JP2009130108A - Substrate treating device and method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Mitsuaki Tanabe
光朗 田辺
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten time when kinds of a processing gas are switched. <P>SOLUTION: The substrate treating device 100 comprises a treating chamber 201 in which a substrate 200 is treated, gas supply portions 236a and 236b provided opposite to the substrate 200 provided in the treating chamber 201 and supplying the treating gas from many gas supply holes 240, gas introduction holes 234 and 235 for introducing the treating gas in the gas supply portions 236a and 236b, an exhaust port 230 that communicates with the treating chamber 201, and an exhaust port 305 that communicates with the gas supply portions 236a and 236b. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に基板と対向配置されたガス供給部から基板に処理ガスを供給して基板を処理する基板処理装置と、その基板処理により半導体装置を製造する半導体装置の製造方法とに関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method, and more particularly to a substrate processing apparatus that supplies a processing gas to a substrate from a gas supply unit disposed opposite to the substrate to process the substrate, and a semiconductor device manufactured by the substrate processing. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

この種の基板処理装置においては、主に、ガス供給部に基板の表面に沿う複数のガス供給孔が設けられているとともに処理室に排気口が設けられており、それらガス供給孔から処理ガスを基板に向けて供給しながら排気口からその処理ガスを排気し、基板の表面全体にわたって均一に処理している（特許文献１参照）。この場合、単一の処理ガスを供給し続けるのみならず、異なる種類の処理ガスを交互に切り替えながら供給するときもある。
特開２００５−１４２３５５号公報 In this type of substrate processing apparatus, a plurality of gas supply holes along the surface of the substrate are provided in the gas supply unit, and an exhaust port is provided in the processing chamber. Is supplied to the substrate, and the processing gas is exhausted from the exhaust port to uniformly treat the entire surface of the substrate (see Patent Document 1). In this case, not only the single processing gas is continuously supplied, but also different types of processing gases may be supplied while being switched alternately.
JP 2005-142355 A

処理ガスの種類を切り替えるときは、切替前の処理ガスを一旦不活性ガス等でパージし、その後にそれとは異なる他の処理ガスを使用することになるが、ガス供給部に設けられたガス供給孔の孔径や個数、深さ等に起因して、処理室内やガス供給部内に残留するガスを効率的にパージすることが難しく、処理ガスの種類を切り替えるのに時間がかかるという不都合がある。   When switching the type of processing gas, the processing gas before switching is once purged with an inert gas or the like, and then another processing gas different from that is used, but the gas supply provided in the gas supply unit Due to the hole diameter, number, depth, and the like of the holes, it is difficult to efficiently purge the gas remaining in the processing chamber and the gas supply unit, and there is a disadvantage that it takes time to switch the type of the processing gas.

従って、本発明の主な目的は、処理ガスの種類の切替え時間を短縮することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法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 and a semiconductor device manufacturing method capable of shortening the time for switching the type of processing gas.

本発明の一の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられる基板と対向して設けられ複数のガス供給孔から処理ガスを供給するためのガス供給部と、
前記ガス供給部内に前記処理ガスを導入するガス導入口と、
前記処理室に連通する第１の排気口と、
前記ガス供給部に連通する第２の排気口と、
を備える基板処理装置が提供される。 According to one aspect of the invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A gas supply unit provided to face a substrate provided in the processing chamber and for supplying a processing gas from a plurality of gas supply holes;
A gas inlet for introducing the processing gas into the gas supply unit;
A first exhaust port communicating with the processing chamber;
A second exhaust port communicating with the gas supply unit;
A substrate processing apparatus is provided.

本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられる基板と対向して設けられ複数のガス供給孔から処理ガスを供給するためのガス供給部と、
前記ガス供給部内に前記処理ガスを導入するガス導入口と、
前記処理室に連通する第１の排気口と、
前記ガス供給部に連通する第２の排気口と、
を備える基板処理装置を用いて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
前記基板を前記処理室内に搬入する工程と、
前記ガス導入口から前記ガス供給部内に前記処理ガスを導入することで前記処理室内の前記基板に対し前記ガス供給孔から前記処理ガスを供給するとともに、前記処理ガスを前記第１の排気口から排気し、前記基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程の後に、前記第１の排気口及び前記第２の排気口から前記処理ガスを排気する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室外へ搬出する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法が提供される。 According to another aspect of the invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A gas supply unit provided to face a substrate provided in the processing chamber and for supplying a processing gas from a plurality of gas supply holes;
A gas inlet for introducing the processing gas into the gas supply unit;
A first exhaust port communicating with the processing chamber;
A second exhaust port communicating with the gas supply unit;
A semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor device using a substrate processing apparatus comprising:
Carrying the substrate into the processing chamber;
The processing gas is supplied from the gas supply hole to the substrate in the processing chamber by introducing the processing gas into the gas supply unit from the gas introduction port, and the processing gas is supplied from the first exhaust port. Evacuating and processing the substrate;
Exhausting the processing gas from the first exhaust port and the second exhaust port after the step of processing the substrate;
Carrying out the processed substrate out of the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:

本発明の一の態様によれば、第１の排気口に加えて第２の排気口を備えるから、処理室から処理ガスを排気するのみならず、ガス供給部からも処理ガスを排気することができる。そのため、処理ガスの種類を切り替える際に、処理室内やガス供給部内に残留する処理ガスを効率的にパージすることができ、ひいては処理ガスの種類の切替え時間を短縮することができる。   According to one aspect of the present invention, since the second exhaust port is provided in addition to the first exhaust port, not only the processing gas is exhausted from the processing chamber but also the processing gas is exhausted from the gas supply unit. Can do. Therefore, when the type of the processing gas is switched, the processing gas remaining in the processing chamber or in the gas supply unit can be efficiently purged, and the processing gas type switching time can be shortened.

本発明の他の態様によれば、第１の排気口に加えて第２の排気口からも処理ガスを排気するから、処理室内の処理ガスに加えてガス供給部内の処理ガスも排気することができる。そのため、処理ガスの種類を切り替える際に、処理室内やガス供給部内に残留する処理ガスを効率的にパージすることができ、ひいては処理ガスの種類の切替え時間を短縮することができる。   According to another aspect of the present invention, since the processing gas is exhausted from the second exhaust port in addition to the first exhaust port, the processing gas in the gas supply unit is also exhausted in addition to the processing gas in the processing chamber. Can do. Therefore, when the type of the processing gas is switched, the processing gas remaining in the processing chamber or in the gas supply unit can be efficiently purged, and the processing gas type switching time can be shortened.

以下、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。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１に示すように、本実施例に係る基板処理装置１００は基板２００を処理する処理室２０１を有している。処理室２０１は少なくとも処理容器２０２により形成されている。処理室２０１内には、基板２００を支持する支持台２０６が設けられている。支持台２０６の上部には基板２００を支持する支持板としてのサセプタ２１７が設けられている。支持台２０６の内部には加熱機構としてのヒータ２０７が設けられ、ヒータ２０７によってサセプタ２１７上に載置される基板２００を加熱するようになっている。ヒータ２０７は基板２００の温度が所定の温度となるように温度制御部としての温度コントローラ２５３により制御される。サセプタ２１７上に載置される基板２００は、例えば半導体シリコンウエハ、ガラス基板等である。   As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 100 according to this embodiment has a processing chamber 201 for processing a substrate 200. The processing chamber 201 is formed by at least a processing container 202. A support base 206 that supports the substrate 200 is provided in the processing chamber 201. A susceptor 217 serving as a support plate for supporting the substrate 200 is provided on the support base 206. A heater 207 serving as a heating mechanism is provided inside the support base 206, and the substrate 200 placed on the susceptor 217 is heated by the heater 207. The heater 207 is controlled by a temperature controller 253 as a temperature control unit so that the temperature of the substrate 200 becomes a predetermined temperature. The substrate 200 placed on the susceptor 217 is, for example, a semiconductor silicon wafer, a glass substrate, or the like.

処理室２０１の外部には、回転機構２６７が設けられ、回転機構２６７によって処理室２０１内の支持台２０６を回転させて、サセプタ２１７上の基板２００を回転させることができるようになっている。また、処理室２０１の外部には昇降機構２６６が設けられ、支持台２０６は昇降機構２６６によって、処理室２０１内において昇降可能となっている。   A rotation mechanism 267 is provided outside the processing chamber 201, and the substrate 200 on the susceptor 217 can be rotated by rotating the support base 206 in the processing chamber 201 by the rotation mechanism 267. An elevating mechanism 266 is provided outside the processing chamber 201, and the support platform 206 can be moved up and down in the processing chamber 201 by the elevating mechanism 266.

