JP2007113041A - Substrate treating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CVD装置等、基板を処理する基板処理装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate processing apparatus for processing a substrate, such as a CVD apparatus.
この種の基板処理装置として、基板を収容した処理室を有し、この処理室内に例えば原料ガス、酸素含有ガス等の反応性ガスを供給する工程と、この処理室からこれらの反応性ガスを除去する工程とを繰り返して基板を処理する基板処理装置が知られている。 This type of substrate processing apparatus has a processing chamber containing a substrate, a process of supplying a reactive gas such as a source gas or an oxygen-containing gas into the processing chamber, and the reactive gas from the processing chamber. A substrate processing apparatus that processes a substrate by repeating the removing step is known.
しかしながら、従来の技術では、APCバルブ等からなる高速バルブと、処理室の内圧を検知するキャパシタンスマノメータ等の圧力検出器とを処理室に設け、圧力検出器で検出される内圧に応じて高速バルブから排出されるガスの量をフィードバック制御することで、処理室の内圧を一定の範囲に保とうとしても、高速バルブの動作速度が処理室内の圧力変化に追従できず、処理室の内圧を一定範囲に保つことができない等、処理室の内圧を良好に制御できないことがあるのとの問題点があった。 However, in the conventional technique, a high-speed valve composed of an APC valve or the like and a pressure detector such as a capacitance manometer for detecting the internal pressure of the processing chamber are provided in the processing chamber, and the high-speed valve is set according to the internal pressure detected by the pressure detector By controlling the amount of gas discharged from the chamber, even if the internal pressure of the processing chamber is kept within a certain range, the operating speed of the high-speed valve cannot follow the pressure change in the processing chamber, and the internal pressure of the processing chamber remains constant. There was a problem that the internal pressure of the processing chamber could not be controlled well, such as being unable to maintain the range.
本発明は上記問題点を解決し、処理室内の圧力変動を良好に抑制することが可能な基板処理装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus that solves the above-described problems and can satisfactorily suppress pressure fluctuations in a processing chamber.
上記課題を解決するために、本発明の特徴とするところは、基板を収容した処理室内に、少なくとも2種類の反応性ガスを交互に供給する工程と、前記供給工程の間に介在し、先に供給した反応性ガスと異なる反応性ガスを供給する前に、先に供給した反応性ガスの残留分を前記処理室から除去する工程と、を複数回繰り返して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置であって、前記処理室内に供給されるトータルガス量を前記工程中において略一定とするための流量調整用のガス供給ラインを有する基板処理装置にある。 In order to solve the above-described problems, the present invention is characterized in that at least two types of reactive gases are alternately supplied into a processing chamber containing a substrate, and the supply step is interposed between Before supplying a reactive gas different from the reactive gas supplied to the substrate, a step of removing a residue of the previously supplied reactive gas from the processing chamber is repeated a plurality of times to form a desired thin film on the substrate. In the substrate processing apparatus having a gas supply line for flow rate adjustment for making the total amount of gas supplied into the processing chamber substantially constant during the process.
本発明によれば、流量調整用のガス供給ラインにより、処理室に供給されるトータルガス量が各工程を通じて略一定となるため、トータルガス量が変化することを原因とする処理室内の圧力変動が生じにくくなり、処理室内の圧力変動を良好に抑制することができる。 According to the present invention, since the total gas amount supplied to the processing chamber is substantially constant throughout the process by the gas supply line for flow rate adjustment, the pressure fluctuation in the processing chamber caused by the total gas amount changing. Is less likely to occur, and the pressure fluctuation in the processing chamber can be satisfactorily suppressed.
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1において、本発明の実施形態に係る基板処理装置10の全体が示されている。この基板処理装置10は、基板を搬送するキャリアとしてFOUP(front opening unified pod 以下、ポッドという)を用いている。
なお、以下の説明において、前後左右は図1を基準とし、図1に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。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an entire
In the following description, the front, rear, left and right are based on FIG. 1, and the front of the paper shown in FIG.
