JP2008227143A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】CVD装置の処理炉30は、処理室36内に成膜ガスやクリーニングガスを供給するノズル51、56と、ノズル51、56に開閉弁53、58を介して接続され成膜ガスを供給する成膜ガス供給ライン52、57と、ノズル51、56に開閉弁63、67を介して接続されクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給ライン62、66と、ノズル51と成膜ガス供給ライン52を加熱するヒータ72とを具備する。排気管40にヒータ71を敷設する。成膜する際にはヒータ72を所定の温度に加熱維持する。ドライクリーニングする際には、ヒータ71、72をエッチング温度以下に制御する。
【選択図】図3
Description
この堆積膜の厚さが一定以上に達すると、膜剥離が生じウエハ上での異物発生要因となってしまう。
このため、 処理室や排気管の表面に堆積した堆積膜を除去するクリーニング方法を実施することが必要となる。
そこで、堆積膜が一定以上付着すると、処理室を形成するプロセスチューブや排気管をCVD装置から取外してHF(弗化水素)の水溶液の洗浄槽により除去するウエットクリーニング方法が、従来から実施されている。
ドライクリーニング方法を実施するCVD装置としては、ドライクリーニングを実施する専用のガス配管およびノズルを設け、処理室内にクリーニングガスを供給するように構成したものが、考えられる。
塩化アンモニウムの真空状態における昇華温度は、120℃程度である。
そこで、クリーニング専用のガス配管およびノズルに配管ヒータを敷設して昇華温度以上に加熱することが考えられるが、処理室との接続に使用されるフレキシブル配管は、その形状の性質上、配管ヒータとの接触面積を充分に確保することができないために、加熱が不充分になってしまうことがある。
以上の理由により、クリーニング専用の配管およびノズルに反応副生成物が堆積してしまい、その堆積した反応副生成物が剥がれてパーティクル源となってしまう。
したがって、クリーニング専用の配管およびノズルに対するメンテナンス作業を頻繁に実施しなければならない。結局、CVD装置の稼働率が低下してしまう。
(1)基板を処理する処理室と、
前記処理室内に成膜ガスないしクリーニングガスを供給する第一ガス供給ラインと、
該第一ガス供給ラインに第一開閉弁を介して接続され、該第一ガス供給ラインに成膜ガスを供給する成膜ガス供給ラインと、
前記第一ガス供給ラインに第二開閉弁を介して接続され、前記第一ガス供給ラインにクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給ラインと、
前記第一ガス供給ラインを加熱するヒータと、
前記成膜ガス供給ラインから前記第一ガス供給ラインに前記第一開閉弁を開き成膜ガスを供給する際には、前記ヒータを所定の温度に加熱維持し、前記クリーニングガス供給ラインから第一ガス供給ラインに前記第二開閉弁を開きクリーニングガスを供給する際には、前記ヒータに電力を供給しないように制御する加熱制御部と、
を備えた基板処理装置。
(2)基板を処理室内に搬入するステップと、
成膜ガス供給ラインを加熱する第一ヒータによって成膜ガスを加熱するステップと、
前記成膜ガス供給ラインに第一開閉弁を介して接続される第一ガス供給ラインへ前記第一開閉弁を開き前記成膜ガス供給ラインから成膜ガスを供給するステップと、
少なくとも前記第一ガス供給ラインへ成膜ガスが供給されている間、第二ヒータによって前記第一ガス供給ラインを加熱するステップと、
前記成膜ガスを前記第一ガス供給ラインから前記処理室内に供給するステップと、
前記成膜ガスとは異なるガス種の成膜ガスを前記処理室内に供給するステップと、
少なくとも前記処理室内へ成膜ガスを供給している間、前記処理室内を排気する排気ラインを第三ヒータによって加熱するステップと、
前記処理室内を加熱し前記基板を処理するステップと、
前記基板を処理室内から搬出するステップと、
前記第二ヒータおよび第三ヒータへの電力の供給を止めるステップと、
前記処理室内を密閉するステップと、
第二開閉弁を介して前記第一ガス供給ラインに接続されるクリーニングガス供給ラインから前記第二開閉弁を開きクリーニングガスを供給するステップと、
を備えた半導体装置の製造方法。
他方、成膜する際に、ガス供給ライン内での成膜ガスの液化を防止するとともに、成膜ガスの反応によって発生する副生成物がガス供給ラインに逆流するのを防止することができる。
