JP2008218877A - Substrate treatment device and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2008218877A JP2007057109A JP2007057109A JP2008218877A JP 2008218877 A JP2008218877 A JP 2008218877A JP 2007057109 A JP2007057109 A JP 2007057109A JP 2007057109 A JP2007057109 A JP 2007057109A JP 2008218877 A JP2008218877 A JP 2008218877A
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Tsukasa Kamakura
司 鎌倉
Hisanori Akae
尚徳 赤江
Masahiro Yonebayashi
雅広 米林
義朗 ▲ひろせ▼
Yoshiro Hirose
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate treatment device which has a mechanism to generate remote plasma and can perform the uniform gas-cleaning of a support board to support the substrate. <P>SOLUTION: The substrate treatment device includes a treatment chamber 50 to treat the substrate 1, a showerhead 15 to supply gas into the chamber like a shower, a treatment gas supply port 6 to supply the treatment gas into the showerhead, a plasma generator 11 which is disposed outside the treatment chamber and which activates at least cleaning gas by plasma, an activated gas supply port 12 to supply gas activated by plasma generator into the showerhead, a support board 2 to support the substrate in the treatment chamber, a heater 3 to heat the substrate supported by the support board arranged below the support board, and an emission port 7 to ventilate the inside of the treatment chamber. In the device, the activated gas supply port is disposed at a position not superimposed with a region 16 to which the substrate is mounted when the activated gas supply port is projected in a vertical direction to the support board. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、基板への薄膜形成、不純物ドーピング、表面処理を行う半導体製造装置、その中でも特に、基板の支持と均熱を目的とする基板支持具に基板を載置して加熱するタイプのヒータユニットを有し、上部のガス供給口より導入され、ガス分散板で処理面に均等になるように拡散されたガスにより加熱された基板を処理する熱ＣＶＤ薄膜形成装置およびそれを使用した半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor manufacturing apparatus that performs thin film formation, impurity doping, and surface treatment on a substrate, and in particular, substrate support for substrate support and soaking. It has a heater unit that heats by placing the substrate on the tool, and it treats the substrate heated by the gas that is introduced from the upper gas supply port and diffused evenly on the processing surface by the gas distribution plate The present invention relates to a thermal CVD thin film forming apparatus and a semiconductor device manufacturing method using the same.

この種の熱ＣＶＤ薄膜形成装置として、薄膜形成、不純物ドーピング、表面処理、エッチング、装置のガスクリーニングにリモートプラズマを用い、リモートプラズマを発生させる為の機構を設置した装置が用いられている（特開２００４−２９６８８７号公報参照）。
特開２００４−２９６８８７号公報 As this type of thermal CVD thin film forming apparatus, an apparatus in which a remote plasma is used for thin film formation, impurity doping, surface treatment, etching, gas cleaning of the apparatus and a mechanism for generating remote plasma is used (special feature). No. 2004-29687).
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-296887

このリモートプラズマを発生させる機構を備える装置を、リモートプラズマを用いてクリーニングガスによるガスクリーニングを行うと、特に、基板を支持する支持板を均一にガスクリーニングできないという問題があった。   When the apparatus having the mechanism for generating the remote plasma is subjected to gas cleaning with the cleaning gas using the remote plasma, there is a problem that the support plate for supporting the substrate cannot be gas-cleaned uniformly.

従って、本発明の主な目的は、リモートプラズマを発生させる機構を備える基板処理装置で、基板を支持する支持板を均一にガスクリーニングできる基板処理装置およびそれを使用した半導体装置の製造方法を提供することにある。   Accordingly, a main object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus having a mechanism for generating remote plasma, and a substrate processing apparatus capable of uniformly cleaning a support plate supporting the substrate, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same. There is to do.

本発明によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内にガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッド内に処理ガスを供給する処理ガス供給口と、
前記処理室の外部に設けられ少なくともクリーニングガスをプラズマで活性化するプラズマ発生器と、
前記プラズマ発生器によりプラズマで活性化したガスを前記シャワーヘッド内に供給する活性化ガス供給口と、
前記処理室内で基板を支持する支持板と、
前記支持板の下方に設けられ前記支持板により支持した基板を加熱するヒータと、
前記処理室内を排気する排気口と、を有し、
前記活性化ガス供給口は、前記活性化ガス供給口を前記支持板に対して垂直な方向に投影した場合に基板が載置される領域とは重ならない位置に配置されることを特徴とする基板処理装置が提供される。 According to the present invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A shower head for supplying gas into the processing chamber in a shower;
A processing gas supply port for supplying a processing gas into the showerhead;
A plasma generator provided outside the processing chamber and activating at least a cleaning gas with plasma;
An activated gas supply port for supplying gas activated by plasma by the plasma generator into the shower head;
A support plate for supporting the substrate in the processing chamber;
A heater provided below the support plate for heating the substrate supported by the support plate;
An exhaust port for exhausting the processing chamber,
The activated gas supply port is disposed at a position that does not overlap an area on which a substrate is placed when the activated gas supply port is projected in a direction perpendicular to the support plate. A substrate processing apparatus is provided.

