JP2009027011A - Substrate treatment device - Google Patents

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Hironobu Miya
博信 宮
Kanekazu Mizuno
謙和 水野
Kazuyuki Okuda
和幸 奥田
Takahiro Maeda
孝浩 前田
Ketsu O
杰 王
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the residue of an etching element which causes reduction of film thickness. <P>SOLUTION: The substrate treatment device is provided with a treatment chamber 201 for treating a wafer 200, an etching gas supply means, such as, a gas supply pipe 232b for supplying F<SB>2</SB>-etching gas to the treatment chamber 201, a hydrogen radical supply means for supplying hydrogen radicals to the treatment chamber 201, and a controller 280 for controlling the etching gas supply means and the hydrogen radial supply means. The controller 280 makes the etching gas supply means supply the F<SB>2</SB>-etching gas to the treatment chamber 201 and then makes the hydrogen radical supply means supply hydrogen radicals to the treatment chamber 201. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は基板処理装置に関し、特にエッチングガスによるクリーニング後の基板の処理を円滑に行うのに有用な技術に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly to a technique useful for smoothly processing a substrate after cleaning with an etching gas.

近年、半導体DRAMの高密度化、多層配線化に伴い、低温での成膜が要求され、更に、表面の平坦性、凹部埋込み性、ステップカバレッジ性に優れかつ異物の少ない成膜方法や装置運用が求められている。異物の制御に関しては、従来は反応管を取り外してウエットエッチング(液浸洗浄)することが行われていたが、最近では反応管を取り外すことなく、ガスクリーニングにより反応管の内壁に付着した膜を除去する方法が一般的に行われるようになっている。   In recent years, with high density and multi-layer wiring of semiconductor DRAM, film formation at low temperature is required, and furthermore, film formation method and apparatus operation with excellent surface flatness, recessed portion embedding property, step coverage property and less foreign matter. Is required. Concerning the control of foreign matter, conventionally, the reaction tube has been removed and wet etching (immersion cleaning) has been performed, but recently, the film attached to the inner wall of the reaction tube by gas cleaning has been removed without removing the reaction tube. The removal method is generally performed.

ガスクリーニングの方法としては、プラズマによりエッチングガスを励起させる方法と熱によりエッチングガスを励起させる方法とがある。プラズマによるエッチングはプラズマ密度の均一性、バイアス電圧制御の観点から枚葉装置で用いられることが多い。他方、熱によるエッチングは縦型装置で用いられることが多い。反応管の内壁やボート等の冶具からの膜の剥離を抑えるため、エッチング処理は一定の厚さの膜を形成するごとに実施される。   Gas cleaning methods include a method of exciting an etching gas with plasma and a method of exciting an etching gas with heat. Etching by plasma is often used in a single wafer apparatus from the viewpoint of uniformity of plasma density and bias voltage control. On the other hand, etching by heat is often used in a vertical apparatus. In order to suppress peeling of the film from the inner wall of the reaction tube or a jig such as a boat, the etching process is performed every time a film having a certain thickness is formed.

加熱によるエッチング処理を行う場合、エッチング処理後に成膜した膜の膜厚が目標膜厚(エッチング前膜厚)に対して減少することがある。一例として、図1に、ジクロロシラン(DCS:Dichlorosilane)とアンモニア(NH)とを混合して形成するSi成膜においてFガスによるクリーニング後の膜厚の推移を示した。Siの膜厚は、Fガスによるクリーニング直後は目標膜厚に対しておおよそ3%程度低下するのがわかる。図1の評価からSi膜の膜厚を回復させるには、Si膜を300nm以上形成させる必要がある。 When performing the etching process by heating, the film thickness of the film formed after the etching process may decrease with respect to the target film thickness (film thickness before etching). As an example, FIG. 1 shows the transition of film thickness after cleaning with F 2 gas in a Si 3 N 4 film formed by mixing dichlorosilane (DCS) and ammonia (NH 3 ). It can be seen that the film thickness of Si 3 N 4 decreases by about 3% with respect to the target film thickness immediately after cleaning with F 2 gas. In order to recover the film thickness of the Si 3 N 4 film from the evaluation of FIG. 1, it is necessary to form the Si 3 N 4 film with a thickness of 300 nm or more.

この膜厚の低下量は、Fガスの供給時間や供給圧力により変わり、時間が長いほど又は圧力が高いほど大きくなることが知られている。この膜厚の減少を防ぐための方法として従来から用いられてきた手法は、上記で述べたように「プリデポ」と呼ばれるSi膜を形成する方法である。しかし、Si膜の膜厚を回復させるために数回のプリデポを行うと、時間ロスが生じ、また次のFガスによるエッチングを行うまでの実質的なSi膜の成膜回数が減るという問題があった。 It is known that the amount of decrease in the film thickness varies depending on the supply time and supply pressure of the F 2 gas, and increases as the time increases or the pressure increases. A method conventionally used as a method for preventing the decrease in the film thickness is a method of forming a Si 3 N 4 film called “predeposition” as described above. However, if predeposition is performed several times in order to recover the film thickness of the Si 3 N 4 film, time loss occurs, and the substantial formation of the Si 3 N 4 film until the next etching with F 2 gas is performed. There was a problem that the number of membranes was reduced.

したがって、本発明の主な目的は、膜厚低下の原因となるエッチング元素の残留を低減させることができる基板処理装置を提供することにある。   Therefore, a main object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of reducing the remaining etching elements that cause a decrease in film thickness.

本発明によれば、
基板を処理する処理室と、
フッ素系エッチングガス、塩素系エッチングガス又は前記フッ素系エッチングガスと前記塩素系エッチングガスとを組み合わせた混合エッチングガスのいずれかのエッチングガスを前記処理室に供給するエッチングガス供給手段と、
水素ラジカルを前記処理室に供給する水素ラジカル供給手段と、
前記エッチングガス供給手段及び前記水素ラジカル供給手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記エッチングガス供給手段に前記エッチングガスを前記処理室に供給させ、その後前記水素ラジカル供給手段に前記水素ラジカルを前記処理室に供給させ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;
An etching gas supply means for supplying an etching gas of any one of a fluorine-based etching gas, a chlorine-based etching gas, or a mixed etching gas in which the fluorine-based etching gas and the chlorine-based etching gas are combined;
Hydrogen radical supply means for supplying hydrogen radicals to the processing chamber;
Control means for controlling the etching gas supply means and the hydrogen radical supply means;
With
There is provided a substrate processing apparatus, wherein the control unit causes the etching gas supply unit to supply the etching gas to the processing chamber, and then causes the hydrogen radical supply unit to supply the hydrogen radical to the processing chamber. The

本発明によれば、水素ラジカル供給手段を備えており、制御手段がエッチングガスを処理室に供給させた後に水素ラジカルを処理室に供給させるから、処理室内に残留したエッチングガス由来のフッ素や塩素が水素ラジカルと反応してフッ化水素又は塩化水素となり、排気可能となる。そのため、膜厚低下の原因となるエッチング元素であるフッ素や塩素が処理室内に残留するのを抑制することができ、エッチング元素の処理室内への残留を低減させることができる。   According to the present invention, since the hydrogen radical supply means is provided, and the control means supplies the etching radical to the processing chamber and then supplies the hydrogen radical to the processing chamber, fluorine or chlorine derived from the etching gas remaining in the processing chamber. Reacts with hydrogen radicals to form hydrogen fluoride or hydrogen chloride, which can be exhausted. Therefore, it is possible to suppress the etching elements that cause the film thickness from being reduced, such as fluorine and chlorine, which remain in the processing chamber, and to reduce the remaining etching elements in the processing chamber.

次に、図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を説明する。   Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[エッチング原理]
まず始めに、エッチング後の膜厚が低下する原因について考えてみる。
一例として、CVD(Chemical Vapour Deposition)法によりSi膜が形成された処理室内にFを供給した場合を想定すると、その反応は次のようになると考えられる。
[Etching principle]
First, let us consider the reason why the film thickness after etching decreases.
As an example, assuming that F 2 is supplied into a processing chamber in which a Si 3 N 4 film is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, the reaction is considered as follows.

(i)FによるSiのエッチング
Si+6F→3SiF+2N … (1)
(ii)F原子の石英管(反応管)への吸着
(iii)Si成膜
3SiHCl+4NH→Si+6HCl+6H … (2)
(I) etching the Si 3 N 4 according to the F 2 Si 3 N 4 + 6F 2 → 3SiF 4 + 2N 2 ... (1)
(Ii) Adsorption of F atoms on quartz tube (reaction tube) (iii) Si 3 N 4 film formation 3SiH 2 Cl 2 + 4NH 3 → Si 3 N 4 + 6HCl + 6H 2 (2)

(iv)F原子(ラジカル)の処理室内への脱離
(v)Si成膜中において気相中でDCSとF原子の反応
SiHCl+4F→SiF+2HCl … (3)
(vi)Si膜のF原子によるエッチング
Si+12F→3SiF+2N … (4)
(Iv) Desorption of F atoms (radicals) into the processing chamber (v) Reaction of DCS and F atoms in the gas phase during Si 3 N 4 film formation SiH 2 Cl 2 + 4F * → SiF 4 + 2HCl (3)
(Vi) Etching of Si 3 N 4 film with F atoms Si 3 N 4 + 12F * → 3SiF 4 + 2N 2 (4)

ここで(i),(ii)の工程はFによるエッチングとF原子の吸着を表している。F原子は石英管(反応管)の内壁のみならず、炉口付近の断熱板やシールキャップ部分など比較的低温の部分にも吸着する。 Here, steps (i) and (ii) represent etching by F 2 and adsorption of F atoms. F atoms are adsorbed not only on the inner wall of the quartz tube (reaction tube) but also on relatively low-temperature parts such as a heat insulating plate and a seal cap part near the furnace port.

(iv),(v),(vi)工程がSi成膜時における膜厚低下の原因となるステップである。(i),(ii)で反応管に吸着したF原子は処理室内を加熱、真空に排気すると、気相中に脱離して工程(v)で示すように原料ガスとしてのSiHCl(又は中間生成物)と反応し、原料ガスの濃度を実質的に下げる要因となる。また、工程(vi)で示したように成膜されたSi膜に脱離したF原子が吸着反応してエッチングが進むことが考えられ、Si膜の膜厚低下の原因となっている。これらの原因検討からその対策を考えてみると、吸着、脱離するF原子を低減させればよいと考えられる。 Steps (iv), (v), and (vi) are steps that cause a reduction in film thickness during the Si 3 N 4 film formation. The F atoms adsorbed in the reaction tube in (i) and (ii) are desorbed into the gas phase when the processing chamber is heated and evacuated to vacuum, and as shown in step (v), SiH 2 Cl 2 ( Or an intermediate product), which is a factor for substantially reducing the concentration of the raw material gas. Further, as shown in the step (vi), it is considered that the F atoms desorbed on the formed Si 3 N 4 film undergo an adsorption reaction and the etching proceeds, which causes a decrease in the thickness of the Si 3 N 4 film. It has become. Considering the countermeasures from the examination of these causes, it is considered that the F atoms adsorbed and desorbed should be reduced.

