JP2008300444A

JP2008300444A - Semiconductor manufacturing apparatus

Info

Publication number: JP2008300444A
Application number: JP2007142437A
Authority: JP
Inventors: Tenwa Yamaguchi; 天和山口; Masasue Murobayashi; 正季室林; Daisuke Hara; 大介原; Hiroo Hiramatsu; 宏朗平松
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor manufacturing apparatus which subjects a plurality of substrates to be treated to plasma treatment. <P>SOLUTION: The semiconductor manufacturing apparatus includes a substrate holder which holds a number of tiers of substrates in a treatment vessel, a treatment gas feeder, a plasma generating chamber 10 which communicates with the treatment vessel through a plurality of diffusers 12, a plasma generating gas feeder, a plasma generator which supplies high-frequency currents to a pair of electrodes 22 and 22 disposed outside the plasma generating chamber 10, a turning device which turns the substrate holder, and a depressurizing/exhausting device which depressurizes and exhausts the treatment vessel and the plasma generating chamber. Plasma is generated in the plasma generating chamber 10 as the substrate holder is turned, and the generated plasma is fed through the diffusers 12 between substrates to apply plasma treatment to the substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体製造装置、特に複数の処理基板を同時にプラズマ処理する半導体製造装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly to a semiconductor manufacturing apparatus that simultaneously performs plasma processing on a plurality of processing substrates.

近年、半導体デバイスの高集積化や、高性能化のため、微細化プロセスへの要求はますます厳しくなってきており、デバイス特性の向上の観点から半導体デバイスの製造工程における熱履歴も低減することが望まれている。
これらを実現するための重要な技術の一つに、電子密度１０^１１〜１０^１３ｃｍ^３程度の高密度プラズマ源を用いたプロセスがある。
従来のバッチ式のプラズマ装置としては、複数のウェハを保持したボートを処理室に搬入して、複数のウェハに対して同時にプラズマ処理をするバッチ式プラズマ処理装置が知られており、反応管内部に電極を設置して電極に高周波を印加することにより、いわゆる容量性結合型プラズマ（ＣＣＰ）を発生させて反応室内に活性種を送り込む装置がある（例えば、特許文献１参照）。 In recent years, the demand for miniaturization processes has become more and more strict due to higher integration and higher performance of semiconductor devices, and the thermal history in the manufacturing process of semiconductor devices should be reduced from the viewpoint of improving device characteristics. Is desired.
One of the important technologies for realizing these is a process using a high-density plasma source having an electron density of about 10 ¹¹ to 10 ¹³ cm ³ .
As a conventional batch type plasma apparatus, a batch type plasma processing apparatus is known in which a boat holding a plurality of wafers is carried into a processing chamber and a plurality of wafers are subjected to plasma processing simultaneously. There is an apparatus in which a so-called capacitively coupled plasma (CCP) is generated and an active species is sent into a reaction chamber by installing an electrode on the electrode and applying a high frequency to the electrode (see, for example, Patent Document 1).

図６は従来の半導体製造装置としてのバッチ式縦型プラズマ処理装置を示す。図７はバッチ式縦型プラズマ処理装置全体の構成を示す解説図、図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。 FIG. 6 shows a batch type vertical plasma processing apparatus as a conventional semiconductor manufacturing apparatus. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the batch type vertical plasma processing apparatus, and FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.

図６に示すように、処理炉３０２の炉口下方には、ボート３を昇降させるためのボートエレベータ３１５が設置されており、ボートエレベータ３１５の昇降台に連結されたアーム３２８に蓋体としてのシールキャップ３１９が水平に据え付けられている。
シールキャップ３１９はボート３を垂直に支持し、処理炉３０２の炉口を閉塞可能なように構成されている。
ボートエレベータ３１５によってアーム３２８を上昇させ、シールキャップ３１９により炉口３０４を閉鎖すると、ボート３が処理室３０１内に挿入され、ボート３に支持されたウェハ２００がボート３毎、処理室３０１に搬入される。 As shown in FIG. 6, a boat elevator 315 for raising and lowering the boat 3 is installed below the furnace port of the processing furnace 302, and an arm 328 connected to the elevator platform of the boat elevator 315 serves as a lid. A seal cap 319 is installed horizontally.
The seal cap 319 is configured to support the boat 3 vertically and to close the furnace port of the processing furnace 302.
When the arm 328 is raised by the boat elevator 315 and the furnace port 304 is closed by the seal cap 319, the boat 3 is inserted into the processing chamber 301, and the wafers 200 supported by the boat 3 are loaded into the processing chamber 301 for each boat 3. Is done.

処理室３０１はプロセスチューブ３０７で形成されており、図７及び図８を参照すると、プラズマを発生させるためのプラズマ発生室３１０がプロセスチューブ３０７内に区画されている。プロセスチューブ３０７は石英で形成されている。
プラズマ発生室３１０は、プロセスチューブ３０７の内面と、これに密着された桶形状の隔壁３１１とによって形成されており、隔壁３１１にはボート３との対峙部に上下方向に間隔を隔てて複数の吹出口３１２が設けられている。
そして、プラズマ発生室３１０にはプラズマ生成ガスを導入するための図示しないプラズマガス導入ノズルと、一対の保護管３０８，３０８とが挿入されている。
保護管３０８，３０８は、それぞれプロセスチューブ３０７の内壁面に沿ってプラズマ発生室３１０内の底部側から天井側付近に及んでおり、プラズマ発生室１０内の底部付近で外向きに屈曲してプロセスチューブ３０７を貫通している。
プラズマを発生させるための電極３０９，３０９のプラズマ発生室内部分は各保護管３０８に挿入され、電極３０９，３０９のプロセスチューブ外部分には高周波電源１３が接続される。 The processing chamber 301 is formed of a process tube 307. Referring to FIGS. 7 and 8, a plasma generation chamber 310 for generating plasma is partitioned in the process tube 307. The process tube 307 is made of quartz.
The plasma generation chamber 310 is formed by the inner surface of the process tube 307 and a bowl-shaped partition wall 311 in close contact with the inner surface of the process tube 307. An air outlet 312 is provided.
A plasma gas introduction nozzle (not shown) for introducing a plasma generation gas and a pair of protective tubes 308 and 308 are inserted into the plasma generation chamber 310.
The protective tubes 308 and 308 extend from the bottom side in the plasma generation chamber 310 to near the ceiling side along the inner wall surface of the process tube 307, respectively, and bend outward in the vicinity of the bottom in the plasma generation chamber 10 to process. It penetrates the tube 307.
The plasma generation chamber portions of the electrodes 309 and 309 for generating plasma are inserted into the respective protection tubes 308, and the high frequency power supply 13 is connected to the outer portions of the process tubes of the electrodes 309 and 309.

ウェハ２００を処理する際は、図８に示すように、まず、複数のウェハ２００がボート３にチャージされ、前記シールキャップ３１９の上昇によってボート３がプロセスチューブ３０７に挿入される。ウェハ２００はボート３の挿入により処理室３０１内に搬入され
る。次に、図７及び図８に示すように、ガス導入ノズルからプラズマ発生室３１０に原料ガスが導入される。その後、原料ガスの導入によりプラズマ発生室３１０の圧力が所定圧力に到達すると、一対の電極３０９，３０９に高周波電流が供給される。これにより、プラズマ発生室３１０内にプラズマが発生し、処理ガスが活性化され、電気的に中性の活性種（ラジカル）は隔壁１１の各吹出口３１２からそれぞれボート３上の各ウェハ２００、ボート３の天板６間に向かって吹き出す。ウェハ２００の表面はこの活性種によって処理される。なお、図７、図８中、３１６は、処理室３０１内及びウェハ２００を所定の処理温度に加熱できるようにするためのヒータを示している。
特開２００４−２８９１６６号公報 When processing the wafers 200, as shown in FIG. 8, first, the plurality of wafers 200 are charged into the boat 3, and the boat 3 is inserted into the process tube 307 by the rise of the seal cap 319. The wafer 200 is carried into the processing chamber 301 by inserting the boat 3. Next, as shown in FIGS. 7 and 8, the source gas is introduced into the plasma generation chamber 310 from the gas introduction nozzle. After that, when the pressure in the plasma generation chamber 310 reaches a predetermined pressure due to the introduction of the source gas, a high frequency current is supplied to the pair of electrodes 309 and 309. As a result, plasma is generated in the plasma generation chamber 310, the processing gas is activated, and electrically neutral active species (radicals) are sent from the respective outlets 312 of the partition walls 11 to the respective wafers 200 on the boat 3. Blows out between the top plates 6 of the boat 3. The surface of the wafer 200 is treated with this active species. 7 and 8, reference numeral 316 denotes a heater for heating the inside of the processing chamber 301 and the wafer 200 to a predetermined processing temperature.
JP 2004-289166 A