処理室２０１の上部には複数のガス噴出口としての孔２４０を有するシャワーヘッド２３６がサセプタ２１７と対向するように設けられている。シャワーヘッド２３６は、２つの室、すなわちガス供給部２３６ａとガス供給部２３６ｂとに分割され、分割されたそれぞれのガス供給部２３６ａ、２３６ｂから、後述する互いに種類の異なる処理ガスを、それぞれ別々に基板２００に対してシャワー状に噴出できるようになっている。ガス供給部２３６ａとガス供給部２３６ｂとには、基板２００に対して処理ガスをそれぞれ導入するガス導入口２３４，２３５が形成されている。なお、ガス供給部２３６ａ，２３６ｂから供給される処理ガスはシャワーヘッド２３６内で互いに混ざることはない。   A shower head 236 having a plurality of holes 240 as gas outlets is provided on the upper portion of the processing chamber 201 so as to face the susceptor 217. The shower head 236 is divided into two chambers, that is, a gas supply unit 236a and a gas supply unit 236b. From the divided gas supply units 236a and 236b, different types of processing gases described later are separately provided. The substrate 200 can be ejected in a shower shape. In the gas supply unit 236a and the gas supply unit 236b, gas introduction ports 234 and 235 for introducing a processing gas to the substrate 200 are formed. The processing gases supplied from the gas supply units 236a and 236b are not mixed with each other in the shower head 236.

シャワーヘッド２３６には排気管３００が接続されている。排気管３００の排気口３０５はガス供給部２３６ａ，２３６ｂに連通しており、排気管３００には開閉自在なバルブ３１０が設けられている。バルブ３１０を開けることでガス供給部２３６ａ，２３６ｂ内のガスが排気口３０５から排気される。   An exhaust pipe 300 is connected to the shower head 236. An exhaust port 305 of the exhaust pipe 300 communicates with the gas supply units 236a and 236b, and the exhaust pipe 300 is provided with a valve 310 that can be opened and closed. By opening the valve 310, the gas in the gas supply units 236 a and 236 b is exhausted from the exhaust port 305.

処理室２０１の外部には、液体原料を供給する液体原料供給源２５０ａが設けられ、液体原料供給源２５０ａには液体原料供給管２３２が接続されている。液体原料供給管２３２は、液体原料の供給流量を制御する流量制御装置としての液体流量コントローラ２４１ａを介して、液体原料を気化する気化器２５５に接続されている。また、処理室２０１の外部には、非反応性ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源２５０ｅが設けられ、不活性ガス供給源２５０ｅには不活性ガス供給管５００が接続されている。不活性ガス供給管５００は、不活性ガスの供給流量を制御する流量制御装置としてのガス流量コントローラ５１０を介して気化器２５５に接続されている。気化器２５５にはガス供給管２３２ａが接続されており、ガス供給管２３２ａはバルブ２４３ａを介してシャワーヘッド２３６のガス供給部２３６ａのガス導入口２３４に接続されている。液体原料としては、例えば、常温で液体の有機金属材料、すなわち有機金属液体原料を用いる。   A liquid source supply source 250a for supplying a liquid source is provided outside the processing chamber 201, and a liquid source supply pipe 232 is connected to the liquid source supply source 250a. The liquid source supply pipe 232 is connected to a vaporizer 255 that vaporizes the liquid source via a liquid flow rate controller 241a serving as a flow rate control device that controls the supply rate of the liquid source. Further, an inert gas supply source 250e for supplying an inert gas as a non-reactive gas is provided outside the processing chamber 201, and an inert gas supply pipe 500 is connected to the inert gas supply source 250e. Yes. The inert gas supply pipe 500 is connected to the vaporizer 255 via a gas flow rate controller 510 as a flow rate control device that controls the supply flow rate of the inert gas. A gas supply pipe 232a is connected to the vaporizer 255, and the gas supply pipe 232a is connected to a gas inlet 234 of the gas supply part 236a of the shower head 236 via a valve 243a. As the liquid source, for example, an organometallic material that is liquid at room temperature, that is, an organometallic liquid source is used.

また、不活性ガス供給源２５０ｅにはさらに不活性ガス供給管２３２ｇが接続されている。不活性ガス供給管２３２ｇは、不活性ガスの供給流量を制御する流量制御装置としてのガス流量コントローラ２４１ｅ、バルブ２４３ｅを介してガス供給管２３２ａに接続されている。不活性ガスとしては、例えば、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ２などを用いる。 Further, an inert gas supply pipe 232g is further connected to the inert gas supply source 250e. The inert gas supply pipe 232g is connected to the gas supply pipe 232a via a gas flow rate controller 241e and a valve 243e as a flow rate control device for controlling the supply flow rate of the inert gas. As the inert gas, for example, Ar, He, N 2 or the like is used.

ガス供給管２３２ａは、シャワーヘッド２３６のガス供給部２３６ａに、気化器２５５にて気化した原料、すなわち処理ガスとしての原料ガスと、不活性ガス供給管５００，２３２ｇからの不活性ガスとを供給するようになっている。また、ガス供給管２３２ａ、不活性ガス供給管２３２ｇにそれぞれ設けられたバルブ２４３ａ、２４３ｅを開閉することにより、それぞれのガスの供給を制御することが可能となっている。   The gas supply pipe 232a supplies the gas supply unit 236a of the shower head 236 with the raw material vaporized by the vaporizer 255, that is, the raw material gas as the processing gas, and the inert gas from the inert gas supply pipes 500 and 232g. It is supposed to be. Further, by opening and closing valves 243a and 243e provided in the gas supply pipe 232a and the inert gas supply pipe 232g, respectively, the supply of each gas can be controlled.

また、処理室２０１の外部には、処理ガスを処理室２０１に供給するためのガス供給源２５０ｂが設けられている。ガス供給源２５０ｂにはガス供給管２３２ｂが接続されている。ガス供給管２３２ｂには、処理ガスの供給流量を制御するガス流量コントローラ２４１ｂとバルブ２４３ｂとがそれぞれ設けられている。バルブ２４３ｂを開閉することにより、処理ガスの供給を制御することが可能となっている。処理ガスとしては、例えば、酸素原子（Ｏ）を含むガス、水素原子（Ｈ）を含むガス、窒素原子（Ｎ）を含むガスなどを用いる。   Further, a gas supply source 250 b for supplying a processing gas to the processing chamber 201 is provided outside the processing chamber 201. A gas supply pipe 232b is connected to the gas supply source 250b. The gas supply pipe 232b is provided with a gas flow rate controller 241b and a valve 243b for controlling the supply flow rate of the processing gas. The supply of the processing gas can be controlled by opening and closing the valve 243b. As the processing gas, for example, a gas containing oxygen atoms (O), a gas containing hydrogen atoms (H), a gas containing nitrogen atoms (N), or the like is used.

ガス供給管２３２ｂはガス供給管２３２ｆに接続されている。ガス供給管２３２ｆはバルブ２４３ｆを介してシャワーヘッド２３６のガス供給部２３６ｂのガス導入口２３５に接続され、ガス供給部２３６ｂに処理ガスを供給するようになっている。また、ガス供給管２３２ｆに設けられたバルブ２４３ｆを開閉することにより、処理ガスの供給を制御することが可能となっている。また、不活性ガス供給源２５０ｅには、さらに不活性ガス供給管６００が接続されている。不活性ガス供給管６００は不活性ガスの供給流量を制御する流量制御装置としてのガス流量コントローラ６１０、バルブ６２０を介してガス供給管２３２ｆのバルブ２４３ｆとシャワーヘッド２３６との間に接続されている。   The gas supply pipe 232b is connected to the gas supply pipe 232f. The gas supply pipe 232f is connected to the gas inlet 235 of the gas supply part 236b of the shower head 236 via the valve 243f, and supplies the processing gas to the gas supply part 236b. Further, the supply of the processing gas can be controlled by opening and closing a valve 243f provided in the gas supply pipe 232f. An inert gas supply pipe 600 is further connected to the inert gas supply source 250e. The inert gas supply pipe 600 is connected between the valve 243f of the gas supply pipe 232f and the shower head 236 via a gas flow rate controller 610 and a valve 620 as a flow rate control device for controlling the supply flow rate of the inert gas. .

処理容器２０２の下部側壁には排気口２３０が設けられ、排気口２３０には除害装置（図示せず）に連通する排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、開閉自在なバルブ４００と、処理室２０１内の圧力を制御する圧力制御部としての圧力コントローラ２５４と、原料を回収するための原料回収トラップ２５１と、排気装置としての真空ポンプ２４６とが設けられている。少なくとも排気口２３０及び排気管２３１で排気系が構成されている。なお、バルブ３１０には、原料回収トラップ２５１に連通するように排気管７００が接続されている。   An exhaust port 230 is provided in the lower side wall of the processing container 202, and an exhaust pipe 231 communicating with a detoxifying device (not shown) is connected to the exhaust port 230. The exhaust pipe 231 includes an openable / closable valve 400, a pressure controller 254 as a pressure control unit for controlling the pressure in the processing chamber 201, a raw material recovery trap 251 for recovering the raw material, and a vacuum pump as an exhaust device H.246. At least the exhaust port 230 and the exhaust pipe 231 constitute an exhaust system. Note that an exhaust pipe 700 is connected to the valve 310 so as to communicate with the raw material recovery trap 251.