そこで、本発明の好ましい実施例では、Fガスを用いたエッチングにより石英管(反応管)や金属部材の表面等に吸着したF原子を効率的に除去する方法を提案する。F原子の除去方法として、例えば次の3つを提案することができる。 Therefore, a preferred embodiment of the present invention proposes a method for efficiently removing F atoms adsorbed on the surface of a quartz tube (reaction tube) or a metal member by etching using F 2 gas. For example, the following three methods can be proposed as a method for removing F atoms.

第1の方法は、処理室内にHOを供給する方法である。加熱励起された水分子(HO)は開烈してHOとHを生じる。
O→HO+H … (5)
活性な水素ラジカル(H)は気相中に脱離したF原子と反応してHFを形成して排気される。
+F→HF … (6)
The first method is a method of supplying H 2 O into the processing chamber. Heat-excited water molecules (H 2 O) are opened to generate HO * and H * .
H 2 O → HO * + H * (5)
Active hydrogen radicals (H * ) react with F atoms desorbed in the gas phase to form HF and are exhausted.
H * + F * → HF (6)

第2の方法は、水素又は水素化合物(NHなど)のプラズマ励起により生じた水素ラジカルを用いる方法である。
水素プラズマを用いる場合は、
→H+H … (7)
NHプラズマを用いる場合は、
NH→NH +H … (8)
活性な水素ラジカル(H)は式(6)で示される反応によりF原子と反応してHFを形成して排気される。
The second method uses hydrogen radicals generated by plasma excitation of hydrogen or a hydrogen compound (such as NH 3 ).
When using hydrogen plasma,
H 2 → H * + H * (7)
When using NH 3 plasma,
NH 3 → NH 2 * + H * (8)
Active hydrogen radicals (H * ) react with F atoms by the reaction shown by the formula (6) to form HF and are exhausted.

第3の方法は、NHの熱分解を用いる方法である。
NHは加熱されて式(8)で示すように水素ラジカル(H)を生成する。生成された活性なHは式(6)で示されるようにF原子と反応してHFを形成して排気される。
The third method is a method using thermal decomposition of NH 3 .
NH 3 is heated to generate hydrogen radicals (H * ) as shown in Formula (8). The generated active H * reacts with F atoms to form HF and is exhausted as shown in the formula (6).

図2は、Fエッチングを行った後にSi膜を形成する場合の各バッチごとの膜厚と膜厚低減率をプロットしたものである。
Si膜の膜厚は、3バッチのプリデポを行うことにより、エッチング前の膜厚に回復する。Run1では3%の減少率であったが、Run2,Run3では1.4%,0.9%と成膜を重ねるごとに低減率は減少して、Run4でエッチング前の膜厚となる。これはSi成膜中に発生する水素ラジカルが式(6)の反応により処理室内に吸着、脱離するFを消費、低減させたと考えられる。
FIG. 2 is a plot of the film thickness and the film thickness reduction rate for each batch in the case where the Si 3 N 4 film is formed after the F 2 etching.
The film thickness of the Si 3 N 4 film is restored to the film thickness before etching by performing three batches of predeposition. In Run 1, the reduction rate was 3%, but in Run 2 and Run 3, 1.4% and 0.9%, the reduction rate decreased with each film formation, and in Run 4, the film thickness before etching was obtained. This is considered to be because the hydrogen radicals generated during the Si 3 N 4 film formation consumed and reduced F * adsorbed and desorbed in the processing chamber by the reaction of formula (6).

図3は、第2の方法であるNHプラズマ処理を行った場合のSi膜の膜厚推移を示したものである。
エッチングを行った後にも係わらず、NHプラズマ処理を行うことによりFの影響を排除できており、Si膜の膜厚は低下することなく一定の値を示している。
FIG. 3 shows the film thickness transition of the Si 3 N 4 film when the NH 3 plasma treatment which is the second method is performed.
Even after the F 2 etching is performed, the influence of F * can be eliminated by performing the NH 3 plasma treatment, and the film thickness of the Si 3 N 4 film shows a constant value without decreasing.

次に、処理室への水素ラジカル供給工程について説明する。   Next, the hydrogen radical supply process to a process chamber is demonstrated.

まず、従来より行われているプリデポを用いる方法の工程を図4に示す。
プリデポはSi膜の成膜と同等の成膜条件で行われる。Fの影響を排除するためには200〜300nmの膜厚のSi膜を形成することが必要である。これは連続で成膜してもよいし、分割で成膜してもよい。
First, FIG. 4 shows steps of a conventional method using a predepot.
The pre-deposition is performed under the same film forming conditions as those for forming the Si 3 N 4 film. In order to eliminate the influence of F, it is necessary to form a Si 3 N 4 film having a thickness of 200 to 300 nm. This may be formed continuously or may be divided.

これに対し、吸着したF低減のための上記第1の方法は、Fエッチングした後にHO処理を行う方法である。図5にHO処理工程を示した。HOはバブラーあるいはPt触媒によるHO供給装置を用いて行う。 On the other hand, the first method for reducing the adsorbed F is a method of performing H 2 O treatment after F 2 etching. FIG. 5 shows the H 2 O treatment process. H 2 O is performed using a H 2 O supply device using a bubbler or a Pt catalyst.

F低減のための上記第2の方法は、Hプラズマ又はNHプラズマによる前処理である。図6にHプラズマ又はNHプラズマによる前処理工程を示した。プラズマ処理では通常13.56MHzの高周波でH又はNHが励起され、一定時間プラズマ処理した後に処理室内はNによりパージされる。 The second method for reducing F is a pretreatment with H 2 plasma or NH 3 plasma. FIG. 6 shows a pretreatment process using H 2 plasma or NH 3 plasma. In the plasma processing, H 2 or NH 3 is normally excited at a high frequency of 13.56 MHz, and the processing chamber is purged with N 2 after the plasma processing for a certain time.

F低減のための上記第3の方法は、加熱励起によるNH前処理である。図7にNHの熱分解による前処理工程を示した。NHの熱分解処理は、プラズマ処理に比べるとNHの励起される割合は小さいものの同等の効果が得られる。 The third method for reducing F is NH 3 pretreatment by heat excitation. FIG. 7 shows a pretreatment process by thermal decomposition of NH 3 . Pyrolysis process of the NH 3 is the same effect of what proportion of excited is small NH 3 compared to the plasma treatment is obtained.

次に、上記[エッチング原理]で説明した事項を踏まえて、本発明の好ましい実施例に係る基板処理装置やF原子の除去方法についてより詳細に説明する。以下の説明では、実施例1において上記第1の方法(図5参照)を実施するための構成やその方法を例示し、実施例2において上記第2の方法(図6参照)を実施するための構成やその方法を例示し、実施例3において上記第3の方法(図7参照)を実施するための構成やその方法を例示している。   Next, the substrate processing apparatus and the F atom removal method according to a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail based on the matters described in [Etching Principle] above. In the following description, the configuration and method for carrying out the first method (see FIG. 5) in Example 1 will be exemplified, and in order to carry out the second method (see FIG. 6) in Example 2. The configuration and the method thereof are illustrated, and the configuration and the method for implementing the third method (see FIG. 7) in Example 3 are illustrated.

[装置構成]
始めに、図8,図9を参照しながら、本発明の好ましい実施例に係る基板処理装置について説明する。
[Device configuration]
First, a substrate processing apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図8,図9に示す通り、半導体デバイス製造装置101では、シリコン等の材料から構成されるウエハ200を収納したウエハキャリアとしてのカセット110が使用される。半導体デバイス製造装置101は筐体111を備えている。筐体111の正面壁111aの下方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が開設されている。正面メンテナンス口103には開閉自在な正面メンテナンス扉104が建て付けられている。   As shown in FIGS. 8 and 9, the semiconductor device manufacturing apparatus 101 uses a cassette 110 as a wafer carrier containing a wafer 200 made of a material such as silicon. The semiconductor device manufacturing apparatus 101 includes a housing 111. Below the front wall 111a of the housing 111, a front maintenance port 103 is provided as an opening provided so as to allow maintenance. A front maintenance door 104 that can be opened and closed is built in the front maintenance port 103.

メンテナンス扉104には、カセット搬入搬出口112が筐体111内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口112はフロントシャッタ113によって開閉されるようになっている。   A cassette loading / unloading port 112 is opened in the maintenance door 104 so as to communicate between the inside and outside of the casing 111, and the cassette loading / unloading port 112 is opened and closed by a front shutter 113.

カセット搬入搬出口112の筐体111内側にはカセットステージ114が設置されている。カセット110は、工場内搬送装置(図示略)によって、カセットステージ114上に搬入されたり、カセットステージ114上から搬出されたりされるようになっている。   A cassette stage 114 is installed inside the casing 111 of the cassette loading / unloading port 112. The cassette 110 is carried into the cassette stage 114 or carried out from the cassette stage 114 by an in-factory transfer device (not shown).

カセットステージ114は、工場内搬送装置によって、カセット110内でウエハ200が垂直姿勢を保持し、カセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ114は、カセット110を筐体111後方に右回り縦方向90°回転し、カセット110内のウエハ200が水平姿勢となり、カセット110のウエハ出し入れ口が筐体111後方を向くように動作可能となるよう構成されている。   The cassette stage 114 is placed by the in-factory transfer device so that the wafer 200 maintains a vertical posture in the cassette 110 and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward. The cassette stage 114 can operate so that the cassette 110 rotates 90 degrees clockwise and rearwardly in the rear of the casing 111, the wafer 200 in the cassette 110 is in a horizontal position, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces the rear of the casing 111. It is comprised so that.

筐体111内の前後方向の略中央下部には、カセット棚105が設置されている。カセット棚105は複数段複数列にわたり複数個のカセット110を保管するように構成されている。カセット棚105にはウエハ移載機構125の搬送対象となるカセット110が収納される移載棚123が設けられている。また、カセットステージ114の上方には予備カセット棚107が設置されており、予備のカセット110を保管するように構成されている。   A cassette shelf 105 is installed at a substantially lower center in the front-rear direction in the casing 111. The cassette shelf 105 is configured to store a plurality of cassettes 110 across a plurality of stages and a plurality of rows. The cassette shelf 105 is provided with a transfer shelf 123 in which the cassette 110 to be transferred by the wafer transfer mechanism 125 is stored. A spare cassette shelf 107 is installed above the cassette stage 114 and is configured to store the spare cassette 110.