基板処理装置10は、中央やや後ろ側に第1の搬送室12を有する。この第1の搬送室12は、平面視で六角形状をなす第1の筺体14に囲まれて構成され、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となっており、第1の筺体14は上下両端が閉鎖した箱形状に形成されている。この第1の搬送室12には、第1の移載機16が配置されている。この基板移載機16は、負圧下で基板18を移載し、また、第1のエレベータ20に昇降されるようになっている。
The
第1の筺体14の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用予備室22と搬出用予備室24とがそれぞれゲートバルブ26,28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。それぞれの予備室22,24には、基板置き台30,32がそれぞれ設置されている。
The two side walls located on the front side of the six side walls of the
予備室22,24の前側には、略大気圧下で耐え得る第2の搬送室34がゲートバルブ36,38を介して連結されている。第2の搬送室34には基板18を移載する第2の移載機40か設置されている。第2の移載機40は第2の搬送室34に設置された第2のエレベータ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。また、第2の搬送室34の左側にはオリフラ合わせ装置46が設置されている。
A
第2の搬送室34を構成する第2の筐体50には、基板18を第2の搬送室34に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口52と、この基板搬入搬出口52を閉塞する蓋と、ポッドオープナ56がそれぞれ設置されている。また、第2の搬送室34の前側にはポッド58を載置するポッド載置台60が設けられている。ポッドオープナ56は、キャップ開閉機構を備えており、このキャップ開閉機構によりポッド載置台60に載置されたポッドのキャップ及び前述した蓋を開閉し、ポッド58に収納された基板の出し入れを可能にする。なお、ポッド58は、図示しない工程内搬送装置(RGV)によって、ポッド載置台60に供給及び排出されるようになっている。
In the
前述した第1の筺体14の六枚の側壁のうち後側に位置する二枚の側壁には、それぞれ第1の処理炉64と第2の処理炉66とがそれぞれゲートバルブ68,70を介して連結されている。第1の処理炉64及び第2の処理炉64は、例えばいずれもコールドウォール式のものである。また、第1の筺体14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1のクーリングユニット72と第2のクーリングユニット74とがそれぞれ連結されており、いずれも処理済みの基板18を冷却するように構成されている。なお、第1の処理炉64の詳細は後述する。
The
次に上述した基板処理装置10を用いた場合の処理工程を説明する。
Next, processing steps when the above-described
未処理の基板18は25枚がポッド58に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置10へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。このようにして搬送されたポッド58はポッド載置台60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58のキャップ及び基板搬入出口52を開閉する蓋がキャップ開閉機構によって取り外され、ポッド58の基板出入口が開放される。
In a state where 25
ポッド58がポッドオープナ56により開放されると、第2の搬送室34に設置された第2の基板移載機40はポッド58から基板18をピックアップし、搬入用予備室22に搬入し、基板18を基板置き台30に移載する。この移載作業中には、第1の搬送室12側のゲートバルブ26は閉じられており、第1の搬送室12が負圧に維持されている。基板18の基板置き台30への移載が完了すると、ゲートバルブ36が閉じられ、搬入用予備室22が排気装置(図示せず)によって負圧に排気される。
When the
搬入用予備室22が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ26,68が開かれ、搬入用予備室22、第1の搬送室12及び第1の処理炉64が連通される。続いて、第1の搬送室12の第1の基板移載機16が基板置き台30から基板18をピックアップして第1の処理炉64に搬入する。そして、第1の処理炉64内に処理ガスが供給され、所望の処理が基板18に対して行われる。
When the carry-in
第1の処理炉64で処理が完了すると、処理済みの基板18は第1の搬送室12の第1の基板移載機16によって第1の搬送室12に搬出される。
When the processing is completed in the
そして、第1の基板移載機16は第1の処理炉64から搬出した基板18を第1のクーリングユニット72へ搬入し、処理済みの基板18を冷却する。
Then, the first