好ましくは、前記処理ガス供給口は、前記処理ガス供給口を前記支持板に対して垂直な方向に投影した場合に基板が載置される領域と重なる位置に配置される。   Preferably, the processing gas supply port is disposed at a position overlapping a region where the substrate is placed when the processing gas supply port is projected in a direction perpendicular to the support plate.

また、好ましくは、前記支持板は回転可能に構成される。   Preferably, the support plate is configured to be rotatable.

また、好ましくは、少なくとも前記処理室内をクリーニングする工程では、前記支持板を回転させる。   Preferably, at least in the step of cleaning the processing chamber, the support plate is rotated.

また、本発明によれば、
基板を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内で基板を支持板により支持する工程と、
前記処理室内にシャワーヘッドを介して処理ガスをシャワー状に供給して基板を処理する工程と、
処理後の基板を前記処理室内から搬出する工程と、
前記処理室内にシャワーヘッドを介してプラズマで活性化したクリーニングガスをシャワー状に供給して前記処理室内をクリーニングする工程と、を有し、
前記処理室内をクリーニングする工程では、前記支持板に対して垂直な方向に投影した場合に基板が載置される領域とは重ならない位置より、前記プラズマで活性化したクリーニングガスを、前記シャワーヘッド内に供給することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。 Moreover, according to the present invention,
Carrying a substrate into the processing chamber;
Supporting the substrate with a support plate in the processing chamber;
Supplying a processing gas in a shower shape into the processing chamber via a shower head to process the substrate;
Unloading the substrate after processing from the processing chamber;
Cleaning the processing chamber by supplying a cleaning gas activated by plasma through a shower head into the processing chamber in the form of a shower, and
In the step of cleaning the inside of the processing chamber, the cleaning gas activated by the plasma is removed from the shower head from a position that does not overlap an area on which the substrate is placed when projected in a direction perpendicular to the support plate. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.

好ましくは、前記基板を処理する工程では、前記支持板に対して垂直な方向に投影した場合に基板が載置される領域と重なる位置より処理ガスを前記シャワーヘッド内に供給する。   Preferably, in the step of processing the substrate, a processing gas is supplied into the shower head from a position overlapping a region where the substrate is placed when projected in a direction perpendicular to the support plate.

本発明によれば、リモートプラズマを発生させる機構を備える基板処理装置で、基板を支持する支持板を均一にガスクリーニングできる基板処理装置およびそれを使用した半導体装置の製造方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the substrate processing apparatus provided with the mechanism which generate | occur | produces a remote plasma can provide the substrate processing apparatus which can carry out gas cleaning of the support plate which supports a board | substrate uniformly, and the manufacturing method of a semiconductor device using the same.

次に、本発明の好ましい実施例を説明する。   Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.

本発明の好ましい実施例では、処理ガスおよびクリーニングガスの供給にシャワーヘッドを用い、そのシャワーヘッドの基板保持板とは重ならない位置に、リモートプラズマ発生器により活性化したクリーニングガスを供給するリモートプラズマ供給口を有し、基板保持板を回転可能としている。このようにすれば、リモートプラズマ発生器によりラジカル化されたクリーニングガスのリモートプラズマ供給口からの距離に依存した濃度分布と回転機構を利用して、基板保持板に堆積した膜を均一に高効率でガスクリーニング可能となる。   In a preferred embodiment of the present invention, a remote plasma is used in which a shower head is used to supply a processing gas and a cleaning gas, and a cleaning gas activated by a remote plasma generator is provided at a position that does not overlap the substrate holding plate of the shower head. A supply port is provided, and the substrate holding plate is rotatable. In this way, the concentration distribution of the cleaning gas radicalized by the remote plasma generator and the rotation mechanism depending on the distance from the remote plasma supply port can be used to uniformly and efficiently deposit the film deposited on the substrate holding plate. Gas cleaning becomes possible.

次に、本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳細に説明する。   Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１〜３は、本発明の好ましい実施例の基板処理装置を説明するための概略縦断面図であり、図１は、基板搬入時の状態を示し、図２は基板処理時の状態を示し、図３は基板処理装置のガスクリーニング時の状態を示している。   1 to 3 are schematic longitudinal sectional views for explaining a substrate processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a state when a substrate is carried in, and FIG. 2 shows a state when the substrate is processed. FIG. 3 shows a state of the substrate processing apparatus during gas cleaning.

基板処理装置３０は、処理室５０内で基板１を一枚毎に処理を行う枚葉式の処理装置である。基板処理装置３０の好適は例としては、基板１として半導体シリコンウエハを使用する半導体ウエハ処理装置が挙げられる。   The substrate processing apparatus 30 is a single wafer processing apparatus that processes the substrates 1 one by one in the processing chamber 50. A preferred example of the substrate processing apparatus 30 is a semiconductor wafer processing apparatus that uses a semiconductor silicon wafer as the substrate 1.