カセットステージ114とカセット棚105との間にはカセット搬送装置118が設置されている。カセット搬送装置118は、カセット110を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ118aと、搬送機構としてのカセット搬送機構118bとで構成されている。カセット搬送装置118は、カセットエレベータ118aとカセット搬送機構118bとの連続動作により、カセット110をカセットステージ114とカセット棚105と予備カセット棚107との間で搬送するようになっている。   A cassette carrying device 118 is installed between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105. The cassette carrying device 118 includes a cassette elevator 118a that can move up and down while holding the cassette 110, and a cassette carrying mechanism 118b as a carrying mechanism. The cassette carrying device 118 carries the cassette 110 among the cassette stage 114, the cassette shelf 105, and the spare cassette shelf 107 by continuous operation of the cassette elevator 118a and the cassette carrying mechanism 118b.

カセット棚105の後方にはウエハ移載機構125が設置されている。ウエハ移載機構125は、ウエハ200を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置125aと、ウエハ移載装置125aを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ125bとで構成されている。ウエハ移載装置エレベータ125bは耐圧筐体111の右側端部に設置されている。ウエハ移載機構125は、ウエハ移載装置125aとウエハ移載装置エレベータ125bとの連続動作により、ウエハ移載装置125aのツイーザ125cでウエハ200をピックアップしてそのウエハ200をボート217に装填(チャージング)したり、ボート217から脱装(ディスチャージング)したりするように構成されている。   A wafer transfer mechanism 125 is installed behind the cassette shelf 105. The wafer transfer mechanism 125 includes a wafer transfer device 125a that can rotate or linearly move the wafer 200 in the horizontal direction, and a wafer transfer device elevator 125b that moves the wafer transfer device 125a up and down. Wafer transfer device elevator 125 b is installed at the right end of pressure-resistant housing 111. The wafer transfer mechanism 125 picks up the wafer 200 by the tweezer 125c of the wafer transfer device 125a and loads (charges) the wafer 200 into the boat 217 by continuous operation of the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b. Or the boat 217 is detached (discharged).

図8,図9に示す通り、筐体111の後部上方には処理炉202が設けられている。処理炉202の下端部は炉口シャッタ147により開閉されるように構成されている。   As shown in FIGS. 8 and 9, a processing furnace 202 is provided above the rear portion of the casing 111. The lower end portion of the processing furnace 202 is configured to be opened and closed by a furnace port shutter 147.

処理炉202の下方にはボート217を処理炉202に昇降させるためのボートエレベータ115が設置されている。ボートエレベータ115には連結具としてのアーム128が連結されており、アーム128には蓋体としてのシールキャップ219が水平に据え付けられている。シールキャップ219はボート217を垂直に支持するもので、処理炉202の下端部を閉塞可能なように構成されている。   Below the processing furnace 202, a boat elevator 115 for raising and lowering the boat 217 to the processing furnace 202 is installed. An arm 128 as a connecting tool is connected to the boat elevator 115, and a seal cap 219 as a lid is horizontally installed on the arm 128. The seal cap 219 supports the boat 217 vertically, and is configured so that the lower end portion of the processing furnace 202 can be closed.

ボート217は複数の保持部材を備えており、複数枚(例えば50〜150枚程度)のウエハ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。   The boat 217 includes a plurality of holding members, and is configured to hold a plurality of (for example, about 50 to 150) wafers 200 horizontally with the centers thereof aligned in the vertical direction. Yes.

図8,図9に示す通り、カセット棚105の上方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するクリーンユニット134aが設置されている。クリーンユニット134aは、供給ファン及び防塵フィルタで構成されており、クリーンエアを筐体111の内部に流通させるように構成されている。   As shown in FIGS. 8 and 9, a clean unit 134 a for supplying clean air that is a cleaned atmosphere is installed above the cassette shelf 105. The clean unit 134 a includes a supply fan and a dustproof filter, and is configured to distribute clean air inside the casing 111.

ウエハ移載装置エレベータ125b及びボートエレベータ115側と反対側である筐体111の左側端部にも、クリーンエアを供給するクリーンユニット(図示略)が設置されている。当該クリーンユニットもクリーンユニット134aと同様に供給ファン及び防塵フィルタで構成されている。当該クリーンユニットから供給されたクリーンエアはウエハ移載装置125a、ボート217等の近傍を流通し、その後に筐体111の外部に排気されるようになっている。   A clean unit (not shown) for supplying clean air is also installed at the left end of the casing 111 on the opposite side of the wafer transfer device elevator 125b and the boat elevator 115 side. The clean unit is also composed of a supply fan and a dustproof filter, like the clean unit 134a. Clean air supplied from the clean unit circulates in the vicinity of the wafer transfer device 125a, the boat 217, and the like, and is then exhausted to the outside of the casing 111.

次に、半導体デバイス製造装置101の動作について説明する。   Next, the operation of the semiconductor device manufacturing apparatus 101 will be described.

図8,図9に示す通り、カセット110がカセットステージ114に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口112がフロントシャッタ113によって開放される。その後、カセット110はカセット搬入搬出口112からカセットステージ114上に搬入される。このとき、カセット110内のウエハ200は垂直姿勢に保持され、カセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。   As shown in FIGS. 8 and 9, the cassette loading / unloading port 112 is opened by the front shutter 113 before the cassette 110 is supplied to the cassette stage 114. Thereafter, the cassette 110 is loaded onto the cassette stage 114 from the cassette loading / unloading port 112. At this time, the wafer 200 in the cassette 110 is held in a vertical posture, and is placed so that the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward.

その後、カセット110は、カセットステージ114によって、カセット110内のウエハ200が水平姿勢となり、カセット110のウエハ出し入れ口が筐体111の後方を向くように、右周り縦方向90°回転させられる。   Thereafter, the cassette 110 is rotated 90 ° clockwise by the cassette stage 114 so that the wafer 200 in the cassette 110 is in a horizontal posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces the rear of the casing 111.

次に、カセット110は、カセット棚105ないし予備カセット棚107の指定された棚位置へカセット搬送装置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、カセット棚105ないし予備カセット棚107からカセット搬送装置118によって移載棚123に移載されるか、もしくは直接移載棚123に搬送される。   Next, the cassette 110 is automatically transported and delivered by the cassette transport device 118 to the designated shelf position of the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf 107, temporarily stored, and then stored in the cassette shelf 105 or the spare shelf. It is transferred from the cassette shelf 107 to the transfer shelf 123 by the cassette transfer device 118 or directly transferred to the transfer shelf 123.

カセット110が移載棚123に移載されると、ウエハ200はカセット110からウエハ移載装置125aのツイーザ125cによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、移載室124の後方にあるボート217に装填(チャージング)される。ボート217にウエハ200を受け渡したウエハ移載装置125aはカセット110に戻り、次のウエハ200をボート217に装填する。   When the cassette 110 is transferred to the transfer shelf 123, the wafers 200 are picked up from the cassette 110 through the wafer loading / unloading port by the tweezer 125c of the wafer transfer device 125a, and loaded (charged) into the boat 217 at the rear of the transfer chamber 124. ) The wafer transfer device 125 a that has delivered the wafer 200 to the boat 217 returns to the cassette 110 and loads the next wafer 200 into the boat 217.

予め指定された枚数のウエハ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、ウエハ200群を保持したボート217は、シールキャップ219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)される。   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 219 is lifted by the boat elevator 115.

ローディング後は、処理炉202にてウエハ200に任意の処理(後述参照)が実施される。処理後は、上記と逆の手順で、カセット110及びウエハ200が筐体111の外部に搬出される。   After loading, arbitrary processing (see later) is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202. After the processing, the cassette 110 and the wafer 200 are carried out of the casing 111 in the reverse procedure.

[処理炉構成]
図10,図11を参照しながら、前述した基板処理装置に使用される処理炉202について説明する。本実施例では、特にSi膜のFエッチングを例として説明する。
[Processing furnace configuration]
The processing furnace 202 used in the substrate processing apparatus described above will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a description will be given of F 2 etching of a Si 3 N 4 film as an example.

本実施例に係る処理炉にはDCS,NH,HO,Fの各ガスが導入され、特に成膜時には処理ガスとしてDCS,NHが導入され、エッチング時にはFが導入される。そして、エッチング後の処理としてHOの処理が行われる。 Each gas of DCS, NH 3 , H 2 O, and F 2 is introduced into the processing furnace according to the present embodiment. In particular, DCS and NH 3 are introduced as processing gases during film formation, and F 2 is introduced during etching. . Then, a H 2 O process is performed as a process after the etching.

図10に示す通り、処理炉202には加熱装置であるヒータ207が設けられている。ヒータ207の内側には、基板の一例であるウエハ200を収容可能な反応管204が設けられている。反応管204は石英で構成されている。反応管204の下方には、例えばステンレス等よりなるマニホールド203が設けられている。反応管204の下部およびマニホールド203の上部には、それぞれ環状のフランジが形成されている。   As shown in FIG. 10, the processing furnace 202 is provided with a heater 207 which is a heating device. Inside the heater 207, a reaction tube 204 capable of accommodating a wafer 200, which is an example of a substrate, is provided. The reaction tube 204 is made of quartz. A manifold 203 made of, for example, stainless steel is provided below the reaction tube 204. Annular flanges are formed on the lower part of the reaction tube 204 and the upper part of the manifold 203, respectively.

反応管204とマニホールド203との各フランジ間にはOリング220が設けられており、反応管204とマニホールド203との間が気密にシールされている。マニホールド203の下部は、Oリング220を介して蓋体であるシールキャップ219により気密に閉塞されている。処理炉202では、少なくとも、反応管204、マニホールド203及びシールキャップ219によりウエハ200を処理する処理室201が形成されている。   An O-ring 220 is provided between the flanges of the reaction tube 204 and the manifold 203 so that the space between the reaction tube 204 and the manifold 203 is hermetically sealed. A lower portion of the manifold 203 is airtightly closed by a seal cap 219 that is a lid through an O-ring 220. In the processing furnace 202, a processing chamber 201 for processing the wafer 200 is formed by at least the reaction tube 204, the manifold 203, and the seal cap 219.