処理室２０１内の支持台２０６上には、シャワーヘッド２３６から供給されたガスの流れを調整する整流板としてのプレート２０５が設けられている。プレート２０５は円環（リング）形状を呈しており、基板２００の周囲に設けられている。シャワーヘッド２３６から基板２００に供給されたガスは基板２００の径方向外方に向かって流れ、プレート２０５上を通り、プレート２０５と処理容器２０２の側壁（内壁）との間を通り、排気口２３０より排気される。   A plate 205 as a rectifying plate for adjusting the flow of gas supplied from the shower head 236 is provided on the support table 206 in the processing chamber 201. The plate 205 has an annular shape and is provided around the substrate 200. The gas supplied from the shower head 236 to the substrate 200 flows outward in the radial direction of the substrate 200, passes over the plate 205, passes between the plate 205 and the side wall (inner wall) of the processing vessel 202, and exhausts 230. More exhausted.

なお、基板２００の外周部等、基板２００に膜を形成したくない箇所がある場合は、プレート２０５の内径を基板２００の外形より小さくして、基板２００の外周部を覆うようにしてもよい。この場合、基板２００の搬送を可能とするために、プレート２０５を処理室２０１内の基板処理位置に固定したり、プレート２０５を昇降させる機構を設けるようにしてもよい。   Note that when there is a portion where it is not desired to form a film on the substrate 200, such as the outer periphery of the substrate 200, the inner diameter of the plate 205 may be made smaller than the outer shape of the substrate 200 to cover the outer periphery of the substrate 200. . In this case, in order to enable the substrate 200 to be transported, a mechanism may be provided in which the plate 205 is fixed at a substrate processing position in the processing chamber 201 or the plate 205 is moved up and down.

ガス供給管２３２ａの気化器２５５とバルブ２４３ａとの間、及びガス供給管２３２ｆのバルブ２４３ｂとバルブ２４３ｆとの間には、排気管２３１に設けられた原料回収トラップ２５１に接続されるバイパス管２５２ａ及びバイパス管２５２ｂがそれぞれ設けられている。バイパス管２５２ａ、２５２ｂには、それぞれバルブ２４３ｇ、２４３ｈが設けられている。   Between the vaporizer 255 and the valve 243a of the gas supply pipe 232a and between the valve 243b and the valve 243f of the gas supply pipe 232f, a bypass pipe 252a connected to the raw material recovery trap 251 provided in the exhaust pipe 231 is provided. And a bypass pipe 252b are provided. Valves 243g and 243h are provided in the bypass pipes 252a and 252b, respectively.

処理容器２０２の排気口２３０と反対側の側壁には、仕切弁としてのゲートバルブ２４４によって開閉される基板搬入搬出口２４７が設けられ、基板２００を処理室２０１内に搬入・搬出し得るように構成されている。   A substrate loading / unloading port 247 that is opened and closed by a gate valve 244 as a gate valve is provided on the side wall opposite to the exhaust port 230 of the processing container 202 so that the substrate 200 can be loaded into and unloaded from the processing chamber 201. It is configured.

図２に示す通り、バルブ２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｅ〜２４３ｈ，６２０、流量コントローラ２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｅ，５１０，６１０、温度コントローラ２５３、圧力コントローラ２５４、気化器２５５、回転機構２６７、昇降機構２６６、バルブ３１０，４００等の基板処理装置１００を構成する各部は主制御部としてのメインコントローラ２５６と接続されており、これら各部の動作の制御はメインコントローラ２５６により行われる。   As shown in FIG. 2, valves 243a, 243b, 243e to 243h, 620, flow controllers 241a, 241b, 241e, 510, 610, temperature controller 253, pressure controller 254, vaporizer 255, rotating mechanism 267, lifting mechanism 266, valves Each part constituting the substrate processing apparatus 100 such as 310 and 400 is connected to a main controller 256 as a main control part, and the operation of these parts is controlled by the main controller 256.

次に、上述した図１のような構成の処理炉を用いた半導体装置（半導体デバイス）の製造方法について説明し、特に半導体装置（半導体デバイス）の製造工程の一工程として基板上に薄膜を堆積する方法について詳細に説明する。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device (semiconductor device) using the processing furnace configured as shown in FIG. 1 will be described, and in particular, a thin film is deposited on the substrate as one step of the semiconductor device (semiconductor device) manufacturing process The method of performing will be described in detail.

下記では、常温で液体である有機金属液体原料を用いて、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、特にＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法、またはＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法により基板上に金属膜や金属窒化膜等の薄膜を形成する場合について説明する。なお、ＡＬＤ法とは、ＣＶＤ法の１つであり、ある成膜条件（温度、時間等）の下で成膜に用いる２種類（又はそれ以上）の処理ガスを１種類ずつ交互に基板上に供給し、１原子層単位で吸着させ、表面反応（化学吸着）を利用して成膜を行う手法のことである。また、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はメインコントローラ２５６により制御される。   In the following, using a metal organic liquid raw material that is liquid at room temperature, a metal film or a metal film is deposited on the substrate by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, particularly a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method, or an ALD (Atomic Layer Deposition) method. A case where a thin film such as a metal nitride film is formed will be described. Note that the ALD method is one of CVD methods, and two types (or more) of processing gases used for film formation under a certain film formation condition (temperature, time, etc.) are alternately applied to the substrate one by one. Is a method of forming a film using surface reaction (chemical adsorption). In the following description, the operation of each unit constituting the substrate processing apparatus is controlled by the main controller 256.

本実施例１では、液体原料供給源２５０ａの液体原料として２，４ジメチルペンタジエニルエチルシクロペンタジエニルルテニウム（Ｒｕ（ＤＥＲ））やビスエチルシクロペンタジエニルルテニウム（Ｒｕ（ＥｔＣｐ）２）等のＲｕ系液体原料（好ましくはＲｕ系有機液体原料）を用い、かつ、ガス供給源２５０ｂから供給する処理ガスとしてＯ２ガスやＨ２ガスを用いて、基板２００に対しＲｕ膜を形成する例について説明する。 In the first embodiment, 2,4 dimethylpentadienylethylcyclopentadienylruthenium (Ru (DER)), bisethylcyclopentadienylruthenium (Ru (EtCp) 2 ), etc. as liquid raw materials of the liquid raw material supply source 250a An Ru film is formed on the substrate 200 using a Ru-based liquid raw material (preferably a Ru-based organic liquid raw material) and using a O 2 gas or a H 2 gas as a processing gas supplied from the gas supply source 250b. Will be described.

支持台２０６が基板搬送位置まで下降した状態で、ゲートバルブ２４４が開かれ、基板搬入搬出口２４７が開放されると、図示しない基板移載機により基板２００が処理室２０１内に搬入される（基板搬入工程）。基板２００が処理室２０１内に搬入され、図示しない突き上げピン上に載置された後、ゲートバルブ２４４が閉じられる。支持台２０６が基板搬送位置からそれよりも上方の基板処理位置まで上昇する。その間に基板２００は突き上げピン上からサセプタ２１７上に載置される（基板載置工程）。   When the gate valve 244 is opened and the substrate loading / unloading port 247 is opened with the support 206 lowered to the substrate transport position, the substrate 200 is loaded into the processing chamber 201 by a substrate transfer machine (not shown) ( Substrate loading process). After the substrate 200 is loaded into the processing chamber 201 and placed on a push-up pin (not shown), the gate valve 244 is closed. The support table 206 is raised from the substrate transfer position to the substrate processing position above it. Meanwhile, the substrate 200 is placed on the susceptor 217 from above the push-up pins (substrate placing step).

支持台２０６が基板処理位置に到達すると、基板２００は回転機構２６７により回転される。また、ヒータ２０７に電力が供給され基板２００は所定の処理温度となるように均一に加熱される（基板昇温工程）。同時に、バルブ４００が開くととともに真空ポンプ２４６が作動し、処理室２０１内は真空ポンプ２４６により真空排気され、所定の処理圧力となるように制御される（圧力調整工程）。   When the support table 206 reaches the substrate processing position, the substrate 200 is rotated by the rotation mechanism 267. In addition, electric power is supplied to the heater 207, and the substrate 200 is uniformly heated to a predetermined processing temperature (substrate heating step). At the same time, when the valve 400 is opened, the vacuum pump 246 is operated, and the inside of the processing chamber 201 is evacuated by the vacuum pump 246 to be controlled to a predetermined processing pressure (pressure adjusting step).

