後述する成膜工程、RPO工程における基板への処理を基板面内において素早く均一に行うためである。   A substrate rotating unit 267 as a rotating means is provided outside the reaction chamber 201, and the substrate unit 200 on the susceptor 217 can be rotated by rotating the heater unit 207 a in the reaction chamber 201 by the substrate rotating unit 267. The reason why the substrate 200 is rotated is to perform processing on the substrate in a film forming process and an RPO process, which will be described later, quickly and uniformly within the substrate surface.

また、反応室201内のサセプタ217の上方に多数の孔240を有するシャワーヘッド236が設けられる。シャワーヘッド236は、成膜シャワーヘッド部236aと、ラジカルシャワーヘッド部236bとに上下に分割され、分割された成膜シャワーヘッド部236a、ラジカルシャワーヘッド部236bから、後述するように原料ガス、酸素ラジカル(以下ラジカル)を別々に分離してシャワー状に噴出できるようになっている。   Further, a shower head 236 having a large number of holes 240 is provided above the susceptor 217 in the reaction chamber 201. The shower head 236 is vertically divided into a film forming shower head unit 236a and a radical shower head unit 236b. From the divided film forming shower head unit 236a and radical shower head unit 236b, as described later, source gas, oxygen Radicals (hereinafter referred to as radicals) can be separated separately and ejected in the form of a shower.

反応室201外に、成膜原料としての有機液体原料を供給する成膜原料供給ユニット250bと、成膜原料の液体供給流量を制御する流量制御手段としての液体流量制御装置241bと、成膜原料を気化する気化器255とが設けられる。また非反応性ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給ユニット250aと、不活性ガスの供給流量を制御する流量制御装置241aが設けられる。成膜原料としては有機液体原料MOを用いる。また、不活性ガスとしてはAr、He、N2などを用いる。成膜原料供給ユニット250bに設けられた原料ガス供給管232bと、不活性ガス供給ユニット250aに設けられた不活性ガス供給管232aとを一本化して、成膜シャワーヘッド部236aに接続される原料供給管232eが設けられる。原料供給管232eは、成膜工程で、シャワーヘッド236の成膜シャワーヘッド部236aに処理ガスとしての成膜ガスと不活性ガスとの混合ガスを供給するようになっている。原料ガス供給管232b、不活性ガス供給管232aにはそれぞれバルブ243b、243aを設け、これらのバルブ243b、243aを開閉することにより、成膜ガスと不活性ガスとの混合ガスの供給を制御することが可能となっている。 A deposition source supply unit 250b for supplying an organic liquid source as a deposition source to the outside of the reaction chamber 201, a liquid flow rate control device 241b as a flow rate control means for controlling a liquid supply flow rate of the deposition source, and a deposition source And a vaporizer 255 for vaporizing. Further, an inert gas supply unit 250a for supplying an inert gas as a non-reactive gas and a flow rate control device 241a for controlling the supply flow rate of the inert gas are provided. The organic liquid source MO is used as the film forming source. Further, Ar, He, N 2 or the like is used as the inert gas. A raw material gas supply pipe 232b provided in the film forming raw material supply unit 250b and an inert gas supply pipe 232a provided in the inert gas supply unit 250a are unified and connected to the film formation shower head 236a. A raw material supply pipe 232e is provided. The raw material supply pipe 232e is configured to supply a mixed gas of a film forming gas and an inert gas as a processing gas to the film forming shower head portion 236a of the shower head 236 in the film forming process. The source gas supply pipe 232b and the inert gas supply pipe 232a are provided with valves 243b and 243a, respectively, and the supply of the mixed gas of the deposition gas and the inert gas is controlled by opening and closing these valves 243b and 243a. It is possible.

また、反応室201外に、ガスをプラズマにより活性化させる活性化手段としてのリモートプラズマユニット222が設けられる。リモートプラズマユニット222の上流側には、ガス供給管232gが設けられる。このガス供給管232gには、酸素(O2)を供給する酸素供給ユニット250d、及びプラズマを発生させるガス(プラズマ着火用ガス)であるArを供給するAr供給ユニット250cが供給管232d、232cを介して接続されて、RPO工程で使用するO2とArをリモートプラズマユニット222に対し供給するようになっている。酸素供給ユニット250d、Ar供給ユニット250cには、それぞれのガスの供給流量を制御する流量制御手段としての流量制御装置241d、241cが設けられている。供給管232d、232cにはそれぞれバルブ243d、243cを設け、これらのバルブ243d、243cを開閉することにより、O2ガスとArガスの供給を制御することが可能となっている。 Further, outside the reaction chamber 201, a remote plasma unit 222 is provided as an activating means for activating the gas with plasma. A gas supply pipe 232 g is provided on the upstream side of the remote plasma unit 222. The gas supply pipe 232g includes an oxygen supply unit 250d for supplying oxygen (O 2 ) and an Ar supply unit 250c for supplying Ar, which is a gas for generating plasma (plasma ignition gas). And O 2 and Ar used in the RPO process are supplied to the remote plasma unit 222. The oxygen supply unit 250d and the Ar supply unit 250c are provided with flow rate control devices 241d and 241c as flow rate control means for controlling the supply flow rates of the respective gases. The supply pipes 232d and 232c are provided with valves 243d and 243c, respectively, and the supply of O 2 gas and Ar gas can be controlled by opening and closing these valves 243d and 243c.

リモートプラズマユニット222の下流側には、ラジカルシャワーヘッド部236bに接続されるラジカル供給管232fが設けられ、RPO(remote plasma oxidation)工程で、シャワーヘッド236のラジカルシャワーヘッド部236bに酸素ラジカルを供給するようになっている。また、ラジカル供給管232fにはバルブ243eを設け、バルブ243eを開閉することにより、ラジカルの供給を制御することが可能となっている。   A radical supply pipe 232f connected to the radical shower head unit 236b is provided on the downstream side of the remote plasma unit 222, and oxygen radicals are supplied to the radical shower head unit 236b of the shower head 236 in an RPO (remote plasma oxidation) process. It is supposed to be. The radical supply pipe 232f is provided with a valve 243e, and the supply of radicals can be controlled by opening and closing the valve 243e.

上述した反応室201に設けた原料供給管232e、ラジカル供給管232f等を含む成膜シャワーヘッド部236aとラジカルシャワーヘッド部236bとで、成膜工程で基板200に供給する成膜ガスと、RPO工程で基板200に供給するラジカルをそれぞれ供給する別々の供給口が構成される。   The film forming gas supplied to the substrate 200 in the film forming process by the film forming shower head 236a and the radical shower head 236b including the raw material supply pipe 232e and the radical supply pipe 232f provided in the reaction chamber 201 described above, and the RPO Separate supply ports for supplying radicals to be supplied to the substrate 200 in the process are configured.