シールキャップ219には、ボート支持台208を介して基板保持部材であるボート217が立設されている。ボート支持台208はボート217を保持する保持体となっている。ボート217はボート支持台208に支持された状態で反応管204のほぼ中央部に配置され、処理室201に挿入されている。ボート217にはバッチ処理される複数のウエハ200が水平姿勢を保持しながら図10中上下方向に多段に積載されている。処理室201に収容されたウエハ200はヒータ207により所定の温度に加熱される。   A boat 217 as a substrate holding member is erected on the seal cap 219 via a boat support base 208. The boat support 208 is a holding body that holds the boat 217. The boat 217 is disposed at the substantially central portion of the reaction tube 204 while being supported by the boat support 208 and is inserted into the processing chamber 201. A plurality of wafers 200 to be batch-processed are stacked on the boat 217 in multiple stages in the vertical direction in FIG. The wafer 200 accommodated in the processing chamber 201 is heated to a predetermined temperature by the heater 207.

ボート217はボートエレベータ115(図8参照)により図10中上下方向に昇降自在となっており、反応管204に出入り(昇降)することができるようになっている。ボート217の下方には処理の均一性を向上する為にボート217を回転させるためのボート回転機構267が設けられており、ボート回転機構267により、ボート支持台208に保持されたボート217を回転させることができるようになっている。   The boat 217 can be raised and lowered in the vertical direction in FIG. 10 by a boat elevator 115 (see FIG. 8), and can enter and exit (up and down) the reaction tube 204. Below the boat 217, a boat rotation mechanism 267 for rotating the boat 217 is provided to improve processing uniformity, and the boat 217 held on the boat support 208 is rotated by the boat rotation mechanism 267. It can be made to.

本実施例では、4種類のガスを供給する4本のガス供給管232a,232b,232c,232dが設けられている。   In this embodiment, four gas supply pipes 232a, 232b, 232c, and 232d for supplying four kinds of gases are provided.

ガス供給管232a,232bには、上流から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ241a,241b、及び開閉弁であるバルブ242a,242bが設けられている。ガス供給管232a,232bにはキャリアガスを供給するキャリアガス供給管234aが接続されている。キャリアガス供給管234aには、上流から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ240a、及び開閉弁であるバルブ243aが設けられている。   The gas supply pipes 232a and 232b are provided with mass flow controllers 241a and 241b, which are flow rate control devices, and valves 242a and 242b, which are on-off valves, in order from the upstream. A carrier gas supply pipe 234a for supplying a carrier gas is connected to the gas supply pipes 232a and 232b. The carrier gas supply pipe 234a is provided with a mass flow controller 240a, which is a flow rate control device, and a valve 243a, which is an on-off valve, in order from upstream.

ガス供給管232a,232bの端部はノズル252に接続されている。ノズル252は、処理室201を構成している反応管204の内壁とウエハ200との間の円弧状の空間を図10中上下方向に延在している。ノズル252の側面には複数のガス供給孔253が形成されている。ガス供給孔253は互いに同一の開口面積を有し、下方から上方にわたり同一の開口ピッチで形成されている。   The ends of the gas supply pipes 232a and 232b are connected to the nozzle 252. The nozzle 252 extends in an up-down direction in FIG. 10 in an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 204 constituting the processing chamber 201 and the wafer 200. A plurality of gas supply holes 253 are formed on the side surface of the nozzle 252. The gas supply holes 253 have the same opening area, and are formed at the same opening pitch from the bottom to the top.

ガス供給管232cには、上流から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ241c、及び開閉弁であるバルブ242cが設けられている。ガス供給管232cにはキャリアガスを供給するキャリアガス供給管234bが接続されている。キャリアガス供給管234bには、上流から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ240b、及び開閉弁であるバルブ243bが設けられている。   The gas supply pipe 232c is provided with a mass flow controller 241c as a flow rate control device and a valve 242c as an on-off valve in order from the upstream. A carrier gas supply pipe 234b for supplying a carrier gas is connected to the gas supply pipe 232c. The carrier gas supply pipe 234b is provided with a mass flow controller 240b that is a flow rate control device and a valve 243b that is an on-off valve in order from the upstream.

ガス供給管232cの端部はノズル255に接続されている。ノズル255は、処理室201を構成している反応管204の内壁とウエハ200との間の円弧状の空間を図10中上下方向に延在している。ノズル255の側面には複数のガス供給孔256が形成されている。ガス供給孔256は互いに同一の開口面積を有し、下方から上方にわたり同一の開口ピッチで形成されている。   An end portion of the gas supply pipe 232 c is connected to the nozzle 255. The nozzle 255 extends in an up-down direction in FIG. 10 in an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 204 constituting the processing chamber 201 and the wafer 200. A plurality of gas supply holes 256 are formed on the side surface of the nozzle 255. The gas supply holes 256 have the same opening area and are formed at the same opening pitch from the bottom to the top.

ガス供給管232dには、上流から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ241d、及び開閉弁であるバルブ242dが設けられている。ガス供給管232dにはキャリアガスを供給するキャリアガス供給管234cが接続されている。キャリアガス供給管234cには、上流から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ240c、及び開閉弁であるバルブ243cが設けられている。   The gas supply pipe 232d is provided with a mass flow controller 241d as a flow rate control device and a valve 242d as an on-off valve in order from the upstream. A carrier gas supply pipe 234c that supplies a carrier gas is connected to the gas supply pipe 232d. The carrier gas supply pipe 234c is provided with a mass flow controller 240c, which is a flow control device, and a valve 243c, which is an on-off valve, in order from the upstream.

ガス供給管232dの端部はノズル258に接続されている。ノズル258は、処理室201を構成している反応管204の内壁とウエハ200との間の円弧状の空間を図10中上下方向に延在している。ノズル258の側面には複数のガス供給孔259が形成されている。ガス供給孔259は互いに同一の開口面積を有し、下方から上方にわたり同一の開口ピッチで形成されている。   The end of the gas supply pipe 232d is connected to the nozzle 258. The nozzle 258 extends in an up-down direction in FIG. 10 in an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 204 constituting the processing chamber 201 and the wafer 200. A plurality of gas supply holes 259 are formed on the side surface of the nozzle 258. The gas supply holes 259 have the same opening area and are formed at the same opening pitch from the bottom to the top.

本実施例では、ガス供給管232aにはDCSが、ガス供給管232bにはFが、ガス供給管232cにはNHが、ガス供給管232dにはHOが流入される。またガス供給管234a,234b,234cにはNが流入される。 In this embodiment, DCS flows into the gas supply pipe 232a, F 2 into the gas supply pipe 232b, NH 3 into the gas supply pipe 232c, and H 2 O into the gas supply pipe 232d. Further, N 2 flows into the gas supply pipes 234a, 234b, 234c.

処理室201にはガスを排気するガス排気管231の一端部が接続されている。ガス排気管231の他端部は真空ポンプ246に接続されており、処理室201の内部を真空排気することができるようになっている。ガス排気管231にはバルブ243eが設けられている。バルブ243eは、弁を開閉して処理室201の真空排気・真空排気停止ができるとともに、弁開度を調節して圧力調整可能になっている開閉弁である。   One end of a gas exhaust pipe 231 for exhausting gas is connected to the processing chamber 201. The other end of the gas exhaust pipe 231 is connected to a vacuum pump 246 so that the inside of the processing chamber 201 can be evacuated. The gas exhaust pipe 231 is provided with a valve 243e. The valve 243e is an on-off valve that can open and close the valve to evacuate / stop the evacuation of the processing chamber 201 and adjust the valve opening to adjust the pressure.

以上のマスフローコントローラ241a〜241d,240a〜240c、バルブ242a〜242d,243a〜243c,243e、ヒータ207、真空ポンプ246、ボート回転機構267、ボートエレベータ115等の各部材は、制御部であるコントローラ280に接続されている。   Each member such as the mass flow controllers 241a to 241d, 240a to 240c, valves 242a to 242d, 243a to 243c, and 243e, the heater 207, the vacuum pump 246, the boat rotation mechanism 267, and the boat elevator 115 is a controller 280 that is a control unit. It is connected to the.

コントローラ280は、マスフローコントローラ241a〜241d,240a〜240cの流量調整、バルブ242a〜242d,243a〜243cの開閉動作、バルブ243eの開閉及び圧力調整動作、ヒータ207の温度調節、真空ポンプ246の起動・停止、ボート回転機構267回転速度調節、ボートエレベータ115の昇降動作等を制御するようになっている。   The controller 280 adjusts the flow rate of the mass flow controllers 241a to 241d and 240a to 240c, opens and closes the valves 242a to 242d and 243a to 243c, opens and closes the valve 243e and adjusts the pressure, adjusts the temperature of the heater 207, and activates the vacuum pump 246. The stop, the boat rotation mechanism 267 rotation speed adjustment, the lifting operation of the boat elevator 115, and the like are controlled.

次に、処理炉202を用いた成膜処理例について説明する。本実施例では、図10,図11のCVD装置を用いた例について説明する。   Next, an example of a film forming process using the processing furnace 202 will be described. In this embodiment, an example using the CVD apparatus of FIGS. 10 and 11 will be described.

まずFエッチングの処理工程から述べる。Fエッチングでは、ウエハ200をボート217に装填せず、ボート217のみを処理室202に搬入する。ボート217を処理室201に搬入した後、後述する以下のステップの処理を順次実行する。 First, the F 2 etching process will be described. In the F 2 etching, the wafer 200 is not loaded into the boat 217 and only the boat 217 is carried into the processing chamber 202. After the boat 217 is carried into the processing chamber 201, processing of the following steps described later is sequentially performed.

(ステップ1)
ガスを100%の濃度で、又はNで20%程度希釈した濃度で用いる。バルブ242bを開き、Fガスをガス供給管232bからノズル252に流入させ、ノズル252のガス供給孔253から処理室201に導入する。Fガスを希釈して用いる場合にはバルブ243aも開き、ガス供給管234aからガス供給管232bにNを流入させる。ステップ1では、処理室201内を予め真空に引いておき、バルブ243eを開いた状態でFガスを処理室201に導入する。
(Step 1)
F 2 gas is used at a concentration of 100% or a concentration diluted with N 2 by about 20%. The valve 242b is opened, F 2 gas is allowed to flow into the nozzle 252 from the gas supply pipe 232b, and is introduced into the processing chamber 201 from the gas supply hole 253 of the nozzle 252. When diluting and using F 2 gas, the valve 243a is also opened, and N 2 is caused to flow from the gas supply pipe 234a into the gas supply pipe 232b. In Step 1, the inside of the processing chamber 201 is evacuated in advance, and F 2 gas is introduced into the processing chamber 201 with the valve 243e opened.

