JP2008025007A - Substrate treating apparatus, and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To attain the uniform feeding (exhausting) of a gas and the high speed replacement of the gas in a treating chamber small in inner volume. <P>SOLUTION: The substrate treating apparatus comprises: a treating chamber 1 for treating a substrate 2; a holding tool which is provided to be freely elevated/lowered in the treating chamber 1 and holds the substrate 2; a feeding port 3 which is provided an upper part of the holding tool and feeds a gas into the treating chamber 1; an exhaust duct 70 which is provided at the periphery of the holding tool and exhausts the gas fed into the treating chamber 1; and an exhaust port 5 which is provided at a lower part than the upper face of the exhaust duct 70 during treatment of a substrate and exhausts the gas exhausted from the exhaust duct 70 to the outside of the treating chamber 1. At least one of members constituting the exhaust duct 70 is constituted to be freely elevated/lowered. The member constituted to be freely elevated/lowered is constituted of a first recessed member and a second recessed member at least a portion of which is accommodated in the recessed part of the first recessed member and which is provided so as to move relatively to the first recessed member. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は基板に薄膜を堆積する基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus for depositing a thin film on a substrate and a method for manufacturing a semiconductor device.

近年、半導体の微細化に伴い半導体製造における成膜工程においても原子層レベルの成膜が注目されている。   In recent years, with the miniaturization of semiconductors, atomic layer level film formation has attracted attention in film formation processes in semiconductor manufacturing.

その成膜方法としてALD(Atomic Layer Deposition)が挙げられる。この反応の形態としては金属含有原料aと、酸化力のある原料b(O3、O2、H2O等)とを比較的低温に設定された基板上に交互に供給することによって、従来から主流であったCVD(Chemical Vapor Deposition)とは異なり、原料ガスの吸着・脱離といった過程を経て堆積させていく方法である。
この成膜方法のメリットとしては(1)膜厚制御の良さ、(2)基板の温度均一性をさほど要求しないこと、(3)理論的にはセルフリミットがかかる成膜工程であるため、ガス流れの影響が少ない、といったことが挙げられる。反対にデメリットとしては原料ガスに含有される成分を膜中に取り込みやすいことが挙げられる。取り込まれる膜中成分を除去して高品位の膜を得るため、成膜後に膜質改善処理が行われるケースがある。
As the film forming method, ALD (Atomic Layer Deposition) can be mentioned. As a form of this reaction, a metal-containing raw material a and an oxidizing raw material b (O 3 , O 2 , H 2 O, etc.) are alternately supplied onto a substrate set at a relatively low temperature. Unlike the CVD (Chemical Vapor Deposition), which has been the mainstream, it is a method of depositing through a process such as adsorption / desorption of the source gas.
The merits of this film formation method are (1) good film thickness control, (2) that the temperature uniformity of the substrate is not so required, and (3) the film formation process that theoretically requires a self-limit. The influence of the flow is small. On the other hand, the disadvantage is that the components contained in the source gas can be easily taken into the film. In some cases, film quality improvement processing is performed after the film formation in order to remove the incorporated components in the film and obtain a high-quality film.

また、CVD(Chemical Vapor Deposition)、特にMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)においても、上記のようなサイクル手法を適用して、高品位の膜を得るケースがある。例えば、成膜→パージ→膜質改善→パージを1ステップとみなし、複数ステップにて成膜するサイクル手法を適用したCVD(以下サイクリックCVD)である。このサイクリックCVD成膜における膜質改善としては、数層堆積毎、または成膜完了後に高温処理(アニール処理)もしくは活性手段(プラズマ等)によって不純物(Cなど)を除去する方法が用いられている。   Also, CVD (Chemical Vapor Deposition), particularly MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition), may apply a cycle method as described above to obtain a high-quality film. For example, it is CVD (hereinafter referred to as cyclic CVD) to which film formation → purge → film quality improvement → purge is regarded as one step and a cycle method of forming a film in a plurality of steps is applied. In order to improve the film quality in this cyclic CVD film formation, a method of removing impurities (such as C) by high-temperature treatment (annealing treatment) or active means (plasma or the like) every several layers or after completion of film formation is used. .

一般に原料ガスaと原料ガスbは非常に反応性が高く、これらを同時供給した場合はもちろん、これらをALD成膜のように、またサイクリックCVD成膜のように交互に供給したときでも前工程ガスが残留している場合には、気相反応による異物の発生や膜質劣化を引き起こす要因になると考えられる。そのため原料ガスaおよび原料ガスbの供給後は、真空引きや不活性ガスによるパージを排気ガス流路を介して行い、前工程ガスの残留が無いように十分配慮する必要がある。しかしながらALD成膜では、原子層堆積のため、1サイクル当たりで成膜される膜厚は<1Åであり非常に薄い。また、サイクリックCVD成膜の場合でも数原子層〜数分子層堆積のため、1サイクル当たりで成膜される膜厚は薄い。このため、枚葉式装置などではスループットを上げるために、数〜数十秒以内に残留ガスを高速排気するようにしている。
残留ガスの高速排気は、特にALD成膜やサイクリックCVD成膜では、処理室でサイクリックな工程でプロセスが進んでいくため重要となる。
In general, the source gas a and the source gas b are very highly reactive, not only when they are supplied simultaneously, but also when they are supplied alternately as in ALD film formation and cyclic CVD film formation. If the process gas remains, it may be a factor causing generation of foreign matters and film quality deterioration due to a gas phase reaction. Therefore, after supplying the raw material gas a and the raw material gas b, it is necessary to perform sufficient evacuation or purging with an inert gas through the exhaust gas flow path so that there is no residual pre-process gas. However, in ALD film formation, the film thickness formed per cycle is <1 mm due to atomic layer deposition and is very thin. Further, even in the case of cyclic CVD film formation, the film thickness formed per cycle is thin because several atomic layers to several molecular layers are deposited. For this reason, in a single wafer type apparatus or the like, the residual gas is exhausted at a high speed within several to several tens of seconds in order to increase the throughput.
High-speed exhaust of the residual gas is important because the process proceeds in a cyclic process in the processing chamber, particularly in ALD film formation and cyclic CVD film formation.

上述したALD成膜やサイクリックCVD成膜では、残留ガスの高速排気に加えて、基板上に形成される薄膜の面内膜厚均一性が要求され、そのためには、基板上にガスを均一に供給することが要請される。しかし、ガス均一供給と残留ガス高速排気とは相反する傾向にあるため、基板への均一ガス供給を確保しつつ残留ガスの高速排気を実現するには問題があった。   In the above-described ALD film formation and cyclic CVD film formation, in addition to high-speed exhaust of residual gas, in-plane film thickness uniformity of the thin film formed on the substrate is required. For this purpose, the gas is uniformly distributed on the substrate. Is required to supply. However, since uniform gas supply and residual gas high-speed exhaustion tend to conflict, there is a problem in realizing high-speed exhaust of residual gas while ensuring uniform gas supply to the substrate.

なお、この問題は、ALD成膜やサイクリックCVD成膜に限定されず、広く半導体製造装置及び半導体装置の製造方法にも共通する。   Note that this problem is not limited to ALD film formation or cyclic CVD film formation, but is also common to semiconductor manufacturing apparatuses and semiconductor device manufacturing methods.

本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、ガス供給均一性を確保しつつ残留ガス高速排気を確実に実現することが可能な基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method capable of solving the above-described problems of the prior art and reliably realizing high-speed exhaust of residual gas while ensuring gas supply uniformity. There is to do.

本発明の第1の態様によれば、基板を処理する処理室と、前記処理室内に昇降可能に設けられ基板を保持する保持具と、前記保持具よりも上方に設けられ前記処理室内にガスを供給する供給口と、前記保持具の周囲に設けられ前記処理室内に供給されたガスを排気する排気ダクトと、基板処理時における前記排気ダクトの上面よりも下方に設けられ前記排気ダクトにより排気されたガスを前記処理室外に排気する排気口と、を有し、前記排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は昇降可能に構成され、前記昇降可能に構成された部材は第1の凹状部材と、前記第1の凹状部材の凹部内に少なくとも一部が収容され前記第1の凹状部材に対して相対移動可能に設けられた第2の凹状部材により構成される基板処理装置が提供される。   According to the first aspect of the present invention, a processing chamber that processes a substrate, a holder that is provided in the processing chamber so as to be movable up and down, and that holds the substrate, and a gas that is provided above the holding tool and is disposed in the processing chamber. A supply port for supplying gas, an exhaust duct for exhausting the gas supplied to the processing chamber provided around the holder, and an exhaust duct provided below the upper surface of the exhaust duct during substrate processing. An exhaust port for exhausting the generated gas to the outside of the processing chamber, at least a part of the member constituting the exhaust duct is configured to be movable up and down, and the member configured to be movable up and down is a first concave member And a substrate processing apparatus comprising a second concave member that is at least partially accommodated in the concave portion of the first concave member and is provided so as to be relatively movable with respect to the first concave member. .

本発明の第2の態様によれば、基板を処理室内に搬入する工程と、前記処理室内に設けられた保持具を上昇させることにより前記処理室内に搬入した基板を前記保持具上に載置する工程と、前記保持具上に載置した基板に対してガスを供給しつつ、前記保持具の周囲に設けられた排気ダクトによりガスを排出し、前記排気ダクトにより排出したガスを、前記排気ダクトの上面よりも下方に設けられた排気口より前記処理室外に排気することにより基板を処理する工程と、前記保持具を下降させることにより処理後の基板を搬出可能な状態にならしめる工程と、処理後の基板を前記処理室より搬出する工程とを有し、前記保持具を上昇または下降させる工程では、前記排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部が保持具と共に上昇または下降するとともに、前記保持具と共に上昇または下降する部材は第1の凹状部材と、前記第1の凹状部材の凹部内に少なくとも一部が収容された第2の凹状部材により構成され、前記保持具を上昇または下降させる際に、前記第2の凹状部材は前記第1の凹状部材に対して相対移動する半導体装置の製造方法が提供される。   According to the second aspect of the present invention, the step of carrying the substrate into the processing chamber, and placing the substrate carried into the processing chamber on the holder by raising the holder provided in the processing chamber. And a step of supplying gas to the substrate placed on the holder, exhausting gas by an exhaust duct provided around the holder, and exhausting the gas exhausted by the exhaust duct to the exhaust A step of processing the substrate by exhausting it out of the processing chamber from an exhaust port provided below the upper surface of the duct, and a step of bringing the processed substrate into a state where it can be unloaded by lowering the holder. And a step of unloading the processed substrate from the processing chamber, and in the step of raising or lowering the holder, at least a part of the members constituting the exhaust duct is raised or lowered together with the holder. In addition, the member that rises or falls together with the holder is constituted by a first concave member and a second concave member that is at least partially accommodated in the concave portion of the first concave member, and the holder is A method of manufacturing a semiconductor device is provided in which the second concave member moves relative to the first concave member when being raised or lowered.

本発明によれば、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とを確実に実現できる。   According to the present invention, it is possible to reliably realize gas supply uniformity and residual gas high-speed exhaust.

以下に本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
まず、本発明の実施の形態の説明に先立って、その基本構成の一態様を説明する。
[基本構成]
図5および図6は、基本構成の一態様による枚葉式の基板処理装置を説明するための断面図である。図5は基板処理時の縦断面図、図6は基板搬入搬出時の縦断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, prior to the description of the embodiment of the present invention, one aspect of the basic configuration will be described.
[Basic configuration]
5 and 6 are cross-sectional views for explaining a single-wafer type substrate processing apparatus according to an aspect of the basic configuration. FIG. 5 is a longitudinal sectional view during substrate processing, and FIG. 6 is a longitudinal sectional view during loading / unloading of the substrate.

基板処理装置は、基板2を処理する処理室1と、処理室1内に昇降可能に設けられ基板2を保持する保持具160と、保持具160よりも上方に設けられ処理室1内にガスを供給する供給口13と、保持具160の周囲に設けられ処理室1内に供給されたガスを排気する環状の排気ダクト35と、基板処理時における排気ダクト35の上面よりも下方に設けられ排気ダクト35により排気されたガスを処理室1外に排気する排気口5とを有する。   The substrate processing apparatus includes a processing chamber 1 that processes the substrate 2, a holder 160 that can be moved up and down in the processing chamber 1, a substrate 160 that holds the substrate 2, and a gas that is provided above the holder 160 and enters the processing chamber 1. Is provided below the upper surface of the exhaust duct 35 provided at the periphery of the holder 160, the annular exhaust duct 35 for exhausting the gas supplied into the processing chamber 1 and the substrate duct processing. And an exhaust port 5 for exhausting the gas exhausted by the exhaust duct 35 to the outside of the processing chamber 1.

処理室1は、断面円形をした偏平な反応容器45内に形成される。反応容器45は、上部が開口した下容器47と、その開口を覆う処理室リッドとしての上容器46とにより密閉され、真空に保持可能である。この処理室1は、基板2、例えば1枚のシリコン基板を処理するように構成されている。下容器47と上容器46とは、例えばアルミニウム、ステンレスなどの金属で構成される。   The processing chamber 1 is formed in a flat reaction vessel 45 having a circular cross section. The reaction vessel 45 is hermetically sealed by a lower vessel 47 having an upper opening and an upper vessel 46 as a processing chamber lid that covers the opening, and can be kept in a vacuum. The processing chamber 1 is configured to process a substrate 2, for example, a single silicon substrate. The lower container 47 and the upper container 46 are made of a metal such as aluminum or stainless steel, for example.