このように、従来のバッチ式縦型プラズマ処理装置においては、隔壁３１１によりプラズマ発生室３１０が区画され、隔壁３１１に設けられた複数の吹出口３１２からウェハ２００、ボート３の天板６間に活性種を導入することによってウェハ２００を処理している。
しかし、プラズマ発生室３１０からウェハ２００までの距離が遠いため、ウェハ２００の表面近傍での活性種密度をウェハ２００面内、面間で均一にするのが困難である。また、同様の理由により、プロセスガスの種類によっては、せっかく発生した活性種が供給途中で失活してしまう場合があり、活性種濃度が低下して効率が良好とはいえないといった問題もある。活性種密度の不均一は、特にバッチ処理においては、基板処理の均一性に悪影響を及ぼしてしまう。また、プラズマ中の高エネルギのイオンにより、電極３０９を保護するための保護管３０８の表面がスパッタされてパーティクル発生の原因となってしまう不具合もある。さらに、処理室３０１の圧力が高くプラズマ発生室３１０の圧力が低い場合には、プラズマ処理の際の活性種がプラズマ発生室３１０に押し戻されてしまい、せっかく生成したプラズマが処理に寄与できないという問題がある。
なお、従来のバッチ式縦型プラズマ処理装置が特許文献１に記載されている。 As described above, in the conventional batch type vertical plasma processing apparatus, the plasma generation chamber 310 is partitioned by the partition 311, and the plurality of air outlets 312 provided in the partition 311 are connected between the wafer 200 and the top plate 6 of the boat 3. The wafer 200 is processed by introducing active species.
However, since the distance from the plasma generation chamber 310 to the wafer 200 is long, it is difficult to make the active species density near the surface of the wafer 200 uniform within and between the surfaces of the wafer 200. For the same reason, depending on the type of process gas, the active species generated may be deactivated during the supply, and there is a problem that the concentration of the active species is lowered and the efficiency is not good. . Non-uniformity of the active species density adversely affects the uniformity of substrate processing, particularly in batch processing. There is also a problem that the surface of the protective tube 308 for protecting the electrode 309 is sputtered by high energy ions in the plasma and causes particles to be generated. Further, when the pressure in the processing chamber 301 is high and the pressure in the plasma generation chamber 310 is low, the active species in the plasma processing is pushed back to the plasma generation chamber 310, and the generated plasma cannot contribute to the processing. There is.
A conventional batch type vertical plasma processing apparatus is described in Patent Document 1.

そこで、本発明は、比較的簡単な構造でありながら、基板面内、面間の処理を均一化することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to uniformize the processing within and between the substrates while having a relatively simple structure.

本発明は、排気可能に構成された処理容器と、前記処理容器内に挿入される前記複数の基板を多段に保持する基板保持具と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給装置と、前記処理容器に複数の吹出口を通じて連通するプラズマ発生室と、前記処理容器内にプラズマ生成ガスを供給するプラズマ生成ガス供給装置と、前記プラズマ発生室に近接させてプラズマ発生室外部に設けられた一対の電極に高周波電流を供給することにより前記プラズマ生成ガスをプラズマ化するプラズマ発生装置と、前記処理容器内で前記基板保持具を回転させる回転装置と、前記処理容器内及び前記プラズマ発生室内の雰囲気を排気により減圧する減圧排気装置と、を備え、前記回転装置により前記基板保持具を回転させながら前記プラズマ発生室にプラズマを発生させてこれを前記複数の吹出口からそれぞれ各基板間に導入することより各基板にプラズマ処理を施す半導体製造装置であって、前記減圧排気装置が、プラズマ処理の際に前記処理容器を０．１〜１０Ｐａに減圧するように構成され、前記プラズマ生成ガス供給装置が、プラズマ処理の際の減圧後、前記プラズマ発生室に処理容器内よりの高い圧力のプラズマ生成ガスを導入してプラズマ発生室の圧力を処理容器の圧力よりも高圧にするように構成され、さらに、前記プラズマ発生装置が、前記プラズマ生成ガス導入後にプラズマ発生室にプラズマを発生させるように構成される。 The present invention relates to a processing container configured to be evacuated, a substrate holder that holds the plurality of substrates inserted into the processing container in multiple stages, and a processing gas supply device that supplies a processing gas into the processing container. A plasma generation chamber that communicates with the processing vessel through a plurality of outlets, a plasma generation gas supply device that supplies a plasma generation gas into the processing chamber, and an outside of the plasma generation chamber adjacent to the plasma generation chamber A plasma generator for converting the plasma generation gas into plasma by supplying a high-frequency current to the pair of electrodes formed; a rotating device for rotating the substrate holder in the processing vessel; and the plasma generation in the processing vessel and the plasma generation A vacuum exhaust device that depressurizes the atmosphere in the room by exhaust, and in the plasma generation chamber while rotating the substrate holder by the rotating device A semiconductor manufacturing apparatus that performs plasma processing on each substrate by generating a plasma and introducing the same between each substrate from the plurality of air outlets, wherein the reduced-pressure exhaust device includes the processing container during plasma processing. Is reduced to 0.1 to 10 Pa, and the plasma generation gas supply device introduces a plasma generation gas having a pressure higher than that in the processing vessel into the plasma generation chamber after the pressure reduction during the plasma processing. The pressure in the plasma generation chamber is configured to be higher than the pressure in the processing vessel, and the plasma generation device is configured to generate plasma in the plasma generation chamber after the plasma generation gas is introduced.

本発明によれば、プラズマ処理の際に、真空度の高い処理容器に対してプラズマ発生室が高圧になり、プラズマ発生室で生成されたプラズマが処理容器に対してプラズマ発生室に圧力差に対応したジェットとして複数の吹出口から処理容器に吹出す。そして、プラズマ中の活性種は失活することなく、対面するウェハ間に導入されてウェハの処理面を処理する。このため、比較的簡単な構造でありながら、基板面内、面間の処理が均一化され、ウェハの被処理面が面内面均一に処理される。 According to the present invention, during the plasma processing, the plasma generation chamber becomes a high pressure with respect to the processing chamber having a high degree of vacuum, and the plasma generated in the plasma generation chamber becomes a pressure difference between the processing chamber and the plasma generation chamber. As a corresponding jet, it blows out from a plurality of outlets to a processing container. The active species in the plasma are introduced between the wafers facing each other without being deactivated to process the processing surface of the wafer. For this reason, in a relatively simple structure, the processing within the substrate surface and between the surfaces are made uniform, and the processing surface of the wafer is processed uniformly on the inner surface.

本発明を実施するための最良の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置（ＩＣ）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。なお、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行う縦型の基板処理装置に適用した場合について述べる。
図１は本発明に適用される処理装置の斜透視図として示されている。また、図２は図１に示す処理装置の側面透視図である。 In the best mode for carrying out the present invention, as an example, the substrate processing apparatus is configured as a semiconductor manufacturing apparatus that performs processing steps in a method of manufacturing a semiconductor device (IC). In the following description, the case where the substrate processing apparatus is applied to a vertical substrate processing apparatus that performs oxidation, diffusion processing, CVD processing, or the like on the substrate will be described.
FIG. 1 is a perspective view of a processing apparatus applied to the present invention. FIG. 2 is a side perspective view of the processing apparatus shown in FIG.

本実施の形態では、シリコン等からなるウェハ（基板）２００はウェハキャリアとしてフープ（基板収容器。以下ポッドという。）１１０が使用される。図１及び図２に示されるように、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置１００は、筐体１１１を備えている。
筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４、１０４がそれぞれ建て付けられている。
筐体１１１の正面壁１１１ａにはポッド搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。
ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側にはロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。ロードポート１１４はポッド１１０を載置されて位置合わせするように構成されている。ポッド１１０はロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ロードポート１１４上から搬出されるようになっている。 In the present embodiment, a wafer (substrate) 200 made of silicon or the like uses a hoop (substrate container; hereinafter referred to as a pod) 110 as a wafer carrier. As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a housing 111.
A front maintenance port 103 as an opening provided for maintenance is opened at the front front portion of the front wall 111a of the casing 111, and front maintenance doors 104 and 104 for opening and closing the front maintenance port 103 are respectively built. It is attached.
A pod loading / unloading port (substrate container loading / unloading port) 112 is opened on the front wall 111a of the casing 111 so as to communicate between the inside and the outside of the casing 111. The pod loading / unloading port 112 has a front shutter (substrate container loading / unloading port). The loading / unloading opening / closing mechanism 113 is opened and closed.
A load port (substrate container delivery table) 114 is installed on the front front side of the pod loading / unloading port 112. The load port 114 is configured such that the pod 110 is placed and aligned. The pod 110 is carried onto the load port 114 by an in-process carrying device (not shown), and is also carried out from the load port 114.

筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、回転式ポッド棚１０５は複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。すなわち、回転式ポッド棚１０５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１１６と、支柱１１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板（基板収容器載置台）１１７とを備えており、複数枚の棚板１１７はポッド１１０を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
筐体１１１内におけるロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されており、ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、ポッド搬送装置１１８はポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、回転式ポッド棚１０５、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。 A rotary pod shelf (substrate container mounting shelf) 105 is installed at an upper portion of the casing 111 in a substantially central portion in the front-rear direction. The rotary pod shelf 105 stores a plurality of pods 110. It is configured. In other words, the rotary pod shelf 105 is vertically arranged and intermittently rotated in a horizontal plane, and a plurality of shelf boards (supported by a substrate container) that are radially supported by the support 116 at each of the upper, middle, and lower positions. And a plurality of shelf plates 117 are configured to hold the pods 110 in a state where a plurality of pods 110 are respectively placed.
A pod transfer device (substrate container transfer device) 118 is installed between the load port 114 and the rotary pod shelf 105 in the housing 111, and the pod transfer device 118 moves up and down while holding the pod 110. A pod elevator (substrate container lifting mechanism) 118a and a pod transfer mechanism (substrate container transfer mechanism) 118b as a transfer mechanism are configured. The pod transfer device 118 includes a pod elevator 118a and a pod transfer mechanism 118b. The pod 110 is transported between the load port 114, the rotary pod shelf 105, and the pod opener (substrate container lid opening / closing mechanism) 121 by continuous operation.

筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウェハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウェハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウェハ搬入搬出口１２０、１２０には一対のポッドオープナ１２１、１２１がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ１２１はポッド１１０を載置する載置台１２２、１２２と、ポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）１２３、１２３とを備えている。ポッドオープナ１２１は載置台１２２に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウェハ出し入れ口を開閉するように構成されている。 A sub-housing 119 is constructed across the rear end of the lower portion of the housing 111 at a substantially central portion in the front-rear direction. A pair of wafer loading / unloading ports (substrate loading / unloading ports) 120 for loading / unloading the wafers 200 into / from the sub-casing 119 are arranged on the front wall 119a of the sub-casing 119 in two vertical stages. A pair of pod openers 121 and 121 are installed in the upper and lower wafer loading / unloading openings 120 and 120, respectively.
The pod opener 121 includes mounting bases 122 and 122 on which the pod 110 is placed, and cap attaching / detaching mechanisms (lid attaching / detaching mechanisms) 123 and 123 for attaching and detaching caps (lids) of the pod 110. The pod opener 121 is configured to open and close the wafer loading / unloading port of the pod 110 by attaching / detaching the cap of the pod 110 placed on the placing table 122 by the cap attaching / detaching mechanism 123.

サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された移載室１２４を構成している。
移載室１２４の前側領域にはウェハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウェハ移載機構１２５は、ウェハ２００を水平方向に回転乃至直動可能なウェハ移載装置（基板移載装置）１２５ａ及びウェハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウェハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。
図１に模式的に示されるようにウェハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の移載室１２４前方領域右端部との間に設置されている。これら、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びウェハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウェハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウェハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウェハ２００を装填（チャージング）及び脱装（ディスチャージング）するように構成されている。 The sub-housing 119 constitutes a transfer chamber 124 that is fluidly isolated from the installation space of the pod transfer device 118 and the rotary pod shelf 105.
A wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 125 is installed in the front region of the transfer chamber 124, and the wafer transfer mechanism 125 is a wafer transfer device (rotation or linear movement of the wafer 200 in the horizontal direction). Substrate transfer device) 125a and wafer transfer device elevator (substrate transfer device lifting mechanism) 125b for raising and lowering wafer transfer device 125a.
As schematically shown in FIG. 1, the wafer transfer device elevator 125 b is installed between the right end of the pressure-resistant casing 111 and the right end of the front area of the transfer chamber 124 of the sub casing 119. By the continuous operation of the wafer transfer device elevator 125b and the wafer transfer device 125a, the tweezer (substrate holding body) 125c of the wafer transfer device 125a is used as a mounting portion for the wafer 200 with respect to the boat (substrate holding tool) 217. The wafer 200 is loaded (charged) and unloaded (discharged).

移載室１２４の後側領域には、ボート２１７を収容して待機させる待機部１２６が構成されている。待機部１２６の上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。 In the rear region of the transfer chamber 124, a standby unit 126 that houses and waits for the boat 217 is configured. A processing furnace 202 is provided above the standby unit 126. The lower end portion of the processing furnace 202 is configured to be opened and closed by a furnace port shutter (furnace port opening / closing mechanism) 147.

図１に模式的に示されているように、耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の待機部１２６右端部との間にはボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５の昇降台に連結された連結具としてのアーム１２８には蓋体としてのシールキャップ１２９が水平に据え付けられており、シールキャップ１２９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１２５枚程度）のウェハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。 As schematically shown in FIG. 1, a boat elevator (substrate holder lifting / lowering) for raising / lowering the boat 217 between the right end of the pressure-resistant casing 111 and the right end of the standby section 126 of the sub casing 119 is illustrated. Mechanism) 115 is installed. A seal cap 129 as a lid is horizontally installed on an arm 128 that is connected to a lift platform of the boat elevator 115, and the seal cap 129 supports the boat 217 vertically, and a lower end of the processing furnace 202. It is comprised so that a part can be obstruct | occluded.
The boat 217 includes a plurality of holding members so that a plurality of (for example, about 50 to 125) wafers 200 are horizontally held in a state where their centers are aligned in the vertical direction. It is configured.

図１に模式的に示されているように移載室１２４のウェハ移載装置エレベータ１２５ｂ側及びボートエレベータ１１５側と反対側である左側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア１３３を供給するよう供給フアン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されており、ウェハ移載装置１２５ａとクリーンユニット１３４との間には、図示はしないが、ウェハ２００の円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置１３５が設置されている。
クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、ノッチ合わせ装置１３５及びウェハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７に流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気がなされるか、もしくはクリーンユニット１３４の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環され、再びクリーンユニット１３４によって、移載室１２４内に吹き出されるように構成されている。 As schematically shown in FIG. 1, the left end portion of the transfer chamber 124 opposite to the wafer transfer device elevator 125b side and the boat elevator 115 side is a cleaned atmosphere or an inert gas. A clean unit 134 composed of a supply fan and a dust-proof filter is installed to supply clean air 133, and although not shown, the circumference of the wafer 200 is arranged between the wafer transfer device 125a and the clean unit 134. A notch aligning device 135 is installed as a substrate aligning device for aligning the direction position.
The clean air 133 blown out from the clean unit 134 flows into the notch aligning device 135, the wafer transfer device 125a, and the boat 217 in the standby unit 126, and is then sucked in through a duct (not shown) to the outside of the casing 111. Exhaust is performed or it is circulated to the primary side (supply side) that is the suction side of the clean unit 134, and is again blown into the transfer chamber 124 by the clean unit 134.

次に、本発明に係る基板処理装置の動作について説明する。
図１及び図２に示されるように、ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放され、ロードポート１１４の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって筐体１１１の内部へポッド搬入搬
出口１１２から搬入される。
搬入されたポッド１１０は回転式ポッド棚１０５の指定された棚板１１７へポッド搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載されるか、もしくは直接ポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載される。この際、ポッドオープナ１２１のウェハ搬入搬出口１２０はキャップ着脱機構１２３によって閉じられており、移載室１２４にはクリーンエア１３３が流通され、充満されている。例えば、移載室１２４にはクリーンエア１３３として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下と、筐体１１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。 Next, the operation of the substrate processing apparatus according to the present invention will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, when the pod 110 is supplied to the load port 114, the pod loading / unloading port 112 is opened by the front shutter 113, and the pod 110 on the load port 114 is moved by the pod transfer device 118. A pod loading / unloading port 112 is loaded into the housing 111.
The loaded pod 110 is automatically transported and delivered by the pod transport device 118 to the designated shelf 117 of the rotary pod shelf 105, temporarily stored, and then one pod opener from the shelf 117. It is conveyed to 121 and transferred to the mounting table 122, or directly transferred to the pod opener 121 and transferred to the mounting table 122. At this time, the wafer loading / unloading port 120 of the pod opener 121 is closed by the cap attaching / detaching mechanism 123, and the transfer chamber 124 is filled with clean air 133. For example, the transfer chamber 124 is filled with nitrogen gas as clean air 133, so that the oxygen concentration is set to 20 ppm or less, which is much lower than the oxygen concentration inside the casing 111 (atmosphere).

載置台１２２に載置されたポッド１１０はその開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウェハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構１２３によって取り外され、ウェハ出し入れ口を開放される。ポッド１１０がポッドオープナ１２１によって開放されると、ウェハ２００はポッド１１０からウェハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウェハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ノッチ合わせ装置１３５にて位置を整合された後、移載室１２４の後方にある待機部１２６へ搬入され、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウェハ２００を受け渡したウェハ移載装置１２５ａはポッド１１０に戻り、次のウェハ２００をボート２１７に装填する。 The pod 110 mounted on the mounting table 122 is pressed against the opening edge of the wafer loading / unloading port 120 on the front wall 119a of the sub-housing 119, and the cap is removed by the cap attaching / detaching mechanism 123. The wafer loading / unloading port is opened. When the pod 110 is opened by the pod opener 121, the wafer 200 is picked up from the pod 110 by the tweezer 125c of the wafer transfer device 125a through the wafer loading / unloading port, aligned in the notch alignment device 135, and then transferred to the transfer chamber. It is carried into standby unit 126 behind 124 and loaded (charged) into boat 217. The wafer transfer device 125 a that has delivered the wafer 200 to the boat 217 returns to the pod 110 and loads the next wafer 200 into the boat 217.

この一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウェハ移載機構１２５によるウェハ２００のボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１には回転式ポッド棚１０５から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。 During the loading operation of the wafer 200 to the boat 217 by the wafer transfer mechanism 125 in the one (upper or lower) pod opener 121, the other (lower or upper) pod opener 121 is separated from the rotary pod shelf 105. The pod 110 is transferred by the pod transfer device 118 and transferred, and the opening operation of the pod 110 by the pod opener 121 is simultaneously performed.

予め指定された枚数のウェハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって、開放される。続いて、ウェハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ１２９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されていく。 When a predetermined number of wafers 200 are loaded into the boat 217, the lower end portion of the processing furnace 202 closed by the furnace port shutter 147 is opened by the furnace port shutter 147. Subsequently, the boat 217 holding the group of wafers 200 is loaded into the processing furnace 202 when the seal cap 129 is lifted by the boat elevator 115.