反応室201に排気口231aが設けられ、その排気口231aは排気装置としての真空ポンプ246、除害装置(図示せず)に連通する排気管231に接続されている。排気管231には、反応室201内の圧力を制御する圧力制御手段254と、成膜ガス原料を回収するための原料回収トラップ251が設置される。この原料回収トラップ251は、成膜工程とRPO工程とに共用で用いられる。前記排気口231a及び排気管231で排気系を構成する。   An exhaust port 231a is provided in the reaction chamber 201, and the exhaust port 231a is connected to a vacuum pump 246 as an exhaust device and an exhaust pipe 231 communicating with a detoxifying device (not shown). The exhaust pipe 231 is provided with a pressure control means 254 for controlling the pressure in the reaction chamber 201 and a raw material recovery trap 251 for recovering the film forming gas raw material. This raw material recovery trap 251 is used in common for the film forming process and the RPO process. The exhaust port 231a and the exhaust pipe 231 constitute an exhaust system.

また、原料ガス供給管232b及びラジカル供給管232fには、排気管231に設けた原料回収トラップ251に接続される原料ガスバイパス管252a及びラジカルバイパス管252b(これらを単に、バイパス管252という)がそれぞれ設けられる。原料ガスバイパス管252a及びラジカルバイパス管252bに、それぞれバ
ルブ243f、243gを設ける。これらにより、成膜工程で反応室201内の基板200に成膜ガスを供給する際は、RPO工程で使用するラジカルの供給は停止させずに反応室201をバイパスするようラジカルバイパス管252b、原料回収トラップ251を介して排気しておくことが可能となる。また、RPO工程で基板200にラジカルを供給する際は、成膜工程で使用する成膜ガスの供給は停止させずに反応室201をバイパスするよう原料ガスバイパス管252a、原料回収トラップ251を介して排気しておくことが可能となる。
The source gas supply pipe 232b and the radical supply pipe 232f include a source gas bypass pipe 252a and a radical bypass pipe 252b (these are simply referred to as a bypass pipe 252) connected to a source recovery trap 251 provided in the exhaust pipe 231. Each is provided. Valves 243f and 243g are provided in the source gas bypass pipe 252a and the radical bypass pipe 252b, respectively. Thus, when supplying the film forming gas to the substrate 200 in the reaction chamber 201 in the film forming process, the radical bypass pipe 252b and the raw material are bypassed so as to bypass the reaction chamber 201 without stopping the supply of radicals used in the RPO process. It becomes possible to exhaust air through the recovery trap 251. In addition, when supplying radicals to the substrate 200 in the RPO process, the supply of the film forming gas used in the film forming process is not stopped, and the reaction chamber 201 is bypassed without being stopped via the source gas bypass pipe 252a and the source recovery trap 251. It becomes possible to exhaust.

そして、成膜工程とRPO工程とを、前記バルブ243a〜243gの開閉等を制御することにより、連続して複数回繰り返すように制御するメインコントローラ256が設けられている。なお、メインコントローラ256では、各流量制御装置241a〜241d、温度制御手段253、圧力制御手段254の制御も行う。   A main controller 256 is provided for controlling the film forming process and the RPO process to be repeated a plurality of times in succession by controlling the opening and closing of the valves 243a to 243g. The main controller 256 also controls the flow control devices 241a to 241d, the temperature control means 253, and the pressure control means 254.

次に上述した図4のような構成の基板処理装置の処理炉を用いて、薄膜を堆積するための手順を示す。ここでは、有機金属材料を用いて、サイクリックCVDにより基板上に金属膜や金属酸化膜等の薄膜を形成する場合について説明する。   Next, a procedure for depositing a thin film using the processing furnace of the substrate processing apparatus configured as shown in FIG. 4 will be described. Here, a case where a thin film such as a metal film or a metal oxide film is formed on a substrate by cyclic CVD using an organometallic material will be described.

まず、図4に示す反応室201内のサセプタ217上に基板200を載置して、基板200を基板回転ユニット267により回転させながら、ヒータ207に電力を供給して基板200の温度を例えば300〜500℃の間の所定の温度となるよう均一に加熱する(昇温工程)。なお、基板200の搬送時や基板加熱時は、不活性ガス供給管232aに設けたバルブ243aを開けて、Ar、He、N2などの不活性ガスを常に流しておくとパーティクルや金属汚染物の基板200への付着を防ぐことができる。 First, the substrate 200 is placed on the susceptor 217 in the reaction chamber 201 shown in FIG. 4, and electric power is supplied to the heater 207 while rotating the substrate 200 by the substrate rotation unit 267, thereby setting the temperature of the substrate 200 to, for example, 300. It heats uniformly so that it may become predetermined | prescribed temperature between -500 degreeC (temperature raising process). When the substrate 200 is transported or heated, if a valve 243a provided on the inert gas supply pipe 232a is opened and an inert gas such as Ar, He, or N 2 is allowed to flow constantly, particles or metal contaminants Can be prevented from adhering to the substrate 200.

昇温工程終了後、成膜工程に入る。成膜工程では、成膜原料供給ユニット250bから供給した有機液体原料MOを、液体流量制御装置241bで流量制御し、気化器255へ供給して気化させる。原料ガス供給管232bに設けたバルブ243bを開くことにより、気化した原料ガスを成膜シャワーヘッド部236aを介して基板200上へ供給する。このときも、バルブ243aを開いたままにして、不活性ガス供給ユニット250aから不活性ガス(N2など)を常に流して、成膜ガスを撹拌させるようにする。成膜ガスは不活性ガスで希釈すると撹拌しやすくなる。原料ガス供給管232bから供給される成膜ガスと、不活性ガス供給管232aから供給される不活性ガスとは原料供給管232eで混合され、混合ガスとして成膜シャワーヘッド部236aに導びかれ、多数の孔240を経由して、サセプタ217上の基板200上へシャワー状に供給される。 After the temperature raising process, the film forming process is started. In the film forming process, the flow rate of the organic liquid source MO supplied from the film forming source supply unit 250b is controlled by the liquid flow rate controller 241b and supplied to the vaporizer 255 to be vaporized. By opening a valve 243b provided in the source gas supply pipe 232b, the evaporated source gas is supplied onto the substrate 200 via the film forming shower head 236a. At this time, the valve 243a is kept open, and an inert gas (N 2 or the like) is always supplied from the inert gas supply unit 250a to stir the film forming gas. When the film forming gas is diluted with an inert gas, it becomes easy to stir. The film forming gas supplied from the raw material gas supply pipe 232b and the inert gas supplied from the inert gas supply pipe 232a are mixed in the raw material supply pipe 232e and led to the film forming shower head 236a as a mixed gas. The liquid is supplied as a shower onto the substrate 200 on the susceptor 217 via a large number of holes 240.