下容器47内に形成される処理室下部1bの一段低く設定した底面42aに、基板搬入搬出時に基板2を一時的に保持するリフトピン8が3個ないし4個設けられる。リフトピン8は基板2と直接触れるため、石英、アルミナなどの材質で形成することが望ましい。リフトピン8は、アルミ製ボルト14によってリフトピン8と同じ材質であるリフトピン台15に取り付けられて、アルミ製の反応容器45の底面42aに固定される。このリフトピン8は、保持具160を構成するサセプタ60に設けられた貫通孔61内を貫通可能に設けられる。サセプタ60の基板搬送可能位置(図6の図示位置)では、リフトピン8は貫通孔61から突き出して基板2を保持する。サセプタ60の基板処理位置(図5の図示位置)では、リフトピン8は貫通孔61から引っ込んで、サセプタ60上に基板2が保持される。   Three to four lift pins 8 for temporarily holding the substrate 2 at the time of loading / unloading the substrate are provided on the bottom surface 42a set in the lower portion 47 of the processing chamber lower portion 1b. Since the lift pins 8 are in direct contact with the substrate 2, it is desirable to form the lift pins 8 from a material such as quartz or alumina. The lift pin 8 is attached to a lift pin base 15 made of the same material as the lift pin 8 by an aluminum bolt 14 and fixed to the bottom surface 42 a of the aluminum reaction vessel 45. The lift pins 8 are provided so as to be able to pass through the through holes 61 provided in the susceptor 60 constituting the holder 160. At the substrate transferable position of the susceptor 60 (the illustrated position in FIG. 6), the lift pins 8 protrude from the through holes 61 and hold the substrate 2. At the substrate processing position of the susceptor 60 (the position shown in FIG. 5), the lift pins 8 are retracted from the through holes 61 and the substrate 2 is held on the susceptor 60.

保持具は、サセプタ60から構成される。サセプタ60は、支持軸59と、サセプタ台9と、ベローズ12とを備える。
サセプタ60は、処理室1内に設けられ、円板状をしており、その上に基板2を略水平姿勢で保持するように構成されている。サセプタ60は、コントローラ50によって制御されるセラミックスヒータなどのヒータ(図示せず)を内蔵して、基板2を所定温度に加熱する。
サセプタ60が、上方にある基板処理位置(図5の図示位置)で成膜処理がなされ、下方にある基板搬送可能位置(図6の図示位置)で基板2の搬送が行われる。サセプタ60は、例えば、石英、カーボン、セラミックス、炭化ケイ素(SiC)、酸化アルミニウム(Al23)、又は窒化アルミニウム(AlN)などで構成される。
支持軸59は、処理室1の下容器47の底部中央に設けられた貫通孔58より鉛直方向に処理室1内に挿入され、その上端でサセプタ60を支持している。
サセプタ台9は、支持軸59の下端に設けられ、処理室1外に設けた昇降機構(図示せず)に連結されている。昇降機構によりサセプタ台9を上下動させることにより、支持軸59を介してサセプタ60が昇降可能となっている。
ベローズ12は、サセプタ台9と、支持軸59が貫通する下容器47との間で、支持軸59を包囲することによって処理室1内の真空を保持している。
The holder is composed of a susceptor 60. The susceptor 60 includes a support shaft 59, a susceptor base 9, and a bellows 12.
The susceptor 60 is provided in the processing chamber 1 and has a disk shape, and is configured to hold the substrate 2 in a substantially horizontal posture thereon. The susceptor 60 incorporates a heater (not shown) such as a ceramic heater controlled by the controller 50 to heat the substrate 2 to a predetermined temperature.
The film formation process is performed at the substrate processing position (shown in FIG. 5) of the susceptor 60, and the substrate 2 is transferred at the lower substrate transferable position (shown in FIG. 6). The susceptor 60 is made of, for example, quartz, carbon, ceramics, silicon carbide (SiC), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), or the like.
The support shaft 59 is inserted into the processing chamber 1 in the vertical direction through a through hole 58 provided in the bottom center of the lower container 47 of the processing chamber 1, and supports the susceptor 60 at the upper end thereof.
The susceptor base 9 is provided at the lower end of the support shaft 59 and connected to an elevating mechanism (not shown) provided outside the processing chamber 1. The susceptor 60 can be moved up and down via the support shaft 59 by moving the susceptor base 9 up and down by the lifting mechanism.
The bellows 12 holds the vacuum in the processing chamber 1 by surrounding the support shaft 59 between the susceptor base 9 and the lower container 47 through which the support shaft 59 passes.

供給口13は、シャワーヘッド16と、分散板17と、ガス導入プレート22と、ガス導入部23とから構成される。
シャワーヘッド16は、上容器46の中央開口に嵌め込まれて、サセプタ60よりも上方に設けられる。サセプタ60と対向するシャワーヘッド16の中央部は、多数の孔16bを有するシャワープレート16aで構成される。
分散板17は多数の孔17aを有し、シャワープレート16aの上に設けられる。分散板17とシャワープレート16aとの間に分散板17の多数の孔17aから導入されるガスを分散させる下部空間17bが形成される。
ガス導入プレート22は、中央にガスを導入する開口22aを有し、分散板17の上に設けられる。ガス導入プレート22と分散板17との間に上記開口22aから導入されるガスを分散させる上部空間17cが形成される。
ガス導入部23は、上方から供給されるガスと側方から供給される2種類のガスを合流する合流配管で構成され、ガス導入プレート22の開口22aに鉛直に連結される。ガス導入部23の側部開口3より原料ガスが供給される。ガス導入部23の上方開口4より酸化剤が供給され、原料ガスと酸化剤とは交互に供給されるようになっている(ALD)。
The supply port 13 includes a shower head 16, a dispersion plate 17, a gas introduction plate 22, and a gas introduction unit 23.
The shower head 16 is fitted into the central opening of the upper container 46 and is provided above the susceptor 60. The central part of the shower head 16 facing the susceptor 60 is constituted by a shower plate 16a having a large number of holes 16b.
The dispersion plate 17 has a large number of holes 17a and is provided on the shower plate 16a. A lower space 17b is formed between the dispersion plate 17 and the shower plate 16a to disperse the gas introduced from the numerous holes 17a of the dispersion plate 17.
The gas introduction plate 22 has an opening 22 a for introducing gas at the center, and is provided on the dispersion plate 17. An upper space 17c for dispersing the gas introduced from the opening 22a is formed between the gas introduction plate 22 and the dispersion plate 17.
The gas introduction part 23 is composed of a junction pipe that joins a gas supplied from above and two kinds of gases supplied from the side, and is vertically connected to the opening 22 a of the gas introduction plate 22. The source gas is supplied from the side opening 3 of the gas introduction part 23. An oxidant is supplied from the upper opening 4 of the gas inlet 23, and the source gas and the oxidant are supplied alternately (ALD).

ガス導入部23からガス導入プレート22の開口22aに導入されたガスは、上部空間17cを経て分散板17の多数の孔17aから下部空間17bへ入り、さらにシャワーヘッド16の多数の孔16bを通過して基板2上にシャワー状に均一に供給される。   The gas introduced from the gas introduction part 23 into the opening 22a of the gas introduction plate 22 enters the lower space 17b through the numerous holes 17a of the dispersion plate 17 through the upper space 17c, and further passes through the numerous holes 16b of the shower head 16. Then, it is uniformly supplied on the substrate 2 in the form of a shower.

上記原料ガスは、具体的には、金属膜、例えばルテニウム膜の成膜において用いられる有機液体原料であるRu(EtCp)2(ビスエチルシクロペンタジエニルルテニウム)である。また、酸化剤は、有機液体原料に対し反応性の高いガスである酸素(O2)を含有するガス、例えばOラジカル、H2O、O3である。 Specifically, the source gas is Ru (EtCp) 2 (bisethylcyclopentadienyl ruthenium), which is an organic liquid source used in forming a metal film, for example, a ruthenium film. The oxidizing agent is a gas containing oxygen (O 2 ), which is a gas highly reactive with the organic liquid raw material, for example, O radical, H 2 O, O 3 .

排気ダクト35は、コンダクタンスプレート29と、ロワープレート7とから構成される。
コンダクタンスプレート29は、処理室1内の基板処理位置近傍に保持される。ロワープレート7は凹部37を有する凹状部材からなり、サセプタ60の外周にリング状に設けられて、サセプタ60とともに昇降するようになっている。サセプタ60が上昇してロワープレート7が基板処理位置に運ばれたとき、基板処理位置に保持されているコンダクタンスプレート29が、ロワープレート7の凹部39を塞ぐことにより、凹部39内をガス流路領域Aとする排気ダクト35が構成されるようになっている。
The exhaust duct 35 includes a conductance plate 29 and a lower plate 7.
The conductance plate 29 is held near the substrate processing position in the processing chamber 1. The lower plate 7 is made of a concave member having a concave portion 37, is provided in a ring shape on the outer periphery of the susceptor 60, and moves up and down together with the susceptor 60. When the susceptor 60 is raised and the lower plate 7 is moved to the substrate processing position, the conductance plate 29 held at the substrate processing position closes the concave portion 39 of the lower plate 7, thereby causing the gas flow path in the concave portion 39. An exhaust duct 35 as a region A is configured.

排気ダクト35を周囲に設けたサセプタ60が基板処理位置にあるとき、処理室1内を上下に仕切る排気ダクト35、基板2及びサセプタ60によって、排気ダクト35よりも上方の処理室上部1aと、排気ダクト35よりも下方の処理室下部1bとが処理室1内の上下に形成される。   When the susceptor 60 provided with the exhaust duct 35 in the periphery is at the substrate processing position, the exhaust duct 35, the substrate 2 and the susceptor 60 partition the inside of the processing chamber 1 up and down, and the processing chamber upper part 1a above the exhaust duct 35, A processing chamber lower portion 1 b below the exhaust duct 35 is formed above and below the processing chamber 1.

排気ダクト35を、コンダクタンスプレート29とロワープレート7とに分離可能に構成しているのは次の理由による。
ロワープレート7を外周に設けたサセプタ60を、処理室1内での昇降を許容させるためには、処理室側面40bとロワープレート7側面との間に隙間38を確保する必要がある。このため、基板処理時に処理室上部1aに供給されたガスの一部が、排気ダクト35を構成するロワープレート7の凹部37に排出されずに、上記した隙間38を通って処理室下部1bに回り込むおそれがある。
この点で、ロワープレート7を昇降可能に設け、コンダクタンスプレート29を基板処理位置に保持するように構成すれば、サセプタ60と一緒にロワープレート7が基板処理位置に運ばれたときに、基板処理位置に保持したコンダクタンスプレート29によって、上記隙間38を塞ぐことができるので、サセプタ60の昇降を許容する上記隙間38を確保しつつ、基板処理時には上記隙間38を塞ぎ、ガスの一部の処理室下部1bへの回り込みをなくすことができる。
The reason why the exhaust duct 35 is configured to be separable into the conductance plate 29 and the lower plate 7 is as follows.
In order to allow the susceptor 60 provided with the lower plate 7 on the outer periphery to move up and down in the processing chamber 1, it is necessary to secure a gap 38 between the processing chamber side surface 40 b and the lower plate 7 side surface. For this reason, a part of the gas supplied to the processing chamber upper portion 1a during the substrate processing is not discharged into the concave portion 37 of the lower plate 7 constituting the exhaust duct 35, and passes through the gap 38 to the processing chamber lower portion 1b. There is a risk of getting around.
In this respect, if the lower plate 7 is provided so as to be movable up and down and the conductance plate 29 is configured to be held at the substrate processing position, the substrate processing is performed when the lower plate 7 is carried together with the susceptor 60 to the substrate processing position. Since the gap 38 can be closed by the conductance plate 29 held in position, the gap 38 is closed during substrate processing while securing the gap 38 that allows the susceptor 60 to move up and down, and a processing chamber for a part of the gas. The wraparound to the lower part 1b can be eliminated.

排気口5は、排気ダクト35により排出されたガスを処理室1外に排気する。排気口5は、下容器47の一端側に設けた基板搬送口10と反対側の他側面であって、基板処理時(図5参照)における排気ダクト35の上面よりも下方に設けられる。この排気口5は真空ポンプ(図示せず)に接続されて、排気ダクト35から排気されたガスを処理室1外に排気するようになっている。処理室1内は、必要に応じて圧力制御手段(図示せず)によって所定の圧力に制御できるようになっている。   The exhaust port 5 exhausts the gas exhausted by the exhaust duct 35 to the outside of the processing chamber 1. The exhaust port 5 is provided on the other side opposite to the substrate transfer port 10 provided on one end side of the lower container 47, and is provided below the upper surface of the exhaust duct 35 during substrate processing (see FIG. 5). The exhaust port 5 is connected to a vacuum pump (not shown) so as to exhaust the gas exhausted from the exhaust duct 35 to the outside of the processing chamber 1. The inside of the processing chamber 1 can be controlled to a predetermined pressure by pressure control means (not shown) as necessary.

ここで、上述した分離可能な排気ダクト35をさらに具体的に説明する。
排気ダクト35の一部を構成するロワープレート7は、リング状の凹部37と、凹部37の内側上部に一体的に設けられたフランジ部37aとから構成される。フランジ部37aは、サセプタ60の上部外周縁に係止する係止部として機能する。凹部37は、サセプタ60の側面と処理室側面40bとの間の隙間38を塞ぐように設けられ、基板処理時において処理室上部1a内に供給されたガスを、排気口5へ導く排気路を形成する。
凹部37は、その上部が開口し、その底部の排気口5側にガスを凹部37から排気口5へ流通させるためのプレート排気口28を有するよう構成される。フランジ部37aは、サセプタ60の一部(外周部)を覆ってサセプタ60上に載置され、サセプタ60への膜の堆積を防止するリングで構成される。ロワープレート7は、そのフランジ部37aがサセプタ60上に載置されることにより、サセプタ60とともに昇降可能に設けられる。
Here, the above-described separable exhaust duct 35 will be described more specifically.
The lower plate 7 constituting a part of the exhaust duct 35 includes a ring-shaped concave portion 37 and a flange portion 37 a provided integrally on the inner upper portion of the concave portion 37. The flange portion 37 a functions as a locking portion that locks to the upper outer periphery of the susceptor 60. The recess 37 is provided so as to close the gap 38 between the side surface of the susceptor 60 and the processing chamber side surface 40b, and an exhaust path for guiding the gas supplied into the processing chamber upper portion 1a to the exhaust port 5 during substrate processing. Form.
The concave portion 37 is configured to have a plate exhaust port 28 that is open at the top and has a gas flow from the concave portion 37 to the exhaust port 5 on the exhaust port 5 side of the bottom. The flange portion 37 a is a ring that covers a part (outer peripheral portion) of the susceptor 60 and is placed on the susceptor 60 to prevent film deposition on the susceptor 60. The lower plate 7 is provided so that it can be moved up and down together with the susceptor 60 when the flange portion 37 a is placed on the susceptor 60.