筐体11の正面壁の内側にはカセットステージ12が設置されており、カセットステージ12にはウエハ1を収納して搬送するカセット2が構内搬送装置(図示せず)によって供給されるようになっている。
筐体11の内部室のカセットステージ12の後側には、昇降手段としてのカセットエレベータ13が設けられており、カセットエレベータ13には搬送手段としてのカセット移載装置14が取り付けられている。
カセットエレベータ13の後側にはカセット2を保管するカセット棚15が設けられており、カセットステージ12の上方には予備カセット棚16が設けられている。予備カセット棚16の上方にはクリーンユニット17が設けられており、クリーンユニット17はクリーンエアを筐体11の内部に流通させるように構成されている。
筐体11の内部室のカセット棚15の後側には、移載装置エレベータ18が垂直に設置されており、移載装置エレベータ18にはウエハ1を移載するウエハ移載装置19が設置されている。
ボート23は上下で一対の端板24および25と、両端板24、25間に垂直に配設された複数本の保持部材26とを備えており、各保持部材26には複数条の保持溝27が長手方向に等間隔に配されて互いに同一平面内において開口するようにそれぞれ刻設されている。
そして、ウエハ1は複数条の保持溝27間に外周辺部が挿入されることにより、水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列されてボート23に保持されるようになっている。ボート23とシールキャップ29との間には断熱キャップ28が形成されている。
図3に示されているように、処理炉30は加熱機構としてのヒータ31を有する。
ヒータ31は円筒形状であり、支持板としてのヒータベース32に支持されることにより垂直に据え付けられている。
アウタチューブ34は、例えば石英(SiO2 )または炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料からなり、内径がインナチューブ35の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ35と同心円状に設けられている。
インナチューブ35は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ35の筒中空部には処理室36が形成されており、基板としてのウエハ1をボート23によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
アウタチューブ34とインナチューブ35との隙間によって筒状空間37が形成されている。
マニホールド38はインナチューブ35とアウタチューブ34とに係合しており、これらを支持するように設けられている。マニホールド38がヒータベース32に支持されることにより、プロセスチューブ33は垂直に据え付けられた状態となっている。
プロセスチューブ33とマニホールド38により反応容器が形成される。
なお、マニホールド38とアウタチューブ34との間には、シール部材としてのOリング39が設けられている。
排気管40のマニホールド38との接続側と反対側である下流側には、圧力検出器としての圧力センサ41および圧力調整装置(可変コンダクタンスバルブ)42を介して真空ポンプ等の真空排気装置43が接続されており、処理室36内の圧力が所定の圧力(真空度)となるよう真空排気し得るように構成されている。
圧力調整装置42および圧力センサ41には圧力制御部44が、電気配線Bによって電気的に接続されている。
圧力制御部44は圧力センサ41によって検出された圧力に基づいて圧力調整装置42により、処理室36内の圧力が所望の圧力とさせるべく所望のタイミングにて制御するように構成されている。
シールキャップ29は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ29の上面には、マニホールド38の下端と当接するシール部材としてのOリング29aが設けられている。
シールキャップ29はプロセスチューブ33の外部に垂直に設備された昇降機構としてのボートエレベータ20によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート23を処理室36に対し搬入搬出することが可能となっている。
回転機構45およびボートエレベータ20には、駆動制御部47が電気配線Aによって電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