一定時間が経過するごとにバルブ243eを開閉させ(一定時間ごとにバルブ243eの開閉を繰り返し)、処理室201内をFガスでエッチングする。エッチングが終了したら、バルブ242b,243aを閉じて処理室201内を真空引きし、その後バルブ243aを開けて処理室201をNガスでパージする。 The valve 243e is opened and closed every time a certain time elapses (the valve 243e is repeatedly opened and closed every certain time), and the inside of the processing chamber 201 is etched with F 2 gas. When the etching is completed, the valves 242b and 243a are closed to evacuate the inside of the processing chamber 201, and then the valve 243a is opened to purge the processing chamber 201 with N 2 gas.

なお、エッチングガスとしては、三フッ化アンモニウム(NF)ガス、フッ化水素(HF)ガス、三フッ化塩素(ClF)ガス等のF含有ガスを用いることもできるし、三塩化ホウ素(BCl)ガス等のCl含有ガスを用いることもできる。 As an etching gas, an F-containing gas such as ammonium trifluoride (NF 3 ) gas, hydrogen fluoride (HF) gas, chlorine trifluoride (ClF 3 ) gas, or boron trichloride ( A Cl-containing gas such as BCl 3 ) gas can also be used.

(ステップ2)
ステップ2では、処理室201に残留するFを除去するためにHOによる処理を行う。
バルブ242dを開き、HOガスをガス供給管232dからノズル258に流入させ、ノズル258のガス供給孔259から処理室201に導入する。このとき、HOガスはヒータ207による熱を受けて励起し、水素ラジカルを発生させる。HOガスをガス供給管232dに流入させる際には、バブラー又はPt触媒を用いた水分発生器を用いる。ステップ2では、バルブ243eを開いたままとし、真空ポンプ246により処理室201内を排気する。
(Step 2)
In step 2, treatment with H 2 O is performed to remove F 2 remaining in the treatment chamber 201.
The valve 242d is opened, and H 2 O gas is introduced into the nozzle 258 from the gas supply pipe 232d and introduced into the processing chamber 201 from the gas supply hole 259 of the nozzle 258. At this time, the H 2 O gas is excited by receiving heat from the heater 207 to generate hydrogen radicals. When the H 2 O gas is allowed to flow into the gas supply pipe 232d, a moisture generator using a bubbler or a Pt catalyst is used. In Step 2, the valve 243e is kept open, and the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246.

(ステップ3)
ステップ3では、ウエハ200にSi膜を形成する。
ボート217にウエハ200を移載してボート217を処理室201に搬入する。その後、DCSとNHガスとをガス供給管232a,232cから処理室201に混合供給し、ウエハ200にCVD成膜する。
(Step 3)
In step 3, a Si 3 N 4 film is formed on the wafer 200.
The wafers 200 are transferred to the boat 217 and the boat 217 is loaded into the processing chamber 201. Thereafter, DCS and NH 3 gas are mixed and supplied from the gas supply pipes 232a and 232c to the processing chamber 201, and a CVD film is formed on the wafer 200.

具体的には、バルブ242aを開いてDCSをガス供給管232aからノズル252に流入させ、ノズル252のガス供給孔253から処理室201に導入するとともに、バルブ242cを開いてNHガスをガス供給管232cからノズル255に流入させ、ノズル255のガス供給孔256から処理室201に導入する。DCSの供給量はマスフローコントローラ241aにより制御され、NHガスの供給量はマスフローコントローラ241cにより制御される。その結果、ウエハ200にSi膜が形成される。 Specifically, the valve 242a is opened to allow DCS to flow into the nozzle 252 from the gas supply pipe 232a, and is introduced into the processing chamber 201 from the gas supply hole 253 of the nozzle 252, and the valve 242c is opened to supply NH 3 gas. It flows into the nozzle 255 from the tube 232 c and is introduced into the processing chamber 201 through the gas supply hole 256 of the nozzle 255. The supply amount of DCS is controlled by the mass flow controller 241a, and the supply amount of NH 3 gas is controlled by the mass flow controller 241c. As a result, a Si 3 N 4 film is formed on the wafer 200.

なお、処理ガス(DCSやNH)の種類を変更することにより、ウエハ200には、SiO膜、Poly-Si膜等のSi系膜や、HfO膜、ZrO膜等の高誘電膜を形成することもできる。またステップ1〜3では、好ましくはヒータ207を制御して処理室201内の温度を300〜700℃にする。更にステップ1〜3では、好ましくはバルブ243e等を制御して処理室201内の圧力を1〜10000Paとする。 By changing the type of processing gas (DCS or NH 3 ), the wafer 200 has a Si-based film such as a SiO 2 film or a Poly-Si film, or a high dielectric film such as a HfO 2 film or a ZrO 2 film. Can also be formed. In Steps 1 to 3, preferably, the heater 207 is controlled to set the temperature in the processing chamber 201 to 300 to 700 ° C. Further, in Steps 1 to 3, preferably the pressure in the processing chamber 201 is set to 1 to 10,000 Pa by controlling the valve 243e and the like.

(ステップ4)
ステップ3の処理を複数回繰り返して所定膜厚のSi膜を形成し、メンテナンス時期がきたら、ステップ1のエッチング処理を再度行う。
(Step 4)
The process of step 3 is repeated a plurality of times to form a Si 3 N 4 film having a predetermined thickness, and when the maintenance time comes, the etching process of step 1 is performed again.

以上の本実施例によれば、ステップ1においてFガスを処理室201に供給した後に、ステップ2におけるHO処理により、HOガスを処理室201に導入してそのHOガスをヒータ207の熱で励起させ、水素ラジカルを発生させるから、処理室201に残留したF(F)が当該水素ラジカルと反応してHFとしてガス排気管231から排気される。そのため、Si膜の膜厚低下の原因となるエッチング元素であるFが処理室201内に残留するのを低減させることができ、ひいてはSi膜の膜厚を回復させるための従来のプリデポ処理も不要となる。 According to the above embodiment, after supplying the F 2 gas into the processing chamber 201 at step 1, the H 2 O process in Step 2, the the H 2 O gas by introducing H 2 O gas into the processing chamber 201 Is excited by the heat of the heater 207 to generate hydrogen radicals, so that F 2 (F * ) remaining in the processing chamber 201 reacts with the hydrogen radicals and is exhausted from the gas exhaust pipe 231 as HF. Therefore, it is possible to reduce the etching element F, which causes a decrease in the thickness of the Si 3 N 4 film, from remaining in the processing chamber 201, and thus to recover the thickness of the Si 3 N 4 film. Conventional pre-depot processing is also unnecessary.

本実施例2は主には下記の点で実施例1に係る構成や処理内容等と異なっており、それ以外は実施例1と同様である。   The second embodiment is different from the configuration and processing contents according to the first embodiment mainly in the following points, and is otherwise the same as the first embodiment.

本実施例2に係る処理炉202はALD成膜用に用いられる。処理室201にはDCS,NH,Fの各ガスが導入され、特に成膜時には処理ガスとしてDCS,NHが、エッチング時にはFが導入される。そして、エッチング後の処理としてNHのプラズマ処理が行われる。 The processing furnace 202 according to the second embodiment is used for ALD film formation. The processing chamber 201 DCS, introduced each gas NH 3, F 2, in particular DCS as the process gas during deposition, the NH 3, at the time of etching F 2 is introduced. Then, NH 3 plasma treatment is performed as a treatment after etching.

図12,図13に示す通り、本実施例では、3種類のガスを供給する3本のガス供給管232a,232b,232cが設けられている。   As shown in FIGS. 12 and 13, in this embodiment, three gas supply pipes 232a, 232b, and 232c for supplying three kinds of gases are provided.

ガス供給管232a,232cには、上流から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ241a,241c、及び開閉弁であるバルブ242a,242cが設けられている。ガス供給管232a,232cにはキャリアガスを供給するキャリアガス供給管234aが接続されている。キャリアガス供給管234aには、上流から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ240a、及び開閉弁であるバルブ243aが設けられている。   The gas supply pipes 232a and 232c are provided with mass flow controllers 241a and 241c, which are flow rate control devices, and valves 242a and 242c, which are on-off valves, in order from the upstream. A carrier gas supply pipe 234a for supplying a carrier gas is connected to the gas supply pipes 232a and 232c. The carrier gas supply pipe 234a is provided with a mass flow controller 240a, which is a flow rate control device, and a valve 243a, which is an on-off valve, in order from upstream.

ガス供給管232a,232cの端部はノズル300に接続されている。ノズル300は、処理室201を構成している反応管204の内壁とウエハ200との間の円弧状の空間を図12中上下方向に延在している。ノズル300の側面には複数のガス供給孔302が形成されている。ガス供給孔302は互いに同一の開口面積を有し、下方から上方にわたり同一の開口ピッチで形成されている。   The ends of the gas supply pipes 232a and 232c are connected to the nozzle 300. The nozzle 300 extends in an up-down direction in FIG. 12 in an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 204 constituting the processing chamber 201 and the wafer 200. A plurality of gas supply holes 302 are formed on the side surface of the nozzle 300. The gas supply holes 302 have the same opening area and are formed at the same opening pitch from the bottom to the top.

ガス供給管232bには、上流から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ241b、及び開閉弁であるバルブ242bが設けられている。ガス供給管232bにはキャリアガスを供給するキャリアガス供給管234bが接続されている。キャリアガス供給管234bには、上流から順に、流量制御装置であるマスフローコントローラ240b、及び開閉弁であるバルブ243bが設けられている。   The gas supply pipe 232b is provided with a mass flow controller 241b that is a flow rate control device and a valve 242b that is an on-off valve in order from the upstream. A carrier gas supply pipe 234b for supplying a carrier gas is connected to the gas supply pipe 232b. The carrier gas supply pipe 234b is provided with a mass flow controller 240b that is a flow rate control device and a valve 243b that is an on-off valve in order from the upstream.

ガス供給管232bの端部はノズル310に接続されている。ノズル310は、処理室201を構成している反応管204の内壁とウエハ200との間の円弧状の空間を図12中上下方向に延在している。ノズル310の側面には複数のガス供給孔312が形成されている。ガス供給孔312は互いに同一の開口面積を有し、下方から上方にわたり同一の開口ピッチで形成されている。   The end of the gas supply pipe 232b is connected to the nozzle 310. The nozzle 310 extends in an up-down direction in FIG. 12 in an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 204 constituting the processing chamber 201 and the wafer 200. A plurality of gas supply holes 312 are formed on the side surface of the nozzle 310. The gas supply holes 312 have the same opening area and are formed at the same opening pitch from the bottom to the top.