基板１を処理室５０に搬入するための基板挿入口８とこれを封止するための開閉弁９を処理室５０の側面１９に備えている。   A substrate insertion port 8 for carrying the substrate 1 into the processing chamber 50 and an opening / closing valve 9 for sealing the substrate insertion port 8 are provided on the side surface 19 of the processing chamber 50.

搬入された基板１を一旦支持するための基板支持ピン４（石英ピン）を備えている。   Substrate support pins 4 (quartz pins) for temporarily supporting the substrate 1 that has been carried in are provided.

未反応及び反応過程で生成したガスを排気するための排気口７が側面２２に設けられている。   An exhaust port 7 for exhausting unreacted and gas generated in the reaction process is provided on the side surface 22.

基板１を所望の温度に加熱可能な抵抗加熱ヒータ３と処理状態の基板１を保持及び、抵抗加熱ヒータ３からの熱を均一化するための基板保持板２（以降サセプタという）を含むヒータユニット２０を備えている。ヒータユニット２０は回転機構も兼ねており、ヒーターユニット２０を回転することにより、サセプタ２およびその上に搭載されている基板１を回転することができる。サセプタ２は上側からみると円形であり、基板１はサセプタ２と同心円状に搭載される。   A heater unit including a resistance heater 3 capable of heating the substrate 1 to a desired temperature and a substrate holding plate 2 (hereinafter referred to as a susceptor) for holding the processed substrate 1 and making the heat from the resistance heater 3 uniform. 20 is provided. The heater unit 20 also serves as a rotation mechanism. By rotating the heater unit 20, the susceptor 2 and the substrate 1 mounted thereon can be rotated. The susceptor 2 is circular when viewed from above, and the substrate 1 is mounted concentrically with the susceptor 2.

ヒータユニット２０を、基板搬送時の位置、基板処理時の位置等の異なる位置に多段階調整可能な昇降機構１０が設けられている。   An elevating mechanism 10 is provided that can adjust the heater unit 20 in multiple stages at different positions such as a position during substrate transport and a position during substrate processing.

処理室５０の天井板１８の中央にシャワーヘッド１５が設けられている。シャワーヘッド１５の上部には上板１７が設けられ、下部にはガス分散板５が設けられている。上板１７とガス分散板５とは上側からみると円形である。上板１７とガス分散板５とサセプタ２は同心円状に設けられている。上板１７とガス分散板５との間には上板１７とガス分散板５と天井板１８とにより空間１９が形成されている。ガス分散板５は、基板処理面へのガスの供給量の偏りを抑えるために使用されている。   A shower head 15 is provided in the center of the ceiling plate 18 of the processing chamber 50. An upper plate 17 is provided above the shower head 15, and a gas dispersion plate 5 is provided below the shower head 15. The upper plate 17 and the gas dispersion plate 5 are circular when viewed from above. The upper plate 17, the gas dispersion plate 5, and the susceptor 2 are provided concentrically. A space 19 is formed between the upper plate 17 and the gas dispersion plate 5 by the upper plate 17, the gas dispersion plate 5, and the ceiling plate 18. The gas dispersion plate 5 is used to suppress a deviation in the amount of gas supplied to the substrate processing surface.

シャワーヘッド１５の上板１７には処理ガスを供給する処理ガス供給口６が設けられている。処理ガス供給口６は、上側からみると、基板１の中央部と外周部の間であって、外周部よりの位置に配置されている。処理ガス供給口６には処理ガス供給ライン１３が接続されている。処理ガス供給ライン１３によって所望のガス種の処理ガスが所望のガス流量、ガス比率で、処理ガス供給口６を介してシャワーヘッド１５内の空間１９に供給され、その後、処理ガスはガス分散板５を介して分散されて基板１に供給される。   The upper plate 17 of the shower head 15 is provided with a processing gas supply port 6 for supplying a processing gas. When viewed from above, the processing gas supply port 6 is disposed between the central portion and the outer peripheral portion of the substrate 1 and at a position closer to the outer peripheral portion. A processing gas supply line 13 is connected to the processing gas supply port 6. A processing gas of a desired gas type is supplied from the processing gas supply line 13 to the space 19 in the shower head 15 through the processing gas supply port 6 at a desired gas flow rate and gas ratio. 5 and distributed to the substrate 1.

処理室５０に所望のガスのリモートプラズマを導入するために、ガスをリモートプラズマ化するためのリモートプラズマ発生器１１（以降ＲＰＵ（Remote Plasma Unit）と略す）が設置されている。リモートプラズマ発生器１１の上部には、リモートプラズマ用ガス供給ライン１４が接続されている。   In order to introduce a remote plasma of a desired gas into the processing chamber 50, a remote plasma generator 11 (hereinafter abbreviated as RPU (Remote Plasma Unit)) for turning the gas into a remote plasma is installed. A remote plasma gas supply line 14 is connected to the upper part of the remote plasma generator 11.