ローディング後は、処理炉２０２にてウェハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、ノッチ合わせ装置１３５でのウェハ２００の整合工程を除き、概上述の逆の手順で、ウェハ２００およびポッド１１０は筐体１１１の外部へ払い出される。 After loading, arbitrary processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202. After the processing, the wafer 200 and the pod 110 are discharged to the outside of the casing 111 in the reverse order of the above-described procedure except for the alignment process of the wafer 200 by the notch aligner 135.

次に図３及び図４を参照して本発明に係る処理炉について説明する。 Next, the processing furnace according to the present invention will be described with reference to FIGS.

図３は前記基板処理装置の処理炉の構成を示す縦断面図であり、図４は図２におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。
＜処理炉の構成＞
図３及び図４に示すように、処理炉２０２は、従来の半導体製造装置と同様に構成され、上部が閉じた円筒状の排気可能な処理容器であるプロセスチューブ７と、プロセスチューブ７を開閉するシールキャップ１２９によって処理室２０１が区画される。
前記プロセスチューブ７の下部開口は、ボート２１７の挿抜によりウェハ２００を搬入又は搬出する炉口４となっている。 FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a processing furnace of the substrate processing apparatus, and FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.
<Processing furnace configuration>
As shown in FIGS. 3 and 4, the processing furnace 202 is configured in the same manner as a conventional semiconductor manufacturing apparatus, and opens and closes the process tube 7, which is a cylindrical exhaustable processing container with a closed top, and the process tube 7. The processing chamber 201 is partitioned by the seal cap 129 that performs the above process.
The lower opening of the process tube 7 serves as a furnace port 4 through which the wafers 200 are loaded or unloaded by inserting and removing the boat 217.

＜回転装置＞
ボート２１７を回転する回転装置は、ボートエレベータ１１５によって昇降されるシールキャップ１２９を回転支持する軸受３６と、ボート２１７の下面軸芯部から下方に突出
され、シールキャップ１２９の軸芯を下方に貫通する回転軸３ａと、回転軸３ａに連結され回転駆動力を伝達することで回転させる回転駆動機構（図示せず）と、回転駆動軸３ａに回転駆動力伝達するモータとを主要部として構成されている。モータには駆動制御部２３７が電気的に接続され、駆動制御部２３７の制御により、ボート２１７の回転、停止、回転速度が調節される。 <Rotating device>
The rotating device that rotates the boat 217 protrudes downward from the bearing 36 that rotates and supports the seal cap 129 that is lifted and lowered by the boat elevator 115, and the lower shaft core portion of the boat 217, and penetrates the shaft core of the seal cap 129 downward. The main parts are a rotating shaft 3a that rotates, a rotation driving mechanism (not shown) that is connected to the rotating shaft 3a and rotates by transmitting a rotation driving force, and a motor that transmits the rotation driving force to the rotation driving shaft 3a. ing. A drive control unit 237 is electrically connected to the motor, and the rotation, stop, and rotation speed of the boat 217 are adjusted by the control of the drive control unit 237.

＜減圧排気装置の構成＞
プロセスチューブ７には処理室内雰囲気を排気するためのガス排気管３２が接続されており、ガス排気管３２の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２４２を介して減圧排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。圧力センサ及び自動圧力制御弁としてのＡＰＣバルブ２４２には、圧力制御部２３６が電気的に接続されており、圧力制御部２３６は、圧力センサにより検出された圧力とコントローラ（後述する）の制御値に基づいてＡＰＣバルブ２４２の開度を調節し、排気流量を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所定の圧力となるように制御する。 <Configuration of decompression exhaust system>
A gas exhaust pipe 32 for exhausting the atmosphere in the processing chamber is connected to the process tube 7. A pressure sensor as a pressure detector (not shown) and an APC valve as a pressure regulator are connected to the downstream side of the gas exhaust pipe 32. A vacuum pump 246 serving as a decompression exhaust device is connected through 242. A pressure controller 236 is electrically connected to the pressure sensor and the APC valve 242 serving as an automatic pressure control valve. The pressure controller 236 controls the pressure detected by the pressure sensor and the control value of the controller (described later). Based on the above, the opening degree of the APC valve 242 is adjusted, and the exhaust flow rate is adjusted so that the pressure in the processing chamber 201 becomes a predetermined pressure.

＜加熱手段の構成＞
ヒータ１６は、プロセスチューブ７の外側にプロセスチューブ７と同心円に配置され、処理室２０１内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ（図示せず）が処理室２０１に設けられる。ヒータ１６及び温度センサには、電気的に温度制御部２３８が接続されており、温度センサにより検出された温度情報とコントローラの制御値に基づきヒータ１６への通電具合を調節することにより処理室２０１内の温度が所定の温度分布となるよう所定タイミングにて制御するように構成されている。 <Configuration of heating means>
The heater 16 is disposed concentrically with the process tube 7 outside the process tube 7, and a temperature sensor (not shown) as a temperature detector for detecting the temperature in the process chamber 201 is provided in the process chamber 201. A temperature control unit 238 is electrically connected to the heater 16 and the temperature sensor, and the processing chamber 201 is adjusted by adjusting the power supply to the heater 16 based on temperature information detected by the temperature sensor and a control value of the controller. It is configured to control at a predetermined timing so that the internal temperature has a predetermined temperature distribution.

＜処理ガス供給装置の構成＞
処理ガス供給装置は、プロセスチューブ７の内周面に沿ってプロセスチューブ７の底部から天井部又は天井部から底部に挿入された処理ガス導入ノズル２４と、配管、バルブ、流量制御弁などからなる複数の処理ガス供給系（いずれも図示せず）とで構成される。この流量制御弁は、流量計の流量とコントローラの制御値に基づいて制御され、バルブはコントローラの指示に基づいて開閉される。
処理ガス導入ノズル２４は、バルブの切り替えにより、複数の処理ガス供給源に選択的に接続される。
また、前記処理ガス導入ノズル２４には、直管状又はテーパ状に形成され、軸方向に適宜間隔を隔てて複数のガス吹出口２４ａが設けられる。処理ガス導入ノズル２４は、複数のガス吹出口２４ａのピッチ、口径、及び形状は、少なくとも各ウェハ２００、ボート２１７の天板６間に短時間で均質な処理ガスを充満させるため、プロセスチューブ７内のガスの流れと処理ガス導入ノズル２４の管路抵抗とに基づいて決定される。 <Configuration of processing gas supply device>
The processing gas supply device includes a processing gas introduction nozzle 24 inserted from the bottom of the process tube 7 to the ceiling or from the ceiling to the bottom along the inner peripheral surface of the process tube 7, piping, valves, a flow control valve, and the like. A plurality of processing gas supply systems (all not shown) are configured. The flow control valve is controlled based on the flow rate of the flow meter and the control value of the controller, and the valve is opened and closed based on an instruction from the controller.
The processing gas introduction nozzle 24 is selectively connected to a plurality of processing gas supply sources by switching valves.
Further, the processing gas introduction nozzle 24 is formed in a straight tube shape or a taper shape, and is provided with a plurality of gas outlets 24a at appropriate intervals in the axial direction. The process gas introduction nozzle 24 has a pitch, caliber, and shape of the plurality of gas outlets 24a so that at least the wafer 200 and the top plate 6 of the boat 217 are filled with a uniform process gas in a short time. It is determined on the basis of the gas flow inside and the pipe resistance of the processing gas introduction nozzle 24.

＜プラズマ発生室の構成＞
プラズマ発生室１０はプロセスチューブ７内に隔壁１１によって区画形成されている。
本実施の形態では、隔壁１１は、プロセスチューブ７の内面から半径方向内側に離間する断面円弧状の中心壁１１ａと、この中心壁１１ａの両側部をプロセスチューブ７との内面とを気密に接続する一対の側壁部１１ｂ，１１ｂと、中心壁１１ａの上下方向の両端部とプロセスチューブ７の内面とを気密に接続する上壁部１１ｃ及び下壁部１１ｄと、プロセスチューブ７によって構成されており、中心壁１１ａにはプラズマを吹き出させるための複数の吹出口１２が設けられている。
中心壁１１ａ及び側壁部１１ｂ，１１ｂは、プロセスチューブ７内の天井部付近から前記底部付近に及んでいる。
また、前記中心壁１１ａは、ボート２１７上のウェハ２００との距離を一定とするために、横断面円弧状に形成され、プロセスチューブ７の内面と同心円に設置されている。
前記複数の吹出口１２は、ボート２１７のウェハ２００の支持ピッチと同じピッチに形成されていて、ボート２１７の挿入を終了した段階で一つずつウェハ２００，２００間に対峙するように配列されている。
この場合、各吹出口１２の向きは、それぞれボート２１７に保持されているウェハ２００の中心軸と直交する方向に定められる。
なお、複数の吹出口１２は、図３及び図４に示す例では上下方向に沿った直線状に配置されているが、斜め方向に配列してもよいし、ジクザグ上に配置してもよい。 <Configuration of plasma generation chamber>
The plasma generation chamber 10 is defined by partition walls 11 in the process tube 7.
In the present embodiment, the partition wall 11 hermetically connects the arc-shaped central wall 11a spaced radially inward from the inner surface of the process tube 7 and the inner surface of the process tube 7 at both sides of the central wall 11a. The process tube 7 includes a pair of side wall portions 11b and 11b, an upper wall portion 11c and a lower wall portion 11d that hermetically connect both ends of the center wall 11a in the vertical direction and the inner surface of the process tube 7 and the process tube 7. The central wall 11a is provided with a plurality of outlets 12 for blowing out plasma.
The center wall 11a and the side walls 11b and 11b extend from the vicinity of the ceiling in the process tube 7 to the vicinity of the bottom.
Further, the central wall 11a is formed in an arc shape in cross section so as to make the distance from the wafer 200 on the boat 217 constant, and is disposed concentrically with the inner surface of the process tube 7.
The plurality of air outlets 12 are formed at the same pitch as the support pitch of the wafers 200 of the boat 217, and are arranged so as to face each other between the wafers 200 and 200 when the insertion of the boat 217 is completed. Yes.
In this case, the direction of each air outlet 12 is determined in a direction orthogonal to the central axis of the wafer 200 held in the boat 217.
In addition, although the several blower outlet 12 is arrange | positioned at the linear form along the up-down direction in the example shown in FIG.3 and FIG.4, you may arrange in an oblique direction and may arrange | position on a zigzag. .