この混合ガスの供給を所定時間実施することにより、まず基板200上に数〜数十オングストローム(数〜数十原子層)程度の薄膜を形成する。この間、基板200は回転しながらヒータ207により所定温度(成膜温度)に保たれているので、基板面内にわたり均一な膜を形成できる。次に、原料ガス供給管232bに設けたバルブ243bを閉じて、原料ガスの基板200への供給を停止する。なお、この際、原料ガスバイパス管252aに設けたバルブ243fを開き、成膜ガスの供給を原料ガスバイパス管252aで反応室201をバイパスして排気し、成膜ガスの供給を停止しないようにするのが好ましい。液体原料を気化して、気化した原料ガスを安定供給するまでには時間がかかるので、成膜ガスの供給を停止させずに、反応室201をバイパスするように流しておくと、次の成膜工程では流れを切換えるだけで、直ちに成膜ガスを基板200へ供給できる。   By supplying the mixed gas for a predetermined time, first, a thin film of about several to several tens of angstroms (several to several tens of atomic layers) is formed on the substrate 200. During this time, since the substrate 200 is kept at a predetermined temperature (film formation temperature) by the heater 207 while rotating, a uniform film can be formed over the substrate surface. Next, the valve 243b provided in the source gas supply pipe 232b is closed, and supply of the source gas to the substrate 200 is stopped. At this time, the valve 243f provided in the source gas bypass pipe 252a is opened, the supply of the film forming gas is exhausted by bypassing the reaction chamber 201 with the source gas bypass pipe 252a, and the supply of the film forming gas is not stopped. It is preferable to do this. Since it takes time to vaporize the liquid raw material and stably supply the vaporized raw material gas, if the reaction chamber 201 is allowed to flow without stopping the supply of the film forming gas, the next formation is performed. In the film process, the film forming gas can be immediately supplied to the substrate 200 only by switching the flow.

成膜工程終了後、パージ工程に入る。パージ工程では、反応室201内を不活性ガスによりパージして残留ガスを除去する。なお、成膜工程ではバルブ243aは開いたままにしてあり、反応室201内には不活性ガス供給ユニット250aから不活性ガス(N2など)が常に流れているので、バルブ243bを閉じて原料ガスの基板200への供給を停止すると同時にパージが行われることとなる。 After the film formation process is completed, the purge process is started. In the purge step, the inside of the reaction chamber 201 is purged with an inert gas to remove residual gas. Note that the valve 243a is kept open in the film forming process, and an inert gas (N 2 or the like) always flows from the inert gas supply unit 250a into the reaction chamber 201. The purge is performed at the same time as the supply of the gas to the substrate 200 is stopped.

パージ工程終了後、RPO工程に入る。ここでRPO処理とは、酸素含有ガス(O2、N2O、NO等)をプラズマによって活性化させて発生させた酸素ラジカルを用いて、膜を酸化させるリモートプラズマ酸化処理のことである。RPO工程では、供給管232cに設けたバルブ243cを開き、Ar供給ユニット250cから供給したArを液体流量制御装置241cで流量制御してリモートプラズマユニット222へ供給し、Arプラズマを発生させる。Arプラズマを発生させた後、供給管232dに設けたバルブ243dを開き、O2供給ユニット250dから供給したO2を液体流量制御装置241dで流量制御してArプラズマを発生させているリモートプラズマユニット222へ供給し、O2を活性化する。これにより酸素ラジカルが生成される。ラジカル供給管232fに設けたバルブ243eを開き、リモートプラズマユニット222から酸素ラジカルを含むガスを、ラジカルシャワーヘッド部236bを介して基板200上へ供給する。この間、基板200は回転しながらヒータ207により所定温度(成膜温度と同一温度)に保たれているので、成膜工程において基板200上に形成された数〜数十オングストローム(数〜数十原子層)程度の薄膜よりC、H等の不純物を素早く均一に除去できる。 After the purge process is completed, the RPO process is started. Here, the RPO process is a remote plasma oxidation process in which a film is oxidized using oxygen radicals generated by activating an oxygen-containing gas (O 2 , N 2 O, NO, etc.) with plasma. In the RPO process, the valve 243c provided in the supply pipe 232c is opened, the flow rate of the Ar supplied from the Ar supply unit 250c is controlled by the liquid flow rate control device 241c and supplied to the remote plasma unit 222, and Ar plasma is generated. After generating the Ar plasma, by opening the valve 243d provided in the supply pipe 232 d, a remote plasma unit is generating Ar plasma by flow rate is controlled by the O 2 was supplied from the O 2 supply unit 250d liquid flow controller 241d 222 is supplied to activate O 2 . Thereby, oxygen radicals are generated. A valve 243e provided in the radical supply pipe 232f is opened, and a gas containing oxygen radicals is supplied from the remote plasma unit 222 onto the substrate 200 via the radical shower head unit 236b. During this time, the substrate 200 is kept at a predetermined temperature (the same temperature as the film forming temperature) by the heater 207 while rotating, and therefore, several to several tens of angstroms (several to several tens of atoms) formed on the substrate 200 in the film forming process. Impurities such as C and H can be quickly and uniformly removed from a thin film of about (layer).

その後、ラジカル供給管232fに設けたバルブ243eを閉じて、酸素ラジカルの基板200への供給を停止する。なお、この際、ラジカルバイパス管252bに設けたバルブ243gを開くことにより、酸素ラジカルを含むガスの供給を、ラジカルバイパス管252bで反応室201をバイパスして排気し、酸素ラジカルの供給を停止しないようにするのが好ましい。酸素ラジカルは生成から安定供給するまでに時間がかかるので、酸素ラジカルの供給を停止させずに、反応室201をバイパスするように流しておくと、次のRPO工程では、流れを切換えるだけで、直ちにラジカルを基板200へ供給できる。   Thereafter, the valve 243e provided in the radical supply pipe 232f is closed, and the supply of oxygen radicals to the substrate 200 is stopped. At this time, by opening the valve 243g provided in the radical bypass pipe 252b, the supply of the gas containing oxygen radicals is exhausted by bypassing the reaction chamber 201 with the radical bypass pipe 252b, and the supply of oxygen radicals is not stopped. It is preferable to do so. Since it takes time until oxygen radicals are stably supplied after generation, if the reaction chamber 201 is allowed to flow without stopping the supply of oxygen radicals, the flow can be switched in the next RPO process. Immediately, radicals can be supplied to the substrate 200.

なお、RPO工程と成膜工程は、略同一温度で行なうのが好ましい(ヒータ207の設定温度は変更せずに一定とするのが好ましい)。これは、温度変動を生じさせないことにより、シャワーヘッド236やサセプタ217等の周辺部材の熱膨張によるパーティクルが発生しにくくなり、また、金属部品からの金属の飛び出し(金属汚染)を抑制できるからである。   Note that the RPO process and the film forming process are preferably performed at substantially the same temperature (the set temperature of the heater 207 is preferably kept constant without being changed). This is because, by not causing temperature fluctuation, particles due to thermal expansion of peripheral members such as the shower head 236 and the susceptor 217 are less likely to be generated, and metal jumping out (metal contamination) from metal parts can be suppressed. is there.