ノズル310は石英製のノズルカバー212で覆われている。ノズルカバー212も、処理室201を構成している反応管204の内壁とウエハ200との間の円弧状の空間を図12中上下方向に延在している。ノズルカバー212の側面には複数のガス供給孔211が形成されている。ガス供給孔211は互いに同一の開口面積を有し、下方から上方にわたり同一の開口ピッチで形成されている。   The nozzle 310 is covered with a quartz nozzle cover 212. The nozzle cover 212 also extends in the up-down direction in FIG. 12 in an arc-shaped space between the inner wall of the reaction tube 204 constituting the processing chamber 201 and the wafer 200. A plurality of gas supply holes 211 are formed on the side surface of the nozzle cover 212. The gas supply holes 211 have the same opening area, and are formed at the same opening pitch from below to above.

ノズルカバー212内には電極223,224が設置されている。電極223,224は石英製の保護管221,222により被覆されている。電極223,224間には高周波発生器226とマッチングボックス227が設けられている。電極223,224間には高周波発生器226から一定の高周波(例えば13.56MHz)が印加され、プラズマ領域225にプラズマが形成される。電極223,224間に印加された高周波はマッチングボックス227により最適化が図られる。なお、高周波発生器226とマッチングボックス227は後述のコントローラ280に接続されており、コントローラ280により高周波発生器226とマッチングボックス227が制御される。   Electrodes 223 and 224 are installed in the nozzle cover 212. The electrodes 223 and 224 are covered with quartz protective tubes 221 and 222. A high frequency generator 226 and a matching box 227 are provided between the electrodes 223 and 224. A constant high frequency (for example, 13.56 MHz) is applied between the electrodes 223 and 224 from the high frequency generator 226, and plasma is formed in the plasma region 225. The high frequency applied between the electrodes 223 and 224 is optimized by the matching box 227. The high frequency generator 226 and the matching box 227 are connected to a controller 280 described later, and the high frequency generator 226 and the matching box 227 are controlled by the controller 280.

本実施例では、ガス供給管232aにはDCSが、ガス供給管232bにはNHが、ガス供給管232cにはFが流入される。またガス供給管234a,234bにはNが流入される。 In this embodiment, DCS flows into the gas supply pipe 232a, NH 3 flows into the gas supply pipe 232b, and F 2 flows into the gas supply pipe 232c. Further, N 2 flows into the gas supply pipes 234a and 234b.

以上のマスフローコントローラ241a〜241c,240a〜240b、バルブ242a〜242c,243a,243b,243e、ヒータ207、真空ポンプ246、ボート回転機構267、ボートエレベータ115等の各部材は、制御部であるコントローラ280に接続されている。   Each member such as the mass flow controllers 241a to 241c, 240a to 240b, valves 242a to 242c, 243a, 243b, and 243e, the heater 207, the vacuum pump 246, the boat rotation mechanism 267, and the boat elevator 115 is a controller 280 that is a control unit. It is connected to the.

コントローラ280は、マスフローコントローラ241a〜241c,240a,240bの流量調整、バルブ242a〜242c,243a,243bの開閉動作、バルブ243eの開閉及び圧力調整動作、ヒータ207の温度調節、真空ポンプ246の起動・停止、ボート回転機構267回転速度調節、ボートエレベータ115の昇降動作等を制御するようになっている。   The controller 280 adjusts the flow rate of the mass flow controllers 241a to 241c, 240a and 240b, opens and closes the valves 242a to 242c, 243a and 243b, opens and closes the valve 243e and adjusts the pressure, adjusts the temperature of the heater 207, and activates the vacuum pump 246. The stop, the boat rotation mechanism 267 rotation speed adjustment, the lifting operation of the boat elevator 115, and the like are controlled.

次に、処理炉202を用いた成膜処理例について説明する。本実施例では、図12,図13のALD装置を用いた例について説明する。   Next, an example of a film forming process using the processing furnace 202 will be described. In this embodiment, an example using the ALD apparatus shown in FIGS. 12 and 13 will be described.

ALD(Atomic Layer Deposition)法は、ある成膜条件(温度、時間等)の下で、成膜に用いる少なくとも2種類の原料となる反応性ガスを1種類ずつ交互に基板上に供給し、1原子単位で基板上に吸着させ、表面反応を利用して成膜を行う手法である。このとき、膜厚の制御は、反応性ガスを供給するサイクル数で行う(例えば、成膜速度が1Å/サイクルとすると、20Åの膜を形成する場合、成膜処理を20サイクル行う。)。   In the ALD (Atomic Layer Deposition) method, at least two types of reactive gases, which are raw materials used for film formation, are alternately supplied onto a substrate under certain film formation conditions (temperature, time, etc.). This is a technique in which a film is formed by adsorbing on a substrate in atomic units and utilizing a surface reaction. At this time, the film thickness is controlled by the number of cycles in which the reactive gas is supplied (for example, if a film formation rate is 1 liter / cycle, a film formation process is performed 20 cycles when a 20 liter film is formed).

まずFエッチングの処理工程から述べる。
エッチングでは、ウエハ200をボート217に装填せず、ボート217のみを処理室202に搬入する。ボート217を処理室201に搬入した後、後述する以下のステップの処理を順次実行する。
First, the F 2 etching process will be described.
In the F 2 etching, the wafer 200 is not loaded into the boat 217 and only the boat 217 is carried into the processing chamber 202. After the boat 217 is carried into the processing chamber 201, processing of the following steps described later is sequentially performed.

(ステップ1)
ガスを100%の濃度で、又はNで20%程度希釈した濃度で用いる。バルブ242cを開き、Fガスをガス供給管232cからノズル300に流入させ、ノズル300のガス供給孔302から処理室201に導入する。Fガスを希釈して用いる場合にはバルブ243aも開き、ガス供給管234aからガス供給管232cにNを流入させる。ステップ1では、処理室201内を予め真空に引いておき、バルブ243eを開いた状態又は閉じた状態でFガスを処理室201に導入する。
(Step 1)
F 2 gas is used at a concentration of 100% or a concentration diluted with N 2 by about 20%. The valve 242c is opened, F 2 gas is caused to flow into the nozzle 300 from the gas supply pipe 232c, and is introduced into the processing chamber 201 from the gas supply hole 302 of the nozzle 300. When diluting and using F 2 gas, the valve 243a is also opened, and N 2 is caused to flow from the gas supply pipe 234a into the gas supply pipe 232c. In step 1, the inside of the processing chamber 201 is evacuated in advance, and F 2 gas is introduced into the processing chamber 201 with the valve 243e opened or closed.

一定時間が経過するごとにバルブ243eを開閉させ(一定時間ごとにバルブ243eの開閉を繰り返し)、処理室201内をFガスでエッチングする。エッチングが終了したら、バルブ242c,243aを閉じて処理室201内を真空引きし、その後バルブ243aを開けて処理室201をNガスでパージする。 The valve 243e is opened and closed every time a certain time elapses (the valve 243e is repeatedly opened and closed every certain time), and the inside of the processing chamber 201 is etched with F 2 gas. When the etching is completed, the valves 242c and 243a are closed to evacuate the inside of the processing chamber 201, and then the valve 243a is opened to purge the processing chamber 201 with N 2 gas.

(ステップ2)
ステップ2では、処理室201に残留するFを除去するためにNHによるプラズマ処理を行う。
バルブ242bを開き、NHガスをガス供給管232bからノズル310に流入させ、ノズル310のガス供給孔312からノズルカバー212内に導入する。また、電極223,224間に一定の高周波(例えば13.56MHz)を印加してプラズマ領域225にプラズマを発生させ、NHを励起させる。そしてプラズマ励起したNHをノズルカバー212のガス供給孔211から処理室201に導入する。このとき、NHを励起させることにより、水素ラジカルを発生させる。ステップ2では、バルブ243eを開いたままとし、真空ポンプ246により処理室201内を排気する。
(Step 2)
In step 2, a plasma process using NH 3 is performed to remove F 2 remaining in the process chamber 201.
The valve 242b is opened, NH 3 gas is introduced into the nozzle 310 from the gas supply pipe 232b, and is introduced into the nozzle cover 212 from the gas supply hole 312 of the nozzle 310. Further, a certain high frequency (for example, 13.56 MHz) is applied between the electrodes 223 and 224 to generate plasma in the plasma region 225 to excite NH 3 . Then, the plasma-excited NH 3 is introduced into the processing chamber 201 from the gas supply hole 211 of the nozzle cover 212. At this time, hydrogen radicals are generated by exciting NH 3 . In Step 2, the valve 243e is kept open, and the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246.

(ステップ3)
ステップ3では、ウエハ200にSi膜を形成する。
ボート217にウエハ200を移載してボート217を処理室201に搬入する。その後、ALD法に従うガスの交互供給により成膜を行う。本実施例では、DCSとNHラジカルとの交互供給で成膜を行う。具体的には、バルブ242aを開いてDCSをガス供給管232aからノズル300に流入させ、ノズル300のガス供給孔302から処理室201に導入し、その後バルブ242aを閉じて処理室201内を真空引きする。
(Step 3)
In step 3, a Si 3 N 4 film is formed on the wafer 200.
The wafers 200 are transferred to the boat 217 and the boat 217 is loaded into the processing chamber 201. Thereafter, film formation is performed by alternately supplying gases according to the ALD method. In this embodiment, film formation is performed by alternately supplying DCS and NH 3 radicals. Specifically, the valve 242a is opened to allow DCS to flow into the nozzle 300 from the gas supply pipe 232a, and is introduced into the processing chamber 201 from the gas supply hole 302 of the nozzle 300, and then the valve 242a is closed to evacuate the processing chamber 201. Pull.

次に、バルブ242bを開いてNHガスをガス供給管232bからノズル300に流入させ、ガス供給孔312,211から処理室201に導入する。このとき、電極223,224間に一定の高周波(例えば13.56MHz)が印加され、NHラジカルがウエハ200に供給される。その結果、ウエハ200にSi膜が形成される。その後、電極223,224間への高周波の印加を停止するとともにバルブ242dを閉じて、処理室201内を真空引きする。 Next, the valve 242b is opened to allow NH 3 gas to flow into the nozzle 300 from the gas supply pipe 232b, and is introduced into the processing chamber 201 through the gas supply holes 312 and 211. At this time, a constant high frequency (for example, 13.56 MHz) is applied between the electrodes 223 and 224, and NH 3 radicals are supplied to the wafer 200. As a result, a Si 3 N 4 film is formed on the wafer 200. Thereafter, the application of high frequency between the electrodes 223 and 224 is stopped and the valve 242d is closed to evacuate the inside of the processing chamber 201.