第1のクーリングユニット72に基板18を移載すると、第1の基板移載機16は搬入用予備室22の基板置き台30に予め準備された基板18を第1の処理炉64に前述した作動によって移載し、第1の処理炉64内に処理ガスが供給され、所望の処理が基板18に行われる。
When the
第1のクーリングユニット72において予め設定された冷却期間が経過すると、冷却済みの基板18は第1基板移載機16によって第1のクーリングユニット72から第1の搬送室12に搬出される。
When a preset cooling period elapses in the
その後、ゲートバルブ28が開かれ、第1の基板移載機16は第1のクーリング ユニット72から搬出した基板18を搬出用予備室24へ搬
送し、基板置き台32に移載した後、搬出用予備室24はゲートバルブ28によって閉じられる。
After that, the
搬出用予備室24がゲートバルブ28によって閉じられると、搬出用予備室24内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。搬出用予備室24内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ38が開かれ、第2の搬送室34の搬出用予備室24に対応した基板搬入搬出口52を閉塞する蓋と、ポッド載置台60に載置された空のポッド58のキャップがポッドオープナ56によって開かれる。続いて、第2の搬送室34の第2の基板移載機40は基板置き台32から基板18をピックアップして第2の搬送室34に搬出し、第2の搬送室34の基板18が基板搬入搬出口52を通してポッド58に収納する。処理済みの25枚の基板18のポッド58への収納か完了すると、ポッド58のキャップと蓋がポッドオープナ56によって閉められる。このようにして閉じられたポッド58はポッド載置台60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 carry-out
以上の作動が繰り返されることにより、基板18が順次処理されて行く。以上の作動は第1の処理炉64及び第1のクーリングユニット72が使用される場合を例にして説明したが、第2の処理炉66及び第2のクーリングユニット74が使用される場合についても同様の作動か実施される。
By repeating the above operation, the
なお、上述の基板遜理装置では、予備室22を搬入用、予備室24を搬出用としたが、逆に予備室24を搬入用、予備室22を搬出用としてもよい。また、第1の処理炉64と第2の処理炉66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1の処理炉64と第2の処理炉66で別の処理を行う場合、例えば第1の処理炉64で基板18にある処理を行った後、続けて第2の処理炉66で別の処理を行わせてもよい。また、第1の処理炉64で基板18にある処理を行った後、第2の処理炉66で別の処理を行わせる場合、第1のクーリングユニット72(又は第2のクーリングユニット74)を経由するようにしてもよい。
In the above-described substrate processing apparatus, the
図2乃至5において前述した第1の処理炉64の一例が示されている。処理炉64は、基板18にルテニウム(Ru)からなる薄膜を形成するもCVD炉である。図2に示すように、処理炉64は、処理室102内に、ヒータを備えたヒータサセプタ104が設けられ、このヒータサセプタ104に載置される基板18がヒータサセプタ104により加熱される。ヒータサセプタ104上に載置される基板18は、例えば半導体シリコンウエハ、ガラス基板等である。
2 to 5 show an example of the
処理室102外には、基板回転ユニット106が設けられ、基板回転ユニット106によって処理室102内のヒータサセプタ104を回転させて、ヒータサセプタ104上の基板18を回転できるようになっている。基板18を回転させるのは、後述する成膜工程における基板18への処理を素早く均一に行うためである。
A
また、処理室102内のヒータサセプタ104の上方に多数の孔108を有するシャワーヘッド110が設けられる。このシャワーヘッド110には、原料を供給する原料供給管120と、後述するリモートプラズマユニット164に連通するリモートプラズマユニット接続管122とがともに接続されていて、原料とリモートプラズマユニット164を通過してきたガスとが、シャワーヘッド110からシャワー状に処理室102内へ噴射できるようになっている。
A
また、処理室102には、処理室102の内圧を調整するための内圧調整管124が接続され、この内圧調整管124を介して処理室102からポンプ159により排出されるガスの流量を制御することで、処理室102の内圧が制御される。
Further, an internal
また、処理室102には、トランスファーチャンバとして用いられる先述の第2の搬送室12が接続されていて、この第2の搬送室12から処理すべき基板18が搬送され、処理後の基板18が搬送室12に排出される。
The
また、処理室102には、原料ガス等が搬送室12へ回り込むことを防止する回り込み防止用のパージガスを処理室102に供給する第1の回り込み防止用ガス供給管126と第2の回り込み防止用ガス供給管128とが接続されている。
Further, in the