＜プラズマ生成ガス供給装置の構成＞
プラズマ生成ガス供給装置は、プロセスチューブ７の内周面に沿ってプラズマ発生室１０に挿入されたプラズマ生成用ガス導入ノズル１７と、配管、バルブ、流量制御弁などからなるプラズマ生成ガス供給系（いずれも図示せず）とで構成される。流量制御弁は、流量計の流量とコントローラの制御値に基づいて制御され、バルブはコントローラの指示に基づいて開閉される。
プラズマ生成用ガス導入ノズル１７は、図３及び図４に示すように、長さの異なる複数のノズルで構成してもよいし、単一のノズルで構成してもよい。 <Configuration of plasma generation gas supply device>
The plasma generation gas supply apparatus is a plasma generation gas supply system (including a plasma generation gas introduction nozzle 17 inserted into the plasma generation chamber 10 along the inner peripheral surface of the process tube 7, a pipe, a valve, a flow rate control valve, and the like. Neither is shown). The flow control valve is controlled based on the flow rate of the flow meter and the control value of the controller, and the valve is opened and closed based on an instruction from the controller.
As shown in FIGS. 3 and 4, the plasma introduction gas introduction nozzle 17 may be composed of a plurality of nozzles having different lengths or a single nozzle.

プラズマ生成用ガス導入ノズル１７を複数のノズルで構成する場合、例えば、図３、図４に示すように、挿入長さがプラズマ発生室１０の底部から上部に及ぶプラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａと、挿入長さがプラズマ発生室１０の底部から底部付近に及ぶプラズマ生成用ガス導入ノズル１７ｄと、それらの間を分割する長さの複数のプラズマ生成用ガス導入ノズル１７ｂ、１７ｃとが用いられる。
複数のプラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａ〜１７ｄを用いてプラズマ発生室１０にプラズマ生成ガスを導入すると、プラズマ発生室１０内の雰囲気を素早くプラズマ生成ガス雰囲気に置換することができる。
また、プラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａ〜１７ｄに代えて、単一のノズルを用いる場合は前記プラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａと同じ長さのテーパ状ノズル（図示せず）に複数の吹出口１７ｐを設けたプラズマ生成用ガス導入ノズルを用いる。 When the plasma generation gas introduction nozzle 17 is composed of a plurality of nozzles, for example, as shown in FIGS. 3 and 4, a plasma generation gas introduction nozzle 17 a having an insertion length extending from the bottom to the top of the plasma generation chamber 10. The plasma generation gas introduction nozzle 17d whose insertion length extends from the bottom to the vicinity of the bottom of the plasma generation chamber 10 and a plurality of plasma generation gas introduction nozzles 17b and 17c having a length that divides them are used.
When the plasma generation gas is introduced into the plasma generation chamber 10 using the plurality of plasma generation gas introduction nozzles 17a to 17d, the atmosphere in the plasma generation chamber 10 can be quickly replaced with the plasma generation gas atmosphere.
When a single nozzle is used instead of the plasma generation gas introduction nozzles 17a to 17d, a plurality of outlets 17p are formed on a tapered nozzle (not shown) having the same length as the plasma generation gas introduction nozzle 17a. A gas generating nozzle for generating plasma is provided.

この場合、プラズマ生成用ガス導入ノズル１７の吹出口１７ｐのピッチ、吹出口の口径及びノズルの吹出口の形状は、前記した複数のプラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａ〜１７ｄと同様に、プラズマ発生室１０のガス流れ、管路抵抗に基づいて決定される。
プラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａは、バルブの開閉により、プラズマ生成用ガスの供給源と接続され、流量制御弁により、流量が制御される。 In this case, the pitch of the blowout ports 17p of the gas introduction nozzle 17 for plasma generation, the diameter of the blowout port, and the shape of the nozzle blowout ports are the same as those of the plurality of plasma generation gas introduction nozzles 17a to 17d described above. 10 gas flow, determined based on the pipe resistance.
The plasma generation gas introduction nozzle 17a is connected to a plasma generation gas supply source by opening and closing a valve, and the flow rate is controlled by a flow rate control valve.

＜プラズマ発生装置（プラズマ発生手段）の構成＞
プラズマ発生装置は、金属や炭素等から棒状に形成された一対の電極（誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）源）２２，２２と、プロセスチューブ７をプラズマによるスパッタから保護するための金属製のシールド１８と、一対の電極２２，２２に高周波電流を供給するための高周波電源１３と、整合器１９とで構成される。
一対の電極２２，２２はプロセスチューブ７の外側面とヒータ１６の内側面とに囲まれた筒状に空間部に設置されており、プラズマ発生室１０内全体に均一なプラズマを生成するため、プロセスチューブ７の上端部付近から下端部付近に及んでおり、整合器１９を介して高周波電源１３に接続されている。
また電極２２，２２はプロセスチューブ７の軸芯線と並行に設けられ、相互の電気的な接触を防止するための間隔が設けられている。
そして、前記シールド１８はプロセスチューブ７の外周面と一対の電極２２，２２との間に設置されている。 <Configuration of plasma generator (plasma generator)>
The plasma generator includes a pair of electrodes (inductively coupled plasma (ICP) sources) 22 and 22 formed in a rod shape from metal, carbon, or the like, and a metal shield 18 for protecting the process tube 7 from sputtering by plasma. A high-frequency power source 13 for supplying a high-frequency current to the pair of electrodes 22 and 22, and a matching unit 19.
The pair of electrodes 22, 22 are installed in the space portion in a cylindrical shape surrounded by the outer surface of the process tube 7 and the inner surface of the heater 16, and generate uniform plasma in the entire plasma generation chamber 10. The process tube 7 extends from the vicinity of the upper end portion to the vicinity of the lower end portion thereof, and is connected to the high frequency power source 13 through the matching unit 19.
The electrodes 22 and 22 are provided in parallel with the axial line of the process tube 7 and are provided with an interval to prevent mutual electrical contact.
The shield 18 is disposed between the outer peripheral surface of the process tube 7 and the pair of electrodes 22 and 22.

このようにプラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａ〜１７ｄによりプラズマ発生室１０に
プラズマ生成ガスを導入し、一対の電極２２，２２に高周波電流を流すことでプラズマを生成する誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）方式では、コイルに高周波電流を流すことでコイルの周りに磁場を作り、その磁場を時間的に変化させることで磁場を打ち消すように電界を発生させ、この電界により、プラズマ発生室１０にプラズマを発生させる。
発生したプラズマは各吹出口１２からそれぞれ対峙するウェハ２００，２００間に向かって直線的に吹き出し、ウェハ２００の上面と並行にウェハ２００上を横断する。以下、各吹出口１２から各ウェハ２００，２００間に導入されるプラズマをプラズマジェット１４と呼称する。
この際、一対の電極２２，２２とプラズマ発生室１０との間には前記したようにシールド１８が配置されているのでプロセスチューブ７がプラズマによるスパッタから保護される。 As described above, an inductively coupled plasma (ICP) system that generates plasma by introducing a plasma generation gas into the plasma generation chamber 10 by the plasma generation gas introduction nozzles 17a to 17d and flowing a high-frequency current through the pair of electrodes 22 and 22 is performed. Then, a magnetic field is generated around the coil by passing a high-frequency current through the coil, and an electric field is generated so as to cancel the magnetic field by temporally changing the magnetic field, and plasma is generated in the plasma generation chamber 10 by this electric field. Let
The generated plasma is blown out linearly from the air outlets 12 toward the wafers 200 and 200 facing each other, and traverses the wafer 200 in parallel with the upper surface of the wafer 200. Hereinafter, the plasma introduced between the wafers 200 and 200 from the air outlets 12 is referred to as a plasma jet 14.
At this time, since the shield 18 is disposed between the pair of electrodes 22 and 22 and the plasma generation chamber 10 as described above, the process tube 7 is protected from sputtering by plasma.