RPO工程終了後、再びパージ工程に入る。パージ工程では、反応室201内を不活性ガスによりパージして残留ガスを除去する。なお、RPO工程でもバルブ243aは開いたままにしてあり、反応室201内には不活性ガス供給ユニット250aから不活性ガス(N2など)が常に流れているので、酸素ラジカルの基板200への供給を停止すると同時にパージが行われることとなる。 After completion of the RPO process, the purge process is started again. In the purge step, the inside of the reaction chamber 201 is purged with an inert gas to remove residual gas. Note that the valve 243a is kept open even in the RPO process, and an inert gas (such as N 2 ) always flows from the inert gas supply unit 250a into the reaction chamber 201. The purge is performed at the same time as the supply is stopped.

パージ工程終了後、再び成膜工程に入り、原料ガス供給管232bに設けたバルブ243bを開くことにより、成膜ガスを成膜シャワーヘッド部236aを介して基板200上へ供給し、数〜数十オングストローム(数〜数十原子層)程度の薄膜を、前回の成膜工程で形成した薄膜上に堆積する。   After the purge process is completed, the film forming process is started again, and the valve 243b provided in the source gas supply pipe 232b is opened to supply the film forming gas onto the substrate 200 via the film forming shower head 236a. A thin film of about 10 angstroms (several to several tens of atomic layers) is deposited on the thin film formed in the previous film formation step.

以上のような、成膜工程→パージ工程→RPO工程→パージ工程を複数回繰り返すというサイクル処理により、CH、OHの混入が極めて少ない所定膜厚の薄膜を形成することができる。   As described above, a thin film having a predetermined film thickness with very little CH and OH mixing can be formed by the cycle process in which the film forming process → the purge process → the RPO process → the purge process is repeated a plurality of times.

所定膜厚の薄膜形成後、基板回転ユニット267による基板200の回転を停止し、所定膜厚の薄膜が形成された基板200を反応室201から取り出す。   After the formation of the thin film with the predetermined film thickness, the rotation of the substrate 200 by the substrate rotating unit 267 is stopped, and the substrate 200 on which the thin film with the predetermined film thickness is formed is taken out from the reaction chamber 201.

上述した金属膜や金属酸化膜等の薄膜を形成する場合、複数種類のガスを別々に供給する2経路を有するシャワーヘッド236において、一方の経路からは反応が進まない処理ガスを混在させて供給し、他方の経路からは混在させた処理ガスと反応を起こしやすい処理ガスを供給する。
例えば、Hfシリケート膜であるHfSiO膜を形成する場合、Hf原料とSi原料とをそれぞれ気化させた処理ガスを一方の経路から混在させて供給する。他方の経路から酸素原子を含むガスまたはそれらをプラズマにより励起したラジカルを供給する。
When forming a thin film such as the above-described metal film or metal oxide film, in the shower head 236 having two paths for separately supplying a plurality of types of gases, a process gas that does not proceed reaction is mixedly supplied from one path. However, a processing gas that easily reacts with the mixed processing gas is supplied from the other path.
For example, when an HfSiO film that is an Hf silicate film is formed, a processing gas obtained by vaporizing an Hf raw material and an Si raw material is mixedly supplied from one path. A gas containing oxygen atoms or a radical excited by plasma is supplied from the other path.

HfSiO膜を形成する原料の組合わせは様々ある。例えばHf原料としては、Hf[OC(CH32CH2OCH34(Hf−MMPと略す)、Hf[OC(CH334(Hf−OtBuと略す)、Hf[O−Si−(CH3)]4(Hf−OSiと略す)などが挙げられる。Si原料としては、Si[OC(CH32CH2OCH34(Si−MMPと略す)、Si[OCH(CH3)CH2N(CH324(Si−DMAPと略す)、H−Si[N(CH323(TDMASと略す)などが挙げられる。ラジカルとしては、酸素O2をプラズマで励起した酸素ラジカルが挙げられる。
なお、Hf−MMPを用いたCVDについては特開2004−6699号公報などで公開されている。
There are various combinations of raw materials for forming the HfSiO film. For example, as the Hf raw material, Hf [OC (CH 3 ) 2 CH 2 OCH 3 ] 4 (abbreviated as Hf-MMP), Hf [OC (CH 3 ) 3 ] 4 (abbreviated as Hf-OtBu), Hf [O— Si— (CH 3 )] 4 (abbreviated as Hf—OSi) and the like. As Si raw materials, Si [OC (CH 3 ) 2 CH 2 OCH 3 ] 4 (abbreviated as Si-MMP), Si [OCH (CH 3 ) CH 2 N (CH 3 ) 2 ] 4 (abbreviated as Si-DMAP) ), H—Si [N (CH 3 ) 2 ] 3 (abbreviated as TDMAS), and the like. Examples of the radical include an oxygen radical obtained by exciting oxygen O 2 with plasma.
Note that CVD using Hf-MMP is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-6699.

図1は、上述したような処理ガスを供給するシャワーヘッド236の構成の概略図であり、(a)は斜視図、(b)は縦断面図である。   FIG. 1 is a schematic view of the configuration of the shower head 236 for supplying the processing gas as described above, wherein (a) is a perspective view and (b) is a longitudinal sectional view.

2経路を有するシャワーヘッド236は、複数の室(成膜シャワーヘッド部236a、ラジカルシャワーヘッド部236b)を処理ガスの流れ方向と交差する方向(水平方向)に並列に持つ横並び構造ではなく、複数の室を処理ガスの流れ方向(垂直方向)に直列にもつ段積み構造となっている。   The shower head 236 having two paths is not a side-by-side structure having a plurality of chambers (film formation shower head unit 236a, radical shower head unit 236b) in parallel in a direction (horizontal direction) intersecting the flow direction of the processing gas. Are stacked in series in the flow direction (vertical direction) of the processing gas.

以下にシャワーヘッド236を具体的に説明する。
図1に示す実施の形態のシャワーヘッド236は、点線で示す原料ガスG1と、実線で示すラジカルG2とをそれぞれ導入する2つの貫通孔としてのポートC(原料ガス用のポートC1、ラジカル用のポートC2)を、シャワーヘッド236のほぼ中央付近に、互いにずらして配置するために、異軸の構造とした例を示す。原料ガスG1とラジカルG2とで処理ガスを構成する。
The shower head 236 will be specifically described below.
The shower head 236 of the embodiment shown in FIG. 1 has a port C (a source gas port C1, a radical gas port C1) as two through holes into which a source gas G1 indicated by a dotted line and a radical G2 indicated by a solid line are respectively introduced. An example in which the port C2) has an off-axis structure in order to dispose the port C2) near the center of the shower head 236 is shown. The source gas G1 and the radical G2 constitute a processing gas.