処理室102の外に、成膜材料として用いられる液体原料の供給源である原料供給ユニット150と、原料供給ユニット150から供給された液体原料等を予備加熱する予備加熱手段として用いられる熱交換器152と、熱交換器152により予備加熱された液体原料を気化させる気化器154とが設けられている。原料供給ユニット150、熱交換器152、及び、気化器154は、バルブV7が設けられた先述の原料供給管120に接続される。また、原料供給管120には、バルブV6を備えた原料ガス排気管130が接続されている。基板18に薄膜を形成する工程でバルブV6が閉じられた状態でバルブV7が開かれると、原料が原料供給ユニット150から熱交換器152へと供給され、原料供給ユニット150で予備加熱された後に気化器154へと供給され、気化器154で気化された後、バルブV7を通過してシャワーヘッド110へと供給される。一方、バルブV7が閉じられた状態でバルブV6が開かれると、気化器154で気化された原料は、シャワーヘッド110へは供給されずに、バルブV6を通過して原料ガス排気管130を介して排出される。原料供給ユニット150から供給される液体原料としては、ビスエチルシクロペンタジエニルルテニウム(Ru(EtCp)2)が用いられるが、これにかえてRu(DER)やRuDO3等の他の原料を用いても良い。また、原料供給ユニット150からは、液体原料とあわせてキャリアガスとして用いられるアルゴン(Ar)が供給される。
Outside the
また、処理室102の外に、処理室102の内圧を検出する内圧検出手段として用いられるキャパシタンスマノメータ156と、処理室102内の内圧を制御する内圧調整手段として用いられるAPCバルブ158とが設けられている。キャパシタンスマノメータ156とAPCバルブ158とは、先述の内圧調整管124に取り付けられていて、キャパシタンスマノメータ156が検出した処理室102の内圧に応じてAPCバルブ158の開閉がフィードバック制御され、処理室102の内圧が略一定に保たれるようになっている。
In addition to the
また、処理室102の外に、第1の回り込み防止用ガス供給ユニット160と、第2の回り込み防止用ガス供給ユニット162とが設けられていて、第1の回り込み防止用ガス供給ユニット160は第1の回り込み防止用ガス供給管126に、第2の回り込み防止用ガス供給ユニット162は第2回り込み防止用ガス供給管128にそれぞれ接続される。回り込み防止用のパージガスとしては窒素ガス(N2)が用いられ、基板18に薄膜を形成する各工程を通じて窒素ガスが処理室102へと供給されていて、これにより処理室102から第2の搬送室12へ原料ガス等が回り込むことが防止される。
Further, a first wraparound prevention
また、処理室102の外に、ガスをプラズマにより活性化させる反応物活性化手段として用いられるリモートプラズマユニット164が設けられる。このリモートプラズマユニット164は、リモートプラズマユニット接続管122によりシャワーヘッド110に接続されている。
In addition, a
リモートプラズマユニット164の上流側には、酸素含有ガス供給管132と、パージガス供給管134と、キャリアガス供給管136とが設けられる。
On the upstream side of the
酸素含有ガス供給管132はバルブV2を備え、酸素含有ガスとして用いられる酸素(O2)の供給源である酸素含有ガス供給ユニット168と、バルブV3を備えた酸素含有ガス排気管138とに接続されている。基板18に薄膜を形成する工程でバルブV3が閉じられた状態でバルブV2が開かれると、酸素がリモートプラズマユニット164へと供給される。一方、バルブV2が開かれた状態でバルブV3が開かれると、酸素含有ガスは酸素含有ガス排気管138を介して装置外へ排出される。
The oxygen-containing
パージガス供給管134はバルブV5を備え、配管内の清浄を保つためのパージ用のガスの供給源であるパージガス供給ユニット170と、バルブV4を備えたパージガス排気管140とに接続されている。薄膜形成の工程でV4が閉じられた状態でバルブV5が開かれると、パージガスがリモートプラズマユニット164へと供給される。一方、バルブV5が閉じられた状態でバルブV4が開かれると、パージガスはパージガス排気管140を介して装置外へ排出される。パージガスとしては、不活性ガスである窒素(N2)が用いられるが、窒素にかえてアルゴンを(Ar)用いても良い。
The purge
キャリアガス供給管136はバルブV1を備え、リモートプラズマユニット164にプラズマを発生させるキャリアガスの供給手段であるキャリアガス供給ユニット172に接続されている。薄膜形成の工程でバルブV1が開かれると、キャリアガスがリモートプラズマユニット164へと供給される。キャリアガスとしては、アルゴン(Ar)が用いられる。
The carrier
また、処理室102外に、処理室102に供給されるトータルのガスの流量を調整するための調整用ガスを供給する調整用ガス供給ユニット174が設けられている。調整用ガス供給ユニット174は、調整用ガス供給管142に接続されており、この調整用ガス供給管142はバルブV8と原料供給管120とを介してシャワーヘッド110に接続されているとともに、バルブV9を有する調整用ガス排気管144に接続されている。基板18に薄膜を形成する工程でバルブV9が閉じられた状態でバルブV8が開かれると、調整用ガスは調整用ガス供給ユニット174から調整用ガス供給管142、バルブV8、及び原料供給管120を介してシャワーヘッド110へと供給される。一方、バルブV8が閉じられた状態でバルブV9が開かれると、調整用ガスは調整用ガス排気管144を介して装置外へと排出される。調整用ガスとしては、窒素(N2)が用いられる。