＜プラズマジェット＞
プラズマジェット１４中には、化学的に活性な活性種（ラジカル）が一様な密度で分散している。この活性種は様々な化学反応を発生させる。
プラズマジェット１４は勢いがあるので、ボート２１７を回転させながら、ウェハ２００，２００間にプラズマジェット１４を導入すると、寿命の短い活性種でもウェハ２００の表面全面に必要量、分布させることが可能となり、ウェハ２００のプラズマジェット１４側の表面を面内均一に処理することができる。なお、プラズマジェット１４は、前記誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）方式により発生させた高エネルギのプラズマにウェハ２００が直接晒されることがないので、ウェハ２００自身がプラズマによってダメージを受けることもない。 <Plasma jet>
In the plasma jet 14, chemically active active species (radicals) are dispersed at a uniform density. This active species generates various chemical reactions.
Since the plasma jet 14 is vigorous, if the plasma jet 14 is introduced between the wafers 200 and 200 while the boat 217 is rotated, it becomes possible to distribute a necessary amount of active species having a short lifetime over the entire surface of the wafer 200. The surface of the wafer 200 on the plasma jet 14 side can be processed uniformly in the surface. The plasma jet 14 is not directly exposed to the high-energy plasma generated by the inductively coupled plasma (ICP) method, so that the wafer 200 itself is not damaged by the plasma.

＜プラズマジェットの導入方法＞
半導体装置としての基板を処理する場合、プラズマ発生室１０の圧力が処理室２０１の圧力よりも低いと、プラズマ発生室１０から各ウェハ２００，２００間に導入するプラズマジェット１４が処理室２０１の圧力によってプラズマ発生室１０に押し戻され、プラズマジェット１４による効果が低下してしまうことがある。そこで、本発明に係る実施の形態では、プラズマ処理の際にプラズマ発生室１０の圧力と処理室２０１の圧力との関係が次の関係に定められる。
プラズマ発生室１０の圧力＞処理室２０１の圧力 <Introduction method of plasma jet>
When processing a substrate as a semiconductor device, if the pressure in the plasma generation chamber 10 is lower than the pressure in the processing chamber 201, the plasma jet 14 introduced between the wafers 200 and 200 from the plasma generation chamber 10 is pressured in the processing chamber 201. May be pushed back to the plasma generation chamber 10 and the effect of the plasma jet 14 may be reduced. Therefore, in the embodiment according to the present invention, the relationship between the pressure in the plasma generation chamber 10 and the pressure in the processing chamber 201 is determined as follows in the plasma processing.
Pressure in plasma generation chamber 10> pressure in processing chamber 201

このように処理室２０１とプラズマ発生室１０との差圧を発生させる一例としては、次の方法がある。なお、この方法は、コントローラ２４０、前記温度制御部２３８、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７の連携により実現される。 As an example of generating the differential pressure between the processing chamber 201 and the plasma generation chamber 10 as described above, there is the following method. This method is realized by cooperation of the controller 240, the temperature control unit 238, the pressure control unit 236, and the drive control unit 237.

ウェハ２００の処理方法は、次の（１）〜（１２）の工程によって構成される。
（１）まず、ウェハ２００をチャージした前記ボート２１７を前記ボートエレベータ１１５の上昇により処理室２０１に搬入する。
（２）コントローラ２４０により前記ＡＰＣバルブ２４２に対する圧力制御部２３６の設定圧をウェハ２００の処理圧力に調節して真空ポンプ２４６の排気によって処理室２０１内の圧力を調節すると共に、温度制御部２３８のヒータ１６の温度制御により処理室２０１内をウェハ２００の処理温度に加熱する。
（３）次に、コントローラ２４０からの指示により、駆動制御部２３７が回転機構を所定回転速度で回転させ、ボート２１７を回転させる。
（４）続いて、処理室２０１内及び各ウェハ２００の温度、処理室２０１の圧力がそれぞれ処理温度、処理圧力に安定したことを温度センサ、圧力センサの情報によって温度制御部２３８、圧力制御部２３６に判断させる。そして、処理温度、処理圧力に安定したときに、コントローラ２４０からの指示によって、処理ガス供給装置のバルブを開、処理ガス導入ノズル２４と処理ガス供給源とを接続して処理室２０１に処理ガスを導入させる。
処理時間が終了するとウェハ２００の表面に原料ガスによる処理膜が形成される。ここで、処理膜とは、成膜又は還元により処理された膜を意味する。
（５）コントローラ２４０の制御によって、前記処理ガス供給装置のバルブが閉とし、処理ガス導入ノズル２４が処理ガス供給源から切り離し、処理室２０１への処理ガスの供給を停止する。
（６）そして、コントローラ２４０からの指示により圧力制御部２３６によりＡＰＣバルブ２４２の設定圧を０．１〜１０Ｐａに変更し、真空ポンプ２４６により、処理室及びプラズマ発生室１０の雰囲気を排気するとともに、プラズマ生成用ガス供給装置のバルブの切り替えによって、プラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａ〜１７ｄを不活性ガス供給源に接続することにより、不活性ガス供給源からプラズマ発生室１０に不活性ガスを導入し、不活性ガスの押し出しと、真空ポンプ２４６の排気によって、処理室２０１及びプラズマ発生室１０の雰囲気を排気する。
（７）必要に応じて又は一定のクリーニング周期毎にプラズマ発生室１０にエッチングガス（クリーニングガス）を流し、プラズマ発生室１０の内面をクリーニングする。制御はコントローラ２４０が実行する。
（８）コントローラ２４０の制御によりプラズマ生成用ガス供給装置のバルブが切り替えられ、プラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａ〜１７ｄをプラズマ生成用ガス供給源に接続し、プラズマ生成用ガス（原料ガス又は還元ガス）をプラズマ発生室１０に導入する。
このとき、プラズマ生成用ガス供給源からプラズマに導入される圧力は、処理室２０１の圧力によりも高く、且つ、プラズマ発生室１０の圧力が短時間で処理室２０１の圧力を超えるように設定するとよい。
例えば、処理室２０１の圧力を０．１〜１０Ｐａに設定するときは、それ以上の圧力、例えば、１００Ｐａに設定する。
（９）圧力センサの情報によりプラズマ発生室１０の圧力が所定圧に到達したことを圧力制御部が判断すると、コントローラ２４０によって一対の電極２２，２２に高周波電源１３が電気的に接続される。これにより、一対の電極２２，２２に高周波電流が流れ、プラズマ発生室１０にプラズマが発生する。
なお、このときも真空ポンプ２４６の排気は継続され、処理室１０の圧力は０．１〜１０Ｐａに保持される。これにより、プラズマジェット１４は、高圧側であるプラズマ発生室１０から低圧側である処理室２０１にスムーズに吹出し、ウェハ２００，２００間に導入される。ウェハ２００はプラズマ中の活性種により処理される。
（１０）ウェハ２００の処理終了時間に到達すると、コントローラ２４０が駆動制御部２３７に停止指示を出力して前記回転機構を停止し、且つ、プラズマ生成ガス供給装置のバルブを閉としてプラズマ処理ガスの導入を停止する。そして、一対の電極２２，２２に対する高周波電流の供給を停止する。
（１１）次に、コントローラ２４０の制御によりプラズマ生成用ガス供給装置のバルブの切り替え、プラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａ〜１７ｄを不活性ガス供給源に接続し、不活性ガスをプラズマ発生室１０に導入する。プラズマ発生室１０の残留ガスは処理室２０１に押し出され、真空ポンプ２４６により排気される。
（１２）続いて、処理室２０１からボート２１７を搬出し、ボート２１７から処理済のウェハ２００を払い出す。
次のロットを処理する場合は、（１）〜（１２）を繰り返す。 The processing method of the wafer 200 includes the following steps (1) to (12).
(1) First, the boat 217 charged with the wafers 200 is carried into the processing chamber 201 by raising the boat elevator 115.
(2) The controller 240 adjusts the set pressure of the pressure control unit 236 for the APC valve 242 to the processing pressure of the wafer 200 and adjusts the pressure in the processing chamber 201 by exhausting the vacuum pump 246, and the temperature control unit 238 The inside of the processing chamber 201 is heated to the processing temperature of the wafer 200 by controlling the temperature of the heater 16.
(3) Next, according to an instruction from the controller 240, the drive control unit 237 rotates the rotation mechanism at a predetermined rotation speed, and rotates the boat 217.
(4) Subsequently, the temperature sensor 238, the pressure controller based on the information of the temperature sensor and the pressure sensor indicate that the temperature in the processing chamber 201 and each wafer 200 and the pressure in the processing chamber 201 are stabilized at the processing temperature and the processing pressure, respectively. 236. When the processing temperature and processing pressure are stabilized, the valve of the processing gas supply device is opened according to an instruction from the controller 240, the processing gas introduction nozzle 24 and the processing gas supply source are connected, and the processing gas is supplied to the processing chamber 201. To introduce.
When the processing time is finished, a processing film made of a source gas is formed on the surface of the wafer 200. Here, the treated film means a film treated by film formation or reduction.
(5) Under the control of the controller 240, the valve of the processing gas supply device is closed, the processing gas introduction nozzle 24 is disconnected from the processing gas supply source, and the supply of the processing gas to the processing chamber 201 is stopped.
(6) Then, the set pressure of the APC valve 242 is changed to 0.1 to 10 Pa by the pressure controller 236 according to an instruction from the controller 240, and the atmosphere of the processing chamber and the plasma generation chamber 10 is exhausted by the vacuum pump 246. The inert gas is introduced from the inert gas supply source into the plasma generation chamber 10 by connecting the plasma generation gas introduction nozzles 17a to 17d to the inert gas supply source by switching the valve of the plasma generation gas supply device. Then, the atmosphere in the processing chamber 201 and the plasma generation chamber 10 is exhausted by pushing out the inert gas and exhausting the vacuum pump 246.
(7) The inner surface of the plasma generation chamber 10 is cleaned by flowing an etching gas (cleaning gas) into the plasma generation chamber 10 as necessary or at regular cleaning intervals. The controller 240 executes the control.
(8) The valve of the plasma generation gas supply device is switched under the control of the controller 240, the plasma generation gas introduction nozzles 17a to 17d are connected to the plasma generation gas supply source, and the plasma generation gas (raw material gas or reducing gas) ) Is introduced into the plasma generation chamber 10.
At this time, if the pressure introduced into the plasma from the plasma generation gas supply source is higher than the pressure in the processing chamber 201 and is set so that the pressure in the plasma generation chamber 10 exceeds the pressure in the processing chamber 201 in a short time. Good.
For example, when the pressure of the processing chamber 201 is set to 0.1 to 10 Pa, it is set to a pressure higher than that, for example, 100 Pa.
(9) When the pressure control unit determines that the pressure in the plasma generation chamber 10 has reached a predetermined pressure based on the information from the pressure sensor, the controller 240 electrically connects the high frequency power source 13 to the pair of electrodes 22 and 22. As a result, a high-frequency current flows through the pair of electrodes 22 and 22, and plasma is generated in the plasma generation chamber 10.
At this time, the vacuum pump 246 continues to be evacuated, and the pressure in the processing chamber 10 is maintained at 0.1 to 10 Pa. Accordingly, the plasma jet 14 is smoothly blown from the plasma generation chamber 10 on the high pressure side to the processing chamber 201 on the low pressure side, and is introduced between the wafers 200 and 200. Wafer 200 is treated with active species in the plasma.
(10) When the processing end time of the wafer 200 is reached, the controller 240 outputs a stop instruction to the drive control unit 237 to stop the rotation mechanism, and closes the valve of the plasma generation gas supply device to close the plasma processing gas. Stop the installation. Then, the supply of high-frequency current to the pair of electrodes 22 is stopped.
(11) Next, the control of the controller 240 switches the valve of the plasma generation gas supply device, connects the plasma generation gas introduction nozzles 17a to 17d to the inert gas supply source, and supplies the inert gas to the plasma generation chamber 10. Introduce. The residual gas in the plasma generation chamber 10 is pushed into the processing chamber 201 and exhausted by the vacuum pump 246.
(12) Subsequently, the boat 217 is unloaded from the processing chamber 201, and the processed wafers 200 are discharged from the boat 217.
When processing the next lot, (1) to (12) are repeated.