シャワーヘッド１５の上板１７には処理ガスを供給するリモートプラズマ供給口１２が設けられている。リモートプラズマ発生器１１はリモートプラズマ供給配管２５によってリモートプラズマ供給口１２に接続されている。リモートプラズマ用ガス供給ライン１４によって所望のガス種のガスが所望のガス流量、ガス比率で、リモートプラズマ発生器１１に供給され、リモートプラズマ発生器１１によって励起され、リモートプラズマ化されたガスは、リモートプラズマ供給口１２を介してシャワーヘッド１５内の空間１９に供給され、その後、リモートプラズマ化されたガスは、ガス分散板５を介して分散されて基板１やサセプタ２に供給される。サセプタ２に基板１が載置されていない場合には、リモートプラズマ化されたガスはサセプタ２に供給される。   The upper plate 17 of the shower head 15 is provided with a remote plasma supply port 12 for supplying a processing gas. The remote plasma generator 11 is connected to the remote plasma supply port 12 by a remote plasma supply pipe 25. A gas of a desired gas type is supplied to the remote plasma generator 11 at a desired gas flow rate and gas ratio by the remote plasma gas supply line 14, and is excited by the remote plasma generator 11. The gas supplied to the space 19 in the shower head 15 through the remote plasma supply port 12 and then converted into the remote plasma is dispersed through the gas dispersion plate 5 and supplied to the substrate 1 and the susceptor 2. When the substrate 1 is not placed on the susceptor 2, the gas converted into remote plasma is supplied to the susceptor 2.

リモートプラズマ供給口１２は、上側からみると、すなわち、リモートプラズマ供給口は、リモートプラズマ供給口をサセプタに対して垂直な方向に投影した場合に、基板１が載置される領域１６とは重ならない位置に配置されている。   When viewed from above, the remote plasma supply port 12 overlaps the region 16 on which the substrate 1 is placed when the remote plasma supply port is projected in a direction perpendicular to the susceptor. It is arranged at a position where it is not possible.

上記本発明の好ましい実施例の基板処理装置のガスクリーニングを行う場合には、リモートプラズマ供給口１２の設置位置として、基板１が載置される領域１６より外側に選ばれている。例えば、基板１として、直径３００ｍｍのＳｉウエハを使用する場合には、シャワーヘッド１５の中央部より１５０ｍｍ以上離れた位置にリモートプラズマ供給口１２を設ける。   When performing gas cleaning of the substrate processing apparatus according to the preferred embodiment of the present invention, the installation position of the remote plasma supply port 12 is selected outside the region 16 where the substrate 1 is placed. For example, when a 300 mm diameter Si wafer is used as the substrate 1, the remote plasma supply port 12 is provided at a position 150 mm or more away from the center of the shower head 15.

本実施例では、サセプタ２上に基板１を載置し、サセプタ２の下の抵抗加熱ヒータ３によりサセプタ２を加熱することにより基板１を加熱し、サセプタ２を回転しながら、処理ガス供給口６より成膜用のガスを供給して、基板１に成膜を行う。   In this embodiment, the substrate 1 is placed on the susceptor 2, the substrate 1 is heated by heating the susceptor 2 by the resistance heater 3 below the susceptor 2, and the processing gas supply port is rotated while rotating the susceptor 2. A film forming gas is supplied from 6 to form a film on the substrate 1.

この成膜の際には、処理室５０内の高温となる部分に膜が堆積することとなるが、中でもサセプタ２は他の部分に比べ高温となり、特にサセプタ２の基板１が載置される領域１６よりも外側の部分において膜の堆積量が最も多くなる。なお、サセプタ２の基板１が載置される領域１６は、成膜の際、基板１により覆われるので堆積量はごく僅かである。このように、主なクリーニング箇所は、基板１が載置される領域よりも外側の部分となる。   During the film formation, a film is deposited on the portion of the processing chamber 50 where the temperature is high. Among them, the susceptor 2 has a higher temperature than other portions, and the substrate 1 of the susceptor 2 is particularly placed. In the portion outside the region 16, the film deposition amount is the largest. The region 16 on which the substrate 1 of the susceptor 2 is placed is covered with the substrate 1 during film formation, so that the deposition amount is very small. Thus, the main cleaning location is the portion outside the region where the substrate 1 is placed.

一方、リモートプラズマ供給口１２から距離が離れると、後述するように、リモートプラズマ発生器１１によってプラズマ化された励起ガスの濃度が急激に減少する。   On the other hand, when the distance from the remote plasma supply port 12 increases, the concentration of the excitation gas converted into plasma by the remote plasma generator 11 rapidly decreases as will be described later.

よって、処理室５０内のガスクリーニングを行う場合、基板１が載置される領域１６よりも外側の部分においてラジカル濃度が高くなるようにリモートプラズマ供給口１２を配置するのがよい。すなわち、リモートプラズマ供給口１２は、リモートプラズマ供給口１２をサセプタ２に対して垂直な方向に投影した場合に基板１が載置される領域１６とは重ならない位置に配置するのがよい（図４参照）。   Therefore, when performing gas cleaning in the processing chamber 50, it is preferable to arrange the remote plasma supply port 12 so that the radical concentration becomes higher in a portion outside the region 16 where the substrate 1 is placed. That is, the remote plasma supply port 12 is preferably arranged at a position that does not overlap the region 16 on which the substrate 1 is placed when the remote plasma supply port 12 is projected in a direction perpendicular to the susceptor 2 (FIG. 4).