なお、基板搬送時や基板昇温時や圧力調整時においては、不活性ガス供給管２３２ｇに設けられたバルブ２４３ｅは常時開いた状態とされ、不活性ガス供給源２５０ｅより処理室２０１内に不活性ガスが常に流される。これにより、パーティクルや金属汚染物の基板２００への付着を防ぐことができる。   Note that the valve 243e provided in the inert gas supply pipe 232g is always open when the substrate is transported, when the temperature of the substrate is increased, or when the pressure is adjusted, and is not opened in the processing chamber 201 from the inert gas supply source 250e. The active gas is always flowed. Thereby, adhesion of particles and metal contaminants to the substrate 200 can be prevented.

基板２００の温度、処理室２０１内の圧力が、それぞれ所定の処理温度、所定の処理圧力に到達して安定すると、処理室２０１内に処理ガスが供給される。すなわち、原料供給源２５０ａから供給されたＲｕ系液体原料が、液体流量コントローラ２４１ａで流量制御され、気化器２５５へ供給されて気化される。バルブ２４３ｇが閉じられると共にバルブ２４３ａが開かれ、気化された原料、すなわちＲｕ系液体原料の気化ガスが処理ガスとしてガス供給管２３２ａを通り、シャワーヘッド２３６のガス供給部２３６ａを介して基板２００上へ供給される。   When the temperature of the substrate 200 and the pressure in the processing chamber 201 reach a predetermined processing temperature and a predetermined processing pressure, respectively, and stabilize, the processing gas is supplied into the processing chamber 201. That is, the Ru-based liquid raw material supplied from the raw material supply source 250a is controlled in flow rate by the liquid flow rate controller 241a, supplied to the vaporizer 255, and vaporized. The valve 243g is closed and the valve 243a is opened, and the vaporized raw material, that is, the vaporized gas of the Ru-based liquid raw material, passes through the gas supply pipe 232a as a processing gas, and passes through the gas supply unit 236a of the shower head 236 on the substrate 200. Supplied to.

このとき、バルブ２４３ｅが閉じられ、Ｒｕ系液体原料の気化ガスのキャリア用ガスとしての不活性ガスが、ガス流量コントローラ５１０で流量制御されながら不活性ガス供給源２５０ｅから気化器２５５に供給される。一方、バルブ２４３ｆが閉じられた状態で、バルブ６２０が開かれ、Ｒｕ系液体原料の気化ガスが逆流しないように流されるパージ用のガスとしての不活性ガスが、ガス流量コントローラ６１０で流量制御されながら不活性ガス供給源２５０ｅからガス供給管２３２ｆに供給され、その後シャワーヘッド２３６のガス供給部２３６ｂに供給される。   At this time, the valve 243e is closed, and the inert gas as the carrier gas for the vaporized gas of the Ru-based liquid material is supplied from the inert gas supply source 250e to the vaporizer 255 while the flow rate is controlled by the gas flow rate controller 510. . On the other hand, with the valve 243f closed, the valve 620 is opened, and the gas flow controller 610 controls the flow rate of the inert gas as the purge gas that flows so that the vaporized gas of the Ru-based liquid material does not flow backward. However, the gas is supplied from the inert gas supply source 250e to the gas supply pipe 232f and then supplied to the gas supply unit 236b of the shower head 236.

この工程では、例えば、処理温度は１００〜３００℃とすると良い。液体原料が（Ｒｕ（ＤＥＲ））や（Ｒｕ（ＥｔＣＰ）２）であれば、処理温度は好ましくは２８０〜３００℃となるように維持すると良い。また、処理圧力は３０〜２６０Ｐａとすると良い。液体原料が（Ｒｕ（ＤＥＲ））や（Ｒｕ（ＥｔＣＰ）２）であれば、処理圧力は好ましくは３０〜６０Ｐａとなるように維持すると良い。 In this step, for example, the processing temperature is preferably 100 to 300 ° C. If the liquid source is (Ru (DER)) or (Ru (EtCP) 2 ), the treatment temperature is preferably maintained at 280 to 300 ° C. The processing pressure is preferably 30 to 260 Pa. If the liquid material is (Ru (DER)) or (Ru (EtCP) 2 ), the processing pressure is preferably maintained at 30 to 60 Pa.

Ｒｕ系液体原料の気化ガスと不活性ガスはガス供給管２３２ａからガス供給部２３６ａに導かれ、サセプタ２１７上の基板２００上へシャワー状に供給される。Ｒｕ系液体原料の気化ガスと不活性ガスとの混合ガスの供給時には真空ポンプ２４６が作動しており、その混合ガスはサセプタ２１７上の基板２００上へシャワー状に供給されながら排気口２３０から排気され、基板２００が処理される（基板処理工程Ａ）。なお、Ｒｕ系液体原料の気化ガスは不活性ガスで希釈されることにより撹拌されやすくなるし、流れやすくなる。   The vaporized gas and the inert gas of the Ru-based liquid material are guided from the gas supply pipe 232a to the gas supply unit 236a and supplied in a shower form onto the substrate 200 on the susceptor 217. The vacuum pump 246 is operated when supplying the gas mixture of the vaporized gas and the inert gas of the Ru-based liquid material, and the mixed gas is exhausted from the exhaust port 230 while being supplied in a shower form onto the substrate 200 on the susceptor 217. Then, the substrate 200 is processed (substrate processing step A). Note that the vaporized gas of the Ru-based liquid raw material is easily stirred and diluted by being diluted with an inert gas.

このとき、例えば、Ｒｕ系液体原料を０．１ｇ／ｍｉｎで供給し、キャリアガス用の不活性ガスをＲｕ系液体原料の気化ガスと併せて、５００〜１０００ｓｃｃｍとなるように維持すると良い。一方、例えば、ガス供給管２３２ｆのパージ用の不活性ガスは２００〜４００ｓｃｃｍとなるように維持すると良い。特に、ＡＬＤ法の場合、基板２００にガスを晒す時間は、１〜３０秒である。   At this time, for example, the Ru-based liquid material may be supplied at 0.1 g / min, and the inert gas for the carrier gas may be maintained at 500 to 1000 sccm together with the vaporized gas of the Ru-based liquid material. On the other hand, for example, the purge inert gas in the gas supply pipe 232f may be maintained at 200 to 400 sccm. In particular, in the case of the ALD method, the time for exposing the gas to the substrate 200 is 1 to 30 seconds.

Ｒｕ系液体原料の気化ガスの供給が所定時間行われた後、バルブ２４３ａが閉じられ、Ｒｕ系液体原料の気化ガスの基板２００への供給が停止される。このとき、バルブ６２０は開いたままの状態とされ、さらに、バルブ２４３ｅが開かれ、処理室２０１内に不活性ガスが供給される。これにより、処理室２０１内を不活性ガスによりパージし、処理室２０１内の残留ガスを排気口２３０から排気する。同時に、排気管３００のバルブ３１０を開き、処理室２０１内の残留ガスを排気口２３０から排気するのに加えて、ガス供給部２３６ａ，２３６ｂ及びガス供給管２３２ａ，２３２ｆ内の残留ガスも排気口３０５から排気する。（パージ・排気工程Ａ）。   After supplying the vaporized gas of the Ru-based liquid material for a predetermined time, the valve 243a is closed, and the supply of the vaporized gas of the Ru-based liquid material to the substrate 200 is stopped. At this time, the valve 620 is kept open, the valve 243e is opened, and an inert gas is supplied into the processing chamber 201. Thereby, the inside of the processing chamber 201 is purged with the inert gas, and the residual gas in the processing chamber 201 is exhausted from the exhaust port 230. At the same time, in addition to opening the valve 310 of the exhaust pipe 300 and exhausting the residual gas in the processing chamber 201 from the exhaust outlet 230, the residual gas in the gas supply units 236a and 236b and the gas supply pipes 232a and 232f is also exhausted. Exhaust from 305. (Purge / exhaust step A).