このように、プラズマ発生室１０の圧力が処理室２０１の圧力よりも高く保持されると、発生したプラズマはプラズマジェット１４となって各吹出口１２から各ウェハ２００、ボート２１７の天板６間に導入される。これにより、プラズマ発生室１０の内面に処理ガスが付着して成膜されることも防止され、また、プラズマ発生室１０を区画しているプロセスチューブ７の区画部分のスパッタの虞が減少する。この結果、プラズマ発生室１０でのプラズマの生成が安定する。生成されたプラズマジェット１４はウェハ２００の中心上を通過してウェハ２００を横断する勢いを持っており、プラズマジェット１４中の活性種
の密度も均一であるので、各ウェハ２００の表面は、面内活性種密度が均一な活性種によって面内均一に処理される。 As described above, when the pressure in the plasma generation chamber 10 is maintained higher than the pressure in the processing chamber 201, the generated plasma becomes a plasma jet 14 from each outlet 12 to each wafer 200 and the top plate 6 of the boat 217. To be introduced. As a result, it is possible to prevent the processing gas from adhering to the inner surface of the plasma generation chamber 10 to form a film, and to reduce the risk of sputtering in the section of the process tube 7 that partitions the plasma generation chamber 10. As a result, the generation of plasma in the plasma generation chamber 10 is stabilized. Since the generated plasma jet 14 has a momentum that passes over the center of the wafer 200 and crosses the wafer 200, and the density of active species in the plasma jet 14 is also uniform, the surface of each wafer 200 is a surface. The surface is uniformly processed by the active species having a uniform inner active species density.

なお、プラズマ生成ガスには、二種のガスの反応により成膜をする場合は、原料ガスを含むガスが用いられ、還元の場合には、還元ガスが用いられる。 Note that as the plasma generation gas, a gas containing a raw material gas is used when forming a film by reaction of two kinds of gases, and a reducing gas is used in the case of reduction.

図５は本発明の半導体装置の製造方法に係る成膜時のＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）シーケンスを示す。このＡＬＤシーケンスでは、次の（Ｉ）〜（ＩＶ）の工程を１サイクルとして繰り返し、所定膜厚の成膜を形成する。なお、このシーケンスでは、プラズマ生成ガスとして還元ガスを用いる。 FIG. 5 shows an ALD (Atomic Layer Deposition) sequence during film formation according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. In this ALD sequence, the following steps (I) to (IV) are repeated as one cycle to form a film having a predetermined film thickness. In this sequence, a reducing gas is used as the plasma generating gas.

（Ｉ）原料ガス暴露工程
この工程では、処理ガス導入ノズル２４から原料ガスを導入する前に、プラズマ生成ガスを導入するためのプラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａ〜１７ｄからプラズマ発生室１０に不活性ガスを導入して、処理室２０１からプラズマ発生室１０への原料ガスの侵入を防止する。これにより、原料ガスがプラズマ発生室１０に侵入し、プラズマ発生室１０の内面に成膜させることが防止する。前記回転機構によりボート２１７を回転させ、そして、ヒータ１６の加熱と前記真空ポンプ２４６の排気により、処理室２０１内を成膜に適した温度、圧力に保持しながら、処理ガス導入ノズル２４を原料ガス供給系に接続し、原料ガスを処理室２０１に導入する。このとき、処理ガス導入ノズル２４には、前記プラズマ発生室１０に設けたプラズマ生成用ガス導入ノズル１７と同様に、処理室２０１の上下間で圧力差をなくすようなノズルを用いることが好ましい。 (I) Source gas exposure step In this step, before introducing the source gas from the processing gas introduction nozzle 24, the plasma generation gas introduction nozzles 17a to 17d for introducing the plasma generation gas are inert to the plasma generation chamber 10. Gas is introduced to prevent the source gas from entering the plasma generation chamber 10 from the processing chamber 201. This prevents the source gas from entering the plasma generation chamber 10 and forming a film on the inner surface of the plasma generation chamber 10. The boat 217 is rotated by the rotating mechanism, and the processing gas introduction nozzle 24 is set as a raw material while maintaining the inside of the processing chamber 201 at a temperature and pressure suitable for film formation by heating the heater 16 and exhausting the vacuum pump 246. A source gas is introduced into the processing chamber 201 by connecting to a gas supply system. At this time, it is preferable to use a nozzle that eliminates the pressure difference between the upper and lower sides of the processing chamber 201, similar to the plasma generating gas introduction nozzle 17 provided in the plasma generation chamber 10.

このようにすると、一対の電極２２，２２による放電に悪影響を及ぼし、安定的な放電が妨げられてしまう導電性の膜がプロセスチューブ７の内面に形成されることがないので、一対の電極２２，２２の安定的な放電がなされ、プラズマが安定的に生成される。
原料ガスの導入後、所定時間に到達すると、処理室２０１に原料ガスが充満し、ウェハ２００の成膜面に原料ガスが定着する。
この段階で原料ガス暴露工程を終了し、次の排気工程に移る。 In this case, since the conductive film that adversely affects the discharge by the pair of electrodes 22 and 22 and prevents stable discharge is not formed on the inner surface of the process tube 7, the pair of electrodes 22 is not formed. , 22 is stably discharged, and plasma is stably generated.
When a predetermined time is reached after the introduction of the source gas, the source chamber is filled with the source gas, and the source gas is fixed on the film formation surface of the wafer 200.
At this stage, the source gas exposure process is completed, and the process proceeds to the next exhaust process.

（ＩＩ）排気工程
排気工程では、処理室２０１に残る不要なガスを排気するため、不活性ガスを導入する。不活性ガスの押し出しと、真空ポンプ２４６による吸出しによって、不要な原料ガスがパージされる。不活性ガスは、図示しない不活性ガス導入配管又は処理ガス導入ノズル２４と、プラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａ〜１７ｄを不活性ガス供給源とに接続することによって導入する。そして、圧力が０．１〜１０Ｐａに保持されると次のプラズマ処理工程に移る。
（ＩＩＩ）プラズマ処理工程
プラズマ生成工程では、ヒータ１６の加熱によって成膜温度を保持し、真空ポンプ２４６の排気によってプラズマ発生室及び処理室２０１の圧力を０．１〜１０Ｐａに保持しながら、成膜プラズマ生成ガス用のノズル１７ａ〜１７ｄをプラズマ生成用ガス供給源に接続する。プラズマ生成用ガスは、処理室２０１よりも高い圧力を持っており、また、プラズマ処理ガスは、プラズマ発生室１０内で膨張するので、処理室２０１の原料ガスは、中心壁１１ａの吹出口１２からプラズマ発生室１０に逆流することはない。 (II) Exhaust Process In the exhaust process, an inert gas is introduced to exhaust unnecessary gas remaining in the processing chamber 201. Unnecessary source gas is purged by pushing out the inert gas and sucking out by the vacuum pump 246. The inert gas is introduced by connecting an inert gas introduction pipe or processing gas introduction nozzle 24 (not shown) and plasma generation gas introduction nozzles 17a to 17d to an inert gas supply source. And if a pressure is hold | maintained at 0.1-10 Pa, it will move to the following plasma processing process.
(III) Plasma processing step In the plasma generation step, the film formation temperature is maintained by heating the heater 16, and the pressure in the plasma generation chamber and the processing chamber 201 is maintained at 0.1 to 10 Pa by exhausting the vacuum pump 246. The nozzles 17a to 17d for the film plasma generation gas are connected to a plasma generation gas supply source. The plasma generating gas has a pressure higher than that of the processing chamber 201, and the plasma processing gas expands in the plasma generating chamber 10, so that the source gas in the processing chamber 201 is blown out from the outlet 12 of the central wall 11a. Therefore, the plasma does not flow back to the plasma generation chamber 10.