コンダクタンスプレート29は基板処理位置近傍に設けた段差部41に保持される。このコンダクタンスプレート29は、1枚のドーナツ状をした円板で構成される。コンダクタンスプレート29には、その内周部に基板2を収容する穴34が設けられ、ロワープレート7の凹部37を覆う外周部に、所定間隔を開けて周方向に配列された複数の排出口26が設けられる。
コンダクタンスプレート29は一体に形成されているから、段差部41で直接保持されるコンダクタンスプレート29外側部分によってコンダクタンスプレート29内側部分を支える必要上、上記排出口26は連続には形成できず、不連続に形成してある。
下容器47の側面の下方を上方よりも処理室1の内側に設け、下容器47の下方内側面が上方内側面よりも内側に突出する部分を上記段差部41とする。この段差部41上にコンダクタンスプレート29を保持することによって、処理室1の段差部41とコンダクタンスプレート29との隙間38を塞いでいる。
The conductance plate 29 is held by a step portion 41 provided near the substrate processing position. The conductance plate 29 is composed of a single donut-shaped disk. The conductance plate 29 is provided with a hole 34 for accommodating the substrate 2 in the inner peripheral portion thereof, and a plurality of discharge ports 26 arranged in the circumferential direction at predetermined intervals on the outer peripheral portion covering the concave portion 37 of the lower plate 7. Is provided.
Since the conductance plate 29 is integrally formed, it is necessary to support the inner portion of the conductance plate 29 by the outer portion of the conductance plate 29 that is directly held by the step portion 41. Therefore, the discharge port 26 cannot be formed continuously and is discontinuous. Is formed.
The lower side surface of the lower container 47 is provided inside the processing chamber 1 from the upper side, and a portion where the lower inner side surface of the lower container 47 projects inward from the upper inner side surface is referred to as the step portion 41. By holding the conductance plate 29 on the step portion 41, the gap 38 between the step portion 41 and the conductance plate 29 in the processing chamber 1 is closed.

上記したコンダクタンスプレート29や、サセプタ60に支持されるロワープレート7には耐高温高負荷用石英を用いることが好ましい。アルミニウムである反応容器45に比べ、高温に強く、輻射率εもアルミニウムでは0.05〜0.2程度であるのに比べ、石英では0.8程度と高く、高温保持し易い傾向にある。したがって、排気ダクト35の内壁に堆積する反応生成物のエッチングを見据えた排気ダクト35の材料として、石英は高温保持(200〜500℃程度)が可能であり、適していると考えられる。   It is preferable to use high temperature and high load quartz for the conductance plate 29 and the lower plate 7 supported by the susceptor 60. Compared to the reaction vessel 45 made of aluminum, it is resistant to high temperatures, and the emissivity ε is about 0.8 to about 0.8 compared to about 0.05 to 0.2 for aluminum, and tends to be maintained at a high temperature. Therefore, quartz can be kept at a high temperature (about 200 to 500 ° C.) as a material for the exhaust duct 35 in view of etching of reaction products deposited on the inner wall of the exhaust duct 35, and is considered suitable.

ここで基板処理時におけるガスの流れについて説明する。
供給口13から供給されるガスは、分散板17、シャワープレート16aで分散されて、処理室上部1a内に導入され、処理室上部1a内のシリコン基板2上を基板径方向外方に向かって放射状に流れる。そして、サセプタ60の外周に設けた排気ダクト35上を径方向外方に向かって放射状に流れて、排気ダクト35の上面に設けられた排出口26から環状のガス流路領域A内に排出される。排出されたガスはガス流路領域A内をサセプタ周方向に流れ、プレート排気口28から排気口5へと排気される。これにより、原料ガスが処理室下部1b内へ、すなわちサセプタ60の裏面や、処理室1の底面42側へ回り込むのを防止している。
Here, the gas flow during the substrate processing will be described.
The gas supplied from the supply port 13 is dispersed by the dispersion plate 17 and the shower plate 16a, introduced into the processing chamber upper portion 1a, and outwardly in the substrate radial direction on the silicon substrate 2 in the processing chamber upper portion 1a. Flows radially. Then, the gas flows radially outwardly on the exhaust duct 35 provided on the outer periphery of the susceptor 60 and is discharged into the annular gas flow path region A from the discharge port 26 provided on the upper surface of the exhaust duct 35. The The discharged gas flows in the gas flow path region A in the circumferential direction of the susceptor and is exhausted from the plate exhaust port 28 to the exhaust port 5. Thereby, the source gas is prevented from flowing into the processing chamber lower portion 1 b, that is, the back surface of the susceptor 60 and the bottom surface 42 side of the processing chamber 1.

なお、基本構成の一態様による基板処理装置は、基板処理時のガス流路容積を、サセプタ60及びコンダクタンスプレート29の上面と上容器46の内壁面、及び下容器47の上部内壁面との間に形成される処理室上部1aと、排気ダクト35のガス流路領域Aに限定することにより、処理室1全体の容積より減少させている。   The substrate processing apparatus according to one aspect of the basic configuration has a gas flow path volume between the upper surface of the susceptor 60 and the conductance plate 29, the inner wall surface of the upper container 46, and the upper inner wall surface of the lower container 47 in the substrate processing. By limiting to the upper part 1a of the processing chamber formed in the above and the gas flow path region A of the exhaust duct 35, the volume of the processing chamber 1 is reduced as a whole.

以上述べたように基本構成の一態様の基板処理装置が構成される。   As described above, the substrate processing apparatus according to one aspect of the basic configuration is configured.

次に上述した基板処理装置を用いて半導体装置を製造する工程の一工程として基板を処理する方法を説明する。ここでは、前述したように、シリコン基板にルテニウム膜の成膜を行うALDプロセスを例にとって説明する。   Next, a method of processing a substrate will be described as one step of manufacturing a semiconductor device using the substrate processing apparatus described above. Here, as described above, an ALD process for forming a ruthenium film on a silicon substrate will be described as an example.

図6おいて、サセプタ60を搬入搬出位置に下降させた状態で、1枚のシリコン基板2を基板搬送口10を介して、処理室1内に搬入して、リフトピン8上に移載して保持する。図示しない昇降機構により、サセプタ60を所定の基板処理位置まで上昇させる。このとき、基板2は自動的にリフトピン8から、サセプタ60上に載置される。図6はこの状態を示している。   In FIG. 6, with the susceptor 60 lowered to the loading / unloading position, one silicon substrate 2 is loaded into the processing chamber 1 via the substrate transfer port 10 and transferred onto the lift pins 8. Hold. The susceptor 60 is raised to a predetermined substrate processing position by a lifting mechanism (not shown). At this time, the substrate 2 is automatically placed on the susceptor 60 from the lift pins 8. FIG. 6 shows this state.

図5に示すように、サセプタ60を基板処理位置まで上昇させて、小容積の処理室上部1aを形成する。また、サセプタ60を基板処理位置まで上昇させると、基板処理位置に保持してあるコンダクタンスプレート29によって、ロワープレート7の凹部37の開口上部が覆われることにより排気ダクト35が形成され、その内部にガス流路領域Aが形成される。このガス流路領域Aは排気路となる。   As shown in FIG. 5, the susceptor 60 is raised to the substrate processing position to form the processing chamber upper portion 1a having a small volume. Further, when the susceptor 60 is raised to the substrate processing position, the exhaust duct 35 is formed by covering the upper opening portion of the concave portion 37 of the lower plate 7 by the conductance plate 29 held at the substrate processing position. A gas flow path region A is formed. This gas flow path area A becomes an exhaust path.

コントローラ50によりヒータを制御してサセプタ60を加熱して、シリコン基板2を一定時間加熱する。処理室1内の圧力は、図示しない圧力制御手段により制御する。シリコン基板2が所定の温度に加熱され、圧力が安定した後、成膜を開始する。成膜は次の4つの工程から成り、4つの工程を1サイクルとして、所望の厚さの膜が堆積するまで複数回サイクルが繰り返される。   The heater is controlled by the controller 50 to heat the susceptor 60, and the silicon substrate 2 is heated for a predetermined time. The pressure in the processing chamber 1 is controlled by pressure control means (not shown). After the silicon substrate 2 is heated to a predetermined temperature and the pressure is stabilized, film formation is started. The film formation includes the following four steps, and the four steps are defined as one cycle, and the cycle is repeated a plurality of times until a film having a desired thickness is deposited.

工程1では、Ru(EtCp)2ガスを供給口13の側部開口3から、拡散板17、シャワープレート16aを通過させ処理室1内にシャワー状に導入する。なおこのとき、Ru(EtCp)2ガスはシリコン基板2上に供給されて、その表面に吸着する。余剰ガスはコンダクタンスプレート29の上面に設けた排出口26からロワープレート7の凹部37内を流れ、プレート排気口28より排気され、排気口5から処理室1外に排気される。 In step 1, Ru (EtCp) 2 gas is introduced from the side opening 3 of the supply port 13 through the diffusion plate 17 and the shower plate 16 a into the processing chamber 1 in a shower shape. At this time, Ru (EtCp) 2 gas is supplied onto the silicon substrate 2 and adsorbed on the surface thereof. Excess gas flows from the discharge port 26 provided on the upper surface of the conductance plate 29 through the recess 37 of the lower plate 7, is exhausted from the plate exhaust port 28, and is exhausted from the exhaust port 5 to the outside of the processing chamber 1.

工程2では、Arガスを供給口13の側方開口3から、拡散板17、シャワープレート16aを通過させ処理室1内にシャワー状に供給する。供給口や処理室1内に残留しているRu(EtCp)2ガスは、Arによりパージされコンダクタンスプレート29の上面に設けた排出口26からロワープレート7の凹部37内を流れ、プレート排気口28より排気され、排気口5から処理室1外に排気される。 In step 2, Ar gas is supplied from the side opening 3 of the supply port 13 through the diffusion plate 17 and the shower plate 16 a into the processing chamber 1 in a shower shape. Ru (EtCp) 2 gas remaining in the supply port and the processing chamber 1 is purged by Ar and flows in the recess 37 of the lower plate 7 from the discharge port 26 provided on the upper surface of the conductance plate 29, and the plate exhaust port 28. The air is further exhausted and exhausted from the exhaust port 5 to the outside of the processing chamber 1.

工程3では、活性化させた酸素を供給口13の上方開口4から、拡散板17、シャワープレート16aを通過させ処理室1内にシャワー状に供給する。なお、酸素を活性化させないで供給することもある。活性化酸素はシリコン基板2上に供給されて、吸着しているRu(EtCp)2と表面反応することによりルテニウム膜を形成する。余剰ガスはコンダクタンスプレート29の上面に設けた排出口26からロワープレート7の凹部37内を流れ、プレート排気口28より排気され、排気口5から処理室1外に排気される。 In step 3, the activated oxygen is supplied from the upper opening 4 of the supply port 13 through the diffusion plate 17 and the shower plate 16 a into the processing chamber 1 in a shower form. Note that oxygen may be supplied without being activated. The activated oxygen is supplied onto the silicon substrate 2 and forms a ruthenium film by surface reaction with the adsorbed Ru (EtCp) 2 . Excess gas flows from the discharge port 26 provided on the upper surface of the conductance plate 29 through the recess 37 of the lower plate 7, is exhausted from the plate exhaust port 28, and is exhausted from the exhaust port 5 to the outside of the processing chamber 1.

工程4では、Arガスを、供給口13の上方開口4から、拡散板17、シャワープレート16aを通過させ、処理室1内にシャワー状に供給する。供給口13や処理室1内に残留している酸素は、Arによりパージされコンダクタンスプレート29の表面に設けた排出口26からロワープレート7の凹部37内を流れ、プレート排気口28より排気され、排気口5から処理室1外に排気される。   In step 4, Ar gas is supplied from the upper opening 4 of the supply port 13 through the diffusion plate 17 and the shower plate 16 a into the processing chamber 1 in a shower shape. Oxygen remaining in the supply port 13 and the processing chamber 1 is purged by Ar and flows into the recess 37 of the lower plate 7 from the discharge port 26 provided on the surface of the conductance plate 29, and is exhausted from the plate exhaust port 28. The gas is exhausted out of the processing chamber 1 through the exhaust port 5.

上述した4つの工程を1サイクルとして、所望の厚さのルテニウム膜が堆積するまでこのサイクルを複数回繰り返す。工程1〜4に要する時間は、スループット向上のために、各工程で1秒以下が望ましい。成膜終了後、サセプタ60は昇降機構により搬入搬出位置まで降下し、シリコン基板2は図示しない搬送ロボットにより、基板搬送口10を通って図示しない搬送室に搬出される。   The above-described four steps are set as one cycle, and this cycle is repeated a plurality of times until a ruthenium film having a desired thickness is deposited. The time required for the steps 1 to 4 is preferably 1 second or less in each step in order to improve the throughput. After the film formation is completed, the susceptor 60 is lowered to the loading / unloading position by the lifting mechanism, and the silicon substrate 2 is unloaded by the transfer robot (not shown) through the substrate transfer port 10 to the transfer chamber (not shown).