シャワーヘッド236は、シャワーヘッド236の本体を構成する上下が開放した円筒Eと、円筒E内に軸方向(ガス流方向)に複数の室を形成するための上下の仕切板としての複数枚の円板Aとを有する。ここでは円板Aは、円筒Eの内径と同じ径を有する3枚の円板A1、A2、A3で構成される。第1の円板A1は円筒Eの上部開口を塞ぐ蓋板を構成し、第2の円板A2は上下に2室を区画する隔壁を構成し、第3の円板A3は円筒Eの下部開口を塞ぐ底板を構成する。これによりシャワーヘッド236は、上記室が原料ガスが流れる成膜シャワーヘッド部236aと、ラジカルが流れるラジカルシャワーヘッド部236bとに分割された2段積み構成をとる。   The shower head 236 includes a cylinder E that constitutes a main body of the shower head 236 and a plurality of sheets as upper and lower partition plates for forming a plurality of chambers in the axial direction (gas flow direction) in the cylinder E. Disk A. Here, the disk A is composed of three disks A1, A2, A3 having the same diameter as the inner diameter of the cylinder E. The first disc A1 constitutes a cover plate that closes the upper opening of the cylinder E, the second disc A2 constitutes a partition that divides the upper and lower chambers, and the third disc A3 is the lower portion of the cylinder E A bottom plate that closes the opening is formed. Accordingly, the shower head 236 has a two-stage stacked structure in which the chamber is divided into a film forming shower head portion 236a through which source gas flows and a radical shower head portion 236b through which radicals flow.

各円板A1、A2、A3は複数の貫通孔としてのポートC(原料ガス用のポートC1、ラジカル用のポートC2)をそれぞれ有する。円板A1は、原料ガスG1を導入する1つのポートC1と、ラジカルG2を導入する1つのポートC2とを有する。ポートC2は円板A1の中央に配置され、ポートC1はポートC2の近傍に配置される。なお、円板A1のポートC1、C2には、原料供給管232e、232fがそれぞれ接続されている。円板A2は、原料ガスG1とラジカルG2とをそれぞれ通過させる複数のポートC1、C2を有する。円板A3は、原料ガスG1とラジカルG2とを導出する複数のポートC1、C2を有する。   Each of the disks A1, A2, A3 has a plurality of ports C (raw material gas port C1, radical port C2) as a plurality of through holes. The disc A1 has one port C1 for introducing the raw material gas G1 and one port C2 for introducing the radical G2. The port C2 is disposed in the center of the disc A1, and the port C1 is disposed in the vicinity of the port C2. The raw material supply pipes 232e and 232f are connected to the ports C1 and C2 of the disc A1, respectively. The disc A2 has a plurality of ports C1 and C2 through which the source gas G1 and the radical G2 pass, respectively. The disc A3 has a plurality of ports C1 and C2 through which the source gas G1 and the radical G2 are derived.

第2の円板A2に設けた1つのポートC2は、第1の円板A1に設けたポートC2の中央位置と対応する位置に設けられる。第2の円板A2に設けた複数のポートC1は、ポートC2と重ならないように分散して設けられる。第3の円板A3に設けた複数のポートC1は、第2の円板A2に設けた複数のポートC1とそれぞれ対応する位置に設けられる。第3の円板A3に設けた複数のポートC2は、第3の円板A3に設けた複数のポートC1と重ならないようにポートC1に対して分散して設けられる。すなわち、第3の円板A3には複数のポートC1、C2が混在して設けられる。
上述した第3の円板A3は、多数の孔240(図4参照)が開けられたシャワープレートを構成して、原料ガスG1とラジカルG2とをシャワー状に反応室201内に供給する。円板A3に設けられた多数のポートC1、C2が多数の孔240に相当する。
One port C2 provided in the second disk A2 is provided at a position corresponding to the center position of the port C2 provided in the first disk A1. The plurality of ports C1 provided in the second disc A2 are provided in a distributed manner so as not to overlap the port C2. The plurality of ports C1 provided in the third disk A3 are provided at positions corresponding to the plurality of ports C1 provided in the second disk A2. The plurality of ports C2 provided in the third disc A3 are provided in a distributed manner with respect to the port C1 so as not to overlap with the plurality of ports C1 provided in the third disc A3. That is, the third disk A3 is provided with a plurality of ports C1 and C2 mixedly.
The third disk A3 described above constitutes a shower plate having a large number of holes 240 (see FIG. 4), and supplies the source gas G1 and the radical G2 into the reaction chamber 201 in a shower shape. A large number of ports C1 and C2 provided in the disk A3 correspond to a large number of holes 240.

上段の室の隣り合う円板A1と円板A2とは、中心にポートC同士を連通する連通孔Dを有する1つの管状部材としてのボルトBにより接続されている。この1つのボルトBは、円板A1のポートC2と、円板A2のポートC2とを連通孔Dで連通させ、円板A1のポートC2から導入されたラジカルG2を、円板A1と円板A2との間に形成される成膜シャワーヘッド部236a内に導入することなく、原料ガスG1とは分離させて円板A2のポートC2に導入する。   The adjacent disc A1 and disc A2 in the upper chamber are connected by a bolt B as one tubular member having a communication hole D that communicates the ports C with each other in the center. This one bolt B connects the port C2 of the disk A1 and the port C2 of the disk A2 through the communication hole D, and the radical G2 introduced from the port C2 of the disk A1 is connected to the disk A1 and the disk A2. Without being introduced into the film forming shower head 236a formed between A2 and A2, it is separated from the source gas G1 and introduced into the port C2 of the disk A2.

下段の室の隣り合う円板A2と円板A3とは、中心に連通孔Dを有する複数のボルトBにより接続されている。この複数のボルトBは、円板A2の複数のポートC1と、これらに対応する円板A3の複数のポートC1とを、それぞれ連通孔Dで連通させ、円板A2の複数のポートC1から導入された点線で示す原料ガスG1を、円板A2と円板A3との間に形成されるラジカルシャワーヘッド部236b内に供給することなく、ラジカルG2と分離させて円板A3の複数のポートC1に導入する。   The adjacent disks A2 and A3 in the lower chamber are connected by a plurality of bolts B having a communication hole D at the center. The plurality of bolts B are introduced from the plurality of ports C1 of the disk A2 by connecting the plurality of ports C1 of the disk A2 and the plurality of ports C1 of the corresponding disk A3 through the communication holes D, respectively. The raw material gas G1 indicated by the dotted line is not supplied into the radical shower head 236b formed between the disc A2 and the disc A3, but is separated from the radical G2 to be separated from the plurality of ports C1 of the disc A3. To introduce.