（ＩＩＩ）プラズマ処理工程
圧力センサによってプラズマ発生室１０の圧力を検出し、プラズマ発生室１０の圧力がプラズマ生成用ガスの圧力によって所定圧力に到達するまでプラズマ生成用ガスの導入を継続する。このとき、ボート２１７は前記回転機構により回転させておき、ボート２１７に支持されたウェハ２００を回転させておく。
プラズマ発生室１０の圧力が所定圧力に安定すると、直ぐに、整合器１９を介して高周波電源１３を一対の電極２２，２２に接続しプラズマを発生させる。プラズマ発生室１０にプラズマが発生すると、各吹出口１２から各ウェハ２００，２００間にプラズマジェット１４が導入される。 (III) Plasma processing step The pressure in the plasma generation chamber 10 is detected by a pressure sensor, and the introduction of the plasma generation gas is continued until the pressure in the plasma generation chamber 10 reaches a predetermined pressure due to the pressure of the plasma generation gas. At this time, the boat 217 is rotated by the rotation mechanism, and the wafers 200 supported by the boat 217 are rotated.
As soon as the pressure in the plasma generation chamber 10 is stabilized at a predetermined pressure, the high-frequency power source 13 is connected to the pair of electrodes 22 and 22 via the matching unit 19 to generate plasma. When plasma is generated in the plasma generation chamber 10, a plasma jet 14 is introduced between each wafer 200, 200 from each outlet 12.

プラズマジェット１４中の活性種の密度は均一であり、ウェハ２００はボート２１７と一緒に回転しているので、プラズマジェット１４中の活性種がウェハ２００の表面を面内均一に処理する。
一例として、原料ガス暴露工程において、原料ガスとして四塩化チタンを導入し、各ウェハ２００の成膜面に四塩化チタンを成膜した後、このプラズマ生成工程でプラズマ生成ガスとしてＨ_２ガスを導入した場合は、活性化したＨにより、四塩化チタンが還元され、ウェハ２００の表面にチタン膜が形成される。 Since the density of the active species in the plasma jet 14 is uniform and the wafer 200 rotates together with the boat 217, the active species in the plasma jet 14 treat the surface of the wafer 200 uniformly in the surface.
As an example, in the source gas exposure step, titanium tetrachloride is introduced as a source gas, and after forming titanium tetrachloride on the film formation surface of each wafer 200, H ₂ gas is introduced as a plasma generation gas in this plasma generation step. In this case, titanium tetrachloride is reduced by the activated H, and a titanium film is formed on the surface of the wafer 200.

（ＩＶ）排気工程
この工程では、一定時間、プラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａ〜１７ｄからプラズマ生成用ガスをプラズマ発生室１０に導入する。続いて、プラズマ生成用ガス導入ノズル１７ａ〜１７ｄを不活性ガス供給源に接続してプラズマ発生室１０に不活性ガスを導入し、不活性ガスの押し出しと、真空ポンプ２４６の吸い込みによってプラズマ発生室１０内及び処理室２０１内内の雰囲気をパージする。 (IV) Exhaust Process In this process, the plasma generation gas is introduced into the plasma generation chamber 10 from the plasma generation gas introduction nozzles 17a to 17d for a certain time. Subsequently, the plasma generation gas introduction nozzles 17 a to 17 d are connected to an inert gas supply source to introduce the inert gas into the plasma generation chamber 10, and the plasma generation chamber is extracted by pushing out the inert gas and sucking in the vacuum pump 246. 10 and the atmosphere in the processing chamber 201 are purged.

（Ｉ）〜（ＩＶ）の工程を１サイクルとして繰り返し、所定膜厚の成膜を形成すると、ＡＬＤシーケンスが終了する。
反応プロセスとしては、例えば、前記したように、四塩化チタンと水素ガスのプロセスが挙げられるが、本発明はこのようなプラズマＡＬＤに限らず、プラズマを利用した水素活性種によるウェハ２００上の自然酸化膜の除去等にも適用できる。 When the steps (I) to (IV) are repeated as one cycle to form a film having a predetermined thickness, the ALD sequence is completed.
As the reaction process, for example, as described above, a process of titanium tetrachloride and hydrogen gas can be mentioned. However, the present invention is not limited to such a plasma ALD, and the natural process on the wafer 200 by hydrogen active species using plasma is not limited. It can also be applied to removal of an oxide film.

本発明の一実施の形態に係り、半導体製造として用いられる装置の斜透視図である。1 is an oblique perspective view of an apparatus used as a semiconductor manufacture according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係り、半導体製造として用いられる装置の側面透視図である。1 is a side perspective view of an apparatus used as a semiconductor manufacture according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係り、半導体製造として用いられる装置の処理炉の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the processing furnace of the apparatus which concerns on one embodiment of this invention and is used as semiconductor manufacture. 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 本発明の半導体製造装置に係る成膜時のＡＬＤシーケンス図である。It is an ALD sequence diagram at the time of film formation according to the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention. 従来の半導体製造装置としてのバッチ式縦型プラズマ処理装置を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows the batch type vertical plasma processing apparatus as a conventional semiconductor manufacturing apparatus. バッチ式縦型プラズマ処理装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a batch type vertical plasma processing apparatus. 図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。It is the VIII-VIII sectional view taken on the line of FIG.

Explanation of symbols

３ａ回転軸
７プロセスチューブ
８保護管
１０プラズマ発生室
１１隔壁
１２吹出口
１３高周波電源
１４プラズマジェット
１７プラズマ生成用ガス導入ノズル
１７ａプラズマ生成用ガス導入ノズル
１７ａノズル
１７ｂプラズマ生成用ガス導入ノズル
１７ｄプラズマ生成用ガス導入ノズル
１７ｐ吹出口
１８シールド
２２電極
２４プラズマ生成用ガス導入ノズル
２４処理ガス導入ノズル
３２ガス排気管
１２９シールキャップ
２０１処理室
２０２処理炉
２１７ボート（基板保持具）
２３６圧力制御部
２３７駆動制御部
２３８温度制御部
２４０コントローラ
２４２ＡＰＣバルブ
２４６真空ポンプ 3a Rotating shaft 7 Process tube 8 Protective tube 10 Plasma generation chamber 11 Bulkhead 12 Air outlet 13 High frequency power source 14 Plasma jet 17 Plasma generation gas introduction nozzle 17a Plasma generation gas introduction nozzle 17a nozzle 17b Plasma generation gas introduction nozzle 17d Plasma generation Gas introduction nozzle 17p outlet 18 shield 22 electrode 24 gas introduction nozzle for plasma generation 24 process gas introduction nozzle 32 gas exhaust pipe 129 seal cap 201 process chamber 202 process furnace 217 boat (substrate holder)
236 Pressure controller 237 Drive controller 238 Temperature controller 240 Controller 242 APC valve 246 Vacuum pump

Claims

A processing vessel configured to be evacuated;
A substrate holder for holding the plurality of substrates inserted into the processing container in multiple stages;
A processing gas supply device for supplying a processing gas into the processing container;
A plasma generation chamber communicating with the processing vessel through a plurality of outlets;
A plasma generation gas supply device for supplying a plasma generation gas into the processing vessel;
A plasma generator for converting the plasma generation gas into plasma by supplying a high-frequency current to a pair of electrodes provided outside the plasma generation chamber in proximity to the plasma generation chamber;
A rotating device for rotating the substrate holder in the processing container;
A reduced pressure exhaust device for reducing the pressure inside the processing vessel and the plasma generation chamber by exhausting,
A semiconductor manufacturing apparatus that performs plasma processing on each substrate by generating plasma in the plasma generation chamber while rotating the substrate holder by the rotating device and introducing the plasma between the substrates from the plurality of air outlets. There,
The vacuum exhaust device is configured to depressurize the processing vessel to 0.1 to 10 Pa during plasma processing;
After the pressure is reduced during the plasma processing, the plasma generation gas supply device introduces a plasma generation gas having a pressure higher than that in the processing vessel into the plasma generation chamber so that the pressure in the plasma generation chamber is higher than the pressure in the processing vessel. Configured to
Further, the plasma generator is configured to generate plasma in the plasma generation chamber after the plasma generation gas is introduced.
Semiconductor manufacturing equipment.