なお、各工程における基板温度、処理室内圧力はそれぞれ、コントローラ50、圧力制御手段で制御される。   The substrate temperature and the processing chamber pressure in each process are controlled by the controller 50 and pressure control means, respectively.

以下に基本構成の一態様の作用効果について述べる。   The operational effects of one aspect of the basic configuration will be described below.

第1に処理室1の底面42等への膜の堆積を防止することができる。排気ダクト35のガス流路領域Aによる排気により処理室下部1bへのガスの回り込みを防止し、処理室下部1bでのガスと内壁面との接触を低減しているからである。これにより、処理室1の底面42や、サセプタ60,支持軸59などの可動部、基板搬送口10等への膜の堆積を大幅に低減することができ、可動部の動作時に堆積膜の剥離が原因となってパーティクルが発生するのを有効に防止できる。
また、処理室底面42に膜が堆積するのを有効に防止できるので、処理室1の交換回数を低減でき、装置の生産性が向上し、装置コストも低減することができる。
First, deposition of a film on the bottom surface 42 of the processing chamber 1 can be prevented. This is because the exhaust by the gas flow path region A of the exhaust duct 35 prevents the gas from flowing into the processing chamber lower portion 1b and reduces the contact between the gas and the inner wall surface in the processing chamber lower portion 1b. As a result, film deposition on the bottom surface 42 of the processing chamber 1, movable parts such as the susceptor 60 and the support shaft 59, the substrate transfer port 10, and the like can be greatly reduced, and the deposited film is peeled off during the operation of the movable part. This can effectively prevent the generation of particles.
Further, since it is possible to effectively prevent the film from being deposited on the bottom surface 42 of the processing chamber, the number of replacements of the processing chamber 1 can be reduced, the productivity of the apparatus can be improved, and the apparatus cost can be reduced.

第2に供給口13から供給されるガスの接ガス面積、流路容積を縮小することができる。その理由は、サセプタ60の外周に凹部37を有する排気ダクト35を設置して、ガス流路領域Aを構成するコンダクタンスプレート29で処理室側面40bとサセプタ60側面との間の隙間を塞ぎ、処理室下部1bを経ずにガスをガス流路領域Aから排気口5へ排気しているからである。
このようにして接ガス面積を縮小することにより原料ガスの処理室内での付着量を低減し、パーティクルの発生を抑制することができる。
また、流路容積を縮小することにより、処理室内における原料ガス自体の存在量を低減することができ、供給原料ガス量及び残留原料ガス量が減少するので、効率良く原料ガスを供給、又は残留ガスをパージすることができる。したがって、2種類の反応ガスを交互に供給する成膜方法において、短時間で原料ガス供給、残留原料のパージを行うことができる。
その結果、高歩留りで、スループットの高い生産性に優れた半導体製造装置を実現することができる。
Secondly, the gas contact area and flow path volume of the gas supplied from the supply port 13 can be reduced. The reason is that an exhaust duct 35 having a recess 37 is provided on the outer periphery of the susceptor 60, and a gap between the processing chamber side surface 40b and the susceptor 60 side surface is closed by the conductance plate 29 constituting the gas flow path region A. This is because the gas is exhausted from the gas flow path region A to the exhaust port 5 without passing through the lower chamber 1b.
By reducing the gas contact area in this manner, the amount of source gas deposited in the processing chamber can be reduced, and generation of particles can be suppressed.
Further, by reducing the flow path volume, the amount of the raw material gas itself in the processing chamber can be reduced, and the amount of the raw material gas and the amount of the residual raw material gas can be reduced. The gas can be purged. Therefore, in the film forming method in which two kinds of reaction gases are alternately supplied, the source gas can be supplied and the residual source can be purged in a short time.
As a result, a semiconductor manufacturing apparatus with high yield and high throughput can be realized.

第3に、処理室全体の容積を小さくすることができる。ガス流路領域Aを有する排気ダクト35を基板処理位置に固定してしまうと、基板搬入搬出時に、処理室内への基板搬入搬出を可能にするため、排気ダクト35と基板搬送口10とが重ならないよう、基板搬送口10を排気ダクト35の下部よりも下方に配置する必要がある。そうすると、処理室全体の高さが高くなり、処理室全体の容積が大きくなるとういうデメリットがある。
しかし、実施の形態では、図6に示すように、サセプタ60を搬入搬出位置に下降させた状態では、排気ダクト35を構成するロワープレート7は、基板搬入搬出の妨げにならないように、基板搬送口10よりも下方に配置できる。また基板処理時は、ロワープレート7を基板搬送口10と重なるように配置することができ、その重なりの分だけ処理室全体の高さを低くすることができる。そのため処理室全体の容積を小さくすることができ、これにより一層パージ効率を高めることが可能となる。
Third, the volume of the entire processing chamber can be reduced. If the exhaust duct 35 having the gas flow path region A is fixed at the substrate processing position, the exhaust duct 35 and the substrate transfer port 10 are overlapped with each other in order to enable loading / unloading of the substrate into / from the processing chamber when loading / unloading the substrate. In order to avoid this, it is necessary to dispose the substrate transfer port 10 below the lower portion of the exhaust duct 35. If it does so, there exists a demerit that the height of the whole processing chamber will become high and the volume of the whole processing chamber will become large.
However, in the embodiment, as shown in FIG. 6, in the state where the susceptor 60 is lowered to the carry-in / carry-out position, the lower plate 7 constituting the exhaust duct 35 does not interfere with the board carry-in / carry-out. It can be arranged below the mouth 10. Further, at the time of substrate processing, the lower plate 7 can be disposed so as to overlap the substrate transfer port 10, and the height of the entire processing chamber can be lowered by the amount of the overlap. As a result, the volume of the entire processing chamber can be reduced, thereby further increasing the purge efficiency.

第4に、コンダクタンスプレート29の側面と処理室側面40bとの間に不可避的に形成される隙間38に通じる処理室上部1aからの流路は、段差部41上に保持されたコンダクタンスプレート29によって遮断されるため、基板処理時に処理室上部1aに供給されたガスの一部が、処理室下部1bに排出されずに、上記隙間38を通って処理室下部1bに回り込むことを防止することができる。   Fourth, the flow path from the processing chamber upper portion 1 a leading to the gap 38 inevitably formed between the side surface of the conductance plate 29 and the processing chamber side surface 40 b is caused by the conductance plate 29 held on the step portion 41. Therefore, it is possible to prevent a part of the gas supplied to the processing chamber upper portion 1a during the substrate processing from flowing into the processing chamber lower portion 1b through the gap 38 without being discharged to the processing chamber lower portion 1b. it can.

なお、基本構成の一態様では、第1の反応ガスとして金属含有原料であるRu(EtCp)2を用い、第2の反応ガスとして酸素又は窒素を含有するガスである酸素O2を用いたが、本発明で用いるガスは用途に応じて様々な種類から適宜選択可能である。例えば、金属含有原料ガスとしては、Ruを含む原料の他に、Si、Al、Ti、Sr、Y、Zr、Nb、Sn、Ba、La、Hf、Ta、Ir、Pt、W、Pb、Biのいずれかの金属を含む原料がある。また、酸素又は窒素を含有するガスとしては、O2の他に,O3,NO,N2O,H2O,H22,N2,NH3,N26のいずれかと、いずれかを活性化手段により活性化させることにより生成した、これらのラジカル種、又はイオン種がある。 In one embodiment of the basic configuration, Ru (EtCp) 2 that is a metal-containing raw material is used as the first reaction gas, and oxygen O 2 that is a gas containing oxygen or nitrogen is used as the second reaction gas. The gas used in the present invention can be appropriately selected from various types according to the application. For example, as a metal-containing source gas, in addition to a source material containing Ru, Si, Al, Ti, Sr, Y, Zr, Nb, Sn, Ba, La, Hf, Ta, Ir, Pt, W, Pb, Bi There are raw materials containing any of the metals. As the gas containing oxygen or nitrogen, in addition to O 2 , any of O 3 , NO, N 2 O, H 2 O, H 2 O 2 , N 2 , NH 3 , N 2 H 6 , There are these radical species or ionic species generated by activating any of them by an activating means.

また、基本構成の一態様の成膜法では、ALDについて説明し、サイクリックMOCVDにも言及しているが、この他に、従来から実施されている、金属含有原料と酸素又は窒素を含有するガスを同時に供給するMOCVD法においても利用できることはいうまでもない。   In addition, in the film formation method of one aspect of the basic structure, ALD is described and cyclic MOCVD is also referred to. In addition to this, a metal-containing raw material and oxygen or nitrogen are conventionally used. Needless to say, it can also be used in the MOCVD method in which gases are supplied simultaneously.

このように本基本構成によれば、処理室容積(接ガス容積)を減らして、残留ガスをの排出時間を改善することができる。   As described above, according to this basic configuration, the processing chamber volume (gas contact volume) can be reduced, and the discharge time of the residual gas can be improved.

ところで、図5に示すようにコンダクタンスプレート29及びロワープレート7により処理室1内に形成された環状の排気ダクト35では、大きな流路断面積をとることが困難なので、十分な大きさのコンダクタンスを得ることは容易ではない。コンダクタンスが十分ではない排気ダクト35において、複数の排出口26から排出するガスをプレート排気口28に集約して排気する場合、処理室上部1aに供給されるガスの基板面内均一性と、複数の排出口26から排気ダクト35を経由してプレート排気口28に排気されるガスの排気速度とはトレードオフの関係にある。
したがって、排出口26の径を大きくすると高速ガス排気は可能になるが、ガス供給の基板面内均一性を確保することが困難になる。逆に、ガス供給の基板面内均一性を確保するために、複数の排出口26のコンダタクンス合計を、排気ダクト35の流路コンダクタンスに比べて十分に小さくすると、高速ガス排気が困難になる。このため、ガス供給の均一性を確保しつつ高速ガス排気を行うことは難しい。
By the way, as shown in FIG. 5, in the annular exhaust duct 35 formed in the processing chamber 1 by the conductance plate 29 and the lower plate 7, it is difficult to obtain a large flow path cross-sectional area. It is not easy to get. In the exhaust duct 35 with insufficient conductance, when the gas discharged from the plurality of discharge ports 26 is exhausted to the plate exhaust port 28, the uniformity of the gas supplied to the processing chamber upper portion 1a in the substrate surface, There is a trade-off relationship with the exhaust speed of the gas exhausted from the exhaust port 26 to the plate exhaust port 28 via the exhaust duct 35.
Therefore, when the diameter of the discharge port 26 is increased, high-speed gas exhaust becomes possible, but it becomes difficult to ensure the uniformity of the gas supply in the substrate surface. Conversely, if the total conductance of the plurality of outlets 26 is sufficiently smaller than the flow conductance of the exhaust duct 35 in order to ensure the uniformity of the gas supply in the substrate surface, high-speed gas exhaust becomes difficult. For this reason, it is difficult to perform high-speed gas exhaust while ensuring uniformity of gas supply.

なお、ロワープレート7の凹部37内の容積を例えば高さ方向に大きくして排気ダクト35の流路断面積を大きくとろうとすると、サセプタ60を基板搬送可能位置まで降ろしたときに、ロワープレート7が基板搬送口10からの基板搬送路を塞ぎ基板搬送の障害となるので、ロワープレート7は高さ方向にはあまり大きくできない。   If the volume in the recess 37 of the lower plate 7 is increased in the height direction, for example, to increase the flow passage cross-sectional area of the exhaust duct 35, the lower plate 7 is lowered when the susceptor 60 is lowered to the substrate transportable position. However, the lower plate 7 cannot be made too large in the height direction because the substrate transport path from the substrate transport port 10 is blocked and obstructs the substrate transport.

そこで、ロワープレート7を廃止し、反応容器45内の処理室下部1bに形成される空間全体を排気ガス流路として、排気ガス流路のコンダクタンスを十二分に大きくとることが考えられる。排気ガス流路のコンダクタンスを十二分に大きくとると、コンダクタンスプレート29の複数の排出口26から排出するガスを排気口5に集約して排気する場合でも、排気バッファ容量が大きいので、複数の排出口26の口径を大きくしても、高速ガス排気を実現しつつ、基板上へのガス供給の均一性を十分に確保できるからである。
この場合、反応生成物は、排気ガス流路を構成する処理室下部1bの内壁やサセプタ60の裏面等に堆積することになる。堆積する反応生成物が、エッチングレートを稼ぐことが困難な高誘電体膜などの場合は、反応生成物を除去するために、高温にしたフッ素系ガスによるクリーニングを施す必要がある。しかし、高温ガスクリーニングの場合、ガス温度は200℃以上の高温でないとエッチングが困難であることが分かっており、耐高温の石英で構成される排気ダクトと異なって、アルミニウム製の反応容器45は耐熱性が低いため、排気ガス流路のクリーニングが問題となる。
Therefore, it is conceivable that the lower plate 7 is eliminated, and the entire space formed in the lower part 1b of the processing chamber in the reaction vessel 45 is used as an exhaust gas flow path so that the conductance of the exhaust gas flow path is sufficiently increased. If the conductance of the exhaust gas flow path is sufficiently large, even when the gas discharged from the plurality of discharge ports 26 of the conductance plate 29 is exhausted in the exhaust port 5, the exhaust buffer capacity is large, This is because even if the diameter of the discharge port 26 is increased, high uniformity of gas supply onto the substrate can be ensured while realizing high-speed gas exhaust.
In this case, the reaction product is deposited on the inner wall of the lower part 1b of the processing chamber constituting the exhaust gas flow path, the back surface of the susceptor 60, and the like. When the deposited reaction product is a high dielectric film or the like where it is difficult to increase the etching rate, it is necessary to perform cleaning with a fluorine-based gas at a high temperature in order to remove the reaction product. However, in the case of high temperature gas cleaning, it is known that etching is difficult unless the gas temperature is higher than 200 ° C. Unlike the exhaust duct made of high temperature resistant quartz, the reaction vessel 45 made of aluminum is Since the heat resistance is low, cleaning of the exhaust gas passage becomes a problem.