このとき、処理室２０１内の温度、圧力は、基板処理工程Ａの温度、圧力状態を維持すると良い。さらに好ましくは、圧力を２０Ｐａ以下となるように維持すると良い。また、例えば、ガス流量コントローラ２４１ｅにより、パージ用の不活性ガスを５００〜１０００ｓｃｃｍとなるように維持すると良い。一方、例えば、ガス流量コントローラ６１０により、ガス供給管２３２ｆのパージ用の不活性ガスを２００〜４００ｓｃｃｍとなるように維持すると良い。
なお、基板処理工程Ａと温度、圧力状態、ガス流量を同じ状態とすることにより、処理室２０１内の状態変動（例えば圧力変動）によるパーティクル飛散、基板２００へのパーティクル付着等を防止することができる。 At this time, the temperature and pressure in the processing chamber 201 may be maintained at the temperature and pressure in the substrate processing step A. More preferably, the pressure may be maintained at 20 Pa or less. Further, for example, the purge inert gas may be maintained at 500 to 1000 sccm by the gas flow rate controller 241e. On the other hand, for example, the gas flow rate controller 610 may be used to maintain the purge inert gas in the gas supply pipe 232f at 200 to 400 sccm.
Note that, by making the temperature, pressure state, and gas flow rate the same as those in the substrate processing step A, it is possible to prevent particle scattering due to state fluctuations (for example, pressure fluctuations) in the processing chamber 201, adhesion of particles to the substrate 200, and the like. it can.

なお、この際、バルブ２４３ｇを開き、Ｒｕ系液体原料の気化ガスをバイパス管２５２ａより排気して、気化器２５５からのＲｕ系液体原料の気化ガス及びキャリア用の不活性ガスの供給を停止しないようにするのが好ましい。Ｒｕ系液体原料を気化して、気化したガスを安定供給するまでには時間がかかるので、気化器２５５からの気化ガスの供給を停止することなく、処理室２０１をバイパスするように流しておくと、次の基板処理工程Ａでは、流れを切換えるだけで、直ちにＲｕ系液体原料の気化ガスを基板２００へ供給できる。   At this time, the valve 243g is opened, the vaporized gas of the Ru-based liquid material is exhausted from the bypass pipe 252a, and the supply of the vaporized gas of the Ru-based liquid material and the inert gas for the carrier from the vaporizer 255 is not stopped. It is preferable to do so. Since it takes time until the Ru-based liquid material is vaporized and the vaporized gas is stably supplied, the process chamber 201 is allowed to flow without stopping the supply of the vaporized gas from the vaporizer 255. In the next substrate processing step A, the vaporized gas of the Ru-based liquid material can be immediately supplied to the substrate 200 by simply switching the flow.

処理室２０１，ガス供給部２３６ａ，２３６ｂ内のパージが所定時間行われた後、処理室２０１内にＯ２ガスやＨ２ガスが供給される。すなわち、バルブ３１０，６２０が閉じられるとともにバルブ２４３ｂ，２４３ｆが開かれ、ガス供給源２５０ｂのＯ２ガスやＨ２ガスがガス流量コントローラ２４１ｂで流量制御されながら、ガス供給管２３２ｂ，２３２ｆを通り、シャワーヘッド２３６のガス供給部２３６ｂを介して基板２００上へシャワー状に供給される。Ｏ２ガスやＨ２ガスの供給時には真空ポンプ２４６が作動しており、Ｏ２ガスやＨ２ガスはサセプタ２１７上の基板２００上へシャワー状に供給されながら排気口２３０から排気され、基板２００が処理される。（基板処理工程Ｂ）なお、このとき、バルブ２４３ｅは開いたままの状態とされ、処理室２０１内には不活性ガスが常に供給される。 After purging the processing chamber 201 and the gas supply units 236a and 236b for a predetermined time, O 2 gas or H 2 gas is supplied into the processing chamber 201. That is, the valves 310 and 620 are closed and the valves 243b and 243f are opened, and the O 2 gas and H 2 gas from the gas supply source 250b are controlled by the gas flow rate controller 241b while passing through the gas supply pipes 232b and 232f. It is supplied in a shower form onto the substrate 200 via the gas supply part 236b of the shower head 236. When O 2 gas or H 2 gas is supplied, the vacuum pump 246 is operated, and the O 2 gas and H 2 gas are exhausted from the exhaust port 230 while being supplied in a shower shape onto the substrate 200 on the susceptor 217, and the substrate 200 Is processed. (Substrate Processing Step B) At this time, the valve 243 e remains open, and an inert gas is always supplied into the processing chamber 201.

基板処理工程Ｂでは、例えば、処理温度は１００〜３００℃とすると良い。さらに、処理ガスがＯ２ガスやＨ２ガスであれば、処理温度は好ましくは２８０〜３００℃となるように維持すると良い。また、処理圧力は３０〜２６０Ｐａとすると良い。さらに、処理ガスがＯ２ガスやＨ２ガスであれば、処理圧力は好ましくは３０〜６０Ｐａとなるように維持すると良い。また、例えば、Ｏ２ガスやＨ２ガスのガス流量は２００〜４００ｓｃｃｍとなるように維持すると良い。一方、例えば、ガス流量コントローラ２４１ｅにより、パージ用の不活性ガスは、５００〜１０００ｓｃｃｍとなるように維持すると良い。特に、ＡＬＤ法の場合、基板２００にガスを晒す時間は、１〜３０秒である。
なお、パージ・排気工程Ａと温度、圧力状態、ガス流量を同じ状態とすることにより、処理室２０１内の状態変動（例えば圧力変動）によるパーティクル飛散、基板２００へのパーティクル付着等を防止することができる。 In the substrate processing step B, for example, the processing temperature is preferably 100 to 300 ° C. Further, if the processing gas is O 2 gas or H 2 gas, the processing temperature is preferably maintained at 280 to 300 ° C. The processing pressure is preferably 30 to 260 Pa. Further, if the processing gas is O 2 gas or H 2 gas, the processing pressure is preferably maintained at 30 to 60 Pa. Further, for example, the gas flow rate of O 2 gas or H 2 gas may be maintained to be 200 to 400 sccm. On the other hand, for example, the purge inert gas may be maintained at 500 to 1000 sccm by the gas flow rate controller 241e. In particular, in the case of the ALD method, the time for exposing the gas to the substrate 200 is 1 to 30 seconds.
Note that, by making the temperature, pressure state, and gas flow rate the same as those in the purge / exhaust process A, particle scattering due to state fluctuations in the processing chamber 201 (for example, pressure fluctuations), particle adhesion to the substrate 200, and the like can be prevented. Can do.

Ｏ２ガスやＨ２ガスの供給が所定時間行われた後、バルブ２４３ｆが閉じられ、Ｏ２ガスやＨ２ガスの基板２００への供給が停止される。このとき、バルブ２４３ｅは開いたままの状態とされ、さらに、バルブ６２０が開かれ、処理室２０１内に不活性ガスが供給される。これにより、処理室２０１内を不活性ガスによりパージし、処理室２０１内の残留ガスを排気口２３０から排気する。同時に、排気管３００のバルブ３１０を開き、処理室２０１内の残留ガスを排気口２３０から排気するのに加えて、ガス供給部２３６ａ，２３６ｂ及びガス供給管２３２ａ，２３２ｆ内の残留ガスも排気口３０５から排気する。（パージ・排気工程Ｂ）。 After the supply of O 2 gas and H 2 gas is performed for a predetermined time, the valve 243f is closed, and the supply of O 2 gas and H 2 gas to the substrate 200 is stopped. At this time, the valve 243 e is kept open, the valve 620 is opened, and an inert gas is supplied into the processing chamber 201. Thereby, the inside of the processing chamber 201 is purged with the inert gas, and the residual gas in the processing chamber 201 is exhausted from the exhaust port 230. At the same time, in addition to opening the valve 310 of the exhaust pipe 300 and exhausting the residual gas in the processing chamber 201 from the exhaust outlet 230, the residual gas in the gas supply units 236a and 236b and the gas supply pipes 232a and 232f is also exhausted. Exhaust from 305. (Purge / exhaust step B).

このとき、処理室２０１内の温度、圧力は、基板処理工程Ｂの温度、圧力状態を維持すると良い。さらに好ましくは、圧力を２０Ｐａ以下となるように維持すると良い。また、例えば、ガス流量コントローラ２４１ｅにより、パージ用の不活性ガスを５００〜１０００ｓｃｃｍとなるように維持すると良い。一方、例えば、ガス流量コントローラ６１０により、ガス供給管２３２ｆのパージ用の不活性ガスを２００〜４００ｓｃｃｍとなるように維持すると良い。
なお、基板処理工程Ｂと温度、圧力状態、ガス流量を同じ状態とすることにより、処理室２０１内の状態変動（例えば圧力変動）によるパーティクル飛散、基板２００へのパーティクル付着等を防止することができる。 At this time, the temperature and pressure in the processing chamber 201 are preferably maintained at the temperature and pressure in the substrate processing step B. More preferably, the pressure may be maintained at 20 Pa or less. Further, for example, the purge inert gas may be maintained at 500 to 1000 sccm by the gas flow rate controller 241e. On the other hand, for example, the gas flow rate controller 610 may be used to maintain the purge inert gas in the gas supply pipe 232f at 200 to 400 sccm.
Note that, by making the temperature, pressure state, and gas flow rate the same as those in the substrate processing step B, it is possible to prevent scattering of particles due to state fluctuations in the processing chamber 201 (for example, pressure fluctuations), adhesion of particles to the substrate 200, and the like. it can.