In addition, an adjustment
次に上述した構成の処理炉64を用いて、基板18にルテニウム膜を成膜する工程について説明する。
Next, a process of forming a ruthenium film on the
まず、昇温工程として、処理室102に基板18を搬入し、処理室102内のヒータサセプタ104上に基板18を載置し、基板18を基板回転ユニットにより回転させながら、ヒータサセプタ104が有するヒータに電力を供給して基板18を均一に加熱する。
First, as a temperature raising step, the
昇温工程の終了後、第1の反応性ガスとして用いられる原料ガスを処理室102に供給する第1の供給工程に入る。図3に示されるように、第1の供給工程においては、バルブV1、バルブV3、バルブV5、バルブV7、及びバルブV9が開かれた状態にあり、バルブV2、バルブV4、バルブV6、及びバルブV9が閉じられた状態にある。また、原料供給ユニット150、熱交換器152、気化器154、酸素含有ガス供給ユニット168、調整用ガス供給ユニット174、パージガス供給ユニット170、キャリアガス供給ユニット172、第1の回り込み防止用ガス供給ユニット160、及び第2の回り込み防止用ガス供給ユニット162は、少なくとも第1の供給工程に入る時点において、稼動状態にあるように制御される。
After the temperature raising step, the first supply step for supplying the source gas used as the first reactive gas to the
そして、この稼動状態において、原料供給ユニット150から供給され、熱交換器152で予備加熱され、気化器154で気化されたルテニウムとキャリアガスとして用いられるアルゴンとの混合ガスの流量は300sccmであり、酸素含有ガス供給ユニット168から供給される酸素の流量は300sccmであり、調整用ガス供給ユニット174から供給される窒素の流量は300sccmであり、パージガス供給ユニット170から供給される窒素の流量は300sccmであり、キャリアガス供給ユニット172から供給されるアルゴンの流量は200sccmであり、第1の回り込み防止用ガス供給ユニット160から供給される窒素の量は200sccmであり、第2の回り込み防止用ガス供給ユニット162から供給される窒素の量は200sccmである。
In this operating state, the flow rate of the mixed gas of ruthenium supplied from the raw
この第1の供給工程においては、気化器154とシャワーヘッド110とがバルブV7を介して連通した状態にあるので、300sccmの原料ガスとキャリアガスとの混合ガスが、シャワーヘッド110に導かれ、多数の孔108を経由して、ヒータサセプタ104上の基板18へシャワー状に供給される。そして、この混合ガスが基板18上に供給されることで、基板18にルテニウムからなる膜が成膜される。また、パージガス供給ユニット170とリモートプラズマユニット164とがバルブV5を介して連通した状態にあるので、パージガスとして用いられる300sccmの窒素が、パージガス供給ユニット170からバルブV5とリモートプラズマユニット164とを通過して処理室102へ供給される。また、キャリアガス供給ユニット172とリモートプラズマユニット164とがバルブV1を介して連通した状態にあるので、プラズマ発生用のキャリアガスとして用いられる200sccmのアルゴンがキャリアガス供給ユニット172から処理室102へと供給される。もっとも、この第1の供給工程においては、リモートプラズマユニット164は稼動させない。このため、アルゴンの供給がなされるものの、プラズマは発生しない。
In the first supply process, since the
また、第1の供給工程においては、酸素含有ガス供給ユニット168と酸素含有ガス排気管138とがバルブV3を介して連通した状態にあるので、酸素含有ガス供給ユニット168からの300sccmの酸素は酸素含有ガス排気管138を介して排気される。また、調整用ガス供給ユニット174と排気管とがバルブV9を介して連通した状態にあるので、調整用ガス供給ユニット174からの300sccmの窒素は、調整用ガス排気管144を介して排気される。このように、第1の供給工程においては、第1の回り込み防止用ガス供給ユニット160からの窒素200sccmと、第2の回り込み防止用ガス供給ユニット162からの窒素200sccmとを加えて、トータルで1200sccmのガスが処理室102へと供給される。
In the first supply step, since the oxygen-containing