上述したように上記基本構成では、ガスの均一供給を確保しつつガスの高速置換を実現しようとすると、改善の余地がある。そこで、次に説明する本実施の形態では、排気ダクト35のガス流路領域を可変として、基板処理時はガス流路領域を大きくし、基板搬送時はガス流路領域を小さくするようにして、上記のような問題を解決している。   As described above, in the above basic configuration, there is room for improvement in order to achieve high-speed gas replacement while ensuring uniform gas supply. Therefore, in the present embodiment described below, the gas flow path area of the exhaust duct 35 is made variable so that the gas flow path area is enlarged during substrate processing and the gas flow path area is reduced during substrate transfer. Solves the above problems.

[本発明の実施の形態]
図1、図2は、そのような基本構成を改善した本実施の形態における基板処理装置の断面図を示す。図1が基板処理状態、図2が基板搬送状態を示す。基板処理装置の基本的構成要素は図5、図6に関連して既述した基本構成の一態様と同じであるため説明を省略する。本実施の形態が基本構成の一態様と異なる点は排気ダクト70にある。
[Embodiments of the present invention]
1 and 2 are sectional views of a substrate processing apparatus in the present embodiment in which such a basic configuration is improved. FIG. 1 shows a substrate processing state, and FIG. 2 shows a substrate transfer state. The basic components of the substrate processing apparatus are the same as those of the basic configuration described above with reference to FIGS. The present embodiment is different from one aspect of the basic configuration in the exhaust duct 70.

排気ダクト70は、サセプタ60の周囲に環状に設けられ、処理室1内に供給されたガスを排気するように構成される。排気ダクト70を構成する部材は、実施の形態では、排気ダクト70を構成する部材の少なくとも一部としてのロワーリング71と、ロワーリング71の凹部75を塞ぐコンダクタンスプレート29とから分離可能に構成される。
排気ダクト70を構成する部材の少なくとも一部であるロワーリング71は昇降可能に構成され、昇降可能に構成された部材であるロワーリング71は、多槽構造に構成されており、ここでは、第1の凹状部材であるアウタロワーリング72と、第2の凹状部材であるインナロワーリング73との二槽構造に構成されている。第1の凹状部材であるアウタロワーリング72と、アウタロワーリング72の凹部76内に少なくとも一部が収容され、アウタロワーリング72に対して相対移動可能に設けられた第2の凹状部材であるインナロワーリング73とにより構成される。
The exhaust duct 70 is provided in an annular shape around the susceptor 60 and is configured to exhaust the gas supplied into the processing chamber 1. In the embodiment, the member constituting the exhaust duct 70 is configured to be separable from the lower ring 71 as at least a part of the member constituting the exhaust duct 70 and the conductance plate 29 closing the recess 75 of the lower ring 71. The
The lower ring 71, which is at least a part of the members constituting the exhaust duct 70, is configured to be movable up and down, and the lower ring 71, which is a member configured to be movable up and down, is configured in a multi-tank structure. The outer lower ring 72 that is the first concave member and the inner lower ring 73 that is the second concave member are configured in a two-tank structure. An outer lower ring 72 that is a first concave member, and a second concave member that is at least partially accommodated in the concave portion 76 of the outer lower ring 72 and is provided to be movable relative to the outer lower ring 72. And an inner lower ring 73.

アウタロワーリング72は、断面U字状をしており、処理室1内に供給されたガスを排気するための上記凹部76を有する。インナロワーリング73も、断面U字状をしており、処理室1内に供給されたガスを排気するための凹部77を有する。   The outer lower ring 72 has a U-shaped cross section and has the recess 76 for exhausting the gas supplied into the processing chamber 1. The inner lower ring 73 also has a U-shaped cross section and has a recess 77 for exhausting the gas supplied into the processing chamber 1.

コンダクタンスプレート29は、基本構成のコンダクタンスプレートと同一の符号を付してあるように、基本的には、基本構成におけるものと同様であり、基板処理位置近傍に設けた下容器47の段差部41に保持される。このコンダクタンスプレート29は、1枚のドーナツ状をした円板で構成され、その内周部に基板2を収容する穴34が設けられ、ロワーリング71の凹部75を覆う外周部に、所定間隔を開けて周方向に配列された複数の排出口26が設けられる。排出口26は、処理室上部1a内に供給されたガスをロワーリング71の凹部75内に流通させるように構成される。   The conductance plate 29 is basically the same as that in the basic configuration as indicated by the same reference numeral as the conductance plate of the basic configuration, and the step 41 of the lower container 47 provided near the substrate processing position. Retained. The conductance plate 29 is formed of a single donut-shaped disk, and a hole 34 for receiving the substrate 2 is provided in the inner periphery thereof, and a predetermined interval is provided in the outer periphery covering the recess 75 of the lower ring 71. A plurality of outlets 26 opened and arranged in the circumferential direction are provided. The discharge port 26 is configured to circulate the gas supplied into the processing chamber upper portion 1 a into the recess 75 of the lower ring 71.

アウタロワーリング72は、そのサセプタ60側の上部に、サセプタ60の上部外周縁に係止する係止部としてのフランジ72aが一体的に設けられる。アウタロワーリング72は、このフランジ72aでサセプタ60により支持されることにより、サセプタ60と共に昇降可能としている。アウタロワーリング72がサセプタ60に支持されることにより、アウタロワーリング72の頂部とサセプタ60の上面とはほぼ面一となる。アウタロワーリング72には、その凹部76の底部72bに、インナロワーリング73を挿通させることが可能な開口72cが設けられる。   The outer lower ring 72 is integrally provided with a flange 72 a as an engaging portion that engages with an upper outer peripheral edge of the susceptor 60 at an upper portion on the susceptor 60 side. The outer lower ring 72 can be moved up and down together with the susceptor 60 by being supported by the susceptor 60 by the flange 72a. Since the outer lower ring 72 is supported by the susceptor 60, the top of the outer lower ring 72 and the upper surface of the susceptor 60 are substantially flush with each other. The outer lower ring 72 is provided with an opening 72c through which the inner lower ring 73 can be inserted in the bottom 72b of the recess 76.

インナロワーリング73は、その上部に、アウタロワーリング72の開口72c縁に係止してストッパとして機能するフランジ73aが設けられる。インナロワーリング73は、アウタロワーリング72の開口72c縁に係止されることで、アウタロワーリング72により支持可能に設けられる。また、インナロワーリング73は、アウタロワーリング72の開口72cに入れ子式に挿通し、アウタロワーリング72の凹部76内に、インナロワーリング73の少なくとも一部を収容することにより、アウタロワーリング72に対して相対移動可能としている。
また、インナロワーリング73の凹部77の底部73bの排気口5側には、ガスを凹部77から排気口5へ流通させるための開口73cが設けられる。
The inner lower ring 73 is provided with a flange 73a that functions as a stopper by engaging with the edge of the opening 72c of the outer lower ring 72 at the upper part thereof. The inner lower ring 73 is provided to be supported by the outer lower ring 72 by being locked to the edge of the opening 72 c of the outer lower ring 72. Further, the inner lower ring 73 is inserted into the opening 72 c of the outer lower ring 72 in a nested manner, and at least a part of the inner lower ring 73 is accommodated in the concave portion 76 of the outer lower ring 72. Relative movement is possible.
An opening 73 c for allowing gas to flow from the recess 77 to the exhaust port 5 is provided on the bottom 73 b of the recess 77 of the inner ring 73.

図3に排気ダクトを構成する上述したアウタロワーリング72の詳細な構成を示す。(a)は平面図、(b)はb−b線断面図である。また、図4に上述したインナロワーリング73の詳細な構成を示す。(a)は平面図、(b)はb−b線断面図である。図4(a)に示すように、開口73cは排気口側に円弧状に設けられる。   FIG. 3 shows a detailed configuration of the above-described outer lower ring 72 constituting the exhaust duct. (A) is a top view, (b) is a bb sectional view taken on the line. FIG. 4 shows a detailed configuration of the inner lower ring 73 described above. (A) is a top view, (b) is a bb sectional view taken on the line. As shown in FIG. 4A, the opening 73c is provided in an arc shape on the exhaust port side.

次に、排気ダクト70の動作について説明する。   Next, the operation of the exhaust duct 70 will be described.

まず、図2に示すように、コンダクタンスプレート29を段差部41上に保持しておく。そして、サセプタ60を昇降機構(図示せず)によって下降させ、基板搬送位置に運ぶ。この際、インナロワーリング73の底部73bは下容器47の底面42に接し、底面42によって突き上げられる。これによって、インナロワーリング73の大部分(一部)は、アウタロワーリング72の凹部76内に収容される。したがって、排気ダクト70を構成する部材の少なくとも一部であるロワーリング71の高さ(頂部から底部までの厚さ)および容積が減少する。
また、インナロワーリング73の一部を、アウタロワーリング72の凹部76内に収容するとき、インナロワーリング73の頂部の位置をアウタロワーリング72の頂部の位置と一致させて、インナロワーリング73の頂部がアウタロワーリング72から上部へ突出しないようにする。インナロワーリング73は、アウタロワーリング72の凹部76内に頂部まで収容されるので、下容器47の側壁に開口した基板搬送口10の延長線上にある処理室1内の基板搬入出路の障害とはならない。これにより、基板搬送位置でサセプタ60の貫通孔61から突き出したリフトピン8に保持された処理後の基板2は、基板搬送口10を介して基板移載機構(図示せず)により反応容器45外に円滑に搬出されることになる。また、次に処理する基板2が基板搬送口10を介して反応容器45内に円滑に搬入され、基板搬送位置でサセプタ60の貫通孔61から突き出したリフトピン8上に保持されることとなる。
First, as shown in FIG. 2, the conductance plate 29 is held on the step portion 41. Then, the susceptor 60 is lowered by an elevating mechanism (not shown) and carried to the substrate transfer position. At this time, the bottom 73 b of the inner lower ring 73 contacts the bottom surface 42 of the lower container 47 and is pushed up by the bottom surface 42. As a result, most (a part) of the inner lower ring 73 is accommodated in the recess 76 of the outer lower ring 72. Accordingly, the height (thickness from the top to the bottom) and the volume of the lower ring 71 that is at least a part of the members constituting the exhaust duct 70 are reduced.
Further, when a part of the inner lower ring 73 is accommodated in the recess 76 of the outer lower ring 72, the position of the top of the inner lower ring 73 is made to coincide with the position of the top of the outer lower ring 72. , So that the top of the upper part does not protrude upward from the outer lower ring 72. Since the inner lower ring 73 is accommodated up to the top in the recess 76 of the outer lower ring 72, there is an obstacle to the substrate loading / unloading path in the processing chamber 1 on the extension line of the substrate transfer port 10 opened in the side wall of the lower container 47. Must not. As a result, the processed substrate 2 held by the lift pins 8 protruding from the through-hole 61 of the susceptor 60 at the substrate transfer position is removed from the reaction container 45 by the substrate transfer mechanism (not shown) via the substrate transfer port 10. Will be carried out smoothly. Further, the substrate 2 to be processed next is smoothly carried into the reaction container 45 through the substrate transfer port 10 and held on the lift pins 8 protruding from the through holes 61 of the susceptor 60 at the substrate transfer position.

その後、サセプタ60を昇降機構(図示せず)により上昇すると、図1に示すように、インナロワーリング73がアウタロワーリング72に対して相対移動することにより、インナロワーリング73のアウタロワーリング72に対する高さが下がる。フランジ72aがアウタロワーリング72の開口72cに接した時点で、インナロワーリング73がアウタロワーリング72内に収容される少なくとも一部は略フランジ73aのみとなる。したがって、インナロワーリング73の凹部77は、アウタロワーリング72の底部72bよりも下側に位置することになる。その結果、ロワーリング71の凹部は、アウタロワーリング72の凹部76にインナロワーリング73の凹部77が加わった大きな流路断面積を有する凹部75となり、排気ダクト70を構成する部材の少なくとも一部であるロワーリング71の高さおよび容積が増大するようになる。   Thereafter, when the susceptor 60 is raised by an elevating mechanism (not shown), the inner lower ring 73 moves relative to the outer lower ring 72 as shown in FIG. 1, so that the outer lower ring 72 of the inner lower ring 73 is moved. The height against is reduced. When the flange 72a comes into contact with the opening 72c of the outer lower ring 72, at least a part of the inner lower ring 73 accommodated in the outer lower ring 72 is only the flange 73a. Therefore, the concave portion 77 of the inner lower ring 73 is positioned below the bottom portion 72 b of the outer lower ring 72. As a result, the recess of the lower ring 71 becomes a recess 75 having a large channel cross-sectional area in which the recess 76 of the inner lower ring 73 is added to the recess 76 of the outer lower ring 72, and at least a part of the members constituting the exhaust duct 70. The height and volume of the lower ring 71, which is

その後、図1に示すように、サセプタ60と共にロワーリング71が上昇して、その高さが上がり、基板処理位置に運ばれて、ロワーリング71の頂部が基板処理位置近傍の段差部41に保持されているコンダクタンスプレート29に接した時点で、ロワーリング71の凹部75が塞がれて、凹部75内をガス流路領域Bとする排気ダクト70が形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 1, the lower ring 71 is lifted together with the susceptor 60, the height thereof is increased, and the lower ring 71 is carried to the substrate processing position, and the top of the lower ring 71 is held by the step portion 41 near the substrate processing position. At the time of contact with the conductance plate 29, the recess 75 of the lower ring 71 is closed, and the exhaust duct 70 is formed with the inside of the recess 75 as the gas flow path region B.