なお、この際、バルブ２４３ｈを開き、Ｏ２ガスやＨ２ガスをバイパス管２５２ｂより排気して、ガス供給源２５０ｂからのＯ２ガスやＨ２ガスの供給を停止しないようにするのが好ましい。Ｏ２ガスやＨ２ガスを安定供給するまでには時間がかかるので、ガス供給源２５０ｂからのＯ２ガスやＨ２ガスの供給を停止することなく、処理室２０１をバイパスするように流しておくと、次の基板処理工程Ｂでは、流れを切換えるだけで、直ちにＯ２ガスやＨ２ガスを基板２００へ供給できる。 At this time, it is preferable not to stop the supply of O 2 gas and H 2 gas from the gas supply source 250b by opening the valve 243h and exhausting O 2 gas and H 2 gas from the bypass pipe 252b. . Since it takes time until the O 2 gas and the H 2 gas are stably supplied, the process chamber 201 is allowed to flow without stopping the supply of the O 2 gas and the H 2 gas from the gas supply source 250b. In other words, in the next substrate processing step B, O 2 gas or H 2 gas can be immediately supplied to the substrate 200 by simply switching the flow.

処理室２０１，ガス供給部２３６ａ，２３６ｂ内のパージが所定時間行われた後、再び、バルブ３１０とバルブ２４３ｇが閉じられると共にバルブ２４３ａが開かれ、Ｒｕ系液体原料の気化ガスが、不活性ガスと共にシャワーヘッド２３６のガス供給部２３６ａを介して基板２００上へ供給され、基板処理工程Ａが行われる。   After purging the processing chamber 201 and the gas supply units 236a and 236b for a predetermined time, the valve 310 and the valve 243g are closed again and the valve 243a is opened again, and the vaporized gas of the Ru-based liquid material is converted into an inert gas. At the same time, the substrate is supplied onto the substrate 200 via the gas supply unit 236a of the shower head 236, and the substrate processing step A is performed.

以上のような、基板処理工程Ａ、パージ・排気工程Ａ、基板処理工程Ｂ、パージ・排気工程Ｂを、１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すサイクル処理を行うことにより、基板２００上に所定膜厚のＲｕ膜を形成することができる（薄膜形成工程）。   The substrate processing step A, the purge / exhaust step A, the substrate processing step B, and the purge / exhaust step B as described above are set as one cycle, and a predetermined number of cycles are repeated on the substrate 200 by performing this cycle processing a plurality of times. A Ru film having a thickness can be formed (thin film formation step).

特に、純粋なＡＬＤ法で膜を形成する際には、１サイクルとして１００回以上繰り返し、１５分以上の処理時間で５〜２０ｎｍの膜を形成すると良い。また、例えば、ＣＶＤ法で成膜する場合には、原子層を数層付け、基板処理工程Ａと、基板処理工程Ｂの時間を長くし、トータル１０〜３０秒とすることで膜を形成しても良い。   In particular, when a film is formed by a pure ALD method, it is preferable to repeat the film 100 times or more as one cycle and form a film having a thickness of 5 to 20 nm in a processing time of 15 minutes or more. Also, for example, when a film is formed by the CVD method, a film is formed by adding several atomic layers and extending the time of the substrate processing step A and the substrate processing step B to a total of 10 to 30 seconds. May be.

基板２００への薄膜形成処理終了後、回転機構２６７による基板２００の回転が停止され、処理済基板２００は基板搬入工程と逆の手順で処理室２０１外へ搬出される（基板搬出工程）。   After completion of the thin film formation process on the substrate 200, the rotation of the substrate 200 by the rotation mechanism 267 is stopped, and the processed substrate 200 is carried out of the processing chamber 201 in the reverse order of the substrate carrying-in process (substrate carrying-out process).

以上の実施例１によれば、処理室２０１の排気口２３０に加えてガス供給部２３６ａ，２３６ｂにも排気口３０５が設けられているから、パージ・排気工程Ａ，Ｂにおいて、処理室２０１から処理ガスを排気するのみならず、ガス供給部２３６ａ，２３６ｂからも処理ガスを排気することができる。そのため、Ｒｕ系液体原料の気化ガスとＯ２ガスやＨ２ガスとの間で処理ガスの種類を切り替える際に、処理室２０１内やガス供給部２３６ａ，２３６ｂに残留する処理ガスを効率的にパージ可能であって処理ガスの種類の切替え時間を短縮することができ、ひいてはＲｕ膜の膜質やその形成に係るスループットを向上させることができる。 According to the first embodiment described above, since the gas supply units 236a and 236b are provided with the exhaust port 305 in addition to the exhaust port 230 of the processing chamber 201, in the purge / exhaust steps A and B, In addition to exhausting the processing gas, the processing gas can also be exhausted from the gas supply units 236a and 236b. Therefore, when the type of the processing gas is switched between the vaporized gas of the Ru-based liquid raw material and the O 2 gas or H 2 gas, the processing gas remaining in the processing chamber 201 and the gas supply units 236a and 236b is efficiently removed. Purging is possible, and the time for switching the type of processing gas can be shortened. As a result, the quality of the Ru film and the throughput related to the formation thereof can be improved.

なお、ガス供給源２５０ｂ，流量コントローラ２４１ｂ，バルブ２４３ｂ，ガス供給管２３２ｂと同様の機構を有する処理ガス供給機構Ｃを別途設けてそのガス供給管をガス供給管２３２ｆに接続するような構成を採用し、下記のような薄膜改善処理を実行してもよい（図示略）。   A configuration in which a processing gas supply mechanism C having the same mechanism as the gas supply source 250b, flow rate controller 241b, valve 243b, and gas supply pipe 232b is separately provided and the gas supply pipe is connected to the gas supply pipe 232f is adopted. Then, the following thin film improvement processing may be executed (not shown).

すなわち、薄膜形成工程の基板処理工程ＢでＯ２ガスを処理室２０１に供給するものとして所定膜厚のＲｕ膜を形成し、その後に新規な処理ガス供給機構ＣからＨ２ガスを処理室２０１に供給する。この場合、Ｈ２ガスが基板２００のＲｕ膜に供給されてＣ（カーボン）等の不純物が除去され、そのＲｕ膜の膜質を改善することができる。当該薄膜改善処理はＲｕ膜が最終的な膜厚に達したその後に（薄膜形成工程の処理が完全に終了した後に）最終的に１回のみ実行されてもよいし、Ｒｕ膜が最終的な膜厚に達する前であってある一定膜厚のＲｕ膜が形成されるごとに（薄膜形成工程中において基板処理工程Ａ〜パージ・排気工程Ｂによる所定回数のサイクルが繰り返されるごとに）随時実行されてもよい。 That is, a Ru film having a predetermined film thickness is formed in order to supply O 2 gas to the processing chamber 201 in the substrate processing step B of the thin film forming step, and then H 2 gas is supplied from the new processing gas supply mechanism C to the processing chamber 201. To supply. In this case, H 2 gas is supplied to the Ru film of the substrate 200 to remove impurities such as C (carbon), and the quality of the Ru film can be improved. The thin film improvement process may be performed only once after the Ru film reaches the final film thickness (after the process of the thin film formation process is completely completed), or the Ru film may be finally processed. Executed whenever a Ru film having a certain film thickness is formed before reaching the film thickness (every time a predetermined number of cycles of the substrate processing process A to the purge / evacuation process B are repeated in the thin film forming process). May be.

実施例２に係る基板処理装置は主には実施例１に係る基板処理装置１００と下記の点で異なっており、それ以外の点は実施例１に係る基板処理装置１００と同様となっている。   The substrate processing apparatus according to the second embodiment is mainly different from the substrate processing apparatus 100 according to the first embodiment in the following points, and the other points are the same as those of the substrate processing apparatus 100 according to the first embodiment. .

本実施例２では、液体原料供給源２５０ａの液体原料としてテトラキスジメチルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ）等のＴｉ系液体原料（好ましくはＴｉ系有機液体原料）を用い、かつ、ガス供給源２５０ｂから供給する処理ガスとしてＮＨ３ガスを用いる。 In the second embodiment, a Ti-based liquid material (preferably a Ti-based organic liquid material) such as tetrakisdimethylaminotitanium (TDMAT) is used as the liquid material of the liquid material supply source 250a, and the supply is performed from the gas supply source 250b. NH 3 gas is used as the gas.