(ステップ4)
ステップ3の処理を複数回繰り返して所定膜厚のSi膜を形成し、メンテナンス時期がきたら、ステップ1のエッチング処理を再度行う。
(Step 4)
The process of step 3 is repeated a plurality of times to form a Si 3 N 4 film having a predetermined thickness, and when the maintenance time comes, the etching process of step 1 is performed again.

なお、本実施例では、ガス供給管232b,マスフローコントローラ241b,バルブ242bと同様の機構を有するガス供給系を設けてそのガス供給系からHガスを処理室201に導入可能とし、ステップ2において、処理室201にHガスを供給してこれをプラズマ励起させるものとしてもよい(NHによるプラズマ処理に代えてHによるプラズマ処理を行ってもよい)。 In this embodiment, a gas supply system having the same mechanism as the gas supply pipe 232b, the mass flow controller 241b, and the valve 242b is provided so that H 2 gas can be introduced into the processing chamber 201 from the gas supply system. Alternatively, H 2 gas may be supplied to the processing chamber 201 to cause plasma excitation (plasma treatment with H 2 may be performed instead of plasma treatment with NH 3 ).

また電極223,224、保護管221,222、高周波発生器226、マッチングボックス227等に代えて処理室201の外部にリモートプラズマ装置を設け、そのリモートプラズマ装置においてNH、H等から水素プラズマを発生させ、それを処理室201に供給するような構成としてもよい。 In addition, a remote plasma device is provided outside the processing chamber 201 in place of the electrodes 223, 224, the protective tubes 221, 222, the high frequency generator 226, the matching box 227, etc., and hydrogen plasma from NH 3 , H 2, etc. is provided in the remote plasma device. It is good also as a structure which generate | occur | produces and supplies it to the process chamber 201. FIG.

以上の本実施例によれば、ステップ1においてFガスを処理室201に供給した後に、ステップ2におけるプラズマ処理により、NHガスをプラズマ励起させ水素ラジカルを発生させるから、処理室201に残留したF(F)が当該水素ラジカルと反応してHFとしてガス排気管231から排気される。そのため、Si膜の膜厚低下の原因となるエッチング元素であるFが処理室201内に残留するのを低減させることができ、ひいてはSi膜の膜厚を回復させるための従来のプリデポ処理も不要となる。 According to the present embodiment described above, after supplying the F 2 gas to the processing chamber 201 in Step 1, the NH 3 gas is excited by plasma processing in Step 2 to generate hydrogen radicals. F 2 (F * ) reacts with the hydrogen radical and is exhausted from the gas exhaust pipe 231 as HF. Therefore, it is possible to reduce the etching element F, which causes a decrease in the thickness of the Si 3 N 4 film, from remaining in the processing chamber 201, and thus to recover the thickness of the Si 3 N 4 film. Conventional pre-depot processing is also unnecessary.

本実施例3は主には下記の点で実施例1に係る構成や処理内容等と異なっており、それ以外は実施例1と同様である。   The third embodiment is different from the configuration and processing contents according to the first embodiment mainly in the following points, and is otherwise the same as the first embodiment.

本実施例に係る処理炉にはDCS,NH,Fの各ガスが導入され、特に成膜時には処理ガスとしてDCS,NHが導入され、エッチング時にはFが導入される。そして、エッチング後の処理としてNHの熱分解処理が行われる。 Each gas of DCS, NH 3 , and F 2 is introduced into the processing furnace according to the present embodiment. In particular, DCS and NH 3 are introduced as processing gases during film formation, and F 2 is introduced during etching. Then, NH 3 is thermally decomposed as a process after etching.

図14,図15に示す通り、本実施例では、3種類のガスを供給する3本のガス供給管232a,232b,232cが設けられている。すなわち、本実施例では、実施例1で説明したガス供給管232d,マスフローコントローラ241d,バルブ242d,キャリアガス供給管234c,マスフローコントローラ240c,バルブ243c,ノズル258,ガス供給孔259が設けられていない。   As shown in FIGS. 14 and 15, in this embodiment, three gas supply pipes 232a, 232b, and 232c for supplying three kinds of gases are provided. That is, in this embodiment, the gas supply pipe 232d, the mass flow controller 241d, the valve 242d, the carrier gas supply pipe 234c, the mass flow controller 240c, the valve 243c, the nozzle 258, and the gas supply hole 259 described in the first embodiment are not provided. .

本実施例では、ガス供給管232aにはDCSが、ガス供給管232bにはFが、ガス供給管232cにはNHが流入される。またガス供給管234a,234bにはNが流入される。 In this embodiment, DCS flows into the gas supply pipe 232a, F 2 flows into the gas supply pipe 232b, and NH 3 flows into the gas supply pipe 232c. Further, N 2 flows into the gas supply pipes 234a and 234b.

次に、処理炉202を用いた成膜処理例について説明する。本実施例では、図14,図15のCVD装置を用いた例について説明する。   Next, an example of a film forming process using the processing furnace 202 will be described. In this embodiment, an example using the CVD apparatus shown in FIGS. 14 and 15 will be described.

まずFエッチングの処理工程から述べる。Fエッチングでは、ウエハ200をボート217に装填せず、ボート217のみを処理室202に搬入する。ボート217を処理室201に搬入した後、後述する以下のステップの処理を順次実行する。 First, the F 2 etching process will be described. In the F 2 etching, the wafer 200 is not loaded into the boat 217 and only the boat 217 is carried into the processing chamber 202. After the boat 217 is carried into the processing chamber 201, processing of the following steps described later is sequentially performed.

(ステップ1)
実施例1のステップ1と同様の処理を行う。
(Step 1)
The same processing as in step 1 of the first embodiment is performed.

(ステップ2)
ステップ2では、処理室201に残留するFを除去するためにNHの熱分解処理を行う。
バルブ242cを開き、NHガスをガス供給管232cからノズル255に流入させ、ノズル255のガス供給孔256から処理室201に導入する。このとき、NHはヒータ207による熱を受けて熱分解し、水素ラジカルを発生させる。ステップ2では、バルブ243eを開いたままとし、真空ポンプ246により処理室201内を排気する。
(Step 2)
In step 2, NH 3 is thermally decomposed to remove F 2 remaining in the processing chamber 201.
The valve 242c is opened, and NH 3 gas is caused to flow from the gas supply pipe 232c into the nozzle 255 and introduced into the processing chamber 201 through the gas supply hole 256 of the nozzle 255. At this time, NH 3 receives heat from the heater 207 and is thermally decomposed to generate hydrogen radicals. In Step 2, the valve 243e is kept open, and the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246.

(ステップ3,4)
ステップ3,4では、実施例1のステップ3,4と同様の処理を行う。
(Steps 3 and 4)
In steps 3 and 4, the same processing as in steps 3 and 4 of the first embodiment is performed.

以上の本実施例によれば、ステップ1においてFガスを処理室201に供給した後に、ステップ2におけるNHの熱分解処理により、NHガスを処理室201に導入してそのNHガスをヒータ207の熱で励起させ、水素ラジカルを発生させるから、処理室201に残留したF(F)が当該水素ラジカルと反応してHFとしてガス排気管231から排気される。そのため、Si膜の膜厚低下の原因となるエッチング元素であるFが処理室201内に残留するのを低減させることができ、ひいてはSi膜の膜厚を回復させるための従来のプリデポ処理も不要となる。 According to the above embodiment, after supplying the F 2 gas into the processing chamber 201 at step 1, the thermal decomposition process of the NH 3 in the step 2, the NH 3 gas by introducing NH 3 gas into the processing chamber 201 Is excited by the heat of the heater 207 to generate hydrogen radicals, so that F 2 (F * ) remaining in the processing chamber 201 reacts with the hydrogen radicals and is exhausted from the gas exhaust pipe 231 as HF. Therefore, it is possible to reduce the etching element F, which causes a decrease in the thickness of the Si 3 N 4 film, from remaining in the processing chamber 201, and thus to recover the thickness of the Si 3 N 4 film. Conventional pre-depot processing is also unnecessary.

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明の好ましい実施の形態によれば、
基板を処理する処理室と、
フッ素系エッチングガス、塩素系エッチングガス又は前記フッ素系エッチングガスと前記塩素系エッチングガスとを組み合わせた混合エッチングガスのいずれかのエッチングガスを前記処理室に供給するエッチングガス供給手段と、
水素ラジカルを前記処理室に供給する水素ラジカル供給手段と、
前記エッチングガス供給手段及び前記水素ラジカル供給手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記エッチングガス供給手段に前記エッチングガスを前記処理室に供給させ、その後前記水素ラジカル供給手段に前記水素ラジカルを前記処理室に供給させる第1の基板処理装置が提供される。
As mentioned above, although the preferable Example of this invention was described, according to the preferable embodiment of this invention,
A processing chamber for processing the substrate;
An etching gas supply means for supplying an etching gas of any one of a fluorine-based etching gas, a chlorine-based etching gas, or a mixed etching gas in which the fluorine-based etching gas and the chlorine-based etching gas are combined;
Hydrogen radical supply means for supplying hydrogen radicals to the processing chamber;
Control means for controlling the etching gas supply means and the hydrogen radical supply means;
With
There is provided a first substrate processing apparatus in which the control means causes the etching gas supply means to supply the etching gas to the processing chamber, and then causes the hydrogen radical supply means to supply the hydrogen radicals to the processing chamber.

好ましくは、前記フッ素系エッチングガスがNFガス、Fガス、HFガス又はClFガス等のF含有ガスであり、前記塩素系エッチングガスがBClガス等のCl含有ガスである。 Preferably, the fluorine-based etching gas is an F-containing gas such as NF 3 gas, F 2 gas, HF gas, or ClF 3 gas, and the chlorine-based etching gas is a Cl-containing gas such as BCl 3 gas.

ここで、第1の基板処理装置の「水素ラジカル供給手段」において、「水素ラジカルを処理室に供給する」とは、処理室外で水素ラジカルを発生させてその水素ラジカルを処理室内に供給する場合と、水素ラジカル発生源(物質)を処理室外から処理室内に供給して処理室内で水素ラジカルを発生させる場合との両方の意味を含む。   Here, in the “hydrogen radical supplying means” of the first substrate processing apparatus, “supplying hydrogen radicals to the processing chamber” means generating hydrogen radicals outside the processing chamber and supplying the hydrogen radicals into the processing chamber. And the meaning of both supplying a hydrogen radical generation source (substance) from outside the processing chamber to the processing chamber to generate hydrogen radicals in the processing chamber.