基板処理位置において、基板2の処理が終了した後、コンダクタンスプレート29を段差部41に残したまま、基板2を搭載したサセプタ60は再び下降し、図2に示すように、インナロワーリング73の底部73bは下容器47の底面42に接し、底面42によって突き上げられることによってインナロワーリング73の凹部77の大部分はアウタロワーリング72の凹部76内に収容されることになる。そしてこのインナロワーリング73の頂部の位置がアウタロワーリング72の頂部の位置と一致することにより、排気ダクト70を構成する部材の少なくとも一部であるロワーリング71の高さおよび容積が減少するようになる。
そして、この排気ダクト70を構成する部材の少なくとも一部であるロワーリング71の高さおよび容積の減少により、ロワーリング71は基板2が搬入出される基板搬入出路の障害とはならない。したがって、基板2は、下容器47の側壁に開口した基板搬送口10を介して基板移載機構(図示せず)により反応容器45外に円滑に搬出される。
At the substrate processing position, after the processing of the substrate 2 is completed, the susceptor 60 on which the substrate 2 is mounted is lowered again while leaving the conductance plate 29 on the stepped portion 41, and as shown in FIG. The bottom portion 73 b is in contact with the bottom surface 42 of the lower container 47 and is pushed up by the bottom surface 42 so that most of the concave portion 77 of the inner lower ring 73 is accommodated in the concave portion 76 of the outer lower ring 72. The position of the top of the inner lower ring 73 coincides with the position of the top of the outer lower ring 72 so that the height and volume of the lower ring 71 that is at least a part of the members constituting the exhaust duct 70 are reduced. become.
The lower ring 71 does not become an obstacle to the substrate loading / unloading path through which the substrate 2 is loaded / unloaded due to the reduction in the height and volume of the lower ring 71 that is at least a part of the members constituting the exhaust duct 70. Accordingly, the substrate 2 is smoothly carried out of the reaction vessel 45 by the substrate transfer mechanism (not shown) through the substrate transfer port 10 opened in the side wall of the lower vessel 47.

サセプタ60が基板処理位置にある基板処理時、反応性ガスは供給口13より導入される。上方開口4よりOラジカル、H2O、O3などの酸化剤を、側部開口3より原料ガスRu(EtCp)2を交互に供給することとなる。導入されたガスは分散板17、シャワーヘッド16を通過し基板面内に均一に供給される。
基板2に供給されたガスはコンダクタンスプレート29に設けられた排出口26から排気ダクト70内に流入する。排出口26から排気ダクト70内に流入したガスはアウタロワーリング72、インナロワーリング73とコンダクタンスプレート29にて形成されたガス流路領域Bを通過し、インナロワーリング73の排気側に載置した開口73cから排気される。
The reactive gas is introduced from the supply port 13 when the substrate is processed at the substrate processing position. Oxidants such as O radicals, H 2 O, and O 3 are supplied from the upper opening 4, and source gas Ru (EtCp) 2 is supplied from the side opening 3 alternately. The introduced gas passes through the dispersion plate 17 and the shower head 16 and is uniformly supplied into the substrate surface.
The gas supplied to the substrate 2 flows into the exhaust duct 70 from the discharge port 26 provided in the conductance plate 29. The gas flowing into the exhaust duct 70 from the discharge port 26 passes through the gas flow path region B formed by the outer lower ring 72, the inner lower ring 73 and the conductance plate 29, and is placed on the exhaust side of the inner lower ring 73. The air is exhausted from the opening 73c.

上述したように本実施の形態によれば、排気ダクト70が二槽構造になっており、アウタロワーリング72に対してインナロワーリング73が相対移動可能に設けられている。排気ダクト70を構成する部材の少なくとも一部であるアウタロワーリング72及びインナロワーリング73が上昇すると、アウタロワーリング72に対してインナロワーリング73が相対移動する。このインナロワーリング73の相対移動がアウタロワーリング72の移動方向と反対方向であると、アウタロワーリング72の凹部76内に収容されているインナロワーリング73の少なくとも一部がアウタロワーリング72から出るので、排気ダクト70の高さおよび容積が増加する。したがって排気ダクト70により排出されるガス量が増大し、小容積処理室でのガスの均一供給、均一排気、ガスの高速置換を可能とすることができる。その結果、高いスループットが得られ、歩留まりを向上できる。
実施の形態では、基板処理時に、インナロワーリング73がアウタロワーリング72から自重で垂下するので、排気ダクト70の凹部75の流路断面積は拡大する。このことにより、図1におけるガス流路領域Bの排気抵抗は、図5におけるガス流路領域Aの排気抵抗に比べ大幅に減少させることができ、その分、コンダクタンスプレート29上に設けられた排出口26の総コンダクタンスを上げることができる。
このように、排気ダクト70のコンダクタンスを十分大きくとることができるので、排気ダクト70が、複数の排出口26から排出するガスを開口73cに集約して排気するような構成になっていても、ガス供給の基板面内均一性を確保することができる。また、排出口26の総コンダクタンスを上げることができるので、ガスの高速排気を実現することができ、高速ガス置換が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the exhaust duct 70 has a two-tank structure, and the inner lower ring 73 is provided so as to be relatively movable with respect to the outer lower ring 72. When the outer lower ring 72 and the inner lower ring 73, which are at least part of the members constituting the exhaust duct 70, rise, the inner lower ring 73 moves relative to the outer lower ring 72. When the relative movement of the inner lower ring 73 is opposite to the movement direction of the outer lower ring 72, at least a part of the inner lower ring 73 accommodated in the recess 76 of the outer lower ring 72 is separated from the outer lower ring 72. As a result, the height and volume of the exhaust duct 70 increase. Therefore, the amount of gas discharged by the exhaust duct 70 increases, and uniform supply of gas, uniform exhaust, and high-speed gas replacement can be achieved in the small-volume processing chamber. As a result, high throughput can be obtained and yield can be improved.
In the embodiment, since the inner lower ring 73 hangs down from the outer lower ring 72 by its own weight during substrate processing, the flow path cross-sectional area of the recess 75 of the exhaust duct 70 is enlarged. As a result, the exhaust resistance of the gas flow path region B in FIG. 1 can be greatly reduced as compared with the exhaust resistance of the gas flow path region A in FIG. 5, and accordingly, the exhaust resistance provided on the conductance plate 29 is reduced. The total conductance of the outlet 26 can be increased.
Thus, since the conductance of the exhaust duct 70 can be made sufficiently large, even if the exhaust duct 70 is configured to collect and exhaust the gas discharged from the plurality of discharge ports 26 to the opening 73c, Uniformity of the gas supply in the substrate surface can be ensured. Further, since the total conductance of the discharge port 26 can be increased, high-speed gas exhaust can be realized, and high-speed gas replacement can be realized.

例えば、図5に示す単槽構造の排気ダクト35の流路断面積が、基板処理時に5〜10cm2程度であるとすると、実施の形態の排気ダクト70は、その約2.0〜2.5倍程度、すなわち10〜25cm2程度の流路断面積とすることができる。また、基本構成の一態様におけるコンダクタンスプレート29に設ける排出口26は、例えば円形である場合、その径φは例えば3mm未満、個数は例えば60個程度であるが、本実施の形態におけるコンダクタンスプレート29に設けられる排出口26は、例えばφ3〜6mm、個数は例えば20〜60個程度とすることが可能である。この場合、図4に示す円弧状の開口73cの中心角の範囲としてはθ=30〜180°が例示され、60°程度が望ましい。中心角θ=30〜180°であると、十分な高速ガス排気が得られやすい。60°程度であると十分な高速ガス排気を可能としつつ処理室下部1b内の排気空間への排気ガスの広がりを抑制できる。
これにより本実施の形態では、ガス供給の基板面内均一性を確保したまま、処理室1内のガス濃度を<2.0sec以内に約1/1000に置換することが可能になる。
For example, if the cross-sectional area of the exhaust duct 35 having a single tank structure shown in FIG. 5 is about 5 to 10 cm 2 during substrate processing, the exhaust duct 70 of the embodiment has about 2.0 to 2. The channel cross-sectional area can be about 5 times, that is, about 10 to 25 cm 2 . In addition, when the discharge port 26 provided in the conductance plate 29 in one aspect of the basic configuration is, for example, circular, the diameter φ is, for example, less than 3 mm, and the number is, for example, about 60, but the conductance plate 29 in the present embodiment. For example, the number of the discharge ports 26 provided in the can be 3 to 6 mm, and the number of the discharge ports 26 is about 20 to 60, for example. In this case, the range of the central angle of the arc-shaped opening 73c shown in FIG. 4 is exemplified by θ = 30 to 180 °, and preferably about 60 °. When the central angle θ is 30 to 180 °, sufficient high-speed gas exhaust is easily obtained. If it is about 60 °, it is possible to suppress the spread of the exhaust gas to the exhaust space in the lower portion 1b of the processing chamber while enabling sufficient high speed gas exhaust.
As a result, in the present embodiment, it is possible to replace the gas concentration in the processing chamber 1 with about 1/1000 within <2.0 sec while ensuring the uniformity of the gas supply in the substrate surface.

ところで、このように排気ダクト70の高さや容積を増加すると、特に、サセプタ60を下降させたとき、排気ダクト70が、基板2の搬入出の邪魔になるというような問題、もしくは排気ダクト70が基板2の搬入出の邪魔にならないように排気ダクト70の高さや容積を増加させた分、処理室1の容積を増加させなければならないという問題が生じるが、本実施の形態によれば、アウタロワーリング72及びインナロワーリング73が下降すると、インナロワーリング73のうちアウタロワーリング72の凹部76内に収容されていない(アウタロワーリング72からはみ出した)他の少なくとも一部がアウタロワーリング72の凹部76内に収容される。その結果、サセプタ60を下降させると、排気ダクト70はその高さおよび容積が減少するため、基板2の搬入出の邪魔にならず、処理室1の大型化を回避できる。   By the way, when the height and volume of the exhaust duct 70 are increased in this way, in particular, when the susceptor 60 is lowered, the problem that the exhaust duct 70 interferes with loading / unloading of the substrate 2 or the exhaust duct 70 A problem arises in that the volume of the processing chamber 1 must be increased by an amount corresponding to the increase in the height and volume of the exhaust duct 70 so as not to obstruct the loading and unloading of the substrate 2. When the lower ring 72 and the inner lower ring 73 are lowered, at least a part of the inner lower ring 73 that is not accommodated in the recess 76 of the outer lower ring 72 (that protrudes from the outer lower ring 72) is the outer lower ring 72. In the recess 76. As a result, when the susceptor 60 is lowered, the height and volume of the exhaust duct 70 are reduced, so that the substrate 2 can be prevented from being carried in and out, and the processing chamber 1 can be prevented from being enlarged.

また、本実施の形態によれば、排気ガス流路として排気ダクト70を用いているので、反応生成物は、処理室下部1bの内壁やサセプタ60の裏面等に堆積しない。反応生成物が堆積するのは主に排気ダクト70内であり、排気ダクト70は高温に耐えられる石英で構成されているので、排気ダクト70内に堆積する反応生成物が、エッチングレートを稼ぐことが困難な高誘電体膜などの場合であっても、高温フッ素系ガスによるクリーニングを施すことが可能となる。したがって、排気ガス流路のクリーニングの問題を解決できる。   Further, according to the present embodiment, since the exhaust duct 70 is used as the exhaust gas flow path, the reaction product does not accumulate on the inner wall of the processing chamber lower portion 1b, the back surface of the susceptor 60, or the like. The reaction product accumulates mainly in the exhaust duct 70, and the exhaust duct 70 is made of quartz that can withstand high temperatures. Therefore, the reaction product deposited in the exhaust duct 70 increases the etching rate. Even in the case of a high dielectric film that is difficult to perform, cleaning with a high-temperature fluorine-based gas can be performed. Therefore, the problem of cleaning the exhaust gas flow path can be solved.

また、本実施の形態によれば、サセプタ60の周囲に、処理室1内に供給されたガスを排気する排気ダクト70を有するので、処理室1内に供給されたガスは、サセプタ60の周囲から排気ダクト70を介して排気口5へ排気される。したがって、サセプタ60よりも下方へのガスの回り込みを防止することができる。   Further, according to the present embodiment, the exhaust duct 70 for exhausting the gas supplied into the processing chamber 1 is provided around the susceptor 60, so that the gas supplied into the processing chamber 1 is surrounded by the susceptor 60. Then, the air is exhausted to the exhaust port 5 through the exhaust duct 70. Accordingly, it is possible to prevent the gas from flowing downward from the susceptor 60.

また、排気ダクト70を構成する部材の少なくとも一部を昇降可能に構成しており、サセプタ60を上昇させる基板処理時は、排気ダクト70の一部であるロワーリング71も上昇するので、処理室1が小容積化して、接ガス面積及びガス流路容積を低減することができる。   Further, at least a part of the members constituting the exhaust duct 70 is configured to be movable up and down, and the lower ring 71 that is a part of the exhaust duct 70 is also raised during the substrate processing for raising the susceptor 60, so that the processing chamber 1 can be reduced in volume, and the gas contact area and gas flow path volume can be reduced.

なお、実施の形態ではガスを供給する供給口13として、シャワーヘッド16を用いた径方向流しタイプについて説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、シャワーヘッド16を介在させることなく、基板2上に直接ガスを基板2の側方から一方向に流す一方向流れタイプに適用してもよい。   In addition, although the radial flow type using the shower head 16 was demonstrated as the supply port 13 which supplies gas in embodiment, this invention is not limited to this. For example, the present invention may be applied to a one-way flow type in which a gas is directly flowed on the substrate 2 in one direction from the side of the substrate 2 without interposing the shower head 16.