そして薄膜形成工程の各サイクルの基板処理工程Ａ，Ｂにおいて、Ｔｉ系液体原料の気化ガスとＮＨ３ガスとをそれぞれ処理室２０１の基板２００に供給する。その結果、処理室２０１内の基板２００にＴｉＮ膜を形成することができる。 In the substrate processing steps A and B in each cycle of the thin film forming step, the vaporized gas of the Ti-based liquid material and NH 3 gas are supplied to the substrate 200 in the processing chamber 201, respectively. As a result, a TiN film can be formed on the substrate 200 in the processing chamber 201.

実施例３に係る基板処理装置は主には実施例１に係る基板処理装置１００と下記の点で異なっており、それ以外の点は実施例１に係る基板処理装置１００と同様となっている。   The substrate processing apparatus according to the third embodiment is mainly different from the substrate processing apparatus 100 according to the first embodiment in the following points, and the other points are the same as those of the substrate processing apparatus 100 according to the first embodiment. .

本実施例３では、液体原料供給源２５０ａ，流量コントローラ２４１ａ，気化器２５２，液体原料供給管２３２と同様の機構を有する液体原料供給機構Ｄが別途設けられており、その液体原料供給管がガス供給管２３２ａに接続されている（図示略）。更に、ガス供給源２５０ｂ，流量コントローラ２４１ｂ，バルブ２４３ｂ，ガス供給管２３２ｂと同様の機構を有する処理ガス供給機構Ｅが別途設けられており、そのガス供給管がガス供給管２３２ｆに接続されている。   In the third embodiment, a liquid raw material supply mechanism D having the same mechanism as the liquid raw material supply source 250a, the flow rate controller 241a, the vaporizer 252 and the liquid raw material supply pipe 232 is separately provided. It is connected to a supply pipe 232a (not shown). Further, a processing gas supply mechanism E having the same mechanism as the gas supply source 250b, the flow rate controller 241b, the valve 243b, and the gas supply pipe 232b is separately provided, and the gas supply pipe is connected to the gas supply pipe 232f. .

液体原料供給機構Ｄにおける液体原料としてテトラメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等のＡｌ系液体原料（好ましくはＡｌ系有機液体原料）を用い、かつ、処理ガス供給機構Ｅにおける処理ガスとしてＯ２ガスを用いる。更に、液体原料供給源２５０ａの液体原料としてテトラキスジメチルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ）等のＴｉ系液体原料（好ましくはＴｉ系有機液体原料）を用い、かつ、ガス供給源２５０ｂから供給する処理ガスとしてＮＨ３ガスを用いる。 An Al-based liquid source (preferably an Al-based organic liquid source) such as tetramethylaluminum (TMA) is used as a liquid source in the liquid source supply mechanism D, and an O 2 gas is used as a process gas in the process gas supply mechanism E. Further, a Ti-based liquid material (preferably a Ti-based organic liquid material) such as tetrakisdimethylaminotitanium (TDMAT) is used as the liquid material of the liquid material supply source 250a, and NH 3 is used as a processing gas supplied from the gas supply source 250b. Use gas.

本実施例３では、始めに、薄膜形成工程の１サイクル目の基板処理工程Ａ，Ｂにおいて、Ａｌ系液体原料の気化ガスとＯ２ガスとをそれぞれ処理室２０１の基板２００に供給してＡｌ膜による下地層を基板２００に形成する。そして薄膜形成工程の２サイクル目以降において、基板処理工程Ａ，ＢでＴｉ系液体原料の気化ガスとＮＨ３ガスとをそれぞれ処理室２０１の基板２００に供給する。その結果、Ａｌ膜による下地層上にＴｉＮ膜を形成することができる。特に、ＡＬＤ法で膜を形成する際には、１サイクルとして１〜１０回繰り返し、数ÅのＡｌ膜を形成する。 In the third embodiment, first, in the substrate processing steps A and B in the first cycle of the thin film forming step, the vaporized gas of the Al-based liquid material and the O 2 gas are respectively supplied to the substrate 200 in the processing chamber 201 to obtain Al. A base layer made of a film is formed on the substrate 200. In the second and subsequent cycles of the thin film formation process, the vaporized gas of the Ti-based liquid material and NH 3 gas are supplied to the substrate 200 in the process chamber 201 in the substrate processing processes A and B, respectively. As a result, a TiN film can be formed on the base layer made of the Al film. In particular, when forming a film by the ALD method, several cycles of Al films are formed by repeating 1 to 10 times as one cycle.

なお、以上の本発明の好ましい実施例のように、薄膜形成工程をＡＬＤ法により行う場合には、処理温度を液体原料の気化ガスが自己分解しない程度の温度帯となるように制御する。この場合、基板処理工程Ａにおいては、液体原料の気化ガスは熱分解することなく基板２００上に吸着する。この間、基板２００は回転しながら所定温度に保たれているので、基板面内にわたり均一に原料を吸着させることができる。基板処理工程Ｂにおいては、基板２００上に吸着した原料と処理ガスとが反応することにより基板２００上に１〜数原子層程度の薄膜が形成される。この間も、基板２００は回転しながら所定温度に保たれているので、基板面内にわたり均一な膜を形成できる。   When the thin film formation step is performed by the ALD method as in the preferred embodiments of the present invention, the processing temperature is controlled so as to be a temperature range in which the vaporized gas of the liquid source does not self-decompose. In this case, in the substrate processing step A, the vaporized gas of the liquid material is adsorbed on the substrate 200 without being thermally decomposed. During this time, since the substrate 200 is maintained at a predetermined temperature while rotating, the raw material can be uniformly adsorbed over the substrate surface. In the substrate processing step B, the raw material adsorbed on the substrate 200 reacts with the processing gas to form a thin film of about 1 to several atomic layers on the substrate 200. Also during this time, since the substrate 200 is kept at a predetermined temperature while rotating, a uniform film can be formed over the entire surface of the substrate.

また、例えば、排気管７００にも圧力制御部としての圧力コントローラを設けて、ガス供給部２３６ａ，２３６ｂ内の圧力を制御しても良い。これにより、排気口２３０と排気口３０５とで、いずれの排気口においても排気量をタイミングに応じて制御することができる。好ましくは、処理室２０１内の雰囲気がガス供給部２３６ａ，２３６ｂ側に逆流しないように制御すると、処理室２０１内からガス供給部２３６ａ，２３６ｂにガスが流れることにより、ガスの流れ方向の変動のより起こるパーティクル飛散等を防止することができる。   For example, the exhaust pipe 700 may be provided with a pressure controller as a pressure control unit to control the pressure in the gas supply units 236a and 236b. Accordingly, the exhaust amount can be controlled according to the timing at any of the exhaust ports by the exhaust port 230 and the exhaust port 305. Preferably, when the atmosphere in the processing chamber 201 is controlled so as not to flow backward to the gas supply units 236a and 236b, the gas flows from the processing chamber 201 to the gas supply units 236a and 236b, thereby causing fluctuations in the gas flow direction. It is possible to prevent particle scattering and the like that occur more.

処理室２０１からこのようにすると、排気口２３０と排気口３０５それぞれからの排気量によって、また、例えば、排気管７００を原料回収トラップ２５１には接続せず、排気管７００に対し個別に原料回収トラップと真空ポンプを設けても良い。この場合、原料回収トラップ、排気ポンプ等との設置スペースの無駄が生じるものの、排気口２３０と排気口３０５それぞれからの排気量を個別に設定できる点で優れることになる。   In this way from the processing chamber 201, depending on the amount of exhaust from each of the exhaust outlet 230 and the exhaust outlet 305, for example, the exhaust pipe 700 is not connected to the raw material recovery trap 251 and the raw material recovery is individually performed with respect to the exhaust pipe 700. A trap and a vacuum pump may be provided. In this case, although the installation space for the raw material recovery trap, the exhaust pump, and the like is wasted, it is excellent in that the exhaust amount from each of the exhaust port 230 and the exhaust port 305 can be set individually.

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、
前記処理室内に設けられる基板と対向して設けられ複数のガス供給孔から処理ガスを供給するためのガス供給部と、
前記ガス供給部内に前記処理ガスを導入するガス導入口と、
前記処理室に連通する第１の排気口と、
前記ガス供給部に連通する第２の排気口と、
を備える第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;
A gas supply unit provided to face a substrate provided in the processing chamber and for supplying a processing gas from a plurality of gas supply holes;
A gas inlet for introducing the processing gas into the gas supply unit;
A first exhaust port communicating with the processing chamber;
A second exhaust port communicating with the gas supply unit;
A first substrate processing apparatus is provided.

好ましくは、第１の基板処理装置において、前記処理ガスは前記基板に成膜を行うための成膜ガスである第２の基板処理装置が提供される。   Preferably, in the first substrate processing apparatus, a second substrate processing apparatus is provided in which the processing gas is a film forming gas for forming a film on the substrate.