ヒータ31と温度センサ48とには温度制御部49が、それぞれ電気配線Dによって電気的に接続されている。
温度制御部49は温度センサ48により検出された温度情報に基づきヒータ31への通電具合を調整することにより、処理室36内の温度を所望の温度分布とさせるべく所望のタイミングにて制御するように構成されている。
成膜ガス供給ライン52のノズル51との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのマスフローコントローラ(以下、MFCという。)54を介して、第一成膜ガスとしてのジクロロシラン(SiH2 Cl2 )を供給する成膜ガス供給源(以下、ジクロロシラン供給源という。)55が接続されている。
成膜ガス供給ライン57の第二ノズル56との接続側と反対側である上流側には、MFC59を介して、別の成膜ガスとしてのアンモニア(NH3 )を供給する成膜ガス供給源(以下、アンモニア供給源という。)60が接続されている。
成膜ガス流量制御部61は供給するガスの流量を所望の量とさせるべく所望のタイミングにて、MFC54、59を制御するように構成されている。
便宜上、図2および図3において、第一ノズル51および第二ノズル56は上下方向にずらして図示しているが、実際上は、第一ノズル51および第二ノズル56は周方向にずらされて配置されている。
クリーニングガス供給ライン62の第一ノズル51との接続側と反対側である上流側にはMFC64を介して、クリーニングガスとしての弗化窒素(NF3 )を供給するクリーニングガス供給源65が接続されている。
また、第二ノズル56にはクリーニングガス供給ライン62の分岐ライン66が、別の第二開閉弁としてのクリーニングガス用開閉弁67を介して接続されている。
MFC64およびクリーニングガス用開閉弁63、67にはクリーニングガス流量制御部68が電気配線Eによって電気的に接続されている。
クリーニングガス流量制御部68は供給するガス流量を所望量とさせるべくMFC64を制御するように構成されているとともに、クリーニングガス用開閉弁63、67を所望のタイミングにて開閉するように構成されている。
また、第一ノズル51および成膜ガス供給ライン52には、テープヒータ等からなる第二ヒータ72が全長にわたって敷設されている。
これらのヒータ71、72は温度制御部74にそれぞれ電気配線Fによって接続されている。温度制御部74は排気管40と第一ノズル51および成膜ガス供給ライン52との温度を、 所定の温度とさせるべく制御するように構成されている。
圧力制御部44、駆動制御部47、成膜ガス流量制御部61、クリーニングガス流量制御部68、温度制御部74および主制御部75は、コントローラ76として構成されている。
なお、以下の説明において、CVD装置10を構成する各部の動作はコントローラ76により制御される。
さらに、カセット2はカセットエレベータ13の昇降動作、横行動作およびカセット移載装置14の進退動作、回転動作の協働によって、カセットステージ12からカセット棚15または予備カセット棚16に搬送される。カセット棚15にはウエハ移載装置19の搬送対象となるカセット2が収納される移載棚が設定されており、ウエハ1が移載に供されるカセット2はカセットエレベータ13、カセット移載装置14により移載棚に移載される。
この状態で、シールキャップ29はOリング29aを介してマニホールド38の下端をシールした状態となる。
また、処理室36内が所望の温度となるようにヒータ31によって加熱される。
この際、処理室36内が所望の温度分布となるように温度センサ48が検出した温度情報に基づきヒータ31への通電具合がフィードバック制御される。
続いて、回転機構45によってボート23が回転されることにより、ウエハ1が回転される。
供給されたジクロロシランガスおよびアンモニアガスは処理室36内を上昇し、インナチューブ35の上端開口から筒状空間37に流出して排気管40から排気される。
処理室36内を通過する際に、ジクロロシランガスおよびアンモニアガスはウエハ1の表面と接触し、この際に、熱CVD反応によってウエハ1の表面上に窒化シリコン膜が堆積(デポジション)される。
また、温度制御部74は第一ヒータ71を制御することにより、排気管40を150℃程度に維持する。
その後、処理済ウエハ1はボート23より取り出される(ウエハディスチャージ)。
この堆積膜の厚さが一定以上に達すると、膜剥離が生じるために、ウエハ1上での異物発生要因となってしまう。