第1の供給工程が終了すると、パージ工程に入る。パージ工程では、処理室102内を不活性ガスによりパージして残留ガスを除去する。第1の供給工程からパージ工程に入ると、閉じられた状態にあったバルブV6とバルブV8とが同時に開かれ、これと同時に開かれた状態にあったバルブV7とバルブV9とが閉じられる。以上の動作により、パージ工程においては、図4に示されるように、バルブV1、バルブV3、バルブV5、バルブV6、及びバルブV8が開かれた状態になり、バルブV2、バルブV4、バルブV7、及びバルブV9が閉じられた状態となる。このため、バルブV8を介して処理室102と連通した状態となる調整用ガス供給ユニット174から300sccmの窒素が、バルブV5を介して処理室102と連通した状態となるパージガス供給ユニット170から300sccmの窒素が、また、バルブV1を介して処理室102と連通下状態となるキャリアガス供給ユニット172から200sccmのアルゴンが、それぞれ処理室102に供給される。もっとも、このパージ工程においては、リモートプラズマユニット164は稼動させない。このため、アルゴンの供給がなされるものの、プラズマは発生しない。なお、先述のように、第1の供給工程において、調整用ガス供給ユニット174、パージガス供給ユニット170、及びキャリアガス供給ユニット172は稼動した状態にあるので、各バルブの操作がなされると同時に、処理室102のパージが行われることになる。
When the first supply process is completed, the purge process is started. In the purge step, the inside of the
また、パージ工程においては、気化器154と排気管とがバルブV6を介して連通した状態にあるので、300sccmの原料ガスとキャリアガスとの混合ガスは原料ガス排気管130を介して排出される。また、酸素含有ガス供給ユニット168と酸素含有ガス排気管138とがバルブV3を介して連通した状態にあるので、300sccm酸素は酸素含有ガス排気管138を介して排出される。このように、パージ工程においては、第1の回り込み防止用ガス供給ユニット160からの窒素200sccmと、第2の回り込み防止用ガス供給ユニット162からの窒素200sccmとを加えて、第1の供給工程と同様、トータル1200sccmのガスが処理室102へと供給される。
In the purge step, the
パージ工程が終了の後、第2の反応性ガスとして用いられる酸素含有ガスを処理室102に供給する第2の供給工程に入る。パージ工程から第2の反応性ガス供給工程に入ると、閉じられた状態にあったバルブV2とバルブV4とが同時に開かれ、これと同時に開かれた状態にあったバルブV3とV5とが閉じられる。以上の動作により、第2の反応性材料供給工程においては、図5に示されるように、バルブV1、バルブV2、バルブV4、バルブV6、及びバルブV8が開かれた状態になり、バルブV3、バルブV5、バルブV7、バルブV9が閉じられた状態となる。また、第2の供給工程に入ると、リモートプラズマユニット164が稼動状態とされる。
After the purge process is completed, a second supply process for supplying an oxygen-containing gas used as the second reactive gas to the
このため、第2の反応性ガス供給工程では、第1のバルブV1を介して200sccmのアルゴンがキャリアガス供給ユニット172からリモートプラズマユニット164に供給され、リモートプラズマユニット164がアルゴンプラズマを発生させる。そして、アルゴンプラズマを発生させているリモートプラズマユニット164に、バルブV2を介して酸素含有ガス供給ユニット168から300sccmの酸素の供給がなされ、この酸素が活性化されて酸素ラジカルが生成される。この活性化された酸素はリモートプラズマユニット164から処理室102へと供給され、先述の第1の反応性ガス供給工程で基板18に成膜されたルテニウム膜の表面に付着した炭素(C)等の不純物を除去する。また、第2の反応性ガス供給工程においては、調整用ガス供給ユニット174と処理室102とはバルブV8を介して連通した状態にあるので、調整用ガス供給ユニット174からの300sccmの窒素は処理室102へと供給される。
For this reason, in the second reactive gas supply step, 200 sccm of argon is supplied from the carrier
一方、この第2の反応性ガス供給工程では、気化器154と原料ガス排気管130とがバルブV6を介して連通した状態にあるので、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスは原料ガス排気管130から排気される。また、パージガス供給ユニット170とパージガス排気管140とはバルブV4を介して連通した状態にあるため、パージガス供給ユニット170からの窒素は、パージガス排気管140から排気される。このように、第2の反応性ガス供給工程においては、第1の回り込み防止用ガス供給ユニット160からの窒素200sccmと、第2の回り込み防止用ガス供給ユニット162からの窒素200sccmとを加えて、第1の供給工程、パージ工程と同様、トータル1200sccmのガスが処理室102へと供給される。
On the other hand, in the second reactive gas supply step, since the