原料ガスG1とラジカルG2は、図示しない供給源から原料供給管232e、232fをそれぞれ介してシャワーヘッド236の円板A1に設けられた2つのポートC1、C2に別ルートでそれぞれ導入される。
原料ガスG1は、円板A1のポートC1から導入され、成膜シャワーヘッド部236aに流入する。成膜シャワーヘッド部236a内では、点線で示すように原料ガスG1は中心から周囲に分散し、その過程で第2の円板A2の複数のポートC1から円板A2、A3間を接続したボルトBの中心に設けた連通孔Dに流入する。ボルトBの連通孔Dに流入した原料ガスは、ラジカルシャワーヘッド部236b内でラジカルシャワーヘッド部236b内のラジカルG2と混合することなく、円板A3の複数のポートC1に導入され、これらのポートC1から処理室内にシャワー状に均一に供給される。
The raw material gas G1 and the radical G2 are respectively introduced into two ports C1 and C2 provided in the disc A1 of the shower head 236 through a raw material supply pipe 232e and 232f, respectively, from a supply source (not shown).
The source gas G1 is introduced from the port C1 of the disk A1 and flows into the film forming shower head 236a. In the film forming shower head 236a, as shown by a dotted line, the source gas G1 is dispersed from the center to the periphery, and the bolts connecting the disks A2 and A3 from the plurality of ports C1 of the second disk A2 in the process. It flows into the communication hole D provided at the center of B. The source gas flowing into the communication hole D of the bolt B is introduced into the plurality of ports C1 of the disk A3 without mixing with the radical G2 in the radical shower head 236b in the radical shower head 236b. C1 is uniformly supplied into the processing chamber as a shower.

ラジカルG2は、円板A1のポートC2から導入され、円板A1、A2間を接続したボルトBの連通孔Dに流入し、成膜シャワーヘッド部236a内で原料ガスG1と混合することなく、円板A2のポートC2に導入される。円板A2のポートC2から導入されたラジカルG2は、ラジカルシャワーヘッド部236b内に流入する。ラジカルシャワーヘッド部236bでは、原料ガスG1と混合することなくラジカルG2は中心から周囲に分散し、その過程で第3の円板A3の複数のポートC2に導入され、これらのポートC2から処理室内にシャワー状に均一に供給される。   The radical G2 is introduced from the port C2 of the disk A1, flows into the communication hole D of the bolt B connecting between the disks A1 and A2, and does not mix with the source gas G1 in the film formation shower head 236a. It is introduced into the port C2 of the disc A2. The radical G2 introduced from the port C2 of the disk A2 flows into the radical shower head portion 236b. In the radical shower head portion 236b, the radical G2 is dispersed from the center to the periphery without being mixed with the raw material gas G1, and is introduced into the plurality of ports C2 of the third disk A3 in the process, and from these ports C2 to the processing chamber. It is supplied uniformly in the form of a shower.

したがって、このような構成のシャワーヘッド236を用いることにより、前述した成膜工程において、円板A3のポートC1及びC2に導入された原料ガスG1とラジカルG2とを、シャワーヘッド236内で混合させることなく、反応室201内に別々にシャワー状に噴出することができるうえ、さらに基板200に対して均等に供給することができる。   Therefore, by using the shower head 236 having such a configuration, the source gas G1 and the radical G2 introduced into the ports C1 and C2 of the disk A3 are mixed in the shower head 236 in the film forming process described above. Without being sprayed into the reaction chamber 201 separately, and can be supplied evenly to the substrate 200.

次に、図3を用いて、具体的に、ボルトBによる円板A同士の接続構造を説明する。図3はシャワーヘッドの構成を示す説明図であって、(a)はボルトの取付説明図、(b)は円板の要部断面図、(c)はボルトの斜視図、(d)はボルトの断面図である。
図3(a)に示すように、円板A(A1とA2、A2とA3)同士の接続手段は、ナットを用いずに、中心に連通孔Dが設けられたボルトBの両端を円板A1、A2、A3に直接ネジ込むようにしている。このため、図3(b)に示すように、ボルトBをネジ込む円板AのポートCには、その内壁にボルトBに対応するネジ山Iを切ってある。また、図3(c)に示すように、ボルトBは全長が同径のスタッドボルト状の部材で構成し、ボルトBを円板Aにネジ込んだときのボルトBの両端は、円板Aの表面ないし裏面と同じか埋没するように設定される。ボルトBは、これをネジ込むために、その上端にドライバ溝Hを有する。また、図3(d)に示すように、本実施の形態のボルトBでは、全周にネジ山Fを切ってあるが、ボルトBの両端を円板AのポートC1、C2にネジ込む場合には、少なくともネジ山Fは両端に切ってあればよい。
Next, the connection structure of the disks A by the bolts B will be specifically described with reference to FIG. 3A and 3B are explanatory views showing the configuration of the shower head, wherein FIG. 3A is an explanatory view of bolt installation, FIG. 3B is a sectional view of the main part of the disk, FIG. 3C is a perspective view of the bolt, and FIG. It is sectional drawing of a volt | bolt.
As shown in FIG. 3 (a), the connection means between the discs A (A1 and A2, A2 and A3) is not using nuts, but the ends of the bolt B provided with the communication hole D in the center are discs. Screws directly into A1, A2, and A3. For this reason, as shown in FIG. 3 (b), a thread I corresponding to the bolt B is cut in the port C of the disk A into which the bolt B is screwed. Further, as shown in FIG. 3 (c), the bolt B is formed of a stud bolt-like member having the same overall length, and both ends of the bolt B when the bolt B is screwed into the disk A are It is set to be the same as or buried in the front or back surface. The bolt B has a driver groove H at its upper end in order to screw it. Further, as shown in FIG. 3 (d), in the bolt B of the present embodiment, the thread F is cut all around, but the both ends of the bolt B are screwed into the ports C1 and C2 of the disk A. The thread F may be cut at both ends at least.

上述したような複数の部品からなるシャワーヘッド236を組立てるには、円板A2の下方に間隔を開けて円板A3が重なるように配置して、円板A2と円板A3とを複数のボルトBの両端をポートCにネジ込むことにより対向接続する。また、円板A2の上方に間隔をあけて円板A1を重なるように配置して、円板A2と円板A1とを1つのボルトBの両端をポートCにネジ込むことにより対向接続する。このように対向接続した3枚の円板A1〜A3に対して共通の外壁となる円筒Eを被し、3枚の円板A1〜A3をそれぞれ円筒Eの所定位置に内接させて固定する。この固定は例えば溶接により行う。これによりシャワーヘッド236を構成する。
なお、図示しないが、さらに、真空封止を確保するために、図示するシャワーヘッド236の外側に、外円筒を円筒Eと同軸に被せるようにしてある。
In order to assemble the shower head 236 composed of a plurality of parts as described above, the disk A3 and the disk A3 are arranged so as to overlap each other with a space below the disk A2, and the disk A2 and the disk A3 are connected to a plurality of bolts. Both ends of B are connected to each other by screwing into port C. In addition, the disc A1 is disposed so as to overlap the disc A2 with an interval therebetween, and the disc A2 and the disc A1 are connected to each other by screwing both ends of one bolt B into the port C. The three discs A1 to A3 thus opposed to each other are covered with a cylinder E serving as a common outer wall, and the three discs A1 to A3 are respectively inscribed and fixed at predetermined positions of the cylinder E. . This fixing is performed by welding, for example. Thus, the shower head 236 is configured.
Although not shown, an outer cylinder is placed on the outer side of the illustrated shower head 236 so as to be coaxial with the cylinder E, in order to ensure vacuum sealing.