このように、リモートプラズマを用いたガスクリーニングにおいて、ラジカルの濃度が最も高い領域を堆積膜の除去に使用することによりエッチングレートが向上し、ダウンタイムの短縮、エッチングガスの消費量削減を図ることができる。   In this way, in gas cleaning using remote plasma, the etching rate is improved by using the region having the highest radical concentration for removing the deposited film, the downtime is shortened, and the etching gas consumption is reduced. Can do.

上記の構造を持つ基板処理装置を用いて半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として行う、基板１への成膜処理工程および基板処理装置のガスクリーニング工程は次のようにして行われる。   The film forming process on the substrate 1 and the gas cleaning process of the substrate processing apparatus, which are performed as one process of the manufacturing process of the semiconductor device (device) using the substrate processing apparatus having the above structure, are performed as follows.

基板１は、基板処理室５０と基板挿入口８を通じて接続された図示しない基板搬送室４０に設けられた搬送機構（図示せず）により基板処理室５０に搬送され、サセプタ２と空間を隔てて平行になるように石英ピン４上に置かれる（図１参照）   The substrate 1 is transferred to the substrate processing chamber 50 by a transfer mechanism (not shown) provided in a substrate transfer chamber 40 (not shown) connected to the substrate processing chamber 50 through the substrate insertion port 8, and is separated from the susceptor 2. It is placed on the quartz pin 4 so as to be parallel (see FIG. 1).

開閉弁９は基板搬送室４０と基板処理室５０を基板処理中に隔離するため、基板１の挿入後に閉じられる。   The on-off valve 9 is closed after the substrate 1 is inserted in order to isolate the substrate transfer chamber 40 and the substrate processing chamber 50 during substrate processing.

ヒータユニット２０は昇降機構１０により搬送位置から基板処理位置まで上昇する（図２参照）。
ヒータユニット２０の上昇の際、石英ピン４上の基板１とサセプタ２の間隔は徐々に狭くなり、基板処理位置に到達する前に基板１はサセプタ２上に載置される。その後、基板１がサセプタ２上に載置された状態で、基板処理位置に到達するまで上昇する。 The heater unit 20 is raised from the transfer position to the substrate processing position by the elevating mechanism 10 (see FIG. 2).
When the heater unit 20 is raised, the distance between the substrate 1 on the quartz pin 4 and the susceptor 2 is gradually narrowed, and the substrate 1 is placed on the susceptor 2 before reaching the substrate processing position. Thereafter, the substrate 1 is moved up to the substrate processing position while being placed on the susceptor 2.

基板１がサセプタ２上に載置されることにより抵抗加熱ヒータ３によってサセプタ２を介して基板１が加熱される。また、基板１の均熱、基板１に対するガス濃度分布の均等化のために、基板１を載せたサセプタ２は基板処理位置にてヒータユニット２０の回転機構により任意の速度で回転する。   By placing the substrate 1 on the susceptor 2, the substrate 1 is heated via the susceptor 2 by the resistance heater 3. Further, in order to equalize the temperature of the substrate 1 and equalize the gas concentration distribution with respect to the substrate 1, the susceptor 2 on which the substrate 1 is placed is rotated at an arbitrary speed by the rotating mechanism of the heater unit 20 at the substrate processing position.

加熱された基板１は、処理ガス供給口６より導入され、ガス分散板５で処理面に均等になるように拡散されたガスにより処理される。   The heated substrate 1 is introduced from the processing gas supply port 6 and processed by the gas diffused by the gas dispersion plate 5 so as to be even on the processing surface.

基板１処理後、回転機構は停止し、ヒータユニット２０は搬送位置まで降下する（図１参照）。降下の際、石英ピン４は再び基板１を突き上げ、サセプタ２との間に搬送の為の空間を作る。その後、基板１は図示しない基板搬送室４０に設けられた搬送機構（図示せず）により基板処理室５０から搬出される。   After the substrate 1 is processed, the rotation mechanism stops and the heater unit 20 descends to the transfer position (see FIG. 1). When descending, the quartz pin 4 pushes up the substrate 1 again and creates a space for transport between the quartz pin 4 and the susceptor 2. Thereafter, the substrate 1 is unloaded from the substrate processing chamber 50 by a transfer mechanism (not shown) provided in the substrate transfer chamber 40 (not shown).

ガスクリーニングは、基板１をセプタ２上に載置しない状態、もしくはダミー基板をサセプタ上に載置した状態で行う（図３参照）。   The gas cleaning is performed in a state where the substrate 1 is not placed on the ceptor 2 or a dummy substrate is placed on the susceptor (see FIG. 3).