本発明の他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、
前記処理室内に設けられる基板と対向して設けられ複数のガス供給孔から処理ガスを供給するためのガス供給部と、
前記ガス供給部内に前記処理ガスを導入するガス導入口と、
前記処理室に連通する第１の排気口と、
前記ガス供給部に連通する第２の排気口と、
を備える基板処理装置を用いて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
前記基板を前記処理室内に搬入する工程と、
前記ガス導入口から前記ガス供給部内に前記処理ガスを導入することで前記処理室内の前記基板に対し前記ガス供給孔から前記処理ガスを供給するとともに、前記処理ガスを前記第１の排気口から排気し、前記基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程の後に、前記第１の排気口及び前記第２の排気口から前記処理ガスを排気する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室外へ搬出する工程と、
を具備する第１の半導体装置の製造方法が提供される。 According to another preferred embodiment of the invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A gas supply unit provided to face a substrate provided in the processing chamber and for supplying a processing gas from a plurality of gas supply holes;
A gas inlet for introducing the processing gas into the gas supply unit;
A first exhaust port communicating with the processing chamber;
A second exhaust port communicating with the gas supply unit;
A semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor device using a substrate processing apparatus comprising:
Carrying the substrate into the processing chamber;
The processing gas is supplied from the gas supply hole to the substrate in the processing chamber by introducing the processing gas into the gas supply unit from the gas introduction port, and the processing gas is supplied from the first exhaust port. Evacuating and processing the substrate;
Exhausting the processing gas from the first exhaust port and the second exhaust port after the step of processing the substrate;
Carrying out the processed substrate out of the processing chamber;
A method for manufacturing a first semiconductor device comprising:

好ましくは、第１の半導体装置の製造方法において、前記処理ガスは前記基板に成膜を行うための成膜ガスである第２の半導体装置の製造方法が提供される。   Preferably, in the first method for manufacturing a semiconductor device, there is provided a method for manufacturing a second semiconductor device, wherein the processing gas is a film forming gas for forming a film on the substrate.

好ましくは、第１の半導体装置の製造方法において、前記基板を処理する工程と前記処理ガスを排気する工程とを少なくとも１回以上繰り返す第３の半導体装置の製造方法が提供される。   Preferably, in the first method for manufacturing a semiconductor device, there is provided a third method for manufacturing a semiconductor device in which the step of processing the substrate and the step of exhausting the processing gas are repeated at least once.

好ましくは、第１の半導体装置の製造方法において、前記基板を処理する工程と前記処理ガスを排気する工程とを少なくとも１回以上繰り返した後に、更に前記基板に形成された膜の改善を行う工程を有する第４の半導体装置の製造方法が提供される。   Preferably, in the first method of manufacturing a semiconductor device, the step of processing the substrate and the step of exhausting the processing gas are repeated at least once, and then the film formed on the substrate is further improved There is provided a fourth method of manufacturing a semiconductor device.

好ましくは、第１の半導体装置の製造方法において、前記基板を処理する工程と前記処理ガスを排気する工程とを少なくとも１回以上繰り返し、その繰返しごとに前記基板に形成された膜の改善を行う工程を少なくとも１回以上繰り返す第５の半導体装置の製造方法が提供される。   Preferably, in the first method for manufacturing a semiconductor device, the step of processing the substrate and the step of exhausting the processing gas are repeated at least once, and the film formed on the substrate is improved at each repetition. A fifth method for manufacturing a semiconductor device is provided in which the process is repeated at least once.

更に好ましくは、第１，第３，第４の半導体装置の製造方法において、前記処理ガスを排気する工程では、前記ガス供給部から不活性ガスを供給する第６の半導体装置の製造方法が提供される。   More preferably, in the first, third, and fourth semiconductor device manufacturing methods, a sixth semiconductor device manufacturing method that supplies an inert gas from the gas supply unit in the step of exhausting the processing gas is provided. Is done.

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構成を示す図面である。1 is a diagram 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回路構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic circuit configuration of a substrate processing apparatus used in a preferred embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１００ 基板処理装置
２００ 基板
２０１ 処理室
２０２ 処理容器
２０５ プレート
２０６ 支持台
２０７ ヒータ
２１７ サセプタ
２３０ 排気口
２３１ 排気管
２３２ 液体原料供給管
２３２ａ，２３２ｂ ガス供給管
２３２ｇ 不活性ガス供給管
２３２ｆ ガス供給管
２３４，２３５ ガス導入口
２３６ シャワーヘッド
２３６ａ，２３６ｂ ガス供給部
２４０ 孔
２４１ａ，２４１ｂ，２４１ｅ 流量コントローラ
２４３ａ，２４３ｂ，２４３ｅ〜２４３ｈ バルブ
２４４ ゲートバルブ
２４６ 真空ポンプ
２４７ 基板搬入搬出口
２５０ａ 液体原料供給源
２５０ｂ ガス供給源
２５０ｅ 不活性ガス供給源
２５１ 原料回収トラップ
２５２ａ，２５２ｂ バイパス管
２５３ 温度コントローラ
２５４ 圧力コントローラ
２５５ 気化器
２５６ メインコントローラ
２６６ 昇降機構
２６７ 回転機構
３００ 排気管
３０５ 排気口
３１０，４００ バルブ
５００，６００ 不活性ガス供給管
５１０，６１０ 流量コントローラ
６２０ バルブ
７００ 排気管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Substrate processing apparatus 200 Substrate 201 Processing chamber 202 Processing container 205 Plate 206 Support stand 207 Heater 217 Susceptor 230 Exhaust port 231 Exhaust pipe 232 Liquid source supply pipe 232a, 232b Gas supply pipe 232g Inert gas supply pipe 232f Gas supply pipe 234, 235 Gas inlet 236 Shower head 236a, 236b Gas supply part 240 Holes 241a, 241b, 241e Flow rate controller 243a, 243b, 243e-243h Valve 244 Gate valve 246 Vacuum pump 247 Substrate loading / unloading outlet 250a Liquid source supply source 250b Gas supply source 250e Inert gas supply source 251 Raw material recovery trap 252a, 252b Bypass pipe 253 Temperature controller 254 Pressure controller 255 Vaporizer 256 Main Controller 266 lifting mechanism 267 rotating mechanism 300 exhaust pipe 305 outlet 310,400 valves 500, 600 inert gas supply pipe 510, 610 flow controller 620 valve 700 exhaust pipe

Claims (2)

基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられる基板と対向して設けられ複数のガス供給孔から処理ガスを供給するためのガス供給部と、
前記ガス供給部内に前記処理ガスを導入するガス導入口と、
前記処理室に連通する第１の排気口と、
前記ガス供給部に連通する第２の排気口と、
を備える基板処理装置。 A processing chamber for processing the substrate;
A gas supply unit provided to face a substrate provided in the processing chamber and for supplying a processing gas from a plurality of gas supply holes;
A gas inlet for introducing the processing gas into the gas supply unit;
A first exhaust port communicating with the processing chamber;
A second exhaust port communicating with the gas supply unit;
A substrate processing apparatus comprising: 基板を処理する処理室と、
前記処理室内に設けられる基板と対向して設けられ複数のガス供給孔から処理ガスを供給するためのガス供給部と、
前記ガス供給部内に前記処理ガスを導入するガス導入口と、
前記処理室に連通する第１の排気口と、
前記ガス供給部に連通する第２の排気口と、
を備える基板処理装置を用いて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、
前記基板を前記処理室内に搬入する工程と、
前記ガス導入口から前記ガス供給部内に前記処理ガスを導入することで前記処理室内の前記基板に対し前記ガス供給孔から前記処理ガスを供給するとともに、前記処理ガスを前記第１の排気口から排気し、前記基板を処理する工程と、
前記基板を処理する工程の後に、前記第１の排気口及び前記第２の排気口から前記処理ガスを排気する工程と、
処理後の前記基板を前記処理室外へ搬出する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。 A processing chamber for processing the substrate;
A gas supply unit provided to face a substrate provided in the processing chamber and for supplying a processing gas from a plurality of gas supply holes;
A gas inlet for introducing the processing gas into the gas supply unit;
A first exhaust port communicating with the processing chamber;
A second exhaust port communicating with the gas supply unit;
A semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor device using a substrate processing apparatus comprising:
Carrying the substrate into the processing chamber;
The processing gas is supplied from the gas supply hole to the substrate in the processing chamber by introducing the processing gas into the gas supply unit from the gas introduction port, and the processing gas is supplied from the first exhaust port. Evacuating and processing the substrate;
Exhausting the processing gas from the first exhaust port and the second exhaust port after the step of processing the substrate;
Carrying out the processed substrate out of the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
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