上述したように成膜シャワーヘッド部236aとラジカルシャワーヘッド部236bとを形成するための室作りは、円板A1と円板A2、及び円板A2と円板A3同士を単にボルトBの両端でネジ接続するだけでよいので、円筒配管の両端を板に溶接するものと比べて、接続作業が簡単であり、シャワーヘッド236の組立てが容易になる。
また、円板A1〜A3の基本形状は同じであり、円板Aに設けるポートCの数を変更するだけで円板A1〜A3を容易に製造することができる。また、円板A同士を接続するボルトBは、既存のボルトの中心に連通孔を明けるだけで容易に製造できる。したがって、これらの部品を作るうえでの部材の加工性もよい。
As described above, the chambers for forming the film forming shower head portion 236a and the radical shower head portion 236b are formed by simply connecting the disc A1 and disc A2 and the disc A2 and disc A3 to each other at both ends of the bolt B. Since only screw connection is required, the connection work is simpler than that in which both ends of the cylindrical pipe are welded to the plate, and the assembly of the shower head 236 is facilitated.
Further, the basic shapes of the disks A1 to A3 are the same, and the disks A1 to A3 can be easily manufactured only by changing the number of ports C provided on the disk A. Moreover, the bolt B which connects the discs A can be easily manufactured only by making a communicating hole in the center of the existing bolt. Therefore, the workability of the members in making these parts is also good.

なお、上述した実施の形態では、ボルトBの両端を隣り合う2枚の円板Aにネジ接続するようにしたが、ボルトBの一端だけをネジ接続するようにしてもよい。すなわち、ボルトBは、少なくとも一端にネジ山を有するようにする。隣り合う2枚の円板A同士のうち、いずれか一方の円板AのポートCにボルトBの一端をネジ込み、他端は他方の円板AのポートC内に挿入するだけにして、ボルトBを片持支持させるようにしてもよい。   In the embodiment described above, both ends of the bolt B are screw-connected to the two adjacent discs A, but only one end of the bolt B may be screw-connected. That is, the bolt B has a thread at least at one end. Only one end of the bolt B is screwed into the port C of either one of the two discs A and the other end is inserted into the port C of the other disc A. The bolt B may be cantilevered.

図2は、そのようなボルトの一端だけをネジ接続するようにした変形接続例(以下、片持接続例)を一部に含むシャワーヘッドの変形例を示す概略図であり、図2(a)は斜視図、図2(b)は縦断面図である。
この変形例のシャワーヘッド236は、点線で示す原料ガスG1と実線で示すラジカルG2とをそれぞれ導入する2つのポートC3、C4を、シャワーヘッド236のほぼ中央に重ねて配置するために、同軸の二重管構造としたものである。シャワーヘッド236は、第1の円板A1に設けるポートCの配置構成が異なる点を除いて、図1のものと基本構成は同じである。
FIG. 2 is a schematic view showing a modified example of the shower head including a modified connection example (hereinafter referred to as a cantilever connection example) in which only one end of such a bolt is screw-connected. ) Is a perspective view, and FIG. 2B is a longitudinal sectional view.
The shower head 236 of this modification is coaxial with the two ports C3 and C4 for introducing the raw material gas G1 indicated by the dotted line and the radical G2 indicated by the solid line, respectively, so as to overlap each other at the substantially center of the shower head 236. It has a double tube structure. The shower head 236 has the same basic configuration as that of FIG. 1 except that the arrangement configuration of the ports C provided in the first disc A1 is different.

具体的には、円板A1の中央に、原料ガス用のポートC3を形成する。このポートC3の径は、図1のものと比べて大き目に設定する。そのポートC3内に、ラジカル用のポートC4を構成する連通孔Dを有するボルトBの一端を配置して、外側のポートC3と内側のポートC4とを同軸構成としている。このボルトBは、その他端が、円板A2にねじ止めされているだけで片持支持となる。
この変形例では、シャワーヘッド236へ原料ガスおよびラジカルのガス導入点を、ともに円板A1の中央に設けることができるので、より均一なガスの分散を実現できる。
Specifically, a port C3 for source gas is formed in the center of the disc A1. The diameter of the port C3 is set larger than that in FIG. In the port C3, one end of the bolt B having the communication hole D constituting the radical port C4 is disposed, and the outer port C3 and the inner port C4 are coaxially configured. The other end of the bolt B is cantilevered only by being screwed to the disk A2.
In this modification, the gas introduction point of the source gas and radical can be provided in the center of the disc A1 to the shower head 236, so that more uniform gas distribution can be realized.

なお、上述した実施の形態によれば、シャワーヘッド236内において、原料ガスG1とラジカルG2とをより確実に分離することができるが、そこまで確実な分離を求められていない場合には、図2に示す成膜シャワーヘッド部236aに適用した片持接続方式を、同図に示すラジカルシャワーヘッド部236b内のボルトBにも適用することが可能である。すなわち、ボルトBの一端を円板A2又はA3のいずれか一方のポートC3内にネジ込むが、ボルトBの他端は円板A3又はA2のいずれか他方のポートC3内に挿入するだけとする。この場合、ボルトBの他端を挿入するポートC3の径は、成膜シャワーヘッド部236aのように大き目に設定するのではなく、ボルトBの径に合わせて設定する。
この片持接続例の、ラジカルシャワーヘッド部236b内のボルトBへの適用例によれば、ボルトBの他端側ではポートCとの間に多少のクリアランスが生じることは避けられないが、この適用例でも、原料ガスG1とラジカルG2とを有効に分離することができる。また、この適用例によれば、ボルトBの円板Aに対する接続は一端のみの接続でよいので、接続作業がより簡単になる。
Note that, according to the above-described embodiment, the source gas G1 and the radical G2 can be more reliably separated in the shower head 236. The cantilever connection method applied to the film forming shower head 236a shown in FIG. 2 can also be applied to the bolt B in the radical shower head 236b shown in FIG. That is, one end of the bolt B is screwed into one of the ports C3 of the disc A2 or A3, but the other end of the bolt B is only inserted into the other port C3 of the disc A3 or A2. . In this case, the diameter of the port C3 into which the other end of the bolt B is inserted is not set large as in the film forming shower head portion 236a, but is set according to the diameter of the bolt B.
According to the application example of the cantilever connection example to the bolt B in the radical shower head portion 236b, it is inevitable that some clearance is generated between the bolt B and the port C on the other end side. Also in the application example, the source gas G1 and the radical G2 can be effectively separated. Moreover, according to this application example, the connection of the bolt B to the disk A can be performed only at one end, so that the connection work becomes easier.

また、上述した片持接続例では、ボルトの他端をポート内に挿入するようにしたが、ボルトの他端をポート内に挿入させずに、単にポート外周部に接触させるだけとしてもよい。この場合、ボルトの他端と円板との間に隙間が形成されても、昇温工程における昇温時の熱膨張によって、成膜工程中は、その隙間を埋めることができるからである。   Further, in the above-described cantilever connection example, the other end of the bolt is inserted into the port, but the other end of the bolt may be simply brought into contact with the outer peripheral portion of the port without being inserted into the port. In this case, even if a gap is formed between the other end of the bolt and the disk, the gap can be filled during the film forming process due to thermal expansion at the time of temperature increase in the temperature increase process.