サセプタ２は、基板処理位置に位置した状態で、抵抗加熱ヒータ３によって加熱されると共に、ヒータユニット２０の回転機構により任意の速度で回転する。   The susceptor 2 is heated by the resistance heater 3 while being positioned at the substrate processing position, and is rotated at an arbitrary speed by the rotation mechanism of the heater unit 20.

この状態で、ＲＰＵ１１によってラジカル化されたエッチングガスがリモートプラズマ供給口１２から導入され、成膜処理によってサセプタ２や基板処理室５０に堆積した膜を除去して、ガスクリーニングを行う。ガスクリーニングを行う際には、例えば、ＲＰＵ１１によってＮＦ3ガスからフッ素ラジカルを生成して行う。 In this state, an etching gas radicalized by the RPU 11 is introduced from the remote plasma supply port 12, and the film deposited in the susceptor 2 and the substrate processing chamber 50 is removed by film formation processing, and gas cleaning is performed. When performing the gas cleaning, for example, fluorine radicals are generated from the NF 3 gas by the RPU 11.

次に、比較例および他の好ましい実施例を説明する。
図５は比較例の基板処理装置を説明するための概略縦断面図であり、基板処理時の状態を示した図である。図８は本発明の好ましい他の実施例の基板処理装置を説明するための概略縦断面図であり、基板処理時の状態を示した図である。 Next, comparative examples and other preferred embodiments will be described.
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view for explaining a substrate processing apparatus of a comparative example, and is a view showing a state during substrate processing. FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view for explaining a substrate processing apparatus according to another preferred embodiment of the present invention, and shows a state during substrate processing.

比較例の基板処理装置は、上側からみた場合に、リモートプラズマ供給口１２が基板１、サセプタ２およびシャワーヘッド１５の中央に配置されている点が上記実施例と異なるが他の構成は同じである。   The substrate processing apparatus of the comparative example is different from the above embodiment in that the remote plasma supply port 12 is arranged at the center of the substrate 1, the susceptor 2 and the shower head 15 when viewed from the upper side, but the other configurations are the same. is there.

本発明の好ましい他の実施例の基板処理装置は、上側からみた場合に、リモートプラズマ供給口１２が、基板１の中央部と外周部の間の所定の位置に配置されている点が上記実施例と異なるが他の構成は同じである。   In the substrate processing apparatus of another preferred embodiment of the present invention, the remote plasma supply port 12 is arranged at a predetermined position between the central portion and the outer peripheral portion of the substrate 1 when viewed from above. Although it is different from the example, other configurations are the same.

これら、比較例および他の好ましい実施例においては、加熱された基板１は、回転された状態で、処理ガス供給口６より導入され、ガス分散板５で処理面に均等になるように拡散された処理ガスにより、ＲＰＵ１１によってラジカル化され、リモートプラズマ供給口１２から導入されたガスにより、あるいは、処理ガス供給口６より導入され、ガス分散板５で処理面に均等になるように拡散された処理ガスとＲＰＵ１１によってラジカル化され、リモートプラズマ供給口１２から導入されたガスとにより、処理（薄膜形成、不純物ドーピング、表面処理）される。   In these comparative examples and other preferred embodiments, the heated substrate 1 is introduced from the processing gas supply port 6 while being rotated, and is diffused by the gas dispersion plate 5 so as to be even on the processing surface. The processing gas is radicalized by the RPU 11 and introduced from the remote plasma supply port 12 or from the processing gas supply port 6, and is diffused evenly on the processing surface by the gas dispersion plate 5. Processing (thin film formation, impurity doping, surface processing) is performed by the processing gas and the gas radicalized by the RPU 11 and introduced from the remote plasma supply port 12.

比較例の基板処理装置で、ＲＰＵ１１によってＮＦ3ガスからラジカルなフッ素を発生させてエッチングを行った場合の基板１内のエッチングレート分布を図６、図７に示す。本比較例では、基板１として直径３００ｍｍのＳiウエハ１上に１００ｎｍのＳiＯ2膜を熱拡散により生成し、その上に１μｍのＰｏｌｙ−Ｓｉを堆積したものを用いた。エッチングレートがリモートプラズマ供給口１２から同心円上に広がり、リモートプラズマ供給口１２から距離が離れると急激にエッチングレートが減衰していることがわかる。これは、ラジカル発生源からの距離によりフッ素ラジカルの濃度が急激に低くなるためと考えられる。ラジカルの濃度がラジカル発生源からの距離に大きく依存することは、基板１中央部のＰｏｌｙ−Ｓｉが全てエッチング（エッチング時間３ｍｉｎ以降）されても、外周部のエッチングレートが大きく変化しないことからもわかる。 FIGS. 6 and 7 show the etching rate distribution in the substrate 1 when etching is performed by generating radical fluorine from NF 3 gas by the RPU 11 in the substrate processing apparatus of the comparative example. In this comparative example, a substrate 1 having a SiO 2 film of 100 nm formed on a Si wafer 1 having a diameter of 300 mm by thermal diffusion and 1 μm of Poly-Si deposited thereon was used. It can be seen that the etching rate spreads concentrically from the remote plasma supply port 12, and the etching rate rapidly decreases as the distance from the remote plasma supply port 12 increases. This is presumably because the concentration of fluorine radicals rapidly decreases depending on the distance from the radical generation source. The radical concentration greatly depends on the distance from the radical generation source because the etching rate of the outer peripheral portion does not change greatly even when all of the Poly-Si in the central portion of the substrate 1 is etched (after the etching time of 3 minutes). Recognize.