以下に本発明の好ましい態様を付記する。
第1の態様は、基板を処理する処理室と、前記処理室内に昇降可能に設けられ基板を保持する保持具と、前記保持具よりも上方に設けられ前記処理室内にガスを供給する供給口と、前記保持具の周囲に設けられ前記処理室内に供給されたガスを排気する排気ダクトと、基板処理時における前記排気ダクトの上面よりも下方に設けられ前記排気ダクトにより排気されたガスを前記処理室外に排気する排気口と、を有し、前記排気ダクトを構成する部材(コンダクタンスプレート、ロワーリング)の少なくとも一部(ロワーリング)は昇降可能に構成され、前記昇降可能に構成された部材(ロワーリング)は第1の凹状部材(アウタロワーリング)と、前記第1の凹状部材の凹部内に少なくとも一部が収容され前記第1の凹状部材に対して相対移動可能に設けられた第2の凹状部材(インナロワーリング)により構成される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.
A first aspect includes a processing chamber for processing a substrate, a holder provided in the processing chamber so as to be movable up and down, and holding a substrate, and a supply port provided above the holder and supplying gas into the processing chamber An exhaust duct provided around the holder for exhausting the gas supplied into the processing chamber, and a gas exhausted by the exhaust duct provided below the upper surface of the exhaust duct during substrate processing. A member (conductance plate, lower ring) constituting the exhaust duct is configured to be movable up and down, and the member configured to be movable up and down. The (lower ring) has a first concave member (outer lower ring) and a relative displacement with respect to the first concave member, at least a part of which is accommodated in the concave portion of the first concave member. Second concave member which is capable provided composed of (inner Lower ring).

上述した構成において、基板が処理室内に搬入されると、保持具を上昇させることにより処理室内に搬入した基板が保持具上に載置される。保持具を上昇させる際、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部である第1の凹状部材及び第2の凹状部材は上昇する。このとき、第1の凹状部材に対して第2の凹状部材が相対移動するので、第2の凹状部材の他の少なくとも一部が第1の凹状部材の凹部内から出るから、排気ダクトの高さおよび容積が増加する。保持具上に載置した基板に対してガスが供給されつつ、保持具の周囲に設けられた排気ダクトにより排出されることにより基板が処理される。排気ダクトにより排出されるガスは、排気ダクトの上面よりも下方に設けられた排気口より処理室外に排気される。基板処理後、保持具を下降させることにより処理後の基板は搬出可能な状態になる。保持具を下降させる際、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部である第1の凹状部材及び第2の凹状部材は下降する。このとき、第1の凹状部材に対して第2の凹状部材が相対移動するので、第2の凹状部材の少なくとも一部が第1の凹状部材の凹部内に収容される。したがって、排気ダクトの高さおよび容積が減少する。処理後の基板が処理室より搬出される。   In the above-described configuration, when the substrate is carried into the processing chamber, the substrate carried into the processing chamber is placed on the holder by raising the holder. When raising the holder, the first concave member and the second concave member, which are at least part of the members constituting the exhaust duct, rise. At this time, since the second concave member moves relative to the first concave member, at least a part of the second concave member comes out of the concave portion of the first concave member. Increases thickness and volume. While the gas is supplied to the substrate placed on the holder, the substrate is processed by being discharged by an exhaust duct provided around the holder. The gas discharged by the exhaust duct is exhausted out of the processing chamber from an exhaust port provided below the upper surface of the exhaust duct. After the substrate processing, the processed substrate is brought into a state where it can be unloaded by lowering the holder. When the holder is lowered, the first concave member and the second concave member, which are at least part of the members constituting the exhaust duct, are lowered. At this time, since the second concave member moves relative to the first concave member, at least a part of the second concave member is accommodated in the concave portion of the first concave member. Thus, the height and volume of the exhaust duct is reduced. The processed substrate is unloaded from the processing chamber.

したがって、本態様によれば、排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は昇降可能に構成され、昇降可能に構成された第1の凹状部材の凹部内に第2の凹状部材の少なくとも一部を収容して、第1の凹状部材に対して第2の凹状部材を相対移動可能に設けるという簡単な構造で、基板の搬入出時に排気ダクトの高さおよび容積を増加させることなく、基板処理時に排気ダクトの高さおよび容積を増加できるので、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とを確実に実現できる。   Therefore, according to this aspect, at least a part of the members constituting the exhaust duct is configured to be movable up and down, and at least a part of the second concave member is placed in the concave portion of the first concave member configured to be movable up and down. A simple structure in which the second concave member is provided relative to the first concave member so as to be movable relative to the first concave member without increasing the height and volume of the exhaust duct during loading / unloading of the substrate. Since the height and volume of the exhaust duct can be increased, it is possible to reliably realize the uniformity of gas supply and high-speed exhaust of residual gas while eliminating the problems of exhaust gas flow path cleaning and substrate transfer obstruction.

第2の態様は、基板を処理室内に搬入する工程と、前記処理室内に設けられた保持具を上昇させることにより前記処理室内に搬入した基板を前記保持具上に載置する工程と、前記保持具上に載置した基板に対してガスを供給しつつ、前記保持具の周囲に設けられた排気ダクトによりガスを排出し、前記排気ダクトにより排出したガスを、前記排気ダクトの上面よりも下方に設けられた排気口より前記処理室外に排気することにより基板を処理する工程と、前記保持具を下降させることにより処理後の基板を搬出可能な状態にならしめる工程と、処理後の基板を前記処理室より搬出する工程とを有し、前記保持具を上昇または下降させる工程では、前記排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部が保持具と共に上昇または下降するとともに、前記保持具と共に上昇または下降する部材は第1の凹状部材と、前記第1の凹状部材の凹部内に少なくとも一部が収容された第2の凹状部材により構成され、前記保持具を上昇または下降させる際に、前記第2の凹状部材は前記第1の凹状部材に対して相対移動する半導体装置の製造方法である。   The second aspect includes a step of loading a substrate into the processing chamber, a step of placing the substrate loaded into the processing chamber by raising the holder provided in the processing chamber, and the step of While supplying gas to the substrate placed on the holder, the gas is discharged by an exhaust duct provided around the holder, and the gas discharged by the exhaust duct is more than the upper surface of the exhaust duct. A step of processing the substrate by exhausting it out of the processing chamber from an exhaust port provided below, a step of bringing the processed substrate into a state where it can be unloaded by lowering the holder, and a substrate after processing And in the step of raising or lowering the holding tool, at least a part of the member constituting the exhaust duct is raised or lowered together with the holding tool. The member that rises or descends together with the holder is composed of a first concave member and a second concave member that is at least partially housed in the recess of the first concave member, and raises or lowers the holder. In the manufacturing method of the semiconductor device, the second concave member moves relative to the first concave member.

排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は昇降可能とし、昇降可能とした部材を構成する第1の凹状部材の凹部内に第2の凹状部材の少なくとも一部を収容し、第1の凹状部材に対して第2の凹状部材を相対移動可能にするという簡単な方法で、基板の搬入出時に排気ダクトの高さおよび容積を増加させることなく、基板処理時に排気ダクトの高さおよび容積を増加できるので、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とを確実に実現できる。   At least a part of the member constituting the exhaust duct is movable up and down, and at least a part of the second concave member is accommodated in the concave portion of the first concave member constituting the member capable of moving up and down, and the first concave member The height and volume of the exhaust duct can be increased during substrate processing without increasing the height and volume of the exhaust duct when loading and unloading the substrate. As a result, it is possible to reliably achieve uniform gas supply and high-speed exhaust of residual gas, while eliminating problems of exhaust gas flow path cleaning and substrate transfer obstruction.

第3の態様は、第1の態様において、前記第1の凹状部材は保持具と共に昇降するように構成される。
このように構成すれば、保持具を昇降させれば、第1の凹状部材もそれに伴い昇降するので、第1の凹状部材を別途独立して昇降させる必要がなく、簡単な構造で、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
In a first aspect, the third aspect is configured such that the first concave member moves up and down together with the holder.
If comprised in this way, if a holder is raised / lowered, since a 1st concave member will also raise / lower with it, it is not necessary to raise / lower a 1st concave member separately separately, and it is exhaust gas by simple structure. The gas supply uniformity and the residual gas high-speed exhaust can be more reliably realized while solving the problems of the cleaning of the flow path and the substrate transfer obstacle.

第4の態様は、第1の態様において、前記第1の凹状部材は保持具により支持され、保持具と共に昇降するよう構成される。
このように構成すれば、保持具を昇降させれば、第1の凹状部材もそれに伴い昇降するので、第1の凹状部材を別途独立して昇降させる必要がないばかりか、第1の凹状部材を昇降させる昇降手段が不要となり、簡単な構造で、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
According to a fourth aspect, in the first aspect, the first concave member is supported by a holder and is moved up and down together with the holder.
If comprised in this way, if a holder is raised / lowered, since a 1st concave member will also raise / lower with it, it is not necessary to raise / lower a 1st concave member separately separately, but a 1st concave member Elevating means for elevating and lowering is no longer necessary, and with a simple structure, it is possible to more reliably realize gas supply uniformity and high-speed exhaust of residual gas while solving the problems of exhaust gas flow path cleaning and substrate transfer obstruction.

第5の態様は、第1の態様において、前記第1の凹状部材は保持具により支持され、前記第2の凹状部材は前記第1の凹状部材により支持可能に設けられる。
これによれば、第2の凹状部材が第1の凹状部材により支持可能に設けられるので、第2の凹状部材のために第1の凹状部材以外の新規な支持手段を必要としないので、簡単な構造でありながら、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
According to a fifth aspect, in the first aspect, the first concave member is supported by a holder, and the second concave member is provided so as to be supported by the first concave member.
According to this, since the second concave member is provided so as to be supported by the first concave member, no new support means other than the first concave member is required for the second concave member. Even though the structure is simple, it is possible to more reliably realize gas supply uniformity and high-speed exhaust of residual gas while solving problems of exhaust gas flow path cleaning and substrate transfer obstruction.

第6の態様は、第1の態様において、前記第1の凹状部材の凹部の底部には、前記第2の凹状部材を挿通させることが可能な開口が設けられ、前記第2の凹状部材は前記第1の凹状部材により支持可能に設けられる。
第1の凹状部材の凹部の底部に設けた開口に第2の凹状部材を挿通させて、第1の凹状部材により第2の凹状部材を支持可能にするという簡単な構造で、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
According to a sixth aspect, in the first aspect, the bottom of the concave portion of the first concave member is provided with an opening through which the second concave member can be inserted, and the second concave member is The first concave member is provided so as to be supported.
The exhaust gas flow path has a simple structure in which the second concave member is inserted into the opening provided at the bottom of the concave portion of the first concave member so that the second concave member can be supported by the first concave member. The gas supply uniformity and the residual gas high-speed exhaust can be more surely realized while solving the problems of the cleaning and the substrate transfer trouble.

第7の態様は、第1の態様において、前記第2の凹状部材の凹部の底部の前記排気口側には、ガスを前記凹部から前記排気口へ流通させるための開口が設けられる。
第2の凹状部材の凹部の底部の排気口側に開口を設けるという簡単な構造で、ガスを凹部から排気口へ流通させることができるので、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
According to a seventh aspect, in the first aspect, an opening for flowing gas from the concave portion to the exhaust port is provided on the exhaust port side of the bottom of the concave portion of the second concave member.
With a simple structure in which an opening is provided on the exhaust port side at the bottom of the concave portion of the second concave member, the gas can be circulated from the concave portion to the exhaust port. While eliminating this, it is possible to more reliably achieve gas supply uniformity and residual gas high-speed exhaust.

第8の態様は、第1の態様において、前記排気ダクトを構成する部材(コンダクタンスプレート、ロワーリング)の他の少なくとも一部(コンダクタンスプレート)は処理室内の基板処理位置近傍に配置され、基板処理時に第1の凹状部材(アウタロワーリング)の凹部を塞ぐように構成される。
排気ダクトを構成する部材の基板処理位置近傍に配置された他の少なくとも一部が、基板処理時に第1の凹状部材の凹部を塞ぐので、処理室内に供給されたガスを排気する排気ダクトを形成することができ、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
According to an eighth aspect, in the first aspect, at least a part (conductance plate) of the members (conductance plate, lower ring) constituting the exhaust duct is disposed in the vicinity of the substrate processing position in the processing chamber. It is sometimes configured to close the concave portion of the first concave member (outer lower ring).
At least a part of the member constituting the exhaust duct arranged in the vicinity of the substrate processing position closes the concave portion of the first concave member during substrate processing, so that an exhaust duct for exhausting the gas supplied into the processing chamber is formed. Thus, it is possible to more reliably realize gas supply uniformity and high-speed exhaust of residual gas while eliminating problems of exhaust gas flow path cleaning and substrate transfer obstruction.

第9の態様は、第1の態様において、前記排気ダクトを構成する部材の他の少なくとも一部は基板処理時に第1の凹状部材の凹部を塞ぐプレートからなり、該プレートにはガスを前記処理室内から前記凹部内に流通させるための開口が設けられる。
第1の凹状部材の凹部を塞ぐプレートに開口が設けられるので、処理室内に供給されたガスを前記開口から凹部内に流通させることができ、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
According to a ninth aspect, in the first aspect, at least another part of the member constituting the exhaust duct is a plate that closes the concave portion of the first concave member during the substrate processing, and gas is supplied to the plate in the processing. An opening for flowing from the room into the recess is provided.
Since an opening is provided in the plate that closes the concave portion of the first concave member, the gas supplied into the processing chamber can be circulated from the opening into the concave portion. While eliminating this, it is possible to more reliably achieve gas supply uniformity and residual gas high-speed exhaust.