好ましくは、
前記水素ラジカル発生手段は、
Oを前記処理室に供給するHO供給手段と、
前記処理室に供給されたHOを加熱して励起させる加熱・励起手段と、
を有する。
Preferably,
The hydrogen radical generating means includes
H 2 O supply means for supplying H 2 O to the processing chamber;
Heating and excitation means for heating and exciting H 2 O supplied to the processing chamber;
Have

好ましくは、
前記水素ラジカル発生手段は、
又は水素化合物を前記処理室に供給するH供給手段と、
前記処理室に供給されたH又は水素化合物をプラズマ励起させるプラズマ励起手段と、
を有する。
Preferably,
The hydrogen radical generating means includes
And H 2 supply means for supplying a H 2 or hydrogen compound into the processing chamber,
Plasma excitation means for exciting plasma of H 2 or a hydrogen compound supplied to the processing chamber;
Have

好ましくは、
前記水素ラジカル発生手段は、
水素化合物を前記処理室に供給する水素化合物供給手段と、
前記処理室に供給された水素化合物を加熱して分解させる加熱・分解手段と、
を有する。
Preferably,
The hydrogen radical generating means includes
A hydrogen compound supply means for supplying a hydrogen compound to the treatment chamber;
Heating / decomposing means for heating and decomposing the hydrogen compound supplied to the processing chamber;
Have

また好ましくは、第1の基板処理装置において、
基板処理用の処理ガスを前記処理室に供給する処理ガス供給手段と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
を備え、
前記制御手段が前記処理ガス供給手段及び前記排気手段を制御する第2の基板処理装置が提供される。
Preferably, in the first substrate processing apparatus,
A processing gas supply means for supplying a processing gas for substrate processing to the processing chamber;
Exhaust means for exhausting the atmosphere in the processing chamber;
With
A second substrate processing apparatus is provided in which the control means controls the processing gas supply means and the exhaust means.

好ましくは、第2の基板処理装置において、
前記処理室に収容される前記基板には、前記基板処理用の処理ガスの供給とその排気とにより、Si膜、SiO膜、Poly-Si膜等のSi系膜、又はHfO膜、ZrO膜等の高誘電膜が形成される。
Preferably, in the second substrate processing apparatus,
The substrate accommodated in the processing chamber may be a Si-based film such as a Si 3 N 4 film, a SiO 2 film, or a Poly-Si film, or HfO 2 by supplying and exhausting a processing gas for processing the substrate. A high dielectric film such as a film or a ZrO 2 film is formed.

更に好ましくは、第1,第2の基板処理装置において、
前記処理室の温度が300〜700℃であり、前記処理室の圧力が1〜10000Paである。
More preferably, in the first and second substrate processing apparatuses,
The temperature of the processing chamber is 300 to 700 ° C., and the pressure of the processing chamber is 1 to 10,000 Pa.

DCSとNHとを混合して形成するSi成膜においてFガスによるクリーニング後の膜厚の推移を概略的に示す図面である。6 is a drawing schematically showing the transition of film thickness after cleaning with F 2 gas in Si 3 N 4 film formation formed by mixing DCS and NH 3 . ガスによるエッチングを行った後にSi膜を形成する場合における各バッチごとの膜厚と膜厚低減率とをプロットした概略図である。It is a schematic diagram plotting the film thickness and the film thickness reduction rate for each batch in the case of an Si 3 N 4 film after the etching by F 2 gas. ガスによるエッチングを行った後にNHプラズマ処理を行った場合のSi膜の膜厚推移を概略的に示した図面である。The film thickness changes in the Si 3 N 4 film in the case of performing the NH 3 plasma process after the etching by F 2 gas is a diagram showing schematically. プリデポを用いる方法の工程を概略的に示す図面である。It is drawing which shows schematically the process of the method using a predepot. 本発明の好ましい実施例に係るF原子の除去方法の工程を概略的に示す図面である。1 is a schematic view illustrating steps of a method for removing F atoms according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明の好ましい実施例に係るF原子の除去方法の工程を概略的に示す図面である。1 is a schematic view illustrating steps of a method for removing F atoms according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明の好ましい実施例に係るF原子の除去方法の工程を概略的に示す図面である。1 is a schematic view illustrating steps of a method for removing F atoms according to a preferred embodiment of the present invention. 本発明の好ましい実施例で使用される基板処理装置の概略的な構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus used in a preferred embodiment of the present invention. 本発明の好ましい実施例で使用される基板処理装置の概略的な構成を示す側面透視図である。1 is a side perspective view showing a schematic configuration of a substrate processing apparatus used in a preferred embodiment of the present invention. 本発明の好ましい実施例(実施例1)で使用される処理炉とそれに付随する部材の概略的な構成を示す図面であって、特に処理炉部分を縦断面で示す図面である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is drawing which shows schematic structure of the processing furnace used in preferable Example (Example 1) of this invention, and its accompanying member, Comprising: It is drawing which shows a processing furnace part in a longitudinal cross-section especially. 図10のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 本発明の好ましい実施例(実施例2)で使用される処理炉とそれに付随する部材の概略的な構成を示す図面であって、特に処理炉部分を縦断面で示す図面である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is drawing which shows schematic structure of the processing furnace used in preferable Example (Example 2) of this invention, and its accompanying member, Comprising: It is drawing which shows especially a processing furnace part with a longitudinal cross-section. 図12のB−B線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the BB line of FIG. 本発明の好ましい実施例(実施例3)で使用される処理炉とそれに付随する部材の概略的な構成を示す図面であって、特に処理炉部分を縦断面で示す図面である。It is drawing which shows the schematic structure of the processing furnace used by preferable Example (Example 3) of this invention, and its accompanying member, Comprising: It is drawing which shows a processing furnace part in a longitudinal section especially. 図14のC−C線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the CC line | wire of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101 基板処理装置
103 正面メンテナンス口
104 正面メンテナンス扉
105 カセット棚
107 予備カセット棚
110 カセット
111 筐体
111a 正面壁
112 カセット搬入搬出口
113 フロントシャッタ
114 カセットステージ
115 ボートエレベータ
118 カセット搬送装置
118a カセットエレベータ
118b カセット搬送機構
125 ウエハ移載機構
125a ウエハ移載装置
125b ウエハ移載装置エレベータ
125c ツイーザ
128 アーム
134a クリーンユニット
147 炉口シャッタ
200 ウエハ
201 処理室
202 処理炉
203 マニホールド
204 反応管
207 ヒータ
208 ボート支持台
211 ガス供給孔
212 ノズルカバー
217 ボート
219 シールキャップ
220 Oリング
221,222 保護管
223,224 電極
225 プラズマ領域
226 高周波発生器
227 マッチングボックス
231 ガス排気管
232a,232b,232c,232d ガス供給管
234a,234b,234c キャリアガス供給管
240a,240b,240c マスフローコントローラ
241a,241b,241c,241d マスフローコントローラ
242a,242b,242c,242d バルブ
243a,243b,243c,243e バルブ
246 真空ポンプ
252,255,258 ノズル
253,256,259 ガス供給孔
267 ボート回転機構
280 コントローラ
300,310 ノズル
302,312 ガス供給孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate processing apparatus 103 Front maintenance port 104 Front maintenance door 105 Cassette shelf 107 Reserve cassette shelf 110 Cassette 111 Case 111a Front wall 112 Cassette loading / unloading port 113 Front shutter 114 Cassette stage 115 Boat elevator 118 Cassette transfer device 118a Cassette elevator 118b Cassette Transport mechanism 125 Wafer transfer mechanism 125a Wafer transfer device 125b Wafer transfer device elevator 125c Tweezer 128 Arm 134a Clean unit 147 Furnace port shutter 200 Wafer 201 Processing chamber 202 Processing furnace 203 Manifold 204 Reaction tube 207 Heater 208 Boat support table 211 Gas Supply hole 212 Nozzle cover 217 Boat 219 Seal cap 220 O-ring 221, 222 Protective tube 223, 224 Electrode 225 Plasma region 226 High frequency generator 227 Matching box 231 Gas exhaust tube 232a, 232b, 232c, 232d Gas supply tube 234a, 234b, 234c Carrier gas supply tube 240a, 240b, 240c Mass flow controller 241a , 241b, 241c, 241d Mass flow controller 242a, 242b, 242c, 242d Valve 243a, 243b, 243c, 243e Valve 246 Vacuum pump 252, 255, 258 Nozzle 253, 256, 259 Gas supply hole 267 Boat rotation mechanism 280 Controller 300, 310 Nozzle 302, 312 Gas supply hole

Claims (1)

基板を処理する処理室と、
フッ素系エッチングガス、塩素系エッチングガス又は前記フッ素系エッチングガスと前記塩素系エッチングガスとを組み合わせた混合エッチングガスのいずれかのエッチングガスを前記処理室に供給するエッチングガス供給手段と、
水素ラジカルを前記処理室に供給する水素ラジカル供給手段と、
前記エッチングガス供給手段及び前記水素ラジカル供給手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段が、前記エッチングガス供給手段に前記エッチングガスを前記処理室に供給させ、その後前記水素ラジカル供給手段に前記水素ラジカルを前記処理室に供給させることを特徴とする基板処理装置。
A processing chamber for processing the substrate;
An etching gas supply means for supplying an etching gas of any one of a fluorine-based etching gas, a chlorine-based etching gas, or a mixed etching gas in which the fluorine-based etching gas and the chlorine-based etching gas are combined;
Hydrogen radical supply means for supplying hydrogen radicals to the processing chamber;
Control means for controlling the etching gas supply means and the hydrogen radical supply means;
With
The substrate processing apparatus, wherein the control unit causes the etching gas supply unit to supply the etching gas to the processing chamber, and then causes the hydrogen radical supply unit to supply the hydrogen radical to the processing chamber.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62214175A (en) * 1986-03-13 1987-09-19 Fujitsu Ltd Cleaning method for reduced pressure treatment
JP2004006699A (en) * 2002-04-25 2004-01-08 Hitachi Kokusai Electric Inc Manufacturing method for semiconductor device, and substrate processing apparatus
JP2004273991A (en) * 2003-03-12 2004-09-30 Kawasaki Microelectronics Kk Semiconductor manufacturing method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62214175A (en) * 1986-03-13 1987-09-19 Fujitsu Ltd Cleaning method for reduced pressure treatment
JP2004006699A (en) * 2002-04-25 2004-01-08 Hitachi Kokusai Electric Inc Manufacturing method for semiconductor device, and substrate processing apparatus
JP2004273991A (en) * 2003-03-12 2004-09-30 Kawasaki Microelectronics Kk Semiconductor manufacturing method

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