このように、比較例の基板処理装置では、処理室５０の中央に接続されたＲＰＵ１１によりラジカル化されたガスを用いて基板１を処理しようとした場合や、ラジカル化されたエッチングガスにより基板処理装置のガスクリーニングを行う際に、ＲＰＵ１１からの距離に依存したラジカル化されたガスの急激な減衰により、基板１外周部での基板処理能力の低下、サセプタ外周部へ堆積した膜に対するガスクリーニング時のエッチング能力の低下が発生する。   As described above, in the substrate processing apparatus of the comparative example, when the substrate 1 is processed using the gas radicalized by the RPU 11 connected to the center of the processing chamber 50, the substrate processing is performed using the radicalized etching gas. When performing gas cleaning of the apparatus, due to the rapid decay of radicalized gas depending on the distance from the RPU 11, the substrate processing capability decreases at the outer periphery of the substrate 1, and gas cleaning is performed on the film deposited on the outer periphery of the susceptor The etching ability is reduced.

そこで、他の実施例のように、ＲＰＵ１１とリモートプラズマ供給口１２の設置場所を基板１の外周部、もしくは基板１の中央部と外周部の間の任意の位置に設置した。そして、基板１を載置するサセプタ２の回転機構を用いることにより、ラジカル化されたガスを効率的に使用し、基板１の面内に渡って均等な処理を行うことを可能とした。ＲＰＵ１１とリモートプラズマ供給口１２の設置位置は処理条件によるラジカル化されたガスの濃度分布により基板１の中央部と外周部の間の任意の位置が選ばれる。   Therefore, as in the other embodiments, the installation location of the RPU 11 and the remote plasma supply port 12 is installed at the outer periphery of the substrate 1 or at an arbitrary position between the center and the outer periphery of the substrate 1. Then, by using the rotation mechanism of the susceptor 2 on which the substrate 1 is placed, it is possible to efficiently use radicalized gas and perform uniform processing over the surface of the substrate 1. Arbitrary positions between the central part and the outer peripheral part of the substrate 1 are selected as the installation positions of the RPU 11 and the remote plasma supply port 12 according to the concentration distribution of radicalized gas depending on the processing conditions.

この他の実施例は、フッ素ラジカルによるエッチングの分布改善だけではなく、リモートプラズマを用いた薄膜形成、不純物ドーピング、表面処理においても適応される。   Other embodiments are applicable not only to improving the distribution of etching by fluorine radicals but also to thin film formation using remote plasma, impurity doping, and surface treatment.

このように、他の実施例においては、リモートプラズマ発生器が設置されたシャワーヘッド型ガス供給で起こるラジカル化したガスの基板上の濃度不均一分布を、リモートプラズマ発生器の設置位置と基板保持板の回転機構で改善することができ、結果として基板の均一な処理が可能となる。よって、基板面内の均一性が向上し、歩留まりの向上が見込まれる。   As described above, in another embodiment, the non-uniform concentration distribution of radicalized gas on the substrate caused by the showerhead type gas supply in which the remote plasma generator is installed is determined based on the remote plasma generator installation position and the substrate holding. This can be improved by the rotation mechanism of the plate, and as a result, the substrate can be uniformly processed. Therefore, the uniformity within the substrate surface is improved, and the yield is expected to be improved.

本発明の好ましい実施例の基板処理装置を説明するための概略縦断面図であり、基板搬入時の状態を示した図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view for demonstrating the substrate processing apparatus of the preferable Example of this invention, and is the figure which showed the state at the time of board | substrate carrying-in. 本発明の好ましい実施例の基板処理装置を説明するための概略縦断面図であり、基板処理時の状態を示した図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view for demonstrating the substrate processing apparatus of the preferable Example of this invention, and is the figure which showed the state at the time of a substrate processing. 本発明の好ましい実施例の基板処理装置を説明するための概略縦断面図であり、基板処理装置のガスクリーニング時の状態を示した図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view for demonstrating the substrate processing apparatus of the preferable Example of this invention, and is the figure which showed the state at the time of the gas cleaning of a substrate processing apparatus. 図３のＡＡ線横断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3. 比較例の基板処理装置を説明するための概略縦断面図であり、基板処理時の状態を示した図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view for demonstrating the substrate processing apparatus of a comparative example, and is the figure which showed the state at the time of a substrate process. 比較例の基板処理装置で、ＲＰＵ１１によってＮＦ3ガスからラジカルなフッ素を発生させてエッチングを行った場合の基板１内のエッチングレート分布を示す図である。In the substrate processing apparatus of the comparative example, it illustrates the etching rate distribution in the substrate 1 when the etching is performed to generate a radical fluorine from NF 3 gas by RPU11. 比較例の基板処理装置で、ＲＰＵ１１によってＮＦ3ガスからラジカルなフッ素を発生させてエッチングを行った場合の基板１内のエッチングレート分布を示す図である。In the substrate processing apparatus of the comparative example, it illustrates the etching rate distribution in the substrate 1 when the etching is performed to generate a radical fluorine from NF 3 gas by RPU11. 本発明の好ましい他の実施例の基板処理装置を説明するための概略縦断面図であり、基板処理時の状態を示した図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view for demonstrating the substrate processing apparatus of other preferable Example of this invention, and is the figure which showed the state at the time of a substrate processing.