第10の態様は、第1の態様において、更に、前記供給ロより2種類以上の反応ガスを、間にパージガスの供給を挟んで、交互に複数回供給するように制御するコントローラを有する。
2種類以上の反応ガスを間にパージガスの供給を挟んで交互に複数回供給するようなサイクリックな処理を行う場合において、基板処理時に排気ダクトの高さおよび容積を増加できるので、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
According to a tenth aspect, in the first aspect, the controller further includes a controller for controlling two or more kinds of reaction gases to be alternately supplied a plurality of times with the supply of the purge gas between them.
In the case of performing cyclic processing in which two or more kinds of reaction gases are alternately supplied multiple times with the supply of the purge gas in between, the height and volume of the exhaust duct can be increased during the substrate processing. It is possible to more reliably realize gas supply uniformity and high-speed residual gas exhaust while eliminating the problems of path cleaning and substrate transfer obstacles.

第11の態様は、第2の態様において、基板処理工程では、基板に対して2種類以上の反応ガスを、間にパージガスの供給を挟んで、交互に複数回供給する。
このようにシーケンシャルなプロセスを行う場合、高いパージ効率が要求されるが、このようなプロセスを行う場合であっても、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止でき、また接ガス面積、ガス流路容積を極力小さくできるので、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
In an eleventh aspect, in the second aspect, in the substrate processing step, two or more kinds of reaction gases are alternately supplied to the substrate a plurality of times with a supply of purge gas in between.
When performing such a sequential process, a high purge efficiency is required. However, even when such a process is performed, it is possible to prevent gas from flowing into the lower part of the processing chamber below the holder, and to make contact. Since the gas area and the gas flow path volume can be made as small as possible, it is possible to more reliably realize gas supply uniformity and high-speed residual gas exhaust while eliminating the problems of exhaust gas flow path cleaning and substrate transfer obstruction.

第12の態様は、第2の態様において、基板処理工程は、少なくとも1種類の反応ガスを基板上に吸着させる工程と、吸着させた反応ガスに対してそれとは異なる反応ガスを供給して成膜反応を生じさせる工程と、を含む。
このようにシーケンシャルなプロセスを行う場合、高いパージ効率が要求されるが、このようなプロセスを行う場合であっても、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止でき、また接ガス面積、ガス流路容積を極力小さくできるので、短時間で反応ガスの供給、残留ガスのパージが可能となる。
また、特にALDの場合、処理室内の原料が吸着する箇所全域にわたって、膜が堆積する可能性があり、パーティクル発生の原因となるので、原料ガスの接ガス面積を極力小さくする必要があり、それと同時に、2種類以上の原料ガスの置換時間を短縮するために、原料ガスの流路容積も極力小さくする必要があるが、これらも解決できる。
したがって、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
In a twelfth aspect according to the second aspect, the substrate processing step includes a step of adsorbing at least one kind of reaction gas on the substrate, and supplying a different reaction gas to the adsorbed reaction gas. Producing a membrane reaction.
When performing such a sequential process, a high purge efficiency is required. However, even when such a process is performed, it is possible to prevent gas from flowing into the lower part of the processing chamber below the holder, and to make contact. Since the gas area and the gas flow path volume can be reduced as much as possible, the reaction gas can be supplied and the residual gas can be purged in a short time.
In particular, in the case of ALD, a film may be deposited over the entire area where the raw material in the processing chamber is adsorbed, which causes generation of particles. Therefore, it is necessary to reduce the gas contact area of the raw material gas as much as possible. At the same time, in order to shorten the replacement time of two or more kinds of source gases, it is necessary to reduce the channel volume of source gases as much as possible, but these can also be solved.
Therefore, it is possible to more reliably realize the uniformity of gas supply and high-speed exhaust of residual gas while solving the problems of exhaust gas flow path cleaning and substrate transfer obstruction.

第13の態様は、第2の態様において、基板処理工程は、基板に対して第1の反応ガスを供給して基板上に吸着させる工程と、その後パージを行う工程と、その後基板上に吸着させた第1の反応ガスに対して第2の反応ガスを供給して成膜反応を生じさせる工程と、その後パージを行う工程と、を複数回繰り返す。
このようにシーケンシャルなプロセスを行う場合、高いパージ効率が要求されるが、このようなプロセスを行う場合であっても、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止でき、また接ガス面積、ガス流路容積を極力小さくできるので、短時間で反応ガスの供給、残留ガスのパージが可能となる。
また、特にALDの場合、処理室内の原料が吸着する箇所全域にわたって、膜が堆積する可能性があり、パーティクル発生の原因となるので、原料ガスの接ガス面積を極力小さくする必要があり、それと同時に、2種類以上の原料ガスの置換時間を短縮するために、原料ガスの流路容積も極力小さくする必要があるが、これらも解決できる。
したがって、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
According to a thirteenth aspect, in the second aspect, the substrate processing step includes a step of supplying the first reactive gas to the substrate and adsorbing the substrate on the substrate, a step of purging thereafter, and an adsorption on the substrate thereafter. The step of supplying the second reaction gas to the first reaction gas thus caused to cause the film formation reaction and the step of purging thereafter are repeated a plurality of times.
When performing such a sequential process, a high purge efficiency is required. However, even when such a process is performed, it is possible to prevent gas from flowing into the lower part of the processing chamber below the holder, and to make contact. Since the gas area and the gas flow path volume can be reduced as much as possible, the reaction gas can be supplied and the residual gas can be purged in a short time.
In particular, in the case of ALD, a film may be deposited over the entire area where the raw material in the processing chamber is adsorbed, which causes generation of particles. Therefore, it is necessary to reduce the gas contact area of the raw material gas as much as possible. At the same time, in order to shorten the replacement time of two or more kinds of source gases, it is necessary to reduce the channel volume of source gases as much as possible, but these can also be solved.
Therefore, it is possible to more reliably realize the uniformity of gas supply and high-speed exhaust of residual gas while solving the problems of exhaust gas flow path cleaning and substrate transfer obstruction.

第14の態様は、第2の態様において、基板処理工程は、少なくとも1種類の反応ガスを分解させて基板上に薄膜を堆積させる工程と、堆積させた薄膜に対して前記反応ガスとは異なる反応ガスを供給して薄膜の改質を行う工程と、を含む。
このようにシーケンシャルなプロセスを行う場合、高いパージ効率が要求されるが、このようなプロセスを行う場合であっても、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止でき、また接ガス面積、ガス流路容積を極力小さくできるので、短時間で反応ガスの供給、残留ガスのパージが可能となる。
したがって、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
According to a fourteenth aspect, in the second aspect, the substrate processing step is different from the step of depositing a thin film on the substrate by decomposing at least one kind of reactive gas and the reactive gas with respect to the deposited thin film. Supplying a reaction gas to modify the thin film.
When performing such a sequential process, a high purge efficiency is required. However, even when such a process is performed, it is possible to prevent gas from flowing into the lower part of the processing chamber below the holder, and to make contact. Since the gas area and the gas flow path volume can be reduced as much as possible, the reaction gas can be supplied and the residual gas can be purged in a short time.
Therefore, it is possible to more reliably realize the uniformity of gas supply and high-speed exhaust of residual gas while solving the problems of exhaust gas flow path cleaning and substrate transfer obstruction.

第15の態様は、第2の態様において、基板処理工程は、基板に対して第1の反応ガスを供給して基板上に薄膜を堆積させる工程と、その後パージを行う工程と、その後基板上に堆積させた薄膜に対して第2の反応ガスを供給して薄膜の改質を行う工程と、その後パージを行う工程と、を複数回繰り返す。
このようにシーケンシャルなプロセスを行う場合、高いパージ効率が要求されるが、このようなプロセスを行う場合であっても、保持具より下方の処理室下部へのガスの回り込みを防止でき、また接ガス面積、ガス流路容積を極力小さくできるので、短時間で反応ガスの供給、残留ガスのパージが可能となる。
したがって、排気ガス流路のクリーニングや基板搬送障害の問題を解消しつつ、ガス供給均一性と残留ガス高速排気とをより確実に実現できる。
According to a fifteenth aspect, in the second aspect, the substrate processing step includes a step of supplying a first reaction gas to the substrate to deposit a thin film on the substrate, a step of purging thereafter, The step of supplying the second reactive gas to the thin film deposited on the thin film to modify the thin film and the step of purging thereafter are repeated a plurality of times.
When performing such a sequential process, a high purge efficiency is required. However, even when such a process is performed, it is possible to prevent gas from flowing into the lower part of the processing chamber below the holder, and to make contact. Since the gas area and the gas flow path volume can be reduced as much as possible, the reaction gas can be supplied and the residual gas can be purged in a short time.
Therefore, it is possible to more reliably realize the uniformity of gas supply and high-speed exhaust of residual gas while solving the problems of exhaust gas flow path cleaning and substrate transfer obstruction.

本発明の一実施の形態における基板処理装置を説明するための成膜時の垂直断面図である。It is a vertical sectional view at the time of film formation for explaining a substrate processing apparatus in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態における基板処理装置を説明するための基板搬入搬出時の垂直断面図である。It is a vertical sectional view at the time of substrate carrying in / out for explaining a substrate processing apparatus in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態におけるアウタロワーリングの説明図であり、(a)は平面図、(b)はb−b線断面図である。It is explanatory drawing of the outer lower ring in one embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a bb sectional view taken on the line. 本発明の一実施の形態におけるインナロワーリングの説明図であり、(a)は平面図、(b)はb−b線断面図である。It is explanatory drawing of the inner lower ring in one embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is a bb sectional view taken on the line. 本発明の基本構成における基板処理装置を説明するための成膜時の垂直断面図である。It is a vertical sectional view at the time of film formation for explaining a substrate processing apparatus in a basic configuration of the present invention. 本発明の基本構成における基板処理装置を説明するための基板搬入搬出時の垂直断面図である。It is a vertical sectional view at the time of substrate loading / unloading for explaining a substrate processing apparatus in a basic configuration of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 処理室
2 基板
5 排気口
13 供給口
29 コンダクタンスプレート
60 サセプタ(保持具)
70 排気ダクト
71 ロワーリング
72 アウタロワーリング(第1の凹状部材)
73 インナロワーリング(第2の凹状部材)
76 凹部
160 保持具
1 Processing chamber 2 Substrate 5 Exhaust port 13 Supply port 29 Conductance plate 60 Susceptor (holder)
70 Exhaust duct 71 Lower ring 72 Outer lower ring (first concave member)
73 Inner lower ring (second concave member)
76 Recess 160 Holding tool

Claims (2)

基板を処理する処理室と、
前記処理室内に昇降可能に設けられ基板を保持する保持具と、
前記保持具よりも上方に設けられ前記処理室内にガスを供給する供給口と、
前記保持具の周囲に設けられ前記処理室内に供給されたガスを排気する排気ダクトと、
基板処理時における前記排気ダクトの上面よりも下方に設けられ前記排気ダクトにより排気されたガスを前記処理室外に排気する排気口と、を有し、
前記排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部は昇降可能に構成され、前記昇降可能に構成された部材は第1の凹状部材と、前記第1の凹状部材の凹部内に少なくとも一部が収容され前記第1の凹状部材に対して相対移動可能に設けられた第2の凹状部材により構成される基板処理装置。
A processing chamber for processing the substrate;
A holder that is provided so as to be movable up and down in the processing chamber and holds the substrate;
A supply port that is provided above the holder and supplies gas into the processing chamber;
An exhaust duct provided around the holder for exhausting the gas supplied into the processing chamber;
An exhaust port that is provided below the upper surface of the exhaust duct during substrate processing and exhausts the gas exhausted by the exhaust duct to the outside of the processing chamber;
At least a part of the members constituting the exhaust duct is configured to be movable up and down, and at least a part of the members configured to be movable up and down is accommodated in the first concave member and the concave portion of the first concave member. A substrate processing apparatus comprising a second concave member provided to be movable relative to the first concave member.
基板を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に設けられた保持具を上昇させることにより前記処理室内に搬入した基板を前記保持具上に載置する工程と、
前記保持具上に載置した基板に対してガスを供給しつつ、前記保持具の周囲に設けられた排気ダクトによりガスを排出し、前記排気ダクトにより排出したガスを、前記排気ダクトの上面よりも下方に設けられた排気口より前記処理室外に排気することにより基板を処理する工程と、
前記保持具を下降させることにより処理後の基板を搬出可能な状態にならしめる工程と、
処理後の基板を前記処理室より搬出する工程とを有し、
前記保持具を上昇または下降させる工程では、前記排気ダクトを構成する部材の少なくとも一部が保持具と共に上昇または下降するとともに、前記保持具と共に上昇または下降する部材は第1の凹状部材と、前記第1の凹状部材の凹部内に少なくとも一部が収容された第2の凹状部材により構成され、前記保持具を上昇または下降させる際に、前記第2の凹状部材は前記第1の凹状部材に対して相対移動する半導体装置の製造方法。
Carrying a substrate into the processing chamber;
Placing the substrate carried into the processing chamber on the holder by raising the holder provided in the processing chamber;
While supplying the gas to the substrate placed on the holder, the gas is discharged by an exhaust duct provided around the holder, and the gas discharged by the exhaust duct is discharged from the upper surface of the exhaust duct. A step of processing the substrate by exhausting out of the processing chamber from an exhaust port provided below,
A step of bringing the processed substrate into a state capable of being unloaded by lowering the holder;
And a step of unloading the processed substrate from the processing chamber,
In the step of raising or lowering the holder, at least a part of the member constituting the exhaust duct is raised or lowered together with the holder, and the member raised or lowered together with the holder is the first concave member, The second concave member is constituted by a second concave member that is at least partially accommodated in the concave portion of the first concave member, and when the holder is raised or lowered, the second concave member becomes the first concave member. A method of manufacturing a semiconductor device that moves relative to the semiconductor device.
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