そこで、本実施の形態に係るICの製造方法においては、堆積膜が剥離する厚さになる前に、ドライクリーニングステップを実施する。
この後、クリーニングガス用開閉弁63、67を開き、クリーニングガスとしての弗化窒素ガスをクリーニングガス供給ライン62および分岐ライン66を経由して、第一ノズル51および第二ノズル56へ供給し、弗化窒素ガスのエッチング反応によって堆積膜を除去する。
このとき、 温度制御部74は第二ヒータ72をOFFにすることにより、弗化窒素による第一ノズル51および成膜ガス供給ライン52の腐食を防止する。
また、温度制御部74は第一ヒータ71を制御することによって、排気管40の温度を105℃以下に維持する。これにより、排気管40の弗化窒素による腐食を防止することができる。
説明の便宜上、ノズル51、ノズル56と表現しているが、ノズルは金属製のガス配管と石英や金属製のノズルとを構成するようにしてもよい。
10…CVD装置(基板処理装置)、11…筐体、12…カセットステージ、13…カセットエレベータ、14…カセット移載装置、15…カセット棚、16…予備カセット棚、17…クリーンユニット、18…移載装置エレベータ、19…ウエハ移載装置、
20…ボートエレベータ、21…昇降台、22…アーム、22a…Oリング、
23…ボート、24、25…端板、26…保持部材、27…保持溝、28…断熱キャップ、29…シールキャップ、
30…処理炉、31…ヒータ(加熱機構)、32…ヒータベース、33…プロセスチューブ(反応管)、34…アウタチューブ(外部反応管)、35…インナチューブ(内部反応管)、36…処理室、37…筒状空間、38…マニホールド、39…Oリング(シール部材)、
40…排気管、41…圧力センサ(圧力検出器)、42…圧力調整装置、43…真空排気装置、44…圧力制御部、
45…回転機構、46…回転軸、47…駆動制御部、
48…温度センサ(温度検出器)、49…温度制御部、
51…第一ノズル(第一ガス供給ライン)、52…成膜ガス供給ライン、53…成膜ガス用開閉弁(第一開閉弁)、54…MFC、55…ジクロロシラン供給源(成膜ガス供給源、
56…第二ノズル(第一ガス供給ライン)、57…成膜ガス供給ライン、58…成膜ガス用開閉弁(第一開閉弁)、59…MFC、60…アンモニア供給源(成膜ガス供給源)、61…成膜ガス流量制御部、
62…クリーニングガス供給ライン、63…クリーニングガス用開閉弁(第二開閉弁)、64…MFC、65…クリーニングガス供給源、66…分岐ライン、67…クリーニングガス用開閉弁(第二開閉弁)、68…クリーニングガス流量制御部、
71…第一ヒータ、72…第二ヒータ、74…温度制御部、
75…主制御部、76…コントローラ。
Claims (1)
- 基板を処理する処理室と、
前記処理室内に成膜ガスないしクリーニングガスを供給する第一ガス供給ラインと、
該第一ガス供給ラインに第一開閉弁を介して接続され、該第一ガス供給ラインに成膜ガスを供給する成膜ガス供給ラインと、
前記第一ガス供給ラインに第二開閉弁を介して接続され、前記第一ガス供給ラインにクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給ラインと、
前記第一ガス供給ラインを加熱するヒータと、
前記成膜ガス供給ラインから前記第一ガス供給ラインに前記第一開閉弁を開き成膜ガスを供給する際には、前記ヒータを所定の温度に加熱維持し、前記クリーニングガス供給ラインから第一ガス供給ラインに前記第二開閉弁を開きクリーニングガスを供給する際には、前記ヒータに電力を供給しないように制御する加熱制御部と、
を備えた基板処理装置。
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KR101175677B1 (ko) * | 2009-10-14 | 2012-08-22 | 국제엘렉트릭코리아 주식회사 | 퍼니스형 반도체 설비 및 그 설비를 사용한 기판 처리 방법 |
TWI618813B (zh) * | 2016-03-29 | 2018-03-21 | Hitachi Int Electric Inc | Substrate processing apparatus, manufacturing method and program of semiconductor device |
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