符号の説明Explanation of symbols

１…基板
２…基板保持板（サセプタ）
３…抵抗加熱ヒータ
４…基板支持ピン
５…ガス分散板
６…処理ガス供給口
７…排気口
８…基板挿入口
９…開閉弁
１０…昇降機構
１１…リモートプラズマ発生器（ＲＰＵ）
１２…リモートプラズマ供給口
１３…処理ガス供給ライン
１４…リモートプラズマ用ガス供給ライン
１５…シャワーヘッド
１６…基板が載置される領域
１７…上板
１８…天井板
１９…空間
２０…ヒータユニット兼回転機構
２１…側面
２２…側面
２５…リモートプラズマ供給配管
３０…基板処理装置
４０…基板搬送室
５０…処理室 1 ... Substrate 2 ... Substrate holding plate (susceptor)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ... Resistance heater 4 ... Substrate support pin 5 ... Gas dispersion plate 6 ... Process gas supply port 7 ... Exhaust port 8 ... Substrate insertion port 9 ... Opening / closing valve 10 ... Elevating mechanism 11 ... Remote plasma generator (RPU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Remote plasma supply port 13 ... Processing gas supply line 14 ... Remote plasma gas supply line 15 ... Shower head 16 ... Area 17 in which a board | substrate is mounted ... Upper board 18 ... Ceiling board 19 ... Space 20 ... Heater unit and rotation Mechanism 21 ... Side 22 ... Side 25 ... Remote plasma supply piping 30 ... Substrate processing apparatus 40 ... Substrate transfer chamber 50 ... Processing chamber

Claims (2)

基板を処理する処理室と、
前記処理室内にガスをシャワー状に供給するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッド内に処理ガスを供給する処理ガス供給口と、
前記処理室の外部に設けられ少なくともクリーニングガスをプラズマで活性化するプラズマ発生器と、
前記プラズマ発生器によりプラズマで活性化したガスを前記シャワーヘッド内に供給する活性化ガス供給口と、
前記処理室内で基板を支持する支持板と、
前記支持板の下方に設けられ前記支持板により支持した基板を加熱するヒータと、
前記処理室内を排気する排気口と、を有し、
前記活性化ガス供給口は、前記活性化ガス供給口を前記支持板に対して垂直な方向に投影した場合に基板が載置される領域とは重ならない位置に配置されることを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber for processing the substrate;
A shower head for supplying gas into the processing chamber in a shower;
A processing gas supply port for supplying a processing gas into the showerhead;
A plasma generator provided outside the processing chamber and activating at least a cleaning gas with plasma;
An activated gas supply port for supplying gas activated by plasma by the plasma generator into the shower head;
A support plate for supporting the substrate in the processing chamber;
A heater provided below the support plate for heating the substrate supported by the support plate;
An exhaust port for exhausting the processing chamber,
The activated gas supply port is disposed at a position that does not overlap an area on which a substrate is placed when the activated gas supply port is projected in a direction perpendicular to the support plate. Substrate processing equipment. 基板を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内で基板を支持板により支持する工程と、
前記処理室内にシャワーヘッドを介して処理ガスをシャワー状に供給して基板を処理する工程と、
処理後の基板を前記処理室内から搬出する工程と、
前記処理室内にシャワーヘッドを介してプラズマで活性化したクリーニングガスをシャワー状に供給して前記処理室内をクリーニングする工程と、を有し、
前記処理室内をクリーニングする工程では、前記支持板に対して垂直な方向に投影した場合に基板が載置される領域とは重ならない位置より、前記プラズマで活性化したクリーニングガスを、前記シャワーヘッド内に供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Carrying a substrate into the processing chamber;
Supporting the substrate with a support plate in the processing chamber;
Supplying a processing gas in a shower shape into the processing chamber via a shower head to process the substrate;
Unloading the substrate after processing from the processing chamber;
Cleaning the processing chamber by supplying a cleaning gas activated by plasma through a shower head into the processing chamber in the form of a shower, and
In the step of cleaning the inside of the processing chamber, the cleaning gas activated by the plasma is removed from the shower head from a position that does not overlap an area on which the substrate is placed when projected in a direction perpendicular to the support plate. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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