第2の供給工程の終了後、再びパージ工程に入る。パージ工程に入ると、閉じられた状態にあったバルブV3とバルブV5とが同時に開かれ、これと同時に開かれた状態にあったバルブV2とバルブV4とが閉じられる。以上の動作により、図4に示されるように、バルブV1、バルブV3、バルブV5、バルブV6、及びバルブV8が開かれた状態に、バルブV2、バルブV4、バルブV7、及びバルブV9が閉じられた状態となる。そして、この状態において、先述のように、調整用ガス供給ユニット174から300sccmの窒素が、パージガス供給ユニット170から300sccmの窒素が、また、キャリアガス供給ユニット172から200sccmのアルゴンが、それぞれ処理室102に供給される。また、300sccmの原料ガスとキャリアガスとの混合ガスは原料ガス排気管130を介して、300sccmの酸素は酸素含有ガス排気管138を介して排出される。このように、パージ工程においては、第1の回り込み防止用ガス供給ユニット160からの窒素200sccmと、第2の回り込み防止用ガス供給ユニット162からの窒素200sccmとを加えて、第1の反応性ガス供給工程、第2の反応性ガス供給工程と同様、トータル1200sccmのガスが処理室102へと供給される。
After the end of the second supply process, the purge process is started again. When entering the purge process, the closed valve V3 and the valve V5 are opened simultaneously, and at the same time, the opened valve V2 and the valve V4 are closed. With the above operation, as shown in FIG. 4, the valve V2, the valve V4, the valve V7, and the valve V9 are closed while the valve V1, the valve V3, the valve V5, the valve V6, and the valve V8 are opened. It becomes the state. In this state, as described above, the adjustment
処理炉64では、以上で説明した第1の供給工程→パージ工程→第2の供給工程→パージ工程を1つのサイクルとして成膜処理がなされ、このサイクルを複数回繰り返すことで基板18にルテニウムからなる薄膜が成膜される。そして、このサイクルが所定回数終了し、基板18に薄膜が形成されると、基板18が処理炉64から取り出される。このように、処理炉64を備えた基板処理装置10は、基板18を収納した処理室102内に、少なくとも2種類の反応性ガスとして用いられる原料ガスと酸素含有ガスと相互に供給する供給工程と、これらの供給工程の間に介在し、原料ガス又は酸素含有ガスであって先に供給した反応性ガスと異なる反応性ガスを供給する前に、先に供給した反応性ガスを処理室102から除去する工程とを複数回繰り返して基板18上に所望の薄膜であるルテニウム薄膜を生成する。そして、基板処理装置10は、処理室102に供給されるトータルガス量を、第1の供給工程、パージ工程、第2の供給工程、パージ工程と繰り返される各工程中において略一定とするための流量調整用のガス供給ラインとして用いられる調整用ガス供給管142を有している。このため、処理室102に供給されるガスのトータル流量が、各工程を通じて略1200sccmに保たれ、これによりAPCバルブ158のフィードバック制御が処理室102の圧力変化に良好に追従できるようになり、処理室102の内圧が略一定に保たれるようなる。
In the
図6において、本発明の実施形態に係る基板処理装置10に用いられる処理炉64と比較される比較例に係る処理炉200が示されている。前述した処理炉64と比較すると、処理炉200は、処理炉64が有している調整用ガス供給管142、調整用ガス供給ユニット174、調整用ガス排気管144、バルブV8、及び、バルブV9を有していない。このため、処理炉64と同様に、第1の供給工程→パージ工程→第2の供給工程→パージ工程との処理を行う際、処理室102に供給されるガスのトータルの流量を一定に保たれない。
In FIG. 6, the
すなわち、図7に各バルブの開閉状態を示す第1の供給工程においては、処理室102に供給されるガスのトータルの流量は、気化器154から供給される原料ガスとキャリアガスとの混合ガス300sccmと、キャリアガス供給ユニット172から供給されるアルゴン200sccmと、第1の回り込み防止用ガス供給ユニット160から供給される窒素200sccmと、第2の回り込み防止用ガス供給ユニット162から供給される窒素200sccmとの合計で900sccmである。また、図8に各バルブの開閉状態を示すパージ工程においては、処理室102に供給されるガスのトータルの流量は、パージガス供給ユニット170から供給される窒素300sccmと、キャリアガス供給ユニット172から供給されるアルゴン200sccmと、第1の回り込み防止用ガス供給ユニット160から供給される窒素200sccmと、第2の回り込み防止用ガス供給ユニット162から供給される窒素200sccmとの合計で900sccmである。これに対して、図9に各バルブの開閉状態を示す第2の供給工程では、処理室102に供給されるトータルのガス量は、酸素含有ガス供給ユニット168から供給される酸素300sccmと、パージガス供給ユニット170から供給される窒素300sccmと、キャリアガス供給ユニット172から供給されるアルゴン200sccmと、第1の回り込み防止用ガス供給ユニット160から供給される窒素200sccmと、第2の回り込み防止用ガス供給ユニット162から供給される窒素200sccmとの合計で1200sccmとなっている。