また、上述した実施の形態では、円筒Eに対する3枚の円板A1〜A3の接続を溶接により行うようにしたが、摺り合わせ接続により行うようにしてもよい。摺り合わせ接続の場合に問題となる真空封止は、前述したように、シャワーヘッド236の外周に被せた外円筒によって既に確保されているからである。これによれば、接続作業がより簡単になる。   In the above-described embodiment, the three disks A1 to A3 are connected to the cylinder E by welding, but may be connected by sliding connection. This is because the vacuum sealing that becomes a problem in the case of the sliding connection is already secured by the outer cylinder that covers the outer periphery of the shower head 236 as described above. According to this, connection work becomes easier.

また、上述した実施の形態によれば、隣り合う2枚の円板同士A1およびA2、A2およびA3を1つのボルトBにより接続したが、3枚以上の円板同士を長尺な1つのボルトにより貫通接続してもよい。例えば、3種類の処理ガスを途中で混合させることなく、シャワーヘッドから処理室内に供給する場合、4枚の円板を上下に並べて、上、中、下の3つの室を形成するが、上から3枚の円板を長尺なボルトで貫通接続し、このボルト内の連通孔内に、3種類の処理ガスのうち、1の処理ガスを上室、中室で混合させることなく通過させ、上から3枚目と4枚目との間に形成する下室で分散させ後、4枚目の円板に設けた複数のポートから処理室内にシャワー状に供給させるようにすることも可能である。   Further, according to the above-described embodiment, two adjacent discs A1 and A2, A2 and A3 are connected by one bolt B, but three or more discs are connected to each other by one long bolt. Through-connection may be performed. For example, when three kinds of processing gases are supplied to the processing chamber from the shower head without mixing them in the middle, four disks are arranged one above the other to form the upper, middle and lower three chambers. The three discs are connected through with long bolts, and one of the three processing gases is allowed to pass through the communication holes in the bolts without being mixed in the upper and middle chambers. It is also possible to disperse in the lower chamber formed between the third and fourth sheets from the top and then supply them into the processing chamber from a plurality of ports provided in the fourth disk It is.

また、原料ガスG1とラジカルG2の導入ポートC1、C2は互いに入れ替えてもよい。   The introduction ports C1 and C2 for the source gas G1 and the radical G2 may be interchanged.

また、シャワーヘッド236の本体は円筒で構成した場合について説明したが、円筒に限定されるものではなく、筒状体であれば形状は任意である。ちなみに角筒の場合、仕切板は円板ではなく矩形板で構成する。   Moreover, although the case where the main body of the shower head 236 was comprised with the cylinder was demonstrated, it is not limited to a cylinder, A shape is arbitrary if it is a cylindrical body. By the way, in the case of a square tube, the partition plate is not a disc but a rectangular plate.

また、実施の形態では、サイクリックCVDについて説明したが、本発明の基板処理装置はALDにも適用可能である。
さらに、膜を形成する反応を起こしやすい原料となる2種類以上の処理ガスを同時に供給する通常のCVDにも適用可能である。通常のCVDに適用すれば、2種類以上の処理ガスは、シャワーヘッド内では混合されず、シャワーヘッドから処理室内に供給された時点、初めて混合されることとなる。したがって、基板表面での反応が主体的になるので、ステップカバレジの特性を向上できる。
In the embodiments, cyclic CVD has been described. However, the substrate processing apparatus of the present invention can also be applied to ALD.
Furthermore, the present invention can also be applied to ordinary CVD in which two or more kinds of processing gases that are raw materials that easily cause a reaction to form a film are supplied simultaneously. When applied to normal CVD, two or more kinds of processing gases are not mixed in the shower head, but are mixed for the first time when they are supplied from the shower head into the processing chamber. Accordingly, since the reaction on the substrate surface becomes dominant, the step coverage characteristic can be improved.

本発明の実施の形態における基板処理装置の一部を構成するシャワーヘッドの説明であって、(a)は透視斜視図、(b)は縦断面図である。It is description of the shower head which comprises a part of substrate processing apparatus in embodiment of this invention, Comprising: (a) is a perspective view, (b) is a longitudinal cross-sectional view. 実施の形態における変形例を示すシャワーヘッドの説明図であって、(a)は透視斜視図、(b)は縦断面図である。It is explanatory drawing of the shower head which shows the modification in embodiment, Comprising: (a) is a perspective view, (b) is a longitudinal cross-sectional view. 実施の形態におけるシャワーヘッドの構成を示す説明図であって、(a)はボルトの取付説明図、(b)は円板の要部断面図、(c)は斜視図、(d)は断面図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the shower head in embodiment, Comprising: (a) is attachment explanatory drawing of a volt | bolt, (b) is principal part sectional drawing of a disc, (c) is a perspective view, (d) is sectional drawing. FIG. 本発明の実施の形態にかかる基板処理装置を構成するリモートプラズマユニットが組込まれた枚葉式MOCVD装置の処理炉の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the processing furnace of the single wafer type MOCVD apparatus incorporating the remote plasma unit which comprises the substrate processing apparatus concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態にかかる基板処理装置の平面図である。1 is a plan view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態にかかる基板処理装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the substrate processing apparatus concerning embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

236 シャワーヘッド
236a 成膜シャワーヘッド部
236b ラジカルシャワーヘッド部
A、A1、A2、A3 円板(板)
B ボルト
C、C1、C2 ポート(貫通孔)
D 連通孔
E 円筒
G1 原料ガス(処理ガス)
G2 ラジカル(処理ガス)
236 Shower head 236a Deposition film shower head portion 236b Radical shower head portion A, A1, A2, A3 Disc (plate)
B Bolt C, C1, C2 port (through hole)
D Communication hole E Cylindrical G1 Source gas (processing gas)
G2 radical (processing gas)

Claims (1)

基板を処理する処理室と、前記処理室内に処理ガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドとを有し、
前記シャワーヘッドは、複数の貫通孔を有する複数の板を有し、前記複数の板のうち少なくとも隣り合う板の複数の貫通孔の一部同士は少なくとも1つの管状部材で連通され、
前記管状部材は、少なくとも一端部がネジ込み可能に形成され、前記隣り合う板の少なくとも一方の複数の貫通孔の一部にネジ込まれていることを特徴とする基板処理装置。
A processing chamber for processing a substrate; and a shower head for supplying a processing gas into the processing chamber in a shower shape,
The shower head has a plurality of plates having a plurality of through holes, and a part of the plurality of through holes of at least adjacent plates among the plurality of plates is communicated with at least one tubular member,
The tubular processing apparatus is characterized in that at least one end of the tubular member is formed so as to be capable of being screwed, and is screwed into a part of at least one of a plurality of through holes of the adjacent plates.
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