That is, in the first supply process in which each valve is opened and closed in FIG. 7, the total flow rate of the gas supplied to the
このように、処理炉200においては処理室102に供給されるトータルの流量が各工程において一定でないため、処理室102の内圧をAPCバルブ158でフィードバック制御しようとしても、APCバルブ158の動作速度が処理室内の圧力変化に追従できず、処理室内の圧力変化が、処理炉64と比較して大きくなる。なお、処理炉200において、処理炉64と同一の部分については、図に同一番号を付して、その説明を省略した。
As described above, in the
図10(a)には、比較例に係る処理炉200で、第1の供給工程→パージ工程→第2の供給工程→パージ工程との処理のサイクルを繰り返し行った場合おける処理室102の内圧の変化を、処理室102に供給される原料の量及びAPCバルブ158の開度とあわせて示したグラブが示されている。このグラフに示されるように、処理炉200においては、処理室102の内圧が、各工程を通じて65±10Paとの広い範囲で変化している。一方、図10(b)には、本発明の実施形態に係る基板処理装置10に用いられる処理炉64で、第1の供給工程→パージ工程→第2の供給工程→パージ工程との処理のサイクルを繰り返し行った場合おける処理室102の内圧の変化を、処理室102に供給される原料の量及びAPCバルブ158の開度とあわせて示したグラブが示されている。このグラフに示されるように、処理炉64においては、各工程を通じて処理室102の内圧の変化が65±3Paと5%以内との狭い範囲にとどまっている。
FIG. 10A shows the internal pressure of the
以上のように、本発明の実施形態に係る基板処理装置10では、処理室102に供給されるトータルガス量を、第1の供給工程→パージ工程→第2の供給工程→パージ工程との各工程中において略一定とする調整用ガス供給管142を設けることで、各工程を通して処理室102の圧力変化を大幅に抑制することができる。
As described above, in the
以上述べたように、本発明はCVD装置等、基板を処理する基板処理装置に利用することができる。 As described above, the present invention can be used for a substrate processing apparatus for processing a substrate, such as a CVD apparatus.
10 基板処理装置
18 基板
64 処理炉
102 処理室
104 ヒータサセプタ
106 基板回転ユニット
142 調整用ガス供給管
144 調整用ガス排気管
174 調整用ガス供給ユニット
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記供給工程の間に介在し、先に供給した反応性ガスと異なる反応性ガス供給する前に先に供給した反応性ガスの残留分を前記処理室から除去する工程と、
を複数回繰り返して、前記基板上に所望の薄膜を生成する基板処理装置であって、
前記処理室内に供給されるトータルガス量を前記工程中において略一定とするための流量調整用のガス供給ラインを有することを特徴とする基板処理装置。 Supplying at least two kinds of reactive gases alternately into a processing chamber containing a substrate;
Removing the residual portion of the reactive gas previously supplied before supplying the reactive gas different from the previously supplied reactive gas from the processing chamber, which is interposed between the supplying steps;
Is a substrate processing apparatus that generates a desired thin film on the substrate by repeating a plurality of times,
A substrate processing apparatus comprising a gas supply line for adjusting a flow rate so that a total gas amount supplied into the processing chamber is substantially constant during the process.
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